高考化学一轮复习 （考基梳理+助学提升）第11章 第3讲《化学与材料的发展》课件.ppt

1 了解社会发展和科技进步对材料的要求 了解化学对材料科学发展的促进作用 2 了解金属材料 无机非金属材料 高分子合成材料 复合材料和其他新材料的特点 了解有关的生产原理 3 了解用化学方法进行金属材料表面处理的原理 4 了解我国现代材料研究和材料工业的发展情况 了解新材料的发展方向 第三讲化学与材料的发展 1 新型材料的特性及生产原理 2 材料的生产工艺和应用 一 无机非金属材料1 传统硅酸盐材料 黏土 石灰石 纯碱 石灰石 水泥回转窑 玻璃熔炉 黏土 3cao sio2 2cao sio2 3cao al2o3 na2sio3 co2 casio3 co2 na2sio3 sio2 金刚砂 si3n4 12hcl sihcl3 h2 si 3hcl fe3o4 fe2o3 炼铁高炉 c s o 3 设备 炼钢炉 4 尾气 棕色烟气 fe2o3尘粒 co等 提示金属铝冶炼时不能电解熔融状态的alcl3 因alcl3属于共价化合物 在熔融状态下不导电 铝土矿 2naalo2 h2o al oh 3 nahco3 三 高分子材料1 塑料制品结构和性能 1 线型高分子 分子呈状 可溶于有机溶剂 受热 熔融 有性 2 体型高分子 高分子链之间形成化学键产生交联 形成结构 不易溶于有机溶剂 受热不熔化 有性 线 易融化 热塑 立体网状 热固 2 性能优异的合成材料 1 塑料的改性 填充改性 共混改性 共聚改性 2 功能高分子材料 如离子交换树脂 能导电的高分子 高分子药物 高吸水性树脂 微胶囊等 酚醛树脂属于酯吗 提示酚醛树脂不是酯 而是由苯酚跟甲醛发生缩取反应生成的高分子化合物 一种俗称电木的塑料 四 复合材料通常复合材料一般由起黏结作用的和起增强作用的两种材料构成 复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类 金属基体常用的有铝 镁 铜 钛及其合金 非金属基体主要有合成树脂 橡胶 陶瓷 石墨 碳等 增强材料主要有玻璃纤维 碳纤维 硼纤维 碳化硅纤维 石棉纤维 金属丝和硬质细粒等 基体 增强体 两条规律1 金属提炼的一般步骤 我的总结合金及其性能 1 概念 合金是指两种或两种以上的金属 或金属与非金属 熔合而成的具有金属特性的物质 2 性能 合金具有不同于各成分金属的物理 化学性能或机械性能 熔点 一般比它的各成分金属的低 硬度和强度 一般比它的各成分金属的大 问题征解铝是地壳中含量最高的金属元素 为什么人类对铝的使用比铁 铜晚得多 提示铝的金属活动性比铁 铜强 难于冶炼 古代人们的技术条件达不到 不能冶炼铝 故铝的发现和大量使用比铁 铜晚得多 必考点83金属材料的冶炼1 金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系由于不同金属的活动性不同 金属离子得到电子被还原成金属原子的能力也不同 金属活动性顺序表中 金属的位置越靠后 越容易被还原 一般的还原方法就能使金属还原 金属的位置越靠前 越难被还原 最活泼金属只能用最强的还原手段来还原 金属活动顺序与金属冶炼方法的关系 2 铝土矿中提纯al2o3的两种工艺流程 典例1 2013 重庆区县联考 金属铝的生产是以al2o3为原料 在熔融状态下进行电解 2al2o34al 3o2 请回答下列问题 1 冰晶石 na3alf6 的作用是 2 电解生成的金属铝是在熔融液的 填 上层 或 下层 3 阴极和阳极均由 材料做成 电解时不断消耗的电极是 填 阳极 或 阴极 4 铝是高耗能产品 废旧铝材的回收利用十分重要 在工业上 最能体现节能减排思想的是将回收铝做成 填代号 a 冰晶石b 氧化铝c 铝锭d 硫酸铝解析al2o3的熔 沸点很高 但电解必须在熔融状态下进行 故用冰晶石降低al2o3的熔化温度 阴 阳极材料只起导电的作用 不参与电极反应 选用石墨 电解时 阳极发生氧化反应 生成的o2与石墨反应而不断消耗 最能体现节能减排思想的是通过物理变化的方式将废旧铝材回收利用 答案 1 降低al2o3的熔化温度 2 下层 3 石墨阳极 4 c 氧化铝的熔 沸点很高 但电解必须在熔融状态下进行 所以须加熔融剂 根据电极反应可知电极材料不参与电极反应 只导电 可选用石墨做电极 但阳极产生的o2在高温下和石墨会反应 因此须定时补充阳极石墨 应用1 2013 杭州第二次质检 由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气 这些杂质可采用吹气精炼法除去 产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝 工艺流程如下 注 nacl熔点为801 alcl3在181 升华 1 精炼前 需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂 防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质 相关的化学方程式为 和 2 将cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体 杂质随气泡上浮除去 气泡的主要成分除cl2外还含有 固态杂质粘附于气泡上 在熔体表面形成浮渣 浮渣中肯定存在 3 在用废碱液处理a的过程中 所发生反应的离子方程式为 4 铝膜能防止钢材腐蚀 其原因是 必考点84有机高分子材料合成高分子化合物的方法 加成聚合反应和缩合聚合反应 典例2 近年来 由于石油价格不断上涨 以煤为原料制备一些化工产品的前景又被看好 下图是以煤为原料生产聚氯乙烯 pvc 和人造羊毛的合成路线 请回答下列问题 1 写出反应类型 反应 反应 2 写出结构简式 pvc c 3 写出a d的化学反应方程式 4 与d互为同分异构体且可发生碱性水解的物质有 种 不包括环状化合物 写出其中一种的结构简式 解析煤干馏得到焦炭 在电炉中cao与c反应生成cac2 再与水反应生成乙炔 所以a为乙炔 b为ch2 chcl 则pvc为聚氯乙烯 乙炔与hcn发生加成反应生成ch2 ch cn 即为c的结构 由人造羊毛的结构简式可以看出 其单体为ch2 ch cn和ch2 choocch3 所以d的结构简式为ch2 choocch3 与d互为同分异构体且可发生碱性水解的物质属于烯酯 共有4种 分别是ch3ch chooch ch2 chch2ooch ch2 c ch3 ooch ch2 chcooch3 cl 有机合成路线设计 应用2 隐形眼镜在紫外光的照射下发生聚合反应而固化 属于光敏高分子材料 聚甲基丙烯酸羟乙酯是制作软质隐形眼镜的材料 请写出下列有关反应的化学方程式 1 由甲基丙烯酸羟乙酯制备聚甲基丙烯酸羟乙酯 2 由甲基丙烯酸制备甲基丙烯酸羟乙酯 解析根据聚甲基丙烯酸羟乙酯的结构简式 可找出其单体为 它是由甲基丙烯酸和乙二醇发生酯化反应得到的 答案 hold住考向名师揭秘材料科学的发展是科技发展的体现 预测2014年高考 材料化学考查的热点是化学知识在新材料制造中的应用 1 2012 新课标全国卷 36 由黄铜矿 主要成分是cufes2 炼制精铜的工艺流程示意图如下 无机材料的制造和应用 1 在反射炉中 把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000 左右 黄铜矿与空气反应生成cu和fe的低价硫化物 且部分fe的硫化物转变为低价氧化物 该过程中两个主要反应的化学方程式分别是 反射炉内生成炉渣的主要成分是 2 冰铜 cu2s和fes互相熔合而成 含cu量为20 50 转炉中 将冰铜加熔剂 石英砂 在1200 左右吹入空气进行吹炼 冰铜中的cu2s被氧化为cu2o 生成的cu2o与cu2s反应 生成含cu量约为98 5 的粗铜 该过程发生反应的化学方程式分别是 2 上述工艺所得铝材中往往含有少量fe和si等杂质 可用电解方法进一步提纯 该电解池中阳极的电极反应式为 下列可作阴极材料的是 a 铝材b 石墨c 铅板d 纯铝 3 阳极氧化能使金属表面生成致密的氧化膜 以稀硫酸为电解液 铝阳极发生的电极反应式为 4 在铝阳极氧化过程中 需要不断地调整电压 理由是 5 下列说法正确的是 a 阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术b 铝的阳极氧化可增强铝表面的绝缘性能c 铝的阳极氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性 但耐磨性下降d 铝的阳极氧化膜富有多孔性 具有很强的吸附性能 能吸附染料而呈各种颜色 答案 1 主要是降低熔化温度 2 al 3e al3 d 3 2al 3h2o 6e al2o3 6h 4 铝阳极表面不断生成氧化物 电阻增大 为了保持稳定的电流 需要不断增大电压 5 bd 1 2010 山东 31 玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成 1 酚醛树脂由苯酚和甲醛缩聚而成 反应有大量热放出 为防止温度过高 应向已有苯酚的反应器中 加入甲醛 且反应器应装有 装置 2 玻璃纤维由玻璃拉丝得到 普通玻璃是由石英砂 和石灰石 或长石 高温熔融而成 主要反应的化学方程式为 3 玻璃钢中玻璃纤维的作用是 玻璃钢具有 等优异性能 写出两点即可 有机高分子材料的制造和应用 4 下列处理废旧热固性酚醛塑料的做法合理的是 a 深埋b 粉碎后用作树脂填料c 用作燃料d 用有机溶剂将其溶解 回收树脂解析本题考查复合材料的相关知识 1 把甲醛缓慢加入反应器中 并在反应器中装上冷却装置可减慢反应速率 防止放热过快造成温度过高 2 制普通玻璃的原料是纯碱 石灰石 石英砂 3 玻璃钢属于复合材料 玻璃纤维是基体 酚醛树脂是增强体 4 热固性塑料很难降解 不能深埋 a不正确 因为其难溶于有机溶剂 故d不正确 用作燃料会产生大量有害气体 c不正确 2 2009 浙江 15 丰富多彩的化学物质不断改变着人类的生活 它们所产生的作用与其分子结构密切相关 1 请根据以下化合物的分子结构 回答下列问题 上述化合物可能的应用是 a 化合物 可作为制造聚四氟乙烯塑料的原料 化合物 可用来合成人造纤维b 两者均可作为食品添加剂c 两者均可作为表面活性剂 起到乳化 增溶 消泡等作用d 两者均可用作中和胃酸的药物 上述两个化合物进入环境后 更难被降解的是 2 有三种高分子材料 结构单元如下 请回答下列问题 根据上述高分子结构 能够作为高吸水性树脂的是 其可能的理由是 可作为弹性橡胶的是 理由是 有关上述高分子材料的下列说法正确的是 可多选 a 高分子 的单体有4种b 高分子 焚烧后产生的废气毒性最小c 都能作为食品包装材料d 它们的废弃物都能回收利用 解析 1 中 a项 聚四氟乙烯的单体是不可能由 获得 人造纤维是以天然纤维为原料制得的 不是天然纤维 b项 食品添加剂可分为发色剂 调味剂 膨化剂等 均不属于上述类别的物质 c项正确 因结构中有亲水基 so3na 与憎水基 d项 中和胃酸的药物