化学与材料的发展.ppt

第3讲化学与材料的发展 一 无机非金属材料 新型陶瓷因具有光 电 磁 生物和化学等新的特性和功能 越来越受到人们的青睐 1 氮化硅是一种高温结构陶瓷材料 它的硬度大 熔点高 化学性质稳定 工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300 时反应获得 根据性质 推测氮化硅陶瓷的用途是 填序号 A 制气轮机叶片B 制有色玻璃C 制永久性模具D 制造柴油机 写出N的原子结构示意图 根据元素周期律知识 请写出氮化硅的化学式 氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强 除氢氟酸外 它不与其他无机酸反应 试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式 现用四氯化硅和氮气 氢气在加强热的条件下发生反应 可得较高纯度的氮化硅 同时生成HCl 反应的化学方程式为 2 磷酸钙陶瓷也是一种新型无机非金属材料 它可用于制造人造骨骼 这是利用这类材料的 填序号 A 耐高温特性B 电学特性C 光学特性D 生物功能解析根据N和Si的原子结构及元素周期律的知识 可判断氮元素非金属性比硅强 故N显负价 Si显正价 由此可写出氮化硅化学式 二 金属材料1 冶炼金属的方法金属的冶炼方法和金属活动性有着很大的关系 金属的活泼程度不同 对应的冶炼方法也截然不同 根据不同金属的活动性 冶炼方法大致如下 1 热分解法可用于热分解法冶炼的金属 其元素的金属性很弱 原子难失电子 离子易得电子 化合物的稳定性较弱 在常见金属活动性顺序表的右端区域 如Hg Ag 2 热还原法可用热还原法冶炼的金属 其金属性比较强 在常见金属活动性顺序表中居于中间区域 焦炭还原法 如CuO CCu CO 一氧化碳还原法 如Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 氢气还原法 如WO3 3H2W 3H2O 活泼金属还原法 如2Al Cr2O32Cr Al2O3 3 电解法电解法冶炼一般用于活泼金属的冶炼 如K Ca Na Mg Al等 缺点是耗电量大 成本较高 值得一提的是 冶炼铝不能用电解熔融AlCl3的方法 因共价化合物在熔融时不导电 通常采用电解熔融氧化铝的方法制取铝 2 炼铁与炼钢 1 炼铁 几种铁矿石的主要成分 磁铁矿Fe3O4 赤铁矿Fe2O3 褐铁矿2Fe2O3 3H2O 黄铁矿FeS2等 原料 铁矿石 焦炭 石灰石和空气 原理 以赤铁矿为例 写反应方程式 3CO Fe2O32Fe 3CO2 石灰石的作用 除去脉石 有关反应方程式 CaCO3CaO CO2 CaO SiO2CaSiO3 设备 炼铁高炉 2 炼钢 氧气顶吹转炉法用氧化剂在高温下把生铁中的S P等杂质除去 3 铝的冶炼 1 原料 铝土矿 主要成分为Al2O3 2 提纯Al2O3 用化学方程式表示 Al2O3 2NaOH 2NaAlO2 H2O NaAlO2 CO2 2H2O Al OH 3 NaHCO3 2Al OH 3Al2O3 3H2O 3 电解 加入冰晶石及少量萤石降低Al2O3的熔点 阴极反应式 4Al3 12e 4Al阳极反应式 6O2 12e 3O2 4 金属的腐蚀与防护 1 金属的腐蚀类型 2 钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀比较 3 金属腐蚀的防护方法 改变金属的内部结构如可根据不同的用途选用不同的金属或非金属制成合金 覆盖保护层如可以采用喷油漆 涂油脂 电镀 喷镀或表面钝化等方法使金属与介质隔离 使用电化学保护法如牺牲阳极的保护法 用活泼金属与被保护金属连接的保护方法 外加电流的阴极保护法 让被保护的金属与外加电源负极连接 2009年山东高考 金属铝的生产是以Al2O3为原料 在熔融状态下进行电解 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 碳素 或石墨 阳极 4 c 归纳点评 1 冰晶石的作用回答不到位 不能从降低Al2O3的熔化温度方面回答 2 对电解Al2O3的原理不理解 以致电极材料回答错误 三 高分子化合物与材料1 高分子化合物 1 分类 2 线型结构 体型结构高分子材料比较 3 合成高分子化合物的主要化学反应 2 高分子材料 氯碱工业中 通过电解饱和食盐水获得重要的化工原料 其中氯气用途十分广泛 除用于净水 环境消毒外 还用于生产盐酸 聚氯乙烯 氯苯等 1 电解饱和食盐水的化学方程式为 2 氯气用于生产半导体材料硅的流程如下 石英砂的主要成分是 在制备粗硅时 焦炭的作用是 由四氯化硅得到高纯硅的化学方程式是 3 用于制造塑料薄膜 人造革 塑料管材和板材的聚氯乙烯 PVC塑料 就是以氯气和乙烯为主要原料通过 消去和 三步主要反应生产的 生产聚氯乙烯的有关反应的化学方程式为 4 上述两种生产过程可得到同一种副产品 该副产品是 解析 1 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 2 用Cl2制备纯硅涉及反应 2Cl2