选修二第三节化学与材料的发展

一 无机非金属材料1 传统硅酸盐材料 1 原料及性能 沙石 黏土 石英 石棉 云母 高岭石等许多矿物的主要成分都是硅酸盐或硅的氧化物 传统硅酸盐产品以黏土 石英 钾长石和钠长石等为原料 原料中一般都含有 SiO4 4 硅氧结构的特殊性决定了硅酸盐材料具有稳定性高 硬度高 熔点高 难溶于水 绝缘 耐腐蚀等特点 2 传统硅酸盐材料的比较 4 金刚石 石墨和C60均是碳的单质 它们互为同素异形体 其中金刚石的制备方法为 以石墨为原料高压合成 以甲烷为原料应用化学气相沉积法 二 金属材料1 冶炼金属的方法 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 在金属活动性顺序的右端区域 如Hg Ag 如2HgO2Hg O2 2 热还原法可用热还原法冶炼的金属 其金属性比较强 在金属活动性顺序中居于中间区域 Zn Cu 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 值得注意的是 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 而通常采用电解熔融氧化铝的方法 2 几种金属的冶炼 1 炼铁 原料 铁矿石 如磁铁矿 赤铁矿 黄铁矿等 焦炭 石灰石 空气 3 金属的腐蚀与防护 1 金属的腐蚀类型 2 钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀 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 三 高分子化合物与材料1 合成高分子化合物的主要化学反应 2 新型高分子材料 例2 2009 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 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 名师精析 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 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 1 金属的冶炼与金属活动性顺序有关 在金属活动顺序中排在Al之前的用电解法 Zn Cu之间的用热还原法 Hg之后的金属用热分解法 2 选择冶炼方法时 能用热分解法不用热还原法 能用热还原法不用电解法 3 还原剂的选择 冶炼铁时一般选择CO作还原剂 而不用Al H2 因为后者的价格远高于CO 1 下列说法不正确的是 A 有些活泼金属如铝可作热还原法的还原剂B 用电解熔融NaCl的方法来冶炼金属钠C 可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝D 回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物 解析 本题主要考查金属的冶炼方法 铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属 如2Al Fe2O32Fe Al2O3 电解NaCl溶液不能得到金属钠 金属钠应该用电解熔融的NaCl的方法制取 铝是活泼金属 很难用还原剂把它还原出来 回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物 答案 C 2 如图是我国古代冶铁图 你认为下述反应原理正确的是 解析 在古代 H2 Al等新资源还未开发出来 图中显然是用木炭还原氧化铁而得铁 图中也一定不是用CO作还原剂的 因CO同氢气一样在敞口容器中难与矿石接触 且易燃烧 鼓气就更不可能实现上述反应了 答案 B 例2 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 2 3 生产过程可得到同一种副产品 该副产品是 3 下列合成有机高分子化合物中 是通过缩聚反应制备的是 A 涤纶B 氯纶C 腈纶D 丙纶 解析 涤纶是对苯二甲酸与乙二醇发生缩聚反应的产物 氯纶是氯乙烯发生加聚反应的产物 腈纶是丙烯腈发生加聚反应的产物 丙纶是丙烯发生加聚反应的产物 答案 A 4 我国及美国 日本等国家已研制出一种陶瓷柴油机 这种柴油机的发动机部件的受热面用一种耐高温且不易传热的材料来制造 这种材料是 A 氧化铝陶瓷B 氮化硅