2012年高中化学化学与材料的发展课件版选修

1、第3讲化学与材料的发展最新展示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、高分子材料、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。热点定位1.传统无机非金属材料硅酸盐材料的生产原理、主要成份、性能及应用。2.新型无机非金属材料的性能、功能及应用。3.金属冶炼原理、腐蚀与防护。4.高分子材料、复合材料的特点及应用。一、无机非金属材料无机非金属材料：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

2、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1 300 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：_。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生物功能氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸

3、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：_。【名师解析】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。【答案】(1)ACD Si3N4Si3N412HF=3SiF44NH33SiCl42N26H2 Si3N412HCl(2)D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

4、性顺序表的右端区域(如Hg、Ag)。如2HgO 2HgO2。(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)Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3，2Al(OH)3 Al2O33H2O。(3)电解：加

5、入冰晶石及少量萤石降低Al2O3的熔点。阴极反应式：4Al312e= 4Al阳极反应式：6O212e=3O2化学方程式：2Al2O3 4Al3O24金属的腐蚀与防护(1)金属的腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与其表面接触物质(如O2、Cl2等)直接发生化学反应不同金属或不纯金属与电解质溶液接触现象无电流产生有电流产生本质金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程关系化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更具普遍性，危害更严重(2)钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀比较吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强阳极反应2Fe4e=2Fe2阴极反应O22H2O4e= 4OH4H4e=2H2

6、溶液反应Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(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：2Al2O3 4Al3O2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

7、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”)。【名师解析】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。(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【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】

8、(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合成材料线型高分子材料体型高分子材料常见物质合成纤维、部分塑料(如聚乙烯)部分塑料(如电木)结构特点以共价键结合成高分子链，链与链之间以分子间作用力相结合以共价键构成高分子链，链与链之间以共价键大量交联 性质特点具有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小，不能导电没有弹性和可塑性，不能溶解或熔融，在溶剂中能溶胀，硬度和脆性较大，不能导电(3)合成高分子化合物的主要化学

9、反应加成聚合反应缩合聚合反应含义许多小分子(含不饱和键)通过加成反应形成高聚物的聚合反应许多小分子通过缩合形成高聚物，同时有小分子生成的聚合反应单体特征含不饱和键如碳碳双键、碳碳三键含特征官能团如OH、COOH、NH2等单体种类数相同或不同的单体相同或不同的单体高聚物特征链节与单体的组成相同链节与单体的组成不同产物种类只有高聚物高聚物和小分子举例2.高分子材料材料名称功能高分子材料复合材料概念既具有传统高分子材料的机械性能，又具有某些特殊功能的高分子材料两种或两种以上材料组成的新型材料性能不同功能的高分子材料，具有不同的特征性质一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优良性能应用高分子分离膜、

10、医疗器械、医药等汽车工业、机械工业、体育用品、航空航天等氯碱工业中，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：焦炭高温氯气加热氢气高温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_。【名师解析】(1)2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2。(2)用Cl2制备纯硅涉及反应：2Cl2Si(粗) SiCl4，体现了氯气的强氧化性，再由