安徽省高三化學(xué)一輪 第3講 化學(xué)與材料的制造和應(yīng)用課件 選修2

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1、第第3講化學(xué)與材料的制造和應(yīng)用講化學(xué)與材料的制造和應(yīng)用考綱展示考綱展示熱點(diǎn)定位熱點(diǎn)定位1.了解社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步對(duì)材料的要了解社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步對(duì)材料的要求。了解化學(xué)對(duì)材料科學(xué)發(fā)展的促進(jìn)作求。了解化學(xué)對(duì)材料科學(xué)發(fā)展的促進(jìn)作用。用。2.了解金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高了解金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料、合成材料、復(fù)合材料和其他分子材料、合成材料、復(fù)合材料和其他新材料的特點(diǎn)，了解有關(guān)的生產(chǎn)原理。新材料的特點(diǎn)，了解有關(guān)的生產(chǎn)原理。3.了解用化學(xué)方法進(jìn)行金屬材料表面處了解用化學(xué)方法進(jìn)行金屬材料表面處理的原理。理的原理。4.了解我國(guó)現(xiàn)代材料研究和材料工業(yè)的了解我國(guó)現(xiàn)代材料研究和材料工業(yè)的發(fā)展情況，

2、了解新材料的發(fā)展方向。發(fā)展情況，了解新材料的發(fā)展方向。1.傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料硅酸鹽材料的生產(chǎn)原理、主硅酸鹽材料的生產(chǎn)原理、主要成份、性能及應(yīng)用。要成份、性能及應(yīng)用。2.新型無(wú)機(jī)非金屬材料的性新型無(wú)機(jī)非金屬材料的性能、功能及應(yīng)用。能、功能及應(yīng)用。3.金屬冶煉原理、腐蝕與防金屬冶煉原理、腐蝕與防護(hù)。護(hù)。4.高分子材料、復(fù)合材料的高分子材料、復(fù)合材料的特點(diǎn)及應(yīng)用。特點(diǎn)及應(yīng)用。一、無(wú)機(jī)非金屬材料一、無(wú)機(jī)非金屬材料1傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬(硅酸鹽硅酸鹽)材料材料2新型無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料(1)新型陶瓷新型陶瓷性能與應(yīng)用性能與應(yīng)用新型陶新型陶瓷瓷碳化硅碳化硅(SiC)硬

3、度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可作優(yōu)質(zhì)硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可作優(yōu)質(zhì)磨料和航天器涂層材料磨料和航天器涂層材料氮化硅氮化硅(Si3N4)硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可用于制硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可用于制造軸承、汽輪機(jī)葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)受熱面等造軸承、汽輪機(jī)葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)受熱面等(3)碳單質(zhì)碳單質(zhì)性能與應(yīng)用性能與應(yīng)用碳單碳單質(zhì)質(zhì)金剛金剛石石新一代信息材料新一代信息材料石墨石墨電的良導(dǎo)體、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，用作電極電的良導(dǎo)體、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，用作電極C60在新型儲(chǔ)氫材料、復(fù)合材料、納米材料、超導(dǎo)體在新型儲(chǔ)氫材料、復(fù)合材料、納米材料、超導(dǎo)體的制造方面前景廣闊的制造方面前景廣闊新型陶瓷因具有光、電、磁

4、、生物和化學(xué)等新的特性和功能，越來(lái)新型陶瓷因具有光、電、磁、生物和化學(xué)等新的特性和功能，越來(lái)越受到人們的青睞。越受到人們的青睞。(1)氮化硅是一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料，它的硬度大，熔點(diǎn)高，化學(xué)性氮化硅是一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料，它的硬度大，熔點(diǎn)高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1 300 時(shí)反應(yīng)獲得。時(shí)反應(yīng)獲得。根據(jù)性質(zhì)，推測(cè)氮化硅陶瓷的用途是根據(jù)性質(zhì)，推測(cè)氮化硅陶瓷的用途是_(填序號(hào)填序號(hào))。A制氣輪機(jī)葉片制氣輪機(jī)葉片B制有色玻璃制有色玻璃C制永久性模具制永久性模具 D制造柴油機(jī)制造柴油機(jī)寫出寫出N的原子結(jié)構(gòu)示意圖的原子結(jié)構(gòu)示意圖_，根據(jù)元素周期律

5、知識(shí)，請(qǐng)寫出氮，根據(jù)元素周期律知識(shí)，請(qǐng)寫出氮化硅的化學(xué)式：化硅的化學(xué)式：_。氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強(qiáng)，除氫氟酸外，它不與其他無(wú)機(jī)酸反應(yīng)。試氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強(qiáng)，除氫氟酸外，它不與其他無(wú)機(jī)酸反應(yīng)。試推測(cè)該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式：推測(cè)該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式：_。現(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)?、氫氣在加?qiáng)熱的條件下發(fā)生反應(yīng)，可得較現(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)?、氫氣在加?qiáng)熱的條件下發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅，同時(shí)生成高純度的氮化硅，同時(shí)生成HCl，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_。(2)磷酸鈣陶瓷也是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，它可用于制造人造骨磷酸鈣陶瓷也是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，它可用于制造人

6、造骨骼，這是利用這類材料的骼，這是利用這類材料的_(填序號(hào)填序號(hào))。A耐高溫特性耐高溫特性 B電學(xué)特性電學(xué)特性C光學(xué)特性光學(xué)特性 D生物功能生物功能解析：解析：根據(jù)根據(jù)N和和Si的原子結(jié)構(gòu)及元素周期律的知識(shí)，可判斷氮元素的原子結(jié)構(gòu)及元素周期律的知識(shí)，可判斷氮元素非金屬性比硅強(qiáng)，故非金屬性比硅強(qiáng)，故N顯負(fù)價(jià)，顯負(fù)價(jià)，Si顯正價(jià)，由此可寫出氮化硅化學(xué)顯正價(jià)，由此可寫出氮化硅化學(xué)式。式。二、金屬材料二、金屬材料1冶煉金屬的方法冶煉金屬的方法金屬的冶煉方法和金屬活動(dòng)性有著很大的關(guān)系，金屬的活潑程度不金屬的冶煉方法和金屬活動(dòng)性有著很大的關(guān)系，金屬的活潑程度不同，對(duì)應(yīng)的冶煉方法也截然不同，根據(jù)不同金屬的活

7、動(dòng)性，冶煉方同，對(duì)應(yīng)的冶煉方法也截然不同，根據(jù)不同金屬的活動(dòng)性，冶煉方法大致如下：法大致如下：(3)電解法電解法電解法冶煉一般用于活潑金屬的冶煉電解法冶煉一般用于活潑金屬的冶煉(如如K、Ca、Na、Mg、Al等等)。缺點(diǎn)是耗電量大，成本較高。值得一提的是，冶煉鋁不能用電解熔缺點(diǎn)是耗電量大，成本較高。值得一提的是，冶煉鋁不能用電解熔融融AlCl3的方法的方法(因共價(jià)化合物在熔融時(shí)不導(dǎo)電因共價(jià)化合物在熔融時(shí)不導(dǎo)電)。通常采用電解熔融。通常采用電解熔融氧化鋁的方法制取鋁。氧化鋁的方法制取鋁。2煉鐵與煉鋼煉鐵與煉鋼(1)煉鐵煉鐵幾種鐵礦石的主要成分：磁鐵礦幾種鐵礦石的主要成分：磁鐵礦Fe3O4，赤鐵礦

8、，赤鐵礦Fe2O3，褐鐵礦，褐鐵礦2Fe2O33H2O，黃鐵礦，黃鐵礦FeS2等。等。原料：鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。原料：鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。原理：原理：(以赤鐵礦為例，寫反應(yīng)方程式以赤鐵礦為例，寫反應(yīng)方程式)4金屬的腐蝕與防止金屬的腐蝕與防止(1)金屬腐蝕的類型金屬腐蝕的類型化學(xué)腐蝕：金屬跟其表面接觸到的物質(zhì)化學(xué)腐蝕：金屬跟其表面接觸到的物質(zhì)(如如O2、Cl2、SO2、酸雨等、酸雨等)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。電化學(xué)腐蝕：不同金屬或不純金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕：不同金屬或不純金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬

9、失去電子而被氧化引起的腐蝕。原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化引起的腐蝕。常見的電化學(xué)腐蝕常見的電化學(xué)腐蝕方式方式發(fā)生條件發(fā)生條件反應(yīng)原理反應(yīng)原理析氫析氫腐蝕腐蝕金屬表面電解質(zhì)溶金屬表面電解質(zhì)溶液顯酸性液顯酸性負(fù)極：負(fù)極：Mne=Mn；正極：正極：2H2e=H2吸氧吸氧腐蝕腐蝕金屬表面電解質(zhì)溶金屬表面電解質(zhì)溶液酸性很弱或顯中液酸性很弱或顯中性性負(fù)極：負(fù)極：Mne=Mn；正極：正極：2H2OO24e=4OH(2)金屬腐蝕的防止和利用金屬腐蝕的防止和利用金屬腐蝕的防止方法金屬腐蝕的防止方法金屬腐蝕的利用金屬腐蝕的利用金屬的化學(xué)蝕刻、印刷電路的腐蝕、電子元件與金屬的化學(xué)蝕刻、印刷電路的腐蝕、

10、電子元件與集成電路的精細(xì)加工都是利用了金屬腐蝕的原理。集成電路的精細(xì)加工都是利用了金屬腐蝕的原理。(2)電解生成的金屬鋁是在熔融液的電解生成的金屬鋁是在熔融液的_(填填“上層上層”或或“下層下層”)。(3)陰極和陽(yáng)極均由陰極和陽(yáng)極均由_材料做成；電解時(shí)不斷消耗的電極是材料做成；電解時(shí)不斷消耗的電極是_(填填“陽(yáng)極陽(yáng)極”或或“陰極陰極”)。(4)鋁是高耗能產(chǎn)品，廢舊鋁材的回收利用十分重要。在工業(yè)上，最鋁是高耗能產(chǎn)品，廢舊鋁材的回收利用十分重要。在工業(yè)上，最能體現(xiàn)節(jié)能減排思想的是將回收鋁做成能體現(xiàn)節(jié)能減排思想的是將回收鋁做成_(填代號(hào)填代號(hào))。a冰晶石冰晶石b氧化鋁氧化鋁c鋁錠鋁錠 d硫酸鋁硫酸鋁

11、解析：解析：Al2O3的熔沸點(diǎn)很高，但電解必須在熔融狀態(tài)下進(jìn)行，故用冰的熔沸點(diǎn)很高，但電解必須在熔融狀態(tài)下進(jìn)行，故用冰晶石降低晶石降低Al2O3的熔化溫度；陰、陽(yáng)極材料只起導(dǎo)電的作用，不參與的熔化溫度；陰、陽(yáng)極材料只起導(dǎo)電的作用，不參與電極反應(yīng)，選用石墨；電解時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，生成的電極反應(yīng)，選用石墨；電解時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，生成的O2與石與石墨反應(yīng)而不斷消耗；最能體現(xiàn)節(jié)能減排思想的是通過(guò)物理變化的方墨反應(yīng)而不斷消耗；最能體現(xiàn)節(jié)能減排思想的是通過(guò)物理變化的方式將廢舊鋁材回收利用。式將廢舊鋁材回收利用。答案：答案： (1)降低降低Al2O3的熔化溫度的熔化溫度(2)下層下層(3)碳素碳素(

12、或石墨或石墨)陽(yáng)極陽(yáng)極(4)c【名師提醒名師提醒】(1)冰晶石的作用常?；卮鸩坏奖淖饔贸３；卮鸩坏轿?，不能從降低位，不能從降低Al2O3的熔化溫度方面回答。的熔化溫度方面回答。(2)對(duì)電解對(duì)電解Al2O3的原理不理解，以致電極材料回答錯(cuò)誤。的原理不理解，以致電極材料回答錯(cuò)誤。三、高分子材料三、高分子材料1高分子化合物的分類高分子化合物的分類(1)按來(lái)源分按來(lái)源分天然高分子化合物：淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素天然高分子化合物：淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素合成高分子化合物：塑料、合成纖維、合成橡膠合成高分子化合物：塑料、合成纖維、合成橡膠(2)按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)分線型高分子：分子呈長(zhǎng)鏈狀，可溶于有機(jī)溶劑，受熱軟

13、化，熔融，線型高分子：分子呈長(zhǎng)鏈狀，可溶于有機(jī)溶劑，受熱軟化，熔融，有熱塑性。有熱塑性。體型高分子：高分子鏈之間形成化學(xué)鍵產(chǎn)生交聯(lián)，形成立體網(wǎng)狀體型高分子：高分子鏈之間形成化學(xué)鍵產(chǎn)生交聯(lián)，形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。不易溶于有機(jī)溶劑，受熱不熔化，有熱固性。結(jié)構(gòu)。不易溶于有機(jī)溶劑，受熱不熔化，有熱固性。2合成高分子化合物的主要化學(xué)反應(yīng)合成高分子化合物的主要化學(xué)反應(yīng)加成聚合反應(yīng)加成聚合反應(yīng)縮合聚合反應(yīng)縮合聚合反應(yīng)含義含義許多小分子許多小分子(含不飽和鍵含不飽和鍵)通過(guò)加通過(guò)加成反應(yīng)形成高聚物的聚合反應(yīng)成反應(yīng)形成高聚物的聚合反應(yīng)許多小分子通過(guò)縮合形成許多小分子通過(guò)縮合形成高聚物，同時(shí)有小分子生高聚物，同時(shí)有小

14、分子生成的聚合反應(yīng)成的聚合反應(yīng)單體單體特征特征含不飽和鍵如碳碳雙鍵、碳碳含不飽和鍵如碳碳雙鍵、碳碳三鍵三鍵含特征官能團(tuán)如含特征官能團(tuán)如OH、COOH、NH2等等單體單體特征特征含不飽和鍵如碳碳雙鍵、含不飽和鍵如碳碳雙鍵、碳碳三鍵碳碳三鍵含特征官能團(tuán)如含特征官能團(tuán)如OH、COOH、NH2等等單體種單體種類數(shù)類數(shù)相同或不同的單體相同或不同的單體相同或不同的單體相同或不同的單體高聚物高聚物特征特征鏈節(jié)與單體的組成相同鏈節(jié)與單體的組成相同鏈節(jié)與單體的組成不同鏈節(jié)與單體的組成不同產(chǎn)物產(chǎn)物種類種類只有高聚物只有高聚物高聚物和小分子高聚物和小分子3.新型高分子材料新型高分子材料(1)功能高分子材料功能高分子

15、材料具有某種特定功能的高分子材料，常見的有導(dǎo)電塑料具有某種特定功能的高分子材料，常見的有導(dǎo)電塑料(如聚乙炔如聚乙炔)，離，離子交換樹脂或交換膜，高分子醫(yī)藥材料、人造器官，高分子吸水材子交換樹脂或交換膜，高分子醫(yī)藥材料、人造器官，高分子吸水材料，導(dǎo)電高分子化合物。料，導(dǎo)電高分子化合物。(2)復(fù)合材料復(fù)合材料4廢舊高分子材料的回收利用廢舊高分子材料的回收利用(1)再生和改性；再生和改性；(2)生物降解或熱裂生成小分子化工原料；生物降解或熱裂生成小分子化工原料；(3)焚燒利用熱能。焚燒利用熱能。(2010山東高考山東高考)玻璃鋼可由酚醛樹脂和玻璃纖維制成。玻璃鋼可由酚醛樹脂和玻璃纖維制成。(1)酚醛

16、樹脂由苯酚和甲醛縮聚而成，反應(yīng)有大量熱放出，為防止溫酚醛樹脂由苯酚和甲醛縮聚而成，反應(yīng)有大量熱放出，為防止溫度過(guò)高，應(yīng)向已有苯酚的反應(yīng)釜中度過(guò)高，應(yīng)向已有苯酚的反應(yīng)釜中_加入甲醛，且反應(yīng)釜應(yīng)加入甲醛，且反應(yīng)釜應(yīng)裝有裝有_裝置。裝置。(2)玻璃纖維由玻璃拉絲得到。普通玻璃是由石英砂、玻璃纖維由玻璃拉絲得到。普通玻璃是由石英砂、_和石和石灰石灰石(或長(zhǎng)石或長(zhǎng)石)高溫熔融而成，主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為高溫熔融而成，主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(3)玻璃鋼中玻璃纖維的作用是玻璃鋼中玻璃纖維的作用是_。玻璃鋼具有。玻璃鋼具有_等優(yōu)異性能等優(yōu)異性能(寫出兩點(diǎn)即可寫出兩點(diǎn)即可)。(4)下列處理廢舊熱固性酚醛塑料

17、的做法合理的是下列處理廢舊熱固性酚醛塑料的做法合理的是_。a深埋深埋b粉碎后用作樹脂填料粉碎后用作樹脂填料c用作燃料用作燃料 d用有機(jī)溶劑將其溶解，回收樹脂用有機(jī)溶劑將其溶解，回收樹脂解析：解析：本題考查復(fù)合材料的相關(guān)知識(shí)。本題考查復(fù)合材料的相關(guān)知識(shí)。(1)把甲醛緩慢加入反應(yīng)釜中，把甲醛緩慢加入反應(yīng)釜中，并在反應(yīng)釜中裝上冷卻裝置可減慢反應(yīng)速率，防止放熱過(guò)快造成溫并在反應(yīng)釜中裝上冷卻裝置可減慢反應(yīng)速率，防止放熱過(guò)快造成溫度過(guò)高。度過(guò)高。 (2)制普通玻璃的原料是純堿、石灰石、石英砂。制普通玻璃的原料是純堿、石灰石、石英砂。(3)玻璃鋼玻璃鋼屬于復(fù)合材料，玻璃纖維是增強(qiáng)體，酚醛樹脂是基體。屬于復(fù)合材料，玻璃纖維是增強(qiáng)體，酚醛樹脂是基體。(4)熱固性塑熱固性塑料很難降解，不能深埋，料很難降解，不能深埋，a不正確。因?yàn)槠潆y溶于有機(jī)溶劑，故不正確。因?yàn)槠潆y溶于有機(jī)溶劑，故d不不正確。用作燃料會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體，正確。用作燃料會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體，c不正確。不正確。練規(guī)范、練技能、練速度