第3講化學與材料的發(fā)展,一、無機非金屬材料,新型陶瓷因具有光、電、磁、生物和化學等新的特性和功能，越來越受到人們的青睞。(1)氮化硅是一種高溫結構陶瓷材料，它的硬度大，熔點高，化學性質穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1 300 時反應獲得。根據(jù)性質，推測氮化硅陶瓷的用途是_(填序號)。A制氣輪機葉片B制有色玻璃C制永久性模具 D制造柴油機,寫出N的原子結構示意圖_，根據(jù)元素周期律知識，請寫出氮化硅的化學式：_。氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強，除氫氟酸外，它不與其他無機酸反應。試推測該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學方程式：_。現(xiàn)用四氯化硅和氮氣、氫氣在加強熱的條件下發(fā)生反應，可得較高純度的氮化硅，同時生成HCl，反應的化學方程式為：_。,(2)磷酸鈣陶瓷也是一種新型無機非金屬材料，它可用于制造人造骨骼，這是利用這類材料的_(填序號)。A耐高溫特性 B電學特性C光學特性 D生物功能【名師解析】根據(jù)N和Si的原子結構及元素周期律的知識，可判斷氮元素非金屬性比硅強，故N顯負價，Si顯正價，由此可寫出氮化硅化學式。,二、金屬材料1冶煉金屬的方法金屬的冶煉方法和金屬活動性有著很大的關系，金屬的活潑程度不同，對應的冶煉方法也截然不同，根據(jù)不同金屬的活動性，冶煉方法大致如下：(1)熱分解法可用于熱分解法冶煉的金屬，其元素的金屬性很弱，原子難失電子，離子易得電子，化合物的穩(wěn)定性較弱。在常見金屬活動性順序表的右端區(qū)域(如Hg、Ag)。,(2)熱還原法可用熱還原法冶煉的金屬，其金屬性比較強，在常見金屬活動性順序表中居于中間區(qū)域。焦炭還原法。如CuOC CuCO一氧化碳還原法。如Fe2O33CO 2Fe3CO2氫氣還原法。如WO33H2 W3H2O活潑金屬還原法。如2AlCr2O3 2CrAl2O3,(3)電解法電解法冶煉一般用于活潑金屬的冶煉(如K、Ca、Na、Mg、Al等)。缺點是耗電量大，成本較高。值得一提的是，冶煉鋁不能用電解熔融AlCl3的方法(因共價化合物在熔融時不導電)。通常采用電解熔融氧化鋁的方法制取鋁。,2煉鐵與煉鋼(1)煉鐵幾種鐵礦石的主要成分：磁鐵礦Fe3O4，赤鐵礦Fe2O3，褐鐵礦2Fe2O33H2O，黃鐵礦FeS2等。原料：鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。原理：(以赤鐵礦為例，寫反應方程式)3COFe2O3 2Fe3CO2石灰石的作用：除去脈石，有關反應方程式：CaCO3 CaOCO2，CaOSiO2 CaSiO3。設備：煉鐵高爐。,(2)煉鋼氧氣頂吹轉爐法用氧化劑在高溫下把生鐵中的S、P等雜質除去。,3鋁的冶煉(1)原料：鋁土礦(主要成分為Al2O3)。(2)提純Al2O3：(用化學方程式表示)Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3，2Al(OH)3Al2O33H2O。(3)電解：加入冰晶石及少量螢石降低Al2O3的熔點。陰極反應式：4Al312e= 4Al陽極反應式：6O212e=3O2,4金屬的腐蝕與防護(1)金屬的腐蝕類型,(2)鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕比較,(3)金屬腐蝕的防護方法改變金屬的內部結構如可根據(jù)不同的用途選用不同的金屬或非金屬制成合金。覆蓋保護層如可以采用噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法使金屬與介質隔離。使用電化學保護法如犧牲陽極的保護法：用活潑金屬與被保護金屬連接的保護方法。,外加電流的陰極保護法：讓被保護的金屬與外加電源負極連接。,(2009年山東高考)金屬鋁的生產(chǎn)是以Al2O3為原料，在熔融狀態(tài)下進行電解：,請回答下列問題：(1)冰晶石(Na3AlF6)的作用是_。(2)電解生成的金屬鋁是在熔融液的_(填“上層”或“下層”)。(3)陰極和陽極均由_材料做成；電解時不斷消耗的電極是_(填“陽極”或“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，最能體現(xiàn)節(jié)能減排思想的是將回收鋁做成_(填代號)。a冰晶石b氧化鋁c鋁錠 d硫酸鋁,【名師解析】Al2O3的熔沸點很高，但電解必須在熔融狀態(tài)下進行，故用冰晶石降低Al2O3的熔化溫度；陰、陽極材料只起導電的作用，不參與電極反應，選用石墨；電解時，陽極發(fā)生氧化反應，生成的O2與石墨反應而不斷消耗；最能體現(xiàn)節(jié)能減排思想的是通過物理變化的方式將廢舊鋁材回收利用。【答案】 (1)降低Al2O3的熔化溫度(2)下層(3)碳素(或石墨)陽極(4)c,【歸納點評】(1)冰晶石的作用回答不到位，不能從降低Al2O3的熔化溫度方面回答。(2)對電解Al2O3的原理不理解，以致電極材料回答錯誤。,三、高分子化合物與材料1高分子化合物(1)分類,(2)線型結構、體型結構高分子材料比較,(3)合成高分子化合物的主要化學反應,2.高分子材料,氯堿工業(yè)中，通過電解飽和食鹽水獲得重要的化工原料。其中氯氣用途十分廣泛，除用于凈水、環(huán)境消毒外，還用于生產(chǎn)鹽酸、聚氯乙烯、氯苯等。(1)電解飽和食鹽水的化學方程式為_。,(2)氯氣用于生產(chǎn)半導體材料硅的流程如下：,石英砂的主要成分是_，在制備粗硅時，焦炭的作用是_。由四氯化硅得到高純硅的化學方程式是_。(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)就是以氯氣和乙烯為主要原料通過_、消去和_三步主要反應生產(chǎn)的。生產(chǎn)聚氯乙烯的有關反應的化學方程式為_。,(4)上述兩種生產(chǎn)過程可得到同一種副產(chǎn)品，該副產(chǎn)品是_。【名師解析】(1)2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2。(2)用Cl2制備純硅涉及反應：2Cl2