/第13講金屬材料與非金屬材料內(nèi)容概覽學考要求速覽明確考試范圍與核心要求必備知識梳理系統(tǒng)整理學科框架與知識高頻考點精講破譯重點內(nèi)容及解題思路考點一金屬的冶煉考點二金屬材料考點三非金屬材料實戰(zhàn)能力訓練模擬實戰(zhàn)，提升解題技能一、金屬的冶煉1.金屬冶煉的原理利用原理，在一定條件下，使金屬離子電子被還原成，從而獲得金屬單質(zhì)。即：Mn＋＋ne－M。2.金屬的冶煉方法金屬的活動順序：KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu金屬原子失電子能力強

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弱金屬離子得電子能力弱

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強主要冶煉方法3.金屬冶煉方法的選擇取決于：金屬在自然界中的存在狀態(tài)和金屬的活潑性。（1）金屬越活潑，冶煉時所需條件要求越高，在人類歷史上出現(xiàn)相對晚一些。（2）金屬越不活潑，冶煉的方法越簡單，人們使用的時間越早，所以有青銅、鐵器等時代的發(fā)展歷程?！緶剀疤崾尽?．工業(yè)上采用電解法冶煉鋁和鎂的原料分別為Al2O3和MgCl2，而不是AlCl3和MgO。這是因為AlCl3是共價化合物，熔融時不導電；而MgO雖然是離子化合物，但其熔點太高，熔化時會消耗大量的電能，成本較高。2．工業(yè)上制備鈉，是電解熔融的氯化鈉而不是電解飽和食鹽水，電解飽和食鹽水得到的是氫氧化鈉。二、金屬材料1．合金概念由兩種或兩種以上的金屬（或金屬和非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)特性熔點：合金組分；硬度：合金組分2．種類鋁合金性能密度小、強度高、塑性好、易于成型、制造工藝簡單、成本低廉用途主要用于建筑業(yè)、容器和包裝業(yè)等；硬鋁是制造飛機和宇宙飛船的理想材料鐵合金不銹鋼主要是鉻(Cr)和鎳(Ni)；醫(yī)療器材、廚房用具和餐具、地鐵列車的車體材質(zhì)等超級鋼Mn、C、Al、V；汽車、航空和航天等領(lǐng)域新型合金儲氫合金是一類能夠大量吸收H2，并與H2結(jié)合成金屬氫化物的材料。此外，鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等新型合金廣泛應(yīng)用于航空航天、生物工程和電子工業(yè)等領(lǐng)域三、非金屬材料1．硅酸鹽材料陶瓷普通玻璃普通水泥原料黏土、、石英砂(SiO2)主要原料：、輔助原料：適量的石膏設(shè)備—玻璃窯水泥回轉(zhuǎn)窯主要成分成分復(fù)雜硅酸鈉(Na2SiO3)、硅酸鈣(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)——用途建筑材料、絕緣材料日用器皿、衛(wèi)生潔具建筑材料、光學儀器各種器皿、制造玻璃纖維大量用于建筑和水利工程2．新型無機非金屬材料①硅和二氧化硅主要應(yīng)用硅材料→硅芯片、硅太陽能電池二氧化硅制備粗硅SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1800～2000℃))Si＋2CO↑高純硅Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100℃))Si＋3HCl或Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up5(Δ),\s\do5())SiCl4SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up5(Δ),\s\do5())Si＋4HCl②新型陶瓷——碳化硅(SiC)俗稱結(jié)構(gòu)特點主要性能生產(chǎn)應(yīng)用金剛砂碳原子、硅原子以共價鍵連接，結(jié)構(gòu)類似金剛石硬度很大高溫抗氧化性能優(yōu)異砂紙和砂輪的磨料、耐高溫結(jié)構(gòu)材料和耐高溫半導體材料③碳納米材料類別成分應(yīng)用富勒稀由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱，其代表物為C60納米汽車碳納米管由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器石墨烯只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨光電器件、超級電容器、電池3.硅單質(zhì)存在地殼中的含量位居第二位，只存在化合態(tài)的硅(主要以硅酸鹽和氧化物的形式)，無游離態(tài)物理性質(zhì)灰黑色、金屬光澤、熔沸點、硬度、半導體高純硅制備生產(chǎn)流程一：二氧化硅eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(電爐里用碳還原),\s\do4(→))),\s\do6())粗硅eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(Cl2),\s\do4(→))),\s\do5(蒸餾))純SiCl4eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(H2),\s\do4(→))),\s\do5(高溫))高純硅。粗硅：SiO2＋2CSi(粗硅)＋2CO↑高純硅：Si＋2Cl2SiCl4SiCl4＋2H2Si＋4HCl生產(chǎn)流程二：二氧化硅eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(電爐里用碳還原),\s\do4(→))),\s\do6())粗硅eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(HCl),\s\do4(→))),\s\do5(300℃))純SiCl4eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(H2),\s\do4(→))),\s\do5(1100℃))高純硅。粗硅：SiO2＋2CSi(粗硅)＋2CO↑高純硅：Si＋3HCleq\o(,\s\up6(300℃))SiHCl3＋H2SiHCl3＋H2eq\o(,\s\up6(1100℃))Si＋3HCl用途材料，用于集成電路、晶體管的制造；制太陽能電池的材料4.二氧化硅存在普通的沙(細小的石英晶體)、水晶(純石英，無色透明晶體)物理性質(zhì)無色透明晶體，熔點，硬度，溶于水化學性質(zhì)酸性氧化物水不反應(yīng)堿性氧化物CaO＋SiO2CaSiO3堿2NaOH＋SiO2Na2SiO3＋H2O（實驗室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞）某些鹽CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑弱氧化性SiO2＋2CSi＋2CO↑SiO2＋3CSiC＋2CO↑特殊性SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O（氫氟酸不能保存于瓶中，常保存于瓶中）用途①制造光導纖維；②制光學鏡片；③制石英坩堝；④制石英玻璃【溫馨提示】1．不要混淆二氧化硅和硅的用途：用于制作光導纖維的是SiO2，用于制作半導體材料、計算機芯片的是晶體硅。2．碳與二氧化硅制粗硅的反應(yīng)，生成的氣體是CO而不是CO2。3．SiO2與堿(如NaOH溶液)，與氫氟酸均能發(fā)生反應(yīng)，但SiO2不是兩性氧化物，而是酸性氧化物。4．通常酸是溶于水的，但硅酸是不溶于水的?？键c一金屬的冶煉【典型例題】【例1】（江蘇省淮安市2024-2025學年普通高中學考模擬）工業(yè)上采用熱還原法冶煉的金屬是A．Na B．Al C．Fe D．Ag【即時演練】1．下列關(guān)于金屬冶煉的說法中錯誤的是A．電解法獲得鎂時，不可在或中降溫冷卻B．熱還原法常用的還原劑有等C．金屬均能通過電解熔融氯化物的方法獲得D．回收廢舊金屬可以重新制成金屬或它們的化合物2．下列冶煉金屬的方法錯誤的是A．電解熔融氧化鋁制鋁 B．加熱氧化銀制銀C．CO還原鐵礦石制鐵 D．電解食鹽水制鈉3．下列有關(guān)金屬的工業(yè)制法中，正確的是A．以海水為原料制得NaCl，再電解NaCl的水溶液制取NaB．用海水等為原料，經(jīng)一系列過程制得MgO，用H2還原MgO制得MgC．以鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等為原料，通過反應(yīng)產(chǎn)生的CO在高溫下還原鐵礦石制得FeD．從鋁土礦中獲得AlCl3固體，電解熔融的AlCl3得到Al考點二常見的金屬材料與非金屬材料【典型例題】【例2】文物記載著中華文明的燦爛成就。下列文物主要不是由金屬材料制成的是A．鎏金高士圖銀杯B．蠶絲素紗單衣C．商州太陽鳥金飾D．鑄客大銅鼎【即時演練】1．中國天宮空間站的太陽翼伸展機構(gòu)的部件由碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料（其組成可表示為SiC/Al）制成，該材料不具有的性質(zhì)是A．耐高溫 B．密度大 C．耐腐蝕 D．抗磨損2．中國古代勞動人民留下了豐富的物質(zhì)文化遺產(chǎn)。下列物質(zhì)的主要成分屬于合金的是A．陶瓷 B．青銅器 C．中藥 D．絲綢3．目前，陶瓷仍然在人類生活中扮演著重要角色。下列說法錯誤的是A．大多數(shù)硅酸鹽材料的性質(zhì)都很穩(wěn)定 B．陶瓷衛(wèi)生潔具的材質(zhì)屬于硅酸鹽材料C．石英玻璃的主要成分是硅酸鹽 D．黏土是燒制陶瓷的主要原料考點三硅及其化合物的性質(zhì)【典型例題】【例3】（江蘇省淮安市2024-2025學年普通高中學考模擬）碳化硅(SiC)晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，俗稱金剛砂。下列說法正確的是A．SiC晶體中硅、碳元素的質(zhì)量比為1∶1B．SiC晶體的熔點較高C．SiC晶體的硬度較小D．SiC屬于分子晶體【即時演練】1．硅元素在材料領(lǐng)域中扮演著重要角色。下列敘述正確的是A．石英晶體的主要成分為硅 B．硅酸鈉可用作黏合劑C．半導體材料的成分是二氧化硅 D．光導纖維的成分是硅單質(zhì)2．下列說法正確的是A．石英玻璃和普通玻璃成分相同B．工藝師可用鹽酸刻蝕玻璃制作工藝品C．由石英砂制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)D．Si可用于信息存儲，SiO2可用于光纖通信3．硅是構(gòu)成無機非金屬材料的一種主要元素，下列有關(guān)硅及其化合物的敘述正確的A．硅晶體是良好的半導體，可用于制造光導纖維B．既能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，又和氫氟酸反應(yīng)，故是兩性氧化物C．堿液能用玻璃瓶盛放，但不能用玻璃塞D．硅酸鹽中硅、氧原子之間以離子鍵形成硅氧四面體結(jié)構(gòu)1．工業(yè)上由下列物質(zhì)冶煉制取金屬單質(zhì)時，一般采用電解法的是A．HgO B．NaCl C．Fe2O3 D．Ag2O2．下列反應(yīng)原理不符合工業(yè)上冶煉金屬的方法的是A． B．C． D．3．我國已經(jīng)開始跨入“互聯(lián)網(wǎng)5G”時代，而“互聯(lián)網(wǎng)5G”的建設(shè)離不開無機非金屬材料——硅。下列物品使用了硅單質(zhì)的是A．計算機芯片 B．石英鐘C．陶瓷餐具 D．光導纖維4．下面幾幅圖片涉及我國文物和現(xiàn)代科技，其中所涉及的材料不屬于合金的是A．用硬鋁制造的飛機外殼B．制造地鐵列車車體所用的金屬C．狗頭獸首銅像D．精美的青花瓷5．（江蘇省淮安市2024-2025學年普通高中學考模擬）合金具有許多優(yōu)良的物理、化學或機械性能，廣泛應(yīng)用于交通工具、航空航天等領(lǐng)域。下列有關(guān)合金的說法不正確的是A．硬鋁可用于制造飛機的外殼B．鈦合金可用于制造“蛟龍”號的耐壓球殼C．不銹鋼可用于制造地鐵列車的車體D．鈉鉀合金可用于制造飛機的發(fā)動機葉片6．（江蘇省2024年普通高中學業(yè)水平合格性考試）氮化硅熔點高、硬度大、絕緣性好，化學性質(zhì)穩(wěn)定。推測氮化硅不可能具有的用途為A．制作坩堝 B．制作半導體 C．制作耐高溫軸承 D．制作耐腐蝕陶瓷閥7．近年我國航空航天事業(yè)成果顯著。下列成果所涉及的材料為金屬材料的是A．“C919”飛機尾翼主要材料——碳纖維B．“長征五號”運載火箭