高考化学一轮复习 第3讲 化学与材料的发展教案(含解析)新人教版选修2

前言我们分析每年考上清华北大的北京考生的成绩，发现能够考上清北的学生化学的平均分都在95分以上，先开始我们认为，学习能力强的孩子化学一定学得好。

可是在分析没有考上清北的学生的成绩的时候发现，很多与清北失之交臂的学生，化学的平均分要略低，数学物理的分数却不相上下。

我们仔细讨论其中的缘由，通过对学生的调查研究发现一个令人惊讶的结论：化学学的好的学生更容易在理综上考得高分！这是因为化学学的好的学生，能够用更快的速度在理综考试中解决100分的分值，之后孩子可以用更多的时间去处理没有见过的物理难题。

物理的难题在充分的时间中得到更多考虑的空间，使得考生在理综总分上能够有所突破。

所以想上好大学，化学必须学好，化学的使命就是在高考当中帮助考生提速提分。

因此这份资料提供给大家使用，主要包含有一些课件和习题教案。

后序中有提到一些关于学习的建议。

第3讲化学与材料的发展[考纲要求] 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。

考点一无机非金属材料1．传统无机非金属材料水泥玻璃陶瓷原料黏土、石灰石、石膏及其他混合材料纯碱、石灰石、石英砂黏土、水设备水泥回转窑玻璃熔窑烧结窑条件高温煅烧高温熔融高温烧结生成过程①配制生料；②煅烧；③熟料磨粉(产品)加热熔融、澄清成型和缓冷(玻璃制品)混合、成型、干燥烧结、冷却(即得成品)发生的反应复杂的物理、化学变化Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3复杂的物理、化学变化＋CO2↑CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑产品主要成分2CaO·SiO23CaO·SiO23CaO·Al2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2产品特性有水硬性无固定熔点抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型用途水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土用作装饰材料日常生活用品2.特征新型无机非金属材料举例主要用途耐高温碳化硅陶瓷碳化硅工业制法：SiO2＋3C=====>1 900 ℃SiC＋2CO↑航天器的涂层、优质磨料高硬度、抗冷热冲击氮化硅陶瓷氮化硅工业制法：3Si＋2N2=====1 300 ℃Si3N4或3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具、柴油机等电学特征超导体材料(K3C60)半导体：Si电子元件、整流器、超导器件光学特征光导纤维(SiO2) 通讯、信息处理、电视、医疗生物功能氧化铝陶瓷人造骨、人造关节、人造血管等题组一传统无机非金属材料的性能与生产1．陶瓷是传统硅酸盐产品，根据陶瓷的生产原理，可以得出硅酸盐工业的一般特点是()①以含硅物质作为原料②主要产物是硅酸盐③反应条件是高温④反应原理是复杂的物理变化和化学变化A．只有①③B．只有②③C ．只有③④D ．①②③④答案 D 解析 陶瓷是利用黏土在高温条件下烧制，得结构致密的多晶烧结体；其生产过程中发生复杂的化学变化和物理变化。

故①②③④都正确，应选D 。

2． 用高岭土(主要成分是Al 2O 3·2SiO 2·2H 2O ，并含少量的CaO 、Fe 2O 3)研制新型净水剂(铝的化合物)。

其实验步骤如下：将土样和纯碱混匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块，过滤，弃去残渣，溶液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即为净水剂。

(1)写出熔融时的主要成分与纯碱反应的化学方程式(Al 2O 3与纯碱反应和SiO 2与纯碱反应原理相似)：____________。

(2)最后的沉淀物是________，生成该沉淀的离子方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)实验中常用的有瓷坩埚、氧化铝坩埚和铁坩埚。

本实验在熔融高岭土时，应选________坩埚。

答案 (1)SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，Al 2O 3＋Na 2CO 3=====高温2NaAlO 2＋CO 2↑(2)H 2SiO 3 SiO 2－3＋2H ＋===H 2SiO 3↓ (3)铁解析 (1)结合题中提示写出Al 2O 3和纯碱及SiO 2和纯碱反应的化学方程式：Al 2O 3＋Na 2CO 3=====高温2NaAlO 2＋CO 2↑，SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑；(2)加盐酸酸化后NaAlO 2会转化为AlCl 3，而Na 2SiO 3会转化为H 2SiO 3沉淀，故最后的沉淀物是硅酸；(3)因本实验中加入纯碱来熔融高岭土，故不能选用能与纯碱反应的瓷坩埚和氧化铝坩埚，而应选用铁坩埚。

题组二 新型无机非金属材料的性能与生产3． 材料科学是人类社会发展的基石，材料科学的发展为信息技术的快速发展插上了翅膀。

(1)光缆通讯的基础是光导纤维，这种纤维能同时传输大量的信息。

制造这种纤维的主要原材料是________(写化学式)，它属于________材料(选填“金属”、“非金属”或“有机”)。

(2)大规模集成电路、整流器等促进了信息产业的发展，该产业需要的材料是________(选填“二氧化硅”、“晶体硅”或“无定形硅”)。

(3)工业生产高纯硅的方法是SiO 2――→C Si ――→HCl 、Cl 2SiHCl 3(沸点：31.5 ℃)――→H 2Si上述第一步操作中就已经制得了单质硅，但还需要进行后面两步操作，其原因是________________________________________________________________________。

分离硅、SiHCl 3混合物的方法是___________________________________________。

(4)工业生产中也可以用金属硅化物(如Mg 2Si)与盐酸作用制得硅烷(SiH 4，沸点：－111.9 ℃)，再通过热分解硅烷可得高纯硅。

写出用这种方法生产高纯硅的两个化学反应方程式：①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。

答案 (1)SiO 2 非金属 (2)晶体硅 (3)由C 还原SiO 2得到的单质硅中，杂质含量过高，后面两步操作是为了提纯硅 加热蒸发(4)①Mg 2Si ＋4HCl===2MgCl 2＋SiH 4↑②SiH 4=====△Si ＋2H 2解析 (1)光导纤维的主要成分是二氧化硅，属于无机非金属材料。

(2)集成电路、整流器采用的是晶体硅。

(3)用碳还原SiO 2得到的硅为粗硅，其中含有大量杂质，需要进一步纯化，方法就是先制得沸点低的SiHCl 3，然后加热蒸发获得高纯度的SiHCl 3，最后再用氢气还原得到纯度高的单质硅。

(4)Mg 2Si 与盐酸反应生成SiH 4和氯化镁，硅烷以气体的形式脱离反应体系，然后加热分解硅烷获得高纯硅。

4． 氮化硅(Si 3N 4)是一种优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域有重要用途。

Ⅰ.工业上有多种方法来制备氮化硅，常见的方法有：方法一 直接氮化法：在1 300～1 400 ℃时，高纯粉状硅与纯氮气化合，其反应方程式为______________________________________________________________________。

方法二 化学气相沉积法：在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和HCl ，与方法一相比，用此法制得的氮化硅纯度较高，其原因是________________________________________________________________________。

方法三 Si(NH 2)4热分解法：先用四氯化硅与氨气反应生成Si(NH 2)4和一种气体(填化学式)____________；然后使Si(NH 2)4受热分解，分解后的另一种产物的化学式为____________。

Ⅱ.工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下：已知：X 、高纯硅、原料B 的主要成分都可与Z 反应，Y 与X 在光照或点燃条件下可反应，Z 的焰色反应呈黄色。

(1)原料B 的主要成分是___________________________________________(写名称)。

(2)写出焦炭与原料B 中的主要成分反应的化学方程式：________________________________________________________________________。

(3)上述生产流程中电解A 的水溶液时，阳极材料能否用Cu ？________(填“能”或“不能”)。

写出Cu 为阳极电解A 的水溶液开始一段时间阴阳极的电极反应：阳极：___________________________________________________________________； 阴极：___________________________________________________________________。

答案 Ⅰ.3Si ＋2N 2=====高温Si 3N 4 方法一所得产品中混有硅；方法二除产品是固体外其他物质均为气体 HCl NH 3Ⅱ.(1)二氧化硅 (2)SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑ (3)不能Cu －2e －===Cu 2＋ 2H ＋＋2e －===H 2↑考点二 金属材料1． 冶炼金属的方法 金属在自然界中的存在形态及冶炼方法和金属活动性有着密切关系，根据不同金属的活动性，常用的冶炼方法如下：(1)热分解法适用于冶炼汞以后的不活泼金属。

这些金属的化合物的稳定性较弱。

加热条件下它们的化合物分解生成金属单质。

如加热HgO ：2HgO=====△2Hg ＋O 2↑。

(2)热还原法可用热还原法冶炼的金属，其金属性比较强，在常见金属活动性顺序中居于中间区域(Zn ～Cu)。