2015最新版高三化学总复习课件：选修2--3化学与材料的制造和应用

(2)①金属锌可用焦炭法冶炼,化学方程式为2ZnO+C=高=温= =
2Zn+CO2↑;
②氢气复原法冶炼活泼性较差的金属,如3H2+W=O高=3温= W+3H2 ③活泼金属可以从不活泼金属的盐溶液中置换出=不活泼金属,
也可以通过铝热反响冶炼高熔点金属,如4Al+3MnO=高2=温=
3Mn+2Al2O3;
(3)电解法:对于特别活泼的金属(Al及其前面的金属)一般用
电解法冶炼。
MgCl2(熔融)=通==电= Mg+Cl2↑ 2NaCl(熔融)=通==电= 2Na+Cl2↑
【高考警示】 (1)冶炼铝不能用电解熔融AlCl3的方法,缘由是AlCl3为共价化 合物,熔融时不导电。 (2)冶炼镁不能用电解熔融MgO的方法,缘由是MgO的熔点高, 使其熔化要消耗大量能量,应电解熔融MgCl2。 (3)工业炼铁参加的是铁矿石和焦炭,但复原剂并不是焦炭而是 CO。
材料的发展方向。
一、无机非金属材料
1.传统硅酸盐材料。 陶瓷
玻璃
主要 原料
黏土
_纯__碱__、__石__灰__石__ 和石英砂
水泥
_黏__土__、_石__灰__石__ 和石膏
(辅助原料)
主要 设备
玻璃熔炉
水泥回转窑
陶瓷
玻璃
水泥
复杂的物理、化学变化, 主要反应
Na2CO3+SiO2
高温
====
反应 复杂的物理、 原理 化学变化
解法冶炼。
如2HgO
△
====
2Hg+O2↑
2Ag2O==△== 4Ag+O2↑
(2)热复原法:对于金属活动性挨次表Zn到Cu之间的大局部金属
可用碳、H2、CO、Al等复原剂高温下复原制备。
如3CO+Fe2O3=高==温= 2Fe+3CO2 Fe2O3+2Al=高==温= 2Fe+Al2O3(铝热法炼铁)
陶瓷
玻璃
抗氧化、抗
酸碱腐蚀、
主要 性能
耐高温、绝
缘、易成型
等优点
玻璃态物质,没有固定的 熔点,在一定温度范围1)分类及应用。
类型
性能与应用
新 碳化硅 硬度大、熔点高、化学性质稳定,可作优质磨料
型 (SiC) 和航天器涂层材料
陶 氮化硅 硬度大、熔点高、化学性质稳定,可用于制造轴
火烧孔雀石炼铜所发生反响的化学方程式为(写主要的两个) 、 。
(2)请再举出访用上述方法冶炼金属的例子各一个(用化学方程
式表示):
①
;
②
;
③
;
④
。
【解析】(1)火烧孔雀石是用焦炭与孔雀石混合焙烧,应属于①
焦炭法;湿法炼铜和铝热法炼铬都属于③活泼金属置换法;由于
镁比较活泼,一般不能用复原剂复原,只可以用④电解法冶炼。
三、高分子化合物与材料 1.高分子化合物的分类。
2.新型高分子材料: (1)功能高分子材料:具有某种特定功能的高分子材料,常见的 有导电塑料(如聚乙炔)、离子交换树脂或交换膜、高分子医药 材料、人造器官、高分子吸水材料、导电高分子化合物等。
(2)复合材料。
黏结
增加 ②常见的复合材料:_玻__璃__钢__、_碳__纤__维__增__加__复__合__材__料__等。
3Si+2N2=1=3=0=0==℃==Si3N4 3SiCl4+2N2+6H2====Si3N4+12HCl
SiO2+2C=1==6=0=0～==1==8=00==℃==Si+2CO↑ Si+3HCl=2=C5=u0粉=～=或3=0=A0g=粉=℃=SiHCl3+H2
SiHCl3+H2=1=1=0=0=～=1==2=0=0=℃==Si+3HCl
化学 在高温下用_复__原__剂__将__铁__ 原理 _从__其__氧__化__物__中还原出来
在高温下用__氧__化__剂__将__过_ __多__的__碳__和__其__他__杂__质_氧化 成气体或炉渣除去
炼铁
炼钢
(_C1_+)_O还 _2_=原_=_=剂_=_C的_O_2 生、成:
_C_O_2+_C__=高_=_=温_=_2_C_O_
。 (3)试写出克劳尔法用镁热复原TiCl4生产海绵钛的方程式
。
【解题指南】解答此题的关键是: (1)应用氧化复原以及化学平衡移动的有关原理,合理解释涉及 的化学反响及现象。 (2)质量守恒定律也是解答该题的理论依据。
【解析】(1)铝和三氧化二铬的铝热反响方程式为2Al+Cr2O3
=高=温2=Cr+Al2O3,反响物铝、石墨和二氧化钛在高温下反响,碳 与=钛结合为TiC,由铝的亲氧性可知,铝与氧结合为Al2O3。反响 方程式为4Al+3TiO2+=3高C=温= 2Al2O3+3TiC。 (2)硅热法中硅作复原剂=,化学方程式为3Si+2V2O=3高=温= 4V+3SiO2,参加氧化钙与生成的二氧化硅结合,有=利于反响正向
复原剂,C是氧化剂。
【变式训练】冶炼金属一般有以下方法:①焦炭法;②水煤气 (或氢气或一氧化碳)法;③活泼金属置换法;④电解法。四种方 法在工业生产中均有运用。 (1)请对下表中的金属冶炼方法进展分析,从上述四种方法中选 择相应的序号填入表中空格。
火烧 孔雀石炼铜
湿法炼铜
铝热法炼铬
从光卤石 中炼镁
。
(2)用硅作复原剂复原V2O3冶炼钒,称为硅热法。化学方程式为 _________________________________________________
。 硅(特殊是硅铁)的价格比铝低,所以硅热法在铁合金及某些金 属的生产中占有重要地位。但硅的复原力量不如铝。为使硅热 复原更易进展,常参加CaO作溶剂,试分析参加CaO的作用__
第三章 化学与材料的制造和应用
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。
考 2.了解金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料、复
纲 要
合材料和其他新材料的特点,了解有关的生产原理。
求 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
进展。
(3)克劳尔法用镁热复原TiCl4生产海绵钛的反响中镁作复原剂,
化学方程式为2Mg+TiC=l高4=温=2MgCl2+Ti。
答案:(1)2Al+Cr2O=3高=温=2Cr+Al2O3 4Al+3TiO2+=3高C=温==2Al2O3+3TiC (2)3Si+2V2O==高3=温= 4V+3SiO2 使之与反响产=物SiO2结合成CaSiO3,使反响更简洁进展
_2_A_l_(_O_H_)_3 =__=△_=_=_A_l_2_O_3_+_3_H_2O_。
(3)电解:参加冰晶石及少量萤石降低Al2O3的熔点。化学方程 式:_2 _A _l_2O __3 _通 9 _电 50 _、 ～ _N 9 7 a _3 0 A _℃ lF _6_4A __l__3_O _2_ _。
(1)向一般硅酸盐水泥中参加石膏,是为了调整水泥的硬化速率。 (2)钢化玻璃与一般玻璃在成分上没有区分,把一般玻璃放入电 炉中加热至软化,然后急速冷却即得钢化玻璃。
二、金属材料
1.钢铁的冶炼。
炼铁
炼钢
原料
_铁__矿__石__、_焦__炭__、空气、 石灰石
__生__铁_、氧化剂(空气、纯 氧、氧化铁等)、生石灰、 脱氧剂
(3)2Mg+TiCl=4高=温=2MgCl2+Ti =
【互动探究】在用铝粉、石墨、二氧化钛混合物高温下反响
制取TiC的反响中氧化剂、复原剂分别是哪种物质?
提示:在3TiO2+3C+4Al=高=温=3TiC+2Al2O3中,Ti与O的化合价没 有变化,只是Al的化合价= 上升了,C的化合价降为-4价,故Al是
【加固训练】 1.如下图是传统的工业生产金属铝的根本流程图。
请答复以下问题:
(1)金属铝常用来制造容器,但铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间
存放酸性、碱性等食物,写出铝与氢氧化钠溶液反响的离子方
=
④电解法适用于冶炼活泼性强的金属,如2NaCl(熔融) =通=电==
2Na+Cl2↑。
答案:(1)① ③ ③ ④
Cu2(OH)2CO=3△== 2CuO+CO2↑+H2O C+2Cu=O△===2Cu+CO2↑ (2)①2Z=nO+=C高=温=2Zn+CO2↑ ②3H2+W=高O=温3== W+3H2O ③4Al+3M=n=O高=2温= 3Mn+2Al2O3 ④2NaCl(熔融=)=通=电2=N=a+Cl2↑(合理即可)
(2)金属腐蚀的防止和利用。 ①金属腐蚀的防护方法
②金属腐蚀的利用 金属的化学蚀刻、印刷电路的腐蚀、电子元件与集成电路的精 细加工都是利用了金属腐蚀的原理。
(1)炼铁高炉产生的废气、废渣会严峻污染环境,应结合它们的 成分和余热进展综合利用。 (2)不锈钢是在一般钢的根底上参加12%以上的铬元素和适量 镍熔合而成。
【典题通关1】金属热复原法广泛用于冶金过程中。用金属 A(或其合金)作复原剂在高温下将另一种金属B的化合物复原 以制取金属B(或其合金)的方法。通常是按复原剂来命名。 (1)用铝作复原剂生产金属铬,称为铝热法。化学方程式为
。 铝的亲氧性除用于冶炼难熔金属外,还用于制取耐高温的金属 陶瓷。例如,将铝粉、石墨和二氧化钛或其他高熔点金属的氧 化物按肯定比例混合均匀,然后在高温下煅烧,即生成耐热的 (TiC),该反响的化学方程式为_________________________
3.金属的腐蚀与防护: (1)金属腐蚀的类型。 ①化学腐蚀:金属材料跟其外表接触到的物质(如O2、Cl2等) _直__接__发__生__化__学__反__响__而引起的腐蚀。 ②电化学腐蚀:不同金属或_不__纯__金属跟_电__解__质__溶__液__接触时, 发生_原__电__池__反响,比较活泼的金属失去电子而被氧化引起的 腐蚀。
瓷 (Si3N4) 承、汽轮机叶片、发动机受热面等
单晶硅
半导体材料,制作计算机芯片、集成电路
碳 金刚石
新一代信息材料
单 石墨
电的良导体、化学性质稳定,用作电极
质
C60
在新型储氢材料、复合材料、纳米材料、超导体 的制造方面前景广阔
(2)制备反响。 物质
碳化硅 氮化硅
硅
化学方程式 SiO2+3C=>=1==90=0==℃==SiC+2CO↑
(1)氧化剂的生成:
_2_F_e_+_O_2 _=高_=_=温_=_2_F_e_O_
(2)除碳,除杂,调硅、锰;
有关 反应
(2)铁的还原:
_F_e_2_O_3+_3_C_O__=高_=_=温_=_
_2_F_e_+_3_C_O_2
如C+FeO
高温
====
CO↑+Fe
(3)造渣:生成的硅、锰氧化
物及铁水中的硫、磷跟造渣
考点一 金属冶炼的方法 由于金属的化学活动性不同,金属离子得到电子复原成金属原 子的力量也就不同,因此冶炼不同的金属必需承受不同的冶炼 方法。
金属类型 Au Pt
Ag
Hg
Cu(H)Pb Al Mg Na Sn Fe Zn Ca K
冶炼方法 直接开采 热分解法 热还原法 电解法
(1)热分解法:对于金属活动性挨次表中Hg、Ag等金属可用热分
(3)炉渣的生成:
CaCO3
高温
====
CaO+CO2↑
SiO2+CaO
高温
====
CaSiO3
材料反应形成炉渣排出
(4)脱氧并调整成分:
2FeO+Si
高温
====
2Fe+SiO2
主要 设备
高炉
转炉
2.铝的冶炼: (1)原料:铝土矿(主要成分为Al2O3)。 (2)提纯Al2O3: Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O, _N_a_A_l_O_2+_C_O_2_+_2_H_2_O_=_=_=_=_A_l_(_O_H_)_3↓__+_N_a_H_C_O_3_,
_N_a_2_S_i_O_3+_C_O_2_↑__
复杂的物理、 化学变化
CaCO3+SiO2
高温
====
_C_a_S_i_O_3_+_C_O_2↑__
主要 成分
_硅__酸__盐__
_3_C_a_O_·__S_i_O_2 、
Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2 (Na2O·CaO·6SiO2)
_2_C_a_O_·__S_i_O_2 、 _3_C_a_O_·__A_l_2_O_3 等
3.废旧高分子材料的回收利用: (1)再生和改性; (2)生物降解或热裂解生成小分子化工原料; (3)燃烧利用热能。
(1)用同一个化学式表示的高分子化合物,由于聚合度n大小不同, 故不是纯洁物。 (2)白色污染是指由农用薄膜、包装用塑料膜、塑料袋和一次 性塑料餐具等塑料制品的丢弃所造成的环境污染。由于废旧塑 料包装物大多呈白色,因此称之为“白色污染”。