化学与材料的发展1 人教课标版精选教学PPT课件

(2)钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
条件 水膜酸性很弱或呈中性
水膜酸性较强
阳极反 应
Fe－2e－===Fe2＋
阴极反 应
O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－
2H＋＋2e－===H2↑
溶液反 应
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
SiC＋2CO↑. (2)氮化硅
熔点高、硬度大、化学性质稳定，其制备方法为：3Si＋2N21=3=0=0=℃= Si3N4 或 3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl.
(3)硅 目前半导体工业最重要的基础材料，其制备反应为： SiO2＋2C=16=0=0=℃==～==1=8=0=0=℃=Si＋2CO↑. Si＋3HCl=2C=5=u0=℃粉==～或=3=A0=g0=粉℃==SiHCl3＋H2. SiHCl3＋H2=11=0=0=℃==～==1=2=0=0=℃=Si＋3HCl.
1．下列说法不.正确的是
()
A．有些活泼金属如铝可作热还原法的还原剂
B．用电解熔融NaCl的方法来冶炼金属钠
C．可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝
D．回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
解析：本题主要考查金属的冶炼方法．铝可以作还原剂冶 炼一些高熔点的金属，如2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3；电 解NaCl溶液不能得到金属钠，金属钠应该用电解熔融的 NaCl的方法制取；铝是活泼金属，很难用还原剂把它还原 出来；回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物．
(1)金属的冶炼与金属活动性顺序有关，在金属活动顺序中排 在Al之前的用电解法，Zn～Cu之间的用热还原法，Hg之后 的金属用热分解法．
(2)选择冶炼方法时，能用热分解法不用热还原法，能用热还 原法不用电解法．
(3)还原剂的选择：冶炼铁时一般选择CO作还原剂，而不用 Al、H2，因为后者的价格远高于CO.
4．我国及美国、日本等国家已研制出一种陶瓷柴油
机．这种柴油机的发动机部件的受热面用一种耐高温
且不易传热的材料来制造，这种材料是
()
A．氧化铝陶瓷
B．氮化硅陶瓷
C．光导纤维
D．玻璃钢
解析：氮化硅陶瓷是一种超硬物质，本身具有润滑性， 并且耐磨损，除氢氟酸外，不与其他无机酸反应，抗腐 蚀能力强，高温时也能抗氧化，而且能抵抗冷热的冲击， 性能优良． 答案：B
答案：B
[例2] 氯碱工业中，通过电解饱和食盐水获得重要的化工 原料．其中氯气用途十分广泛，除用于净水、环境消毒外， 还用于生产盐酸、聚氯乙烯、氯苯等． (1)电解饱和食盐水的化学方程式为__________________ ___________________________________________________. (2)氯气用于生产半导体材料硅的流程如下：
2．几种金属的冶炼 (1)炼铁
①原料：铁矿石(如磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿等)、焦 炭、石灰石、空气． ②主要反应：2C＋O2=高==温==2CO 3CO＋Fe2O3=高==温==2Fe＋3CO2 CaCO3=高==温==CaO＋CO2↑ CaO＋SiO2=高==温==CaSiO3
③设备：炼铁高炉
(2)炼钢
“下层”)．
(3)阴极和阳极均由________材料做成；电解时不断消耗的 电极是________(填“阳极”或“阴极”)． (4)铝是高耗能产品，废旧铝材的回收利用十分重要．在工 业上，最能体现节能减排思想的是将回收铝做成 ________(填代号)． a．冰晶石 b．氧化铝 c．铝锭 d．硫酸铝
(2)传统硅酸盐材料的比较
陶瓷
玻璃
水泥
主要原料
黏土
纯碱、石灰石和 黏土和石灰石、石
石英砂
膏(辅助原料)
主要设备 ——
玻璃熔炉
水泥回转窑
混合、成型、 原料粉碎，玻璃 高温锻烧得熟料，
生产过程干燥、烧结、 熔炉中强热、澄 再加石膏研成粉末
冷却Leabharlann 清、成型、缓冷 得普通硅酸盐水泥
陶瓷
玻璃
水泥
复杂的物理、化学变化，主要反应
3．金属的腐蚀与防护 (1)金属的腐蚀类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件 金属与其表面接触物质(如O2、 不同金属或不纯金属
Cl2等)直接发生化学反应
与电解质溶液接触
现象
无电流产生
有电流产生
本质 金属被氧化的过程
较活泼的金属被氧化 的过程
化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀 影响
更具普遍性，危害更严重
三、高分子化合物与材料 1．合成高分子化合物的主要化学反应
含义
加成聚合反应
缩合聚合反应
许多小分子(含不饱和键) 许多小分子通过缩合形成高
通过加成反应形成高聚 聚物，同时有小分子生成的
物的聚合反应
聚合反应
含不饱和键，如碳碳双 含特征官能团，如—
单体特征
键、碳碳叁键
OH、—COOH、—NH2等
单体种类数 相同或不同的单体 相同或不同的单体 高聚物特征 链节与单体的组成相同 链节与单体的组成不同
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，又何必对未知的前方魂牵梦萦？生活中，其实我们每个人都有目标，并且我们的奋斗，都是为了能离它更近。奋斗努力，快步走行，无可厚非，但是我想，人生在路上行走，本应该走走停停，该歇的则 放慢脚步，看看你的身边，看看你的周围，欣赏一下沿途的美丽风景，也许里面就有会你想要的东西。不要为了追求物质财富，不要忙于到达目的地，只顾疲于奔跑，而错过了身边美丽的风景，不要让你
产物种类
加成聚合反应 只有高聚物
缩合聚合反应 高聚物和小分子
举例
2．新型高分子材料
[例2] (2009·山东高考)金属铝的生产是以Al2O3为原料，在 熔融状态下进行电解：
2Al2O3
4Al＋3O2↑
请回答下列问题：
(1)冰晶石(Na3AlF6)的作用是__________________________． (2)电解生成的金属铝是在熔融液的________(填“上层”或
[名师精析] (1)2NaCl＋2H2O=通==电==2NaOH＋H2↑＋Cl2↑.
(2)用 Cl2 制备纯硅涉及反应：2Cl2＋Si(粗)==△===SiCl4，用 H2 还原，SiCl4 得到高纯硅的化学方程式为：SiCl4＋2H2=高==温==Si＋4HCl. (3)先发生反应：CH2CH2＋Cl2―→ClCH2CH2Cl，再通过脱去一分子 HCl，使之形成含双键的氯乙烯，加聚即可得聚氯乙烯，即
(3)金属腐蚀的防护方法 ①改变金属的内部结构 如可根据不同的用途选用不同的金属或非金属制成合金． ②覆盖保护层 如可以采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方 法使金属与介质隔离． ③使用电化学保护法 如牺牲阳极的保护法：用活泼金属与被保护金属连接的保 护方法． 外加电流的阴极保护法：让被保护的金属与外加电源负极 连接．
①石英砂的主要成分是________，在制备粗硅时，焦炭的作用 是________． ②由四氯化硅得到高纯硅的化学方程式是：___________. (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)就是以氯气和乙烯为主要原料通过________、消去 和________三步主要反应生产的．生产聚氯乙烯的有关反应的 化学方程式为__________________________________________ _____________________________________________________. (4)上述(2)(3)生产过程可得到同一种副产品，该副产品是___．
①焦炭还原法．如 2CuO＋C==高==温==2Cu＋CO2↑ ②一氧化碳还原法．如 Fe2O3＋3CO=高==温==2Fe＋3CO2 ③氢气还原法．如 WO3＋3H2=高==温==W＋3H2O ④活泼金属还原法．如 2Al＋Cr2O3=高==温==2Cr＋Al2O3
(3)电解法 电解法冶炼一般用于活泼金属的冶炼(如K、Ca、Na、Mg、 Al等)．缺点是耗电量大，成本较高．值得注意的是，冶 炼铝不能用电解熔融AlCl3的方法(因共价化合物在熔融时 不导电)，而通常采用电解熔融氧化铝的方法．
[名师精析] Al2O3的熔沸点很高，但电解必须在熔融状态 下进行，故用冰晶石降低Al2O3的熔化温度；阴、阳极材料 只起导电的作用，不参与电极反应，选用石墨；电解时，
阳极发生氧化反应，不断消耗；最能体现节能减排思想的
是通过物理变化的方式将废旧铝材回收利用． [答案] (1)降低Al2O3的熔化温度 (2)下层 (3)碳素(或石墨) 阳极 (4)c
抗氧化、抗酸
主要 碱腐蚀、耐高 玻璃态物质，没有固定的熔点，在 性能 温、绝缘、易 一定温度范围内逐渐软化
水硬性
成型等优点
2．新型无机非金属材料 (1)碳化硅(SiC)
又称金刚砂，结构与金刚石相似，硬度大、耐高温，可作航天器的 涂层材料．工业上制备碳化硅的化学方程式为：SiO2＋3C＞=1=9=0=0=℃
①原料：生铁(或废钢铁)、氧气、生石灰、脱氧剂
②主要反应：
除碳：2C＋O2=高==温==2CO
2Fe＋O2=高==温==2FeO
FeO＋C
高温 =====
Fe＋CO
除硫：FeS＋CaO
高温 =====
CaS＋FeO
脱氧：2FeO＋Si=高==温==2Fe＋SiO2 SiO2＋CaO=高==温==CaSiO3 ③设备：炼钢炉(如氧气顶吹转炉)
化学与材料的发展
一、无机非金属材料 1．传统硅酸盐材料 (1)原料及性能
①沙石、黏土、石英、石棉、云母、高岭石等许多矿物的 主要成分都是硅酸盐或硅的氧化物，传统硅酸盐产品以黏 土、石英、钾长石和钠长石等为原料． ②原料中一般都含有[SiO4]4－，硅氧结构的特殊性决定了硅 酸盐材料具有稳定性高、硬度高、熔点高、难溶于水、绝 缘、耐腐蚀等特点．
答案：C
2．如图是我国古代冶铁图，你认为下述反应原理正确的
是
()
A．Fe3O4＋4H2=高==温==3Fe＋4H2O B．Fe2O3＋3C=高==温==2Fe＋3CO↑ C．Fe2O3＋3CO=高==温==2Fe＋3CO2 D．Fe2O3＋2Al=高==温==2Fe＋Al2O3
解析：在古代，H2、Al等新资源还未开发出来．图中显然是 用木炭还原氧化铁而得铁．图中也一定不是用CO作还原剂的， 因CO同氢气一样在敞口容器中难与矿石接触，且易燃烧，鼓 气就更不可能实现上述反应了．
(3)铝的冶炼 ①原料：铝土矿(主要成分为Al2O3)． ②提纯：Al2O3 Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O， NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3， 2Al(OH)3==△===Al2O3＋3H2O. ③电解：加入冰晶石及少量萤石降低Al2O3的熔点． 化学方程式：2Al2O3=通9=5=电0=℃=、=～=N=a9=37=A0=℃lF=6=4Al＋3O2↑
[答案] (1)2NaCl＋2H2O=通==电==2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (2)①SiO2 作还原剂 ②SiCl4＋2H2=高==温==Si＋4HCl (3)加成 聚合
3．下列合成有机高分子化合物中，是通过缩聚反应制备
的是
()
A．涤纶
B．氯纶
C．腈纶
D．丙纶
解析：涤纶是对苯二甲酸与乙二醇发生缩聚反应的产物， 氯纶是氯乙烯发生加聚反应的产物，腈纶是丙烯腈发生加 聚反应的产物，丙纶是丙烯发生加聚反应的产物． 答案：A
高温 反应 复杂的物理、 Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋ 复杂的物理、化学
原理
化学变化
高温
CO2↑CaCO3＋SiO2=====CaSiO3
变化
主要 成分
＋CO2↑
硅酸盐
Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2(Na2O·CaO· 6SiO2)
3CaO·SiO2、 2CaO·SiO2、 3CaO·Al2O3 等
(4)金刚石、石墨和C60均是碳的单质，它们互为同素异 形体．其中金刚石的制备方法为： ①以石墨为原料高压合成． ②以甲烷为原料应用化学气相沉积法．
二、金属材料 1．冶炼金属的方法 (1)热分解法
可用于热分解法冶炼的金属，其元素的金属性很弱，原 子难失电子，离子易得电子，化合物的稳定性较弱．在 金属活动性顺序的右端区域(如Hg、Ag)．如2HgO2Hg＋ O2↑. (2)热还原法 可用热还原法冶炼的金属，其金属性比较强，在金属活 动性顺序中居于中间区域(Zn～Cu)．