《高中化学：《化学与材料的发展》课件 鲁科版选修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学：《化学与材料的发展》课件 鲁科版选修2（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第3讲讲化学与材料的化学与材料的发发展展最新展示最新展示1.了解社会了解社会发发展和科技展和科技进进步步对对材料的要求。了解化学材料的要求。了解化学对对材材料科学料科学发发展的促展的促进进作用。作用。2.了解金属材料、无机非金属材料、高分子材料、合成材了解金属材料、无机非金属材料、高分子材料、合成材料、复合材料和其他新材料的特点，了解有关的生料、复合材料和其他新材料的特点，了解有关的生产产原理。原理。3.了解用化学方法了解用化学方法进进行金属材料表面行金属材料表面处处理的原理。理的原理。4.了解我国了解我国现现代材料研究和材料工代材料研究和材料工业业的的发发展情况，了解新展情况，了解新材料的
2、材料的发发展方向。展方向。热点定位热点定位1.传统传统无机非金属材料无机非金属材料硅酸硅酸盐盐材料的生材料的生产产原理、主要原理、主要成份、性能及成份、性能及应应用。用。2.新型无机非金属材料的性能、功能及新型无机非金属材料的性能、功能及应应用。用。3.金属冶金属冶炼炼原理、腐原理、腐蚀蚀与防与防护护。4.高分子材料、复合材料的特点及高分子材料、复合材料的特点及应应用。用。一、无机非金属材料一、无机非金属材料无机非金属材料：无机非金属材料：新型陶瓷因具有光、电、磁、生物和化学等新的特性和功能，越来越受到人们的青睐。(1)氮化硅是一种高温结构陶瓷材料，它的硬度大，熔点高，化学性质稳定，工业上曾普
3、遍采用高纯硅与纯氮在1 300 时反应获得。根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是_(填序号)。A制气轮机叶片B制有色玻璃C制永久性模具 D制造柴油机写出N的原子结构示意图_，根据元素周期律知识，请写出氮化硅的化学式：_。现用四氯化硅和氮气、氢气在加强热的条件下发生反应，可得较高纯度的氮化硅，同时生成HCl，反应的化学方程式为：_。(2)磷酸钙陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可用于制造人造骨骼，这是利用这类材料的_(填序号)。A耐高温特性 B电学特性C光学特性 D生物功能氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式：_。【名名师师解析解析】根据N和
4、Si的原子结构及元素周期律的知识，可判断氮元素非金属性比硅强，故N显负价，Si显正价，由此可写出氮化硅化学式。【答案答案】(1)ACD Si3N4Si3N412HF=3SiF44NH33SiCl42N26H2 Si3N412HCl(2)D二、金属材料二、金属材料1冶冶炼炼金属的方法金属的方法金属的冶炼方法和金属活动性有着很大的关系，金属的活泼程度不同，对应的冶炼方法也截然不同，根据不同金属的活动性，冶炼方法大致如下：(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。在常见金属活动性顺序表的右端区域(如Hg、Ag)。如2HgO 2HgO2
5、。(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。值得一提的是，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)。通常采用电解熔融氧化铝的方法制取铝。(2)炼钢氧气顶吹转炉法用氧化剂在高温下把生铁中的S、P等杂质除去。3 3铝铝的冶的冶炼炼(1)原料：铝土矿(主要成分为Al2O3)。(2)提纯Al2O3：(用化学方程式表示)Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3，2Al(OH)3 Al2O33H2O。(3)电解：加入冰晶石及少量萤石降低Al2O3的熔点。阴极反
6、应式：4Al312e= 4Al阳极反应式：6O212e=3O2化学方程式：2Al2O3 4Al3O24金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护(1)金属的腐蚀类型化学腐化学腐蚀蚀电电化学腐化学腐蚀蚀条条件件金属与其表面接金属与其表面接触物触物质质(如如O2、Cl2等等)直接直接发发生化生化学反学反应应不同金属或不不同金属或不纯纯金金属与属与电电解解质质溶液接溶液接触触现现象象无无电电流流产产生生有有电电流流产产生生本本质质金属被氧化的金属被氧化的过过程程较较活活泼泼的金属被氧的金属被氧化的化的过过程程关关系系化学腐化学腐蚀蚀与与电电化学腐化学腐蚀蚀往往同往往同时发时发生，生，但但电电化学腐化学腐蚀蚀更
7、具普遍性，危害更更具普遍性，危害更严严重重(2)钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀比较吸氧腐吸氧腐蚀蚀析析氢氢腐腐蚀蚀条件条件水膜酸性很弱或水膜酸性很弱或呈中性呈中性水膜酸性水膜酸性较较强强阳极反阳极反应应2Fe4e=2Fe2阴极反阴极反应应O22H2O4e= 4OH4H4e=2H2溶液反溶液反应应Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(3)金属腐蚀的防护方法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。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。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
8、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。(2009年山东高考)金属铝的生产是以Al2O3为原料，在熔融状态下进行电解：2Al2O3 4Al3O2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“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”)。【名师解析名师解析】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，生成的O2与石墨反应而不断消耗；最能体现
9、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。(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【答案】 (1)降低Al2O3的熔化温度(2)下层(3)碳素(或石墨)阳极(4)c【归纳点评归纳点评】(1)冰晶石的作用回答不到位，不能从降低Al2O3的熔化温度方面回答。(2)对电解Al2O3的原理不理解，以致电极材料回答错误。三、高分子化合物与材料三、高分子化合物与材料1高分子化合物(1)分类(2)线型结构、体型结构高分子材料比较合合成成材材料料线线型高分子材料型高分子材料体型高分子材料体型高分子
10、材料常常见见物物质质合成合成纤维纤维、部分塑料、部分塑料(如聚乙如聚乙烯烯)部分塑料部分塑料(如如电电木木)结结构构特特点点以共价以共价键结键结合成高分子合成高分子链链，链链与与链链之之间间以分子以分子间间作用力相作用力相结结合合以共价以共价键键构成高分子构成高分子链链，链链与与链链之之间间以共价以共价键键大量大量交交联联 性性质质特特点点具有具有弹弹性、可塑性，在性、可塑性，在溶溶剂剂中能溶解，加中能溶解，加热热能能熔融，硬度和脆性熔融，硬度和脆性较较小，小，不能不能导电导电没有没有弹弹性和可塑性，不能性和可塑性，不能溶解或熔融，在溶溶解或熔融，在溶剂剂中能中能溶溶胀胀，硬度和脆性，硬度和脆
11、性较较大，大，不能不能导电导电(3)合成高分子化合物的主要化学反应加成聚合反加成聚合反应应缩缩合聚合反合聚合反应应含含义义许许多小分子多小分子(含不含不饱饱和和键键)通通过过加加成反成反应应形成高聚物的聚合反形成高聚物的聚合反应应许许多小分子通多小分子通过缩过缩合形成合形成高聚物，同高聚物，同时时有小分子生有小分子生成的聚合反成的聚合反应应单单体体特征特征含不含不饱饱和和键键如碳碳双如碳碳双键键、碳碳三、碳碳三键键含特征官能含特征官能团团如如OH、COOH、NH2等等单单体种体种类类数数相同或不同的相同或不同的单单体体相同或不同的相同或不同的单单体体高聚物高聚物特征特征链节链节与与单单体的体的
12、组组成相同成相同链节链节与与单单体的体的组组成不同成不同产产物物种种类类只有高聚物只有高聚物高聚物和小分子高聚物和小分子举举例例2.高分子材料高分子材料材料材料名称名称功能高分子材料功能高分子材料复合材料复合材料概念概念既具有既具有传统传统高分子材高分子材料的机械性能，又具料的机械性能，又具有某些特殊功能的高有某些特殊功能的高分子材料分子材料两种或两种以上材料两种或两种以上材料组组成的新型材料成的新型材料性能性能不同功能的高分子材不同功能的高分子材料，具有不同的特征料，具有不同的特征性性质质一般具有一般具有强强度高、度高、质质量量轻轻、耐高温、耐腐、耐高温、耐腐蚀蚀等等优优良性能良性能应应用用
13、高分子分离膜、医高分子分离膜、医疗疗器械、医器械、医药药等等汽汽车车工工业业、机械工、机械工业业、体育用品、航空航天等体育用品、航空航天等氯碱工业中，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：焦炭高温氯气加热氢气高温石英砂的主要成分是_，在制备粗硅时，焦炭的作用是_。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
14、氯乙烯的有关反应的化学方程式为_。(4)上述两种生产过程可得到同一种副产品，该副产品是_。【名师解析名师解析】(1)2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2。(2)用Cl2制备纯硅涉及反应：2Cl2Si(粗) SiCl4，体现了氯气的强氧化性，再由SiCl4制取高纯硅，用H2使之还原，用SiCl4得到高纯硅的化学方程式为：SiCl42H2 Si4HCl。(3)Cl2在有机合成中的应用一般体现在利用加成反应制取聚氯乙烯，先发生反应：CH2 =CH+Cl2 在通过脱去一分子HCl,使之形成含双键的氯乙烯，加聚即可得聚氯乙烯，即(4)在两种材料制备反应中可得副产品HCl。同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
