高中化學(xué)：《化學(xué)與材料的發(fā)展》課件3 魯科版化學(xué)選修2

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,歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂,第3講化學(xué)與材料的發(fā)展,一、無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料：,新型陶瓷因具有光、電、磁、生物和化學(xué)等新的特性和功能，越來越受到人們的青睞。(1)氮化硅是一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料，它的硬度大，熔點(diǎn)高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1300℃時(shí)反應(yīng)獲得。①根據(jù)性質(zhì)，推測(cè)氮化硅陶瓷的用途是__________(填序號(hào))。A．制氣輪機(jī)葉片B．制有色玻璃C．制永久性模具D．制造柴油機(jī)②寫出N的原子結(jié)構(gòu)示意圖________，根據(jù)元素周期律知識(shí)，請(qǐng)寫出氮化硅的化學(xué)式：________。,④現(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)狻錃庠诩訌?qiáng)熱的條件下發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅，同時(shí)生成HCl，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：________________________________________________________________________。(2)磷酸鈣陶瓷也是一種新型無機(jī)非金屬材料，它可用于制造人造骨骼，這是利用這類材料的________(填序號(hào))。A．耐高溫特性B．電學(xué)特性C．光學(xué)特性D．生物功能,③氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強(qiáng)，除氫氟酸外，它不與其他無機(jī)酸反應(yīng)。試推測(cè)該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。,【名師解析】根據(jù)N和Si的原子結(jié)構(gòu)及元素周期律的知識(shí)，可判斷氮元素非金屬性比硅強(qiáng)，故N顯負(fù)價(jià)，Si顯正價(jià)，由此可寫出氮化硅化學(xué)式。,【答案】(1)①ACD②Si3N4③Si3N4＋12HF===3SiF4↑＋4NH3↑④3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl(2)D,二、金屬材料1．冶煉金屬的方法金屬的冶煉方法和金屬活動(dòng)性有著很大的關(guān)系，金屬的活潑程度不同，對(duì)應(yīng)的冶煉方法也截然不同，根據(jù)不同金屬的活動(dòng)性，冶煉方法大致如下：(1)熱分解法可用于熱分解法冶煉的金屬，其元素的金屬性很弱，原子難失電子，離子易得電子，化合物的穩(wěn)定性較弱。在常見金屬活動(dòng)性順序表的右端區(qū)域(如Hg、Ag)。如2HgO2Hg＋O2↑。,(3)電解法電解法冶煉一般用于活潑金屬的冶煉(如K、Ca、Na、Mg、Al等)。缺點(diǎn)是耗電量大，成本較高。值得一提的是，冶煉鋁不能用電解熔融AlCl3的方法(因共價(jià)化合物在熔融時(shí)不導(dǎo)電)。通常采用電解熔融氧化鋁的方法制取鋁。,(2)煉鋼——氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐法用氧化劑在高溫下把生鐵中的S、P等雜質(zhì)除去。,3．鋁的冶煉(1)原料：鋁土礦(主要成分為Al2O3)。(2)提純Al2O3：(用化學(xué)方程式表示)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3，2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。(3)電解：加入冰晶石及少量螢石降低Al2O3的熔點(diǎn)。陰極反應(yīng)式：4Al3＋＋12e－===4Al陽極反應(yīng)式：6O2－－12e－===3O2↑化學(xué)方程式：2Al2O34Al＋3O2↑,4．金屬的腐蝕與防護(hù)(1)金屬的腐蝕類型,(2)鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕比較,(3)金屬腐蝕的防護(hù)方法①改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如可根據(jù)不同的用途選用不同的金屬或非金屬制成合金。②覆蓋保護(hù)層如可以采用噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法使金屬與介質(zhì)隔離。③使用電化學(xué)保護(hù)法如犧牲陽極的保護(hù)法：用活潑金屬與被保護(hù)金屬連接的保護(hù)方法。外加電流的陰極保護(hù)法：讓被保護(hù)的金屬與外加電源負(fù)極連接。,(2009年山東高考)金屬鋁的生產(chǎn)是以Al2O3為原料，在熔融狀態(tài)下進(jìn)行電解：2Al2O34Al＋3O2↑,請(qǐng)回答下列問題：(1)冰晶石(Na3AlF6)的作用是________________________________________________________________________。(2)電解生成的金屬鋁是在熔融液的________(填“上層”或“下層”)。(3)陰極和陽極均由________材料做成；電解時(shí)不斷消耗的電極是________(填“陽極”或“陰極”)。,【名師解析】Al2O3的熔沸點(diǎn)很高，但電解必須在熔融狀態(tài)下進(jìn)行，故用冰晶石降低Al2O3的熔化溫度；陰、陽極材料只起導(dǎo)電的作用，不參與電極反應(yīng)，選用石墨；電解時(shí)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，生成的O2與石墨反應(yīng)而不斷消耗；最能體現(xiàn)節(jié)能減排思想的是通過物理變化的方式將廢舊鋁材回收利用。,(4)鋁是高耗能產(chǎn)品，廢舊鋁材的回收利用十分重要。在工業(yè)上，最能體現(xiàn)節(jié)能減排思想的是將回收鋁做成________(填代號(hào))。a．冰晶石b．氧化鋁c．鋁錠d．硫酸鋁,【答案】(1)降低Al2O3的熔化溫度(2)下層(3)碳素(或石墨)陽極(4)c【歸納點(diǎn)評(píng)】(1)冰晶石的作用回答不到位，不能從降低Al2O3的熔化溫度方面回答。(2)對(duì)電解Al2O3的原理不理解，以致電極材料回答錯(cuò)誤。,三、高分子化合物與材料1．高分子化合物(1)分類,①,(2)線型結(jié)構(gòu)、體型結(jié)構(gòu)高分子材料比較,(3)合成高分子化合物的主要化學(xué)反應(yīng),2.高分子材料,氯堿工業(yè)中，通過電解飽和食鹽水獲得重要的化工原料。其中氯氣用途十分廣泛，除用于凈水、環(huán)境消毒外，還用于生產(chǎn)鹽酸、聚氯乙烯、氯苯等。(1)電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。(2)氯氣用于生產(chǎn)半導(dǎo)體材料硅的流程如下：,焦炭高溫氯氣加熱氫氣高溫,①石英砂的主要成分是________，在制備粗硅時(shí)，焦炭的作用是____________。②由四氯化硅得到高純硅的化學(xué)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)就是以氯氣和乙烯為主要原料通過________、消去和________三步主要反應(yīng)生產(chǎn)的。生產(chǎn)聚氯乙烯的有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________________________________。(4)上述兩種生產(chǎn)過程可得到同一種副產(chǎn)品，該副產(chǎn)品是______。,【名師解析】,(1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(2)用Cl2制備純硅涉及反應(yīng)：2Cl2＋Si(粗)SiCl4，體現(xiàn)了氯氣的強(qiáng)氧化性，再由SiCl4制取高純硅，用H2使之還原，用SiCl4得到高純硅的化學(xué)方程式為：SiCl4＋2H2Si＋4HCl。(3)Cl2在有機(jī)合成中的應(yīng)用一般體現(xiàn)在利用加成反應(yīng)制取聚氯乙烯，先發(fā)生反應(yīng)：CH2==CH+Cl2在通過脫去一分子HCl,使之形成含雙鍵的氯乙烯，加聚即可得聚氯乙烯，即,(4)在兩種材料制備反應(yīng)中可得副產(chǎn)品HCl。,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,