【步步高】(新课标)2015届高考化学一轮复习 第3讲 化学与材料的

化学

选修2第3讲

化学与技术

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

化学 与材 料的 发展

考点二

金属材料

考点三

高分子材料和复合材料

探究高考

明确考向

知识梳理I

考点一

无机非金属材料

1.传统无机非金属材料 水泥 黏土、石灰石、 原料 设备 条件 石膏及其他混 合材料 水泥回转窑 高温煅烧 玻璃 陶瓷 黏土、水 烧结窑 高温烧结

纯碱 、石灰 石 、石英砂玻璃熔窑 高温熔融

知识梳理

混合、成 ①配制生料； 生成过程 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) 型、干燥 烧结、冷 却(即得成 品)

高温 Na2CO3+SiO2=====复杂的物理、 Na2SiO3+CO2↑ 高温 的反应 化学变化 CaCO3+SiO2===== 发生

复杂的物 理、化学 变化

CaSiO3+CO2↑

知识梳理

产品主 要成分

2CaO· SiO23CaO· SiO2 3CaO· Al2O3

Na2SiO3、 CaSiO3、SiO2

抗氧化、抗酸碱腐 产品特性 有水硬性 水泥砂浆、混凝 土、钢筋混凝土 无固定熔点 蚀、耐高温、绝缘、 易成型 用途 用作装饰材料 日常生活用品

知识梳理2.新型无机非金属材料 特征 新型无机非金属材料举例 主要用途 碳化硅陶瓷碳化硅工业制 航天器的涂层、优 >1 900 ℃ 耐高温 法： SiO2+ 3C======== 质磨料 SiC+ 2CO↑ 氮化硅陶瓷 氮化硅工业 高硬度、 汽轮机叶片、 1 300 ℃ 轴承、 制法： 3Si+ 2N2======= 抗冷热 机械密封环、永久 Si3N4 或 3SiCl4+ 2N2+ 冲击 性模具、柴油机等 6H2===Si3N4+ 12HCl

知识梳理

电学特征 光学特征 生物功能

超导体材料(K3C60) 半导体：Si 光导纤维(SiO2) 氧化铝陶瓷

电子元件、整流 器、超导器件 通讯、信息处理、 电视、医疗 人造骨、人造关 节、人造血管等

递进题组题组一1 2

题组二

3

4

递进题组题组一1 2

题组二解析

3

4

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 要产物是硅酸盐 是高温 ) ②主

③反应条件

④反应原理是复杂的 B.只有②③ D.①②③④

物理变化和化学变化 A.只有①③ C.只有③④

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题组二解析

3

4

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( D ) ①以含硅物质作为原料 要产物是硅酸盐 是高温 ②主 ③反应条件

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。

④反应原理是复杂的 B.只有②③ D.①②③④

物理变化和化学变化 A.只有①③ C.只有③④

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题组二

3

4

2.用高岭土(主要成分是 Al2O3· 2SiO2· 2H2O,并含少量的 CaO、 Fe2O3)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 (Al2O3 与 纯碱反应和 SiO2 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。

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题组二

3

4

解析

(1)结合题中提示写出 Al2O3 和纯碱及 SiO2 和纯碱反 高温 应的化学方程式：Al2O3+Na2CO3=====2NaAlO2+CO2↑, 高温 SiO2+Na2CO3=====Na2SiO3+CO2↑;

(2)加盐酸酸化后NaAlO2会转化为AlCl3,而Na2SiO3会转化 为H2SiO3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。

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题组二

3

4

高温 (1)SiO2+Na2CO3=====Na2SiO3+CO2↑, 高温 Al2O3+Na2CO3=====2NaAlO2+CO2↑ 答案

(2)H2SiO3

- + SiO2 + 2H ===H2SiO3↓ 3

(3)铁

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题组二

3

4

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”)。

递进题组题组一1 2

题组二

3

4

C HCl、Cl2 (3)工业生产高纯硅的方法是 SiO2——→Si————→SiHCl3(沸点： H2 31.5 ℃)——→ Si 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、SiHCl3 混合物的方法是__________________________。 (4)工业生产中也可

以用金属硅化物 (如 Mg2Si)与盐酸作用制得硅 烷(SiH4,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___________________________________________________。