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2016新课标名师导学新高考第一轮化学总复习课件 选修2:第3课时化学与材料科学的发展


第3课时 化学与材料科学的发展 一、无机非金属材料 1.传统硅酸盐材料 ①玻璃 原料: 纯碱(Na2CO3)、 石灰石(CaCO3)和石英(SiO2)。 主要设备:玻璃熔炉。 反应原理:将粉碎混匀的原料加强热使之熔化,发 生复杂的物理、化学变化,冷却即成玻璃。其中主要化 学反应是: 高温 CaSiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2===== 高温 Na2SiO3+CO2↑ Na2CO3+SiO2===== 主要成分:CaSiO3、Na2SiO3 和 SiO2,其物质的量 之比大约为 1∶1∶4,因此玻璃成分可表示为: Na2O·CaO·6SiO2。 主要性质:硬而脆,受热时在一定温度范围内逐渐 软化, 没有一定的熔点, 故叫玻璃态物质, 耐酸腐蚀(HF 除外)。 ②水泥 a.普通水泥的主要成分为硅酸三钙(3CaO· SiO2), 硅酸二钙(2CaO· SiO2)和铝酸三钙(3CaO· Al2O3)等。 b.水泥的特点是具有水硬性,与水搀和搅拌并静 置后,很容易凝固变硬。 c.混凝土是指水泥、沙子和碎石的混合物,混凝 土常用钢筋作结构,这就是通常所说的钢筋混凝土。 2.新型无机非金属材料 ①新型陶瓷 主要产品有半导体材料、耐高温陶瓷、磁性陶瓷、 透明陶瓷、生物陶瓷、SiC、Si3N4 等。 高温 SiC+2CO↑ SiC 的生产:SiO2+3C===== 高温 Si3N4 Si3N4 的生产:3Si+2N2===== 高温 Si3N4+12HCl 3SiCl4+2N2+6H2===== ②现代信息基础材料——单晶硅 单晶硅的生产: 高温 Si+2CO↑ SiO2+2C===== 高温 SiHCl3+H2 Si+3HCl===== 高温 Si+3HCl SiHCl3+H2===== ③石墨、金刚石和 C60——新材料诞生新科技 高温 C(金 化学气相沉积法制造薄膜的原理: CH4===== 刚石)+2H2 二、金属材料 1.钢铁的冶炼 主要矿石:磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)、褐铁矿 (2Fe2O3·3H2O)、黄铁矿(FeS2)。 冶炼原理:在高温下,用还原剂将铁从其氧化物中 还原出来,工业上一般以铁矿石、焦炭、石灰石和空气 等为原料在高炉中炼制生铁。 2.铝的冶炼 原料:铝土矿 电解 4Al+3O2↑ 原理:2Al2O3===== 3.金属的腐蚀及防护 ①金属腐蚀分类 化学腐蚀:金属材料与其接触的一些物质(如 O2、 Cl2)直接反应而引起的腐蚀叫化学腐蚀。 电化学腐蚀:不同金属或不纯的金属与电解质溶液 接触,因发生原电池反应,比较活泼的金属失电子而被 氧化,这种腐蚀叫电化学腐蚀。 ②电化学腐蚀分类 吸氧腐蚀:正极:O2+2H2O+4e-===4OH- - + 负极:Fe-2e ===Fe2 析氢腐蚀:正极:2H++2e-===H2↑ - + 负极:Fe-2e ===Fe2 ③金属腐蚀的防护 a.电镀:运用电解的原理,在金属器件表面形成 一薄层有抗腐蚀、抗磨损能力的金属镀膜的过程。 b.发蓝:铁在含有氧化剂和苛性钠的混合溶液中, 一定温度下经一定时间后, 反应生成亚铁酸钠(Na2FeO2) 和铁酸钠(Na2Fe2O4),亚铁酸钠与铁酸钠又相互作用生 成四氧化三铁氧化膜。 三、高分子化合物与材料 1.高分子化合物的合成 ①加成聚合反应 如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚甲 基丙烯酸甲酯等的合成,均采用加成聚合反应生成。 ②缩合聚合反应 单体分子都含有两个以上能够反应的官能团是发 生缩聚反应的必

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