第43讲化学与材料的制造和应用[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及有关的生产原理。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。5.了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。考点一金属材料1．几种金属的冶炼(1)钢铁的冶炼炼铁炼钢原料铁矿石、焦炭、空气、石灰石生铁、氧化剂(空气、纯氧、氧化铁等)、生石灰、脱氧剂化学原理在高温下用还原剂将铁从其氧化物中还原出来在高温下用氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去有关反应(1)还原剂的生成：C＋O2=====CO2，CO2＋C=====2CO(2)铁的还原：Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2(3)炉渣的生成：CaCO3=====CaO＋CO2↑，SiO2＋CaO=====CaSiO3(1)氧化剂的生成：2Fe＋O2=====2FeO(2)降碳，除杂，调硅、锰；如C＋FeO=====CO↑＋Fe(3)造渣：生成的硅、锰氧化物及铁水中的硫、磷跟造渣材料反应形成炉渣排出(4)脱氧并调整成分：2FeO＋Si=====2Fe＋SiO2主要设备高炉转炉(2)铝的冶炼①原料：铝土矿(主要成分为Al2O3)。②提纯Al2O3Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3，2Al(OH)3=====Al2O3＋3H2O。③电解：加入冰晶石及少量的氟化钙降低Al2O3的熔点。化学方程式：2Al2O3=====4Al＋3O2↑。2．金属的腐蚀及防止(1)金属的腐蚀①化学腐蚀金属材料与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2等)直接发生化学反应而引起的腐蚀，受温度的影响较大。②电化学腐蚀不同金属或不纯金属与电解质溶液接触，因发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。(2)金属腐蚀的防止及利用①金属腐蚀的防止方法②金属腐蚀的利用金属的化学蚀刻、印刷电路的铜板腐蚀、半导体器件与集成电路制造中的精细加工都是利用了金属腐蚀的原理。1．下列可被采用的冶炼金属的方法是()A．电解熔化的氯化铝制铝1B．电解熔化的氧化镁制镁C．加冰晶石熔剂，电解熔化的氧化铝制铝D．电解氯化钠溶液制钠答案：C2．钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。(1)炼铁高炉分为五部分，铁矿石与高温煤气主要在________________部分发生反应，在________________部分开始生成生铁和炉渣。(2)炼钢时，除磷的化学方程式为____________________________；加入硅、锰和铝的目的是______________________。(3)不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的氧吹________(填“前”或“后”)加入，原因是________________________________。(4)炼铁和炼钢生产中，尾气中均含有的主要污染物是________________。从环保和经济角度考虑，上述尾气经处理可用作________________。解析：(2)炼钢时，P被FeO氧化，生成的P2O5与CaO结合成Ca3(PO4)2而除去，据此即可写出方程式。(4)炼铁尾气主要含有N2、CO、CO2等，炼钢尾气主要含有CO、CO2、Fe2O3粉尘等，共同的主要污染物为CO。答案：(1)炉身炉腰(2)2P＋5FeO＋3CaO===Ca3(PO4)2＋5Fe脱氧和调整钢的成分(3)后避免Cr被氧化(或“氧吹前加入Cr会形成炉渣被除去”)(4)CO燃料(还原剂)考向1金属的冶炼及应用由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下：――→――→――→――→(1)在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是______________________、________________________________，反射炉内生成炉渣的主要成分是__________；(2)冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%～50%。转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O，生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是________________________________、______________________________；(3)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为_____________________________...
