第3讲化学与材料的发展[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1．传统无机非金属材料水泥玻璃陶瓷原料黏土、石灰石、石膏及其他混合材料纯碱、石灰石、石英砂黏土、水设备水泥回转窑玻璃熔窑烧结窑条件高温煅烧高温熔融高温烧结生成过程①配制生料；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)混合、成型、干燥烧结、冷却(即得成品)发生的反应复杂的物理、化学变化Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑复杂的物理、化学变化产品主要成分2CaO·SiO23CaO·SiO23CaO·Al2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2产品特性有水硬性无固定熔点抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型用途水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土用作装饰材料日常生活用品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耐高温碳化硅陶瓷碳化硅工业制法：SiO2＋3C=====SiC＋2CO↑航天器的涂层、优质磨料高硬度、抗氮化硅陶瓷轴承、汽轮机叶片、机械1冷热冲击氮化硅工业制法：3Si＋2N2=====Si3N4或3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl密封环、永久性模具、柴油机等电学特征超导体材料(K3C60)半导体：Si电子元件、整流器、超导器件光学特征光导纤维(SiO2)通讯、信息处理、电视、医疗生物功能氧化铝陶瓷人造骨、人造关节、人造血管等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②主要产物是硅酸盐③反应条件是高温④反应原理是复杂的物理变化和化学变化A．只有①③B．只有②③C．只有③④D．①②③④答案D解析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。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。答案(1)SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑，Al2O3＋Na2CO3=====2NaAlO2＋CO2↑(2)H2SiO3SiO＋2H＋===H2SiO3↓(3)铁解析(1)结合题中提示写出Al2O3和纯碱及SiO2和纯碱反应的化学方程式：Al2O3＋Na2CO3=====2NaAlO2＋CO2↑，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。题组二新型无机非金属材料的性能与生产23．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”)。(3)工业生产高纯硅的方法是SiO2――→Si――→SiHCl3(沸点：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______________________________________________________...
