第3讲化学与材料的制造和应用考纲展示热点定位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、高分子材料、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。1.传统无机非金属材料——硅酸盐材料的生产原理、主要成份、性能及应用。2.新型无机非金属材料的性能、功能及应用。3.金属冶炼原理、腐蚀与防护。4.高分子材料、复合材料的特点及应用。一、无机非金属材料1．传统无机非金属(硅酸盐)材料2．新型无机非金属材料(1)新型陶瓷性能与应用新型陶瓷碳化硅(SiC)硬度大、熔点高、化学性质稳定，可作优质磨料和航天器涂层材料氮化硅(Si3N4)硬度大、熔点高、化学性质稳定，可用于制造轴承、汽轮机叶片、发动机受热面等(3)碳单质性能与应用碳单质金刚石新一代信息材料石墨电的良导体、化学性质稳定，用作电极C60在新型储氢材料、复合材料、纳米材料、超导体的制造方面前景广阔新型陶瓷因具有光、电、磁、生物和化学等新的特性和功能，越来越受到人们的青睐。(1)氮化硅是一种高温结构陶瓷材料，它的硬度大，熔点高，化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃时反应获得。①根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是__________(填序号)。A．制气轮机叶片B．制有色玻璃C．制永久性模具D．制造柴油机②写出N的原子结构示意图________，根据元素周期律知识，请写出氮化硅的化学式：________。③氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式：_____________________________________________________________________。④现用四氯化硅和氮气、氢气在加强热的条件下发生反应，可得较高纯度的氮化硅，同时生成HCl，反应的化学方程式为：________________________________________________________________________。(2)磷酸钙陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可用于制造人造骨骼，这是利用这类材料的________(填序号)。A．耐高温特性B．电学特性C．光学特性D．生物功能解析：根据N和Si的原子结构及元素周期律的知识，可判断氮元素非金属性比硅强，故N显负价，Si显正价，由此可写出氮化硅化学式。答案：(1)①ACD②○＋725Si3N4③Si3N4＋12HF===3SiF4↑＋4NH3↑④3SiCl4＋2N2＋6H2=====高温Si3N4＋12HCl(2)D二、金属材料1．冶炼金属的方法金属的冶炼方法和金属活动性有着很大的关系，金属的活泼程度不同，对应的冶炼方法也截然不同，根据不同金属的活动性，冶炼方法大致如下：(1)热分解法可用于热分解法冶炼的金属，其元素的金属性很弱，原子难失电子，离子易得电子，化合物的稳定性较弱。在常见金属活动性顺序表的右端区域(如Hg、Ag)。如2HgO=====加热2Hg＋O2↑。(2)热还原法可用热还原法冶炼的金属，其金属性比较强，在常见金属活动性顺序表中居于中间区域。①焦炭还原法。如CuO＋C=====高温Cu＋CO↑②一氧化碳还原法。如Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2③氢气还原法。如WO3＋3H2=====高温W＋3H2O④活泼金属还原法。如2Al＋Cr2O3=====高温2Cr＋Al2O3(3)电解法电解法冶炼一般用于活泼金属的冶炼(如K、Ca、Na、Mg、Al等)。缺点是耗电量大，成本较高。值得一提的是，冶炼铝不能用电解熔融AlCl3的方法(因共价化合物在熔融时不导电)。通常采用电解熔融氧化铝的方法制取铝。2．炼铁与炼钢(1)炼铁①几种铁矿石的主要成分：磁铁矿Fe3O4，赤铁矿Fe2O3，褐铁矿2Fe2O3·3H2O，黄铁矿FeS2等。②原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气。③原理：(以赤铁矿为例，写反应方程式)3CO＋Fe2O3=====高温2Fe＋3CO2④石灰石的作用：除去脉石，有关反应方程式：CaCO3=====高温CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2=====高温CaSiO3。⑤设备：炼铁高炉。(2)炼钢①原料：生铁(或废钢铁)、氧气、生石灰、脱氧剂②主要反应除碳：2C＋O2=====高温2CO2Fe＋O2=====高温2FeOFeO＋C=====高温Fe＋CO↑除硫：FeS＋CaO=====高温CaS＋FeO脱氧：2FeO＋Si=====高温2Fe＋SiO2SiO2＋CaO=====高温...
