化学与材料的发展.ppt

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1、第3讲　化学与材料的发展最新展示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。热点定位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

2、金属材料新型陶瓷因具有光、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

3、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

4、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。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)。(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C

5、uO＋CCu＋CO↑②一氧化碳还原法。如Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2③氢气还原法。如WO3＋3H2W＋3H2O④活泼金属还原法。如2Al＋Cr2O32Cr＋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FeS

6、2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＋Fe2O32Fe＋3CO2④石灰石的作用：除去脉石，有关反应方程式：CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3。⑤设备：炼铁高炉。(2)炼钢——氧气顶吹转炉法用氧化剂在高温下把生铁中的S、P等杂质除去。3．铝的冶炼(1)原料：铝土矿(主要成分为Al2O3)。(2)提纯Al2O3：(用化学方程式表示)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3，

7、2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。(3)电解：加入冰晶石及少量萤石降低Al2O3的熔点。阴极反应式：4Al3＋＋12e－===4Al阳极反应式：6O2－－12e－===3O2↑4．金属的腐蚀与防护(1)金属的腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与其表面接触物质(如O2、Cl2等)直接发生化学反应不同金属或不纯金属与电解质溶液接触现象无电流产生有电流产生本质金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程关系化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更具普遍性，危害更严重(2)钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀比较吸氧腐蚀析氢腐蚀

8、条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强阳极反应2Fe－4e－===2Fe2＋阴极反应O2＋2H2O＋4e－===4OH－4H＋＋4e－===2H2↑溶液反应Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(3)金属腐蚀的防护方法①改变金属的内部结构如可根据不同的用途选用不同的金属或非金属制成合金。②覆