届高考化学一轮复习化学与材料的发展Word文件下载.docx

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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＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑

CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑

产品主要成分

2CaO·

SiO2

3CaO·

Al2O3

Na2SiO3、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＋3CSiC＋2CO↑

航天器的涂层、优质磨料

高硬度、抗冷热冲击

氮化硅陶瓷

氮化硅工业制法：

3Si＋2N2Si3N4或3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl

轴承、汽轮机叶片、机械密封环、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②③

C．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＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，

Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑

（2）H2SiO3　SiO＋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＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑，SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋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

3．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SiO2SiSiHCl3（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________________________________________________________________________。

分离硅、SiHCl3混合物的方法是___________________________________________。

（4）工业生产中也可以用金属硅化物（如Mg2Si）与盐酸作用制得硅烷（SiH4，沸点：

－111.9℃），再通过热分解硅烷可得高纯硅。

写出用这种方法生产高纯硅的两个化学反应方程式：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________。

答案　

（1）SiO2　非金属　

（2）晶体硅　（3）由C还原SiO2得到的单质硅中，杂质含量过高，后面两步操作是为了提纯硅　加热蒸发

（4）①Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑

②SiH4Si＋2H2

解析　

（1）光导纤维的主要成分是二氧化硅，属于无机非金属材料。

（2）集成电路、整流器采用的是晶体硅。

（3）用碳还原SiO2得到的硅为粗硅，其中含有大量杂质，需要进一步纯化，方法就是先制得沸点低的SiHCl3，然后加热蒸发获得高纯度的SiHCl3，最后再用氢气还原得到纯度高的单质硅。

（4）Mg2Si与盐酸反应生成SiH4和氯化镁，硅烷以气体的形式脱离反应体系，然后加热分解硅烷获得高纯硅。

4．氮化硅（Si3N4）是一种优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域有重要用途。

Ⅰ.工业上有多种方法来制备氮化硅，常见的方法有：

方法一　直接氮化法：

在1300～1400℃时，高纯粉状硅与纯氮气化合，其反应方程式为______________________________________________________________________。

方法二　化学气相沉积法：

在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和HCl，与方法一相比，用此法制得的氮化硅纯度较高，其原因是________________________________________________________________________。

方法三　Si（NH2）4热分解法：

先用四氯化硅与氨气反应生成Si（NH2）4和一种气体（填化学式）____________；

然后使Si（NH2）4受热分解，分解后的另一种产物的化学式为____________。

Ⅱ.工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下：

已知：

X、高纯硅、原料B的主要成分都可与Z反应，Y与X在光照或点燃条件下可反应，Z的焰色反应呈黄色。

（1）原料B的主要成分是___________________________________________（写名称）。

（2）写出焦炭与原料B中的主要成分反应的化学方程式：

（3）上述生产流程中电解A的水溶液时，阳极材料能否用Cu？

________（填“能”或“不能”）。

写出Cu为阳极电解A的水溶液开始一段时间阴阳极的电极反应：

阳极：

___________________________________________________________________；

阴极：

___________________________________________________________________。

答案　Ⅰ.3Si＋2N2Si3N4　方法一所得产品中混有硅；

方法二除产品是固体外其他物质均为气体　HCl　NH3

Ⅱ.

（1）二氧化硅　

（2）SiO2＋2CSi＋2CO↑　（3）不能

Cu－2e－===Cu2＋　2H＋＋2e－===H2↑

考点二　金属材料

1．冶炼金属的方法

金属在自然界中的存在形态及冶炼方法和金属活动性有着密切关系，根据不同金属的活动性，常用的冶炼方法如下：

（1）热分解法

适用于冶炼汞以后的不活泼金属。

这些金属的化合物的稳定性较弱。

加热条件下它们的化合物分解生成金属单质。

如加热HgO：

2HgO2Hg＋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中居于中间区域（Zn～Cu）。

①焦炭还原法

如氧化铜和焦炭共热：

CuO＋CCu＋CO↑；

②一氧化碳还原法

用氧化铁炼铁：

Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；

③氢气还原法

如WO3＋3H2W＋3H2O；

④活泼金属还原法

如铝粉和三氧化二铬反应：

2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3。

（3）电解法

适用于铝以前的活泼金属的冶炼。

这些金属的化合物较难用还原剂还原，通常采用电解熔融金属化合物的方法冶炼。

例如：

冶炼钠：

2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑；

冶炼镁：

MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑；

冶炼铝：

2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑。

2．金属的腐蚀及防止

（1）金属腐蚀的类型

①化学腐蚀：

金属材料跟其表面接触到的物质（如O2、Cl2等）直接发生化学反应而引起的腐蚀。

②电化学腐蚀：

不同金属或不纯金属跟电解质溶液接触时，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化引起的腐蚀。

（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、印刷电路的腐蚀、电子元件与集成电路的精细加工都是利用了金属腐蚀的原理。

深度思考

判断正误，正确的划“√”，错误的划“×

”

（1）电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al（×

）

（2）电解熔融氯化镁制取金属镁（√）

（3）电解饱和氯化镁溶液，可制得金属镁（×

（4）目前我国流通的硬币是由合金材料制造的（√）

（5）生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加（×

（6）Cu单质放置在空气中生成氧化物，且其氧化物为碱性氧化物（×

（2011·

山东理综，12A）

（7）Cu的金属活泼性比铁的弱，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀（×

江苏理综，3D）

题组一　金属的冶炼

1．已知：

①工业上用硫酸与锂辉矿（LiAlSi2O6和少量钙镁杂质）反应，生成Li2SO4、MgSO4等，最终制备金属锂。

②