届高考复习通用版探索生活中的材料 教案Word文件下载.docx

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较多

较少

硫、磷含量

少量

几乎不含

性质

生铁硬度大、抗压、性脆，可铸不可锻

有良好的延展性，机械性能好，可铸可锻

分类

炼钢生铁铸造生铁球墨铸铁

碳素钢合金钢

用途

制造机座、管道等

制造机械和交通工具等

　　碳素钢和合金钢的比较

相同点

成分不同

性能

碳素钢

合金

铁的合金

含碳量高，硬度大；

含碳量低，韧性较强

合金钢（如：

不锈钢）

在铁的合金中加入铬和镍

不锈钢在空气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力

（2）铝合金

成分

铝合金（硬铝）

向Al中加入少量的合金元素如：

Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素

1、抗腐蚀能力强，强度高，密度较小，如：

高压锅是由铝合金制造的

2、硬铝的性能

　（3）铜合金——青铜，黄铜

　　青铜是我国使用最早的合金，含有铜、锡、铅等金属元素，用于制造机械零件；

黄铜含有锌及少量的锡、铅、铝等，常用于制造船舶机械零件。

　（4）新型合金

　　包括贮氢合金、耐热合金、形状记忆合金等。

常见合金的组成、性能

合金名称

组成

主要性质

主要用途

镁铝合金

含有10％～30％的镁

强度和硬度都比纯铝和纯镁大

火箭、飞机、轮船等制造业

硬铝

含铜4％、镁0.5％、锰0.5％、硅0.7％

强度和硬度都比纯铝大

合金钢

加入硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铜、稀土元素等

多种优良性能

用途广泛

锰钢

含锰9％～14％

硬度和强度很大

制造粉碎机、球磨机、钢轨

黄铜

含锌20％～36％，常加入少量锡、铅、铝

有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀

机器零件、仪表和日用品

青铜

含锡10％～30％

有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀

机械零件如轴承、齿轮等

钛合金

含铝6％、钒4％

耐高温、耐腐蚀、高强度

用于宇航、飞机、造船、化学工业

金合金

加入银、铜、稀土元素等

有光泽、易加工、耐磨、耐腐蚀、易导电

金饰品、电子元件、钱币、笔尖

考点二、金属的腐蚀与防护

　1．金属腐蚀的本质：

金属原子（M）失去电子生成金属阳离子。

M－ne－==Mn+

　2．化学腐蚀和电化学腐蚀的比较。

化学腐蚀

电化学腐蚀

条件

金属跟接触的物质直接反应

不纯金属或合金跟电解质溶液接触

现象

不产生电流

有微弱的电流产生

反应

金属被氧化

较活泼的金属被氧化

相互关系

化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生

　3．钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀。

（1）吸氧腐蚀和析氢腐蚀的比较。

类型

吸氧腐蚀

析氢腐蚀

水膜呈弱酸性或中性

水膜呈酸性

正极反应（O2）

O2+2H2O+4e－==4OH－

2H++2e－==H2↑

负极反应（Fe）

Fe－2e－==Fe2+

总反应式

4Fe+3O2+6H2O==4Fe（OH）3

Fe+2H+==Fe2++H2↑

（2）铁锈（Fe2O3·

nH2O）的生成过程：

钢铁发生吸氧腐蚀而生锈。

发生的化学反应为：

正极：

负极：

2Fe－4e－==2Fe2+

Fe2++2OH－==Fe（OH）2↓

4Fe（OH）2+O2+2H2O==4Fe（OH）3

2Fe（OH）3==Fe2O3·

H2O+2H2O

要点诠释：

①金属的腐蚀主要是电化学腐蚀。

②在金属活动顺序表中H以后的金属只能发生吸氧腐蚀。

③钢铁表面呈弱酸性的原因：

H2O+CO2

H2CO3、H2CO3

HCO3－+H+。

4．金属腐蚀的防护方法

（1）改变金属内部组成结构，可以增强金属耐腐蚀的能力。

如将Cr、Ni等金属加进钢里制成合金钢。

（2）在金属表面覆盖一层保护层，以断绝金属与外界物质接触，达到耐腐蚀的效果如油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀（Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜）金属。

　　（3）电化学保护法

　　①牺牲阳极的阴极保护法：

形成原电池反应时，让被保护金属做正极、不反应、被保护；

而活泼金属做负极、被氧化。

例如：

轮船外壳贴锌块，并及时更换。

　　注：

牺牲阳极的阴极保护法实则消耗负极（如锌）、保护正极（如铁）。

　　②外加电源的阴极保护法，如大型水坝的船闸的保护就是让铁闸门和电源负极相连。

考点三、玻璃、陶瓷和水泥

　1．玻璃

（1）主要原料

　　纯碱（Na2CO3）、石灰石（CaCO3）和石英（SiO2）。

（2）生产原理：

复杂的物理、化学变化，主要反应是：

Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2↑ 

　　CaCO3+SiO2

CaSiO3+CO2↑

　　（3）玻璃的主要成分：

Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

　2．陶瓷

（1）主要原料：

黏土；

（2）反应原理：

复杂的物理、化学变化

　　（3）陶瓷的性质：

抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型。

　3．水泥

粘土和石灰石；

辅助原料：

石膏—作用是调节水泥硬化速度。

　　（3）主要成分：

硅酸三钙（3CaO·

SiO2）、硅酸二钙（2CaO·

SiO2）、铝酸三钙（3CaO·

Al2O3）等。

　　（4）主要性质：

①水硬性；

②吸水性。

　4．玻璃和陶瓷的新发展

（1）光导纤维

　　光导纤维简称光纤，是一种能高质量传导光的玻璃纤维。

特点：

传导光的能力非常强，信息量大，抗干扰性能好。

不发生电辐射，防窃听，不怕腐蚀，铺设方便等。

（2）高温结构陶瓷

　　①氧化铝陶瓷：

又称人造刚玉，具有熔点很高、硬度高的优点。

可用于作坩埚、高温炉管、球磨机、高压钠灯的灯管等。

　　②氮化硅陶瓷

　　③碳化硅陶瓷等

考点四、塑料、纤维和橡胶

　1．合成材料

（1）塑料

　　①塑料：

主要成分是合成树脂。

　　②树脂：

是指还没有跟各种添加剂混合的高聚物。

　　③分类：

按受热特征

　　a：

热塑性塑料—线型，受热软化，可反复塑制

　　b：

热固性塑料—体型，加工成型后不受热熔化

（2）纤维

　　常见纤维的种类及主要性能如表

常见纤维

化学组成

主要性能

天然纤维

棉纤维

纤维素

吸水性好，易干，穿着舒适，不起静电，不耐磨

蚕丝

蛋白质

吸水性好，手感柔和，有光泽，不起静电，不起球

羊毛

弹性强，隔热性、保暖性好；

水洗后收缩，易起球

化学纤维

人造纤维

吸水性好，穿着舒适，不起静电，不耐洗；

不耐穿

合成纤维

各种线性有机高分子

强度高，耐磨，不易染色；

吸湿性、透气性差

　　（3）橡胶

　　①天然橡胶：

天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物。

　　②合成橡胶：

以异戊二烯为单体进行聚合反应，就制得合成橡胶——异戊橡胶。

随着石油化工的发展，人们开发了一系列的合成橡胶。

常用的有丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等，它们都是通用橡胶。

特种橡胶有耐热和耐酸碱的氟橡胶、耐高温和耐严寒的硅橡胶等。

　　③硫化橡胶：

用硫与橡胶分子作用，使线性橡胶分子间通过硫桥交联起来，形成体型网状结构。

2．复合材料

　　复合材料是以一种材料为基体，另一种材料为增强体组合而成的材料。

各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。

玻璃钢就是玻璃纤维和合成树脂组成的复合材料。

【典型例题】

类型一：

　例1．有关合金的叙述不正确的是（　　）

　　A．合金的熔点比它的各成分金属的熔点低　　　B．合金一定是金属熔合而成的物质

　　C．合金的硬度和强度一般比纯金属高　　　　　D．硬铝、黄铜、钢等均为合金

【思路点拨】合金是由两种或两种以上金属（或与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。

【答案】B

　　【解析】合金有如下三个特征：

熔、沸点一般比任一组分低，硬度比任一组分大，密度介于两者之间。

　　【总结升华】通过添加合金元素的种类、含量和生成合金的条件等调节其性能，使合金具有良好的物理、化学和机械的性能。

其硬度比纯金属大、熔点一般比各成分金属的低。

总之，合金的性质优于金属单质。

另外根据人们的需要还研制出具有特殊功能、性质的新型合金。

　　举一反三：

【变式1】以下叙述不正确的是（　　）

　　A．不锈钢是化合物　　　　　　　　　　　　　　　

B．黄铜是合金

　　C．钛和钛合金是制造飞机轮胎的重要材料　　　　　

D．铝是地壳中含量最多的金属元素

【答案】A

　　【解析】不锈钢和黄铜都是合金，属于混合物。

钛和钛合金因具有强度高、耐蚀性好等特点，被广泛用于各个领域。

地壳中元素含量的前五位是氧、硅、铝、铁、钙。

【变式2】下列说法不正确的是（　　）

A．我国最早使用的合金是由铜锌合金制成的青铜器

B．储氢合金是一类能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料

C．一般汽车配件中的发动机使用的是密度小、强度大且耐腐蚀的铝合金材料

D．钛合金、形状记忆合金、耐热合金以及储氢合金都属于新型合金

【答案】A

【解析】青铜器是指铜锡合金。

类型二：

金属的腐蚀与防护

例2．以下现象与电化学腐蚀无关的是（　　）

A．黄铜（铜锌合金）制作的锅锣不易产生铜绿

B．生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈

C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈

D．银质奖牌久置后表面变暗

【思路点拨】电化学腐蚀发生的前提是：

必须满足组成原电池的条件。

【答案】D

【解析】A项中黄铜（铜锌合金）可以构成原电池，被腐蚀的金属应是金属性较强的锌而不是铜，所以不会产生铜绿。

B项中生铁中含有碳，可以构成原电池从而使铁腐蚀生锈。

C项中铁与铜接触构成原电池，铁比铜活泼，铁就被腐蚀生成铁锈。

D项中银质奖牌是由较纯的银制作的，不构成原电池，久置后变暗是跟空气中的物质发生氧化还原反应造成的

【总结升华】金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，两者的本质区别是有无电流产生，这两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多；

而电化学腐蚀中吸氧腐蚀发生的要多一些。

举一反三：

【变式1】有关钢铁腐蚀的说法正确的是（　　）

　　A．无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，都是铁被腐蚀　　　　

B．吸氧腐蚀时，负极放出氧气

　　C．析氢腐蚀时，正极放出氢气　　　　　　　　　　　　

D．化学腐蚀超过电化学腐蚀速度

　　【答案】AC

【变式2】钢铁闸门易被腐蚀，发生的原电池反应为：

2Fe+2H2O+O2==2Fe（OH）2。

以下说法正确的是（　　）

A．负极发生的反应为：

Fe－3e－==Fe3+

B．正极发生的反应为：

2H2O+O2+2e－==4OH－

C．可将闸门与锌块相连接以保护闸门不被腐蚀

D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易被腐蚀

【答案】C

【解析】负极中铁失电子只能生成Fe2+；

而不会生成Fe3+，A错；

正极反应式为O2+2H2O+4e－==4OH－，B错；

将铁闸门与锌连接后，锌为负极，首先被腐蚀，C对；

钢柱在水下部分接触到的氧气少，不如在空气与水的交界处更容易被腐蚀，D错。

【变式3】钢铁的锈蚀过程中，下列五种变化可能发生的是（　　）

①Fe由+2价转化为+3价②O2被还原③H+被还原④有Fe2O3·

H2O生成⑤杂质碳被氧化除去

A．①②B．③④C．①②③④D．①②③④⑤

【解析】钢铁在发生电化学腐蚀时，依据介质的不同可以发生两类原电池反应，

（1）当钢铁表面的电解质溶液酸性较强时，发生析氢腐蚀，电极反应为：

正极：

2H++2e－==H2↑，负极：

Fe－2e－==Fe2+；

（2）当钢铁表面的电解质溶液酸性很弱或呈中性时，钢铁发生吸氧腐蚀，电极反应为：

O2+2H2O+4e－==4OH－，负极：

2Fe－4e－==2Fe2+。

同时在电解质溶液中还发生了如下一系列反应：

Fe2++2OH－==Fe（OH）2↓，4Fe（OH）2+2H2O+O2==4Fe（OH）3，2Fe（OH）3==Fe2O3·

H2O+2H2O。

类型三：

无机非金属材料

例3．有关材料的用途不正确的是（　　）

　　A．高温结构陶瓷可以制作耐酸设备　　B．氧化铝陶瓷不可以用于制作耐高温设备

　　C．氮化硅陶瓷可以制造轴承　　　　　D．光导纤维可用于传能传像、照明等

【思路点拨】高温结构陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、光导纤维等新型无机非金属材料具有很多优点，如耐高温、高硬度、不怕氧化等。

　【解析】高温结构陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷都是新型结构陶瓷，具有耐高温、耐酸碱、高硬度、不怕氧化等特点，AC正确，B错；

光导纤维传导光的能力强，可用于通信、传能传像、照明等。

　【总结升华】制造玻璃、陶瓷、水泥等产品的工业都属硅酸盐工业，硅酸盐材料是传统无机非金属材料。

硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，大都难溶于水；

缺点为质地较脆，经不起热冲击。

注意记忆水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料及生产原理。

而新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的弱点，本身还具有很多优点，如耐高温、高硬度、不怕氧化等，如新型陶瓷——高温结构陶瓷。

【变式1】与普通玻璃成分相同的是（　　）

　　A．有色玻璃　　　　　B．钢化玻璃　　　　C．光学玻璃　　　　D．石英玻璃

【答案】B

　　【解析】有色玻璃的成分是在原料中加入了一些金属氧化物（如氧化钴等），使玻璃有色；

钢化玻璃是普通玻璃经加热、急速冷却得到的，所以成分与普通玻璃相同，但机械性能与普通玻璃不同；

光学玻璃是指硼酸盐玻璃等；

石英玻璃是指由较纯净的石英制得的玻璃。

故本题选B。

【变式2】下列说法正确的是（　　）

A．氮化硅、氧化铝均为高温结构材料

B．汽油、乙烯均为石油分馏产品

C．明矾、漂白粉均为自来水消毒剂

D．光导纤维、涤纶均为合成高分子材料

【变式3】氮化硅是一种高温陶瓷材料，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℃反应获得。

　　①根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是____________（填序号）

　　A、制汽轮机叶片　　　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在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为____________。

　　【答案】

　　①A、C、D

　　② 

；

Si3N4 

　　③Si3N4+12HF=3SiF4+4NH3 

　　④3SiCl4+2N2+6H2 

Si3N4+12HCl