第15讲 金属的冶炼 金属材料与非金属材料-【学考复习】2024年高中化学学业水平考试必备考点归纳与测试（江苏专用）

第15讲 金属的冶炼 金属材料与非金属材料 2023年普通高中学业水平合格性考试复习 第15讲 金属的冶炼 金属材料与非金属材料 学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子 复习目标 1．依据氧化还原反应理解金属冶炼的原理与冶炼方法的选择。 2．知道合金的概念、合金的特性，了解常用合金的性能和用途。 3．知道陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生产原料、性能和主要用途。 4．理解晶体硅的制造，了解二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途。 复习重点难点 1．金属的冶炼原理及方法选择。 2．新型无机材料的应用。 金属矿物的开发利用 金属冶炼的原理 利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子得到电子被还原成金属原子，从而获得金属单质。即：Mn＋＋ne－＝M。 金属的 冶炼方法 金属冶炼方法的选择与金属活泼性的关系 金属活泼性顺序 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au 金属原子失电子能力 强弱 金属离子得电子能力 弱强 主要冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 富集法 还原剂或针对措施 直流电强制提供电子 H2、CO、C、Al等还原剂 加热(高温) 加热 物理富集 或化学方法 其他方法：湿法炼铜：Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu 火法炼铜：Cu2S＋O22Cu＋SO2 硅酸盐工业 主要原料 主要设备 主要反应 主要成分 特性 水泥 石灰石 黏土 水泥 回转窑 复杂的物理变化与化学反应 3CaO·SiO2 2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3 水硬性 玻璃 石灰石、石英、纯碱 玻璃 熔炉 CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CaSiO3、Na2SiO3、SiO2 无 固定熔点 陶瓷 黏土 陶瓷窑 —— Al2O3·2SiO2·2H2O —— 新型无机非金属材料 高温结构陶瓷 SiC、BN、Si3N4、Al2O3等 碳纳米材料 类型 富勒烯、碳纳米管、石墨烯等 用途 在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景 硅单质 存在 地壳中的含量位居第二位，只存在化合态的硅(主要以硅酸盐和氧化物的形式)，无游离态 物理性质 灰黑色、金属光泽、熔沸点高、硬度大、半导体 高纯硅制备 生产流程一：二氧化硅粗硅纯SiCl4高纯硅。 粗硅：__________________________________ 高纯硅：Si＋2Cl2SiCl4 SiCl4＋2H2Si＋4HCl 生产流程二：二氧化硅粗硅纯SiCl4高纯硅。 粗硅：SiO2＋2CSi(粗硅)＋2CO↑ 高纯硅：Si＋3HClSiHCl3＋H2 SiHCl3＋H2Si＋3HCl 用途 半导体材料，用于集成电路、晶体管的制造；制太阳能电池的材料 二氧化硅 存在 普通的沙(细小的石英晶体)、水晶(纯石英，无色透明晶体) 物理性质 无色透明晶体，高熔点，高硬度，不溶于水 化学性质 酸性氧化物 水 不反应 碱性氧化物 CaO＋SiO2CaSiO3 碱 2NaOH＋SiO2＝____________（实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞） 某些盐 CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ 弱氧化性 SiO2＋2C Si＋2CO↑ SiO2＋3C SiC＋2CO↑ 特殊性 SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O（氢氟酸不能保存于玻璃瓶中，常保存于塑料瓶中） 用途 ①制造光导纤维；②制光学镜片；③制石英坩埚；④制石英玻璃 金属的冶炼 金属活泼性顺序 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au 主要冶炼方法 ______法 __________法 ________法 ______法 还原剂或针对措施 直流电强制提供电子 H2、CO、C、Al等还原剂加热(高温) 加热 物理富集或化学方法 湿法炼铜：Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu 火法炼铜：Cu2S＋O22Cu＋SO2 1．工业上采用电解法冶炼铝和镁的原料分别为Al2O3和MgCl2，而不是AlCl3和MgO。 这是因为AlCl3是共价化合物，熔融时不导电；而MgO虽然是离子化合物，但其熔点太高，熔化时会消耗大量的电能，成本较高。 2．工业上制备钠，是电解熔融的氯化钠而不是电解饱和食盐水，电解饱和食盐水得到的是氢氧化钠。 （2023·江苏昆山高二模拟）从石器、青铜器