第一单元应用广泛的金属材料

第一单元 应用广泛的金属材料

【知识网络】

金属材料的使用

【要点导学】

1．金属的性质及其应用。

不同的金属有许多共同的性质，还有各自的特性，应用广泛。铜和铝由于导电性很好而被用作输电的导线；铝由于具有良好的延展性而被制成铝箔，用语包装食品；钨有很高的熔点。可用于制作灯丝。

通常铝具有一定的抗腐蚀能力，能与酸、碱溶液发生反应。

在含食盐的水中，铝氧化膜的抗腐蚀能力降低，因此铝制炊具不能用来盛装酸性和碱性食品，也不能长时间存放含食盐食品。 2．常见合金的组成及应用

将两种或多种金属（或金属与非金属）熔合制成的合金，在某些方面具有较好的物理、化学性能。如生铁是含碳2%~4%的铁合金，钢是含碳0.3%~2%的铁合金。被誉为“21世纪金属”的钛所形成的合金，在高科技领域发挥了巨大的作用，又被称为“亲生物金属”。 3．金属的腐蚀与防护

铁器件不仅容易受到环境中化学物质（如酸雾）的侵蚀而发生化学腐蚀，在潮湿的空气中还能发生电化学腐蚀。在铁制品表面用电镀的方法镀上一层有防护能力的金属，可以防止铁的锈蚀。 “烤蓝”，又称“发蓝”，也是一种常用的铁器表面处理方法，它可以使铁器表面氧化生成一层致密的四氧化三铁薄膜，增强铁器件的抗腐蚀能力。喷漆防腐中的喷漆主要起到隔绝空气和水的作用。 【范例精析】

例1． 请写出氧化铝、铝分别与氢氧化钠溶液反应的化学方程式。 解析：Al2O3 + 2NaOH === 2NaAlO2 + H2O

2Al +2 NaOH + 2H2O === 2NaAlO2 + 3H2↑

例2． 为什么铝制炊具不能用来盛装酸性或碱性食品，也不能长时间存放含食盐食品？ 解析：铝制炊具表面是氧化膜，氧化铝和铝都能与强碱溶液、酸溶液发生反应。在含食盐的水中，铝氧化膜的抗腐蚀能力降低,所以铝制炊具不能用来盛装酸性或碱性食品，也不能长时间存放含食盐食品。 【能力训练】

1. 下列生活用品中，由金属材料制成的是 （ ） A．塑料袋 B.玻璃杯 C.瓷碗 D.铁锅 2. 在我国文明发展过程中，最早较广泛使用的金属是 （ ） A.铜 B.铁 C.铝 D.铅

铝、铜、铁等金属的性质与应用 常见合金的组成与应用

金属腐蚀的原因与常见防腐的方法

3. 2000年5月,保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港元购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜 铸的牛首、猴首和虎首。普通铜器时间稍久容易出现铜绿[主要成分Cu2(OH)2CO3]。这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍熠熠生辉不生锈，下列对其原因的分析，最有可能的是 （ ） A.它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金 B.环境污染严重，它们表面的铜绿被酸雨洗去 C.铜的金属活动性比H小，因此它们不易氧化 D.它们是含一定比例金、银、锡、锌的铜合金

4. 用铜锌合金制成的黄铜制品常被误作黄金，下列方法不能区分其真伪的是 （ ） A.放入盐酸中 B.放入硝酸中 C.测定密度 D.高温灼烧

5. 蒙古牧民喜欢用银器盛放鲜牛奶。现代科学证明，用银器盛放牛奶，确有其科学道理，因为 （ ） A.溶入极微量的银离子，可以杀死牛奶中的细菌，防止牛奶变质 B.用银器盛放牛奶，可以补充人体所需的银元素 C.银易导热，牛奶凉得快 D.银的化学性质稳定，坚固耐用

6．现代建筑门框架，常用电解加工成古铜色的硬铝制造。硬铝是 （ ） A.Al—Mg合金 B.Al—Cu—Mg—Mn—Si合金 C.Al—Si合金 D.表面的氧化铝膜的纯铝 7． 有多中方法可以防止铁的腐蚀，请说出下列各种防腐方法的原理：

(1) 在铁的表面镀上一层金属锌； (2) 在轮船的外表面焊上一些锌块； (3) 涂上油漆。 8． 简要回答下列问题：

(1) 试说明镀层损坏时为什么白铁皮比马口铁较耐腐蚀。

(2) 为什么可以用铁槽车装运浓硫酸？为什么冲洗装运浓硫酸的铁槽车的场所要严禁

烟火？

9． 列举下列合金的组成和主要性能：

黄铜 坚铝

焊锡 武德合金 生铁

10. 某同学为了测定镁铝合金中镁的质量分数，取3.9g镁铝合金投入足量盐酸中，测得生成

气体的体积为4.48L（标准状况），请计算该合金中镁的质量分数。（假设合金中不含其它金属）

第二单元 功能各异的无机非金属

【知识网络】

无机非金属材料

【要点导学】

1． 生活中的硅酸盐材料

陶瓷、普通玻璃、水泥等无机非金属材料主要成分是硅酸盐。 （1） 从黏土到陶瓷 （2） 形形色色的玻璃

普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。在高温下，玻璃原料在熔炉里熔融，发生复杂的物理变化和化学变化。反应过程可用下列化学方程式表示：

高温

Na2CO3＋SiO2 ===== Na2SiO3＋CO2↑

高温

CaCO3 ＋SiO2 ===== CaSiO3＋CO2↑

玻璃的品种繁多，有普通玻璃、特种玻璃、变色玻璃、钢化玻璃和镀膜玻璃。 （3） 硅酸盐水泥

硅酸盐水泥的主要成分是硅酸二钙（2CaO·SiO2）、硅酸三钙（3CaO·SiO2）和铝酸三钙（3CaO·Al2O3）。水泥具有水硬性。 2． 光导纤维和新型陶瓷材料

由光导纤维组成的光缆可以代替通讯电缆，用于光纤通信，传送高强度的激光。 新型陶瓷分成两大类，即结构陶瓷（或工程陶瓷）和功能陶瓷。 【范例精析】

例1．下列说法中正确的是( )

A．CaCO3和CaSiO3的热稳定性关系是CaCO3弱于CaSiO3 B．H2SiO3与H4SiO4是两种不同的酸，其酸酐也不同 C．硅酸盐均难分解，难溶于水 D．玻璃通常为固体，具有很高的熔点

解析：用排除法确定．B中两种酸的酸酐相同；C中Na2SiO3就可溶于水；玻璃是玻璃态，没有固定熔点．又SiO2＋CaCO3高温CaSiO3＋CO2↑,所以CaSiO3比CaCO3稳定． 答案：A

例2．已知某一硅酸盐可表示为Mga(Si4O10)(OH)b(其中a、b为正整数)，试回答：

(1)a与b应满足的关系是(写表达式)___________________________________________； (2)a能否等于2？__________(填“能”“不能”“无法确定”)

(3)a＝3的硅酸盐的表达式(以氧化物的形式表示)_____________________． 解析：(1)根据化合价规则，可列式为：2a＋4×4＝2×10＋b简化为2a＝b＋4 (2)令a＝2，则b＝0，故不能．

(3)当a＝3时，b＝2，Mga(Si4O10)(OH)b为Mg3(Si4O10)(OH)2，改写为氧化物的形式为 3MgO·4SiO2·H2O 答案：(1)2a＝b＋4 (2)不能

(3)3MgO·4SiO2·H2O 【能力训练】

1． 石灰石是工业原料之一，而制取下列物质不需用石灰石的是 （ ）

A．玻璃 B．水泥 C．陶瓷 D．生石灰

2．高岭土的组成可表示为Al2Si2Ox(OH)y,其中x、y的数值分别是 （ ） A．7、2 B．6、3 C．5、4 D．3、6

3．磷酸钙陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可以用于制成人造骨骼，这是利用这类材

料的 ( ) A．耐高温特性 B. 电学特性 C．光学特性 D. 生物功能

4. 下列关于材料的说法中，不正确的是 （ ） A．传统的无机非金属材料是指陶瓷、玻璃、水泥等硅酸盐材料

B．新型无机非金属材料是指高温结构陶瓷、生物陶瓷和压电陶瓷等一些具有特殊结构、性质的材料

C．压电陶瓷可以将极其微弱的机械振动转换为电信号 D．新型无机非金属材料的主要成分仍然是硅酸盐

5．绿柱石又称绿宝石，其主要成分为BenAl2[Si6O18]，也可以用二氧化硅和金属氧化物的形式表示，则n为 （ ） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

6. 人造骨是一种具有生物功能的新型无机非金属材料。它类似于人骨和天然牙的性质和结构。人造骨可以从人体液中补充某些离子形成新骨。可在骨骼接合界面产生分解、吸收、析出等反应，实现骨骼牢固结合。人造骨植入人体内需要吸收人体中( )离子形成新骨。

A. Ca2+ B. Cl- C. Na+ D. PO43-

7. 硅酸铜钡是当今最新科学技术合成的一种物质，然而科学家惊奇的发现，我国秦朝兵马俑用的一种颜料也是硅酸铜钡。由以上事实推测，下列关于硅酸铜钡的说法错误的是

（ ）

A. 易溶于水 B. 难溶于水 C. 属于硅酸盐 D. 属于混合物

8. 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______________。

9. 古希腊流传这样一个传奇故事：一批贩运纯碱的商船停泊在江边的沙岸旁，商人们找不到石头来搭灶煮饭，就把船上的大块纯碱搬来，放在沙地上垫锅做饭，饭熟后商人们惊奇的发现“灶”变成了晶莹透明的固体。这固体是_______，其成分是______________（写化学式）。

第三单元 高分子材料和复合材料

【知识网络】

复合材料

【要点导学】

1．塑料

塑料的只要成分是合成树脂。聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂等都是生产塑料的合成树脂。塑料具有密度小、强度高、化学性能稳定、绝缘性好、耐摩擦等优点。

利用聚合反应可以将单体制成合成树脂。聚乙烯和聚氯乙烯树脂是线型高分子，称为热塑性塑料；体型酚醛树脂具有热固性，用它制成的塑料是热固性塑料。 2． 纤维

制作服装、窗帘、被褥的布料都是用纤维纺织成的。纤维分成天然纤维和化学纤维，天然纤维分为棉纤维、蚕丝和羊毛，化学纤维分为人造纤维和合成纤维。 3． 橡胶

橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶。 4． 功能高分子材料

功能高分子材料种类很多，如高吸水性材料、生物活性材料、导电性材料、光敏性材料、催化性材料等。 5． 复合材料

由两种或两种以上性质不同的材料组合而成的复合材料通常具有比原材料更优越的性能。钢筋混凝土、建造简易车棚使用的石棉瓦、用于制造快艇的玻璃钢等都是复合材料。

复合材料通常是由基体材料和分散于其中的增强材料组成的。玻璃钢也是一种复合材料。 【范例精析】

例1．液晶是一类新型材料，MBBA是一种研究得较多的液晶化合物，它可以看作是醛A和胺B去水缩合的产物：

醛A的同分异构体甚多，其中有羧酸、酚醛和酯类化合物，试写出在结构式中有苯环结构并属于酯类的各同分异构体的结构简式：_________________． 解析：

①

②

③

④

【能力训练】

⑤

⑥

1．科技文献中经常出现的下列词汇，其中与相关物质的颜色并无联系的是 （ ） A．赤色海潮 B．绿色食品

C．白色污染 D．棕色烟气

2．下列塑料可作耐高温材料的是 （ ） A．聚氯乙烯 B．聚四氟乙烯 C．聚苯乙烯 D．有机玻璃

3．室内空气污染的主要来源之一是现代人的生活中使用的化工产品，如泡沫绝缘材料的办公用品、化纤地毯及书报、油漆等不同程度释放出的气体。该气体可能是 （ ） A．甲醛 B．甲烷 C．CO D．CO2

4．下列材料中属于合成高分子材料的是 （ ） A．羊毛 B．棉花

C．粘合剂 D．蚕丝 5．下列化合物不属于天然有机高分子化合物的是 （ ） A．淀粉 B．油脂 C．纤维素 D．蛋白质

6．现代以石油化工为基础的三大合成材料是 ( )

①合成氨，②塑料，③医药，④合成橡胶，⑤合成尿素，⑥合成纤维，⑦合成洗涤剂 A．②④⑦ B．②④⑥ C．①③⑤ D．④⑤⑥

7．塑料的主要成分是__________，热塑性塑料的特点是_______________________； 热固性塑料的特点是________________________。

8．人造纤维的原料是________，合成纤维的原料是________________。 9．合成橡胶是以________为原料，以________为单体聚合而成的。 10．已知涤纶树脂的结构简式为：

则合成涤纶树脂所需的单体是________________。

11．合成相对分子质量在2000~50000范围内具有确定结构的有机化合物，是一种新研

究领域。1993年报道：合成了两种烃A和B，其分子式分别为C1134H1146和C1398H1278。

B的结构跟A相似，但分子中多了一些结构为

子比A分子多了_______(填写数字)个这样的结构单元。

的结构单元。B分

专题3 综合练习

一、选择题：

1． 科学家于1995年合成了一种分子式为

C200H200含有多个碳碳叁键（— CC — ）

的链烃，其分子中含有的碳碳叁键最多可能是 ( ) A．49个 B．50个 C．51个 D．无法确定

2． 下列物质中，主要成分都是硅酸盐的是 ( ) A．花岗岩和大理石 B．高岭石和金刚石 C．陶器和瓷器 D．钴玻璃和石英玻璃

3． 下列物质在空气中久置不会变质的是 ( ) A．水泥 B．玻璃 C．水玻璃 D．漂白粉 4. 通常废旧电池中含有对环境有害的金属，所以提倡使用绿色电池，绿色电池不可能

含有的金属是 ( )

A、汞、镉、铅 B、锰、铜、锌 C、锂、镍、铜 D、镍、铜、锰

5． 合金有许多特点，如Na-K合金为液体，而Na和K的单质均为固体。据此推测：生

铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是 （ ） A.纯铁 B.生铁 C.碳 D.无法确定 6． 纯碱、生石灰和过量的河砂熔化后生成 ( ) ①水泥 ②玻璃 ③瓷器 ④混凝土 ⑤一种硅酸盐产品 A．①和④ B．②和⑤ C．③ D．②

7． 熔融烧碱应选用的器皿是 ( ) A．石英坩埚 B．普通玻璃坩埚 C．铁坩埚 D．陶瓷坩埚 8． 在普通玻璃的原料中，加入何种物质可得蓝色玻璃 ( ) A．Cu2O B．Co2O3 C．Fe2O3 D．CuSO4·5H2O 9

还知该合金耐腐蚀,强度大.从以上性能看,该合金不适合作 ( ) A、导线 B、门窗框 C、炉具 D、飞机外壳

10．当航天飞机返回地球进入大气层时，由于空气的剧烈磨擦，航天飞机尖端的温度可达

1000℃以上．为了防止极高的温度将其烧毁，科学家给航天飞机相应部位设计安装了可靠的保护层。制作保护层的材料可能为 ( ) A．合成塑料 B．合成纤维 C．镁铝合金 D．新型陶瓷 11．精细陶瓷(又称特种陶瓷)在现代科技中的应用前景很广。以SiO2加少量PdCl2研磨成

极细的颗粒，经高温烧结制成多孔烧结体，具有半导体的性质。其具有相当大的比表面积，将它和电子元件及仪表组成“电子鼻”，被称为“人工神鼻”。冰箱泄漏的氟利昂浓度达十万分之一也能“嗅”出。关于“人工神鼻”的下列叙述中，不正确的是( ) A．“人工神鼻”大大突破了人的嗅觉 B．“人工神鼻”吸附气体的能力极强

C．“人工神鼻”可广泛用于易燃、易爆、有毒气体的自动检测和报警 D．“人工神鼻”易溶于水

12．我国是世界上研究超导技术比较先进的国家，在高温超导材料中，金属铊(Tl)是重要成

分之一．已知铊与铝是同主族元素，下列关于铊的性质的推断不合理的是( ) A．铊是银白色、质软的金属 B．铊不能形成稳定的气态氢化物 C．铊与稀硫酸反应生成Tl2(SO4)3 D．Tl(OH)3是两性氢氧化物

13．某些化学试剂可用于净水，水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为

〔Al2(OH)nClm·yH2O〕式中m等于 ( ) x ， A．3-n

B．6-n C．6＋n D．3＋n

14．有一系列—氨基酸按如下特点排列：

该同系列中所含碳元素的质量分数的最大值接近于 ( ) A．40.5％ B．46.6％ C．85.7％ D．92.3％ 15．在有机物分子中，若某个碳原子连接着4个不同的原子或原子团，则这种碳原子称为“手

性碳原子”。凡有一个手性碳原子的物质一定具有光学活性，物

质

有光学活性，发生下列反应后生成的有机物无光学活性的是

( ) A．与甲酸发生酯化反应 B．与NaOH水溶液共热

C．与银氨溶液作用 D．在催化剂存在下与H2作用 二、填空题：

16．把以下用途的序号填写在下列各材料后的空格上：

a．制轴承 B．通讯 C．高级耐火材料 D．传像 E.发动机部件 (1)氧化铝陶瓷____________ (2)氮化硅陶瓷____________ (3)光导纤维____________ 17．三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)被用来治疗胃酸过多的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服

用后能中和胃酸且作用持久。 (1)Mg2Si3O8·nH2O改写为氧化物的形式是______________________________； (2)三硅酸镁中和胃酸的化学方程式为______________________________。

18．有一种广泛用于汽车、家电产品上的高分子涂料，是按下列流程图生产的。流程图中：

A和M（C3H4O）都可发生银镜反应，M和N的分子中碳原子数相同，A的烃基上的一氯代物有3种。

（1）写出下述物质的结构简式：A________，M________． （2）物质A的同类别的同分异构体为________．

（3）N＋B→D的化学方程式为____________________． （4）反应类型：X为________，Y为________．

19、工业上生产钾是用金属钠和熔化的KCl反应制取，反应方程式为：

KCl＋NaNaCl＋K。 有关数据见下表：

(1)上述反应是。

（2）上述反应是在（气态、液态或固态）。

（3）反应温度确定在850℃，如果反应温度确定在900℃行不行？是 。 三、计算题：

20． 录像用的高性能磁粉，主要材料之一是由三种元素组成的化学式为CoxFe(3-x)O(3＋x)(x

为正整数)的化合物。已知氧为-2价，钴和铁可能呈＋2价或＋3价，且在上述化合物中 ，每种元素只有一种化合价。试推断x的值，并简述推断过程。

参考答案： 一、

1、D 2、A 3、D 4、A 5、AD 6、B 7、（1）隔绝空气（2）原电池（3）隔绝空气 8、略 9、略 10、30.77% 二、

1、C 2、C 3、D 4、D 5、C 6、AD 7、A

8．(1)A、C、D。(2)；Si3N4。(3)Si3N4+12HF＝3SiF4+4NH3。 (4)3SiCl4+2N2+6H2

高温

Si3N4+12HCl。

9、玻璃 SiO2＋Na2CO

3Na2SiO3＋CO2↑ 三、

1、B 2、B 3、A 4、C 5、B 6、B

7、合成树脂 加热到一定温度可软化甚至熔化，可反复加工，多次使用 受热不会熔化 8、天然纤维 石油、天然气、煤及农副产品 9、石油、天然气 二烯烃、烯烃 10、

HOCH2—CH2OH

11、33个

专题3

1、B 2、C 3、B 4、A 5、B 6、B 7、C 8、B 9、A 10、D 11、D 12、D、13、B 14、C 15、BD 16、(1)c (2)a、e (3)b、d

17、解析：胃酸的主要成分是盐酸，其酸性强于硅酸，三硅酸镁可用于治疗胃溃疡，就是利用了它可与盐酸(浓度较大时)反应，使胃液的酸度减弱，其反应方程式是： 2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl====2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O

答案：2MgO·3SiO2·nH2O 2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl====2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O

18、（1）CH3CH2CH2CHO，

CH2

CHCHO

（2）

（3）

CH2CHCOOHCH3(CH2)3OH

浓硫酸



CH2CHCOO(CH2)3

CH3H2O （4）加成反应，加聚反应

19、(1)置换、不符合 (2)液态、气态 (3)不行、因为900℃时钠已是气态

20、解析：设钴、铁在此化合物中分别是＋a、＋b 价(a＝2，3；b＝2，3)，由化合价的整体规律，即正负化合价的代数和等于零知，ax＋b(3-x)＝2(3＋x)分别令a＝2或3、b＝2或3代入求x，只有a＝2、b＝3时，x才为正整数． 答案：x＝1