【文章內(nèi)容簡介】 料。例如：天然氣重整的方程式： CH4＋ H2O=====高溫CO＋ 3H2。 3．煤的綜合利用 (1)煤的干餾：將煤隔絕空氣加強熱，使之分解的過程，得到的固態(tài)物質(zhì)焦炭，液態(tài)物質(zhì)煤焦油、粗氨水，氣態(tài)物質(zhì)焦爐氣的成分為 H CH CO、 CO N2等。 (2)煤的氣化：是把煤中的有機物轉化為可燃性氣體的過程。主要反應： 2C(s)＋ O2(g)=====點燃2CO(g)， C(s)＋ H2O(g)=====高溫CO(g)＋ H2(g)， CO＋ H2O(g) =====高溫CO2＋ H2。 (3)煤的液化 ①直接液化：煤與氫氣作用生成液體燃料。 ②間接液化：先把煤轉化成 CO和 H2，再催化合成烴類燃料、醇類燃料及化學品等。 第三章 化學與材料的發(fā)展 一．學習目標 。了解化學對材料科學發(fā)展的促進作用。 2．了解金屬材料、無機非金屬材料、高分子合成材料、復合材 料和其他新材料的特點，了解有關的生產(chǎn)原理。 3．了解用化學方法進行金屬材料表面處理的原理。 4．了解我國現(xiàn)代材料研究和材料工業(yè)的發(fā)展情況。了解新材料的發(fā)展方向。 二．知識歸納 原料 成分 生產(chǎn)原理 性能、用途 傳統(tǒng)硅酸鹽材料 陶瓷 黏土 高溫燒制 抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型。盛放物品、藝術品 玻璃 石英砂、石灰石、純堿 Na2SiO3 CaSiO3 Na2CO3+SiO2 高溫 Na2SiO3+ CO2 ↑ CaCO＋ SiO2 高溫 CaSiO3＋ 光學玻璃、耐腐蝕玻璃，不同顏色玻璃。 CO2↑ 水泥 石灰石、黏土 硅酸二三鈣鋁酸三鈣、鐵鋁酸鈣 磨成粉－煅燒－加石膏等－粉磨 水硬性，用作建筑材料。 混凝土：水泥、砂子、碎石 新材料 碳化硅 SiO2,C SiC SiO2+C 高溫 SiC+CO↑ 結構與金剛石相似，硬度大，優(yōu)質(zhì)磨料，性質(zhì)穩(wěn)定，航天器涂層材料。 氮化硅 高純 Si、N2 Si3N4 3Si＋ 2N2 高溫 Si3N4 3SiCl4+2N2+6H2= Si3N4+12HCl 熔點高、硬度大、化學性質(zhì)穩(wěn)定，制造軸承、氣輪機葉片、發(fā)動機 受熱面。 單質(zhì)硅 高 純 焦炭、石英砂 Si SiO2＋ 2C 高溫 Si+2CO↑ =SiHCl3+H2 SiHCl3+H2 高溫 Si+3HCl 半導體工業(yè) 金剛石 CH4 C CH4=====C（金剛石）＋ 2H2 研磨材料 其余 新材料 C60（新型貯氫材料）、超導材料等 金屬材料 原料 裝置 原理 煉鐵 鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣 高爐 還原劑 CO的生成： C+O2==CO2 CO2+C==2CO 生鐵形成： Fe2O3+3CO==2Fe+3CO 煉鋼 生鐵 氧氣 頂吹轉爐 降低 C％ :2C+O2=2CO 2Fe+O2=2FeO FeO+C=CO+Fe 除雜質(zhì) :FeS+CaO=CaS+FeO 脫硫 添加合金元素： Cr、 Mn、 Ni 煉鋁 鋁土礦、純堿、石灰、煤、燃料油 電解槽 鋁土礦溶解： Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 氫氧化鋁析出： NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓ +NaHCO3 氫氧化鋁脫水： 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O 電解氧化鋁： 2Al2O3 電解 4Al+3O2↑ 冰晶石 (Na3AlF6)－氧化鋁熔融液 ,少量 CaF2 陽極： 6O2— 12e=3O2↑ 陰極： 4Al3++12e=4AI 冰晶石的作用是作助融劑，降低氧化鋁的熔點。 金屬腐蝕及防護： 分類 實例 金屬腐蝕原理 化學腐蝕 氧氣、氯氣等，溫度影響較大。鋼材高溫容易氧化一層氧化皮 電化學腐蝕 原電池反應，例如鋼材 吸氧腐蝕（大多）：陰極 1/2O2+H2O+2e=2OH 陽極 Fe2e=Fe2+ 析氫腐蝕（酸性）：陰極 2H++2e=H2 陽極 Fe2e=Fe2+ 金屬防腐方法 氧化膜 用化學方法在鋼鐵、鋁的表面形成致密氧化膜 電鍍 鍍鉻、鋅、鎳（在空氣中不容易發(fā)生化學變化的金屬，原理） 其余 改善環(huán)境、犧牲陽極（原電池的負極）、外加電流等 【典型例題】 結合鋁生產(chǎn)的流程圖，回答下列問題： 請回答： （ 1）、工業(yè)冶煉金屬鋁用的是鋁土礦，鋁土礦的主要成分是 ________(填化學式 )。石油煉制和煤的干餾產(chǎn)品 ________(填物質(zhì)名稱 )作電解鋁的陰極和陽極材料。 (2)氧化鋁熔點高達 2050 ℃，工業(yè)上為了降低能量消耗，在金屬鋁的冶煉中采取的措施是________。 (3)在冶煉過程中，陽極材料需要定期地進 行更換，原因是該極材料不斷被消耗，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是 ________(用化學方程式表示 )。電解生成的鋁在 層。 (4)工業(yè)上制取金屬鎂時是電解熔融 MgCl2，電解反應方程式為 _______________________，鎂和鋁都是活潑金屬，為什么在電解冶煉過程中，一個用氯化物，一個用氧化物 ___________。 答案： (1)Al2O3 石墨 (或碳 ) (2)加入冰晶石 (Na3AlF6)和少量 CaF2 (3)2C＋ O2===2CO ；下。