生产中原料的选择名师教学设计

第二单元

材料组成的优化

[知识回顾] 合金的性质及特点有哪些？常见的硅酸盐工业指的是哪些？

[知识学习]

一、改变材料的组成

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合金：

（1）定义：

（2）合金的类型：合金可以分为三种类型：

A、金属固溶体：这是一种金属均匀地分布在另一种金属内形成的复合体，是固态溶液。固溶体只有一种晶格类型。像黄铜（67%Cu，33%Zn）、银与金的合金都是金属固溶体。

B、金属互化物：金属与金属之间生成的化合物。其组成有的是固定不变的，如铜化锌（ZnCu）、碳化铁（Fe3C）等；有的是可变的，如铜锡合金就有Cu5Sn、Cu31Sn8、Cu3Sn等多种不同组成。金属互化物不能用通常的化合价来解释。

C、机械混合物：其晶体由两种或两种以上的晶体结构混合而成，每一小晶体中只有一种金属。同前两类合金不同，机械混合物的组成是非均一的。钢、生铁、青铜等属这一类合金。

（3）合金的性质：

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贮氢合金：

贮氢反应：

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硅酸盐材料和特种陶瓷

（1）水泥

水泥的制取原料：

普通水泥的主要成分是

（2）玻璃

制取玻璃的原料

制取玻璃的反应

（3）陶瓷

①制造陶瓷的主要原料：粘土。

②制造陶瓷的一般过程：混合、成型、干燥、烧结、冷却、成为陶器。

③陶瓷的种类（根据原料、烧制温度划分）：土器、陶瓷、瓷器、炻器等。

特种陶瓷是有别于传统或普通陶瓷而言的，又叫高技术陶瓷、先进陶瓷、精细陶瓷、新型陶瓷、现代陶瓷、高性能陶瓷、工程陶瓷等。

特种陶瓷是在传统陶瓷的基础上发展起来的，是指采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于进行的结构设计及便于控制的制备方法进行制造、加工的，具有优异特性的陶瓷。

特种陶瓷一般分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类，结构陶瓷是指用于各种结构部件，以发挥其机械、热、化学和生物等功能的高性能陶瓷。功能陶瓷是指那些可利用电、磁、声、光、热、弹等性质或其耦合效应以实现某种使用功能的先进陶瓷，也可以叫做特种功能陶瓷。

二、提高材料的纯度

超纯硅的制取反应原理：

粗硅的制取反应：

粗硅提纯反应：

高纯硅的获得反应：

高纯硅的用途

课堂练习：

1

下列物质中没有固定熔点的是

A．二氧化硅

B．硅酸钠

C．玻璃

D．氢氧化钠

2

钢化玻璃的重要用途是制造汽车车窗，钢化玻璃是普通被进行淬火处理得到的。合成钢化玻璃的主要原料是

A．纯碱、石灰石、石英、硼砂

B．纯碱、石灰石、石英

C．石英

D．纯碱、石灰石、石英、氧化铝

3

某硅酸盐样品含锌58.6%，其化学组成用氧化物形式可表示为nZnO·SiO2，则n的值等于

A．2

B．3

C．1

D．1/2 4

下列对制取水泥和玻璃的共同特点的叙述中，错误的是

A．生产设备相同

B．原料中均有石灰石

C．反应都在高温下进行

D．发生的都是复杂的物理化学变化

根据一下材料回答5、6、7题：

硅晶体结构类似于金属，如可刻划玻璃，低温下单质硅不活泼，与空气、H2O 、酸等均无作用，但可与强碱和强氧化剂在适当温度下作用。如，硅能与卤素在加热或高温下生成四卤化硅，高价态的硅化合物可在高温下被碳、镁、氢等还原剂还原成单质硅，工业上也可用硅石与焦炭在高温下制金刚砂（SiC）。某高纯硅炼制厂却利用天然气、食盐、石英为原料制取用作半导体材料的高纯硅（含杂质少于百万分之一）。

15

假设根据每步反应建立一个车间，该厂需建（

）个车间

A．3

B．4

C．5

D．6 16

生产原理中未涉及的反应类型是

A．氧化还原反应

B．置换反应

C．化合反应

D．复分解反应

E．分解反应

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该厂家不采用石英与焦炭直接制高纯硅的主要原因是

A．产量太低

B．产品中含过量的硅石或焦炭

C．产品中含SiC

D．消耗能量大

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下列关于硅的说法中，不正确的是

A、硅是地壳中含量较丰富的元素

B、在自然界里，硅存在于各种矿物质和岩石中的形式是硅酸

C、晶体硅的结构与金刚石相似，都是原子晶体

D、.硅是良好的半导体材料

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下列①～⑧中物质间的反应不能产生气体的是

①石灰石和盐酸

②冷浓硫酸中投入铝片

③石英与苏打混和加强热

④石墨与高温水蒸气

⑤过氧化钠与水

⑥氟与水

⑦钠与硫酸铜溶液

⑧碳酸氢钠与氢氧化钠溶液

A、①和⑤

B、④和⑦

C、③和⑦

D、②和⑧

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有一天然透明晶体A是高熔点，高硬度的物质，A在纯氧中不能燃烧，但在高温时既能和石灰石，又能和纯碱反应都放出气体B，A虽不能溶于强酸，但却能溶于氢氟酸，并生成气体C，A和烧碱溶液反应生成D的水溶液，当气体B通入溶液中去，能生成不稳定的白色胶状沉淀E，在干燥的空气中，E失去部分水，得到白色粉末F，F加热后重新生成A。

（1）试推断出A、B、C、D、E、F各是什么物质？写出其化学式。

（2）写出有关反应的化学方程式。

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已知SiO2＋2CSi＋2CO↑；Si＋CSiC。

现有石英砂和炭粉的混合物1mol，于高温下在电炉里充分反应后，得残留固体；

若石英砂与混和物的物质的量之比n（0＜n＜1），试讨论n取何值时，残留物的成分及其物质的量。

例︰n＝1/3 n

残留固体

Si

物质的量（摩）

1/3(或x)