第二节 用途广泛的金属材料
1.合金的定义、特点以及形成条件是怎样的？
（1）定义：两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。
（2）特点：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能。
一般来说:硬度大于各成分金属，熔点低于各成分金属。
（3）两种金属形成合金的条件：一种金属的熔点要高于另一种金属的熔点，但是其熔点要低于另一种金属的沸点。
即：合金的特点：硬度增大，熔点降低。
注意：
①合金中一定含有金属元素
②合金中也可能含有非金属元素
③合金一定是混合物
④合金中成分的含量影响合金的性质。
2.铜合金包括哪些？
我国使用最早的合金是青铜（含锡、铅）。
①青铜：主要含铜和锡，有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主要用于制机器零件如轴承、齿轮等。
②黄铜（Cu~Zn，Zn20%~36%）
③白铜：主要含铜和镍，它不容易生铜绿，常用于制造精密仪器和装饰品。
3.铁合金包括哪些？
根据含碳量把铁合金分为生铁和钢。
生铁：含碳量在2％～4.3％之间，还含硅、锰及少量硫、磷。
钢又可分为碳素钢和合金钢。
碳素钢进一步分成：低碳钢（含碳0.03％～0.3％）
中碳钢（含碳0.3％～0.6％）
高碳钢（含碳0.6％～2％ ）
合金钢：在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴等合金元素(如不锈钢)。
钢：用量最大，用途最广的合金
钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；含碳量越高，韧性越差，硬度越高。
4.铝合金是什么样的？
硬铝：Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7%。
特点：密度小、强度高、抗腐蚀
用途：制造飞机和宇宙飞船
铝被称为“有翼的金属”“会飞的金属”。
5.不锈钢是什么样的？
为了防锈又在合金中加入铬和镍，这种钢称为不锈钢。不锈钢通常是指含铬量在12—30%的合金钢。
6.金属元素之最有哪些？
· 地壳中含量最高的金属——铝
· 人体中含量最高的金属——钙
· 导电、导热性最好的金属——银
· 目前产量最大的金属——铁
· 熔点最高的金属——钨
· 熔点最低的金属——汞
· 硬度最大的金属——铬
· 密度最大的金属——锇
· 密度最小的金属——锂
· 延展性最好的金属——金
第四章 非金属及其化合物
第一节 无机非金属的主角—硅
一．硅元素的性质有哪些？
无机非金属材料中的主角，在地壳中含量26.3％，次于氧。是一种亲氧元素，以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在于岩石、沙子和土壤中，占地壳质量90％以上。位于第3周期，第ⅣA族碳的下方。
Si 对比 C
最外层有4个电子，主要形成四价的化合物。
二．二氧化硅（SiO2）的性质有哪些？
(1)存在形式：天然存在的二氧化硅称为硅石，包括结晶形和无定形。石英是常见的结晶形二氧化硅，其中无色透明的就是水晶，具有彩色环带状或层状的是玛瑙。二氧化硅晶体为立体网状结构，基本单元是[SiO4]，因此有良好的物理和化学性质被广泛应用。（玛瑙饰物，石英坩埚，光导纤维）
（2）物理性质：熔点高、硬度大、不溶于水、洁净的SiO2无色透光性好。
（3）化学性质：化学稳定性好，除HF外一般不与其他酸反应，可以与强碱（NaOH）反应，属于酸性氧化物，在一定的条件下能与碱性氧化物反应。
①常温与氢氟酸(HF)反应（SiO2很不活泼，HF是唯一能跟其反应的酸）
SiO2＋4HF == SiF4 ↑＋2H2O
②酸性氧化物：不溶于水，也不与水反应。
与强碱反应：SiO2＋2NaOH == Na2SiO3＋H2O
与碱性氧化物反应：SiO2＋CaO ===高温 CaSiO3
所以不能用玻璃瓶装HF，装碱性溶液的试剂瓶应用木塞或胶塞。
注：
a、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？
NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成 Na2SiO3，Na2SiO3的水溶液俗称“水玻璃”，是一种黏合剂，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞或木塞。
b、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？
HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。
c、某同学根据SiO2既可与碱反应，也能与氢氟酸反应，推断SiO2为两性氧化物，是否正确?
不正确。因为二氧化硅只跟氢氟酸反应，不跟其它酸反应，而是属于酸性氧化物。
③在高温下与碳酸盐的反应
SiO2 + Na2CO3 ===高温 CO2↑ + Na2SiO3
SiO2 + CaCO3 ===高温 CO2↑ + CaSiO3
④弱氧化性
SiO2 +2C ===高温 Si + 2CO↑
（4）用途
主要用作装饰、石英坩埚、光导纤维。
三．硅酸（H2SiO3）的性质有哪些？
（1）物理性质：硅酸是一种白色固体，溶解度很小，而且是一种弱酸，酸性比H2CO3还弱。
（2）制备（强酸制弱酸）：由于SiO2不溶于水，硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应制得。
Na2SiO3＋2HCl == H2SiO3↓＋2NaCl SiO32- + 2H+ == H2SiO3↓
Na2SiO3 + H2O + CO2==H2SiO3↓+ Na2CO3 SiO32- + H2O + CO2==H2SiO3↓+ CO32-
硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶”。
H2SiO3 H2O + SiO2
（3）用途
硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。
四．硅酸盐的定义、性质、用途以及表示方法是什么？
（1）定义：硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称。
（2）性质：分布广，结构复杂化学性质稳定。一般不溶于水（Na2SiO3 、K2SiO3除外）。
（3）用途：最典型的代表是硅酸钠Na2SiO3 ：可溶，其水溶液称作水玻璃和泡花碱，可作肥皂填料、木材防火剂和黏胶剂。硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊。因为发生下列反应：
Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓
常用硅酸盐产品：玻璃、陶瓷、水泥。
（4）表示方法：
①化学式法：
适用于简单的硅酸盐如：Na2SiO3，K2SiO3、CaSiO3等。
②氧化物法：
活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。
硅酸钠：Na2SiO3 Na2O·SiO2
硅酸钙：CaSiO3 CaO·SiO2
高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O
正长石：KAlSi3O8 K2O·Al2O3·6SiO2
（5）硅酸盐产品简介：
产品
主要原料
主要设备
反应条件
主要反应或主要成分
水泥
粘土、石灰石、(石膏)适量
水泥回转窑
高温
硅酸三钙：3CaO·SiO2
硅酸二钙：2CaO·SiO2
铝酸三钙：3CaO·Al2O3
玻璃
纯碱、石灰石
石英
玻璃窑
高温
Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑
成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
陶瓷
黏土
陶瓷窑
高温
四．硅单质的物理性质有哪些？
（1）物理性质：与碳相似，有晶体和无定形两种。晶体硅结构类似于金刚石，有金属光泽的灰黑色固体，熔点高（1410℃），硬度大，较脆，常温下化学性质不活泼，是良好的半导体。
（2）化学性质：常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其他物质如：氧气、氯气、硫酸等起反应，但在加热情况下，硅也能跟一些非金属反应。
Si＋2NaOH＋H2O == Na2SiO3＋2H2↑
（3）制备：SiO2 +2C ===高温 Si + 2CO↑（得到的只是粗硅，还要进一步提纯）
（4）应用：半导体晶体管及芯片、光电池。
第二节 富集在海水中的元素—氯
一．氯元素在元素周期表中的位置？
位于第三周期第ⅦA族，原子结构：容易得到一个电子形成氯离子Cl－，为典型的非金属元素，在自然界中以化合态存在。
二．氯气
1．物理性质物理性质有哪些？
黄绿色气体，有刺激性气味的有毒气体，
可溶于水（1体积水大约溶解2体积的氯气），易液化，
加压和降温条件下可变为液态(液氯)和固态。
2．化学性质有哪些？
（1）与金属反应
①钠与氯气反应
现象：金属钠在氯气中剧烈燃烧，黄色火焰，产生大量的白烟，生成白色固体
2Na+Cl2====2NaCl
②铁与氯气反应
现象：红热的铁丝在氯气中剧烈燃烧，产生棕黄色的烟； 溶于水后溶液呈黄色。
2Fe+3Cl2====2FeCl3
规律：氯气与变价金属（如Fe、Cu）发生反应，把变价金属氧化成高价的金属氯化物。
③铜与氯气反应
现象：金属铜在氯气中燃烧，产生大量的棕黄色的烟，加水溶解得蓝绿色溶液。
Cu + Cl2====CuCl2
（2）与非金属反应
现象：氢气在氯气中安静燃烧，发出苍白色火焰，瓶口呈白雾状。
生成的HCl极易溶于水，与空气中的水蒸气结合形成的盐酸（氢氯酸）小液滴。
H2 + Cl2====2HCl
在点燃（或光照）下氯气均能与氢气反应
实验证明，在一定条件下，Cl2还能与P、S、C等非金属直接化合。
2P + 3Cl2====2PCl3 2P + 5Cl2====2PCl5
燃烧：燃烧不一定有氧气参加，物质并不是只有在氧气中才可以燃烧。燃烧的本质是剧烈的氧化还原反应，所有发光放热的剧烈化学反应都称为燃烧。
（3）氯气与水的反应
Cl2＋H2O == HCl＋HClO
在该反应中，Cl2既是氧化剂于是还原剂，转移的电子数为e-。
1体积的水溶解2体积的氯气形成的溶液为氯水，为浅黄绿色。其中次氯酸HClO有强氧化性和漂泊性，起主要的消毒漂白作用。次氯酸有弱酸性（酸性比碳酸还弱），
不稳定，光照或加热分解，因此久置氯水会失效。2HClO ===光照 2HCl＋O2 ↑
新制氯水和久置氯水的区别？
新制氯水：3分子：Cl2 ，HClO，H2O 4离子：H+，OH-，Cl－，ClO－
久置氯水：分子：H2O 离子：H+，Cl－
（4）氯气与碱的反应
漂白液的制取：2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O
漂白液的主要成分是NaClO+NaCl，有效成分是NaClO
漂白粉和漂粉精的制取：2 Ca(OH)2 + 2Cl2==Ca(ClO)2 + CaCl2 + 2H2O
漂白粉和漂粉精的主要成分是Ca(ClO)2+CaCl2，有效成分是Ca(ClO)2
漂白粉的漂白原理：
Ca(ClO)2 + CO2+H2O==CaCO3↓+ 2HClO
漂白粉失效原理
2HClO 2HCl + O2↑
（5）氯气的实验室制法
MnO2＋4HCl (浓) ===△MnCl2＋2H2O＋Cl2 (氯气在饱和食盐水里的溶解度非常小)
制取氯气 吸收氯气 收集氯气 干燥氯气 除去氯化氢
仪器连接顺序：E→C→D→A→B→H→G→F
