高考化学总复习 配餐作业42 化学与材料的发展

化学与材料的发展1材料是人类生存和社会进步的物质基础，不同的材料功能各不相同。以下都是有关材料的内容，试根据所给内容回答问题。(1)氢能是未来能源最佳选择之一，氢能的利用涉及氢的储存、输送和使用。贮氢合金是解决氢的储存等问题的重要材料。贮氢合金中最具代表性的是镧镍合金(LaNi5)，已知：LaNi5(s)3H2(g)=LaNi5H6(g)H31.77 kJ/mol镧镍合金的熔点比镧、镍的熔点_(填“高”“低”或“介于两者之间”)，根据反应原理，形成LaNi5H6的化学反应条件是_。最近有人提出可以研制出一种性能优越的催化剂，可以大大提高贮氢合金的贮氢能力，你认为该讲法可信吗？_(填“可信”或“不可信”)，其理由是_。(2)无机非金属材料是日常生活中不可缺少的物质，它们往往具有高强度、耐高温、耐腐蚀的特点。Si3N4就是一种重要的精细陶瓷，合成氮化硅的方法之一为：3SiO26C2N2Si3N46COSi3N4属于_晶体，在上述反应中氧化剂为_。(3)有机高分子材料形式多样，ABS树脂广泛用于制造电讯器材、汽车、飞机零部件和各种仪器的外壳，它的结构可以表示为：试写出对应单体的结构简式CH2=CHCN、_、_。(4)高分子吸水树脂可以由聚乙烯醇(CH2CHOH)。和聚丙烯酸盐()交联得到，从结构上看该高分子吸水材料具有吸水性，原因为它们都具有_基团。解析：(1)合金的熔点比各单一组分的熔点低；根据反应方程式可知生成贮氢合金的反应是气体体积减小的放热反应，加大压强、降低温度有利于合金的生成；但催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡，更不能提高合金的贮氢能力。(2)由反应方程式可知N元素化合价降低，C元素化合价升高，故N2为氧化剂，Si3N4强度高、耐高温，应属于原子晶体。(3)由高聚物的链节的结构特点分析可知应由三种单体聚合生成，单体有(4)由结构分析知该吸水材料的分子中有OH和COO，都属于亲水基团。答案：(1)低低温、高压不可信该反应是可逆反应，使用催化剂只能改变反应速率，不能使平衡移动，更不可能大大提高贮氢合金的贮氢能力(2)原子N2(3)CH2=CHCH=CH2 (4)亲水2(2015东北四市联考)材料科学是人类社会发展的基石，材料科学的发展为信息技术的快速发展插上了翅膀。(1)光缆通讯的基础是光导纤维，这种纤维能同时传输大量的信息。制造这种纤维的主要原材料是_(写化学式)，它属于_材料(填“金属”“非金属”或“有机”)。(2)大规模集成电路、整流器等促进了信息产业的发展，该产业需要的材料是_(填“二氧化硅”“晶体硅”或“无定形硅”)。(3)工业上生产高纯硅的方法是：SiO2SiSiHCl3(沸点：31.5 )Si上述第一步操作中就已经制得了单质硅，但还需要进行后面两步操作，其原因是_。分离碳、硅、SiHCl3混合物的方法是_。(4)工业生产中也可以用金属硅化物(如Mg2Si)与盐酸作用制得硅烷(SiH4，沸点：111.9 )，再通过热分解硅烷可得高纯硅。写出用这种方法生产高纯硅的两个化学反应方程式：_；_。解析：(1)光导纤维的主要成分是二氧化硅，属于无机非金属材料。(2)集成电路、整流器采用的是晶体硅。(3)用碳还原SiO2得到的硅为粗硅，其中含有大量杂质，需要进一步纯化，方法就是先制得沸点低的SiHCl3，然后加热蒸发获得高纯度的SiHCl3，最后再用氢气还原得到纯度高的单质硅。(4)Mg2Si与盐酸反应生成SiH4和氯化镁，硅烷以气体的形式脱离反应体系，然后加热分解硅烷获得高纯硅。答案：(1)SiO2非金属(2)晶体硅(3)由C还原SiO2得到的单质硅中，杂质含量过高，后面两步操作是为了提纯硅加热蒸发(4)Mg2Si4HCl=2MgCl2SiH4SiH4Si2H23由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下： (1)在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1 000 左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是_、_，反射炉内生成炉渣的主要成分是_。(2)冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%50%。转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)在1 200 左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O，生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是_、_。(3)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为_；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_。解析：(1)CuFeS2与O2反应时，生成的Cu和Fe的低价硫化物分别是Cu2S、FeS，生成物中肯定含有SO2，用观察法即可配平该方程式；FeS与O2反应，生成FeO和SO2，用观察法也可快速配平；反射炉内发生反应：FeOSiO2FeSiO3，所以炉渣的主要成分是FeSiO3。(2)Cu2S与O2反应生成Cu2O，另一种生成物肯定是SO2，运用观察法可快速配平；Cu2O与Cu2S的反应经观察也可快速配平。(3)电解精炼铜时，粗铜作阳极，即粗铜应为电极c；电极d是电解池的阴极，发生的电极反应为Cu22e=Cu；电解时，比铜活泼的金属，例如铁，优先放电生成Fe2进入电解液中，而比铜不活泼的金属会以阳极泥的形式沉积于阳极下方。答案：(1)2CuFeS2O2Cu2S2FeSSO22FeS3O22FeO2SO2FeSiO3(2)2Cu2S3O22Cu2O2SO22Cu2OCu2S6CuSO2(3)cCu22e=CuAu、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2的形式进入电解液中4(2014课标全国)磷矿石主要以磷酸钙Ca3(PO4)2H2O和磷灰石Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况，其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程。图(a)图(b)部分物质的相关性质如下：熔点/沸点/备注白磷44280.5PH3133.887.8难溶于水，有还原性SiF49086易水解回答下列问题：(1)世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的_%。(2)以磷灰石为原料，湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为_。现有1 t折合含有P2O5约30%的磷灰石，最多可制得85%的商品磷酸_t。(3)如图(b)所示，热法磷酸生产过程的第一步是将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合，高温反应生成白磷。炉渣的主要成分是_(填化学式)，冷凝塔1的主要沉积物是_，冷凝塔2的主要沉积物是_。(4)尾气中主要含有_，还含有少量的PH3、H2S和HF等。将尾气先通入纯碱溶液，可除去_；再通入次氯酸钠溶液，可除去_。(均填化学式)(5)相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但优点是_。解析：(1)4%96%85%80%69%；(2)依据信息及HF为弱酸，可知产物为H3PO4、HF，还生成盐CaSO4，配平即可；设得到商品磷酸x t，依据P元素守恒可知1 t30%x t85%；(3)依据元素守恒分析炉渣的主要成分为CaSiO3；(4)SiF4与水发生水解反应，HF、H2S均能与显碱性的纯碱溶液反应，依据NaClO的强氧化性及PH3的还原性可知通入次氯酸钠的作用。答案：(1)69(2)Ca5F(PO4)35H2SO4=3H3PO45CaSO4HF0.49(3)CaSiO3液态白磷固态白磷(4)SiF4、COSiF4、HF、H2SPH3(5)产品纯度高(浓度大)5(2013浙江)利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO。制备流程图如下：已知：Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似。请回答下列问题：(1)用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有_。(填选项字母)A去除油污B溶解镀锌层C去除铁锈 D钝化(2)调节溶液A的pH可产生Zn(OH)2沉淀，为制得ZnO，后续操作步骤是_。(3)由溶液B制得Fe3O4胶体粒子的过程中，须持续通入N2，其原因是_。(4)Fe3O4胶体粒子能否用减压过滤法实现固液分离？_(填“能”或“不能”)，理由是_。(5)用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测定产物Fe3O4中的二价铁含量。若需配制浓度为0.010 00 molL1的K2Cr2O7标准溶液250 mL，应准确称取_g K2Cr2O7(保留4位有效数字，已知MK2Cr2O7294.0 gmol1)。配制该标准溶液时，下列仪器中不必要用到的有_(用编号表示)。电子天平烧杯量筒玻璃棒容量瓶胶头滴管移液管(6)滴定操作中，如果滴定前装有K2Cr2O7标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡，而滴定结束后气泡消失，则测定结果将_(填“偏大”“偏小”或“不变”)。解析：(1)结合已知信息可知，用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮，既可以去除铁皮表面的油污，又可以溶解镀锌层。(2)由Zn(OH)2到ZnO，后续的操作步骤是抽滤、洗涤、灼烧。(3)持续通入N2，是为了防止Fe2被O2氧化。(4)抽滤不宜用于过滤胶状沉淀或颗粒太小的沉淀。(5)0.735 0 g的K2Cr2O7固体需要用电子天平称量，直接配制一定物质的量浓度的溶液时，不必要用到移液管和量筒。(6)滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后消失，说明消耗的标准液体积读数偏大，故测定结果偏大。答案：(1)AB(2)抽滤、洗涤、灼烧(3)N2气氛下，防止Fe2被氧化(4)不能胶体粒子太小，抽滤时容易透过滤纸(5)0.735 0(6)偏大6生产普通硅酸盐水泥的原料主要有石灰质原料如石灰石(含硫)和黏土质原料，还有少量辅助原料(如铁矿石)。其主要生产工艺如图所示。请回答下列问题：(1)普通硅酸盐水泥熟料的主要成分有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和_(填名称)。(2)步骤除了产生粉尘外，还可能产生_(至少填两种)等污染性废气。(3)预热器利用回转窑等装置排出废气的余热加热生料并使部分碳酸盐分解。这样做的好处是_。(4)铝率表示熟料中氧化铝与氯化铁的质量比。已知某熟料中Al2O3和Fe2O3的质量分数分别为4.28%和4.53%，则该熟料的铝率为_(计算保留两位小数)。(5)熟料还需加入适量石膏(CaSO42H2O)。180 mg某石膏样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示。样品在热天平中受热脱水时，往往要适速通入适量惰性气体，这样做的目的是_。加热到1 400 时生成的气体能使品红溶液褪色。该温度下发生反应的化学方程式为_。解析：(1)普通硅酸盐水泥的成分除硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙外，还有铁铝酸钙。(2)生料与煤在水泥回转窑中加热到1 450 时发生反应能生成污染性气体CO，煤燃料还可产生污染性气体SO2。(3)利用回转窑排出废气的余热来加热生料，使能源得到充分的利用。(4)铝率0.94(5)利用惰性气体排出加热产生的水蒸气，防止水蒸气对测定产生误差。气体能使品红溶液褪色，则该气体为SO2。从曲线图可以看出：200 1 400 的范围内为CaSO4。1 400 时，CaSO4(1103 mol,140 mg)生成56 mg的固体物质，该固体物质中一定含有Ca，故为CaO。则反应方程式为2CaSO42CaO2SO2O2答案：(1)铁铝酸钙(或铁铝酸四钙)(2)二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物(写化学式也可)(3)提高气固间的换热效率，实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗(4)0.94(5)防止水蒸气对测定产生误差2CaSO42CaO2SO2O2