高考化学一轮复习第十三章化学与技术第43讲化学与材料的制造和应用讲义.pdf

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1、 第 43 讲 化学与材料的制造和应用 考纲要求 1.了解社会发展和科技进步对材料的要求。了解化学对材料科学发展的促进作用。2.了解金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料、复合材料和其他新材料的特点及有关的生产原理。3.了解用化学方法进行金属材料表面处理的原理。4.了解我国现代材料研究和材料工业的发展情况。了解新材料的发展方向。5.了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。考点一 金属材料 1几种金属的冶炼(1)钢铁的冶炼 炼铁 炼钢 原料 铁矿石、焦炭、空气、石灰石 生铁、氧化剂(空气、纯氧、氧化铁等)、生石灰、脱氧剂 化学 原理 在高温下用还原剂将铁从其氧化物中还原出来 在高温下用氧化剂把

2、生铁中过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去 有关 反应(1)还原剂的生成：CO2=CO2，CO2C=高温2CO(2)铁的还原：Fe2O33CO=高温2Fe3CO2(3)炉渣的生成：CaCO3=高温CaOCO2，SiO2CaO=高温CaSiO3(1)氧化剂的生成：2FeO2=高温2FeO(2)降碳，除杂，调硅、锰；如 CFeO=高温COFe(3)造渣：生成的硅、锰氧化物及铁水中的硫、磷跟造渣材料反应形成炉渣排出(4)脱氧并调整成分：2FeOSi=高温2FeSiO2 主要设备 高炉 转炉(2)铝的冶炼 原料：铝土矿(主要成分为 Al2O3)。提纯 Al2O3 Al2O32NaOH=2NaAlO2

3、H2O，NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3，2Al(OH)3=Al2O33H2O。电解：加入冰晶石及少量的氟化钙降低 Al2O3的熔点。化学方程式：2Al2O3=950970 通电，Na3AlF64Al3O2。2金属的腐蚀及防止(1)金属的腐蚀 化学腐蚀 金属材料与其表面接触的一些物质(如 O2、Cl2等)直接发生化学反应而引起的腐蚀，受温度的影响较大。电化学腐蚀 不同金属或不纯金属与电解质溶液接触，因发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。(2)金属腐蚀的防止及利用 金属腐蚀的防止方法 金属腐蚀的利用 金属的化学蚀刻、印刷电路的铜板腐蚀、半导体器件与集成电路制造中

4、的精细加工都是利用了金属腐蚀的原理。1下列可被采用的冶炼金属的方法是()A电解熔化的氯化铝制铝 B电解熔化的氧化镁制镁 C加冰晶石熔剂，电解熔化的氧化铝制铝 D电解氯化钠溶液制钠 答案：C 2钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。(1)炼铁高炉分为五部分，铁矿石与高温煤气主要在_部分发生反应，在 _部分开始生成生铁和炉渣。(2)炼钢时，除磷的化学方程式为_；加入硅、锰和铝的目的是_。(3)不锈钢含有的 Cr 元素是在炼钢过程的氧吹_(填“前”或“后”)加入，原因是_。(4)炼铁和炼钢生产中，尾气中均含有的主要污染物是_。从环保和经济角度考虑，上述尾气经处理可用作_。解析：(2)炼钢时，P

5、被 FeO 氧化，生成的 P2O5与 CaO 结合成 Ca3(PO4)2而除去，据此即可写出方程式。(4)炼铁尾气主要含有 N2、CO、CO2等，炼钢尾气主要含有 CO、CO2、Fe2O3粉尘等，共同的主要污染物为 CO。答案：(1)炉身 炉腰(2)2P5FeO3CaO=Ca3(PO4)25Fe 脱氧和调整钢的成分(3)后 避免 Cr 被氧化(或“氧吹前加入 Cr 会形成炉渣被除去”)(4)CO 燃料(还原剂)考向 1 金属的冶炼及应用 由黄铜矿(主要成分是 CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下：铜矿石 选矿铜精矿砂 焙烧和除渣反射炉冰铜 还原转炉粗铜 精炼电解槽电解铜 (1)在反射炉中

6、，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

7、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)Cu 与 Fe 的低价硫化物为 Cu2S 和 FeS，所以发生的反应为 2CuFeS2O2=高温Cu2S2FeS SO2,2FeS 3O2=高温2FeO 2SO2，反射炉内有矿砂(含 SiO2)，生成的 FeO 与 SiO2反应：FeOSiO2=高温FeSiO3。(2)题目给出 Cu2S 与吹入空气反应生成Cu2O，则 S 被氧化为 SO2，Cu2O 与 Cu2S 反应生成 Cu，根据原子守恒

8、，另一产物为 SO2，所以该过程中发生反应的化学方程式为 2Cu2S3O2=高温2Cu2O2SO2,2Cu2OCu2S=高温6CuSO2。(3)粗铜精炼中，粗铜作阳极发生：Cu2e=Cu2，比 Cu 不活泼的 Au、Ag 不发生反应而以单质的形式沉积下来，比铜活泼的 Fe 发生氧化反应：Fe2e=Fe2，进入电解液，所以粗铜为 c，d 发生：Cu22e=Cu。答案(1)2CuFeS2O2=高温Cu2S2FeS SO2 2FeS 3O2=高温2FeO 2SO2 FeSiO3(2)2Cu2S3O2=高温2Cu2O2SO2 2Cu2OCu2S=高温6CuSO2(3)c Cu22e=Cu Au、Ag

9、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 1钢铁工业已成为我国重要的支柱产业。某大型铁矿附近有炼焦煤、石灰石、黏土矿和丰富的水资源。(1)随着铁矿的开发，该地建立了如图所示位置关系的炼焦厂、钢铁厂、发电厂和水泥厂。请写出图中 B、D 所代表的两个工厂的名称：B._；D._。(2)硫铁矿其外观如黄金，故又被称为“愚人金”。现有黄金、愚人金两种小块试样，提供的仪器主要有：A托盘天平 B酒精喷灯 C试管夹 D坩埚钳 E烧杯 F量筒 另外，H2O、空气可任意选用，请回答问题：若用物理方法来鉴别该黄金、愚人金试样，应选用的仪器为_(填代号)；若用化学方法来鉴别该黄金、愚人金

10、试样，应选用的仪器为_(填代号)。(3)煤炭燃烧排放的烟囱气中含有 NOx和 SO2。含有碱的黄磷乳浊液能够同时去除 NOx和 SO2，这是由美国科学家研发的，命名为 PhoSNOx法。在该方法的最后阶段 NO2与 HSO3反应生成(NH4)2SO4，其离子方程式为_。解析：(1)用到煤的是炼焦厂和发电厂，而钢铁厂则需要焦炭，故 B、C 分别为炼焦厂、钢铁厂，由此推知 A 为发电厂，D 为水泥厂。(2)物理方法是利用了两种物质的密度不同进行鉴别的。方法是用托盘天平、量筒粗略地测量黄金、愚人金的密度，其中用托盘天平粗略测量其质量，用量筒粗略测量其体积(注水法)；“真金不怕火炼”，所以用灼烧法可以

11、鉴别黄金、愚人金，愚人金灼烧有刺激性气味的气体产生，而黄金灼烧时则没有这种现象，选择的仪器是酒精喷灯和坩埚钳。(3)由得失电子守恒，可写出离子方程式。答案：(1)炼焦厂 水泥厂(2)AF BD(3)NO23HSO3H2O=NH43SO24H 2 (教 材 改 编 题)金属 铝 的 生 产 是 以 Al2O3为 原 料，在 熔 融 状态下 进 行 电 解：2Al2O3=950 970 通电，Na3AlF64Al3O2 请回答下列问题：(1)冰晶石(Na3AlF6)的作用是_。(2)电解生成的金属铝是在熔融液的_(填“上层”或“下层”)。(3)阴极和阳极均由_材料做成；电解时不断消耗的电极是_(填

12、“阳极”或“阴极”)。(4)废旧铝材的回收利用十分重要。在工业上，最能体现节能减排思想的是将回收铝做成_(填代号)。a冰晶石 b氧化铝 c铝锭 d硫酸铝 解析：(1)Al2O3的熔点很高，熔化需要较多能量，加入助熔剂就可节约能量，降低熔化温度。(2)由于冰晶石(Na3AlF6)与氧化铝熔融物密度比铝的小，所以铝在熔融液的下层。(3)电解时阳极的碳棒被生成的氧气氧化。(4)电解产生的铝要尽量以单质形式存在，所以将回收铝做成铝锭最好。答案：(1)降低 Al2O3的熔化温度(2)下层(3)碳棒(或石墨)阳极(4)c 考向 2 金属的电化学腐蚀 防止钢铁的腐蚀是世界级难题，每年全世界钢产量的四分之一因

13、腐蚀而损失，根据下图回答：(1)钢 铁 腐 蚀 主 要 是 吸 氧 腐 蚀，该 腐 蚀 过 程 中 的 电 极 反 应 式 为_。(2)为降低某水库的铁闸门的被腐蚀速率，可以采用图甲方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料 R 可以采用_。A铜 B钠 C锌 D石墨(3)图乙所示方案也可降低铁闸门的被腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的_极。解析(1)发生吸氧腐蚀时，Fe 为负极：Fe2e=Fe2而腐蚀；正极上：O24e2H2O=4OH。(2)铁闸门上连接一块比铁更活泼的金属如锌就可由锌失去电子被腐蚀而把 Fe 保护起来。(3)属外接电流的阴极保护法，需把被保护的物件(闸门)与电源的负极相连接。答

14、案(1)负极：2Fe4e=2Fe2，正极：O24e2H2O=4OH(2)C(3)负 3下列事实与电化学腐蚀无关的是()A光亮的自行车钢圈不易生锈 B黄铜(Cu、Zn 合金)制的铜锣不易产生铜绿 C铜、铝电线一般不连接起来作导线 D生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈 解析：选 A。自行车钢圈外面镀了一层不易发生化学变化的金属，阻止了钢铁与空气的接触，所以不易生锈，与电化学腐蚀无关。4下图是铺设输气管道(钢铁管道)的工地现场。白色塑料袋中盛装的是镁合金阴极保护填料，工人正在通过导线将镁合金填料焊接在管道上。下列说法正确的是()A工作时电流由镁合金流向钢铁管道 B焊接点的焊料及导线可以使用导电性能较好

15、的铜 C镁合金填料可以用锡合金填料代替 D镁合金填料工作时的电极反应式为 Mg2e=Mg2 解析：选 D。工作时，Mg 失电子从而保护钢铁管道，故电子流向钢铁管道，即电流流向镁合金，A 项错误；若使用铜，则铜与钢铁管道在土壤中构成原电池，管道更易被腐蚀，B 项错误；锡的活泼性比铁弱，C 项错误；由题干信息可知，工作时，Mg 失电子，D 项正确。考点二 无机非金属材料 1传统硅酸盐材料 陶瓷 以黏土为原料高温烧结而成特性：耐酸、碱及热冲击玻璃 主要原料：石灰石、纯碱、石英砂原理 Na2CO3SiO2=高温Na2SiO3CO2CaCO3SiO2=高温CaSiO3CO2主要成分：Na2SiO3、Ca

16、SiO3特性：无固定熔点水泥 主要原料：石灰石、黏土、辅助原料主要成分：2CaOSiO2、3CaOSiO2、3CaOAl2O3、4CaOAl2O3Fe2O3特性：水硬性 2新型无机非金属材料 性能与应用 新型陶瓷 碳化硅(SiC)硬度大、熔点高、化学性质稳定，可作优质磨料和航天器的涂层材料 氮化硅(Si3N4)硬度大、熔点高、化学性质稳定，可用于制造轴承、汽轮机叶片、发动机受热面等 单晶硅 半导体材料，制作计算机芯片、集成电路 碳单质 金刚石 新一代信息材料 石墨 电的良导体、化学性质稳定，用作电极 C60 在新型储氢材料、复合材料、纳米材料、超导体的制造方面前景广阔 1下列物品或设备：水泥路

17、；门窗玻璃；水晶镜片；石英钟表；玛瑙手镯；硅太阳能电池；光导纤维；计算机芯片。所用材料含有 SiO2的是()A B C D全部 解析：选 A。硅酸盐工业的产品水泥、玻璃均含有二氧化硅，另外水晶、石英、玛瑙、光导纤维的主要成分都是二氧化硅，计算机芯片的主要成分是单晶硅。2有关材料用途的说法中不正确的是()A氧化铝陶瓷可用作高压钠灯的灯管 B氮化硅陶瓷可用作陶瓷发动机的材料 C光导纤维可用作遥测遥控、照明等 D氧化铝陶瓷可用作半导体材料 解析：选 D。本题考查氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷等新型无机非金属材料的知识。氧化铝陶瓷属于高温烧结陶瓷，它具有高熔点、高硬度等特性，可制成透明陶瓷，但不能作半导体材料

18、；氮化硅陶瓷具有超硬度、耐磨损、抗冷热冲击而不破裂、耐高温、不易传热、抗腐蚀、高温时也抗氧化等特性，可用作陶瓷发动机材料。光导纤维传导光的能力非常强，可用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等。3在制玻璃的原料中，再加入下列物质后，可制得各种不同用途的玻璃：A氧化亚铜(Cu2O)B氧化钴(Co2O3)C氧化铅(PbO)D硼砂(Na2B4O710H2O)(1)制造化学仪器的玻璃需加入的物质是_。(2)制造光学仪器的玻璃需加入的物质是_。(3)制造蓝色玻璃需加入的物质是_。(4)制造红色玻璃需加入的物质是_。解析：Cu2O 为红色，Co2O3为蓝色，铅玻璃中光线折射率大，常制光学仪器，硼砂玻

19、璃耐骤热骤冷，常作化学仪器。答案：(1)D(2)C(3)B(4)A 考向 1 传统硅酸盐材料 硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：(1)1810 年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是_。(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有_。(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种技术路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：HCl H2 石英砂焦炭 粗硅 SiHCl3 高纯硅 电弧炉 流化床反应器 还原炉 发生的主要反应 电弧炉

20、SiO22C=1 600 1 800 Si2CO 流化床反应器 Si3HCl=250300 SiHCl3H2 还原炉 SiHCl3H2=1 100 1 200 Si3HCl 用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为_；碳化硅又称_，其晶体结构与_相似。在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占 85%，还有 SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl 等，有关物质的沸点数据如下表，提纯 SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_。物质 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl HCl SiH4 沸点 2 355 57.6 31.8 8.2 30

21、.4 84.9 111.9 SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为_。(4)氯 碱 工 业 可 为 上 述 工 艺 生 产 提 供 部 分 原 料，这 些 原 料 是_。解析(1)反应物是二氧化硅、木炭和铁，所得“金属”应是铁的合金。(2)生产普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂。(3)SiC 又名金刚砂，与金刚石或晶体硅具有相似的结构。在 SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl 中，SiCl4在常温下呈液态，会成为杂质。由于 SiCl4与 SiHCl3沸点相差较大，因此可用精馏(或蒸馏)的方法进行分离。SiHCl3完全水解的化学方程式为 SiHCl34H2O=H4SiO4H23HCl。(

22、4)氯碱工业的产品是 NaOH、H2、Cl2，其中 H2、Cl2反应可制备 HCl。H2、HCl 都是制备高纯硅工艺中的原料。答案(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)(2)石英砂、纯碱和石灰石(3)SiO23C=高温SiC2CO 金刚砂 金刚石(或单晶硅)精馏(或蒸馏)H4SiO4(或 H2SiO3)、H2、HCl(4)H2、HCl 1地壳中含量第一和第二的两元素形成的化合物，不具有的性质是()A在一定条件下可与 NaOH 溶液反应 B与碳在高温下反应可制取两元素中的一种单质 C熔点很高，可用作耐火材料 D是酸酐，与水反应生成相应的酸 解析：选 D。地壳中含量第一和第二的两种元素分别是氧和硅，形

23、成的主要化合物是 SiO2，SiO2是硅酸(H2SiO3)和原硅酸(H4SiO4)的酸酐，但不与水直接反应。2关于工业生产的叙述，错误的是()A制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英 B氨是制作氮肥、硝酸、铵盐的重要原料 C将二氧化硫催化氧化生成三氧化硫后，在吸收塔内用水吸收制得浓硫酸 D制造普通水泥的主要原料是黏土、石灰石 解析：选 C。H2SO4虽然是由 SO3和 H2O 化合制得，但工业上并不直接用 H2O 和稀硫酸来吸收SO3。因为那样容易形成酸雾，不利于 SO3的吸收，为了尽可能提高吸收效率，工业上用质量分数为 98%的浓硫酸作吸收剂。考向 2 新型无机非金属材料 氮化硅是一种高温

24、陶瓷材料，它硬度大、熔点高，化学性质稳定，工业上普遍采用高纯硅与纯氮在 1 300 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 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)现用四氯化硅与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_。解析 氮化硅是一种高温陶瓷材料，具有硬度大，熔点高、化学性质稳定等优良性质，可 用于制造轴承、汽轮机叶片、机械密封

25、环、永久性模具等机械构件。N 元素位于元素周期表第二周期第A 族，Si 元素则在第三周期第A 族，非金属性应是 N 元素比 Si 元素强，其化学式可写为：Si3N4。氮化硅可被氢氟酸腐蚀，由 Si3N4和 HF 的性质分析，可推知该反应不可能是一个氧化还原反应，其产物只能是 SiF4和 NH3。SiCl4、N2、H2加强热时反应产物之一是Si3N4，可知 N2作为氧化剂参与反应，那么还原剂只能是 H2，H2的氧化产物只能是 HCl。答案(1)ACD(2)Si3N4(3)Si3N412HF=3SiF44NH3(4)3SiCl42N26H2=强热Si3N412HCl 3磷酸钙陶瓷，也是一种新型无机

26、非金属材料，它可用于制成人造骨骼，这是利用了这类材料的()A耐高温的特性 B电学特性 C光学特性 D生物功能 解析：选 D。根据新型无机非金属材料的四种特性及其应用判断，植入陶瓷和人体组织有很好的亲和性，这是利用了这类材料的生物功能。4下列关于无机非金属材料的说法中正确的是()A传统无机非金属材料是指：光导纤维、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 B新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差 C高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点 D传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐 解析：选 C。A 项中光导纤维是新型无机非金属材料；B

27、项中强度比较差是错误的；D 项中新型无机非金属材料中的光导纤维、单晶硅等其成分都不是硅酸盐。考点三 高分子材料的合成及特点 1合成高分子化合物的重要化学反应 加成聚合反应 缩合聚合反应 含义 许多小分子(含不饱和键)通过加成反应形成高聚物的聚合反应 许多小分子通过缩合形成高聚物，同时有小分子生成的聚合反应 单体特征 含不饱和键，如碳碳双键、碳碳三键或环状结构 含有能够相互反应的官能团，如OH、COOH、NH2 等 单体种类数 相同或不同的单体 相同或不同的单体 高聚物特征 链节与单体的组成相同 链节与单体的组成不同 产物种类 只有高聚物 高聚物和小分子 举例 2.线型结构、体型结构高分子材料的

28、比较 合成材料 线型高分子材料 体型高分子材料 常见物质 合成纤维、部分塑料(如聚乙烯)部分塑料(如电木)结构特点 以共价键结合成高分子链，链与链之间以分子间作用力相结合 以共价键构成高分子链，链与链之间以共价键大量交联 性质特点 具有弹性和可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度、脆性较小，不能导电 没有弹性和可塑性，不能溶解或熔融，在溶剂中能溶胀，硬度和脆性较大，不能导电 特别提醒(1)高分子的单体和链节区分不清，是失分的一个重要方面。(2)高分子都是混合物，认识不到位时容易失分。判断高分子是否是混合物的方法是测定其有没有固定的熔点。(3)由高分子判断单体的方法掌握不好，容易出现错误。(4

29、)缩合聚合反应中有小分子生成，这是区别于加成聚合反应的特征之一。1下列关于塑料的说法中，不正确的是()A塑料大都是以石油裂解产物和天然气为原料生产的 B利用热塑性塑料和热固性塑料的性质加工制成塑料制品 C在塑料中加入一些填料只是为了降低塑料价格 D塑料改性的主要方法除了填充改性外，还有共混改性和共聚改性 解析：选 C。在塑料中加入一些填料是降低塑料价格、改善性能的重要方法，C 错。2下列关于功能高分子和复合材料的说法中，不正确的是()A在高分子主链或侧链上引入某些具有特定功能的基团是获得功能高分子材料特定功能的一种途径 B离子交换膜广泛应用于海水淡化、电解槽的隔膜等 C将金属、非金属和高分子材

30、料进行复合，既能保持原材料的长处，又能弥补其短处 D自然界中不存在天然的复合材料 解析：选 D。自然界有许多天然的复合材料，如动物的骨骼、贝壳中 CaCO3结晶层与有机质黏结而成的复合材料等。3在高分子链中，原子与原子或链节与链节都是以_键相结合的，高分子链之间还存在着_力，这就使高分子材料的_大大增加，_越大，_就越强。高分子链上如果还有能起反应的_，当它与别的单体或别的物质发生反应时，高分子链之间将形成_，产生一些交联，形成_结构。答案：共价 分子间作用 强度 相对分子质量 分子间作用力 官能团 化学键 网状 考向 合成高分子材料的综合应用(2016浙江台州模拟)材料是人类生存和社会进步的

31、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 kJmol1。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，你认为该说法可信吗？_(填“可信”或“不可信”)，其理由是_ _。(2)无机非金

32、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 3SiO26C2N2=高温Si3N46CO。Si3N4属于_ 晶体，在上述反应中氧化剂为_。(3)硅橡胶是一种耐高温、耐低温、耐油，化学性质稳定的高分子合成材料，用于制造卫星部件、人体器官等。现以为原料合成硅橡胶()，需要发生反应的主要类型有_、_。(4)高分子吸水树脂可以由聚乙烯醇()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

33、减小的放热反应，增大压强、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)先水解生成，再经缩聚生成。(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)水解反应(或取代反应)缩聚反应(4)亲水 1 一次性婴儿尿布“尿不湿”中含有功能高分子材料，它主要是利用了

34、高分子的()A热塑性 B绝缘性 C溶胀性 D抗腐蚀性 答案：C 2(教材改编题)玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。(1)酚醛树脂由苯酚和甲醛缩聚而成，反应有大量热放出，为防止温度过高，应向已有苯酚的反应釜中_加入甲醛，且反应釜应装有_装置。(2)玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是由石英砂、_和石灰石(或长石)高温熔融而成，主要反应的化学方程式为_。(3)玻璃钢中玻璃纤维的作用是_。玻璃钢具有_等优异性能(写出两点即可)。(4)下列处理废旧热固性酚醛塑料的做法合理的是_。a深埋 b粉碎后用作树脂填料 c用作燃料 d用有机溶剂将其溶解，回收树脂 解析：(1)为防止温度过高，应间歇性加入甲醛，并且有

35、散热(冷却)装置。(2)利用石灰石、纯碱、石英砂制玻璃的方程式为 Na2CO3SiO2=高温 Na2SiO3CO2，CaCO3SiO2=高温 CaSiO3CO2。(3)玻璃钢是将玻璃纤维和高分子材料复合而成的复合材料，其中玻璃纤维的作用是增强体，合成材料是基体；它具有强度高、质量轻、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性能好等优良性能。(4)废旧合成材料的再生利用主要有三条途径：通过再生和改性，重新做成多种有用的材料和制品；采用热裂解或化学处理方法使其分解，用于制备多种化工原料；将废旧的聚合物作为燃料回收利用热能，但热固性酚醛塑料不易燃烧；故 b 正确，c 错误。因为塑料深埋地下一百年也不会腐烂，造成严重的白

36、色污染，故 a 错；酚醛塑料不能溶解于有机溶剂，故 d 错。答案：(1)缓慢 冷却(2)纯碱 SiO2Na2CO3=高温 Na2SiO3CO2，SiO2CaCO3=高温 CaSiO3CO2(3)增强作用(或骨架作用)质量轻、强度高、抗腐蚀、抗冲击、绝缘性好等(任意答出两点即可)(4)b 1根据陶瓷的生产原理，可以得出硅酸盐工业的一般特点是()以含硅物质作为原料 主要产物是硅酸盐 反应条件是高温 反应原理是复杂的物理变化和化学变化 A只有 B只有 C D只有 生产过程中发生复杂的化学变化和物理变化。故正确，应选 C。2(2016山东聊城高三月考)下列有关生铁炼钢的叙述错误的是()A添加必要的元素

37、，改善钢材的组织结构和性能 B适当降低生铁中的含碳量，除去大部分硫、磷等杂质 C加入硅、锰、铝等合金元素调整成分并脱去钢水中的氧 D除去生铁中的非金属元素 D 错。3石灰石、生石灰和熟石灰均是重要的化工原料，下列工业生产中，可能用到上述原料的是()炼铁 炼钢 从海水中提取镁 铝的冶炼 制水泥 制玻璃 制漂白粉 烧制陶瓷 A B C D全部 (1)炼铁、制水泥、制玻璃要用石灰石作原料；(2)炼钢要用生石灰除硫、磷；(3)从海水中提取镁、制漂白粉要用熟石灰。4有许多单质或化合物易溶于含同一元素的盐(或酸)溶液中，也可溶于其熔融体(或液体)中，如 I2易溶于 KI 溶液，硫易溶于 K2S 溶液，KF

38、 易溶于液态 HF 中。下列工业生产应用了上述溶解原理的是()A炼铝 B高炉炼铁 C工业上制烧碱 D工业上制硝酸 就是利用上述原理，只有 A 符合。5下列叙述正确的是()工业上合成非氧化物陶瓷氮化硅(Si3N4)需要在高温、空气气氛中进行 建设三峡大坝需要使用大量水泥，水泥是硅酸盐材料 夏天人们使用由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛 太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能 A B C D 色玻璃，变色眼镜中添加的是 AgBr，错。6下列有关金属材料的说法正确的是()A纳米铜能在氧气中燃烧，说明了纳米铜比普通铜的还原性强 B“辽宁舰”上用于舰载机降落的拦阻索是特种钢

39、缆，该特种钢缆属于金属材料 C电解制得的金属镁必须在氮气氛围内冷却 D铝合金的大量使用归功于人们能使用焦炭等还原剂从氧化铝中获得铝 属镁可以在不与其反应的气体(如 He)氛围内冷却，C 错；焦炭不能还原氧化铝，工业上用电解法制备铝，D 错。7下列各种方法中：金属表面涂抹油漆；改变金属内部结构；保持金属表面干燥；在金属表面进行电镀；使金属表面形成致密的氧化物薄膜，其中能对金属起到防止或减 缓腐蚀作用的是()A B C D 改变金属内部结构，正确，如将钢中加入铬，制成不锈钢；保持金属表面干燥，正确，因为这样没有电解质溶液而不会形成原电池，腐蚀速率变慢；在金属表面进行电镀，正确，如在铁的表面镀锌等；

40、使金属表面形成致密的氧化物薄膜，正确，如利用化学方法在钢铁表面发蓝，使铁的表面生成四氧化三铁薄膜。8 精细陶瓷(又称为特种陶瓷)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。它具有相当大的比表面积，将它和电子组件及仪表组成“电子鼻”，被称为“人工神鼻”。冰箱泄漏的氟利昂浓度只有十万分之一也能“嗅”出。关于“电子鼻”的下列叙述中不正确的是()A“电子鼻”大大突破了人的嗅觉 B“电子鼻”吸附气体的能力极强 C“电子鼻”可广泛应用于易燃、易爆、有毒气体的自动检测和报警 D“电子鼻”易溶于水 破了人的嗅觉极限；它的原理是其表面积

41、极大，容易吸附气体，这样才能检测气体；由于它能够吸附气体，所以它应能够检测到易燃、易爆及有毒的气体。从“电子鼻”所用的原料来看，烧结后的陶瓷应属于硅酸盐材料，所以应难溶于水。9下列有关生活和生产中化学知识的描述正确的是()A合金材料中不可能含有非金属元素 B日常生活中使用可降解塑料以防止“白色污染”C“天宫一号”使用的碳纤维是一种新型的有机高分子材料 D生铁炼钢时须除去生铁中的碳，以避免因钢铁中含有碳而发生电化学腐蚀 构成，A 错；碳纤维是一种复合材料，不是新型有机高分子材料，C 错；生铁炼钢的过程中，含碳量减少，但碳不能被完全除去，D 错。10下列是工业上用钛铁矿(精矿)制取金属钛的生产流程

42、：请回答下列问题：(1)已知钛铁矿溶于稀硫酸是非氧化还原反应，溶液 A 中除含有 Ti4、TiO2外，主要还含有的阳离子有_(填离子符号)。(2)检验溶液中含有Fe3的方法是 _ _。(3)说明溶液B生成钛酸沉淀的原因：_ _。(4)已知 TiO2反应生成 TiCl4时，产物中还有一种可燃性气体，则其化学反应方程式为_；还原剂是_。(5)压电陶瓷的主要成分是钛酸钡(BaTiO3)，它可以用碳酸钡与二氧化钛的高温下反应制得，其化学反应方程式为_。(6)由TiCl4制取Ti的反应方程式为_ _。3H2SO4=Fe2(SO4)3 3H2O，FeTiO3 3H2SO4=Ti(SO4)2 FeSO4 3

43、H2O(或FeTiO32H2SO4=TiOSO4FeSO42H2O)；溶液 A 中除含有 Ti4、TiO2外，主要还含有的阳离子有 Fe2、Fe3、H。(2)检验 Fe3最常用的试剂为 KSCN 溶液，加入 KSCN 溶液，溶液变红色，证明含有 Fe3，否则不含。(4)由题意可写出化学反应方程式：TiO22C2Cl2=1 000 1 100 KTiCl42CO，氧化剂为 Cl2，还原剂是 C。答案：(1)Fe2、Fe3、H(2)加入 KSCN 溶液，溶液变红色，证明含有 Fe3，否则不含(答案合理即可)(3)Ti4(或 TiO2)的水解程度大且水解时吸热，加水稀释和加热都促进了 Ti4(或 T

44、iO2)的水解(4)TiO22C2Cl2=1 000 1 100 KTiCl42CO C(5)BaCO3TiO2=高温BaTiO3CO2(6)TiCl42Mg=1 070 K2MgCl2Ti 11材料是人类赖以生存和发展的物质基础，与信息和能源一起成为当代文明的三大支柱。(1)人类最早使用的金属是_，该金属在潮湿的空气中锈蚀生成_(填化学式)，反应的化学方程式为_。(2)陶瓷属于_材料，生产陶瓷的主要原料为_，烧制陶瓷的主要工艺条件是_和_。(3)生产水泥的设备为_，水泥砂浆是_的混合物，常用作建筑用黏合剂。(4)陶瓷可与多种材料组合成复合材料，隔热陶瓷瓦是由_和_复合而成的材料，金属陶瓷复合

45、材料具有比强度高、比模量高、耐磨损、耐高温等优良性能，其中基体为_，增强体为_。程式为 2CuO2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3。(2)陶瓷属于硅酸盐(或无机非金属)材料，生产陶瓷的原料是黏土，烧制陶瓷的主要工艺条件是温度和空气用量。(3)生产水泥的设备为水泥回转窑，水泥砂浆是水泥、沙子和碎石的混合物，常用作建筑用黏合剂。(4)隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料，金属陶瓷复合材料中基体为金属，增强体为陶瓷。答案：(1)Cu Cu2(OH)2CO3 2CuO2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3(2)硅酸盐(或无机非金属)黏土 温度 空气用量(3)水泥回转窑 水泥、沙子和碎石(4)纤维

46、 陶瓷 金属 陶瓷 12金属钛(Ti)因具有许多神奇的性能而越来越引起人们的关注，被誉为“未来金属”。常温下钛不和非金属、强酸反应，加热至红热时，能与常见的非金属反应。工业上由钛铁矿(主要成分为 FeTiO3)制取金属钛的主要工艺过程如下：(1)从金属矿石中提炼金属一般需要经过三个阶段，上述工艺中涉及的有_、金属的精炼；没有涉及的一个阶段是_；生铁实际上属于铁、_等元素形成的合金。若生产中碳的氧化产物主要为一种可燃性气体，请分别写出反应、的化学方程式：_、_。(2)生 产 中，碳 除 了 作 还 原 剂 还 原 金 属 矿 物 外，另 一 个 重 要 作 用 是_；反 应 是 在 氩 气 的

47、环 境 中 进 行，目 的 是_，如 何 从 反 应 后 的 固 体 中 获 得 金 属 钛：_ _。铁、TiO2生成；中产物只有 CO、TiCl4两种。(2)因上述冶炼均需要在高温下进行，故碳的另一个作用就是燃烧，提供反应所需要的热能。反应结束后，固体物质为钛、镁、MgCl2的混合物，结合题目信息知加盐酸或稀硫酸后就可以溶解镁及 MgCl2然后过滤得到钛。答案：(1)矿石中金属元素的还原 矿石的富集 碳 FeTiO3C=高温FeTiO2CO TiO22Cl22C=TiCl42CO(2)作燃料，提供反应所需要的热能 防止钛、镁被空气氧化 向固体中加入足量盐酸(或稀 硫酸)，充分反应后过滤，洗涤

48、，干燥 13普通纸张的主要成分是纤维素，在早期的纸张生产中，常采用纸表面涂覆明矾的工艺，以填补其表面的微孔，防止墨迹扩散，请回答下列问题：(1)人们发现纸张会发生酸性腐蚀而变脆、破损，严重威胁纸质文物的保存。经分析检验，发 现 酸 性 腐 蚀 与 造 纸 中 涂 敷 明 矾 的 工 艺 有 关，其 中 的 化 学 原 理 是_ _。为了防止纸张的酸性腐蚀，可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂，该工艺原理的化学(离子)方程式为_ _。(2)为了保护这些纸质文物，有人建议采取下列措施：喷 洒 碱 性 溶 液，如 稀 氢 氧 化 钠 溶 液 或 氨 水 等。这 样 操 作 产 生 的 主 要 问 题 是_

49、_。喷洒 Zn(C2H5)2。Zn(C2H5)2可以与水反应生成氧化锌和乙烷。用化学(离子)方程式表示该方法生成氧化锌及防止酸性腐蚀的原理：_ _。(3)现代造纸工艺常用钛白粉(TiO2)替代明矾，钛白粉的一种工业制法是以钛铁矿(主要成分FeTiO3)为原料按如下过程进行的，请完成下列化学方程式：FeTiO3 C Cl2=900 TiCl4 FeCl3 CO TiCl4 O21 0001 400,TiO2 Cl2 维素酸性水解，解决的方法是消除酸性。(2)配平方程式时准确判断各元素化合价，并根据化合价升降总数相等和元素守恒进行配平。答案：(1)明矾水解产生酸性环境，在酸性条件下纤维素能水解，使高分子链断裂 CaCO32H=Ca2H2OCO2(2)过量的碱同样可能会导致纤维素水解，造成纸张污损 Zn(C2H5)2H2O=ZnO2C2H6、ZnO2H=Zn2H2O(3)2 6 7 2 2 6 1 1 1 2