2019年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 13.3 化學(xué)與材料的發(fā)展實(shí)效精練(含解析) 新人教版選修3.doc
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2019年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 13.3 化學(xué)與材料的發(fā)展實(shí)效精練(含解析) 新人教版選修3 1.材料是人類生存和社會進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ),不同的材料功能各不相同。以下都是有關(guān)材料的內(nèi)容,試根據(jù)所給內(nèi)容回答問題。 (1)氫能是未來能源最佳選擇之一,氫能的利用涉及氫的儲存、輸送和使用。貯氫合金是解決氫的儲存等問題的重要材料。貯氫合金中最具代表性的是鑭鎳合金(LaNi5),已知: LaNi5(s)+3H2(g)===LaNi5H6(g) ΔH=-31.77 kJ/mol 鑭鎳合金的熔點(diǎn)比鑭、鎳的熔點(diǎn)________(填“高”、“低”或“介于兩者之間”),根據(jù)反應(yīng)原理,形成LaNi5H6的化學(xué)反應(yīng)條件是________。最近有人提出可以研制出一種性能優(yōu)越的催化劑,可以大大提高貯氫合金的貯氫能力,你認(rèn)為該講法可信嗎?________(填“可信”或“不可信”),其理由是________________________________________。 (2)無機(jī)非金屬材料是日常生活中不可缺少的物質(zhì),它們往往具有高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕的特點(diǎn)。Si3N4就是一種重要的精細(xì)陶瓷,合成氮化硅的方法之一為 3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO Si3N4屬于________晶體,在上述反應(yīng)中氧化劑為________。 (3)有機(jī)高分子材料形式多樣,ABS樹脂廣泛用于制造電訊器材、汽車、飛機(jī)零部件和各種儀器的外殼,它的結(jié)構(gòu)可以表示為 試寫出對應(yīng)單體的結(jié)構(gòu)簡式CH2===CH—CN、__________________、__________________。 (4)高分子吸水樹脂可以由聚乙烯醇()。和聚丙烯酸鹽()交聯(lián)得到,從結(jié)構(gòu)上看該高分子吸水材料具有吸水性,原因?yàn)樗鼈兌季哂衉_______基團(tuán)。 解析:(1)合金的熔點(diǎn)比各單一組分的熔點(diǎn)低;根據(jù)反應(yīng)方程式可知生成貯氫合金的反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),加大壓強(qiáng)、降低溫度有利于合金的生成;但催化劑只能改變反應(yīng)速率,不能改變平衡,更不能提高合金的貯氫能力。 (2)由反應(yīng)方程式可知N元素化合價降低,C元素化合價升高,故N2為氧化劑,Si3N4強(qiáng)度高、耐高溫,應(yīng)屬于原子晶體。 (3)由高聚物的鏈節(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析可知應(yīng)由三種單體聚合生成,單體有。 (4)由結(jié)構(gòu)分析知該吸水材料的分子中有—OH和—COO-,都屬于親水基團(tuán)。 答案:(1)低 低溫、高壓 不可信 該反應(yīng)是可逆反應(yīng),使用催化劑只能改變反應(yīng)速率,不能使平衡移動,更不可能大大提高貯氫合金的貯氫能力 (2)原子 N2 (3)CH2===CH—CH===CH2 (4)親水 2.[xx東北四市聯(lián)考]材料科學(xué)是人類社會發(fā)展的基石,材料科學(xué)的發(fā)展為信息技術(shù)的快速發(fā)展插上了翅膀。 (1)光纜通訊的基礎(chǔ)是光導(dǎo)纖維,這種纖維能同時傳輸大量的信息。制造這種纖維的主要原材料是________(寫化學(xué)式),它屬于________材料(填“金屬”“非金屬”或“有機(jī)”)。 (2)大規(guī)模集成電路、整流器等促進(jìn)了信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,該產(chǎn)業(yè)需要的材料是________(填“二氧化硅”“晶體硅”或“無定形硅”)。 (3)工業(yè)上生產(chǎn)高純硅的方法是:SiO2SiSiHCl3(沸點(diǎn):31.5 ℃)Si 上述第一步操作中就已經(jīng)制得了單質(zhì)硅,但還需要進(jìn)行后面兩步操作,其原因是____________________。分離碳、硅、SiHCl3混合物的方法是___________________________________________________。 (4)工業(yè)生產(chǎn)中也可以用金屬硅化物(如Mg2Si)與鹽酸作用制得硅烷(SiH4,沸點(diǎn):-111.9 ℃),再通過熱分解硅烷可得高純硅。寫出用這種方法生產(chǎn)高純硅的兩個化學(xué)反應(yīng)方程式: ①____________________________________________; ②_____________________________________________。 解析:(1)光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅,屬于無機(jī)非金屬材料。 (2)集成電路、整流器采用的是晶體硅。 (3)用碳還原SiO2得到的硅為粗硅,其中含有大量雜質(zhì),需要進(jìn)一步純化,方法就是先制得沸點(diǎn)低的SiHCl3,然后加熱蒸發(fā)獲得高純度的SiHCl3,最后再用氫氣還原得到純度高的單質(zhì)硅。 (4)Mg2Si與鹽酸反應(yīng)生成SiH4和氯化鎂,硅烷以氣體的形式脫離反應(yīng)體系,然后加熱分解硅烷獲得高純硅。 答案:(1)SiO2 非金屬 (2)晶體硅 (3)由C還原SiO2得到的單質(zhì)硅中,雜質(zhì)含量過高,后面兩步操作是為了提純硅 加熱蒸發(fā) (4)①M(fèi)g2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑ ②SiH4Si+2H2 3.由黃銅礦(主要成分是CuFeS2)煉制精銅的工藝流程示意圖如下: (1)在反射爐中,把銅精礦砂和石英砂混合加熱到1 000 ℃左右,黃銅礦與空氣反應(yīng)生成Cu和Fe的低價硫化物,且部分Fe的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛢r氧化物。該過程中兩個主要反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是__________________________、____________________________,反射爐內(nèi)生成爐渣的主要成分是________。 (2)冰銅(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量為20%~50%。轉(zhuǎn)爐中,將冰銅加熔劑(石英砂)在1 200 ℃左右吹入空氣進(jìn)行吹煉。冰銅中的Cu2S被氧化為Cu2O,生成的Cu2O與Cu2S反應(yīng),生成含Cu量約為98.5%的粗銅,該過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是_____________________________、________________________________。 (3)粗銅的電解精煉如圖所示。在粗銅的電解過程中,粗銅板應(yīng)是圖中電極________(填圖中的字母);在電極d上發(fā)生的電極反應(yīng)式為____________________;若粗銅中還含有Au、Ag、Fe,它們在電解槽中的存在形式和位置為____________________。 解析:(1)CuFeS2與O2反應(yīng)時,生成的Cu和Fe的低價硫化物分別是Cu2S、FeS,生成物中肯定含有SO2,用觀察法即可配平該方程式;FeS與O2反應(yīng),生成FeO和SO2,用觀察法也可快速配平;反射爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng):FeO+SiO2FeSiO3,所以爐渣的主要成分是FeSiO3。(2)Cu2S與O2反應(yīng)生成Cu2O,另一種生成物肯定是SO2,運(yùn)用觀察法可快速配平;Cu2O與Cu2S的反應(yīng)經(jīng)觀察也可快速配平。(3)電解精煉銅時,粗銅作陽極,即粗銅應(yīng)為電極c;電極d是電解池的陰極,發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu2++2e-===Cu;電解時,比銅活潑的金屬,例如鐵,優(yōu)先放電生成Fe2+進(jìn)入電解液中,而比銅不活潑的金屬會以陽極泥的形式沉積于陽極下方。 答案:(1)2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2 2FeS+3O22FeO+2SO2 FeSiO3 (2)2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2 2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑ (3)c Cu2++2e-===Cu Au、Ag以單質(zhì)的形式沉積在c(陽極)下方,F(xiàn)e以Fe2+的形式進(jìn)入電解液中 4.[xx新課標(biāo)Ⅱ卷]鋅錳電池(俗稱干電池)在生活中的用量很大。兩種鋅錳電池的構(gòu)造如圖(a)所示。 普通鋅錳電池 堿性鋅錳電池 圖(a)兩種干電池的構(gòu)造示意圖 回答下列問題: (1)普通鋅錳電池放電時發(fā)生的主要反應(yīng)為 Zn+2NH4Cl+2MnO2===Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH ①該電池中,負(fù)極材料主要是__________________________,電解質(zhì)的主要成分是________________,正極發(fā)生的主要反應(yīng)是__________________________。 ②與普通鋅錳電池相比,堿性鋅錳電池的優(yōu)點(diǎn)及其理由是______________________。 (2)圖(b)表示回收利用廢舊普通鋅錳電池的一種工藝(不考慮廢舊電池中實(shí)際存在的少量其他金屬)。 圖(b)一種回收利用廢舊普通鋅錳電池的工藝 ①圖(b)中產(chǎn)物的化學(xué)式分別為A________,B________。 ②操作a中得到熔塊的主要成分是K2MnO4。操作b中,綠色的K2MnO4溶液反應(yīng)后生成紫色溶液和一種黑褐色固體,該反應(yīng)的離子方程式為________________________________。 ③采用惰性電極電解K2MnO4溶液也能得到化合物D,則陰極處得到的主要物質(zhì)是________________(填化學(xué)式)。 解析:(1)①由普通鋅錳電池放電時的總反應(yīng)可知,Zn作負(fù)極,正極上發(fā)生還原反應(yīng):MnO2+NH+e-===MnOOH+NH3。正極上還可發(fā)生副反應(yīng):2NH+2e-===2NH3+H2。②堿性鋅錳電池不易發(fā)生電解質(zhì)的泄漏,因?yàn)橄牡呢?fù)極改裝在電池的內(nèi)部;堿性鋅錳電池使用壽命較長,因?yàn)榻饘俨牧显趬A性電解質(zhì)中比在酸性電解質(zhì)中的穩(wěn)定性提高。(2)①分析工藝流程圖可知,化合物A為ZnCl2,化合物B為NH4Cl,化合物C為KCl,化合物D為KMnO4。②“黑色固體混合物”中含有Zn(NH3)2Cl2、NH4Cl、MnOOH及MnO2等,操作a是將MnO2氧化為K2MnO4,操作b是K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)生成KMnO4和MnO2。③用惰性電極電解K2MnO4溶液時,陰極是H+放電,產(chǎn)生H2。 答案:(1)①Zn NH4Cl MnO2+NH+e-===MnOOH+NH3?、趬A性電池不易發(fā)生電解質(zhì)的泄漏,因?yàn)橄牡呢?fù)極改裝在電池的內(nèi)部;堿性電池使用壽命較長,因?yàn)榻饘俨牧显趬A性電解質(zhì)中比在酸性電解質(zhì)中的穩(wěn)定性提高 (2)①ZnCl2 NH4Cl?、?MnO+2CO2===2MnO4+MnO2↓+2CO ③H2 5.[xx浙江卷]利用廢舊鍍鋅鐵皮可制備磁性Fe3O4膠體粒子及副產(chǎn)物ZnO。制備流程圖如下: 已知:Zn及其化合物的性質(zhì)與Al及其化合物的性質(zhì)相似。請回答下列問題: (1)用NaOH溶液處理廢舊鍍鋅鐵皮的作用有________。 A.去除油污 B.溶解鍍鋅層 C.去除鐵銹 D.鈍化 (2)調(diào)節(jié)溶液A的pH可產(chǎn)生Zn(OH)2沉淀,為制得ZnO,后續(xù)操作步驟是______________________________________________。 (3)由溶液B制得Fe3O4膠體粒子的過程中,須持續(xù)通入N2,其原因是________________________________________________。 (4)Fe3O4膠體粒子能否用減壓過濾法實(shí)現(xiàn)固液分離?________(填“能”或“不能”),理由是________________________。 (5)用重鉻酸鉀法(一種氧化還原滴定法)可測定產(chǎn)物Fe3O4中的二價鐵含量。若需配制濃度為0.010 00 molL-1的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液250 mL,應(yīng)準(zhǔn)確稱取________g K2Cr2O7(保留4位有效數(shù)字,已知MK2Cr2O7=294.0 gmol-1)。配制該標(biāo)準(zhǔn)溶液時,下列儀器中不必要用到的有________(用編號表示)。 ①電子天平?、跓、哿客病、懿AО簟? ⑤容量瓶?、弈z頭滴管?、咭埔汗? (6)滴定操作中,如果滴定前裝有K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管尖嘴部分有氣泡,而滴定結(jié)束后氣泡消失,則測定結(jié)果將________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。 解析:(1)結(jié)合已知信息可知,用NaOH溶液處理廢舊鍍鋅鐵皮,既可以去除鐵皮表面的油污,又可以溶解鍍鋅層。(2)由Zn(OH)2到ZnO,后續(xù)的操作步驟是抽濾、洗滌、灼燒。(3)持續(xù)通入N2,是為了防止Fe2+被O2氧化。(4)抽濾不宜用于過濾膠狀沉淀或顆粒太小的沉淀。(5)0.735 0 g的K2Cr2O7固體需要用電子天平稱量,直接配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液時,不必要用到移液管和量筒。(6)滴定前滴定管尖嘴部分有氣泡,滴定后消失,說明消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積讀數(shù)偏大,故測定結(jié)果偏大。 答案:(1)A、B (2)抽濾、洗滌、灼燒 (3)N2氣氛下,防止Fe2+被氧化 (4)不能 膠體粒子太小,抽濾時容易透過濾紙 (5)0.735 0?、邰摺? (6)偏大 6.生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥的原料主要有石灰質(zhì)原料[如石灰石(含硫)]和黏土質(zhì)原料,還有少量輔助原料(如鐵礦石)。其主要生產(chǎn)工藝如圖所示。 請回答下列問題: (1)普通硅酸鹽水泥熟料的主要成分有硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和________(填名稱)。 (2)步驟②除了產(chǎn)生粉塵外,還可能產(chǎn)生________(至少填兩種)等污染性廢氣。 (3)預(yù)熱器利用回轉(zhuǎn)窯等裝置排出廢氣的余熱加熱生料并使部分碳酸鹽分解。這樣做的好處是________________________________________ ______________________________________________________________。 (4)鋁率表示熟料中氧化鋁與氯化鐵的質(zhì)量比。已知某熟料中Al2O3和Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4.28%和4.53%,則該熟料的鋁率為________(計(jì)算保留兩位小數(shù))。 (5)熟料還需加入適量石膏(CaSO42H2O)。180 mg某石膏樣品受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖所示。 ①樣品在熱天平中受熱脫水時,往往要適速通入適量惰性氣體,這樣做的目的是__________________________________________________ ______________________________________________________________。 ②加熱到1 400 ℃時生成的氣體能使品紅溶液褪色。該溫度下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________ _______________________________________________________________。 解析:(1)普通硅酸鹽水泥的成分除硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣外,還有鐵鋁酸鈣。 (2)生料與煤在水泥回轉(zhuǎn)窯中加熱到1 450 ℃時發(fā)生反應(yīng)能生成污染性氣體CO,煤燃料還可產(chǎn)生污染性氣體SO2。 (3)利用回轉(zhuǎn)窯排出廢氣的余熱來加熱生料,使能源得到充分的利用。 (4)鋁率==≈0.94 (5)①利用惰性氣體排出加熱產(chǎn)生的水蒸氣,防止水蒸氣對測定產(chǎn)生誤差。 ②氣體能使品紅溶液褪色,則該氣體為SO2。從曲線圖可以看出:200 ℃~1 400 ℃的范圍內(nèi)為CaSO4。1 400 ℃時,CaSO4(110-3 mol,140 mg)生成56 mg的固體物質(zhì),該固體物質(zhì)中一定含有Ca,故為CaO。則反應(yīng)方程式為2CaSO42CaO+2SO2↑+O2↑ 答案:(1)鐵鋁酸鈣(或鐵鋁酸四鈣) (2)二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物(寫化學(xué)式也可) (3)提高氣固間的換熱效率,實(shí)現(xiàn)整個煅燒系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗 (4)0.94 (5)①防止水蒸氣對測定產(chǎn)生誤差 ②2CaSO42CaO+2SO2↑+O2↑ 創(chuàng)新試題 教師備選 教學(xué)積累 資源共享 本題可作為備用例題 電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法:保持污水的pH在5.0~6.0之間,通過電解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉積下來,具有凈化水的作用。陰極產(chǎn)生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層,刮去(或撇掉)浮渣層,即起到了浮選凈化的作用。某科研小組用電浮選凝聚法處理污水,設(shè)計(jì)裝置示意圖如下: (1)實(shí)驗(yàn)時若污水中離子濃度較小,導(dǎo)電能力較差,產(chǎn)生氣泡速率緩慢,無法使懸浮物形成浮渣。此時,應(yīng)向污水中加入適量的________。 a.BaSO4 b.CH3CH2OH c.Na2SO4 d.NaOH (2)電解池陽極發(fā)生了兩個電極反應(yīng),其中一個反應(yīng)生成一種無色氣體,則陽極的電極反應(yīng)式分別是 Ⅰ._______________________________________________________ _; Ⅱ.___________________________________ _____________________。 (3)電極反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ的生成物反應(yīng)得到Fe(OH)3沉淀的離子方程式是___________________________________________________________。 (4)該燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì),CH4為燃料,空氣為氧化劑,稀土金屬材料作電極。為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運(yùn)行,電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定,電池工作時必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)(見上圖)。A物質(zhì)的化學(xué)式是__________________。 解析:(1)為了增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性,因此可選用易溶性強(qiáng)電解質(zhì)溶液,排除a和b。考慮到題中要求電解時保持污水的pH在5.0~6.0之間,因此不能添加NaOH。(2)電解時鐵作陽極,因此主要發(fā)生Fe-2e-===Fe2+,同時也發(fā)生副反應(yīng),即溶液中的OH-失電子被氧化成O2。(3)根據(jù)得失電子守恒和電荷守恒即可得離子方程式。(4)由于原電池的負(fù)極產(chǎn)物有水生成,所以負(fù)極必有CO參加,同時根據(jù)碳守恒可知A必為CO2,負(fù)極反應(yīng)式可表示為CH4+4CO-8e-===5CO2+2H2O。 答案:(1)c (2)Fe-2e-===Fe2+ 4OH--4e-===2H2O+O2↑ (3)4Fe2++10H2O+O2===4Fe(OH)3↓+8H+ (4)CO2- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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