·第43讲·化学与材料的发展

第43讲 化学与材料的发展,考点1 无机非金属材料,例1 硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题： (1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：,写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式 _。 整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式_；H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是_。,SiHCl33H2O=H2SiO3H23HCl,高温下，H2遇O2发生爆炸,(2)下列有关硅材料的说法正确的是_(填字母) A碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥 B氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承 C普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高 D盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅,ABCD,(3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出实验现象并给予解释_。,生成白色絮状沉淀，有刺激性气味的气体生成； 与 发生双水解反应， 2 2H2O=2NH3·H2OH2SiO3,考点2 冶金工艺与物质提纯,例2 (2011·湖南省六校高考仿真模拟)某工厂用软锰矿(含MnO2约70%及少量Al2O3)和闪锌矿(含ZnS约80%及少量FeS)共同生产MnO2和Zn(电池原料)。生产工艺如下：,已知： A是MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液； 中的电解反应式为MnSO4ZnSO42H2O=MnO2Zn2H2SO4 (1)A中属于还原产物的是_。 (2)中加入MnCO3、Zn2(OH)2CO3的作用是_； 需要加热的原因是_；C的化学式是_。,MnSO4,增大溶液的pH，使Fe3和Al3生成沉淀,促进Fe3和Al3水解,H2SO4,(3)该生产中除得到MnO2和Zn以外，还可得到的副产品是_。 (4)如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是_。 (5)从生产MnO2和Zn的角度计算，软锰矿和闪锌矿的质量比大约是_。,Fe2O3、Al2O3、S、Na2SO4,Na2CO3、H2SO4,1.03(或1),【解析】 本题考查生产二氧化锰和锌的工艺。 (1)软锰矿中含有MnO2，Mn元素的化合价为4价，而A中含有MnSO4，Mn元素化合价变为2价，所以A中MnSO4为还原产物。 (2)中加入MnCO3、Zn2(OH)2CO3的作用是为了增大溶液的pH，使Fe3和Al3生成沉淀。需要加热的原因是为了促进Fe3和Al3水解。A中全部为硫酸盐，则可判断中加入的C应为硫酸。,(3)由流程图可知该生产中还可得到的副产品是Fe2O3、Al2O3、S、Na2SO4。 (4)由流程图可知需购买的化工原料为纯碱和硫酸 (5)假设得到MnO2和Zn各1 mol，则需软锰矿的质量为124.3 g，需闪锌矿的质量为121.25 g，其质量比大约为1.031。,【点评】 本题为工艺流程题，解答时要充分挖掘流程图中所给信息，如该题中对C的分析，电解溶液可得C，且C加入溶液中，可依据A中所含溶质判断，A中均有硫酸盐的物质，则溶液中一定加入了硫酸，再如(3)、(4)问的解答，均可从图中找到答案。,重点掌握制造材料的基本原理；化工生产的“三废处理”；有机高分子的合成和新型无机非金属材料的制造原理。不同类型的材料有不同的特点，也有突出的共性，要注意进行对比，完整准确地认识材料。,1.(2011·三明联考)化学知识在生产和生活中有着重要的应用。下列说法中，错误的是( ) A与铜质水龙头连接处的钢质水管易发生腐蚀 B明矾常作为净水剂，双氧水通常可用于作杀菌消毒 C金属钠、镁等活泼金属着火时，可以使用泡沫灭火器来灭火 D发酵粉中主要含有碳酸氢钠，能使焙制出的糕点疏松多孔,C,2.下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是(双选)( ) A钢管与电源正极连接，钢管可被保护 B铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀 C钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀 D钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe2e=Fe2,BD,3.下图标出了各种材料强度与密度的比值以及广泛使用的年代。从图中可以看出的信息是( ),A随着社会的发展，出现新材料的速度明显加快 B新材料发展的总趋势是强度越来越大 C1800年以前出现的材料强度都比铝小 D铝的密度比钢的密度大,【答案】 A,4.(2011·广东卷)由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：,(注：NaCl熔点为801 ；AlCl3在181 升华),(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为_和_ _。 (2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有_；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在_。,HCl和AlCl3,NaCl,(3)在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为_ _。 (4)镀铝电解池中，金属铝为_极，熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在，铝电极的主要电极反应式为_ 。 (5)钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是_ _。,Cl22OH=ClClOH2O，HOH=H2O,阳,Al7AlCl3e=4,致密的氧化铝膜能隔绝钢材与空气中的O2、CO2和H2O等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生,1.(2010·天津卷)化学已渗透到人类生活的各个方面。下列说法不正确的是( ) A阿司匹林具有解热镇痛作用 B可以用Si3N4、Al2O3制作高温结构陶瓷制品 C在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀 D禁止使用四乙基铅作汽油抗爆震剂，可减少汽车尾气污染,C,备选题,【解析】 本题考查化学与生活知识，考查考生运用化学知识解决实际问题的能力。阿司匹林是乙酰水杨酸，是一种具有百年历史的解热镇痛的药物，A项正确。Si3N4、Al2O3属于原子晶体、离子晶体，熔点高，B项正确。铜、钢铁闸门与海水构成原电池，加速了闸门的腐蚀速度，C项不正确。铅是重金属元素，会给环境带来污染，D项正确。,2.现代社会中铜在电气、交通、机械和冶金、能源及石化工业、高科技等领域有广泛的应用。某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石(SiO2)，现采用酸浸法从矿石中提取铜，其工艺流程图如下。其中铜的萃取(铜从水层进入有机层的过程)和反萃取(铜从有机层进入水层的过程)是现代湿法炼铜的重要工艺手段。,已知： Cu2O2H=Cu2CuH2O； 当矿石中三氧化二铁含量太低时，可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜； 反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。,回答下列问题： (1)矿石用稀硫酸处理过程中发生反应的离子方程式为_ _。 (2)“循环”经多次循环后的水层1不能继续循环使用，但可分离出一种重要的硫酸盐晶体。若水层1暴露在空气中一段时间后，可以得到另一种重要的硫酸盐，写出水层l暴露在空气中发生反应的离子方程式_。,(3)“循环”中萃取剂是一类称作为肟类的有机化合物，如N510、N530等。某肟类化合物A的分子结构中仅含n1个CH3、n2个OH和n3个 三种基团，无环状结构，三种基团的数目关系为n3_。若A的相对分子质量为116，上述基团连接时碳原子跟碳原子相连，则A的结构简式是_。,(4)写出电解过程中阳极(惰性电极)发生反应的电极反应式_。 (5)该工艺最大亮点是它符合下列原理_。 A化学平衡 B绿色化学 C质量守恒 D能量守恒 E相似相溶 F酸碱中和 G氧化还原反应,(6)铜、银、金是人类认识最早的三种金属，因为很早就被人们用作钱币，因而有“货币金属”之称。由于铁的金属性比铜、银、金强，相对而言，人类认识铁稍晚。某研究性学习小组为了证明铁的金属活动性比铜强，他设计了如下方案： 铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出； 铁、铜和氯气反应分别生成FeCl3和CuCl2； 足量的铁粉和铜粉和浓硫酸反应生成FeSO4和CuSO4； 铜片置于FeCl3溶液中铜片逐渐溶解；,把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，用导线连接，铁片上无气泡产生，而铜片上有气泡产生； 把铁片和铜片置于盛有浓硝酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上有气泡产生，而铜片上无气泡产生。 以上设计合理的有_。 A两种方案 B三种方案 C四种方案 D五种方案,【答案】 （1）Cu2O2H=Cu2CuH2O、 CuO2H=Cu2H2O 、 Fe2O36H=2Fe33H2O （2） 4Fe2O24H=4Fe32H2O （3）n1n22 （4） 4OH4e=2H2OO2 （5）B （6）A,3.(2011·合肥一检)2006年世界锂离子电池总产量超过25亿只，锂电池消耗量巨大，对不可再生的金属资源的消耗是相当大的。因此锂离子电池回收具有重要意义，其中需要重点回收的是正极材料，其主要成分为钴酸锂(LiCoO2)、导电乙炔黑(一种炭黑)、铝箔以及有机粘接剂。某回收工艺流程如下：,(1)上述工艺回收到的产物有_。 (2)废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂，为了安全对拆解环境的要求是_。 (3)碱浸时主要反应的离子方程式为_。 (4)酸浸时反应的化学方程式为_