2.6 材料的利用与发展 同步练习（含答案）

2.6 材料的利用与发展
一、选择题
1．中科院广州化学研究所采用最新的纳米技术，成功地开发出了“CO2制取全降解塑料”（即 可被微生物分解的塑料） 的新技术。则下列有关此项技术的说法错误的是（ ）
A．是纳米技术应用的重大突破
B．将有助于缓解“温室效应”
C．有助于减少“白色污染”
D．该塑料不属于有机合成材料
2．下列行为不利于遏制污染的是
A．对工业污水作处理使之符合排放标准，防止水体污染
B．将废电池填埋，避免重金属污染
C．机动车用压缩天然气替代汽油，减轻空气污染
D．使用微生物降解塑料和光降解塑料，减少白色污染
3．温州市马鞍山龙泉窑遗址成为浙江省2020年度“十大”重要考古发现，实证温州曾深度参与海上丝绸之路。该遗址出土物品用传统材料制作，下列可能属于该遗址物品的是（　　）
A．陶瓷餐具 B．防弹头盔
C．半导体集成电路 D．光导纤维
4．下列有关资源、能源叙述正确的是（　　）
A．空气中各成分作为原料广泛用于生产化肥、化工产品、炼钢，石油加工、运输、电光源等，是人类生产活动的重要能源
B．汽车使用乙醇汽油可适当节约石油资源，并在一定程度上减少汽车尾气的污染
C．防止金属腐蚀是保护金属资源的唯一途径
D．有机合成材料的开发和使用，大大节约了金属资源，有百益而无一害
5．下列用于制造汽车的物质，不属于人造材料的是（　　）
A．钢铁 B．塑料 C．真皮 D．玻璃
6．最近，一则关于环保人士在公路边拾到30年前生产的食品包装袋的报道，再次引起了人们对垃圾处理的高度管制，以下垃圾处理方法中不合理的是（）
A．随地填埋 B．分类回收 C．焚烧发电 D．生物降解
7．“垃圾是放错位置的资源”。乱丢垃圾会造成资源浪费和环境污染，所以我们要将垃圾进行分类处理。废弃的草稿纸应放入下列四个垃圾桶中的（ ）
A．B．
C． D．
8．下列关于金属的说法正确的是（ ）
A．人类使用金属铝的年代早于铜、铁
B．“真金不怕火炼”表明金（Au）在高温条件下也很难与氧气反应
C．合金的熔点高，可用于制造保险丝
D．将生锈的菜刀浸泡在食盐水中，可除去其表面的铁锈
9． “信息”、“材料”和“能源"被称为新科技革命的三大支柱。下列叙述错误的是（ ）
A．因特网上丰富的信息资源，有些是不健康的
B．合金、塑料、橡胶是三种重要的高分子材料
C．制造“神舟七号"宇宙飞船，使用了多种新型材料
D．核能、太阳能、氢能等是具有广阔开发前景的新能源
10．单层石墨成为石墨烯，这种“只有一个碳原子厚的碳薄片”被公认为是目前世界上最薄、最坚硬、传导电子速度最快的新型材料，下列关于石墨烯的叙述中正确的是
A．石墨烯的化学式为C B．石墨烯的硬度小于金刚石
C．石墨烯属于化合物 D．石墨烯中碳元素的化合价为＋4
11．为深入践行生态文明思想，我市全域推进垃圾分类工作，城镇全面推行垃圾分类“两定四分”。按“易腐垃圾、其他垃圾、有害垃圾、可回收物”分类，实行“定时、定点”投放，其中同学们喝剩的矿泉水瓶属于哪类垃圾（　　）
A．易腐垃圾 B．其他垃圾 C．有害垃圾 D．可回收物
12．为让天更蓝、地更绿、水更清，下列建议不可行的是
A．严禁随意焚烧秸秆，以减少PM2.5的排放
B．使用清洁能源，以节约化石燃料
C．禁止使用化肥农药，以防止水体污染
D．分类回收垃圾，以促进资源再生
13．下列物体是使用塑料制成的是 （ ）
A．用金、银、铜等制作奖牌
B．用麻类纤维制作毛绒玩具
C．用新型钢材建造“鸟巢”
D．用聚氟乙烯制造“水立方”外层膜
二、填空题
14．近日，浙江大学高分子系课题组制备出了一种超轻气凝胶——全碳气凝胶——它刷新了目前世界上最轻材料的纪录，将100立方厘米大小的“碳海绵”“踩”在狗尾巴草上，纤细的草须一点都没有被压弯，如图所示。该材料具有高弹性、强吸附，应用前景广阔。
（1）全碳气凝胶是目前世界上最轻的物质，这里的“最轻”指的不是质量，而是指 。
（2）该物质是用石墨为原料的石墨烯和碳纳米管制成。石墨是碳的一种 。
15．石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，同时是在长度和横截面积相同条件下，电阻最小的材料。浙大科研团队研制出的新型铝-石墨烯电池，由金属铝箔负极、石墨烯正极及AlCl4-电解液组成。这种电池可以在零下40摄氏度到120摄氏度的环境中工作，在零下30摄氏度的环境中，这种新型电池能实现1000次充放电性能不减，而在100摄氏度的环境中，它能实现4.5万次。这种新型电池是柔性的，将它弯折一万次后，容量完全保持。根据以上材料分析：
(1)石墨烯属于______材料（选填“非金属”“金属”或“有机合成”）。
(2)石墨烯电池的AlCl4-电解液中，铝元素的化合价为______。
(3)从充放电性能的角度考虑，铝-石墨烯电池更适合在______（选填“高温”或“低温”）环境中使用。
(4)工人在生产石墨烯电池过程中，可能会将石墨烯纳米粒子吸入肺部，若石墨烯纳米粒子进入血液，随着血液循环，该粒子最先到达心脏的______（选填“左心房”“左心室”“右心房”或“右心室”）。
16．为了减少或消除材料制造过程中的污染，人们需要探寻_____或_____的绿色新工艺，需要探索污染物的_____、_____和_____的途径
17．纯电动车是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的一类新能源车，如图是某款电动汽车。
（1）图中属于金属材料的有________（填序号）。
（2）利用锂离子电池驱动的电动车，在行驶的过程中，能量的转化过程为____________
（3）新型固体LiFePo4隔膜电池广泛应用于电动汽车，电池充放电反应为FePO4＋LiLiFePO4，该充电反应属于基本反应类型中的_________
18．垃圾分类回收是保护环境、防止资源浪费的一项重要举措。我市街头常见垃圾桶如图所示，请回答下列问题。
（1）图中标示的物体中，含金属材料的是_____（填序号）。
（2）塑料矿泉水瓶应放入_____（填“可回收”或“不可回收”）筒中。
19．新型材料是指那些_____或_____中的、具有_____特性和功能并能满足_____进步所需的材料。
20．眼镜是人们常用的护眼工具，如图是一款变色眼镜的示意图：
(1)所标物质中属于金属单质的是_____，属于有机合成材料的是_____。
(2)夏天铜螺丝部位常出现一层绿色物质，这是由于铜生锈的原因，请完成该反应的化学方程式：_____Cu＋O2＋_____＋H2O===Cu2(OH)2CO3。
(3)该款变色眼镜的玻璃里加入了溴化银(AgBr)和氧化铜。在强光照射下，溴化银分解成溴和银，玻璃颜色变深，此反应类型属于_____反应；当光线变暗时，溴和银在氧化铜作用下，重新生成溴化银，玻璃颜色变浅，氧化铜在反应中起_____作用。结合镜片材料从天然水晶、光学玻璃到光学树脂的变迁过程，请你谈一谈化学与生活的关系：_____。
三、探究题
21．纳米材料常常具有一些特殊性质，纳米铁粉在隐形材料喷涂方面有着球形铁粉无可比拟的优越性，广泛用于国防军工领域。纳米铁粉在空气中容易被氧化。某科学小组通过动手实验制备纳米铁粉。
（1）用图1所示步骤来制取草酸亚铁晶体。硫酸亚铁、草酸钠（Na2C2O4）两溶液发生复分解反应来制备草酸亚铁（FeC2O4）。常温下，草酸亚铁的溶解度较小，写出制备草酸亚铁的化学方程式：__________。
（2）用图2所示方法，焙烧草酸亚铁制取纳米铁粉： FeC2O4 △ Fe+2CO2↑。图2装置中当草酸亚铁粉受热完全变黑，立即将细管口部分放在火焰上烧熔封闭，这样便得到了高纯度的纳米铁粉。分解草酸亚铁的实验前，是否需要排尽装置中的空气，请说明理由：______________。
（3）科学小组将制得的纳米铁粉从一定高度往下倒出，发现铁粉在下落过程中出现大量的火花，漂亮纷呈，请对此现象做出解释：__________。
22．纳米级Cu2O因具有优良的催化性能备受关注。某兴趣小组同学在《培养中学生基本科学素养的化学实验教学研究》课题组老师的带领下开展了系列研究。
Ⅰ纳米级Cu2O的用途研究
（查阅资料）①氨气是一种有刺激性气味的气体，在高浓度氧气中才能燃烧，生成氮气和水。
②在纳米级Cu2O的催化作用下，氨气与氧气在一定温度下发生以下化学反应：
4NH3＋5O2===4NO＋6H2O
4NH3＋3O2===2N2＋6H2O
工业上用NO制备硝酸、氮肥等化工产品。
（实验1）设计图1的实验装置验证氨气在氧气中燃烧：将过量的氧气与氨气分别从a、b两管进气口通入，并在b管上端点燃氨气。实验组需先通入氧气，后通入氨气，理由是_____。
（实验2）设计如图2实验装置，并对生成物进行成分分析。
根据气体成分分析数据，同学们绘制了曲线图(见图3)，发现在纳米级Cu2O的催化作用下，300℃时以生产_____为主。若利用后续处理装置模拟硝酸的工业制法，最好将电热丝的温度控制在_____℃左右。
Ⅱ纳米级Cu2O的制备研究
利用某些特殊的细菌，在一定条件下将某岩石中的不溶性硫化铜(CuS)转化为可溶性硫酸铜，进而制得纳米级Cu2O，其流程如图4：
(1)在细菌作用下，岩石中的硫化铜(CuS)与空气中的氧气反应生成硫酸铜，反应的化学方程式为_____。
(2)③中观察到的现象是_____。
(3)在加热条件下，用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2生成Cu2O、N2和H2O，反应的化学方程式为_____，Cu2O中铜元素的化合价是_____。
试卷第2页，共2页
参考答案
1．D
【详解】
由采用最新的纳米技术，成功地开发了“CO2制取全降解塑料”的新技术可推出，这是纳米技术应用的重大突破，制取全降解塑料，有助于减少“白色污染”，因为是用CO2制取全降解塑料，将二氧化碳转化为塑料，所以能缓解温室效应，该塑料属于有机合成材料。
故选D。
2．B
【解析】
试题分析：A、对工业污水作处理使之符合排放标准，防止水体污染，正确，B、将废电池填埋，会导致土壤以及地下水污染，不能避免重金属污染，错误，C、机动车用压缩天然气替代汽油，减轻空气污染，正确，D、使用微生物降解塑料和光降解塑料，减少白色污染，正确，故选B
考点：环境保护
3．A
【详解】
A、陶瓷餐具使用的陶瓷，已经有几千年的历史，则它应该属于该遗址物品，故A符合题意；
BCD、防弹头盔，半导体集成电路和光导纤维，都是近几十年来人类发明的新材料，故B、C、D不合题意。
故选A。
4．B
【详解】
A、空气中各成分作为原料广泛用于生产化肥、化工产品、炼钢，石油加工、运输、电光源等，是人类生产活动的重要资源，而不是能源，故选项说法错误。
B、乙醇属于可再生能源，燃烧产物是二氧化碳和水，汽车使用乙醇汽油可适当节约石油资源，并在一定程度上减少汽车尾气的污染，故选项说法正确。
C、防止金属的腐蚀、回收利用废旧金属、合理开采矿物及寻找金属的代用品等，均是保护金属资源的途径，故选项说法错误。
D、有机合成材料的开发和使用，大大节约了金属资源，但废弃的有机合成材料如塑料等会造成白色污染，故选项说法错误。
故选：B。
【点睛】
本题难度不大，了解空气的重要用途、汽车使用乙醇汽油的优点、保护金属资源的途径、有机合成材料等即可正确解答本题。
5．C
【解析】
【分析】
人造材料是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料。
【详解】
A、钢铁是人为地造成的合金，属于人造材料，故A正确；
B、塑料是合成材料，属于人造材料，故B正确；
C、真皮是天然形成的，不属于人造材料，故C不正确；
D、玻璃属于人造材料，故D正确。故选C。
6．A
【解析】
试题分析：A、随地填埋，产生的有害物质会污染土壤、地下水等，故选项垃圾处理方法错误。B、分类回收，可转化为有用资源、减少污染和资源浪费等，故选项垃圾处理方法正确。C、焚烧发电，能将垃圾转化为电能，故选项垃圾处理方法正确。D、生物降解，能减少环境污染，故选项垃圾处理方法正确。故选：A。
考点：常见污染物的来源、危害及治理
7．B
【详解】
废弃的草稿纸应放到可回收物垃圾桶中；
故答案为B。
8．B
【解析】
【详解】
A人类使用金属铝的年代晚于铜、铁，故原说法错误；
B“真金不怕火炼”表明金（Au）在高温条件下也很难与氧气反应，故说法正确；
C合金的熔点低，但只有少数可用于制造保险丝，故原说法错误；
D将生锈的菜刀浸泡在食盐水中，不可除去其表面的铁锈，反而会加快生锈。故说法错误。故选B。
9．B
【详解】
A、因特网给我们提供了丰富的信息资料，但是上面也有些内容是不健康的。故A正确。
B、塑料、橡胶是高分子材料，但是合金不是高分子材料。故B错误。
C、由科技资料知：制造“神舟七号“宇宙飞船，使用了多种新型材料。故C正确。
D、由新能源知识知：核能、太阳能、氢能等是具有广阔开发前景的新能源。故D正确。
故选B。
10．A
【解析】
【详解】
A、由题意可知，单层石墨称为石墨烯，所以，石墨烯的化学式为C，故A正确；
B、由题意可知，“只有一个碳原子厚的碳薄片”被公认为是目前世界上最薄、最坚硬的材料．所以，石墨烯的硬度大于金刚石，故B错误；
C、由题意可知，单层石墨称为石墨烯，石墨烯属于单质，故C错误；
D、石墨烯属于单质，碳元素的化合价为0，故D错误．故选：A．
11．D
【详解】
矿泉水瓶可回收加以再利用，属于可回收利用的垃圾，可投入可回收物标志的垃圾箱。故选D。
12．C
【解析】
试题分析：A、严禁随意焚烧秸秆，可以减少PM2.5的排放，故正确；B、使用清洁能源，可以保护空气，保护环境，节约化石燃料，故正确；C、合理使用化肥和农药，不能禁止，故错误；D、分类回收垃圾，可以节约资源，故正确
考点：防止空气污染、水体污染。
13．D
【详解】
A．用金、银、铜制造的奖牌属于金属材料；
B．化学纤维属于有机合成材料；
C．钢材属于金属材料；
D．聚氟乙烯是一种塑料，属于有机合成材料；故选：D。
14．（1）密度；（2）单质
【详解】
（1）全碳气凝胶是目前世界上最轻的物质，这里的“最轻”指的不是质量，而是指密度；
（2）碳元素组成的单质主要是指金刚石、石墨和C60．
故答案为（1）密度；（2）单质．
15．非金属 +3 高温 左心房
【详解】
(1) 石墨烯是由非金属元素的，所以属于石墨烯属于非金属材料；
(2) 氯元素显-1价，而AlCl4-电带1个单位的负电荷，所以铝元素显+3价；
(3) 铝石墨烯电池在100摄氏度的环境中，它能实现4.5万次充放电，所以适宜在高温时使用；
(4) 将石墨烯纳米粒子吸入肺部，若石墨烯纳米粒子进入血液，随着血液循环，该粒子最先到达心脏的左心房。
16．无污染 低污染 防治 转化 综合利用
【解析】
【分析】
绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，即减少或消除危险物质的使用和产生的化学品和过程的设计。
【详解】
为了减少或消除材料制造过程中的污染，人们需要探寻无污染或低污染的绿色新工艺，需要探索污染物的防治、转化和综合利用的途径。
17．②③ 化学能→电能→机械能 化合反应
【详解】
（1）钢和合金属于金属材料，故填：②③；
（2）电池中的化学能转化为电能，电能转化为车子的机械能，故填：化学能→电能→机械能。
（3）该反应符合化合反应多变一的特征，属于化合反应。故填：化合反应。
18．②③ 可回收
【分析】
金属单质及合金都属于金属材料。
【详解】
（1）金属单质及合金都属于金属材料，铝合金属于金属材料， 故选②③。
（2）塑料是可以回收重新利用的，故塑料矿泉水瓶应放入可回收筒中。
【点睛】
有机合成材料包括塑料、合成纤维和合成橡胶，塑料外壳属于有机合成材料。
19．新出现 正在发展 优异 技术
【解析】
【详解】
新型材料是指那些新出现或正在发展中的、具有优异特性和功能并能满足技术进步所需的材料。
20．铜螺丝 塑料脚套 2 CO2 分解 催化 化学在材料的开发和利用中发挥着重要作用
【详解】
试题分析：物质中属于金属单质的是铜螺丝，钛合金镜腿；有机合成材料的是塑料；根据质量守恒定律可以确定参加反应的铜原子的个数是2个，同时需要参加反应的物质是二氧化碳；在强光照射下，溴化银生成溴和银，说明该反应是分解反应；氧化铜在反应中起催化作用；化学与生活的关系化学的发展为人类提高生活质量提供了物质保障等。
考点：化学材料 质量守恒定律 反应类型 催化剂 化学与生活
21．（1）FeSO4+ Na2C2O4 = FeC2O4 ↓ +Na2SO4 （2）不需要，实验产生的二氧化碳会将空气排出 （3）纳米铁粉容易被空气中的氧气氧化,放热达到着火点
【详解】
（1）用图1所示步骤来制取草酸亚铁晶体。硫酸亚铁、草酸钠（Na2C2O4）两溶液发生复分解反应来制备草酸亚铁（FeC2O4）。常温下，草酸亚铁的溶解度较小，视为不溶解，制备草酸亚铁的化学方程式：FeSO4+Na2C2O4=FeC2O4↓+Na2SO4。
（2）用图2所示方法，焙烧草酸亚铁制取纳米铁粉：FeC2O4 Fe+2CO2↑。图2装置中当草酸亚铁粉受热完全变黑，立即将细管口部分放在火焰上烧熔封闭，这样便得到了高纯度的纳米铁粉。分解草酸亚铁的实验前，不需要排尽装置中的空气，实验产生的二氧化碳会将空气排出。
（3）科学小组将制得的纳米铁粉从一定高度往下倒出，发现铁粉在下落过程中出现大量的火花，漂亮纷呈，请对此现象做出解释：纳米铁粉容易被空气中的氧气氧化，放热达到着火点。
22．NH3在空气中不能点燃，并且NH3逸出会造成污染 氮气 900 CuS＋2O2CuSO4 产生蓝色沉淀 N2H4＋4Cu(OH)22Cu2O＋N2↑＋6H2O ＋1
【详解】
实验1：NH3的燃烧需要高浓度氧气，先通氧气可以保证氨气被点燃，并且NH3逸出会造成污染。
实验2：由图曲线可以看出，在300℃时氮气比NO产量高，以氮气为主。若利用后续处理装置模拟硝酸的工业制法，生成物中应以NO为主，因此最好将电热丝的温度控制在900℃左右。
（1）反应物是硫化铜（CuS）与空气中的氧气，生成物是硫酸铜，反应条件是细菌，化学方程式为CuS＋2O2CuSO4；
（2）③中反应是硫酸铜溶液中加入氢氧化钠，生成物中有氢氧化铜，因此可观察到产生蓝色沉淀；
（3）反应的化学方程式为N2H4＋4Cu(OH)22Cu2O＋N2↑＋6H2O，Cu2O中氧元素为-2价，根据化合物中正负化合价代数和为0可知铜元素化合价为+1价。
答案第1页，共2页
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