金属的腐蚀及防止
1.下列关于钢铁腐蚀的叙述中正确的是( )
A.吸氧腐蚀时正极放出氧气
B.析氢腐蚀时正极放出氢气
C.化学腐蚀速率超过电化学腐蚀速率
D.析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍
解析:吸氧腐蚀时正极上氧气得到电子被还原,析氢腐蚀时正极放出氢气;化学腐蚀不如电化学腐蚀速率快,析氢腐蚀不如吸氧腐蚀普遍。
答案:B
2.下列金属制品最易被腐蚀的是( )
A.铁锅
B.铝壶
C.不锈钢的菜刀
D.镀铬的自行车钢圈
解析:铁锅在使用时比较容易与水、空气接触而发生电化学腐蚀;铝表面易形成氧化膜保护内部金属不被腐蚀;不锈钢的菜刀由于改变了金属的内部结构增强了抗腐蚀性;镀铬的自行车钢圈阻止内部金属与外界接触,增强了抗腐蚀性能。
答案:A
3.下列关于金属腐蚀的叙述正确的是( )
A.金属在潮湿情况下的腐蚀实质是M+nH2OM(OH)n+H2↑
B.金属的化学腐蚀实质是M-ne-Mn+
C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行
D.在潮湿的中性环境中,金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
解析:金属腐蚀的实质是金属失电子,生成金属阳离子,一般金属发生电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀。
答案:BD
4.铁钉和石墨棒用导线连接后,浸入到0.01 mol·L-1的NaCl溶液中,可能发生的是( )
①石墨棒上有氢气析出 ②石墨棒附近产生OH- ③石墨棒上有氧气析出 ④铁钉被氧化
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
解析:在此情境下,Fe发生吸氧腐蚀,Fe作负极:Fe-2e-Fe2+,被氧化,石墨棒作正极:O2+2H2O+4e-4OH-。
答案:D
5.下列叙述中不正确的是( )
A.金属的电化学腐蚀比化学腐蚀普遍
B.钢铁在干燥空气里不易腐蚀
C.用铝质铆钉焊接铁板,铁板易被腐蚀
D.原电池外电路中电子由负极流入正极
解析:金属腐蚀以电化学腐蚀为主,在潮湿环境中腐蚀快,铝比铁活泼,铝钉铆在铁板上,铝失电子,铁被保护。原电池外电路中电子由负极流入正极。
答案:C
6.下列各种金属防护的方法中:①金属表面涂抹油;②改变金属内部结构;③保持金属表面清洁干燥;④在金属表面进行电镀;⑤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.①②③④ B.①③④⑤
C.①②④⑤ D.①②③④⑤
答案:D
7.钢铁在很弱的酸性或中性条件下发生电化学腐蚀时,正极反应为( )
A.Fe-2e-Fe2+
B.2H++2e-H2↑
C.2H2O+O2+4e-4OH-
D.Fe-3e-Fe3+
解析:钢铁中含有多种杂质,在考虑钢铁的电化学腐蚀时,为了简化问题,主要讨论碳杂质问题,也就是以Fe为负极,C为正极的原电池反应。在中性条件或弱酸性条件下发生的是吸氧腐蚀,原电池的正极为C,发生的是还原反应,即得电子反应,故A、D两项应排除,在B、C两项中,B项是析氢腐蚀的电极反应,所以C项符合题意。
答案:C
8.铁是用途最广的金属材料之一。为探究铁的化学性质,某同学将盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉花,然后倒置在水中(如下图所示)。数天后,他观察到的现象是( )
A.铁屑不生锈,试管内液面上升
B.铁屑不生锈,试管内液面高度不变
C.铁屑生锈,试管内液面上升
D.铁屑生锈,试管内液面高度不变
解析:装置中的生铁屑在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀,电池反应为2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,最终Fe(OH)3失水生成铁锈,A、B错误;因反应消耗氧气,使试管内气压减小,试管内液面上升,C正确,D错误。
答案:C
9.现有①汽车 ②机器上的齿轮 ③门把手 ④锯条⑤铁制洗脸盆等常见铁制品。为了防止它们生锈,通常适合采用下面哪一种方法。(填序号)
(1)在表面喷漆 ;(2)在表面涂油 ;(3)在表面镀一层其他金属 ;(4)在表面烧制搪瓷 ;(5)使其表面形成致密的氧化物保护膜 。
解析:防止金属被腐蚀主要采用:(1)表面上加保护层,如烤漆、涂机油或凡士林、电镀、烤蓝等;(2)电化学方法,牺牲阳极的阴极保护法、外加电源的阴极保护法;(3)改变金属的内部结构等。
答案:(1)① (2)② (3)③ (4)⑤ (5)④
10.钢铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀,该腐蚀过程中的电极反应为 。
(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率,可以采用图甲所示的方案,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)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率,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,负极上Fe失去电子,正极上O2得到电子。
(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌,就可由锌失去电子,锌被溶解,而铁被保护,属于牺牲阳极的阴极保护法。
(3)属于外加电流的阴极保护法,需把被保护的铁闸门连接在电源的负极。
答案:(1)负极:2Fe-4e-2Fe2+,正极:O2+2H2O+4e-4OH- (2)C (3)负
11.日常生产、生活中用到许多金属制品,从实用美观角度考虑选择下列合适的金属材料或保护(防腐蚀)方法,将序号填入下表相应空格中。
①不锈钢 ②白铁(镀锌铁皮) ③铝合金 ④镀铬铁管 ⑤涂漆 ⑥镶嵌锌块 ⑦与直流电源负极相连(阴极保护法)
用途 选用材料或保护方法
菜刀
楼梯扶手或阳台护栏
水桶
航海轮船
水闸
吊车塔架
房门窗框
解析:解答本题除理论联系实际外,还要结合日常观察,综合分析得出结论。
菜刀接触潮湿较多,且要求机械强度大、清洁卫生等,故选不锈钢;楼梯扶手、护栏等要求安全美观,经济实惠,故选镀铬铁管;水桶处于潮湿环境,且摩擦碰撞较多,故选镀锌铁皮;航海轮船则采用镶嵌锌块法保护,效果良好;水闸位置固定宜采用阴极保护法;吊车塔架只求坚固防锈且经济,故涂漆保护就可以了;门窗框从轻便美观考虑,可选用铝合金材料。
答案:① ④ ② ⑥ ⑦ ⑤ ③高分子材料
1.下列塑料的合成,所发生的化学反应不同于另外三种的是( )
A.聚乙烯塑料 B.聚氯乙烯塑料
C.聚苯乙烯塑料 D.酚醛塑料
解析:聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料、聚苯乙烯塑料的合成均为加聚反应,而酚醛塑料的合成属于缩聚反应。
答案:D
2.“耐高温长寿命抗氧化陶瓷复合材料应用技术”获2004年度国家技术发明一等奖。该复合材料的强度比钢还大,在航空航天器中用来替代金属材料,可节约20%~30%的燃料。下列关于该材料的叙述中不正确的是( )
A.该材料属于新型无机非金属材料
B.该材料的化学性质非常稳定
C.与金属一样有较好的传热性能
D.可以替代金属作耐高温结构材料
解析:该物质为陶瓷复合材料,是热的不良导体,选项C不正确。它是新型的无机非金属材料,具有化学性质稳定、耐高温、耐腐蚀等优点。
答案:C
3.下列关于复合材料的说法不正确的是( )
A.复合材料一定是由两种或两种以上材料制成的
B.复合材料保持了原材料的优点,又优于原材料的特点
C.在复合材料中,基体起骨架作用
D.在复合材料中,增强体起骨架作用
解析:复合材料中一定含有两种或两种以上的材料,但这两种或两种以上的材料必须是性质不同的材料,因此,复合材料保持了原材料的优点,克服了原材料的某些缺陷,也会产生优于原材料的特点。在复合材料中起骨架作用的是增强体,起黏结作用的是基体。
答案:C
4.随着医用高分子材料的发展,人们用人工器官代替不能治愈的病变器官,人们目前已经制成的人工器官有:①心脏、②皮肤、③骨骼、④肝、⑤肾、⑥眼、⑦喉中的( )
A.①②③ B.①②⑤
C.②③⑥ D.①②③④⑤⑥⑦
解析:人们目前已经制成皮肤、骨骼、眼、喉、心脏、肺、肝、肾等各种人工器官。
答案:D
5.“绿色化学”是21世纪化学发展的主导方向。“绿色化学”要求从根本上消除污染,是一门能彻底防止污染产生的科学,它包括“绿色生产”和“绿色销毁”等内容。某市在整顿音像市场的活动中,查获了一批盗版光盘并进行了“绿色销毁”。以下做法属于“绿色销毁”的是( )
A.泼上汽油焚烧 B.倾倒于江河之中
C.深埋于土中 D.碾压粉碎后回收利用
解析:碾压粉碎后回收利用既销毁了盗版光盘,又可作为再生原料,最符合“绿色化学”宗旨。
答案:D
6.某种具有较好耐热性、耐水性和高频电绝缘性的高分子化合物的结构片断为:
则合成该树脂的单体的种数和化学反应所属类型正确的是( )
A.1种,加聚反应 B.2种,缩聚反应
C.3种,加聚反应 D.3种,缩聚反应
解析:合成该树脂的单体有CH2O、、,三者是通过缩聚反应合成该树脂的。
答案:D
7.航天科学家正在考虑用塑料飞船代替铝制飞船,进行太空探索。其依据是( )
A.塑料是一种高分子化合物,可以通过取代反应大量生产
B.塑料生产中加入添加剂可得到性能比铝优良的新型材料
C.塑料用途广泛,可从自然界中直接得到
D.塑料是有机物,不会和强酸强碱作用
解析:飞船飞行速度很大,所以说其材料要求质轻,耐高温耐摩擦,因此所用塑料代替品要加入合适的添加剂制成优良的新型材料。
答案:B
8.下列说法不正确的是( )
A.线型结构和体型结构的有机高分子都可以溶解在适当的溶剂里
B.某些高分子化合物具有热固性,它们在受热时不会熔化
C.聚乙烯为线型结构
D.普通高分子材料存在易被氧化、不耐高温等特点
解析:线型结构的有机高分子可以用适当的溶剂溶解,而体型结构的有机高分子一般不易被溶解;热固性高分子化合物受热时不会熔化;含不饱和键的高分子材料易被氧化,线型结构的高分子材料不耐高温。
答案:A
9.现有下列高聚物:A. CH2—CH2 ;B.天然橡胶树脂;C.硫化橡胶;D.酚醛树脂;E.有机玻璃,其中属于线型结构的是 ,属于体型结构的是 ,可溶于有机溶剂的是 ,加热能熔融的是 ,用于制备轮胎的是 ,用于制备车窗玻璃的是 ,用于制备插座、电器把手的是 。
解析:线型结构是链状高聚物,是由许多链节相互连成一条长链的高聚物,特点是具有高弹性、可塑性、在溶剂中能溶解,加热能熔融,硬度和脆度较小。体型结构一般是由多官能团单体相互作用,使链与链之间以共价键相链接,形成三维空间的立体结构,特点是没有弹性和可塑性,不能溶解和熔融,只能溶胀,硬度和脆度较大,不能反复熔化,只能一次加工成型。
答案:ABE CD ABE ABE C E D
10.通常所说的三大合成材料是指 、 、 。合成材料废弃物的急剧增加会带来 问题,而一些塑料制品所带来的 尤为严重。 是目前处理城市垃圾的一个主要方法,但这仍会造成 污染和 污染。
解析:三大合成材料指的是塑料、合成纤维和合成橡胶,而合成材料废弃物的增加会带来环境污染问题,尤其是白色污染问题,填埋作业只是将白色污染从地面转入地下,这仍会造成水污染和土壤污染。
答案:塑料 合成纤维 合成橡胶 环境污染 白色污染 填埋作业 水 土壤
11.已知苯酚和甲醛在催化剂作用下可发生缩聚反应,生成酚醛树脂。
(1)写出该反应的化学方程式: 。
(2)酚醛树脂一般为体型结构,试推测其基本性质:①溶解性: 。②热塑性和热固性: 。③强度: 。④电绝缘性: 。
(3)某种合成酚醛树脂的结构简式为,则合成它的单体是 、 。
解析:由苯酚和甲醛与酚醛树脂的结构对比可以看出反应时缩去了H2O:n+nHCHO
+(n-1)H2O。依次类推合成的单体必然是、。酚醛树脂属于体型高分子化合物,可由体型高分子化合物推测其性质。
答案:n+nHCHO
+(n-1)H2O
(2)①不易溶解 ②具有热固性 ③比较大 ④不易导电
(3)、金属的冶炼
1.下列金属冶炼的反应原理,错误的是( )
A.2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
B.MgO+H2Mg+H2O
C.Fe3O4+4CO3Fe+4CO2
D.2HgO2Hg+O2↑
解析:MgO不能被H2还原且其熔点很高,通常用电解熔融MgCl2的方法生产镁。
答案:B
2.下列有关铝土矿综合利用的说法中,正确的是( )
A.铝土矿提炼铝时只能用NaOH溶液溶解铝土矿,不能用酸溶液
B.铝土矿只能提取铝
C.用铝土矿提取铝的过程中无有毒气体产生,所以炼铝不会对环境造成任何污染
D.铝土矿提取铝的过程不涉及置换反应
解析:从铝土矿的成分以及提炼铝过程中每一步具体反应入手进行分析。
答案:D
3.通常把铝粉与某些金属氧化物的混合物称为铝热剂,下列氧化物中不能与铝粉发生铝热反应的是( )
A.Na2O B.Fe3O4 C.MnO2 D.V2O5
答案:A
4.下列说法正确的是( )
A.金属铜一般用电解法进行冶炼
B.铝可用金属钠还原的方法大量生产
C.金属钠一般用电解法进行生产
D.用焦炭还原铁矿石得到的铁是纯铁
解析:金属铜应使用热还原法进行冶炼,但要用电解法进行电解精炼;铝虽然可用金属钠还原出来,但这样冶炼成本太高,一般使用电解法冶炼;金属钠还原性强,一般还原剂无法将它还原出来,所以使用电解法冶炼、高炉炼铁得到金属铁含有较多杂质。
答案:C
5.从石器、青铜器到铁器时代,金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限,之所以有先后,主要取决于( )
A.金属的导电性强弱
B.金属在地壳中的含量多少
C.金属的化合价高低
D.金属的活动性大小
解析:金属的活动性决定着金属被开发的时间顺序,由于三种金属的活动性顺序为Al>Fe>Cu,所以,活动性较差的金属铜最先被冶炼出来,而活动性较强的Al很晚才被冶炼利用。
答案:D
6.下列有关化工生产的主要设备及尾气的主要成分完全正确的是( )
A.炼铁—电炉—CO、CO2、N2
B.氨气—氧化炉—N2、H2
C.炼钢—转炉—Fe2O3粉尘、CO
D.硫酸—合成塔—SO2、SO3
解析:炼铁—高炉—CO、CO2、N2
氨气—合成塔—N2、H2、NH3
硫酸(SO2→SO3)—接触室—SO2、SO3
答案:C
7.下列有关金属冶炼的说法中,不正确的是( )
A.用电解熔融氯化钠的方法得到活泼金属钠
B.在加热的情况下利用氢气还原三氧化二铝得到金属铝
C.用铝热反应原理炼得熔点较高的金属铬
D.用热分解法直接加热HgO得到金属Hg
解析:金属铝只能用电解法制备,不能用氢气还原。
答案:B
8.下列可被工业上采用的冶金方法是( )
A.电解熔融的氯化铝制铝
B.电解熔融的氯化镁制镁
C.电解氯化钠溶液制钠
D.高温下用H2还原氧化镁制镁
解析:氯化铝是共价化合物,熔融状态下以分子形式存在,其中缺少自由移动的离子,基本不导电,故不能用电解熔融氯化铝的方法制铝。A不可选。
Na+、Mg2+、Al3+在水溶液中电解时,电子被H+得到,因而电解比氢活泼的金属阳离子的水溶液是得不到金属单质的,C不可选。
比Al活泼的金属很难用一般的还原剂(如H2、CO、C等)把它们从化合物中还原出来,况且,MgO的熔点很高。工业上制取镁是采用电解熔融MgCl2的方法,D不可选。
答案:B
9.冶炼金属一般有以下四种方法:①焦炭法,②水煤气法(或氢气、一氧化碳法),③活泼金属置换法,④电解法。这四种方法在工业上均有应用。古代有:(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜[Cu2(OH)2CO3],(Ⅱ)湿法炼铜;现代有:(Ⅲ)铝热法炼铬,(Ⅳ)从光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)中炼镁。下列对应关系不正确的是( )
A.Ⅰ① B.Ⅱ② C.Ⅲ③ D.Ⅳ④
解析:本题难点是涉及一些化学史的知识。(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜是用树木煅烧孔雀石,孔雀石分解后产生CuO,树木变成焦炭后还原CuO得到Cu。
Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑
2CuO+C2Cu+CO2↑ 符合①。
(Ⅱ)湿法炼铜是我国西汉时期用铁从铜的化合物溶液中置换出铜。
Fe+Cu2+Fe2++Cu 符合③。
(Ⅲ)铝热法炼铬2Al+Cr2O32Cr+Al2O3 符合③。
(Ⅳ)从光卤石中炼镁是先从光卤石中得到MgCl2,再电解熔融MgCl2得到Mg。
MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 符合④。
答案:B
10.工业制备铝一般是从铝土矿(主要成分是Al2O3,含有Fe2O3杂质)中得到纯净的Al2O3,然后电解Al2O3得到铝。下图是从铝土矿中提纯Al2O3的简单示意图,其中涉及的一个反应是2NaAlO2+CO2+3H2ONa2CO3+2Al(OH)3↓。
(1)图示中a的实验操作是 ;图示中b加入的试剂是 。
(2)试推断物质:B ,C ,H,F 。(填化学式)
(3)写出各步反应的化学方程式:
① ;
② ;
③ ;
④ 。
解析:溶液B中通入CO2产生沉淀,说明B溶液为NaAlO2溶液,则向铝土矿中加入的试剂是NaOH溶液,操作a是过滤;溶液D为Na2CO3,反应②为Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH。
答案:(1)过滤 Ca(OH)2 (2)NaAlO2 Fe2O3 CaCO3 Al2O3
(3)①Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O
②Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+2NaOH
③2Al(OH)3Al2O3+3H2O
④2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
11.金属材料在人类社会中发挥着重要的作用,其冶炼过程离不开化学的支持。
铁是应用最广泛的金属,自远古时代人类就学会了炼铁,到目前为止,人类研制出很多炼铁的方法。某研究性学习小组查阅了工业炼铁的有关资料后,发现目前多采用高炉炼铁这种主流方法,其生产示意图如下,请回答下列问题:
高炉炼铁示意图
(1)已知铁矿石中有一些难熔化的脉石(SiO2),在铁矿石中加入一定比例的石灰石就是为了除去这些脉石,形成的物质就是炉渣的主要成分,请写出有关化学方程式:
,
。
(2)铁矿石中加入一定比例的焦炭的目的是生成还原剂CO,请写出得到CO的化学方程式:
,
。
(3)热空气从高炉下部通入,而炉料从高炉顶部投入,这样操作的主要目的是 。
答案:(1)CaCO3CaO+CO2↑
CaO+SiO2CaSiO3
(2)C+O2CO2 CO2+C2CO
(3)使炉料和热空气充分接触,使反应得以顺利进行,且有利于热交换,使热能得以充分利用
12.已知有关物质的熔、沸点数据如下表:
MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3
熔点/℃ 2 850 2 072 714 190(2.5×105Pa)
沸点/℃ 3 600 2 980 1 412 182.7
请参考表中数据回答问题:
(1)工业上用电解法生产镁,通常是电解MgCl2而不是电解MgO,主要理由是 。
(2)工业上用电解法生产铝,通常是电解Al2O3而不是电解AlCl3,主要理由是 。
解析:MgCl2和MgO都是离子化合物,要将它们电解制得金属首先将其熔化,而MgO的熔点太高,将其熔化时需要很大的能源消耗,因而使用熔点较低的MgCl2。虽然Al2O3的熔点很高,但AlCl3易升华(熔点低于沸点),显然属于共价化合物,熔融状态下不能导电,无法被电解。
答案:(1)MgO的熔点高会增加熔融时的能源消耗,因而使用熔点较低的MgCl2生产金属镁
(2)AlCl3属于共价化合物,熔融状态下不能导电,不能被电解高分子化合物的合成
1.二十世纪化学合成技术的发展对人类健康水平和生活质量的提高作出了巨大贡献。下列各组物质全部是由化学合成得到的是( )
A.玻璃 纤维素 青霉素
B.尿素 食盐 聚乙烯
C.涤纶 洗衣粉 阿司匹林
D.石英 橡胶 磷化铟
解析:A项中纤维素是天然高分子化合物;B项中的食盐,可以从自然界的海水中提取,不必合成;D项中的石英其主要成分是SiO2,自然界中存在大量的SiO2,也不必合成,故选C。
答案:C
2.某高分子化合物的部分结构如下:
下列说法中不正确的是( )
A.聚合物的分子式为C3H3Cl3
B.聚合物的链节为
C.合成该聚合物的单体是
D.若n表示聚合度,则其相对分子质量为97n
解析:从高聚物链状结构看,是以碳链形成的高分子,碳链中没有其他原子,故是通过加聚反应生成的高聚物。重复单元为,故高聚物可以表示为。
答案:A
3.乳酸的结构简式为CH3CH(OH)COOH,在一定条件下聚合生成一种塑料,结构如下:
用这种新型塑料制成的餐具,在乳酸菌的作用下,60天内会分解成无害的物质,不会对环境造成污染。在该聚合反应中生成的另一种产物是( )
A.H2O B.CO2 C.CO D.H2
解析:由CH3CH(OH)COOH制取的反应属于缩聚反应,—OH和—COOH结合缩去了H2O。
答案:A
4.①取代,②消去,③加聚,④酯化,⑤还原,⑥氧化。上述六种反应类型中用CH3CH2CH2OH制聚丙烯时所发生的反应有( )
A.①④ B.②③ C.②⑤⑥ D.②④
解析:CH3CH2CH2OHCH3—CHCH2
。
答案:B
5.X是一种性能优异的高分子材料,其结构简式为,已被广泛应用于声、热、光的传感等方面,它是由、(CN)2、CH3COOH三种单体通过适宜的反应形成的。由X的结构简式分析合成过程中发生反应的类型有( )
①加成反应 ②取代反应 ③缩聚反应 ④加聚反应
⑤酯化反应
A.①④⑤ B.①④
C.①②④ D.①②③
解析:由X的结构简式可判断出它是加聚反应的产物,两种单体分别为NCCHCHCN和CH2CHOCOCH3,很显然前者是和(CN)2的加成产物,后者是和CH3COOH的加成产物,因此选项B正确。
答案:B
6.某高聚物的结构片段如下:
,
下列分析正确的是( )
A.它是缩聚反应的产物
B.其单体是CH2CH2和HCOOCH3
C.其链节是CH3CH2COOCH3
D.其单体是CH2CHCOOCH3
解析:首先要明确由于主链上没有特征基团,如“—COOCH2—”“—CONH—”等,因此该高聚物应是加聚产物。再根据加聚反应的特点去分析,若主链内只有碳碳单键,每两个碳原子为一链节,取这个片段,将碳碳单键变为碳碳双键,就找到合成这种高分子的单体。若主链内有碳碳双键,则以碳碳双键为中心取四个碳原子为一个片段,变碳碳双键为碳碳单键,把原来与碳碳双键相邻的单键变为双键,即找到单体。本题属于第一种情况,主碳链只有碳碳单键,因此其单体是CH2CHCOOCH3。链节是该高聚物最小的重复单位,应为。
答案:D
7.下列叙述不正确的是( )
A.乙烯和聚乙烯的性质不同
B.聚乙烯是由—CH2—CH2—分子组成的化合物,加热至某一温度则可完全熔化
C.同质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后生成的CO2的质量相等
D.乙烯和聚乙烯的最简式相同
解析:乙烯的结构简式为,聚乙烯为
CH2—CH2 ,结构不同,性质不同,故A正确;聚乙烯分子中的重复单元为—CH2—CH2—,聚乙烯是混合物;乙烯和聚乙烯的最简式都为CH2,故C、D正确。
答案:B
8.感光性高分子也称为“光敏高分子”,是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制造中应用较广的新型高分子材料。其结构简式是
。
回答下列问题:
(1)已知它是由两种单体先酯化再聚合而成的,试推断这两种单体的结构简式是:
, 。
(2)写出在(1)中由两种单体生成高聚物的化学反应方程式:
,
。
(3)对此高聚物的性质判断正确的是 。
A.在酸性条件下可以水解
B.此高聚物不能使溴水褪色
C.此高聚物可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.此高聚物水解后可得到另一种高聚物
解析:(1)先根据高聚物找出其单体为,然后再将其水解即可找到发生酯化的两种单体:和。
(3)在高聚物分子中含有碳碳双键,能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色;含有酯基,能在酸性条件下发生水解反应;水解后生成另一种高聚物为聚乙烯醇。
答案:(1)CH2CHOH
(2)CH2CHOH+CHCOOH
nCH2CHOOCCH
(3)ACD
9.高分子化合物A和B的部分结构如下:
(1)高分子化合物A是由单体 (填结构简式)聚合而成的,属于 反应。
(2)高分子化合物B是由单体 (填结构简式)聚合而成的,属于 反应。
解析:(1)A的链节为,单体为CH2CHCOOH,由于单体与链节的组成是相同的,故该聚合反应为加聚反应。
(2)B的链节为,单体为,单体与链节的组成不同,可以看出是—NH2脱去1个H与—COOH脱去一个—OH结合生成H2O,故该聚合反应为缩聚反应。
答案:(1)CH2CHCOOH 加聚
(2) 缩聚
10.有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)的结构简式可用表示,设聚合度n为3 000。回答下列问题:
(1)该有机玻璃的单体为 ,链节为 。
(2)有机玻璃的相对分子质量为 。
解析:有机高分子化合物分为天然高分子化合物和合成高分子化合物两种。合成高分子化合物主要由加聚、缩聚两类反应制备,加聚和缩聚是聚合反应的两种类型。对于高分子化合物来说,尽管相对分子质量很大,没有一个准确的相对分子质量,只有一个范围,但它们的结构均是由若干链节组成的。
(1)根据有机玻璃的结构简式可知,生成有机玻璃的化学反应方程式为。故单体为,链
节为。
(2)根据相对分子质量=聚合度×链节,可知有机玻璃的相对分子质量=3 000×100=300 000。
答案:(1)
(2)300 000化学与材料的发展
(时间:60分钟,满分:100分)
一、选择题(本题共8个小题,每小题6分,共48分。每小题只有一个正确选项)
1.下列表述正确的是( )
①人造刚玉熔点很高,可用作高级耐火材料,主要成分是二氧化硅 ②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成,玛瑙的主要成分是硅酸盐 ③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料 ④夏天到了,游客佩戴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 ⑤太阳能电池可采用硅材料制作,其应用有利于环保、节能
A.①②③ B.②④ C.③④⑤ D.③⑤
解析:本题主要考查硅及其化合物的具体应用,人造刚玉的主要成分为Al2O3,玛瑙的主要成分为SiO2,水泥的主要成分为3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3等,为硅酸盐材料;Cu2O虽然是红色的,但它不能变色也不能吸收有害光线。硅材料不会产生对环境有害的物质。
答案:D
2.下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是( )
A.2HgO2Hg+O2↑
B.4Al+3MnO22Al2O3+3Mn
C.2MgO2Mg+O2↑
D.4CO+Fe3O43Fe+4CO2
答案:C
3.世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说:“中国至少在距今3 000年以前,就已经使用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确的是( )
A.制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英
B.玻璃在加热熔化时有固定的熔点
C.普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅
D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,是为了防止烧碱与二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起
答案:B
4.在下列物质变化中,没有发生化学反应的是( )
A.橡胶的硫化 B.普通玻璃的熔化
C.有机玻璃的老化 D.水泥的固化
解析:橡胶硫化后,线型高分子变成了体型高分子,发生了化学反应。普通玻璃的成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅,这些物质之间不发生化学反应,在空气中也非常稳定,普通玻璃的熔化仅是物理变化。水泥的固化是水泥跟水发生复杂的物理、化学变化而形成了坚硬的固体。高分子材料的老化是高分子材料受氧化剂、光照、溶剂浸润等作用的结果,其中有化学反应的发生。
答案:B
5.炼钢生产中,用纯氧代替空气的目的是( )
①降低碳的含量,除去硫、磷杂质 ②防止因氮气的影响使钢变脆 ③克服氮气排出时带走热量 ④有利于调整钢中硅、锰含量
A.①② B.②③
C.③④ D.①③
解析:空气中有O2和N2,N2不参与反应,因此主要是防止因N2的影响使钢变脆和克服N2排出时带走热量。
答案:B
6.下列关于金属的保护方法的说法正确的是( )
A.我们使用的快餐盒表面有一层搪瓷,若搪瓷层破损后,仍能起到防止铁生锈的作用
B.白铁(镀锌铁)镀层破损后铁皮的腐蚀速率很慢
C.轮船的船壳水线以下常装有一些锌块,这是利用了牺牲阴极的阳极保护法
D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青,这是钢铁的电化学保护法
答案:B
7.对于某合成材料(如塑料制品)废弃物的处理方法中正确的是( )
A.将废弃物混在垃圾中填埋在土壤里
B.将废弃物焚烧
C.将废弃物用化学方法加工成涂料或汽油
D.将废弃物倾倒在海洋中
答案:C
8.下列高分子化合物是由两种单体通过缩聚反应而得到的是( )
A.
B.
C.
D.
答案:D
二、非选择题(本题共4个小题,共52分)
9.(10分)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 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)为了控制反应速率,防止反应液温度过高,应缓慢地向反应釜中加入甲醛,并要装有冷却装置。
(3)玻璃钢是由玻璃纤维和高分子材料复合而成,其中玻璃纤维的作用是增强体,合成材料是基体。
(4)塑料深埋地下较长时间也不会腐烂,会造成严重的“白色污染”,故A错;作为燃料会放出大量有毒气体,不符合低碳环保要求,酚醛塑料在有机溶剂中,只溶胀而不溶解。
答案:(1)缓慢 冷却
(2)纯碱 SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑
(3)增强作用 密度小、强度高、抗腐蚀、抗冲击、绝缘性好等
(4)B
10.(16分)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。
(1)以下为铝材表面处理的一种方法:
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时常有气泡冒出,其原因是
(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的 。
a.NH3 b.CO2
c.NaOH d.HNO3
②以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为 。
取少量废电解液,加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是 。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 。
(3)利用下图装置,可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于 处。
若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为 。
解析:(1)碱洗时,部分除去了氧化膜的Al与NaOH溶液反应放出了H2,若将溶液中Al转化为Al(OH)3沉淀,应向溶液中通入CO2,若加HNO3,过量时会造成沉淀部分溶解。铝作阳极失去电子最终形成Al2O3,所以阳极电极反应式为:2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+。
在废电解液中加入NaHCO3,会使溶液中H+浓度降低而生成Al(OH)3沉淀。
(2)以Cu作阳极,Cu失电子形成Cu2+,使溶液中Cu2+浓度保持不变。
(3)作原电池的正极或电解池的阴极的铁可被保护。
答案:(1)①2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑ b
②2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+
HC与H+反应使H+浓度降低,产生Al(OH)3沉淀
(2)补充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+浓度恒定
(3)N 牺牲阳极的阴极保护法
11.(14分)普通纸张的主要成分是纤维素。在早期的纸张生产中,常采用纸张表面涂敷明矾的工艺,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,发现酸性腐蚀主要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:
①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 ;
②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(主要成分为FeTiO3)为原料按下列过程进行的,请完成下列化学方程式:
① FeTiO3+ C+ Cl2 TiCl4+ FeCl3+ CO
② TiCl4+ O2 TiO2+ Cl2
解析:(1)明矾中的Al3+水解使溶液显酸性,在酸性条件下纤维素水解;碳酸钙可与H+反应,从而防止纸张的酸性腐蚀。(2)①纸张中的主要成分是纤维素,过量的碱同样可能会导致纤维素发生水解而被腐蚀。②根据题给信息的描述,反应方程式为Zn(C2H5)2+H2OZnO+2C2H6↑,ZnO+2H+Zn2++H2O。(3)第①个化学方程式用化合价升降法配平,FeTiO3中铁元素化合价为+2价,钛元素化合价为+4价,2FeTiO3+6C+7Cl22TiCl4+2FeCl3+6CO;第②个化学方程式通过观察法就可以得出答案,TiCl4+O2TiO2+2Cl2。
答案:(1)明矾水解产生酸性环境,在酸性条件下纤维素水解,使高分子链断裂 CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O
(2)①过量的碱同样可能会导致纤维素水解,造成书籍污损
②Zn(C2H5)2+H2OZnO+2C2H6↑ ZnO+2H+Zn2++H2O
(3)①2 6 7 2 2 6 ②1 1 1 2
12.(12分)丰富多彩的化学物质不断改变着人类的生活,它们所产生的作用与其分子结构密切相关。
(1)请根据以下化合物的分子结构,回答下列问题:
(Ⅰ)
(Ⅱ)
①上述化合物可能的应用是 。
A.化合物(Ⅰ)可作为制造聚四氟乙烯塑料的原料;化合物(Ⅱ)可用来合成人造纤维
B.两者均可作为食品添加剂
C.两者均可作为表面活性剂,起到乳化、增溶、消泡等作用
D.两者均可用作中和胃酸的药物
②上述两个化合物进入环境后,更难被降解的是 。
(2)有三种高分子材料,结构单元如下:
(Ⅲ)
(Ⅳ)
(Ⅴ)
请回答下列问题:
①根据上述高分子结构,能够作为高吸水性树脂的是 ,其可能的理由是 ;可作为弹性橡胶的是 ,理由是 。
②有关上述高分子材料的下列说法正确的是 (可多选)。
A.高分子(Ⅴ)的单体有4种
B.高分子(Ⅲ)焚烧后产生的废气毒性最小
C.都能作为食品包装材料
D.它们的废弃物都能回收利用
答案:(1)①C ②Ⅰ
(2)①Ⅲ 结构单元中含有—COONa Ⅳ 线型分子间含有二硫键(—S—S—) ②BD传统硅酸盐材料
1.高岭土的组成可表示为Al2Si2Ox(OH)y,其中x、y数值分别是( )
A.7、2 B.5、4 C.6、3 D.3、6
答案:B
2.下列叙述正确的是( )
①普通水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙
②制造普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂
③陶瓷的种类很多,主要分为土器、瓷器和炻器等
④高温结构陶瓷、生物陶瓷和压电陶瓷都属于新型无机非金属材料
⑤硅氧四面体结构的特殊性决定了硅酸盐材料大多具有稳定性、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点
A.①②③ B.②③④
C.①③④⑤ D.①②③④⑤
答案:D
3.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、石英砂
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:H2SO4虽然是由SO3和H2O化合制得,但工业上并不直接用H2O或稀硫酸来吸收SO3,防止形成酸雾,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H2SO4作吸收剂。
答案:C
4.过量的泥沙、纯碱、生石灰熔化后生成( )
①水泥 ②玻璃 ③陶瓷 ④混凝土 ⑤一种硅酸盐材料
A.①④ B.②⑤ C.③ D.②
解析:水泥和陶瓷的原料之一有黏土,混凝土的原料之一有碎石。
答案:B
5.熔融烧碱应选用的器皿是( )
A.石英坩埚 B.普通玻璃坩埚
C.生铁坩埚 D.陶瓷坩埚
解析:石英、玻璃、陶瓷中都含SiO2,高温下SiO2和烧碱会发生反应而使坩埚腐蚀;铁在高温下不与NaOH反应。
答案:C
6.不能作水泥原料的一组物质是( )
A.石灰石、黏土 B.大理石、黏土
C.珊瑚礁(CaCO3)、黏土 D.花岗石、石膏
解析:水泥的主要原料:石灰石和黏土。
答案:D
7.材料与化学密切相关,表中对应关系错误的是( )
材料 主要化学成分
A 刚玉、金刚石 三氧化二铝
B 大理石、石灰石 碳酸钙
C 普通水泥、普通玻璃 硅酸盐
D 沙子、石英 二氧化硅
解析:金刚石是一种碳单质,所以A项错误。
答案:A
8.下列关于玻璃的叙述正确的是( )
A.制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英
B.普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅
C.玻璃是几种成分熔化在一起的晶体
D.玻璃成分是硅酸盐,有一定的熔点
解析:玻璃是混合物不是晶体,无固定熔点,温度升高玻璃逐渐变软。
答案:AB
9.下列物质属于纯净物的是( )
A.水泥 B.普通玻璃
C.天然气 D.水银
解析:水泥、普通玻璃属于传统硅酸盐材料,属于混合物。天然气是混合物,其主要成分是甲烷,水银是金属单质,属于纯净物。
答案:D
10.下列不属于普通水泥主要成分的是( )
A.碳酸钙 B.硅酸二钙
C.硅酸三钙 D.铝酸三钙
解析:普通水泥的主要成分是硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)。
答案:A
11.(1)将下列硅酸盐改写成氧化物的形式(改写时注意金属氧化物在前,非金属氧化物在后,低价在前,高价在后,H2O一般写在最后):
①镁橄榄石(Mg2SiO4) ;
②高岭石[Al2(Si2O5)(OH)4]: 。
(2)许多含氧酸及其盐类均可以类似地改写为氧化物的形式,请继续改写以下物质:
HNO3 ,HCOOH ,
KAl(SO4)2·12H2O 。
通过以上改写可知,HNO3对应的酸性氧化物为 ,HCOOH与H2SO4反应可制 气体。
(3)已知在一定条件下,Fe在Cl2中燃烧可以生成Fe3Cl8,它可以看作是FeCl2·2FeCl3,类似地,碘与Fe在一定条件下可得到Fe3I8,则它可以看作是 。
答案:(1)①2MgO·SiO2
②Al2O3·2SiO2·2H2O
(2)N2O5·H2O CO·H2O
K2O·Al2O3·4SO3·24H2O N2O5 CO
(3)3FeI2·I2
12.工业生产中,利用不同原料或添加不同的化学物质,以及采用不同的工艺过程等,可制得多种性能、用途的玻璃。
(1)普通玻璃制造过程所发生的化学反应主要是
。
(2)现有三种物质
a.含有钾、铅的原料
b.B2O3
c.某些金属氧化物或盐
①制造化学仪器的玻璃需加入的物质是 。(填编号,下同)
②制造光学仪器的玻璃需加入的物质是 。
③制造颜色不同的玻璃需加入的物质是 。
解析:此题考查教科书中的基本知识,较易解答。加入含有钾、铅的原料可用来制造光学玻璃;加入B2O3制成的玻璃耐化学腐蚀、耐温度急剧变化,可用于制造化学实验室中的玻璃仪器;加入一些金属的氧化物或盐可以得到颜色不同的玻璃。
答案:(1)Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
(2)①b ②a ③c新型无机非金属材料
1.下列有关材料的说法不正确的是( )
A.传统无机非金属材料虽有不少优点,但质脆,经不起热冲击
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.高温结构材料具有能受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点
D.新型无机非金属材料的特性之一是具有电学特性
解析:质地较脆、经不起热冲击是传统无机非金属材料的缺点;新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料的缺点,而且同时还具有如能承受高温、强度较高、具有电学特性等若干优点;高温结构材料具有能受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点。
答案:B
2.下列属于新型无机非金属材料的特性是( )
①能承受高温、强度高 ②具有电学特性 ③具有光学特性 ④具有生物功能 ⑤可塑性好
A.① B.①② C.①②③⑤ D.①②③④
解析:本题考查新型无机非金属材料的特性。
答案:D
3.下列哪些材料是新型无机材料( )
①氧化铝陶瓷 ②氮化硅陶瓷 ③碳化硅陶瓷 ④氮化铝陶瓷 ⑤氮化钛陶瓷 ⑥硅化硼陶瓷 ⑦二硅化钼陶瓷
A.①②③ B.①③④⑤
C.①⑤⑥ D.①②③④⑤⑥⑦
解析:新型无机材料有氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化钛陶瓷、硅化硼陶瓷、二硅化钼陶瓷等。
答案:D
4.第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时摩擦产生的高温,全靠它那三万一千块硅瓦拼砌成的外壳。下列关于硅的性质叙述中正确的是( )
A.Si在常温下可以与Cl2反应生成SiCl4
B.碳在氧气中不完全燃烧生成的是CO,则Si也可以和氧气反应生成SiO
C.高纯度的单晶硅是重要的半导体材料
D.硅不能溶于酸
解析:硅在常温下只能与F2、NaOH溶液、氢氟酸三种物质反应,与Cl2的反应需要加热,A错误;+2价的硅不稳定,硅和氧气反应只能生成SiO2,B错误;C选项正确,制作半导体是硅的重要用途;Si可以溶于氢氟酸,D选项错误。
答案:C
5.磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料,它可用于制造人造骨骼,这是利用了磷酸钙陶瓷的( )
A.耐高温特性 B.电学特性
C.光学特性 D.生物功能
解析:该题四个选项是新型无机非金属材料的四个特点,但应该注意:不是每种材料都同时具备这四个特点。该题可利用排除法求得答案,作为人造骨骼的材料没有必要耐高温,更没必要具备电学、光学特性,而且人造骨骼也是生物体的一部分,所以用于制造人造骨骼的磷酸钙陶瓷应该具备生物功能。
答案:D
6.下列具有特殊性能的材料中,由主族元素和副族元素形成的化合物是( )
A.半导体材料砷化镓
B.吸氢材料镧镍合金
C.透明陶瓷材料硒化锌
D.超导材料K3C60
解析:本题借用新材料来考查元素是主族元素还是副族元素,即考查对元素的粗浅认识。A项中,砷位于第ⅤA族,镓位于第ⅢA族,全为主族元素;B项中,镧位于第ⅢB族,镍位于第Ⅷ族,没有主族元素;C项中,硒位于第ⅥA族,锌位于第ⅡB族,符合题目要求;D项中,K、C均为主族元素。
答案:C
7.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,它具有相当大的表面积,将它和电子元件及仪表组成“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时也能被“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
解析:“电子鼻”能够“嗅”到人嗅不到的物质,所以它大大突破了人的嗅觉极限;它的原理是其表面积极大,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、有毒气体。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。
答案:D
8.A、B、C、D、E代表单质或化合物,它们之间的相互转换关系如下图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质。
请填空:
(1)单质A的原子的结构示意图为 ,它的最高化合价为 。
(2)B的化学式(分子式)为 。B和碳反应生成A和E的化学方程式是 。
(3)C的化学式(分子式)为 ,D的化学式(分子式)为 。
答案:(1)○+14 +4
(2)SiO2 SiO2+2CSi+2CO↑
(3)CaSiO3 Na2SiO3
9.氮化硅是一种高温陶瓷材料,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定,工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮气在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.制汽轮机叶片 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)现用四氯化硅和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:(1)氮化硅陶瓷硬度大、耐磨损、抗腐蚀、抗冷热冲击,所以可用来制造汽轮机叶片、永久性模具以及柴油机等。
(2)氮化硅中,氮的非金属性强,应显-3价,硅的还原性强,且+4价稳定,故应显+4价。由此可得氮化硅的化学式:Si3N4。
答案:(1)ACD
(2) ○+7 Si3N4
(3)Si3N4+12HF3SiF4↑+4NH3↑
(4)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl
10.晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下:
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HClSiHCl3+H2;
③SiHCl3与过量H2在1 100~1 200 ℃反应制得纯硅。
已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃。
请回答下列问题:
(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为 。
(2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6 ℃)和HCl(沸点-84.7 ℃),提纯SiHCl3采用的方法为 。
(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):
①装置B中的试剂是 ,装置C中的烧瓶需要加热,其目的是 。
②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是 ,装置D不能采用普通玻璃管的原因是 ,装置D中发生反应的化学方程式为 。
③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及
。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是 。
a.碘水 b.氯水 c.NaOH溶液 d.KSCN溶液 e.Na2SO3溶液
解析:分离沸点不同的液体的方法是分馏;根据题干,SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中自燃,可知H2的作用之一就是排尽装置内的空气,防止SiHCl3自燃,而此H2必须是干燥的,可知B的作用就是干燥H2,所以选用浓硫酸。由于通入D中的应是稳定的SiHCl3与过量H2的气流,所以C装置要加热,并且是水浴加热。由于D装置应加热到1 100~1 200 ℃,所以必须用石英管。鉴定是否含铁单质,用稀盐酸溶解后生成Fe2+,如果选用NaOH会将生成的Si也溶解,所以考虑转化为Fe3+后再检验,故选b、d。
答案:(1)SiO2+2CSi+2CO↑ (2)分馏(或蒸馏) (3)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化 ②有固体物质生成 在反应温度下,普通玻璃会软化 SiHCl3+H2Si+3HCl ③排尽装置中的空气 ④bd
