九年级上册科学【同步练习】2.6 材料的利用与发展

2.6 材料的利用与发展

1．中国科技大学课题组以壳聚糖作三维软模板，研究了一种制备酚醛树脂与二氧化硅复合材料的新方法，成功研制了具有双网络结构的复合气凝胶新型隔热防火材料，该材料具有轻质多孔、隔热防火等特点。下列有关新型隔热防火材料的说法错误的是( )
A. 建筑物使用隔热材料可以降低能耗和提高能量利用率
B. 使用新型隔热防火材料可以避免钢筋混凝土材质的建筑物因火灾而坍塌
C. 新型隔热防火材料中的硅原子是静止不动的
D. 新型隔热防火材料的使用可以减少普通有机隔热材料的污染问题
(第2题)
2．据报道，科学家成功打造出世界上首个硼“足球烯”(如图所示)，它是由40个硼原子构成的硼球分子，这个由硼构成的新形态有望带来新的纳米材料，并可能在储氢中发挥巨大作用。下列关于硼“足球烯”的说法，正确的是( )
A. 硼“足球烯”是非金属单质
B. 硼“足球烯”属于人工合成的有机高分子材料
C. 硼“足球烯”与C60的原子排列相同
D. 化学性质与普通硼单质不同
3．光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一，它使信息高速公路在全球迅猛发展，它的发明者是被誉为“光纤之父”的华人科学家高锟。光导纤维的主要成分是( )
A. SiO2 B. Si
C. Na2SiO3 D. CaSiO3
4．下列是电子计算机中的某些部件，其中是由无机非金属材料制造的是( )
A. 镀锌钢板制作的机箱外壳
B. 塑料制作电脑键盘
C. 单晶硅制作的中央处理器芯片
D. 有橡胶皮套保护的铜丝导线
(第5题)
5．石墨纸是最新研发的一种独特的复合材料(如图所示)，其成分以石墨为主，薄如纸张，比钢要坚硬10倍且轻巧，还可以回收再利用。下列有关石墨纸的说法错误的是( )
A. 石墨纸是一种环保材料
B. 石墨纸是绝缘体，不易导电
C. 与钢相比，石墨纸的硬度较大
D. 与同体积的钢相比，石墨纸的质量较小
6．某款国产手机使用了目前国内最薄的玻璃作为显示屏材料。该玻璃厚度只有0.12毫米，它具有良好的韧性和弹性。
(1)该手机使用超薄玻璃作为其显示屏，利用了玻璃的优点是__ __。
A. 透光性好、密度小 B. 强度大、耐腐蚀性好
C. 导电性好 D. 耐磨性好
(2)该手机内的锂电池的使用是利用__ __能和__ __能的转化过程。
(3)氟元素和氢元素形成的化合物(HF)的水溶液为氢氟酸，可用于玻璃雕刻，其主要原理是氢氟酸能与玻璃的主要成分二氧化硅发生反应，生成四氟化硅气体和水，该反应的化学方程式为 ，属于化学反应中的 类型。
7．信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。信息产业的核心材料是高纯度的硅，单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等。硅的纯度越高，大规模集成电路的性能就越好。高纯度的单晶硅生产方法之一如下：
SiO2Si(粗硅)SiHCl3(沸点31.5℃)Si多晶硅―→单晶硅
近年来用得较多的另一种方法是用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用制得硅烷，再加热分解硅烷可得高纯硅。
根据上述信息回答下列问题：
(1)从方法一生产单晶硅的过程看，由碳还原得到的硅为何还要进一步处理？ 。
(2)把方法二中生产高纯硅的两个化学反应方程式补充完整：Mg2Si＋4HCl=== ＋SiH4↑；SiH4Si＋__ __。

　　　　　　　　　　
8．2018年我国制造出厚度仅0.12毫米的超薄玻璃，含有 Al2O3、SiO2、B2O3等成分，可耐汽车撞击，可用作手机、电脑和电视显示屏的基本材料。下列说法中错误的是( )
A. 超薄玻璃的成分中含有氧化物
B. Al2O3、SiO2、B2O3中Si元素的化合价最高
C. 超薄玻璃强度高、透光率好
D. 超薄玻璃化学性质稳定，属于纯净物
9．小金做了如下实验：将4.2克铁粉和4.0克氧化铜粉末均匀混合，然后一次性投入盛有200克9.8%稀硫酸的大烧杯中。观察到如下现象：立即出现红色固体，前阶段没有明显的气泡产生，后阶段产生大量无色气泡，充分反应后上层清液呈浅绿色。由此小金作出下列判断，其中不合理的是( )
A. “立即出现红色固体”是由于很快发生了如下转化：CuOCuSO4Cu
B. “产生大量无色气泡”是由于发生了如下反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
C. 该实验条件下，硫酸铜比稀硫酸更容易跟铁粉发生反应
D. 在不同浓度的硫酸铜和稀硫酸的混合溶液中投入铁粉，都是硫酸铜先跟铁粉反应
10．某探究小组设计了下列四种制备物质的实验方案，其中能实现的是( )
A. CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液
B. CuOCuCl2溶液Cu
C. FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液
D. H2HClNaCl溶液
11．碱式碳酸锌[Znx(OH)y(CO3)z]是制备功能材料ZnO的原料，其反应的化学表达式为：Znx(OH)y(CO3)zZnO＋CO2↑＋H2O(x、y、z为整数)。小金设计了如图甲所示装置对碱式碳酸锌的组成进行探究(装置气密性良好，药品足量，实验操作正确)：
(第11题)
(1)图甲中装置B的作用是 。
(2)查阅资料发现在不同温度条件下充分加热等质量的碱式碳酸锌样品，剩余固体的质量与加热温度的关系如图乙所示。实验中加热时，热分解装置的温度至少要达到__ __(填“200”“300”或“100”)℃。
(3)部分实验步骤为：“……加热前先通人N2排尽装置内的空气，关闭通入N2的活塞，……控制一定温度下加热……”。实验过程中可根据 的现象判断碱式碳酸锌样品已完全分解。
(4)小金取54.7克碱式碳酸锌样品(不含杂质)，放置于热分解装置内，完全反应后测得装置A增重5.4克，装置B增重8.8克，则x∶y∶z的最简整数比为 。
参考答案
2.6 材料的利用与发展

1．中国科技大学课题组以壳聚糖作三维软模板，研究了一种制备酚醛树脂与二氧化硅复合材料的新方法，成功研制了具有双网络结构的复合气凝胶新型隔热防火材料，该材料具有轻质多孔、隔热防火等特点。下列有关新型隔热防火材料的说法错误的是(C)
A. 建筑物使用隔热材料可以降低能耗和提高能量利用率
B. 使用新型隔热防火材料可以避免钢筋混凝土材质的建筑物因火灾而坍塌
C. 新型隔热防火材料中的硅原子是静止不动的
D. 新型隔热防火材料的使用可以减少普通有机隔热材料的污染问题
(第2题)
2．据报道，科学家成功打造出世界上首个硼“足球烯”(如图所示)，它是由40个硼原子构成的硼球分子，这个由硼构成的新形态有望带来新的纳米材料，并可能在储氢中发挥巨大作用。下列关于硼“足球烯”的说法，正确的是(A)
A. 硼“足球烯”是非金属单质
B. 硼“足球烯”属于人工合成的有机高分子材料
C. 硼“足球烯”与C60的原子排列相同
D. 化学性质与普通硼单质不同
3．光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一，它使信息高速公路在全球迅猛发展，它的发明者是被誉为“光纤之父”的华人科学家高锟。光导纤维的主要成分是(A)
A. SiO2 B. Si
C. Na2SiO3 D. CaSiO3
4．下列是电子计算机中的某些部件，其中是由无机非金属材料制造的是(C)
A. 镀锌钢板制作的机箱外壳
B. 塑料制作电脑键盘
C. 单晶硅制作的中央处理器芯片
D. 有橡胶皮套保护的铜丝导线
(第5题)
5．石墨纸是最新研发的一种独特的复合材料(如图所示)，其成分以石墨为主，薄如纸张，比钢要坚硬10倍且轻巧，还可以回收再利用。下列有关石墨纸的说法错误的是(B)
A. 石墨纸是一种环保材料
B. 石墨纸是绝缘体，不易导电
C. 与钢相比，石墨纸的硬度较大
D. 与同体积的钢相比，石墨纸的质量较小
6．某款国产手机使用了目前国内最薄的玻璃作为显示屏材料。该玻璃厚度只有0.12毫米，它具有良好的韧性和弹性。
(1)该手机使用超薄玻璃作为其显示屏，利用了玻璃的优点是__AB__。
A. 透光性好、密度小 B. 强度大、耐腐蚀性好
C. 导电性好 D. 耐磨性好
(2)该手机内的锂电池的使用是利用__化学__能和__电__能的转化过程。
(3)氟元素和氢元素形成的化合物(HF)的水溶液为氢氟酸，可用于玻璃雕刻，其主要原理是氢氟酸能与玻璃的主要成分二氧化硅发生反应，生成四氟化硅气体和水，该反应的化学方程式为4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O，属于化学反应中的复分解反应类型。
7．信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。信息产业的核心材料是高纯度的硅，单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等。硅的纯度越高，大规模集成电路的性能就越好。高纯度的单晶硅生产方法之一如下：
SiO2Si(粗硅)SiHCl3(沸点31.5℃)Si多晶硅―→单晶硅
近年来用得较多的另一种方法是用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用制得硅烷，再加热分解硅烷可得高纯硅。
根据上述信息回答下列问题：
(1)从方法一生产单晶硅的过程看，由碳还原得到的硅为何还要进一步处理？由碳还原二氧化硅得到的单质硅中，杂质含量过高。
(2)把方法二中生产高纯硅的两个化学反应方程式补充完整：Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑；SiH4Si＋__2H2__。

　　　　　　　　　　
8．2018年我国制造出厚度仅0.12毫米的超薄玻璃，含有 Al2O3、SiO2、B2O3等成分，可耐汽车撞击，可用作手机、电脑和电视显示屏的基本材料。下列说法中错误的是(D)
A. 超薄玻璃的成分中含有氧化物
B. Al2O3、SiO2、B2O3中Si元素的化合价最高
C. 超薄玻璃强度高、透光率好
D. 超薄玻璃化学性质稳定，属于纯净物
【解析】　Al2O3、SiO2、B2O3都是氧化物；Al2O3、SiO2、B2O3中氧元素的化合价都是－2，铝元素化合价是＋3，硅元素化合价是＋4，硼元素化合价是＋3，因此Si元素的化合价最高；超薄玻璃中含有多种物质，属于混合物。
9．小金做了如下实验：将4.2克铁粉和4.0克氧化铜粉末均匀混合，然后一次性投入盛有200克9.8%稀硫酸的大烧杯中。观察到如下现象：立即出现红色固体，前阶段没有明显的气泡产生，后阶段产生大量无色气泡，充分反应后上层清液呈浅绿色。由此小金作出下列判断，其中不合理的是(D)
A. “立即出现红色固体”是由于很快发生了如下转化：CuOCuSO4Cu
B. “产生大量无色气泡”是由于发生了如下反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
C. 该实验条件下，硫酸铜比稀硫酸更容易跟铁粉发生反应
D. 在不同浓度的硫酸铜和稀硫酸的混合溶液中投入铁粉，都是硫酸铜先跟铁粉反应
【解析】　在该实验条件下，立即出现红色固体，说明硫酸铜比稀硫酸更容易跟铁粉发生反应；但在不同浓度的硫酸铜和稀硫酸的混合溶液中投入铁粉，不都是硫酸铜先跟铁粉反应，也可能是稀硫酸先和铁反应。
10．某探究小组设计了下列四种制备物质的实验方案，其中能实现的是(B)
A. CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液
B. CuOCuCl2溶液Cu
C. FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液
D. H2HClNaCl溶液
【解析】　Ca(OH)2与NaCl、HCl与Na2SO4不发生反应，故A、D选项错误，C选项中Fe在O2中燃烧生成Fe3O4。
11．碱式碳酸锌[Znx(OH)y(CO3)z]是制备功能材料ZnO的原料，其反应的化学表达式为：Znx(OH)y(CO3)zZnO＋CO2↑＋H2O(x、y、z为整数)。小金设计了如图甲所示装置对碱式碳酸锌的组成进行探究(装置气密性良好，药品足量，实验操作正确)：
(第11题)
(1)图甲中装置B的作用是吸收反应生成的二氧化碳。
(2)查阅资料发现在不同温度条件下充分加热等质量的碱式碳酸锌样品，剩余固体的质量与加热温度的关系如图乙所示。实验中加热时，热分解装置的温度至少要达到__300__(填“200”“300”或“100”)℃。
(3)部分实验步骤为：“……加热前先通人N2排尽装置内的空气，关闭通入N2的活塞，……控制一定温度下加热……”。实验过程中可根据一段时间内装置A中的长导管管口不再有气泡冒出的现象判断碱式碳酸锌样品已完全分解。
(4)小金取54.7克碱式碳酸锌样品(不含杂质)，放置于热分解装置内，完全反应后测得装置A增重5.4克，装置B增重8.8克，则x∶y∶z的最简整数比为5∶6∶2。
【解析】　(1)实验目的是探究碱式碳酸锌的组成，A中浓硫酸可吸收生成的水，B中碱石灰的主要成分是氧化钙和氢氧化钠，可用来吸收二氧化碳。(2)由图乙可知，碱式碳酸锌在200 ℃时开始分解，到300 ℃左右时，固体质量不再发生变化，说明其完全分解，所以温度至少要达到300 ℃。(3)当装置A导管口不再有气泡冒出时，说明碱式碳酸锌样品已完全分解。(4)装置A增重5.4克，说明反应生成了5.4克水；装置B增重8.8克，说明反应生成了8.8克二氧化碳；由质量守恒定律可知，生成的ZnO质量为54.7克－5.4克－8.8克＝40.5克。则：40.5克ZnO中含Zn质量为40.5克×＝32.5克；5.4克H2O中含H质量为5.4克×＝0.6克；8.8克CO2中含C的质量为8.8克×＝2.4克。故[Znx(OH)y(CO3)z]中x∶y∶z＝∶∶＝5∶6∶2。