第三单元《化学与材料的发展》
A卷:基础能力测试
选择题: (14×4′=56′,每小题只有1个答案)
1.石灰石是许多工业的原料之一,但制取下列物质不需用石灰石的是( )
A.制陶瓷 B.制水泥 C.制玻璃 D.制生石灰
2.以下命题,违背化学变化规律的是( )。
A.石墨制成金刚石 B.煤加氢变成人造石油
C.水变成汽油 D.干冰转化成原子晶体
3.传统硅酸盐材料与新型无机非金属材料的共同特性是( )
A.耐高温 B.具有电学特性 C.具有光学特性 D.具有生物功能
4. 新材料技术已成为高新技术关注的焦点,下列材料中属于新型无机材料的是( )。
A.钢化玻璃 B.高标号水泥
C.氧化铝陶瓷 D.酚醛树酯制成的玻璃钢
5.以玻璃纤维和树脂组成的复合材料是下列物质中的( )
A.玻璃钢 B.钢化玻璃 C.有机玻璃 D.石英玻璃
6.将铁制零件与下列哪种金属或非金属接触时,可以减少空气和水对铁的腐蚀( )。
A.铜 B.银 C.石墨 D.锌[]
7.下列各组金属最适合用H2或CO把它从化合物中还原出来的是 ( )
A.Ca、Mg B.Al、Fe C.Fe、Cu D.Hg、Ag
8.下列关于金属腐蚀的说法正确的是( )
A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是:M + nH2O = M(OH)n + n/2 H2↑
B.金属的化学腐蚀的实质是M – n e- = M n+,电子直接转移给氧化剂
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
9.下列化合物不属于天然高分子化合物的是( )。
A.淀粉 B.油脂 C.纤维素 D.蛋白质
10.下列材料的特性及用途叙述不正确的是( )
A.氧化铝陶瓷具有两性,可用来制造人造牙齿
B.氮化硅陶瓷耐高温且不易传热,可用来制造柴油机
C.光导纤维传导光的性能很强,是非常好的通讯材料
D.人造刚玉硬度高,用于制造刚玉球磨机
11.最近科学家研究得到一种新的分子,它具有空心的类似足球状结构,分子式为C60,下列说法不正确的是( )
A.C60是一种新型的化合物
B.C60和石墨都是碳的同素异形体
C.C60可能会成为新型贮氢材料
D.K3 C60具有超导性
12.下列事实不用电化学理论解释的是( )
A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块
B.铝片不用特殊方法保护
C.纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量硫酸铜溶液后速率加快
D.镀锌铁比镀锡铁耐用
13.下列说法正确的是( )
A.特氟隆(聚四氟乙烯)的单体是氟利昂
B.蛋白质是由氨基酸形成的不可降解的高分子化合物,其水溶液有丁达尔现象
C.酚醛塑料(PF)绝缘性、耐热性好,可用于制电源开关盒
D.涤纶、尼龙(锦纶)等都是由加聚反应制得的
14.高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离,下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是( )
A.分离工业废水,回收废液中的有用成分
B.食品工业中,浓缩天然果汁、乳制品加工⑴﹝和酿酒
C.胶体的渗析
D.海水的淡化
二.填空题(共3小题,共40分)
15.(4分)人们常用比喻的手法来描述材料的属性,比如“薄如纸,润如玉,声如馨,明如镜”是形容中国发明的 ;也可借用材料的属性来丰富比喻,比如借用铜、铁的坚硬,就有了“铜墙铁壁”这类词语。下列词语中,同样借用材料硬性来构词的是 。
① 金碧辉煌 ② 火树银花 ③ 铜壶滴漏 ④ 铁石心肠
16.(8分)某型号的水泥主要成分有:Ca2SiOx、Ca3SiOy、Ca3Al2Oz,则x = ,
y = ,z = 。
水泥具有水硬性,跟水掺和搅拌后很容易 ,水泥要 保存。
普通水泥以 和 为主要原料,煅烧后再加入适量 ,用以调节硬化速度。
17.(8分)铝制饭盒盛放醋酸一段时间后饭盒子被腐蚀,该种腐蚀属于 腐蚀,反应的化学方程式为 ;用铝制饭盒盛食盐(含水时)一段时间后,饭盒被腐蚀,这种腐蚀叫做 腐蚀,反应原理是(写离子方程式) 。
18.(10分)某有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)的结构简式可表示为:
它的链节为 ,设其平均聚合度为3000,则该高聚物得平均相对分子质量为 。从结构角度看它应该属于 型高分子。试推测有机玻璃 溶于CHCl3,具有 (填“热塑”或“固热”)性。
19.(10分)按右图所示,进行铁钉被腐蚀的实验,一周后观察(设水不蒸发)
(1)若试管中液面上升,发生的是 腐蚀
电极反应式为 。
(2)若试管中液面下降,发生的是 腐蚀,
电极反应式为 。
三、计算题
19.(6分)已知Fe2O3在高炉中有下列反应:Fe2O3+CO=2FeO+CO2 反应形成的固体混合物(Fe2O3、FeO)中,元素铁与氧的质量比用m (Fe):m (O)表示。
⑴上述固体混合物中,m (Fe):m (O)不可能是 (选填A、B、C)
A.21:9 B.21:7.5 C.21:6
⑵若m (Fe):m (O)=21:8,计算Fe2O3被还原的百分率。
参考答案:
1.A 解析: 生产陶瓷的主要原料是黏土(主要成分是二氧化硅)
2.C 3.A
4.C 解析:玻璃、水泥都是传统无机非金属材料,酚醛树脂是有机材料。
5.A
6.D解析:锌的活动性顺序在铁之后构成原电池是铁作正极锌作负极 ,正极材料铁就被保护起来了。
7.C 解析:中等活泼的金属可以用热还原法冶炼(常见的有Fe,Cu、Zn等)
8.D 9.B 10.A
11.A 解析: C60由同种元素组成故应该是单质。
12.B解析:铝片露至在空气中时在表面能形成一层致密的氧化膜对铝片本身起到保护作用。
13.C 14.B
15.瓷(瓷器)、④
16. (共16分) 4、5、6 凝固变硬 密封 粘土 石灰石 石膏(每空2分)
17. (8分)化学 2Al+6CH3COOH=Al2(CH3COO)3+3H2↑
电化 阴极:3O2+6H2O+12e-=12OH- 阳极:4Al-12e-=4Al3+
18.解析:高分子化合物得结构简式的中括号内结构即是链节;高分子化合物的平均相对分子质量应该等于其链节式量乘以其平均聚合度;从其长链的组成来看,没有连接长链和长链之间的化学键,所以它应该属于线型结构;线型高分子可溶于有机溶剂,且具有热塑性。
答案:(共7分)
300 000(2分) 线(1分) (2分) 能(1分) 热塑(1分)
19.(共12分)
(1)吸氧(2分);正极:2H2O + O2 + 4e–= 4OH-,(2分)
负极:2Fe – 4e–= 4Fe2+; (2分)
(2)析氢(2分);正极:2H+ + 2e– = H2↑, (2分)
负极:Fe – 2e– = Fe2+ (2分)
20(12分) ⑴A C
⑵设Fe2O3原有1mol,被还原的百分率为A%,则有:
B卷:能力拓展题
选择题: (14×4′=56′,每小题有1-2个答案)
1.“不粘锅”是在金属内壁上涂上一薄层聚四氟乙烯制成的物质,下列关于聚四氟乙烯的叙述中正确的是( )。
A.在聚四氟乙烯的单体中不含有碳碳双键
B.聚四氟乙烯在高温时易燃烧
C.聚四氟乙烯化学性质稳定,正常使用不发生化学反应
D.聚四氟乙烯的分子内支链很多,且相互缠绕,不会污染食物
2.下列塑料可作耐高温材料的是( )。
A.聚氯乙烯 B.聚四氯乙烯 C.聚苯乙烯 D.有机玻璃
3.某物质熔融状态能导电,固态能导电,将其加入到水中形成的溶液也能导电,则可推断该物质可能是 ( )。
A.金属 B.非金属 C.离子化合物 D.可溶性盐
4.下列对于有机高分子化合物的认识不正确的是( )。
A.有机高分子化合物称为高聚物或聚合物,是因为它们大部分由小分子通过聚合反应而制得
B.有机高分子化合物的相对分子质量很大,因而结构繁杂且无规律
C.对于一块高分子材料,n是一个正整数,因而它的相对分子质量是确定的[]
D.高分子材料可以分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类
5.目前,世界上已合成了几百种有机超导体,TCNQ是其中之一。TCNQ的分子结构如下图所示.下列关于TCNQ说法错误的是 ( )。
A.分子中所有的氮原子在同一平面内
B.属于芳香烃
C.分子式为C12H4N4
D.该物质难溶于水
6.美国《科学》杂志评出2001年十大科技成就,名列榜首的是纳米电子学,其中美国一家公司制造的第一批纳米碳管晶体管,发明了种用电子的波性来仁慈信息的“导线”已知纳米材料是指微粒直径在1-100nm的材料。下列叙述正确的是( )。
A.纳米碳管是一种新型的高分子化合物 B.纳米碳管的化学性质稳定
C.纳米碳管的结构和性质与金刚石相同 D.纳米碳管导电属于化学变化
7.下列各烧杯中都是天然水,纯铁腐蚀由快到慢的顺序是( )。
A.⑤②①④③ B.③②⑤④① C.⑤④②③① D.⑤②①③④
8.下列关于钢铁冶炼的说法错误的是( )。
①焦炭在炼铁中的作用是产生还原剂和热量 ②炼钢中用纯氧代替空气做氧化剂,是为了防止产生污染 ③炼铁高炉有两个进口、三个出口 ④用含硫较多的生铁炼钢,应加入较多的生石灰 ⑤炼铁、炼钢过程中都发生CaO + SiO2 CaSiO3 ⑥ 尽管铁的熔点是1535℃,但高炉中的铁在1200℃左右就呈液态 ⑦生铁炼钢的主要目的降低碳的含量、调节硅锰等的含量、除去硫磷等
A.①⑥ B.②⑦ C.③⑤ D.④⑥
9.下列属于新型无机非金属材料的特征的是( )。
①能承受高温、高强度 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.①②③④ D.①②③④
10.橡胶属于重要的工业原料。它是一种有机高分子化合物,具有良好的弹性,但强度较差。为了增加某些橡胶制品的强度,加工时往往需进行硫化处理。即将橡胶原料与硫磺在一定条件下反应;橡胶制品硫化程度越高,弹性越差,下列橡胶制品中,加工时硫化程度较高的是( )。
A.橡皮筋 B.汽车外胎 C.普通气球 D.医用乳胶手套
11.下列说法正确的是( )。
A.可用橡胶袋盛装汽油 B.可用聚乙烯塑料桶盛水
C.可用聚氯乙烯袋盛装食品 D.可用聚丙烯作农用薄膜
12.下列有关说法正确的是( )。
A.水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料都不溶于水,所以所有的硅酸盐都不溶于水
B.水泥的主要成分有硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)及其他一些成分,所以硅酸盐都是氧化物
C.陶瓷分为土器、陶器、瓷器、炻器,与原料粘土的纯度有关
D.普通玻璃是透明的,所以硅酸盐也是透明的
13.在炼铁、炼钢中都有碳参加反应,下列有关叙述错误的是( )。
A.两个过程中碳都是被氧化,都只起提供能量的作用
B.炼钢过程中,碳被氧化,从而达到降低含碳量的目的
C.炼铁过程中,碳被氧化,既起产生热量的作用,又起产生CO的作用
D.炼铁过程中碳参加反应,只起产生CO的作用
14.某冶炼厂以碳棒作电极,电解熔融状态的Al2O3,生成的氧气同时还与阳极碳棒反应生成CO和CO2,当生成54kg铝时,阳极消耗24kg碳,则阳极生成的CO和CO2中,CO和CO2的分子个数比为( )。
A.1﹕2 B.2﹕1 C.1﹕3 D.1﹕1
二.填空题(共5小题,共44分)
15.(6分)(1)生铁是通过高炉冶炼而得,冶炼过程中一氧化碳还原赤铁矿的化学方程式为 。
(2)铁在一定条件下可与多种非金属单质反应,铁与氯气反应的化学方程式为 ,
铁与硫反应的化学方程式为 。
16、(6分)下列物质 ①磺化煤 ②磷酸钠 ③皓矾 ④明矾 ⑤光卤石 ⑥冰晶石 ⑦消石灰⑧纯碱 ⑨石灰石[]
⑴在医疗上用作收敛剂的是 ,用于制烧碱的是 ,用于制氧化镁的是 。
⑵用作水的软化剂的是 ,用作净水剂的是 。
⑶在冶炼工业上用作熔剂的是 。
17(10).在国际环境问题中,聚苯乙烯等材料的一次性使用带来的“白色污染”是极为严重的环境问题之一,最近研制的一种可降解塑料,代号为3HB,结构简式为
具有良好的生物适应性,能在自然界中自行降解,回答:
(1)可降解塑料3HB,在自然界中通过________(填序号)反应降解为该聚合物的单体。
A.加成 B.消去 C.水解 D.氧化
(2)该聚合物的单体为______________,单体中具有的官能团的名称为______________。
(3)各取1 mol该单体分别与钠和碳酸氢钠溶液完全反应时,分别消耗钠和碳酸氢钠的物质的量之比为______。
(4)写出由单体生成降解塑料3HB的化学方程式:
________________________________。
18.(10分)工业上制取铝的流程如下:
注:冰晶石的作用是使E在较低温度下熔化。
(1)试写出下列物质的化学式:
A ,B ,C ,D ,E 。
(2)在用此法制取铝时,分析铝矾土和赤泥(提取Al2O3之后的残渣)所得数据如下:
Al2O3 Fe2O3 Na2O
铝土矿 55% 16% 0%
赤泥 15% 48% 8%
试求制取1t Al2O3所需铝矾土和苛性钠的量。
19(12分).据新华社报道,发展改革委员会于2007年4月发出“遏制铝冶炼投资反弹”的紧急通知。原因是铝冶炼属高耗能产业,而且某些铝冶炼企业以污染环境为代价,得不偿失。
如图是传统的工业生产金属铝的基本流程图,阅读上述新闻信息,结合铝生产的流程图解答下列问题:
请回答:
(1)工业冶炼金属铝用的是铝土矿,铝土矿的主要成分是________(填化学式)。石油炼制和煤的干馏产品____________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。
(2)氧化铝熔点高达2 050 ℃,工业上为了降低能量消耗,在金属铝的冶炼中采取的措施是__________________________。
(3)在冶炼过程中,阳极材料需要定期地进行更换,原因是该极材料不断被消耗,产生这种现象的原因是:__________________________________________(用化学方程式表示)。
(4)工业上制取金属镁时是电解MgCl2,电解反应方程式为____________________,镁和铝都是活泼金属,为什么在电解冶炼过程中,一个用氯化物,一个用氧化物:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
参考答案:
AC 2、B 3、A 4、BC
5、B 解析: 该结构中不含苯环且含氮元素就不是烃了!
6、B 解析:碳管晶体管和石墨、金刚石互为同分异构体,就不可能具有相似的结构和性质了!
7.D 解析: ⑤中铁作为电解池的阳极腐蚀速度最快,其次是②中铁作为原电池的正极,③④中的铁电极都被保护,作为电解池阴极的铁电极腐蚀速度最慢。
8.B 9.D 10.B 11.BD 12.C
13、AD
14、D解析:提示,从电解过程中中的电子转移守恒建立等量关系去求解。
15、Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 2 Fe+3Cl2 2 FeCl3 Fe+S FeS
17.⑴③、⑦⑧、⑤⑦ ⑵①或⑦⑧ 、④ ⑶⑥⑨
【答案】 (1)C (2) 醇羟基、羧基
(3)2∶1
.
18、(1)NaOH ;NaAlO2 ;Na2CO3 ;Al(OH)3 ;Al2O3( 每空2分)
(2) 2 t(2分); 0.069 t(2分)
19.【解析】 该题以工业冶炼金属铝为载体考查了原料的判断、原理的诠释以及原料的合理利用。
(1)铝土矿的主要化学成分是Al2O3,另外还有SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O等,电解前必须进行提纯。石油炼制、煤的干馏产品的固体物质的成分为碳,具有导电性,可以作为电解铝的阳极和阴极材料。
(2)纯净Al2O3的熔点很高,而其电解必须在熔融状态下进行,若采用纯净的Al2O3进行电解,则加热熔融需要浪费大量的能量,所以工业上采用加入冰晶石(Na3AlF6)和氟化钙(CaF2)的方法,降低Al2O3的熔点。
(3)工业冶炼铝的关键操作是电解,电解时阳极发生氧化反应,熔融物中的O2-失电子,生成O2,在电解过程中阳极的材料碳逐渐与生成的氧气反应,在高温条件下生成CO。
(4)因为MgCl2为离子化合物,熔融时能发生电离,而AlCl3为共价化合物,熔融时不发生电离,再者MgO熔点很高,很难熔化,耗能太大。
【答案】 (1)Al2O3 石墨(或碳)
(2)加入冰晶石(Na3AlF6)和少量CaF2
(3)2C+O22CO (4)MgCl2Mg+Cl2↑
因为MgO熔点太高,MgCl2熔点低,熔化时能发生电离而导电;AlCl3是共价化合物,熔化时不能发生电离
CH3
[ CH2—C ]n
COOCH3
CH3
CH2—C
COOCH3
m(Fe)
m(O)
=
1×(1-A%)×3×16+1×A%×2×16
1×2×56
21
8
=
A%=33.3%
Fe
Sn
Fe
Cu
Fe
Cu
Fe
Zn
Fe
Sn
① ② ③ ④ ⑤
过滤
B
滤液通入
D
滤液通入
铝
冰晶石
电解
E
消石灰
干燥
C
CO2
高压水蒸气
A
铝土矿
A循环使用