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2019年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 13.3 化學(xué)與材料的發(fā)展實(shí)效精練（含解析） 新人教版選修3 1．材料是人類生存和社會進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)，不同的材料功能各不相同。以下都是有關(guān)材料的內(nèi)容，試根據(jù)所給內(nèi)容回答問題。 (1)氫能是未來能源最佳選擇之一，氫能的利用涉及氫的儲存、輸送和使用。貯氫合金是解決氫的儲存等問題的重要材料。貯氫合金中最具代表性的是鑭鎳合金(LaNi5)，已知： LaNi5(s)＋3H2(g)===LaNi5H6(g) ΔH＝－31.77 kJ/mol 鑭鎳合金的熔點(diǎn)比鑭、鎳的熔點(diǎn)________(填“高”、“低”或“介于兩者之間”)，根據(jù)反應(yīng)原理，形成LaNi5H6的化學(xué)反應(yīng)條件是________。最近有人提出可以研制出一種性能優(yōu)越的催化劑，可以大大提高貯氫合金的貯氫能力，你認(rèn)為該講法可信嗎？________(填“可信”或“不可信”)，其理由是________________________________________。 (2)無機(jī)非金屬材料是日常生活中不可缺少的物質(zhì)，它們往往具有高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕的特點(diǎn)。Si3N4就是一種重要的精細(xì)陶瓷，合成氮化硅的方法之一為 3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO Si3N4屬于________晶體，在上述反應(yīng)中氧化劑為________。 (3)有機(jī)高分子材料形式多樣，ABS樹脂廣泛用于制造電訊器材、汽車、飛機(jī)零部件和各種儀器的外殼，它的結(jié)構(gòu)可以表示為 試寫出對應(yīng)單體的結(jié)構(gòu)簡式CH2===CH—CN、__________________、__________________。 (4)高分子吸水樹脂可以由聚乙烯醇()。和聚丙烯酸鹽()交聯(lián)得到，從結(jié)構(gòu)上看該高分子吸水材料具有吸水性，原因?yàn)樗鼈兌季哂衉_______基團(tuán)。 解析：(1)合金的熔點(diǎn)比各單一組分的熔點(diǎn)低；根據(jù)反應(yīng)方程式可知生成貯氫合金的反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，加大壓強(qiáng)、降低溫度有利于合金的生成；但催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變平衡，更不能提高合金的貯氫能力。 (2)由反應(yīng)方程式可知N元素化合價(jià)降低，C元素化合價(jià)升高，故N2為氧化劑，Si3N4強(qiáng)度高、耐高溫，應(yīng)屬于原子晶體。 (3)由高聚物的鏈節(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析可知應(yīng)由三種單體聚合生成，單體有。 (4)由結(jié)構(gòu)分析知該吸水材料的分子中有—OH和—COO－，都屬于親水基團(tuán)。 答案：(1)低　低溫、高壓　不可信　該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，使用催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能使平衡移動，更不可能大大提高貯氫合金的貯氫能力 (2)原子　N2 (3)CH2===CH—CH===CH2　 (4)親水 2．[xx東北四市聯(lián)考]材料科學(xué)是人類社會發(fā)展的基石，材料科學(xué)的發(fā)展為信息技術(shù)的快速發(fā)展插上了翅膀。 (1)光纜通訊的基礎(chǔ)是光導(dǎo)纖維，這種纖維能同時(shí)傳輸大量的信息。制造這種纖維的主要原材料是________(寫化學(xué)式)，它屬于________材料(填“金屬”“非金屬”或“有機(jī)”)。 (2)大規(guī)模集成電路、整流器等促進(jìn)了信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，該產(chǎn)業(yè)需要的材料是________(填“二氧化硅”“晶體硅”或“無定形硅”)。 (3)工業(yè)上生產(chǎn)高純硅的方法是：SiO2SiSiHCl3(沸點(diǎn)：31.5 ℃)Si 上述第一步操作中就已經(jīng)制得了單質(zhì)硅，但還需要進(jìn)行后面兩步操作，其原因是____________________。分離碳、硅、SiHCl3混合物的方法是___________________________________________________。 (4)工業(yè)生產(chǎn)中也可以用金屬硅化物(如Mg2Si)與鹽酸作用制得硅烷(SiH4，沸點(diǎn)：－111.9 ℃)，再通過熱分解硅烷可得高純硅。寫出用這種方法生產(chǎn)高純硅的兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式： ①____________________________________________； ②_____________________________________________。 解析：(1)光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅，屬于無機(jī)非金屬材料。 (2)集成電路、整流器采用的是晶體硅。 (3)用碳還原SiO2得到的硅為粗硅，其中含有大量雜質(zhì)，需要進(jìn)一步純化，方法就是先制得沸點(diǎn)低的SiHCl3，然后加熱蒸發(fā)獲得高純度的SiHCl3，最后再用氫氣還原得到純度高的單質(zhì)硅。 (4)Mg2Si與鹽酸反應(yīng)生成SiH4和氯化鎂，硅烷以氣體的形式脫離反應(yīng)體系，然后加熱分解硅烷獲得高純硅。 答案：(1)SiO2　非金屬 (2)晶體硅 (3)由C還原SiO2得到的單質(zhì)硅中，雜質(zhì)含量過高，后面兩步操作是為了提純硅　加熱蒸發(fā) (4)①M(fèi)g2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑ ②SiH4Si＋2H2 3．由黃銅礦(主要成分是CuFeS2)煉制精銅的工藝流程示意圖如下： (1)在反射爐中，把銅精礦砂和石英砂混合加熱到1 000 ℃左右，黃銅礦與空氣反應(yīng)生成Cu和Fe的低價(jià)硫化物，且部分Fe的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛢r(jià)氧化物。該過程中兩個(gè)主要反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是__________________________、____________________________，反射爐內(nèi)生成爐渣的主要成分是________。 (2)冰銅(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量為20%～50%。轉(zhuǎn)爐中，將冰銅加熔劑(石英砂)在1 200 ℃左右吹入空氣進(jìn)行吹煉。冰銅中的Cu2S被氧化為Cu2O，生成的Cu2O與Cu2S反應(yīng)，生成含Cu量約為98.5%的粗銅，該過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是_____________________________、________________________________。 (3)粗銅的電解精煉如圖所示。在粗銅的電解過程中，粗銅板應(yīng)是圖中電極________(填圖中的字母)；在電極d上發(fā)生的電極反應(yīng)式為____________________；若粗銅中還含有Au、Ag、Fe，它們在電解槽中的存在形式和位置為____________________。 解析：(1)CuFeS2與O2反應(yīng)時(shí)，生成的Cu和Fe的低價(jià)硫化物分別是Cu2S、FeS，生成物中肯定含有SO2，用觀察法即可配平該方程式；FeS與O2反應(yīng)，生成FeO和SO2，用觀察法也可快速配平；反射爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)：FeO＋SiO2FeSiO3，所以爐渣的主要成分是FeSiO3。(2)Cu2S與O2反應(yīng)生成Cu2O，另一種生成物肯定是SO2，運(yùn)用觀察法可快速配平；Cu2O與Cu2S的反應(yīng)經(jīng)觀察也可快速配平。(3)電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽極，即粗銅應(yīng)為電極c；電極d是電解池的陰極，發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu；電解時(shí)，比銅活潑的金屬，例如鐵，優(yōu)先放電生成Fe2＋進(jìn)入電解液中，而比銅不活潑的金屬會以陽極泥的形式沉積于陽極下方。 答案：(1)2CuFeS2＋O2Cu2S＋2FeS＋SO2 2FeS＋3O22FeO＋2SO2　FeSiO3 (2)2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2 2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑ (3)c　Cu2＋＋2e－===Cu　Au、Ag以單質(zhì)的形式沉積在c(陽極)下方，F(xiàn)e以Fe2＋的形式進(jìn)入電解液中 4．[xx新課標(biāo)Ⅱ卷]鋅錳電池(俗稱干電池)在生活中的用量很大。兩種鋅錳電池的構(gòu)造如圖(a)所示。 普通鋅錳電池　 堿性鋅錳電池 圖(a)兩種干電池的構(gòu)造示意圖 回答下列問題： (1)普通鋅錳電池放電時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)為 Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH ①該電池中，負(fù)極材料主要是__________________________，電解質(zhì)的主要成分是________________，正極發(fā)生的主要反應(yīng)是__________________________。 ②與普通鋅錳電池相比，堿性鋅錳電池的優(yōu)點(diǎn)及其理由是______________________。 (2)圖(b)表示回收利用廢舊普通鋅錳電池的一種工藝(不考慮廢舊電池中實(shí)際存在的少量其他金屬)。 圖(b)一種回收利用廢舊普通鋅錳電池的工藝 ①圖(b)中產(chǎn)物的化學(xué)式分別為A________，B________。 ②操作a中得到熔塊的主要成分是K2MnO4。操作b中，綠色的K2MnO4溶液反應(yīng)后生成紫色溶液和一種黑褐色固體，該反應(yīng)的離子方程式為________________________________。 ③采用惰性電極電解K2MnO4溶液也能得到化合物D，則陰極處得到的主要物質(zhì)是________________(填化學(xué)式)。 解析：(1)①由普通鋅錳電池放電時(shí)的總反應(yīng)可知，Zn作負(fù)極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)：MnO2＋NH＋e－===MnOOH＋NH3。正極上還可發(fā)生副反應(yīng)：2NH＋2e－===2NH3＋H2。②堿性鋅錳電池不易發(fā)生電解質(zhì)的泄漏，因?yàn)橄牡呢?fù)極改裝在電池的內(nèi)部；堿性鋅錳電池使用壽命較長，因?yàn)榻饘俨牧显趬A性電解質(zhì)中比在酸性電解質(zhì)中的穩(wěn)定性提高。(2)①分析工藝流程圖可知，化合物A為ZnCl2，化合物B為NH4Cl，化合物C為KCl，化合物D為KMnO4。②“黑色固體混合物”中含有Zn(NH3)2Cl2、NH4Cl、MnOOH及MnO2等，操作a是將MnO2氧化為K2MnO4，操作b是K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)生成KMnO4和MnO2。③用惰性電極電解K2MnO4溶液時(shí)，陰極是H＋放電，產(chǎn)生H2。 答案：(1)①Zn　NH4Cl　MnO2＋NH＋e－===MnOOH＋NH3?、趬A性電池不易發(fā)生電解質(zhì)的泄漏，因?yàn)橄牡呢?fù)極改裝在電池的內(nèi)部；堿性電池使用壽命較長，因?yàn)榻饘俨牧显趬A性電解質(zhì)中比在酸性電解質(zhì)中的穩(wěn)定性提高 (2)①ZnCl2　NH4Cl?、?MnO＋2CO2===2MnO4＋MnO2↓＋2CO?、跦2 5．[xx浙江卷]利用廢舊鍍鋅鐵皮可制備磁性Fe3O4膠體粒子及副產(chǎn)物ZnO。制備流程圖如下： 已知：Zn及其化合物的性質(zhì)與Al及其化合物的性質(zhì)相似。請回答下列問題： (1)用NaOH溶液處理廢舊鍍鋅鐵皮的作用有________。 A．去除油污　　　　 B．溶解鍍鋅層 C．去除鐵銹 D．鈍化 (2)調(diào)節(jié)溶液A的pH可產(chǎn)生Zn(OH)2沉淀，為制得ZnO，后續(xù)操作步驟是______________________________________________。 (3)由溶液B制得Fe3O4膠體粒子的過程中，須持續(xù)通入N2，其原因是________________________________________________。 (4)Fe3O4膠體粒子能否用減壓過濾法實(shí)現(xiàn)固液分離？________(填“能”或“不能”)，理由是________________________。 (5)用重鉻酸鉀法(一種氧化還原滴定法)可測定產(chǎn)物Fe3O4中的二價(jià)鐵含量。若需配制濃度為0.010 00 molL－1的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液250 mL，應(yīng)準(zhǔn)確稱取________g K2Cr2O7(保留4位有效數(shù)字，已知MK2Cr2O7＝294.0 gmol－1)。配制該標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，下列儀器中不必要用到的有________(用編號表示)。 ①電子天平?、跓、哿客病、懿ＡО簟? ⑤容量瓶?、弈z頭滴管?、咭埔汗? (6)滴定操作中，如果滴定前裝有K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管尖嘴部分有氣泡，而滴定結(jié)束后氣泡消失，則測定結(jié)果將________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。 解析：(1)結(jié)合已知信息可知，用NaOH溶液處理廢舊鍍鋅鐵皮，既可以去除鐵皮表面的油污，又可以溶解鍍鋅層。(2)由Zn(OH)2到ZnO，后續(xù)的操作步驟是抽濾、洗滌、灼燒。(3)持續(xù)通入N2，是為了防止Fe2＋被O2氧化。(4)抽濾不宜用于過濾膠狀沉淀或顆粒太小的沉淀。(5)0.735 0 g的K2Cr2O7固體需要用電子天平稱量，直接配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液時(shí)，不必要用到移液管和量筒。(6)滴定前滴定管尖嘴部分有氣泡，滴定后消失，說明消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積讀數(shù)偏大，故測定結(jié)果偏大。 答案：(1)A、B (2)抽濾、洗滌、灼燒 (3)N2氣氛下，防止Fe2＋被氧化 (4)不能　膠體粒子太小，抽濾時(shí)容易透過濾紙 (5)0.735 0　③⑦　 (6)偏大 6．生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥的原料主要有石灰質(zhì)原料[如石灰石(含硫)]和黏土質(zhì)原料，還有少量輔助原料(如鐵礦石)。其主要生產(chǎn)工藝如圖所示。 請回答下列問題： (1)普通硅酸鹽水泥熟料的主要成分有硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和________(填名稱)。 (2)步驟②除了產(chǎn)生粉塵外，還可能產(chǎn)生________(至少填兩種)等污染性廢氣。 (3)預(yù)熱器利用回轉(zhuǎn)窯等裝置排出廢氣的余熱加熱生料并使部分碳酸鹽分解。這樣做的好處是________________________________________ ______________________________________________________________。 (4)鋁率表示熟料中氧化鋁與氯化鐵的質(zhì)量比。已知某熟料中Al2O3和Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4.28%和4.53%，則該熟料的鋁率為________(計(jì)算保留兩位小數(shù))。 (5)熟料還需加入適量石膏(CaSO42H2O)。180 mg某石膏樣品受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖所示。 ①樣品在熱天平中受熱脫水時(shí)，往往要適速通入適量惰性氣體，這樣做的目的是__________________________________________________ ______________________________________________________________。 ②加熱到1 400 ℃時(shí)生成的氣體能使品紅溶液褪色。該溫度下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________ _______________________________________________________________。 解析：(1)普通硅酸鹽水泥的成分除硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣外，還有鐵鋁酸鈣。 (2)生料與煤在水泥回轉(zhuǎn)窯中加熱到1 450 ℃時(shí)發(fā)生反應(yīng)能生成污染性氣體CO，煤燃料還可產(chǎn)生污染性氣體SO2。 (3)利用回轉(zhuǎn)窯排出廢氣的余熱來加熱生料，使能源得到充分的利用。 (4)鋁率＝＝≈0.94 (5)①利用惰性氣體排出加熱產(chǎn)生的水蒸氣，防止水蒸氣對測定產(chǎn)生誤差。 ②氣體能使品紅溶液褪色，則該氣體為SO2。從曲線圖可以看出：200 ℃～1 400 ℃的范圍內(nèi)為CaSO4。1 400 ℃時(shí)，CaSO4(110－3 mol,140 mg)生成56 mg的固體物質(zhì)，該固體物質(zhì)中一定含有Ca，故為CaO。則反應(yīng)方程式為2CaSO42CaO＋2SO2↑＋O2↑ 答案：(1)鐵鋁酸鈣(或鐵鋁酸四鈣) (2)二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物(寫化學(xué)式也可) (3)提高氣固間的換熱效率，實(shí)現(xiàn)整個(gè)煅燒系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗 (4)0.94 (5)①防止水蒸氣對測定產(chǎn)生誤差 ②2CaSO42CaO＋2SO2↑＋O2↑ 創(chuàng)新試題　教師備選 教學(xué)積累　資源共享 本題可作為備用例題 　電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用。陰極產(chǎn)生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，刮去(或撇掉)浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。某科研小組用電浮選凝聚法處理污水，設(shè)計(jì)裝置示意圖如下： (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)若污水中離子濃度較小，導(dǎo)電能力較差，產(chǎn)生氣泡速率緩慢，無法使懸浮物形成浮渣。此時(shí)，應(yīng)向污水中加入適量的________。 a．BaSO4　　　　　　 b．CH3CH2OH c．Na2SO4 d．NaOH (2)電解池陽極發(fā)生了兩個(gè)電極反應(yīng)，其中一個(gè)反應(yīng)生成一種無色氣體，則陽極的電極反應(yīng)式分別是 Ⅰ._______________________________________________________ _； Ⅱ.___________________________________ _____________________。 (3)電極反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ的生成物反應(yīng)得到Fe(OH)3沉淀的離子方程式是___________________________________________________________。 (4)該燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料作電極。為了使該燃料電池長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定，電池工作時(shí)必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)(見上圖)。A物質(zhì)的化學(xué)式是__________________。 解析：(1)為了增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，因此可選用易溶性強(qiáng)電解質(zhì)溶液，排除a和b。考慮到題中要求電解時(shí)保持污水的pH在5.0～6.0之間，因此不能添加NaOH。(2)電解時(shí)鐵作陽極，因此主要發(fā)生Fe－2e－===Fe2＋，同時(shí)也發(fā)生副反應(yīng)，即溶液中的OH－失電子被氧化成O2。(3)根據(jù)得失電子守恒和電荷守恒即可得離子方程式。(4)由于原電池的負(fù)極產(chǎn)物有水生成，所以負(fù)極必有CO參加，同時(shí)根據(jù)碳守恒可知A必為CO2，負(fù)極反應(yīng)式可表示為CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O。 答案：(1)c　(2)Fe－2e－===Fe2＋ 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ (3)4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋ (4)CO2