Question

【题目】材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础，回答下列问题：

(1)下列生产工艺能获取新型无机非金属材料的是 ______ (填序号)。

①采用甲烷为原料，在微波和其他条件下生产金刚石

②采用传统方法用焦炭还原SiO2制备单晶硅

③在水泥生产过程中加入高炉矿渣生产特殊用途的水泥

④在玻璃生产过程中加入K、Pb生产其有特殊用途的光学玻璃

(2)某炼铁高炉中一次投入磁铁矿冶炼生铁，若该过程中转移的电子为1.60×105mol，不考虑其他的反应，也不考虑生铁中的杂质，则炼得的生铁为 ______t。生铁中含碳、硫等元素较多，炼钢是以生铁为原料，除去过多的碳、硫等杂质元素，其中除去硫的化学方程式为 ______。

(3)工业炼金属Al的工艺流程如下：

该工艺中冰晶石和氟化钙的作用是 ______，物质W的化学式为 ______ ；若铝土矿的纯度为60%，提取W的损失率为3%，电解时损失率为0.1%，粗铝净化时的损失率为2%，铝锭中铝的含量为99.9%，那么1.0t铝土矿可制备铝锭 ______t。

(4)金属腐蚀带来的损失无法估量。钢铁腐蚀多为吸氧腐蚀，其正极反应式为 ______，金属防腐措施很多，其中牺牲阳极(金属Zn)的阴极保护法的“阴极”反应式为 ______。

Answer 1

【答案】①② 3.36 FeS+CaOFeO+CaS 降低Al2O3的熔点，减少熔融电解质的能耗 Al2O3 0.3 O2+2H2O+4e-=4OH- Zn-2e-=Zn2+

【解析】

(1)传统无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料，如玻璃、水泥等；新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的，具有特殊性能和用途的材料，它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础，据此进行判断；

(2)磁铁矿的主要成分为四氧化三铁，根据电子守恒先计算出生成铁的物质的量，再计算出生成铁的质量；根据题意写出硫化亚铁与氧化钙反应的化学方程式；

(3)冰晶石能溶解Al2O3晶体，被用作助熔剂降低Al2O3的熔点；W为铝土矿的主要成分氧化铝；设出生成铝锭的质量，然后利用铝元素质量守恒列式计算；

(4)牺牲阳极(金属Zn)的阴极保护法的“阴极”锌失去电子生成锌离子，据此写出电极反应式。

(1)①采用甲烷为原料，在微波和其他条件下生产的金刚石为新型无机非金属材料，①正确；

②采用传统方法用焦炭还原SiO2制备的单晶硅为新型无机非金属材料，②正确；

③水泥是传统无机非金属材料，③错误；

④光学玻璃是传统无机非金属材料，④错误；

故合理选项是①②；

(2)磁性氧化铁化学式为Fe3O4，其中铁元素的平均化合价为+，该过程中转移的电子为1.60×105mol，则生成Fe的物质的量n(Fe)= =6×104mol，可以得到生铁的质量为：m=56g/mol×6×104mol=3.36×106g=3.36t；通常用CaO除去硫，反应化学方程式为：FeS+CaOFeO+CaS；

(3)Al2O3属于离子晶体，熔点较高，加入冰晶石和氟化钙，熔融的冰晶石和氟化钙能溶解Al2O3晶体，所以其在电解冶炼铝时被用作助熔剂，降低三氧二化铝熔化时所需的温度，在金属铝的冶炼中加入冰晶石和氟化钙的目的是降低Al2O3的熔点，减少熔融电解质的能耗；W是铝土矿中主要成分氧化铝，化学式为Al2O3；

设生成的铝锭的质量为x，根据铝元素质量守恒可得：1.0t×60%××(1-3%)×(1-0.1%)×(1-2%)=99.9%x，解得：x=0.3t；

(4)在吸氧腐蚀中，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-；在金属防腐措施中，牺牲阳极(金属Zn)的阴极为原电池的正极，发生还原反应，牺牲阳极(金属Zn)为负极，Zn失去电子生成Zn2+，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+。