题目内容

5．“材料”的发现和使用往往会极大地推动生产、生活的发展，一些材料的出现甚至具有里程碑式划时代的意义．请回答下列问题：
（1）无机非金属材料．高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”．这种材料可以按下列方法制备：
SiO2$→_{高温}^{ⅠC}$Si（粗）$→_{300℃}^{Ⅱ．HCl}$SiHCl3$→_{1000～1100℃}^{Ⅲ．过量的H_{2}}$Si（纯）
①写出步骤I的化学方程式：SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑．
②步骤Ⅱ经过冷凝得到的SiHCl3（沸点为33.0℃）中含有少量的SiCl4（沸点为57.6℃）和HCl（沸点为-84.7℃），提纯SiHCl3的实验方法是蒸馏或分馏．
③下列有关硅材料的说法正确的是AD
A．单质硅化学性质稳定，但可以被强碱溶液腐蚀
B．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高
D．光导纤维的主要成分是SiO2
④在人体器官受到损伤时，需要使用一种新型无机非金属材料来植入体内，这种材料是B（填字母）．
A．高温结构陶瓷     　B．生物陶瓷　     C．导电陶瓷
（2）金属材料．金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称．包括纯金属、合金和特种金属材料等．下列物质中不属于合金的是D
A．钢铁       B．青铜       C．硬铝        D．水银
（3）高分子材料．它可以分成无机高分子材料和有机高分子材料．[Al Fe （OH）nCl6-n]m属于无机高分子材料，是一种新型高效净水剂，它广泛应用生活用水和工业污水的处理，其中铁元素的化合价为+3；
（4）磁性材料．某磁性粉末材料是一种复合型氧化物，为测定其组成，现称取6.26g样品，将其全部溶于过量稀HNO3，加入过量Na2SO4溶液，生成4.66g白色沉淀．过滤，在滤液中加入过量NaOH溶液，生成红褐色沉淀，将沉淀过滤、洗涤、灼烧后得3.20g固体．①该磁性粉末中氧元素的质量分数为20.45%；②该材料的化学式为BaO•Fe2O3．

分析 （1）①焦炭在高温下可以置换二氧化硅中的硅；
②根据熔沸点的不同实现物质分离的方法为蒸馏或分馏；
③A．硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和氢气；
B．硅与盐酸不反应；
C．玻璃为混合物，不存在固定的熔点；
D．二氧化硅为光导纤维的主要成分；
④用于人体器官的陶瓷，应具有良好的生物性能，据此分析；
（2）依据合金是金属和金属或非金属形成的具有化学特性的物质，结合物质组成和合金的概念分析判断；
（3）依据AlFe（OH）nCl6-n中各元素的化合价代数和为0分析铁元素的化合价；
（4）依据题干信息可知生成的沉淀为硫酸钡，计算得到被元素物质的量，在滤液中加入过量NaOH溶液，生成红褐色沉淀，将沉淀过滤、洗涤、灼烧后得3.20g固体，分析反应过程可知为氧化铁，计算得到铁元素物质的量，依据氧化物组成元素就是所含氧元素质量得到质量分数；依据计算得到钡元素、铁元素、氧元素物质的量计算得到氧化物的化学式．

解答 解：（1）①工业上用焦炭在高温下置换二氧化硅中的硅来制备粗硅，方程式为：SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑，
故答案为：SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑；
②SiHCl3（沸点33.0℃）、SiCl4（沸点57.6℃）、HCl（沸点-84.7℃），他们的沸点不同，根据沸点的不同实现物质分离的方法为蒸馏或分馏，
故答案为：蒸馏或分馏；
③A．硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和氢气，可以被强碱溶液腐蚀，故A正确；
B．硅与盐酸不反应，故B错误；
C．玻璃为混合物，不存在固定的熔点，故C错误；
D．二氧化硅为光导纤维的主要成分，故D正确；
故答案为：AD；
④用于人体器官的陶瓷，应具有良好的生物性能，
故答案为：B；
（2）A．硬铝是由Al、Cu、Mg、Mn、Si等形成的合金，故A不符合；
B．黄铜是Cu和Zn的合金，故B不符合；
C．钢铁是铁和碳等形成的合金，故C不符合；
D．水银是金属汞，属于金属单质，不是合金，故D符合；
故答案为：D；
（3）化合物[Al Fe （OH）nCl6-n]m中铝元素显+3价，氢氧根为-1价，各元素的化合价代数和为0，故铁元素的化合价为+3价，
故答案为：+3；
（4）①n（BaSO4）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，m（Ba）=137g/mol×0.02mol=2.74g，滤液中加入过量氢氧化钠溶液，生成红褐色沉淀为氢氧化铁沉淀，洗涤灼烧得到3.20g固体为氧化铁，则n（Fe2O3）$\frac{3.20g}{160g/mol}$=0.02mol，m（Fe）=0.04mol×56g/mol=2.24g；复合氧化物中氧元素的质量=6.26g-2.74g-2.24g=1.28g，则氧元素质量分数=$\frac{1.28g}{6.26g}$×100%=20.45%；
故答案为：20.45%；
②1.28g氧元素的物质的量=$\frac{1.28g}{16g/mol}$=0.08mol，由①计算可知，符合氧化物中钡原子、铁原子、氧原子的物质的量之比=0.02：0.02×2：0.08=1：2：4；
所以原子数之比为1；2；4，化学式为BaO•Fe2O3；
故答案为：BaO•Fe2O3．

点评 本题考查了硅及其化合物的性质和用途，物质性质的分析应用，合金概念的理解应用等知识，复杂化学式的计算方法是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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9．下列微粒的存在最能说明碘可能呈现还原性的是（　　）
A．I-B．I2C．I2+D．I${\;}_{3}^{-}$
10．在密闭容器中进行如下反应：A2（g）+B2（g）?2D（g），已知A2、B2、D的起始浓度分别为0.2mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是（　　）
A．B2为0.1mol/LB．D为0.3mol/L
C．A2为0.3mol/LD．B2为0.2mol/L同时D为0.1mol/L
13．实验室制备1，2-二溴乙烷的反应原理如下：
CH3CH2OH $→_{170℃}^{浓硫酸}$CH2=CH2↑+H2O
CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br
可能存在的主要副反应有：乙醇在浓硫酸的存在下在l40℃脱水生成乙醚．用少量的溴和足量的乙醇制备1，2-二溴乙烷的装置如图所示，有关数据列表如下：
乙醇1，2-二溴乙烷乙醚
状态、溶解性无色液体、易溶于水无色液体无色液体、难溶于水
密度/g•cm-30.792.20.71
沸点/℃78.513234.6
熔点/℃-l309-1l6
回答下列问题：
（1）在此制备实验中，要尽可能迅速地把反应温度提高170℃左右，其最主要目的是d．
a．引发反应   b．加快反应速度    c．防止乙醇挥发      d．减少副产物乙醚生成
（2）判断该制备反应已经结束的最简单方法是溴的颜色完全褪去．
（3）将1，2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后静置，产物应在层下（填“上”、“下”）．
（4）若产物中有少量副产物乙醚，可用的方法除去蒸馏．
（5）反应过程中应用冷水冷却装置D，其主要目的是；但又不能过度冷却（如用冰水），其原因是避免溴大量挥发；产品1，2-二溴乙烷的熔点（凝固点）低，过度冷却会凝固而堵塞导管．
20．（1）已知
①CH3COOH（l）+2O2（g）=2CO2（g）+2H2O（l）△H1=-870.3kJ•mol-1
②C（s）+O2（g）=CO2（g）△H2=-393.5kJ•mol-1
③H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H3=-285.8kJ•mol-1
则用固体C、氢气、氧气合成CH3COOH（l）的热化学方程式为2C（s）+2H2（g）+O2（g）=CH3COOH（l）△H=-488.3 kJ•mol-1
（2）某实验小组对不同浓度的醋酸溶液进行导电性测定，结果如图1．可得结论是①醋酸浓度在0-2 mol/L，电流强度随着浓度增大而增大；浓度大于2 mol/L以后，电流强度随着浓度增大而减小；②电流强度与离子浓度成正比．
（3）测得以等物质的量混合的醋酸和醋酸钠溶液中PH=4.8，则离子浓度从大到小的排序是c（CH3COO-）＞c（Na+）＞c（H+）＞c（OH-），常温下，a mol•L-1KHCO3溶液的pH=8，HCO3?的水解常数约等于$\frac{1{0}^{-12}}{a}$．（用含a式表示）．
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（5）某锅炉水垢的主要成分有CaCO3、Mg（OH）2、Fe2O3，利用如图2所示装置对锅炉水（含Ca2+、Mg2+、HCO3-）进行预处理，可有效防止锅炉水垢的形成．试用所学理论进行解释．因为阳极会发生4OH--4e-=O2↑+2H2O，使得阳极区H+浓度增大，然后发生HCO3-+H+=CO2↑+H2O，一段时间后随着CO2的排出溶液的酸性逐渐增强，就可有效防止锅炉水垢的形成．
10．某化工厂为了综合利用生产过程中的副产品CaSO4，与相邻的化肥厂联合设计了如图制备（NH4）2SO4的工艺流程．

①根据质量守恒定律，请完成上述流程中沉淀池内发生的主要反应的化学方程式：
CO2+2NH3+CaSO4+H2O→CaCO3↓+（NH4）2SO4，
②操作a的名称是过滤，实验室中进行此操作时，用到的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外，还需漏斗．获得（NH4）2SO4晶体在农业上可用作氮肥，要注意不可和熟石灰等碱性物质混合施用或保存．
③煅烧炉中发生反应的基本类型是分解反应，副产品Y为CaO．生产流程中能被循环利用的物质是CO2．
④向沉淀池中加入CaSO4悬浊液后，需先通入足量NH3，再通入CO2的原因：氨气的溶解度大，使溶液显碱性，有利于CO2的溶解，生成大量的CO32-，促进CaSO4转化为CaCO3，同时生成（NH4）2SO4．
⑤从绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是流程中产生的CO2可循环利用，得到的副产物和产物都是有用的物质，无废物产生．
17．S2Cl2是工业上常用的硫化剂，可以改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质．
物质沸点/℃熔点/℃
S445113
CS247-109
CCl477-23
S2Cl2137-77
已知：①S2Cl2易与水反应；②300℃以上完全分解；③微热的情况下S2Cl2能被过量Cl2氧化S2Cl2+Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SCl2；④有关物质的熔沸点如下：
实验室制备S2Cl2的反应原理有两种：
①CS2+3C12$\frac{\underline{\;95～100℃\;}}{\;}$ CC14+S2Cl2；   
②2S+Cl2$\frac{\underline{\;111～140℃\;}}{\;}$ S2Cl2．
（1）若实验室选择图装置（部分夹持装置已略去）来制备S2Cl2，其反应原理是上述中的①（填写序号）；图中尾气处理装置不够完善，改进后的装置应起到的作用是：在D和E之间增加装置以起到干燥、尾气吸收、防倒吸的作用．利用改进后的正确装置进行实验，请回答以下问题：
（2）为了提高产品S2Cl2的纯度，实验操作的关键是控制好温度和控制浓盐酸的滴速不要太快．
（3）该实验的操作顺序为：①③②⑤④（用序号表示）．
①点燃酒精灯A  ②点燃酒精灯D  ③通冷凝水  ④熄灭酒精灯A  ⑤熄灭酒精灯D
（4）某同学取少量产物，小心加入适量水中，观察到有白雾、黄色沉淀且产生的无色气体能使品红溶液褪色，该同学据此判断上述实验确有S2Cl2生成．写出S2Cl2与水反应的化学方程式：2S2Cl2+2H2O═3S↓+SO2↑+4HCl↑．
（5）S2Cl2中每个原子的最外层都具有8电子结构，请用电子式表示S2Cl2的形成过程：．
14．在硫化氢饱和溶液中，加入适量下列试剂后，不能使溶液的酸性增强的是（　　）
A．亚硫酸B．胆矾C．氯水D．盐酸
15．下列说法中，正确的是（　　）
A．由不同元素组成的共价化合物中一定只存在极性键
B．多电子原子中，在离核较远的区域内运动的电子能量较低
C．科学家在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料
D．决定化学反应是吸收能量还是放出能量的是反应物总能量的多少

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