高考化学总复习选修部分化学与技术第讲化学与材料的制造和应用课后达标检测鲁教讲解

一、选择题

1．根据陶瓷的生产原理，可以得出硅酸盐工业的一般特点是(　　)

①以含硅物质作为原料

②主要产物是硅酸盐

③反应条件是高温

④反应原理是复杂的物理变化和化学变化

A．只有①③　　　　　　　    B．只有②③

C．①②③④      D．只有③④

解析：选C。传统陶瓷多是将黏土与水的混合物通过高温烧结制成。其生产过程中发生复杂的化学变化和物理变化。故①②③④正确，应选C。

2．(2016·山东聊城高三月考)下列有关生铁炼钢的叙述错误的是(　　)

A．添加必要的元素，改善钢材的组织结构和性能

B．适当降低生铁中的含碳量，除去大部分硫、磷等杂质

C．加入硅、锰、铝等合金元素调整成分并脱去钢水中的氧

D．除去生铁中的非金属元素

解析：选D。生铁炼钢只能降低生铁中的含碳量，而不能全部除去，故D错。

3．石灰石、生石灰和熟石灰均是重要的化工原料，下列工业生产中，可能用到上述原料的是(　　)

①炼铁  ②炼钢

③从海水中提取镁  ④铝的冶炼

⑤制水泥  ⑥制玻璃

⑦制漂白粉  ⑧烧制陶瓷

A．①②⑤⑥⑦⑧      B．①②③⑤⑥⑦

C．③④⑤⑥⑦⑧      D．全部

解析：选B。解答本题时注意以下三点：

(1)炼铁、制水泥、制玻璃要用石灰石作原料；

(2)炼钢要用生石灰除硫、磷；

(3)从海水中提取镁、制漂白粉要用熟石灰。

4．有许多单质或化合物易溶于含同一元素的盐(或酸)溶液中，也可溶于其熔融体(或液体)中，如I2易溶于KI溶液，硫易溶于K2S溶液，KF易溶于液态HF中。下列工业生产应用了上述溶解原理的是(　　)

A．炼铝  

B．高炉炼铁

C．工业上制烧碱  

D．工业上制

解析：选A。炼铝时为了降低Al2O3的熔点，加入熔点低的冰晶石(Na3AlF6)，就是利用上述原理，只有A符合。

5．下列叙述正确的是(　　)

①工业上合成非氧化物陶瓷氮化硅(Si3N4)需要在高温、空气气氛中进行

②建设三峡大坝需要使用大量水泥，水泥是硅酸盐材料

③夏天人们使用由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛

④太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能

A．①②③      B．①②④

C．③④      D．②④

解析：选D。合成Si3N4应隔绝空气，防止生成SiO2，①错；Cu2O制造红色玻璃，变色眼镜中添加的是AgBr，③错。

6．下列有关金属材料的说法正确的是(　　)

A．纳米铜能在氧气中燃烧，说明了纳米铜比普通铜的还原性强

B．“辽宁舰”上用于舰载机降落的拦阻索是特种钢缆，该特种钢缆属于金属材料

C．电解制得的金属镁必须在氮气氛围内冷却

D．铝合金的大量使用归功于人们能使用焦炭等还原剂从氧化铝中获得铝

解析：选B。纳米铜和普通铜的还原性强弱相同，A错；电解得到的金属镁可以在不与其反应的气体(如He)氛围内冷却，C错；焦炭不能还原氧化铝，工业上用电解法制备铝，D错。

7．下列各种方法中：①金属表面涂抹油漆；②改变金属内部结构；③保持金属表面干燥；④在金属表面进行电镀；⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜，其中能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是(　　)

A．①②③④      B．①③④⑤

C．①②④⑤      D．①②③④⑤

解析：选D。①金属表面涂抹油漆，正确，如在金属护栏上涂油漆；②改变金属内部结构，正确，如将钢中加入铬制成不锈钢；③保持金属表面干燥，正确，因为这样没有电解质溶液而不会形成原电池，腐蚀速率变慢；④在金属表面进行电镀，正确，如在铁的表面镀锌等；⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜，正确，如利用化学方法在钢铁表面烤蓝，使铁的表面生成四氧化三铁薄膜。

8．磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料，它可用于制成人造骨骼，这是利用了这类材料的(　　)

A．耐高温的特性      B．电学特性

C．光学特性      D．生物功能

解析：选D。根据新型无机非金属材料的四种特性及其应用判断，植入陶瓷和人体组织有很好的亲和性，这是利用了这类材料的生物功能。

9．下列有关生活和生产中化学知识的描述正确的是(　　)

A．合金材料中不可能含有非金属元素

B．日常生活中使用可降解塑料以防止“白色污染”

C．“天宫一号”使用的碳纤维是一种新型的有机高分子材料

D．生铁炼钢时须除去生铁中的碳，以避免因钢铁中含有碳而发生电化学腐蚀

解析：选B。合金可以由金属单质和金属单质或金属单质和非金属单质构成，A错；碳纤维是一种复合材料，不是新型有机高分子材料，C错；生铁炼钢的过程中，含碳量减少，但碳不能被完全除去，D错。

二、非选择题

10．下列是工业上用钛铁矿(精矿)制取金属钛的生产流程：

请回答下列问题：

(1)已知钛铁矿溶于稀硫酸是非氧化还原反应，溶液A中除含有Ti4＋、TiO2＋外，主要还含有的阳离子有________________(填离子符号)。

(2)检验溶液中含有Fe3＋的方法是________________________________________________________________________

_________________________。

(3)说明溶液B生成钛酸沉淀的原因：________________________________________________________________________

_________________________。

(4)已知TiO2反应生成TiCl4时，产物中还有一种可燃性气体，则其化学反应方程式为____________________________________；还原剂是________(填化学式)。

(5)压电陶瓷的主要成分是钛酸钡(BaTiO3)，它可以用碳酸钡与二氧化钛在高温下反应制得，其化学反应方程式为

_________________________。

(6)由TiCl4制取Ti的反应方程式为________________________________________________________________________

_________________________。

解析：(1)钛铁矿粉中的Fe2O3杂质、FeTiO3均能跟稀硫酸反应：Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，FeTiO3＋3H2SO4===Ti(SO4)2＋FeSO4＋3H2O(或FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O)；溶液A中除含有Ti4＋、TiO2＋外，主要还含有的阳离子有Fe2＋、Fe3＋、H＋。(2)检验Fe3＋最常用的试剂为KSCN溶液，加入KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe3＋，否则不含。(4)由题意可写出化学反应方程式：TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO，氧化剂为Cl2，还原剂是C。

答案：(1)Fe2＋、Fe3＋、H＋

(2)加入KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe3＋，否则不含(答案合理即可)

(3)Ti4＋(或TiO2＋)的水解程度大且水解时吸热，加水稀释和加热都促进了Ti4＋(或TiO2＋)的水解

(4)TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO　C

(5)BaCO3＋TiO2BaTiO3＋CO2↑

(6)TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti

11．材料是人类赖以生存和发展的物质基础，与信息和能源一起成为当代文明的三大支柱。

(1)人类最早使用的金属是________，该金属在潮湿的空气中锈蚀生成________(填化学式)，反应的化学方程式为________________________________________________________________________

_________________________。

(2)陶瓷属于__________材料，生产陶瓷的主要原料为________，烧制陶瓷的主要工艺条件是________和____________。

(3)生产水泥的设备为________，水泥砂浆是________________________________________________________________________

的混合物，常用作建筑用黏合剂。

(4)陶瓷可与多种材料组合成复合材料，隔热陶瓷瓦是由________和________复合而成的材料，金属陶瓷复合材料具有比强度高、比模量高、耐磨损、耐高温等优良性能，其中基体为________，增强体为________。

解析：(1)人类最早使用的金属是Cu，在潮湿的空气中铜锈蚀的化学方程式为2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3。(2)陶瓷属于硅酸盐(或无机非金属)材料，生产陶瓷的原料是黏土，烧制陶瓷的主要工艺条件是温度和空气用量。(3)生产水泥的设备为水泥回转窑，水泥砂浆是水泥、沙子和碎石的混合物，常用作建筑用黏合剂。(4)隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料，金属陶瓷复合材料中基体为金属，增强体为陶瓷。

答案：(1)Cu　Cu2(OH)2CO3

2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3

(2)硅酸盐(或无机非金属)　黏土　温度　空气用量

(3)水泥回转窑　水泥、沙子和碎石

(4)纤维　陶瓷　金属　陶瓷

12．聚合氯化铝[Al2(OH)nCl6－n·xH2O]m是一种水溶性无机高聚物，用工业废料铝灰(主要含Al2O3、Al及少量杂质SiO2)生产聚合氯化铝的工艺流程如下：

(1)生产过程中操作B和操作D的名称均为__________(B和D均为简单操作)。

(2)生产过程中用水喷淋的目的是______________，升高pH至4.0～4.5的目的是________________________________；为使得到的晶体较纯净，生产过程中使pH升高的C物质可选用__________。

a．NaOH　　　　　b．Al　　　　　c．氨水

d．Al2O3  e．Na[Al(OH)4]

(3)上述流程中，在加入________试剂后的操作中除去了杂质SiO2；聚合氯化铝的重要用途之一是作净水剂，其净水的原理是________________________________(用文字叙述)。

(4)写出生成气体a的离子方程式：________________________________________；写出生成聚合氯化铝的化学方程式：_________________________。

(5)生产过程中可循环使用的物质是________(用化学式表示)。

(6)实验室可通过下面的方法来测定聚合氯化铝组成中的n值：

①称取a g晶体，加热至质量不再变化为止，得到 b g固体粉末。

②另取a g晶体，进行如下操作：用试剂A溶解→加足量AgNO3溶液→过滤→洗涤→烘干→称量为c g。则试剂A的名称为________，n＝________。

解析：(1)生产过程中操作B和操作D的名称均为过滤。(2)由铝灰的组成知，气体a是H2，加热时盐酸易挥发出HCl，用水喷淋的目的是除去H2中的HCl，得到的溶液e(盐酸)还可以再利用；调节pH的目的是促使Al3＋水解得到目标产物，为不引入杂质，可用Al2O3或Al除去一部分H＋。(3)由于SiO2不溶于盐酸，故除去SiO2是在加入盐酸后进行的；因聚合氯化铝可溶于水，其水解时得到的Al(OH)3胶体具有净水功能。(6)聚合氯化铝加热分解最终得到的是Al2O3，由于②中的操作是要将Cl－转化为AgCl，应使用溶解聚合氯化铝(同时对溶液进行酸化)，故试剂A是，由铝、氯原子守恒知，[Al2(OH)nCl6－n·xH2O]m～mAl2O3～m(6－n)AgCl，得＝，化简得n＝。

答案：(1)过滤

(2)吸收、回收挥发出的HCl(或除去H2中的HCl)　促进AlCl3转化为聚合氯化铝　bd

(3)盐酸　Al3＋水解生成了具有较强吸附性的 Al(OH)3 胶体

(4)6H＋＋2Al===3H2↑＋2Al3＋　2mAlCl3＋(mx＋mn)H2O===[Al2(OH)nCl6－n·xH2O]m＋mnHCl

(5)HCl

(6)　

13．普通纸张的主要成分是纤维素，在早期的纸张生产中，常采用纸表面涂覆明矾的工艺，以填补其表面的微孔，防止墨迹扩散，请回答下列问题：

(1)人们发现纸张会发生酸性腐蚀而变脆、破损，严重威胁纸质文物的保存。经分析检验，发现酸性腐蚀与造纸中涂覆明矾的工艺有关，其中的化学原理是________________________________________________________________________

_________________________。

为了防止纸张的酸性腐蚀，可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂，该工艺原理的化学(离子)方程式为________________________________________________________________________

_________________________。

(2)为了保护这些纸质文物，有人建议采取下列措施：

①喷洒碱性溶液，如稀氢氧化钠溶液或氨水等。这样操作产生的主要问题是________________________________________________________________________

_________________________。

②喷洒Zn(C2H5)2。Zn(C2H5)2可以与水反应生成氧化锌和乙烷。用化学(离子)方程式表示该方法生成氧化锌及防止酸性腐蚀的原理：________________________________________________________________________

_________________________。

(3)现代造纸工艺常用钛白粉(TiO2)替代明矾，钛白粉的一种工业制法是以钛铁矿(主要成分FeTiO3)为原料按如下过程进行的，请完成下列化学方程式：

①FeTiO3＋C＋Cl2TiCl4＋FeCl3＋CO

②TiCl4＋O21 000～1 400 ℃, TiO2＋Cl2

解析：解答本题时应注意以下两点：①分析纸张酸性腐蚀的原理是纤维素酸性水解，解决的方法是消除酸性。②配平方程式时准确判断各元素化合价，并根据化合价升降总数相等和元素守恒进行配平。

答案：(1)明矾水解产生酸性环境，在酸性条件下纤维素能水解，使高分子链断裂　CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑

(2)①过量的碱同样可能会导致纤维素水解，造成纸张污损

②Zn(C2H5)2＋H2O===ZnO＋2C2H6↑、ZnO＋2H＋===Zn2＋＋H2O

(3)①2　6　7　2　2　6　②1　1　1　2