第三讲 化学与材料的发展(时间：45分钟 满分：100分)考 点题 号无机非金属材料1、2、5、8、9金属材料3、10、11高分子材料4、、5、6、7、9一、选择题(本题共7个小题，每题6分，共42分。每个小题只有一个选项符合题意)1．下列有关材料的说法不正确的是( )。A．传统的无机非金属材料虽有不少优点，但质脆，经不起热冲击B．新型无机非金属材料虽然克服了传统无机材料的缺点，但强度比较差C．高温结构材料具有耐高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点D．新型无机非金属材料特性之一是具有电学特性解析 质地较脆、经不起热冲击是传统的无机非金属材料的缺点；新型无机非金属材料不但克服了传统的无机非金属材料的缺点，而且同时还具有了如能承受高温、强度较高，具有电学性能等若干优点。答案 B2．(2022·扬州模拟)下列物质中，不含有硅酸盐的是( )。A．水玻璃B．硅芯片C．黏土D．普通水泥解析 水玻璃是Na2SiO3溶液；硅芯片材料为单质晶体硅；黏土的成分复杂，其中含有硅酸盐，可用来生产水泥。答案 B3．(2022·重庆名校联考)氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼，下列说法不正确的是( )。A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应C．用磁铁矿炼铁的反应中，1molFe3O4被CO还原成Fe，转移9mole－-6-\nD．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化解析 C项转移8mole－。答案 C4．北京奥运会的国家游泳中心的建筑采用了膜材料ETFE，该材料为四氟乙烯与乙烯的共聚物，四氟乙烯也可与六氟丙烯共聚成全氟乙丙烯。下列说法错误的是( )。A．ETFE分子中可能存在“—CH2—CH2—CF2—CF2—”的连接方式B．合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯的反应均为加聚反应C．聚全氟乙丙烯分子的结构简式可能为D．四氟乙烯中既含有极性键又含有非极性键解析 ETFE的链节是—CH2—CH2—CF2—CF2—。聚全氟乙丙烯分子的结构简式为答案 C5．二十世纪化学合成技术的发展对人类健康水平和生活质量的提高作出了巨大贡献。下列各组物质全部由化学合成得到的是( )。A．玻璃 纤维素 青霉素B．尿素 食盐 聚乙烯C．涤纶 洗衣粉 阿司匹林D．石英 橡胶 磷化铟解析 本题是一道贴近生活的题目，A项中的纤维素，B项中的食盐，D项中的石英均不需人工合成。答案 C6．(2022·垫江模拟)角膜接触镜俗称隐形眼镜，其性能要有良好的透气性和亲水性，目前大量使用的软性隐形眼镜的常用材料是( )。A．聚乙烯B．聚氯乙烯-6-\n解析 制作隐形眼镜的材料是一种高分子材料，该材料具有透气性和亲水性，其高聚物链节上有亲水基团，如—OH，A项，聚乙烯无亲水基，B项，链节上含—Cl，D项高聚物链节中含，都不是亲水基团。只有C项符合。答案 C7．“神舟七号”回收伞(如图)不同于普通的航空伞，它是采用强度高、重量轻、缓冲性好的特制涤纶材料制成的，伞撑开的面积有1200平方米。下列关于涤纶材料的说法中不正确的是( )。A．涤纶属于高分子材料B．“神舟七号”回收伞用的这种涤纶材料耐高温C．涤纶属于合成橡胶D．合成涤纶的反应属于聚合反应解析 涤纶不属于合成橡胶，属于合成纤维。答案 C二、非选择题(本题共4个小题，共58分)8．(14分)(2022·重庆六校联考)硅和氮均是自然界含量丰富的元素，其单质及化合物在环境、能源及材料科学中有广泛应用。试回答下列问题。(1)向大气中排放NOx可能导致的环境问题有________________(答两点)。已知足量的NaOH溶液能完全吸收NO2生成两种氮的含氧酸盐和水。试写出该反应的离子方程式：_________________。(2)光导纤维的应用，让人们的生活更加丰富多彩，________________(填化学式)是制备光导纤维的基本原料。(3)工业上利用石英砂与焦炭在高温下制取粗硅的化学方程式为__________________。(4)氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为________________。(5)硅燃烧放出大量热量，“硅能源”有望成为21世纪的新能源。与“氢能源”相比，“硅能源”具有____________等更加优越的特点，从而得到全球的关注和期待。解析 根据“足量的NaOH溶液能完全吸收NO2生成两种氮的含氧酸盐和水”及价态规律可知，NO2-6-\n既作氧化剂又作还原剂，然后根据电子守恒、原子守恒、电荷守恒规律即可写出离子方程式。氮化硅中氮的非金属性强于硅，故氮元素显负价，根据化合物中正负化合价代数和为零即可写出其化学式。硅燃烧可放出大量的热，因此可用作能源。H2储存、运输面临着难题。答案 (1)酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏(任两点均可)2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O (2)SiO2 (3)SiO2＋2CSi＋2CO↑ (4)Si3N4 (5)便于储运，比较安全9．(14分)材料在人类生产、生活和科学研究中具有广泛的用途，而化学与材料的制备有着密切的关系。请回答下列问题：(1)传统硅酸盐材料属于无机非金属材料，其中需要经过原料混合→成型→干燥→烧结→冷却等工序的是____________________，工业上生产玻璃的化学方程式为____________________(写出一个即可)。(2)下列属于新型无机非金属材料的是________(填序号)。a．光学玻璃b．混凝土c．单晶硅d．二氧化硅(3)自然界中的金属元素多以化合态的形式存在于天然矿物中。金属冶炼所依据的反应原理是____________________；根据不同金属的性质，金属冶炼采用不同的方法，铝的冶炼采用________法。用化学方程式表示冶炼铁的原理：____________(写一个)，从氧化铬中还原出铬并能产生大量热量的反应方程式是________________________。(4)PAFC——[AlFe(OH)nCl6－n]m是应用广泛的高效净水剂，下列关于PAFC的说法中正确的是________。a．PAFC是一种新型的有机高分子材料b．PAFC中Fe显＋2价c．PAFC在强酸性和强碱性溶液中均会失去净水作用d．PAFC溶于水能电离出OH－，它是一种碱(3)复合材料是一种新型材料，复合材料由两部分组成，其中起黏结作用的是________________，碳纤维复合材料中的碳纤维是________________。解析 (1)陶瓷制备工序不同于玻璃、水泥制备工序的是需要成型、干燥；制备玻璃时主要涉及的两个化学反应为SiO2与石灰石、纯碱之间的反应。(2)光学玻璃只是在普通玻璃的基础上加入了含钾、铅等元素的配料，但还属于普通硅酸盐材料，a错误；混凝土是水泥与砂子的混合物，也是传统的无机非金属材料，b错误。-6-\n(3)金属材料利用的是金属单质，而天然矿物中的金属元素多以化合态的形式存在，故需要利用氧化还原反应原理对其进行冶炼；铝的性质活泼，不能采用碳还原法，常采用电解法冶炼铝，热还原法冶炼铁。用铝热法冶炼铬。(4)由化合物正负化合价的代数和为零和[AlFe(OH)nCl6－n]m中铁为＋3价；由[AlFe(OH)nCl6－n]m的组成知它是一种新型无机材料，在强酸性溶液中Fe3＋、Al3＋的水解会受到抑制无法形成相应的胶体，在强碱性溶液中则会形成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，这样就失去了净水功能。(5)复合材料由起黏结作用的基体和起骨架作用的增强体组成。答案 (1)陶瓷 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑或CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ (2)cd (3)氧化还原反应 电解 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(其他合理答案也可) Cr2O3＋2AlAl2O3＋2Cr (4)c (5)基体 增强体10．(15分)钢铁是重要的金属材料，在生产、生活中有广泛的用途。炼铁高炉示意图如图所示，回答下列问题。(1)冶炼过程中在炉顶加入铁矿石的同时还需加入____________和_________。(2)炉料下降过程中焦炭发生反应的化学方程式为______________________。(3)高炉气的主要成分为________________。(4)铁矿石中含有脉石(SiO2)，形成炉渣的化学方程式为____________________。(5)高炉炼出的铁称为____________，含有的杂质有____________。解析 (1)高炉炼铁的炉料为铁矿石、焦炭、石灰石。(2)炉料下降过程中焦炭发生的化学反应为C＋O2CO2、CO2＋C2CO。(3)高炉气的主要成分为N2、CO、CO2。(4)石灰石与铁矿石中的SiO2反应生成CaSiO3，形成矿渣。(5)高炉炼出的铁称为生铁，含有的杂质有C、P、S、Si、Mn等杂质。答案 (1)焦炭 石灰石(2)C＋O2CO2、CO2＋C2CO(或写成2C＋O22CO)(3)N2、CO、CO2(4)CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑(5)生铁 C、P、S、Si、Mn等11．(15分)(2022·江津模拟)工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3，还有少量的-6-\nFe2O3、SiO2)提取氧化铝、冶炼铝的工艺流程如图：(1)原料A的名称是____________，原料B的化学式是________________。(2)步骤③中反应的化学方程式是____________________________________。(3)如果省去步骤①，即溶解铝土矿从加入原料B开始，则会对氧化铝的提取有什么影响？__________________________。(4)电解熔融氧化铝时通常加入____________，作用是____________；电解过程中阳极材料不断消耗的原因是____________________。(5)上述工艺所得铝材中往往含有少量Fe和Si等杂质，可用电解法进一步提纯，该电解池中阳极的电极反应式为________________，下列可作阴极材料的是________________。A．铝材B．石墨C．铅板D．纯铝解析 (1)原料A为盐酸或硫酸等强酸，SiO2不与其反应，过滤可除去SiO2；原料B为NaOH溶液，可以使滤液中的Fe3＋沉淀。(2)步骤③中反应的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。(3)如果从加入原料B开始，则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠，最后加热制得的Al2O3中会混有SiO2杂质。(4)电解熔融氧化铝时加入冰晶石可以降低Al2O3的熔化温度，电解时阳极为O2－放电生成氧气，能与电极材料石墨反应。(5)在电解池中阳极发生氧化反应，金属失去电子，电极反应式为Al－3e－===Al3＋，电解精炼铝应以纯铝作阴极材料。答案 (1)盐酸(或硫酸等) NaOH(2)NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3(3)若用NaOH溶液溶解铝土矿，则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠，最后加热制得的Al2O3中会混有SiO2杂质(4)冰晶石(或Na3AlF6) 降低Al2O3的熔化温度 电解时阳极产生氧气，能与电极材料石墨反应(5)Al－3e－===Al3＋ D-6-
