高考化学一轮复习（高效演练+跟踪检测）选修2 化学与技术 第三章 化学与材料的制造和应用.doc

第三章 化学与材料的制造和应用高效演练跟踪检测1.(2016临沂模拟)金属铝的生产是以al2o3为原料，在熔融状态下进行电解：2al2o34al+3o2。请回答下列问题：(1)冰晶石(na3alf6)的作用是 _。(2)电解生成的金属铝是在熔融液的_(填“上层”或“下层”)。(3)阴极和阳极均由_材料做成；电解时不断消耗的电极是_(填“阳极”或“阴极”)。(4)废旧铝材的回收利用十分重要。在工业上，最能体现节能减排思想的是将回收铝做成_(填序号)。a.冰晶石b.氧化铝c.铝锭d.硫酸铝【解析】(1)al2o3熔点很高，熔化需要较多能量，加入助熔剂就可节约能量，降低熔化温度。(2)由于冰晶石(na3alf6)与氧化铝熔融物密度比铝的小，所以铝在熔融液的下层。(3)电解时阳极的碳棒被生成的氧气氧化。(4)电解产生的铝要尽量以单质形式存在，所以将回收铝做成铝锭最好。答案：(1)降低al2o3的熔化温度(2)下层(3)碳棒(或石墨)阳极(4)c2.(2016唐山模拟)黄铜矿在我国储量丰富，主要产地集中在长江中下游地区、川滇地区、山西南部中条山地区、甘肃的河西走廊以及西藏高原等。这种铜矿石所含主要成分为cufes2，由黄铜矿炼制精铜的工艺流程示意图如下：(1)在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1 000左右，黄铜矿与空气反应生成cu和fe的低价硫化物，且部分fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是_ 、 _，反射炉内生成炉渣的主要成分是_ 。(2)冰铜(cu2s和fes互相熔合而成)含铜量为20%50%。转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)在1 200左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的cu2s被氧化为cu2o，生成的cu2o与cu2s反应，生成含铜量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是_ 、 _。(3)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为_；若粗铜中还含有au、ag、fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_。【解析】(1)cu与fe的低价硫化物为cu2s和fes，所以发生的反应为2cufes2+o2cu2s+2fes+so2，2fes+3o22feo+2so2，反射炉内有石英砂(含sio2)，生成的feo与sio2反应：feo+sio2fesio3。(2)题目给出cu2s与吹入空气反应生成cu2o，则s被氧化为so2，cu2o与cu2s反应生成cu，根据原子守恒，另一产物为so2，所以该过程中发生反应的化学方程式为2cu2s + 3o22cu2o+2so2，2cu2o+cu2s6cu+so2。(3)粗铜精炼中，粗铜作阳极，发生反应cu-2e-cu2+，比cu不活泼的au、ag不发生反应而以单质的形式沉积下来，比铜活泼的fe发生氧化反应：fe-2e-fe2+，进入电解液，所以粗铜作电极c，电极d发生反应为cu2+2e-cu。答案：(1)2cufes2+o2cu2s+2fes+so22fes+3o22feo+2so2fesio3(2)2cu2s+3o22cu2o+2so22cu2o+cu2s6cu+so2(3)ccu2+2e-cuau、ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，fe以fe2+的形式进入电解液中3.(2016安阳模拟)材料是人类生存和发展的重要物质基础，随着科学技术的发展，人们使用材料的种类、数量和质量也不断发展，生产、生活的条件和质量也发生了巨大的变化。(1)无机非金属材料包括传统无机非金属材料和无机非金属新材料，下列属于无机非金属新材料的是_(填序号)。a.复合材料b.单晶硅c.金刚石d.石墨e.c60f.玻璃(2)北京奥运会撑杆跳项目中运动员使用的撑杆材料是复合材料。这种材料由_和增强体两部分组成，其中增强体的作用是_。(3)玻璃和水泥是两种用途极为广泛的材料。工业制备这两种材料使用的共同原料是_。(4)铁是重要的金属材料，工业上一般用石灰石、_、_和空气在_(填写工业生产设备名称)中炼制生铁。(5)合成高分子材料的小分子叫_。【解析】(1)复合材料不是无机非金属材料，其由基体和增强体组成；玻璃属于传统的无机非金属材料。(2)复合材料由起黏结作用的基体和起增强作用的增强体两部分组成。(3)制备玻璃的主要原料是石灰石、纯碱和石英砂；制备水泥的主要原料是黏土和石灰石。(4)铁的冶炼一般用高炉炼铁法炼制。(5)单体聚合成高分子。答案：(1)bcde(2)基体增强作用(或支撑作用)(3)石灰石(4)焦炭铁矿石炼铁高炉(5)单体4.废旧硬质合金刀具中含碳化钨(wc)、金属钴(co)及少量杂质铁，利用电解法可回收wc和co，工艺流程简图如下：(1)电解时废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，hcl溶液为电解液。阴极主要的电极反应式为 _。(2)净化步骤所得滤饼的主要成分是_。回收的洗涤液代替水配制电解液，目的是回收利用其中的_ _。(3)溶液的主要成分是_。洗涤coc2o4不充分对最终产品纯度并无明显影响，但焙烧时会造成环境污染，原因是_ 。(4)将co2o3还原成co粉的化学反应方程式为 _。【解析】可按以下思路解答本题：(1)电解过程溶液中的离子主要为h+、cl-、co2+、fe2+，因生产流程中后期的操作得到coc2o4，因此在阴极得电子的物质应为h+，阴极反应式为2h+2e-h2。(2)加入h2o2和nh3，将fe2+转化为fe(oh)3沉淀，因此滤饼的主要成分为fe(oh)3，回收洗涤液中主要含有co2+、h+、cl-和nh4+，因此回收的目的是利用co2+。(3)加入的草酸铵与cocl2反应，生成草酸钴和氯化铵，则溶液中主要成分是nh4cl，洗涤coc2o4不充分会使表面吸附有nh4cl，焙烧时会分解为污染大气的气体nh3和hcl。(4)本题主要考查了氧化还原方程式的书写与配平。用h2还原co2o3的反应为co2o3+3h22co+3h2o。答案：(1)2h+2e-h2(2)fe(oh)3co2+(或co)(3)nh4cl焙烧时nh4cl分解产生nh3和hcl(4)co2o3+3h23h2o+2co5.(2016南昌模拟)新材料的研发是发展新技术、提高生活质量的物质基础。高铁酸钾是一种新型多功能材料。高铁酸钾的制备：方法一：生产流程如下(1)溶液a中加入koh固体的目的是_(填序号)。a.为下一步反应提供碱性环境b.使kclo3转化成kcloc.加固体koh溶解时放出热量有利于提高反应速率d.与溶液a中cl2(过量)反应生成更多kclo(2)溶液a中需除去的杂质离子是_；用离子方程式表示_。(3)溶液b中可分离出湿产品k2feo4外，还有副产物kno3、kcl，写出生成溶液b的离子方程式：_；每制得118.8 g k2feo4理论上消耗氧化剂_mol。方法二：电解法(4)从环境保护角度看，制备高铁酸钾较好的方法为电解法，其装置如图。从理论分析k2feo4应在_(填“阳”或“阴”)极生成。该电极的电极方程式为_。【解析】(1)因为在生产流程中除去杂质以后得到的是碱性kclo，所以加入氢氧化钾的目的为提供碱性环境，a正确；在流程开始时加入的是足量的氯气，可以认为氯气过量，d正确。(2)因为会发生反应cl2+2kohkcl+kclo+h2o，所以杂质离子为氯离子。(3)反应物离子为fe3+、clo-，生成物离子为feo42-和cl-，通过氧化还原配平离子方程式。根据关系式3kclo2k2feo4，k2feo4的物质的量为118.8 g198 gmol-1=0.6 mol，所以氧化剂kclo的物质的量为0.9 mol。(4)铁丝网作阳极失去电子，与氢氧根离子生成feo42-。答案：(1)a、d(2)cl-cl2+2oh-cl-+clo-+h2o(3)2fe3+3clo-+10oh-2feo42-+3cl-+5h2o0.9(4)阳fe+8oh-6e-feo42-+4h2o【加固训练】1.(rj选修2p80改编题)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、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+co2cu2(oh)2co3。(2)陶瓷属于硅酸盐(或无机非金属)材料，生产陶瓷的主要原料是黏土，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)cucu2(oh)2co32cu+o2+h2o+co2cu2(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2.(rj选修2p80改编题)金属钛(ti)因具有许多神奇的性能而越来越引起人们的关注，被誉为“未来金属”。常温下钛不和非金属、强酸反应，加热至红热时，能与常见的非金属反应。工业上由钛铁矿(主要成分为fetio3)制取金属钛的主要工艺过程如下：(1)从金属矿石中提炼金属一般需要经过三个阶段，上述工艺中涉及的有_、金属的精炼；没有涉及的一个阶段是_；生铁实际上属于铁、_等元素形成的合金。若生产中碳的氧化产物主要为一种可燃性气体，请分别写出反应、的化学方程式：_、_。(2)生产中，碳除了作还原剂还原金属矿物外，另一个重要作用是_；反应是在氩气的环境中进行，目的是_，如何从反应后的固体中获得金属钛：_。【解析】(1)反应、中生成的可燃性气体是co，中除生成co外还有单质铁、tio2生成；中产物只有co、ticl4两种。(2)因上述冶炼均需要在高温下进行，故碳的另一个作用就是燃烧提供反应所需要的热能。反应结束后，固体物质为钛、镁、mgcl2的混合物，结合题目信息知加盐酸或稀硫酸后就可以溶解镁，然后过滤得到钛。答案：(1)矿石中金属元素的还原矿石的富集碳fetio3+cfe+tio2+cotio2+2cl2+2cticl4+2co(2)作燃料，提供反应所需要的热能防止钛、镁被空气氧化向固体中加入足量盐酸(或稀硫酸)，充分反应后过滤，洗涤，干燥3.(rj选修2p75改编题)在国际环境问题中，使用一次性聚苯乙烯等材料带来的“白色污染”是极为严重的环境问题之一，最近研制的一种可降解塑料，代号为3hb，结构简式为，具有良好的生物适应性，能在自然界中自行降解。请回答下列问题：(1)可降解塑料3hb，在自然界中通过_(填序号)反应降解为该聚合物的单体。a.加成b.消去c.水解d.氧化(2)该聚合物的单体为_，单体中具有的官能团的名称为_。(3)各取1 mol该单体分别与钠和碳酸氢钠溶液完全反应时，分别消耗钠和碳酸氢钠的物质的量之比为_。(4)写出由单体生成降解塑料3hb的化学方程式：_。【解析】由于链节上含有官能团，所以3hb为缩聚反应的生成物，由该高聚物的结构片断(2个链节)在中碳氧单键处断开，补上oh及h，得单体，官能团为醇羟基(oh)及羧基(cooh)，由于cooh既能与钠反应又能与nahco3反应，而oh只与钠反应，所以1 mol该单体消耗钠与碳酸氢钠的物质的量之比为21。由单体生成高聚物的化学方程式为+(n-1)h2o，由高聚物降解为单体可通过水解反应。答案：(1)c(2)醇羟基(oh)、羧基(cooh)(3)21(4)+(n-1)h2o4.铝生产产业链由铝土矿开采、氧化铝制取、铝的冶炼和铝材加工等环节构成。请回答下列问题：(1)工业上采用电解氧化铝冰晶石(na3alf6)熔融体的方法冶炼得到金属铝：2al2o34al+3o2。上述工艺所得铝材中往往含有少量fe和si等杂质，可用电解方法进一步提纯，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(2)阳极氧化能使金属表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸为电解液，铝阳极发生的电极反应式为_。(3)在铝阳极氧化过程中，需要不断地调整电压，理由是_。(4)下列说法正确的是_。a.阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术b.铝的阳极氧化可增强铝表面的绝缘性能c.铝的阳极氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性，但耐磨性下降d.铝的阳极氧化膜富有多孔性，具有很强的吸附性能，能吸附染料而呈各种颜色【解析】(1)因为al比其他两种杂质活泼，所以优先放电，其电极反应式为al-3e-al3+；应该用所制备金属的纯净物作为阴极，可选纯铝。(2)铝阳极发生的电极反应式为2al-6e-+3h2oal2o3+6h+。(3)铝阳极表面不断生成致密的氧化膜，其导电能力比金属差，电阻增加，为了保持稳定的电流，需要不断增大电压。(4)a项，阳极氧化是应用电解池原理进行金属材料表面处理的技术；b项，铝的阳极氧化产生致密氧化膜使铝导电能力变差、绝缘性增强；c项，表面形成的氧化物比金属更耐磨；d项，和金属单质铝相比，氧化物有多孔性结构，有很强的吸附能力，能吸附各种颜色的染料。答案：(1)al-3e-al3+d(2)2al-6e-+ 3h2oal2o3+ 6h+(3)铝阳极表面不断生成氧化物，电阻增大，为了保持稳定的电流，需要不断增大电压(4)b、d5.(2016银川模拟)高富氧底吹熔池炼铜新工艺反应炉如图：(1)该新工艺的优点之一是混合矿料不需要干燥、磨细。烟气进入余热锅炉后，经静电除尘后进入酸厂回收利用，这样做体现化学的_思想。(2)该新工艺的优点之二是首次投料需要添加少量的燃料，当反应充分启动后就不需要再投放燃料，说明反应炉中的反应总体来说是_反应。(3)此法冶炼的矿石主要是黄铜矿(主要成分是cufes2)，经过上面设备煅烧后最终化合态的铜生成铜和so2，在冶炼铜矿过程中存在的重要反应有：2cufes2+o2cu2s+2fes+