苏教版选修2 专题四 材料加工与性能优化 单元测试.doc

专题四 材料加工与性能优化(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(每小题5分，共60分)1以下是有关合金的叙述，其中正确的是()。a合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)组成的混合物b合金的硬度一般比纯金属的硬度高c合金的熔点一般比纯金属的熔点高d玻璃钢、合金钢和碳素钢都属于铁合金解析合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，在熔合冷凝的过程中发生了一些复杂的物理、化学变化。所以，不能简单地说合金是纯净物或混合物。在一般情况下，合金比纯金属硬度大、更坚固，多数合金的熔点一般比纯金属的熔点低，并不是所有合金的硬度一定比纯金属的硬度高。玻璃钢是以玻璃纤维和合成树脂复合而成的复合材料，玻璃钢不是钢。答案b2下列物质不属于复合材料的是()。a碳化硅纤维 b生物陶瓷c钢化玻璃 d氮化硅陶瓷解析复合材料具备的特征是：能够承受高温、高强度，具备电学、光学特性，具有生物功能。而传统的非金属材料主要是指以硅酸盐为原料而制备的材料，如水泥、玻璃、传统陶瓷等。选项c中的钢化玻璃跟普通玻璃的成分是一样的，只是制作工艺稍有差别，钢化玻璃是将玻璃熔融体经过急速冷却而制得的。答案c3汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。20世纪80年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡(化学式：bacusi2ox，cu为2价)，下列有关“汉紫”的说法中不正确的是()。a用盐的形式表示：basio3cusio3b用氧化物形式表示：baocuo2sio2c易溶于强酸、强碱d性质稳定，不易褪色解析“汉紫”能稳定存在至今，说明其性质稳定，不易褪色，不易与酸、碱反应；“汉紫”中ba为2价，cu为2价，si为4价，则x6。答案c4以氮化硅(si3n4)和氧化铝(al2o3)为原料，采用高压烧结或热压工艺制备赛伦。赛伦的化学通式为si6xalxoxn8x，以耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等性能为主要特征，因此，在冶金、机械、光学、医学等领域有重要应用。它属于()。a金属材料 b有机高分子材料 c新型无机非金属材料 d无机高分子材料解析该材料既非单纯金属，又非合金，故不是金属材料，a项错误；因组成中si、al、n、o原子数目不多，故称不上高分子化合物，b、d两项错误；该材料具备新型无机非金属材料的特征，故c项正确。答案c52009年10月6日，诺贝尔物理学奖授予“光纤之父”英国华裔科学家高锟以及两位美国科学家威拉德博伊尔和乔治史密斯。光导纤维的主要成分是二氧化硅，下列关于二氧化硅的说法正确的是()。a工业上用二氧化硅制取单质硅时，1 mol c理论上能置换出1 mol sib6 g的二氧化硅中含有0.4na个共价键c二氧化硅是h2sio3的酸酐，因此能与碱反应，不能与任何酸反应d由于硅酸比碳酸弱，故二氧化硅不能与碳酸钠反应解析本题以诺贝尔化学奖为素材，考查sio2和硅及其化合物的知识。置换硅时，碳生成co，故1 mol c只能置换出0.5 mol si，a项不正确；sio2能够与hf反应，c不正确；sio2在高温下能够与碳酸钠反应生成na2sio3，该反应在工业上可用于制取玻璃。答案b6磷酸钙是陶瓷，也是一种复合材料，它可用于制人造骨骼，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生物功能解析根据复合材料特性及其应用进行判断。植入的陶瓷和人体组织有很好的亲和性，在体内能长期发挥功能。答案d7下列关于工业生产的叙述中错误的是()。a制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英砂b工业上电解熔融的氯化钠来制取钠c将二氧化硫催化成三氧化硫后，在吸收塔内用水吸收制得浓硫酸d制造普通水泥的主要原料是黏土、石灰石解析硫酸虽然由三氧化硫和水化合得到，但工业上并不直接用水或稀硫酸来吸收三氧化硫，因为那样易形成酸雾，不利于三氧化硫的吸收，c错误。答案c8工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下：sicl4(g)2h2(g)si(s)4hcl(g)hq kjmol1(q0)某温度、压强下，将一定量反应物通入密闭容器进行以上反应(此条件下为可逆反应)，下列叙述正确的是()。a反应过程中，若增大压强能提高sicl4的转化率b若反应开始时sicl4为1 mol，则达到平衡时，吸收热量为q kjc反应至4 min时，若hcl浓度为0.12 moll1，则h2的反应速率为0.03 mol(lmin1)d当反应吸收热量为0.025q kj时，生成的hcl通入100 ml 1 moll1的naoh溶液中恰好反应解析因反应是气体体积增大的反应，所以加压会减小sicl4的转化率，a错；因反应为可逆反应，sicl4不可能反应1 mol，故达平衡时吸收热量应小于q kj，b错；列式计算v(hcl)0.03 mol(lmin)1，v(h2)v(hcl)0.015 moll1min1，c错误；据热化学方程式比例关系计算，吸收0.025q kj能量，则有0.1 mol hcl生成，可中和0.1 mol naoh，d正确。答案d9青石棉(cricidolite)是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是鹿特丹公约中受限制的46种化学品之一，青石棉的化学式为na2fe5si8o22(oh)2，青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有no，下列说法不正确的是 ()。a青石棉是一种易燃品且易溶于水b青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为na2o3feofe2o38sio2h2oc1 mol na2fe5si8o22(oh)2与足量的硝酸作用，至少需消耗6 l 3 moll1的硝酸dna2fe5si8o22(oh)2能与氢氟酸作用解析本题考查了硅酸盐的性质及学生处理信息的能力；由题设条件可知，青石棉为硅酸盐材料，其难溶于水，不易燃，a项错误；硅酸盐的表示方法：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水，b项正确；由青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有no，当青石棉与足量硝酸反应时，可将2价铁氧化为3价，而自身被还原，共消耗硝酸18 mol，c项正确；由青石棉的成分可知，它可与氢氟酸发生反应，d项正确。答案a102006年11月在珠海举行的国际航展上，我国展示了许多高科技军工产品。在这些军工产品上，使用了一种新型的航空材料，其主要成分是si3n4陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述不正确的是()。a它耐高温抗氧化b它比钢铁轻、硬，但质地较脆c它没有固定熔点d它是一种新型无机非金属材料解析航空材料的特点是质轻、高强、高可靠性。故a正确，b错误；复合材料属于混合物，没有固定的熔点，si3n4、陶瓷和碳纤维复合而成的材料均属于新型无机非金属材料，c、d正确。答案b11化学雕刻法是指用化学药品在一些固体材料表面腐蚀出图案的方法。对以下材料进行化学雕刻，所用药品错误的是()。a用氢氟酸雕刻玻璃b用浓硝酸雕刻水晶c用三氯化铁溶液雕刻铜板d用盐酸雕刻汉白玉解析本题考查生活中常见的化学雕刻方法，较易。水晶的主要成分是二氧化硅，而二氧化硅只与氢氟酸反应，b选项错误。答案b12开发新材料是现代科技发展的方向之一，下列有关材料的说法正确的是()。a氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料bc60属于原子晶体，用于制造纳米材料c纤维素乙酸酯属于天然高分子材料d单晶硅常用于制造光导纤维解析b项，c60属于分子晶体；c项，纤维素乙酸酯不是天然高分子材料；d项，二氧化硅常用于制造光导纤维。答案a二、简答题(共40分)13(10分)矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中的一部分生成的。此处所指的风化作用是指矿物与水和co2作用的过程。例如，钾长石(kalsi3o8)风化生成高岭土al2si2o5(oh)4，此反应的离子方程式为2kalsi3o82h2co35h2o=2k2hco4h2sio3al2si2o5(oh)4。(1)将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式：kalsi3o8_。al2si2o5(oh)4_。(2)这个反应能够发生的原因是_。解析(1)用氧化物表示硅酸盐时的顺序为活泼金属氧化物较活泼金属氧化物非金属氧化物二氧化硅水。则kalsi3o8为k2oal2o36sio2al2si2o5(oh)4为al2o32sio22h2o(2)从方程式可知h2co3制硅酸符合强酸制弱酸，所以这个反应能够发生。答案(1)k2oal2o36sio2al2o32sio22h2o(2)因为碳酸酸性比硅酸强，由较强的酸可制得较弱的酸14(10分)晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；粗硅与干燥hcl气体反应制得sihcl3：si3hclsihcl3h2；sihcl3与过量h2在1 0001 100 反应制得纯硅已知sihcl3能与h2o强烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：(1)第步制备粗硅的化学方程式为_。(2)粗硅与hcl反应完全后，经冷凝得到的sihcl3(沸点33.0 )中含有少量sicl4(沸点57.6 )和hcl(沸点84.7 )，提纯sihcl3采用的方法为_。(3)用sihcl3与过量h2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：装置b中的试剂是_。装置c中的烧瓶需要加热，其目的是_。反应一段时间后，装置d中观察到的现象是_，装置d不能采用普通玻璃管的原因是_，装置d中发生反应的化学方程式为_。为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及_。解析分离沸点不同的液体的方法是分馏，根据题干“sihcl3能与h2o强烈反应，在空气中易自燃”可知道h2的作用之一就是排尽装置内空气，防止sihcl3自燃，而此处的h2必须是干燥的，可知b的作用就是干燥h2，所以选用浓硫酸。由于通入d中应是稳定的sihcl3与过量h2的气流，所以c装置需要加热，并且是水浴加热，由d装置应加热到1 0001 100 ，所以必须用石英管。答案(1)sio22csi2co(2)分馏(或蒸馏)(3)浓硫酸使滴入烧瓶中的sihcl3汽化有固体生成在该反应温度下，普通玻璃会软化sihcl3h2si3hcl排尽装置内的空气15(10分)获取知识和信息是现代人不可缺少的素质，信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。信息产业的核心材料是高纯度的硅，单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等，硅纯度越高，大规模集成电路的性能就越好。高纯度的单晶硅生产方法有：方法一：三氯甲硅烷(sihcl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：方法二：用金属硅化物(mg2si)与盐酸作用制得硅烷，再热分解硅烷可得高纯硅。根据上述信息回答以下问题：(1)从方法一生产单晶硅的过程看，由焦炭还原得到的硅为何还要进一步处理？_。(2)写出方法二中生产高纯硅的两个化学方程式：_；_。(3)写出由纯sihcl3制备高纯硅的化学方程式：_。(4)在方法一中，整个制备过程必须严格控制无水无氧。sihcl3遇水剧烈反应生成h2sio3、hcl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：_；h2还原sihcl3过程中若混入o2，可能引起的后果是_。(5)比较方法一和方法二，分析一下各自的优缺点_。解析(1)c还原sio2得到的单质硅是粗硅，杂质的含量高，需要进一步的提纯处理；(2)mg2si与盐酸作用生成硅烷，同时生成mgcl2；(3)注意副产物为hcl；(4)sihcl3遇水剧烈反应生成h2sio3、hcl和另一种物质，写出配平的化学方程式：sihcl33h2o=h2sio3h23hcl；h2还原sihcl3过程中若混入o2，可能引起的后果是：高温下，h2遇o2发生爆炸。答案(1)由c还原sio2得到的单质硅中，杂质含量过高，将它用hcl、cl2处理得到低沸点sihcl3，便于蒸发提纯，然后再还原得高纯硅(2)mg2si4hcl=2mgcl2sih4sih4si2h2(3)sihcl3h2si3hcl(4)sihcl33h2o=h2sio33hclh2si被氧化成sio2而得不到si单质， h2和o2混合发生爆炸(5)方法一的优点是原料来源丰富，但与方法二相比，步骤较复杂，方法二的优点是流程简单，缺点是原料需要制备16(10分)美国航天飞机“哥伦比亚号”爆炸，是震惊世界的航天惨案。专家推测“哥伦比亚”航天的失事原因之一是覆盖在航天飞机外层的一片微不足道的隔热瓦脱离，引起飞机外表金属温度迅速升高而熔化解体。(1)其中照片显示，在“哥伦比亚号”机翼下方有几片小瓷片脱落，引起了科学家的注意，这是一种覆盖在航天飞机表面的特殊的陶瓷片，其主要作用是_。a增加航天飞机的强度，防止流星和太空垃圾撞击而损坏航天飞机b将太阳能转化为电能供航天飞机使用c便于雷达跟踪，接受地面指挥中心的指令d在返回大气层时，陶瓷耐高温隔热，有效地保护航天飞机平安返回地面(2)隔热瓦是一种金属陶瓷，金属陶瓷是由陶瓷和黏结金属组成的非匀质的复合材料。陶瓷主要是al2o3、zro2等耐高温氧化物，黏结金属主要是cr、mo、w、ti等高熔点金属。下列关于复合材料的说法不正确的是_。a由两种或两种以上金