《优化探究》2016届高考化学总复习课时作业：选2-3化学与材料的制造和应用

PAGE7-课时作业化学与材料的制造和应用1．材料是人类生存和社会进步的物质基础，不同的材料功能各不相同。以下都是有关材料的内容，试根据所给内容回答问题。(1)有机高分子材料形式多样，ABS树脂广泛用于制造电讯器材、汽车、飞机零部件和各种仪器的外壳，它的结构可以表示为：试写出对应单体的结构简式CH＝CH2－CN、________、________________。(2)高分子吸水树脂可以由聚乙烯醇()和聚丙烯酸盐()交联得到。从结构上看，该高分子吸水材料具有吸水性，因为它们都具有________基团。2．光纤预制棒是光缆生产的最“源头”项目，目前国内光缆生产厂家约200家，大部分靠买进口光纤预制棒来生产光缆。(1)光纤预制棒跟光导纤维的成分相同，那么光纤预制棒的化学成分是________。(2)如果把光缆裸露在碱性土壤中，结果会短路，用离子方程式说明原因________________________________________________________________________。(3)下列说法正确的是________。A．石英和普通玻璃都是硅酸盐制品B．二氧化硅是良好的半导体材料C．工艺师用盐酸刻蚀石英制作艺术品D．石英与二氧化碳中的化学键相同(4)石英可以制备各种各样的陶瓷制品，如坩埚、蒸发皿、氮化硅高温结构陶瓷等。写出氮化硅的化学式________，工业上用石英、焦炭、氮气在高温条件下制备氮化硅，写出反应的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)光导纤维的主要成分是二氧化硅。(2)二氧化硅与碱反应生成可溶性的硅酸盐。(3)石英的主要成分是二氧化硅，故石英不是硅酸盐；晶体硅是半导体材料，二氧化硅不是半导体材料；盐酸与二氧化硅不反应，工艺师用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品；二氧化硅和二氧化碳中的化学键都是共价键。(4)氮化硅中氮为－3价，硅为＋4价，故其化学式为Si3N4。答案：(1)SiO2(2)SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O(3)D(4)Si3N43SiO2＋2N2＋6Ceq\o(=,\s\up14(高温))Si3N4＋6CO3．材料在人类生产、生活和科学研究中具有广泛和用途，而化学与材料的制备有着密切的关系。(1)传统的硅酸盐材料是无机非金属材料，其中需要经过原料混合→成型→干燥→烧结→冷却等工序的是________。(2)下列属于新型无机非金属材料的是________。a．光学玻璃 b．混凝土c．单晶硅 d．光纤(3)自然界中的金属元素多以化合物的形式存在于天然矿物中。根据不同金属的性质，金属冶炼可采用不同的方法，如冶炼铝的方法是________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－，它是一种碱解析：(1)传统硅酸盐材料主要是指玻璃、水泥、陶瓷等。(2)由单晶硅与光纤的用途、组成知它们是新型无机非金属材料。(3)常采用电解法冶炼铝，热还原法冶炼铁。(4)由正负化合价的代数和为零知，[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。答案：(1)陶瓷(2)cd(3)电解Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up14(高温))2Fe＋3CO2(其他合理答案也可)Cr2O3＋2Aleq\o(=,\s\up14(高温))Al2O3＋2Cr(4)c4．钢铁是目前人类使用最广泛的材料之一。回答下列各题：(1)铁的氧化物中具有磁性(能吸引铁单质)的是________(填化学式)，若炼铁过程中使用的还原剂是一氧化碳，则用具有磁性的铁的氧化物冶炼铁的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)工业生产中用铁矿石冶炼金属铁的主要方法是________________________________________________________________________，用生铁炼钢的主要方法是________________________________________________________________________。(3)炼铁的原料有铁矿石、焦炭和石灰石等，其中起熔剂作用的是________________________________________________________________________。目的是除去铁矿石中的________________________________________________________________________。(4)将生铁冶炼成碳素钢要解决的主要问题是适当降低________，除去大部分________等有害杂质。解析：(1)铁的氧化物有FeO、Fe2O3和Fe3O4等，其中Fe3O4具有磁性。工业炼铁时，高温下一氧化碳将铁的氧化物还原为铁，一氧化碳被氧化为二氧化碳。(2)目前工业炼铁、炼钢采用的方法多为高炉炼铁和转炉炼钢。(3)高炉炼铁的原料中必须有合适比例的石灰石，其作用是作为杂质的熔剂，除去铁矿石中的脉石(主要成分为二氧化硅)，使其转化为熔点比较低的硅酸钙。(4)由于冶炼铁时采用焦炭，故生铁中含有一定量的碳元素，钢中碳的含量很低，而且钢中要求不含硫、磷等元素。答案：(1)Fe3O4Fe3O4＋4COeq\o(=,\s\up14(高温))3Fe＋4CO2(2)高炉炼铁转炉炼钢(3)石灰石脉石(4)生铁中碳的含量硫、磷5．用铝土矿(成分为氧化铝、氧化铁)制取铝的流程如下：请回答下列问题：(1)操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ都用到的玻璃仪器有________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)写出由溶液B生成Al(OH)3的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)工艺流程中涉及氧化还原反应的化学方程式为：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)生产过程中，除NaOH、H2O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有________(填化学式)。用此法制取铝的副产品是________(填化学式)。解析：(1)操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ都是过滤，过滤需要烧杯、漏斗、玻璃棒。(2)Na[Al(OH)4]溶液中通入CO2生成Al(OH)3沉淀和Na2CO3，其离子方程式为2[Al(OH)4]－＋CO2=2Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)＋H2O。(3)只有电解熔融Al2O3的反应属于氧化还原反应。(4)生成的CaCO3受热分解得到CaO、CO2，可见CaO、CO2可循环使用。操作Ⅰ所得的Fe2O3和电解熔融Al2O3得到的O2为副产品。答案：(1)烧杯、普通漏斗、玻璃棒(2)2[Al(OH)4]－＋CO2=2Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)＋H2O(3)2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up14(冰晶石),\s\do14(电解))4Al＋3O2↑(4)CaO和CO2Fe2O3和O26．由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下：eq\x(铜矿石)eq\o(→,\s\up14(选矿))eq\x(铜精矿砂)eq\o(→,\s\up14(焙烧和除渣),\s\do14(反射炉))eq\x(冰铜)eq\o(→,\s\up14(还原),\s\do14(转炉))eq\x(粗铜)eq\o(→,\s\up14(精炼),\s\do14(电解槽))eq\x(电解铜)(1)在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000℃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Cu量为20%～50%。转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)在1200℃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Cu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)粗铜的电解精炼如右图所示。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)由黄铜矿和空气在1000℃左右的温度下反应生成Cu和Fe的低价硫化物可写出方程式：2CuFeS2＋O2eq\o(=,\s\up14(高温))Cu2S＋2FeS＋SO2，再由“部分Fe的硫化物转变为低价氧化物”这一信息写出方程式：2FeS＋3O2eq\o(=,\s\up14(高温))2FeO＋2SO2。将炼铁时生成炉渣的反应(CaO＋SiO2eq\o(=,\s\up14(高温))CaSiO3)迁移到本题，不难得出生成炉渣的主要成分为FeSiO3。(3)电解精炼铜时，粗铜为阳极，即题图中的c极；d极为阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu；粗铜中活泼性比铜弱的Au、Ag在阳极溶解时从阳极上脱落下来形成“阳极泥”，比铜活泼的杂质Fe以Fe2＋的形式进入电解液中。答案：(1)2CuFeS2＋O2eq\o(=,\s\up14(高温))Cu2S＋2FeS＋SO22FeS＋3O2eq\o(=,\s\up14(高温))2FeO＋2SO2FeSiO3(2)2Cu2S＋3O2eq\o(=,\s\up14(高温))2Cu2O＋2SO22Cu2O＋Cu2Seq\o(=,\s\up14(高温))6Cu＋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7．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)电解时废旧刀具做阳极，不锈钢做阴极，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Ⅰ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：(1)HCl溶液为电解液，不锈钢做阴极的反应为2H＋＋2e－=H2↑。(2)加入H2O2，将Fe2＋氧化为Fe3＋，因此滤饼主要成分为Fe(OH)3，洗涤液中含Co2＋需回收利用。(3)CoC2O4焙烧时若含NH4Cl会产生NH3和HCl，污染环境。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＋3H2eq\o(=,\s\up14(高温))2Co＋3H2O8．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_____