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用心爱心专心1课时作业43化学与材料制造和应用时间：45分钟分值：100分1．(10分)材料化学是近年科技研究的重点，以硅元素为主要成分的新型无机非金属材料不断产生，高温陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等材料深受社会各界的关注。请根据你已有的知识，回答下列问题：(1)水晶是重要的首饰用品，其主要成分是SiO2，下列有关SiO2的说法正确的是()A．水晶能溶于水生成H2SiO3B．SiO2是酸性氧化物，不能与任何酸反应C．SiO2既能溶于NaOH溶液，又能溶于HF，因此属于两性氧化物D．SiO2对应的H2SiO3是一种弱酸，酸性比碳酸还弱(2)下列各种物质不属于新型无机非金属材料的是________。A．水泥B．氮化硅陶瓷C．磷酸钙陶瓷D．氧化铝陶瓷(3)在夏季，我国很多地区连降暴雨，造成很多重大车祸。在这些事故中，有一人双腿骨折，一个受伤较重的膝关节被人造骨骼代替，下列可用作人造关节且利用的性质正确的是________。A．氮化硅陶瓷耐高温B．氧化锆陶瓷韧性和耐磨性C．钛酸钡陶瓷导电性D．氧化铝陶瓷透光性[答案](1)D(2)A(3)B[解析]本题综合考查了非金属材料的分类、SiO2的性质、新型无机非金属材料的性质及应用等多个方面的知识。(1)SiO2是一种酸性氧化物，但它不溶于水，不能与水反应生成H2SiO3，作为酸性氧化物，SiO2可以与NaOH反应，也可以与HF发生置换反应，生成SiF4及H2，H2SiO3是一种弱酸，酸性比碳酸弱，因此只有D正确。(2)本题是对无机非金属材料分类的考查，传统的无机非金属材料指以硅酸盐为主要成分的材料，其他具有光学特性、耐高温特性、生物特性等特殊性能的非金属材料称为新型无机非金属材料，故水泥属于传统无机非金属材料。(3)本题是对新型无机非金属材料应用的考查，首先想到能用作人造关节的一定是生物陶瓷，但是对生物陶瓷所含有的陶瓷种类并不熟悉，因此本题可以利用排除，人造关节无需具有耐高温性能，更无需导电性、透光性，因此选B。用心爱心专心22．(10分)钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。(1)炼铁高炉分为五部分，铁矿石与高温煤气主要在______部分发生反应，在________部分开始生成生铁和炉渣。(2)炼钢时，除磷的化学方程式为________________________；加入硅、锰和铝的目的是___________________________________。(3)不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的氧吹________加入(填“前”或“后”)，原因是__________________________________。(4)炼铁和炼钢生产中，尾气均含有的主要污染物是______________。从环保和经济角度考虑，上述尾气经处理可用作__________________________。[答案](1)炉身炉腰(2)2P＋5FeO＋3CaO=====高温Ca3(PO4)2＋5Fe脱氧和调整钢的成分(3)后避免Cr被氧化(或“氧吹前加入Cr会形成炉渣被除去”)(4)CO燃料(或还原剂)[解析]高炉炼铁时，从底部生成的煤气在炉身部分与铁矿石发生反应，在下部即炉腰生成生铁和炉渣。3．(12分)下面是高炉炼铁及工业炼钢的工艺示意图：根据上面的示意图回答下列问题：(1)炼铁的原料Ⅰ为固体混合物，其中除铁矿石、焦炭外，还有________________，原料Ⅱ为________________。(2)高炉气是炼铁过程中的尾气，该气体对环境有害，而现代工业提倡节能降耗，所以可以从高炉气中提取回收气体________用作燃气。(3)写出炼铁高炉中发生的氧化还原反应的化学方程式：______________________________________________________________________________________________________________。(4)百炼成钢是一个俗语，百炼成钢的原料是生铁，产物为钢。百炼成钢的冶炼炉名称是________，该冶炼过程需要吹入氧气，主要目的是除去生铁中的________。(5)写出高炉炼铁的炉渣的一种用途：____________________。[答案](1)石灰石空气(2)CO用心爱心专心3(3)C＋O2=====点燃CO2、CO2＋C=====高温2CO、3CO＋Fe2O3=====高温2Fe＋3CO2(4)炼钢转炉碳(5)制造水泥(或铺路等)[解析](1)炼铁原料中铁矿石提供铁元素，焦炭是还原剂并提供热量，石灰石造渣，除去铁矿石中的脉石，空气中的氧气与焦炭反应生成还原剂CO。(2)高炉气中的成分是二氧化碳、一氧化碳和氮气等。(3)炼铁高炉中反应很多，其中既有氧化还原反应，又有非氧化还原反应。(4)炼钢是一个复杂的工艺，利用的原料是炼铁所得的生铁，由于生铁中含有较多的碳及其他杂质，需要除去这些杂质。向炼钢转炉中吹入氧气，碳与氧气反应生成二氧化碳。(5)炉渣的主要成分是硅酸钙。4．(12分)重晶石矿的主要成分为硫酸钡，纯净的硫酸钡才能供医用作“钡餐”，在对某些内脏器官进行X射线透视时服用。硫化钡是可溶于水的盐。讨论用重晶石矿制硫酸钡，设计流程如下：(1)写出步骤①的化学反应方程式____________________，该反应产生的气体具有________等用途。(2)为进行②反应先要分离出硫化钡溶液，采用的方法是________。在此之前要在溶液中滴入少量Ba(OH)2溶液，其作用是：__________________________。(3)若B物质在该生产过程中可循环使用，则③反应的化学方程式是：__________________________________________________。(4)有人提出②反应产生了有臭鸡蛋气味的有毒气体，可采用改变反应物的方法使无该气体产生，则改变后的②反应的化学方程式是：____________________。此时若要B物质还能循环使用，则C为________(写化学式)。(5)BaSO4是因为具有______________、________________等性质而可用作“钡餐”的。[答案](1)BaSO4＋4C=====高温BaS＋4CO↑作燃料、冶炼金属(2)溶解、过滤防止BaS发生水解(3)BaCl2＋H2SO4===BaSO4↓＋2HCl(4)BaS＋CuCl2===CuS↓＋BaCl2CuSO4(合理即可)(5)既不溶于水也不溶于酸不能被X射线透过[解析](1)反应物是BaSO4、焦炭，由元素守恒可知还原性有毒气体是CO：BaSO4＋4C=====高温用心爱心专心4BaS＋4CO↑。(2)因BaS可溶于水，而S2－能够发生水解，故为防止其水解应滴入少量Ba(OH)2。(3)根据流程图知B应为HCl，故C为H2SO4。(4)为防止产生有毒气体，可将S2－转化为沉淀的方式，故可向其中加入CuCl2进行转化。此时溶液A为BaCl2溶液，加入C(CuSO4)生成BaSO4和物质B(CuCl2)，B能循环使用，符合题意。符合本题还有其他答案，合理即可。5．(14分)随着科技的进步，新材料在生活中的应用越来越广泛，并已经渗透到人们生活中的各个方面。(1)应用纳米新材料能给人民币进行杀菌、消毒。我国纳米专家王雪发明的“WXP复合纳米材料”主要化学成分是氨基二氯代戊二醛的含硅衍生物，它能保持长期杀菌作用。鉴于此，35位人大代表联名提交了一份议案，要求加快将此新技术应用到人民币制造中去。该材料属于__________。(2)一种新型净水剂PAFC(聚合氯化铁铝，化学式可表示为[AlFe(OH)nCl6－n]m，n5，m10)，广泛用于生活用水的净化和废水的净化。下列有关PAFC的说法正确的是________(填编号)。A．PAFC用于净化饮用水时，比用相同量的氯化铝或氯化铁对水的pH改变大B．PAFC中铁为＋2价C．PAFC可看作一定比例的氯化铝和氯化铁的水解产物D．PAFC在强酸性或强碱性溶液中都能稳定存在(3)如图所示的ECC水泥是最新研制出来的，其最明显的特征是可以在弯曲状态下承受相当大的压力，因为材料里面有特殊制成的聚合体纤维微粒，所以ECC水泥可以在承受较大压力的状态下弯曲而不破裂。ECC水泥已经用于建造一座美国密执安州桥梁的延伸工程，并在日本横滨一次大地震后用于加固一座41层楼的支柱。水泥属于________(填材料名称，下同)，ECC水泥属于________，聚合体纤维微粒在该材料中的作用是____________________。[答案](1)复合材料(2)C(3)无机非金属材料复合材料做增强体，起骨架作用[解析](1)题干中已经提示该材料是WXP复合纳米材料，切不可从氨基二氯代戊二醛的含硅衍生物出发而误判断其为有机高分子材料。(2)PAFC用于净化饮用水时，因为Al3＋和Fe3＋水解时相互抑制，比用相同量的氯化铝或氯化铁对水的pH改变小；PAFC中铁显＋3价；PAFC在强酸性或强碱性溶液中都不能稳定存在。用心爱心专心5(3)传统水泥属于无机非金属材料，而ECC水泥由性质不同的材料经特殊加工而成，水泥做基体，而聚合体纤维微粒应该做增强体，属于复合材料。6．(14分)(1)写出下列冶炼金属的化学反应方程式：①用红锌矿(ZnO)冶炼锌_____________________________；②用磁铁矿(Fe3O4)冶炼铁____________________________；③用食盐(NaCl)冶炼钠_______________________________。(2)高温灼烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]和木炭的混合物可得到一种紫红色光泽的金属，其反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________________。(3)用纯净的铝土矿(Al2O3)、冰晶石和二氧化锰作原料可制取金属锰(冰晶石作Al2O3的溶剂)，其化学反应方程式为____________，____________。(4)请简述几种常见的防止金属腐蚀的方法____________(不低于三种)。[答案](1)①ZnO＋CO=====△Zn＋CO2②Fe3O4＋4CO=====△3Fe＋4CO2③2NaCl=====通电2Na＋Cl2↑(2)Cu2(OH)2CO3=====△2CuO＋H2O＋CO2↑2CuO＋C=====△2Cu＋CO2↑(3)2Al2O3=====通电冰晶石4Al＋3O2↑3MnO2＋4Al=====高温3Mn＋2Al2O3(4)发蓝、电镀、牺牲阳极法、外加电流法等(任写三种)7．(14分)现在的钢铁厂主要采用高炉炼铁，高炉炼铁基本流程图如下：炼铁时将经过处理的铁矿石、焦炭和石灰石从炉顶装入，从高炉下部吹入1000℃～1300℃的热空气，炼铁时发生的主要反应为：C＋O2=====点燃CO2，C＋CO2=====高温2CO，Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2(1)铁矿石、焦炭和石灰石从炉顶装入而空气从高炉下部吹入是为了___________________________________________________。用心爱心专心6(2)焦炭是烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950℃～1050℃下制得的。现代炼铁在鼓入空气的同时会喷入煤粉，请分析原因________________________________________________________。(3)石灰石主要用于除去铁矿石中的SiO2和生成的SO2等杂质，生成炉渣，请用化学方程式表示该过程____________________。[答案](1)使反应物充分接触，提高原料利用率(2)减少焦炭用量，降低成本(3)CaCO3=====高温CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2=====高温CaSiO3，C