蘇教版-選修二-專(zhuān)題4 材料加工與性能優(yōu)化-第二單元 材料組成的優(yōu)化

《材料組成的優(yōu)化》同步練習(xí)一、考查點(diǎn)一合金與納米材料1．所謂合金，就是不同種金屬（也包括一些非金屬）在熔化狀態(tài)下形成的一種熔合物，根據(jù)下列四種金屬的熔沸點(diǎn)：NaCuAlFe熔點(diǎn)/℃10836601535沸點(diǎn)/℃883259522003000其中不能形成合金的是（）A．Cu和Al B．Fe和CuC．Fe和Na D．Al和Na2．（浙江臺(tái)州）材料是人類(lèi)生存和社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，不同的材料功能各不相同。以下都是有關(guān)材料的內(nèi)容，試根據(jù)所給內(nèi)容回答問(wèn)題。（1）氫能是未來(lái)能源最佳選擇之一，氫能的利用涉及氫的儲(chǔ)存、輸運(yùn)和使用。貯氫合金是解決氫的儲(chǔ)存等問(wèn)題的重要材料。貯氫合金中最具代表的是鑭-鎳合金（LaNi5），已知LaNi5（s）＋3H2（g）eq\o(,\s\up12(200～300kPa))LaNi5H6（s）ΔH＝－kJ·mol－1。鑭-鎳合金的熔點(diǎn)比鑭、鎳的熔點(diǎn)________（填“高”“低”或“介于兩者之間”），根據(jù)反應(yīng)原理，形成LaNi5H6的化學(xué)反應(yīng)條件是________。最近有人提出可以研制出一種性能優(yōu)越的催化劑，可以大大提高貯氫合金的貯氫能力，你認(rèn)為該講法可信嗎？________（填“可信”或“不可信”），其理由是______________________________________________________________。（2）無(wú)機(jī)非金屬材料是日常生活中不可缺少的物質(zhì)，它往往具有高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕的特點(diǎn)。Si3N4就是一種重要的精細(xì)陶瓷，合成氮化硅的方法之一為：3SiO2＋6C＋2N2eq\o(=,\s\up12(高溫))Si3N4＋6CO。Si3N4屬于________晶體，在上述反應(yīng)中氧化劑為_(kāi)_______。二、考查點(diǎn)二硅與二氧化硅3．光纖通信是一種現(xiàn)代化的通信手段，它可以提供大容量、高速度、高質(zhì)量的通信服務(wù)。目前，我國(guó)正在大力建設(shè)高質(zhì)量的寬帶光纖通信網(wǎng)絡(luò)，即信息高速公路。光纖通信所使用的光纜，其主要部件為光導(dǎo)纖維。下列說(shuō)法正確的是（）①制造光導(dǎo)纖維的主要原料是CaCO3；②制造光導(dǎo)纖維的主要原料是SiO2；③光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)的基本物理原理是光的全反射；④光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)的基本物理原理是光的折射A．①④ B．②③C．①③ D．②④4．工業(yè)上由粗硅制取高純硅有以下反應(yīng)：①Si（s）＋3HCl（g）=SiHCl3（g）＋H2（g）ΔH＝－381kJ·mol－1；②SiHCl3（g）＋H2（g）Si（s）＋3HCl（g）。對(duì)上述反應(yīng)的說(shuō)法中正確的是（）A．均為置換反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)B．反應(yīng)①、②實(shí)際上互為可逆反應(yīng)C．由于反應(yīng)①放熱，則反應(yīng)②可能是吸熱的，也可能是放熱的D．提高SiHCl3產(chǎn)率，應(yīng)采用加壓和升溫的辦法三、考查點(diǎn)三硅酸鹽材料5．下列表述正確的是（）①人造剛玉熔點(diǎn)很高，可用作高級(jí)耐火材料，主要成分是二氧化硅②化學(xué)家采用瑪瑙研缽摩擦固體反應(yīng)物進(jìn)行無(wú)溶劑合成，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽③提前建成的三峽大壩使用了大量水泥，水泥是硅酸鹽材料④夏天到了，游客佩戴由涂加氧化亞銅的二氧化硅玻璃制作的變色眼鏡來(lái)保護(hù)眼睛⑤太陽(yáng)能電池可采用硅材料制作，其應(yīng)用有利于環(huán)保、節(jié)能A．①②③ B．②④C．③④⑤ D．③⑤6．世界著名的科技史專(zhuān)家、英國(guó)劍橋大學(xué)的李約瑟博士考證說(shuō)：“中國(guó)至少在距今3000年以前，就已經(jīng)使用玻璃了?！毕铝杏嘘P(guān)玻璃的說(shuō)法不正確的是（）A．制普通玻璃的原料主要是純堿、石灰石和石英B．玻璃在加熱熔化時(shí)有固定的熔點(diǎn)C．普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅D．盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，是為了防止燒堿跟二氧化硅生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口粘在一起7．江蘇省東?？h礦產(chǎn)豐富，除了水晶制品名揚(yáng)天下外，蛭石、蛇紋石等礦石儲(chǔ)量大，品位高，其相關(guān)的耐火、保溫隔熱材料（主要成分為MgO、Al2O3）工業(yè)也較發(fā)達(dá)。某中學(xué)化學(xué)探究小組通過(guò)查閱相關(guān)資料，對(duì)蛭石的組成進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。Ⅰ.相關(guān)資料：①蛭石的成分可看成是由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2組成；②氫氧化物開(kāi)始沉淀及沉淀完全時(shí)的pH：氫氧化物Fe（OH）3Mg（OH）2Al（OH）3沉淀的pH范圍～～～Ⅱ.相關(guān)實(shí)驗(yàn)：Ⅲ.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：①礦石樣品質(zhì)量為：8.22g②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到固體的質(zhì)量：A—2.40g、D—2.14g、F—1.56g③每次轉(zhuǎn)化所得固體成分只有一種請(qǐng)你根據(jù)以上內(nèi)容和中學(xué)化學(xué)知識(shí)回答以下問(wèn)題：（1）過(guò)濾操作需要的玻璃儀器有：_______________________________。（2）寫(xiě)出由D制一種紅色顏料的化學(xué)方程式：________________________。（3）工業(yè)上的耐火材料通常由F及濾液E進(jìn)一步轉(zhuǎn)化而成，請(qǐng)你根據(jù)濾液E中可能含有的成分，設(shè)計(jì)一個(gè)從濾液E制取耐火材料的實(shí)驗(yàn)方法：_______________________________________________。（4）濾液B與NaOH溶液反應(yīng)時(shí)，應(yīng)控制溶液的pH在7～8之間，這是因?yàn)開(kāi)______________________________________________________________。（5）通過(guò)計(jì)算，寫(xiě)出用氧化物的形式表示蛭石組成的化學(xué)式：_____________________________________________________________。參考答案1．解析：形成合金的兩種金屬必須在同一溫度下都能熔化而且不能達(dá)到沸點(diǎn)。只有C不符合。答案：C2．解析：（1）合金的熔點(diǎn)比成分金屬的熔點(diǎn)低；反應(yīng)原理是氣體分子數(shù)減小的放熱的可逆反應(yīng)，故應(yīng)采取低溫、高壓的條件；催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能使平衡移動(dòng)，沒(méi)法提高貯氫合金的貯氫能力。（2）根據(jù)其“高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕”的特點(diǎn)，可判斷它應(yīng)屬于原子晶體；N元素價(jià)態(tài)的變化是0價(jià)→－3價(jià)，在反應(yīng)中得到電子，作氧化劑。答案：（1）低低溫、高壓不可信該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，使用催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能使平衡移動(dòng)，更不可能大大提高貯氫合金的貯氫能力（2）原子N23．解析：光導(dǎo)纖維主要原料的成分是SiO2；光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)的基本物理原理是光的全反射。②、③正確。答案：B4．解析：由①和②兩個(gè)反應(yīng)可知，都是單質(zhì)和化合物反應(yīng)，生成新的單質(zhì)和化合物，并且都有電子的得失，故二者均為置換反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)。又由于①和②可看成向兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)，但反應(yīng)條件不同，故不屬于可逆反應(yīng)，B錯(cuò)；一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的一個(gè)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，則另一方向必為吸熱反應(yīng)，C錯(cuò)；由平衡移動(dòng)原理可知，提高SiHCl3產(chǎn)率，應(yīng)采用減壓和降溫的辦法，D錯(cuò)。答案：A5．解析：人造剛玉主要成分是氧化鋁，瑪瑙的成分是二氧化硅，涂加氧化亞銅的玻璃為有色玻璃，變色眼鏡是摻有溴化銀的眼鏡。答案：D6．解析：本題考查玻璃的制法與性質(zhì)；制普通玻璃的原料主要是純堿、石灰石和石英，A項(xiàng)正確；玻璃不是晶體，稱(chēng)作玻璃態(tài)物質(zhì)，它沒(méi)有固定熔點(diǎn)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔化在一起的物質(zhì)，C項(xiàng)正確；玻璃中含有SiO2，它能夠被堿溶液腐蝕：SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，故盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，D項(xiàng)正確。答案：B7．解析：本題關(guān)鍵是要看明白流程圖各步的反應(yīng)以及原理。混合物MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2加入鹽酸，得固體A為SiO2，濾液中加入氫氧化鈉得沉淀D為Fe（OH）3，濾液C中含有Mg2＋和AlOeq\o\al(－,2)，通入CO2生成Al（OH）3沉淀。（1）過(guò)濾操作所需的玻璃儀器：漏斗、燒杯、玻璃棒。（2）D制一種紅色顏料的化學(xué)方程式：2Fe（OH）3eq\o(=,\s\up12(△))Fe2O3＋3H2O。（3）所得的濾液E中含有Mg2＋，因而可加入堿生成氫氧化鎂沉淀，然后加熱分解即得耐火材料氧化鎂。（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，控制溶液的pH在7～8之間，Mg2＋沒(méi)有變化，Al3＋轉(zhuǎn)化為AlOeq\o\al(－,2)，只有Fe（OH）3沉淀。（5）n（SiO2）＝eq\fg,60g·mol－1)＝mol2Fe（OH）3eq\o(=,\s\up12(△))Fe2O3＋3H2O214g1molgn（Fe2O3）列式解得：n（Fe2O3）＝molm（Fe2O3）＝mol×160g·mol－1＝1.60g2Al（OH）3eq\o(=,\s\up12(△))Al2O3＋3H2O156g1molgn（Al2O3）列式解得：n（Al2O3）＝molm（Al2O3）＝mol×102g·mol－1＝1.02gm（MgO）＝8.22g－2.40g－1.60g－1.02g＝3.20gn（MgO）＝eq\fg,40g·mol－1)＝mol則n（MgO）∶n（Fe2O3）∶n（Al2O3）∶n（SiO2）＝mol∶mol∶mol∶mol＝8∶1∶1∶4即該蛭石礦的組成為8MgO·Al2O3·Fe2O3·4SiO2。答案：（