化学与材料的发展
(时间:60分钟,满分:100分)
一、选择题(本题共8个小题,每小题6分,共48分。每小题只有一个正确选项)
1.下列表述正确的是( )
①人造刚玉熔点很高,可用作高级耐火材料,主要成分是二氧化硅 ②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成,玛瑙的主要成分是硅酸盐 ③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料 ④夏天到了,游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛 ⑤太阳能电池可采用硅材料制作,其应用有利于环保、节能
A.①②③ B.②④ C.③④⑤ D.③⑤
解析:本题主要考查硅及其化合物的具体应用,人造刚玉的主要成分为Al2O3,玛瑙的主要成分为SiO2,水泥的主要成分为3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3等,为硅酸盐材料;Cu2O虽然是红色的,但它不能变色也不能吸收有害光线。硅材料不会产生对环境有害的物质。
答案:D
2.下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是( )
A.2HgO2Hg+O2↑
B.4Al+3MnO22Al2O3+3Mn
C.2MgO2Mg+O2↑
D.4CO+Fe3O43Fe+4CO2
答案:C
3.世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说:“中国至少在距今3 000年以前,就已经使用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确的是( )
A.制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英
B.玻璃在加热熔化时有固定的熔点
C.普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅
D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,是为了防止烧碱与二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起
答案:B
4.在下列物质变化中,没有发生化学反应的是( )
A.橡胶的硫化 B.普通玻璃的熔化
C.有机玻璃的老化 D.水泥的固化
解析:
6
橡胶硫化后,线型高分子变成了体型高分子,发生了化学反应。普通玻璃的成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅,这些物质之间不发生化学反应,在空气中也非常稳定,普通玻璃的熔化仅是物理变化。水泥的固化是水泥跟水发生复杂的物理、化学变化而形成了坚硬的固体。高分子材料的老化是高分子材料受氧化剂、光照、溶剂浸润等作用的结果,其中有化学反应的发生。
答案:B
5.炼钢生产中,用纯氧代替空气的目的是( )
①降低碳的含量,除去硫、磷杂质 ②防止因氮气的影响使钢变脆 ③克服氮气排出时带走热量 ④有利于调整钢中硅、锰含量
A.①② B.②③
C.③④ D.①③
解析:空气中有O2和N2,N2不参与反应,因此主要是防止因N2的影响使钢变脆和克服N2排出时带走热量。
答案:B
6.下列关于金属的保护方法的说法正确的是( )
A.我们使用的快餐盒表面有一层搪瓷,若搪瓷层破损后,仍能起到防止铁生锈的作用
B.白铁(镀锌铁)镀层破损后铁皮的腐蚀速率很慢
C.轮船的船壳水线以下常装有一些锌块,这是利用了牺牲阴极的阳极保护法
D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青,这是钢铁的电化学保护法
答案:B
7.对于某合成材料(如塑料制品)废弃物的处理方法中正确的是( )
A.将废弃物混在垃圾中填埋在土壤里
B.将废弃物焚烧
C.将废弃物用化学方法加工成涂料或汽油
D.将废弃物倾倒在海洋中
答案:C
8.下列高分子化合物是由两种单体通过缩聚反应而得到的是( )
A.
B.
C.
D.
答案:D
二、非选择题(本题共4个小题,共52分)
6
9.(10分)玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。
(1)酚醛树脂由苯酚和甲醛缩聚而成,反应有大量热放出,为防止温度过高,应向已有苯酚的反应釜中 加入甲醛,且反应釜应装有 装置。
(2)玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是由石英砂、 和石灰石(或长石)高温熔融而成,主要反应的化学方程式为 。
(3)玻璃钢中玻璃纤维的作用是 。玻璃钢具有 优异性能(写出两点即可)。
(4)下列处理废旧热固性酚醛塑料的做法合理的是 。
A.深埋
B.粉碎后用作树脂填料
C.用作燃料
D.用有机溶剂将其溶解,回收树脂
解析:(1)为了控制反应速率,防止反应液温度过高,应缓慢地向反应釜中加入甲醛,并要装有冷却装置。
(3)玻璃钢是由玻璃纤维和高分子材料复合而成,其中玻璃纤维的作用是增强体,合成材料是基体。
(4)塑料深埋地下较长时间也不会腐烂,会造成严重的“白色污染”,故A错;作为燃料会放出大量有毒气体,不符合低碳环保要求,酚醛塑料在有机溶剂中,只溶胀而不溶解。
答案:(1)缓慢 冷却
(2)纯碱 SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑
(3)增强作用 密度小、强度高、抗腐蚀、抗冲击、绝缘性好等
(4)B
10.(16分)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。
(1)以下为铝材表面处理的一种方法:
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时常有气泡冒出,其原因是
(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的 。
a.NH3 b.CO2
c.NaOH d.HNO3
②以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为 。
取少量废电解液,加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是 。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 。
(3)利用下图装置,可以模拟铁的电化学防护。
6
若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于 处。
若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为 。
解析:(1)碱洗时,部分除去了氧化膜的Al与NaOH溶液反应放出了H2,若将溶液中Al转化为Al(OH)3沉淀,应向溶液中通入CO2,若加HNO3,过量时会造成沉淀部分溶解。铝作阳极失去电子最终形成Al2O3,所以阳极电极反应式为:2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+。
在废电解液中加入NaHCO3,会使溶液中H+浓度降低而生成Al(OH)3沉淀。
(2)以Cu作阳极,Cu失电子形成Cu2+,使溶液中Cu2+浓度保持不变。
(3)作原电池的正极或电解池的阴极的铁可被保护。
答案:(1)①2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑ b
②2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+
HC与H+反应使H+浓度降低,产生Al(OH)3沉淀
(2)补充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+浓度恒定
(3)N 牺牲阳极的阴极保护法
11.(14分)普通纸张的主要成分是纤维素。在早期的纸张生产中,常采用纸张表面涂敷明矾的工艺,以填补其表面的微孔,防止墨迹扩散。请回答下列问题:
(1)人们发现纸张会发生酸性腐蚀而变脆、破损,严重威胁纸质文物的保存。经分析检验,发现酸性腐蚀主要与造纸中涂敷明矾的工艺有关,其中的化学原理是 ;
为了防止纸张的酸性腐蚀,可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂,该工艺原理的化学(离子)方程式为 。
(2)为了保护这些纸质文物,有人建议采取下列措施:
①喷洒碱性溶液,如稀氢氧化钠溶液或氨水等。这样操作产生的主要问题是 ;
②喷洒Zn(C2H5)2。Zn(C2H5)2可以与水反应生成氧化锌和乙烷。用化学(离子)方程式表示该方法生成氧化锌及防止酸性腐蚀的原理: 、
。
(3)现代造纸工艺常用钛白粉(TiO2)替代明矾。钛白粉的一种工业制法是以钛铁矿(主要成分为FeTiO3)为原料按下列过程进行的,请完成下列化学方程式:
① FeTiO3+ C+ Cl2 TiCl4+ FeCl3+ CO
② TiCl4+ O2 TiO2+ Cl2
解析:(1)明矾中的Al3+水解使溶液显酸性,在酸性条件下纤维素水解;碳酸钙可与H+反应,从而防止纸张的酸性腐蚀。(2)①纸张中的主要成分是纤维素,过量的碱同样可能会导致纤维素发生水解而被腐蚀。②根据题给信息的描述,反应方程式为Zn(C2H5)2+H2OZnO+2C2H6↑,ZnO+2H+Zn2++H2O。(3)第①个化学方程式用化合价升降法配平,FeTiO3
6
中铁元素化合价为+2价,钛元素化合价为+4价,2FeTiO3+6C+7Cl22TiCl4+2FeCl3+6CO;第②个化学方程式通过观察法就可以得出答案,TiCl4+O2TiO2+2Cl2。
答案:(1)明矾水解产生酸性环境,在酸性条件下纤维素水解,使高分子链断裂 CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O
(2)①过量的碱同样可能会导致纤维素水解,造成书籍污损
②Zn(C2H5)2+H2OZnO+2C2H6↑ ZnO+2H+Zn2++H2O
(3)①2 6 7 2 2 6 ②1 1 1 2
12.(12分)丰富多彩的化学物质不断改变着人类的生活,它们所产生的作用与其分子结构密切相关。
(1)请根据以下化合物的分子结构,回答下列问题:
(Ⅰ)
(Ⅱ)
①上述化合物可能的应用是 。
A.化合物(Ⅰ)可作为制造聚四氟乙烯塑料的原料;化合物(Ⅱ)可用来合成人造纤维
B.两者均可作为食品添加剂
C.两者均可作为表面活性剂,起到乳化、增溶、消泡等作用
D.两者均可用作中和胃酸的药物
②上述两个化合物进入环境后,更难被降解的是 。
(2)有三种高分子材料,结构单元如下:
(Ⅲ)
(Ⅳ)
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(Ⅴ)
请回答下列问题:
①根据上述高分子结构,能够作为高吸水性树脂的是 ,其可能的理由是 ;可作为弹性橡胶的是 ,理由是 。
②有关上述高分子材料的下列说法正确的是 (可多选)。
A.高分子(Ⅴ)的单体有4种
B.高分子(Ⅲ)焚烧后产生的废气毒性最小
C.都能作为食品包装材料
D.它们的废弃物都能回收利用
答案:(1)①C ②Ⅰ
(2)①Ⅲ 结构单元中含有—COONa Ⅳ 线型分子间含有二硫键(—S—S—) ②BD
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