2022年高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 3化學(xué)與材料的制造和應(yīng)用高效演練（選修2）

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1、2022年高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 3化學(xué)與材料的制造和應(yīng)用高效演練（選修2） 1.無論是從在國民經(jīng)濟中的地位來看，還是從科學(xué)發(fā)展的角度來看，硅都發(fā)揮著重要的作用。 (1)人類使用硅酸鹽產(chǎn)品(陶瓷等)的歷史已經(jīng)快一萬年了，但在1823年才獲得單質(zhì)硅，瑞典化學(xué)家貝采利烏斯用金屬鉀還原SiF4獲得單質(zhì)硅，寫出化學(xué)方程式：?_______________________________________________。 (2)由于制取方法和條件的不同，得到的單質(zhì)硅形態(tài)不同，其性質(zhì)也不同。 ①用鋁熱法還原氟硅酸鉀制得較純凈的晶體硅：4Al+3K2SiF63Si+2KAlF4 +2K2AlF5，關(guān)于該反

2、應(yīng)的說法正確的是________(填序號)。 A.Al是還原劑 B.氧化產(chǎn)物只有KAlF4 C.每轉(zhuǎn)移6NA電子，得到42 g Si D.鋁元素在KAlF4和K2AlF5中化合價不同 ②用白砂子與鎂粉混合在高溫條件下得到無定形硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為?____ __________________。 ③無定形硅和晶體硅的結(jié)構(gòu)有很大的差別，無定形硅為棕色粉末，而晶體硅是純灰色、不透明而有光澤的等軸八面晶體，無定形硅的化學(xué)性質(zhì)比晶體硅活潑得多。通過上述描述你能得出的結(jié)論是?______________________________。 (3)硅在煉鋼時用作脫氧劑，還原在冶煉過程中所形

3、成的FeO，化學(xué)方程式為 ?___________________________________________。 (4)在野外，為了迅速得到氫氣，用硅粉與干燥的Ca(OH)2和NaOH混合，并加強熱，即可迅速得到H2、Na2SiO3、CaO。這種混合物叫做生氫劑。請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：?___________________________________________。 (5)硅橡膠是一種耐高溫、低溫，耐油，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的高分子合成材料，用于制造衛(wèi)星部件、人體器官等，現(xiàn)以為原料合成硅橡膠()，需要發(fā)生反應(yīng)的主要類型有________、________。 【解析】(1)K可與

4、SiF4發(fā)生置換反應(yīng)生成Si。 (2)①在反應(yīng)3Si+2KAlF4+2K2AlF5中Al是還原劑，KAlF4和K2AlF5都是氧化產(chǎn)物，每轉(zhuǎn)移12 mol電子，生成3 mol Si，在KAlF4和K2AlF5中，Al均為+3價。 ②Mg在高溫下置換SiO2中的硅。 ③同素異形體之間結(jié)構(gòu)差異很大，因此性質(zhì)也不相同。 (3)FeO與Si反應(yīng)生成Fe和SiO2，SiO2與加入的生石灰反應(yīng)生成CaSiO3隨鋼渣除去。 (4)由題意可知Si與Ca(OH)2、NaOH混合物加強熱的化學(xué)反應(yīng)方程式為Si+Ca(OH)2+2NaOHCaO+Na2SiO3+2H2↑。 (5)先水解生成，再經(jīng)縮聚生成

5、。 答案：(1)4K+SiF4Si+4KF (2)①A、C?、?Mg+SiO2Si+2MgO ③晶體結(jié)構(gòu)完美的單質(zhì)比無定形單質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定 (3)CaO+2FeO+Si2Fe+CaSiO3 (4)Si+2NaOH+Ca(OH)2Na2SiO3+CaO+2H2↑ (5)水解反應(yīng)(或取代反應(yīng))　縮聚反應(yīng) 【易錯提醒】新型無機非金屬材料與傳統(tǒng)無機非金屬材料的區(qū)別 (1)成分——前者為非金屬單質(zhì)或非金屬與非金屬、非金屬與金屬的化合物；后者主要是硅酸鹽。 (2)用途——前者用于光電子、航空航天、軍工等領(lǐng)域；后者用作玻璃、陶瓷、水泥、磚瓦以及耐火材料。 【加固訓(xùn)練】(xx·西安模擬)材料是

6、人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們使用材料的種類、數(shù)量和質(zhì)量也隨著不斷地發(fā)展，生產(chǎn)、生活的條件和質(zhì)量也隨之發(fā)生深刻的變化。請回答下列問題： (1)無機非金屬材料包括傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料，下列屬于新型無機非金屬材料的是________(選字母代號)。 a.復(fù)合材料　　　 b.單晶硅 c.金剛石 d.石墨 e.碳-60 f.玻璃 (2)撐桿跳項目中運動員使用的撐桿材料是復(fù)合材料。這種材料由________和增強體兩部分組成，其中增強體的作用是?_________________________________ _____________

7、_______________________。 (3)玻璃和水泥是兩種用途極為廣泛的材料。工業(yè)上制備這兩種材料使用的共同原料是__________________。 (4)鐵是重要的金屬材料，用鐵礦石(主要成分是Fe2O3)冶煉鐵是在________(填寫工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備名稱)中完成的，這種方法冶煉出來的產(chǎn)品是生鐵，該產(chǎn)品是煉鋼的原料，煉鋼的原理是?________________________________。 (5)合成高分子材料的小分子叫________。某聚乙烯車間打算合成4.2×103kg的聚乙烯，則需要投料(乙烯)________mol。(假設(shè)反應(yīng)過程不存在損失) 【解析】

8、(1)復(fù)合材料中可以有有機材料；玻璃屬于傳統(tǒng)的無機非金屬材料。 (2)復(fù)合材料由起黏結(jié)作用的基體和起骨架作用的增強體兩部分組成。(3)制備玻璃的原料是石灰石、純堿和石英；制備水泥的材料是黏土、石灰石。(4)鐵礦石與還原劑在煉鐵高爐中反應(yīng)，生成含有雜質(zhì)的生鐵，生鐵除去過多雜質(zhì)，并適當(dāng)調(diào)整碳的含量就可以得到鋼。(5)乙烯合成聚乙烯的反應(yīng)中乙烯中的原子完全轉(zhuǎn)化為聚乙烯中的原子，原子轉(zhuǎn)化率為100%，故聚乙烯的質(zhì)量就是乙烯的質(zhì)量。 答案：(1)b、c、d、e (2)基體　骨架作用(或答“支撐作用”) (3)石灰石(或答“CaCO3”) (4)煉鐵高爐　在高溫下用氧化劑除去生鐵中的雜質(zhì)，調(diào)整碳

9、的含量，再添加其他硅、錳等元素調(diào)整其成分 (5)單體　1.5×105 2.材料是人類生存和社會進步的物質(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)容回答問題。 (1)氫能是未來能源最佳選擇之一，氫能的利用涉及氫的儲存、輸送和使用。貯氫合金是解決氫的儲存等問題的重要材料。貯氫合金中最具代表性的是鑭鎳合金(LaNi5)，已知LaNi5(s)+3H2(g)LaNi5H6(s)　ΔH＝-31.77 kJ·mol-1； 鑭鎳合金的熔點比鑭、鎳的熔點________(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

10、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)無機非金屬材料是日常生活中不可缺少的物質(zhì)，它們往往具有高強度，耐高溫，耐腐蝕的特點。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+2N2Si3N4+6CO。Si3N4屬于____________晶體，在上述反應(yīng)中氧化劑為____________。 (3)有機高分子材料形式多樣，ABS樹脂廣泛用于制造電訊器材，汽車、飛機零部件和各種儀器的外殼，它的結(jié)構(gòu)可以表示為

11、， 試寫出對應(yīng)單體的結(jié)構(gòu)簡式CH2＝CH—CN、______________、________________。 【解析】(1)合金的熔點比各單一組分的熔點低；根據(jù)反應(yīng)方程式可知生成貯氫合金的反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，加大壓強、降低溫度有利于合金的生成，但催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變平衡，更不能提高合金的貯氫能力。 (2)由反應(yīng)方程式可知氮元素化合價降低，碳元素化合價升高，故N2為氧化劑，Si3N4強度高，耐高溫，應(yīng)屬于原子晶體。 (3)由高聚物的鏈節(jié)的結(jié)構(gòu)特點分析可知應(yīng)由三種單體聚合生成，單體有 CH2＝CH—CN、CH2＝CH—CH＝CH2、。 答案：(1)低　低溫、高

12、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，更不可能大大提高貯氫合金的貯氫能力 (2)原子　N2 (3)CH2＝CH—CH＝CH2　 3.(1)火法煉鋅是將閃鋅礦(主要成分是ZnS)通過浮選焙燒使它轉(zhuǎn)化為氧化鋅，再把氧化鋅和焦炭混合，在鼓風(fēng)爐中加熱到1 100～1 300℃，使鋅蒸餾出來。 ①寫出火法煉鋅的主要反應(yīng)：焙燒反應(yīng)：?______________________。 鼓風(fēng)爐中可能發(fā)生的反應(yīng)：?___________________________(任寫一個)。 ②從保護環(huán)境和充分利用原料角度看如何處理和利用產(chǎn)生的煙氣？?________ ?_

13、_________________________________________________________________ (2)工業(yè)上冶煉鋁就是電解氧化鋁。 ①冶煉鋁的電解槽中的陰極和陽極材料均用石油煉制和煤的干餾產(chǎn)品：____________(填物質(zhì)名稱)。 ②氧化鋁的熔點很高，在鋁的冶煉中要加入冰晶石(Na3AlF6)，其作用是?____ __________________________。 ③工業(yè)上冶煉鋁時用的原料是Al2O3，而不是AlCl3，其原因是______________ ?________________________________________

14、______。 (3)工業(yè)上“聯(lián)合制堿法”中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式是?___________________ __________________________________________________________________。 其中的CO2來源于________________________。 (4)碳酸鈣是制玻璃的原料之一，工業(yè)上制玻璃是在玻璃熔爐中進行，其中反應(yīng)之一為CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑，若在上述條件下，把1 000ag CaCO3和60ag SiO2混合，則生成的CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為______________(用含a的代數(shù)式表示)。

15、 【解析】(1)①由題中信息可知，閃鋅礦(主要成分是ZnS)通過浮選焙燒使它轉(zhuǎn)化為氧化鋅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2ZnS+3O22ZnO+2SO2；氧化鋅和焦炭混合，在鼓風(fēng)爐中加熱到1 100～1 300℃，使鋅蒸餾出來，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2C+O22CO或ZnO+COZn+CO2，②閃鋅礦主要含ZnS，在焙燒時生成二氧化硫氣體，如隨意排放會污染環(huán)境，用氨水吸收煙氣中的SO2生成(NH4)2SO3或NH4HSO3，再讓(NH4)2SO3或NH4HSO3與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生SO2，收集SO2用于生產(chǎn)硫酸。 (2)①電解法冶煉金屬鋁需要使用惰性電極，石油煉制和煤的干餾產(chǎn)品中石墨(或碳)可以作為惰性電極電

16、解冶煉鋁。 ②由于氧化鋁熔點高，為了降低氧化鋁熔化溫度，節(jié)約能源，在鋁的冶煉中要加入冰晶石(Na3AlF6)。 ③由于氧化鋁為離子化合物，熔化后能夠?qū)щ姡然X是共價化合物，熔化后不導(dǎo)電，無法電解氯化鋁獲得金屬鋁。 (3)聯(lián)合制堿法是在氨的飽和NaCl溶液中通入二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)生成碳酸氫鈉，加熱碳酸氫鈉即可制備碳酸鈉，反應(yīng)的有關(guān)方程式為NH3+CO2+H2O+NaCl(飽和)NaHCO3↓+NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O；CO2是制堿工業(yè)的重要原料，聯(lián)合制堿法中CO2來源于合成氨工業(yè)的廢氣。 (4)1 000ag CaCO3的物質(zhì)的量為＝10amol，在高

17、溫下加熱SiO2和CaCO3固體混合物發(fā)生反應(yīng)CaCO3CaO+CO2↑，CaO+SiO2CaSiO3，反應(yīng)生成二氧化碳的物質(zhì)的量等于碳酸鈣的物質(zhì)的量，即10amol二氧化碳，標(biāo)準(zhǔn)狀況下二氧化碳的體積為22.4 L·mol-1×10amol＝224aL。 答案：(1)①2ZnS+3O22ZnO+2SO2 2C+O22CO或ZnO+COZn+CO2 ②將煙道氣凈化，用于生產(chǎn)硫酸 (2)①石墨(或碳)?、诮档脱趸X熔化溫度，節(jié)約能源 ③氧化鋁熔化后能夠?qū)щ?，氯化鋁是共價化合物，熔化后不導(dǎo)電 (3)NH3+CO2+H2O+NaCl(飽和)NaHCO3↓+NH4Cl、 2NaHCO3Na

18、2CO3+CO2↑+H2O　合成氨廠 (4)224aL 【加固訓(xùn)練】化學(xué)工藝的實現(xiàn)涉及很多問題，如化學(xué)反應(yīng)原理、原料的選擇、工藝流程、綜合經(jīng)濟效益等。請回答下列有關(guān)問題： (1)氨是最重要的氮肥，其合成原理為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝ -92.4 kJ·mol-1。xx年希臘科學(xué)家采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H+)，實現(xiàn)了高溫常壓下高轉(zhuǎn)化率的電化學(xué)合成氨。其實驗裝置如圖，則正極的電極反應(yīng)式為____________________。 (2)已知熱化學(xué)方程式： Mg(OH)2(s)MgO(s)+H2O(g)　ΔH1＝+81.5 kJ·mol-1 Al

19、(OH)3(s)Al2O3(s)+H2O(g) ΔH＝+87.7 kJ·mol-1 ①Mg(OH)2和Al(OH)3起阻燃作用的主要原因是? __。 ②等質(zhì)量Mg(OH)2和Al(OH)3相比，阻燃效果較好的是___________________，原因是__________________________________。 (3)工業(yè)上，鋁的生產(chǎn)流程如圖所示： ①寫出從鋁土礦(主要成分是氧化鋁，含量低)中獲得符合要求的氧化鋁(純度高)的化學(xué)方程式：?________________________________________

20、________。 ②電解氧化鋁時，加入________(填物質(zhì)名稱)幫助降低熔點。 【解析】(1)正極上N2發(fā)生還原反應(yīng)，且H+向正極移動參與反應(yīng)。(3)①首先鋁土礦與NaOH溶液反應(yīng)，分離出Fe2O3，Al2O3轉(zhuǎn)化為NaAlO2，然后通入CO2，NaAlO2轉(zhuǎn)化為Al(OH)3，最后Al(OH)3受熱分解得到Al2O3。 答案：(1)N2+6H++6e-2NH3 (2)①Mg(OH)2和Al(OH)3受熱分解時吸收大量的熱，使環(huán)境溫度下降；同時生成的耐高溫、穩(wěn)定性好的MgO、Al2O3覆蓋在可燃物表面，阻燃效果更佳 ②Mg(OH)2 Mg(OH)2吸熱效率為81.5 kJ·m

21、ol-1÷58 g·mol-1＝1.41 kJ·g-1，Al(OH)3吸熱效率為87.7 kJ·mol-1÷78 g·mol-1＝1.12 kJ·g-1，等質(zhì)量的Mg(OH)2比Al(OH)3吸熱多 (3)①Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O， NaAlO2+2H2O+CO2Al(OH)3↓+NaHCO3， 2Al(OH)3Al2O3+3H2O ②冰晶石(六氟合鋁酸鈉)(或氟化鈣) 4.(xx·遵義模擬)隨著材料科學(xué)的發(fā)展，金屬釩及其化合物得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并被譽為“合金的維生素”。為回收利用含釩催化劑(含有V2O5、VOSO4及不溶性殘渣)，科研人員最新研制了一種離

22、子交換法回收釩的新工藝，回收率在91.7%以上。部分含釩物質(zhì)在水中的溶解性如下表所示： 物質(zhì) VOSO4 V2O5 NH4VO3 (VO2)2SO4 溶解性 可溶 難溶 難溶 易溶 該工藝的主要流程如下： 請回答下列問題。 (1)工業(yè)上由V2O5冶煉金屬釩常用鋁熱劑法，用化學(xué)方程式表示為__________。 (2)反應(yīng)①的目的是____________。 (3)該工藝中反應(yīng)③的沉淀率(又稱沉釩率)是回收釩的關(guān)鍵之一，寫出該步發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：____________________。 (4)用已知濃度的硫酸酸化的H2C2O4溶液，滴定(VO2)2SO4

23、溶液，以測定反應(yīng)②后溶液中含釩量：V+H2C2O4+H+VO2++CO2+X。X為____________(寫化學(xué)式)。 (5)經(jīng)過熱重分析測得：NH4VO3在焙燒過程中，固體質(zhì)量的減少值(縱坐標(biāo))隨溫度變化的曲線如上圖所示。則NH4VO3在分解過程中________________(填序號)。 A.先分解失去H2O，再分解失去NH3 B.先分解失去NH3，再分解失去H2O C.同時分解失去H2O和NH3 D.同時分解失去H2、N2和H2O 【解析】(1)由V2O5冶煉金屬釩常用鋁熱劑法，即鋁與V2O5反應(yīng)生成V： 3V2O5+10Al6V+5Al2O3。 (2)根據(jù)流程含

24、釩催化劑粉碎、水浸、過濾得到的濾液和反應(yīng)①的濾液為反應(yīng)②的反應(yīng)物，因此反應(yīng)①的濾液含VOSO4，即反應(yīng)①加入硫酸和亞硫酸鈉，目的是利用氧化還原反應(yīng)，用亞硫酸鈉還原V2O5，將V2O5轉(zhuǎn)化為可溶性的VOSO4。 (3)根據(jù)NH4VO3難溶于水，利用復(fù)分解反應(yīng)沉淀V，反應(yīng)為N+V NH4VO3↓。 (4)根據(jù)得失電子相等可寫出的離子方程式為2V+H2C2O4+2H+2VO2++2CO2 +2H2O。 (5)若NH4VO3焙燒分解放出氨氣和水，反應(yīng)為 2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O 234 g 34 g 18 g 放出的氨氣質(zhì)量與水的質(zhì)量比為34∶18，與

25、圖象兩段固體的減少值之比接近(開始為0～32.0 g多一點，曲線到200℃時曲線開始平直；到約為300℃時又開始減少，到350℃時減少約48 g-32 g＝16 g時就不再變化)，所以NH4VO3在焙燒過程中先分解失去NH3，再分解失去H2O。 答案：(1)3V2O5+10Al6V+5Al2O3 (2)將V2O5轉(zhuǎn)化為可溶性的VOSO4 (3)N+VNH4VO3↓　(4)H2O　(5)B 5.新型無機非金屬材料是20世紀(jì)中期以后發(fā)展起來的一類具有特殊性能和用途的材料，它們?yōu)楝F(xiàn)代高新技術(shù)、新興產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造等開辟了廣闊的前景。 (1)多晶硅可用于制造光電池。 ①光電池的能量轉(zhuǎn)

26、換形式正確的是________。 a.化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能 b.光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能再轉(zhuǎn)換為電能 c.光能轉(zhuǎn)換為熱能再轉(zhuǎn)換為電能 d.光能轉(zhuǎn)換為電能 ②如圖是光電池板經(jīng)太陽光照射前后內(nèi)部電子的變化情況，圖乙中燈泡變亮，其中________(填“N”或“P”)是正極。 (2)高純硅是目前半導(dǎo)體工業(yè)最重要的基礎(chǔ)材料，制備流程如下：石英砂粗硅SiHCl3(粗)SiHCl3(純)高純硅。 ①寫出由粗硅轉(zhuǎn)化為SiHCl3(粗)時的化學(xué)方程式：?___________________ ______________。 ②整個制備過程必須在無水、無氧條件下進行，因為SiHCl3遇水會劇烈反應(yīng)生成

27、H2SiO3、HCl和M，則M的化學(xué)式是________，若該制備過程中混入氧氣，其后果是?_____________________________。 (3)新型氮化硅陶瓷(Si3N4)通常用于制造軸承、汽輪機葉片、發(fā)動機受熱面等。 ①工業(yè)上可用化學(xué)氣相沉積法(CVD)，在H2保護下，使SiCl4與N2反應(yīng)來制備。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：?__________________________________。 ②在氮化硅中添加氧化鋁，通過常壓燒結(jié)即成為新一代無機非金屬材料賽倫，其化學(xué)名稱叫氧氮化硅鋁，化學(xué)通式為Si6-xAlxOxNy(x＝2～4)?；瘜W(xué)通式里y值為________(用

28、含x的表達(dá)式表示)；寫出賽倫具有的兩種特性：_____________ _______、____________________。 【解析】(2)①石英砂的主要成分是SiO2，用焦炭還原時得到單質(zhì)硅，硅與HCl反應(yīng)生成SiHCl3的同時得到H2。②在SiHCl3水解方程式中，設(shè)SiHCl3的化學(xué)計量數(shù)為1，利用Si、Cl、O守恒可得方程式：SiHCl3+3H2OH2SiO3+3HCl+M，由此可知M為H2；混入O2后能與生成的H2劇烈反應(yīng)而爆炸。 (3)①SiCl4中的Si與N結(jié)合生成氮化硅，而Cl與H結(jié)合生成HCl。②在化合物中Si為+4價，Al為+3價，O為-2價，N為-3價，利用化合價的代數(shù)和為0可求得關(guān)系式。 答案：(1)①d?、赑 (2)①Si+3HClSiHCl3+H2 ②H2　發(fā)生爆炸(或產(chǎn)品不純) (3)①3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl ②8-x　耐高溫、熱穩(wěn)定性好、高強度、高硬度、耐磨損等(合理答案均可，寫其中兩種即可)