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化学与材料的制造和应用一、选择题1．根据陶瓷的生产原理，可以得出硅酸盐工业的一般特点是( )①以含硅物质作为原料②主要产物是硅酸盐③反应条件是高温④反应原理是复杂的物理变化和化学变化A．只有①③B．只有②③C．①②③④ D．只有③④解析：选C。
传统陶瓷多是将黏土与水的混合物通过高温烧结制成。
其生产过程中发生复杂的化学变化和物理变化。
故①②③④正确，应选C。
2．(2016·山东聊城高三月考)下列有关生铁炼钢的叙述错误的是( )A．添加必要的元素，改善钢材的组织结构和性能B．适当降低生铁中的含碳量，除去大部分硫、磷等杂质C．加入硅、锰、铝等合金元素调整成分并脱去钢水中的氧D．除去生铁中的非金属元素解析：选D。
生铁炼钢只能降低生铁中的含碳量，而不能全部除去，故D错。
3．石灰石、生石灰和熟石灰均是重要的化工原料，下列工业生产中，可能用到上述原料的是( )①炼铁②炼钢③从海水中提取镁④铝的冶炼⑤制水泥⑥制玻璃⑦制漂白粉⑧烧制陶瓷A．①②⑤⑥⑦⑧ B．①②③⑤⑥⑦C．③④⑤⑥⑦⑧ D．全部解析：选B。
解答本题时注意以下三点：(1)炼铁、制水泥、制玻璃要用石灰石作原料；(2)炼钢要用生石灰除硫、磷；(3)从海水中提取镁、制漂白粉要用熟石灰。
4．有许多单质或化合物易溶于含同一元素的盐(或酸)溶液中，也可溶于其熔融体(或液体)中，如I2易溶于KI溶液，硫易溶于K2S溶液，KF易溶于液态HF中。
下列工业生产应用了上述溶解原理的是( )A．炼铝B．高炉炼铁C．工业上制烧碱D．工业上制硝酸解析：选A。
炼铝时为了降低Al2O3的熔点，加入熔点低的冰晶石(Na3AlF6)，就是利用上述原理，只有A符合。
5．下列叙述正确的是( )①工业上合成非氧化物陶瓷氮化硅(Si3N4)需要在高温、空气气氛中进行②建设三峡大坝需要使用大量水泥，水泥是硅酸盐材料③夏天人们使用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④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．①②④C．③④ D．②④解析：选D。
化学与材料的制造、应用1．(2013·高考山东卷)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)电解时废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，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，阴极上溶液中阳离子H＋发生还原反应，电极反应式为2H ＋＋2e－===H2↑。
(2)废旧刀具电解时，得到WC固体，阳极上Fe、Co发生氧化反应，生成Fe2＋、Co2＋，进入电解液。
电解液中加入H2O2可将Fe2＋氧化成Fe3＋，通入NH3后析出Fe(OH)3沉淀，过滤所得滤饼的主要成分为Fe(OH)3。
滤饼洗涤液中含有Co2＋，回收洗涤液的目的是回收利用Co2＋(或Co)。
(3)加入(NH4)2C2O4溶液后发生反应：CoCl2＋(NH4)2C2O4===CoC2O4↓＋2NH4Cl，溶液Ⅰ中主要含有NH4Cl，若CoC2O4洗涤不充分，加热过程中，NH4Cl发生分解产生NH3和HCl气体。
(4)H2与Co2O3发生氧化还原反应，生成Co和H2O，反应的化学方程式为3H2＋Co2O3===2Co ＋3H2O。
第2讲化学与材料的制造和应用考纲点击1．了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。
2．了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。
3．了解社会发展和科技进步对材料的要求。
了解化学对材料科学发展的促进作用。
4．了解金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料、复合材料和其他新材料的特点及有关的生产原理。
5．了解用化学方法进行金属材料表面处理的原理。
6．了解我国现代材料研究和材料工业的发展情况。
了解新材料的发展方向。
一、材料的加工处理1．金属的表面处理(1)铝的阳极氧化铝的阳极氧化包含表面预处理→________→染色→封闭等过程，表面预处理过程用碱浸洗铝制品的目的是____________________。
(2)电镀原理：利用电解的原理，在金属的表面镀上一薄层具有抗腐蚀、抗磨损能力的金属镀膜的过程。
设计方法：在进行电镀时，用镀层金属作________(和电源的________相连)，待镀金属作________(和电源的______相连)，含有____________的溶液作为电镀液。
这样，在电流的作用下，镀层阳离子从________移动到________放电形成镀层。
为了顺利达到电镀目的，获得优质的光亮镀件，通常在镀前对镀件表面进行__________处理，在电镀液中还加入电镀添加剂。
添加剂可分为配合剂、表面活性剂、整平剂、缓蚀剂、光亮剂等，其中最重要的是表面活性剂和光亮剂。
2．腐蚀加工技术(1)氢氟酸雕刻玻璃：玻璃是一种重要的非金属材料，有着极为重要的用途。
由于玻璃的主要成分SiO2和氢氟酸发生反应________________，因此常用氢氟酸来雕刻玻璃。
(2)电路板的制作：电子工业上所用的电路板是用FeCl3溶液腐蚀铜板制作而成的。
将印好线路图的敷有铜箔的树脂绝缘板放入浓FeCl3溶液中，即得印刷线路板，其原理是____________________。
(3)光刻技术：光刻技术也是利用化学腐蚀原理来加工材料的。
第三讲化学与材料的制造和应用[考纲展示]1．了解社会发展和科技进步对材料的要求。
了解化学对材料科学发展的促进作用。
2.了解金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料、复合材料和其他新材料的特点及有关的生产原理。
3.了解用化学方法进行金属材料表面处理的原理。
4.了解我国现代材料研究和材料工业的发展情况。
了解新材料的发展方向。
5.了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。
考点一金属材料一、几种金属的冶炼(1)原料：铝土矿(主要成分为Al2O3)。
(2)提纯Al2O3Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3，2Al(OH)3=====△Al 2O 3＋3H 2O 。
(3)电解：加入冰晶石及少量的氟化钙降低Al 2O 3的熔点。
化学方程式：2Al 2O 3=====950～970 ℃通电，Na 3AlF 64Al ＋3O 2↑。
【特别提醒】 (1)炼铁高炉产生的废气、废渣会严重污染环境，应结合它们的成分进行综合利用和余热的利用。
(2)炼钢的目的是降低生铁中碳的含量，除去P 、S 等有害元素，调整Si 、Mn 、Cr 等合金元素的含量。
所以在炼钢时常根据需要加入适量的Si 、Mn 、Cr 、Ni 等元素，既起到脱氧作用，又能调整合金成分的含量。
二、金属的腐蚀及防止 1．金属的腐蚀 (1)化学腐蚀金属材料与其表面接触的一些物质(如O 2、Cl 2等)直接发生化学反应而引起的腐蚀，受温度的影响较大。
(2)电化学腐蚀不同金属或不纯金属与电解质溶液接触，因发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。
2．金属腐蚀的防止及利用 (1)金属腐蚀的防止方法(2)金属腐蚀的利用 金属的化学蚀刻、印刷电路的铜布钱腐蚀、半导体器件与集成电路制造中的精细加工都是利用了金属腐蚀的原理。
1．(教材改编)金属铝的生产是以Al 2O 3为原料，在熔融状态下进行电解：2Al 2O 3=====950 ℃～970 ℃通电，Na 3AlF 64Al ＋3O 2↑请回答下列问题：(1)冰晶石(Na 3AlF 6)的作用是________________________________________________________________________。
化学与材料的制造和应用一、选择题1．根据陶瓷的生产原理，可以得出硅酸盐工业的一般特点是( )①以含硅物质作为原料②主要产物是硅酸盐③反应条件是高温④反应原理是复杂的物理变化和化学变化A．只有①③B．只有②③C．①②③④ D．只有③④解析：选C。
传统陶瓷多是将黏土与水的混合物通过高温烧结制成。
其生产过程中发生复杂的化学变化和物理变化。
故①②③④正确，应选C。
2．(2016·山东聊城高三月考)下列有关生铁炼钢的叙述错误的是( )A．添加必要的元素，改善钢材的组织结构和性能B．适当降低生铁中的含碳量，除去大部分硫、磷等杂质C．加入硅、锰、铝等合金元素调整成分并脱去钢水中的氧D．除去生铁中的非金属元素解析：选D。
生铁炼钢只能降低生铁中的含碳量，而不能全部除去，故D错。
3．石灰石、生石灰和熟石灰均是重要的化工原料，下列工业生产中，可能用到上述原料的是( )①炼铁②炼钢③从海水中提取镁④铝的冶炼⑤制水泥⑥制玻璃⑦制漂白粉⑧烧制陶瓷A．①②⑤⑥⑦⑧ B．①②③⑤⑥⑦C．③④⑤⑥⑦⑧ D．全部解析：选B。
解答本题时注意以下三点：(1)炼铁、制水泥、制玻璃要用石灰石作原料；(2)炼钢要用生石灰除硫、磷；(3)从海水中提取镁、制漂白粉要用熟石灰。
4．有许多单质或化合物易溶于含同一元素的盐(或酸)溶液中，也可溶于其熔融体(或液体)中，如I2易溶于KI溶液，硫易溶于K2S溶液，KF易溶于液态HF中。
下列工业生产应用了上述溶解原理的是( )A．炼铝B．高炉炼铁C．工业上制烧碱D．工业上制硝酸解析：选A。
炼铝时为了降低Al2O3的熔点，加入熔点低的冰晶石(Na3AlF6)，就是利用上述原理，只有A符合。
5．下列叙述正确的是( )①工业上合成非氧化物陶瓷氮化硅(Si3N4)需要在高温、空气气氛中进行②建设三峡大坝需要使用大量水泥，水泥是硅酸盐材料③夏天人们使用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④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．①②④C．③④ D．②④解析：选D。
合成Si3N4应隔绝空气，防止生成SiO2，①错；Cu2O制造红色玻璃，变色眼镜中添加的是AgBr，③错。
6．下列有关金属材料的说法正确的是( )A．纳米铜能在氧气中燃烧，说明了纳米铜比普通铜的还原性强B．“辽宁舰”上用于舰载机降落的拦阻索是特种钢缆，该特种钢缆属于金属材料C．电解制得的金属镁必须在氮气氛围内冷却D．铝合金的大量使用归功于人们能使用焦炭等还原剂从氧化铝中获得铝解析：选B。
纳米铜和普通铜的还原性强弱相同，A错；电解得到的金属镁可以在不与其反应的气体(如He)氛围内冷却，C错；焦炭不能还原氧化铝，工业上用电解法制备铝，D错。
7．下列各种方法中：①金属表面涂抹油漆；②改变金属内部结构；③保持金属表面干燥；④在金属表面进行电镀；⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜，其中能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是( )A．①②③④ B．①③④⑤C．①②④⑤ D．①②③④⑤解析：选D。
①金属表面涂抹油漆，正确，如在金属护栏上涂油漆；②改变金属内部结构，正确，如将钢中加入铬制成不锈钢；③保持金属表面干燥，正确，因为这样没有电解质溶液而不会形成原电池，腐蚀速率变慢；④在金属表面进行电镀，正确，如在铁的表面镀锌等；⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜，正确，如利用化学方法在钢铁表面烤蓝，使铁的表面生成四氧化三铁薄膜。
8．磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料，它可用于制成人造骨骼，这是利用了这类材料的( )A．耐高温的特性B．电学特性C．光学特性D．生物功能解析：选D。
根据新型无机非金属材料的四种特性及其应用判断，植入陶瓷和人体组织有很好的亲和性，这是利用了这类材料的生物功能。
9．下列有关生活和生产中化学知识的描述正确的是( )A．合金材料中不可能含有非金属元素B．日常生活中使用可降解塑料以防止“白色污染”C．“天宫一号”使用的碳纤维是一种新型的有机高分子材料D．生铁炼钢时须除去生铁中的碳，以避免因钢铁中含有碳而发生电化学腐蚀解析：选B。
合金可以由金属单质和金属单质或金属单质和非金属单质构成，A错；碳纤维是一种复合材料，不是新型有机高分子材料，C错；生铁炼钢的过程中，含碳量减少，但碳不能被完全除去，D错。
二、非选择题10．下列是工业上用钛铁矿(精矿)制取金属钛的生产流程：请回答下列问题：(1)已知钛铁矿溶于稀硫酸是非氧化还原反应，溶液A中除含有Ti4＋、TiO2＋外，主要还含有的阳离子有________________(填离子符号)。
(2)检验溶液中含有Fe3＋的方法是________________________________________________________________________ _________________________。
(3)说明溶液B生成钛酸沉淀的原因：________________________________________________________________________ _________________________。
(4)已知TiO2反应生成TiCl4时，产物中还有一种可燃性气体，则其化学反应方程式为____________________________________；还原剂是________(填化学式)。
(5)压电陶瓷的主要成分是钛酸钡(BaTiO3)，它可以用碳酸钡与二氧化钛在高温下反应制得，其化学反应方程式为_________________________。
(6)由TiCl4制取Ti的反应方程式为_________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)钛铁矿粉中的Fe 2O 3杂质、FeTiO 3均能跟稀硫酸反应：Fe 2O 3＋3H 2SO 4===Fe 2(SO 4)3＋3H 2O ，FeTiO 3＋3H 2SO 4===Ti(SO 4)2＋FeSO 4＋3H 2O(或FeTiO 3＋2H 2SO 4===TiOSO 4＋FeSO 4＋2H 2O)；溶液A 中除含有Ti 4＋、TiO 2＋外，主要还含有的阳离子有Fe 2＋、Fe 3＋、H ＋。
(2)检验Fe 3＋最常用的试剂为KSCN 溶液，加入KSCN 溶液，溶液变红色，证明含有Fe 3＋，否则不含。
(4)由题意可写出化学反应方程式：TiO 2＋2C ＋2Cl 2=====1 000～1 100 K TiCl 4＋2CO ，氧化剂为Cl 2，还原剂是C 。
答案：(1)Fe 2＋、Fe 3＋、H ＋(2)加入KSCN 溶液，溶液变红色，证明含有Fe 3＋，否则不含(答案合理即可)(3)Ti 4＋(或TiO 2＋)的水解程度大且水解时吸热，加水稀释和加热都促进了Ti 4＋(或TiO 2＋)的水解(4)TiO 2＋2C ＋2Cl 2=====1 000～1 100 K TiCl 4＋2CO C(5)BaCO 3＋TiO 2=====高温BaTiO 3＋CO 2↑(6)TiCl 4＋2Mg =====1 070 K 2MgCl 2＋Ti11．材料是人类赖以生存和发展的物质基础，与信息和能源一起成为当代文明的三大支柱。
(1)人类最早使用的金属是________，该金属在潮湿的空气中锈蚀生成________(填化学式)，反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________。
(2)陶瓷属于__________材料，生产陶瓷的主要原料为________，烧制陶瓷的主要工艺条件是________和____________。
(3)生产水泥的设备为________，水泥砂浆是________________________________________________________________________的混合物，常用作建筑用黏合剂。
(4)陶瓷可与多种材料组合成复合材料，隔热陶瓷瓦是由________和________复合而成的材料，金属陶瓷复合材料具有比强度高、比模量高、耐磨损、耐高温等优良性能，其中基体为________，增强体为________。
解析：(1)人类最早使用的金属是Cu ，在潮湿的空气中铜锈蚀的化学方程式为2Cu ＋O 2＋H 2O ＋CO 2===Cu 2(OH)2CO 3。
(2)陶瓷属于硅酸盐(或无机非金属)材料，生产陶瓷的原料是黏土，烧制陶瓷的主要工艺条件是温度和空气用量。
(3)生产水泥的设备为水泥回转窑，水泥砂浆是水泥、沙子和碎石的混合物，常用作建筑用黏合剂。
(4)隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料，金属陶瓷复合材料中基体为金属，增强体为陶瓷。
答案：(1)Cu Cu 2(OH)2CO 32Cu ＋O 2＋H 2O ＋CO 2===Cu 2(OH)2CO 3(2)硅酸盐(或无机非金属) 黏土 温度 空气用量(3)水泥回转窑 水泥、沙子和碎石(4)纤维 陶瓷 金属 陶瓷12．聚合氯化铝[Al 2(OH)n Cl 6－n ·x H 2O]m 是一种水溶性无机高聚物，用工业废料铝灰(主要含Al 2O 3、Al 及少量杂质SiO 2)生产聚合氯化铝的工艺流程如下：(1)生产过程中操作B 和操作D 的名称均为__________(B 和D 均为简单操作)。
(2)生产过程中用水喷淋的目的是______________，升高pH 至 4.0～4.5的目的是________________________________；为使得到的晶体较纯净，生产过程中使pH 升高的C物质可选用__________。
a ．NaOHb ．Alc ．氨水d ．Al 2O 3e ．Na[Al(OH)4](3)上述流程中，在加入________试剂后的操作中除去了杂质SiO 2；聚合氯化铝的重要用途之一是作净水剂，其净水的原理是________________________________(用文字叙述)。
(4)写出生成气体a 的离子方程式：________________________________________；写出生成聚合氯化铝的化学方程式：_________________________。
(5)生产过程中可循环使用的物质是________(用化学式表示)。
(6)实验室可通过下面的方法来测定聚合氯化铝组成中的n 值：①称取a g 晶体，加热至质量不再变化为止，得到 b g 固体粉末。
