初三上冊(cè)化學(xué)新型材料的研制試題及答案(2)
初三上冊(cè)化學(xué)新型材料的研制試題及答案
二、解答題
14.(1)放置在空氣中的鋁制品和黃金制品都不易銹蝕，請(qǐng)你分別說(shuō)明原因 鋁制品能在表面形成一層致密的氧化保護(hù)膜;黃金的化學(xué)性質(zhì)不活潑，不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng) .
(2)單質(zhì)硅是由石英固體(SiO2)與碳在高溫條件下反應(yīng)制得的，同時(shí)生成一種可燃性氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2C+SiO2 Si+2CO↑ .
【考點(diǎn)】金屬的化學(xué)性質(zhì);書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式.
【專題】壓軸實(shí)驗(yàn)題;金屬與金屬材料.
【分析】(1)從鋁、金的性質(zhì)進(jìn)行思考;
(2)根據(jù)化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方法填寫(xiě).
【解答】解：(1)鋁的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，可以和空氣中的氧氣反應(yīng)生成氧化鋁，在鋁的表面形成一層致密的氧化物薄膜，從而表現(xiàn)出良好的抗腐蝕性能.在金屬活動(dòng)性順序中，金排在最后面，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng).故答案為：鋁制品能在表面形成一層致密的氧化保護(hù)膜;黃金的化學(xué)性質(zhì)不活潑，不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng).
(2)此反應(yīng)的反應(yīng)物是碳和二氧化硅，從題上看生成一種可燃性氣體，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可斷定產(chǎn)物是硅和一氧化碳.故答案為：2C+SiO2 Si+2CO↑
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了金、鋁的化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě).
15.“頁(yè)巖氣”是蘊(yùn)藏在巖層中的天然氣，被譽(yù)為未來(lái)能源的“明星”.
(1)天然氣的主要成分是甲烷.甲烷中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是 75% ，它是一種最簡(jiǎn)單的 有機(jī)化合物 (填“無(wú)機(jī)化合物”或“有機(jī)化合物”).
(2)天然氣屬于 不可 (填“可”或“不可”)再生能源.為緩解能源危機(jī)，人們正積極開(kāi)發(fā)利用新能源，下列屬于新能源的是 c (填字母序號(hào)).
a、煤 b、石油 c、氫能
(3)CH4在空氣中燃燒的能量轉(zhuǎn)化形式主要是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為 熱 能，而CH4﹣O2燃料電池則是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為 電 能的裝置.
(4)天然氣是重要的化工原料，一定條件下CH4與CO2反應(yīng)生成CO和H2，該反應(yīng)化學(xué)方程式是 CH4+CO2 2CO+2H2 .CO和H2可合成液體燃料CH3OH，反應(yīng)中CO和H2的分子數(shù)之比為 1：2 .
【考點(diǎn)】常用燃料的使用與其對(duì)環(huán)境的影響;有機(jī)物與無(wú)機(jī)物的區(qū)別;元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算;物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時(shí)的能量變化;書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式;常見(jiàn)能源的種類、能源的分類.
【專題】化學(xué)與能源.
【分析】(1)根據(jù)化合物中元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)= ×100%，進(jìn)行分析解答;
(2)根據(jù)天然氣屬于不可再生能源以及常見(jiàn)的新能源進(jìn)行解答;
(3)根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化進(jìn)行解答;
(4)根據(jù)CH4與CO2反應(yīng)生成CO和H2進(jìn)行解答.
【解答】解：(1)甲烷(CH4)中，碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 100%=75%，甲烷中含有碳元素，屬于有機(jī)化合物;故填：75%;有機(jī)化合物;
(2)天然氣屬于不可再生能源，人類正在開(kāi)發(fā)利用的新能源有太陽(yáng)能、核能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮?、潮汐能、氫能?故填：不可;c;
(3)CH4在空氣中燃燒的能量轉(zhuǎn)化形式主要是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，而CH4﹣O2燃料電池則是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置;故填：熱;電;
(4)一定條件下CH4與CO2反應(yīng)生成CO和H2，該反應(yīng)化學(xué)方程式是CH4+CO2 2CO+2H2，CH3OH中碳原子和氫原子的個(gè)數(shù)比為1：4，所以CO和H2可合成液體燃料CH3OH，反應(yīng)中CO和H2的分子數(shù)之比為1：2.
故填：CH4+CO2 2CO+2H2;1：2.
【點(diǎn)評(píng)】化石燃料日趨枯竭，并且化石燃料的使用造成了環(huán)境污染，因此開(kāi)發(fā)利用新能源具有重要意義，人類正在開(kāi)發(fā)利用的新能源有太陽(yáng)能、核能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮?、潮汐能、氫能?
16.使用密度小、強(qiáng)度大的鎂合金能減輕汽車(chē)自重，從而減少汽油消耗和廢氣排放.
(1)鎂元素在自然界中是以 化合物 (填“單質(zhì)”或“化合物”)形式存在的.
(2)工業(yè)制鎂的一種原理是2MgO+Si+2CaO 2Mg↑+Ca2SiO4，抽走容器中的空氣對(duì)反應(yīng)有促進(jìn)作用，且能防止空氣中的物質(zhì)與Mg反應(yīng)使產(chǎn)品混有 MgO (填化學(xué)式).
(3)制鎂的原料MgO可從海水中獲得.小華利用鎂與鹽酸反應(yīng)后的廢液，模擬從海水中獲取MgO的過(guò)程，實(shí)驗(yàn)如下：
步驟1：向上述廢液中，邊攪拌邊分批加入CaO，至MgCl2完全沉淀為止，過(guò)濾得Mg(OH)2固體.共消耗8.4g CaO.
步驟2：將Mg(OH)2固體加熱分解為MgO和水，所得MgO的質(zhì)量為4.0g.
?、俨襟E2中Mg(OH)2分解的化學(xué)方程式為 Mg(OH)2 MgO+H2O .
?、谕ㄟ^(guò)所得MgO的質(zhì)量計(jì)算上述廢液中含MgCl2的質(zhì)量m= 9.5 g;
?、鄯治鰧?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知步驟1中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：
CaO+H2O=Ca(OH)2;
Ca(OH)2+MgCl2=CaCl2+Mg(OH)2↓; Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O(或CaO+2HCl=CaCl2+H2O) .
【考點(diǎn)】物質(zhì)的鑒別、推斷;金屬的化學(xué)性質(zhì);金屬元素的存在及常見(jiàn)的金屬礦物;書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式.
【專題】物質(zhì)的制備.
【分析】(1)根據(jù)只有金、銀等少數(shù)的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定的金屬，在自然界中主要是以單質(zhì)形式存在進(jìn)行解答;
(2)鎂可以與氧氣反應(yīng)生成氧化鎂;
(3)Mg(OH)2固體加熱分解為MgO和水;根據(jù)方程式的反應(yīng)關(guān)系進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算及判斷.
【解答】解：(1)鎂的化學(xué)性質(zhì)較活潑，鎂元素在自然界中是以化合物形式存在;
(2)鎂可以與氧氣反應(yīng)生成氧化鎂，產(chǎn)品混有MgO;
(3)①M(fèi)g(OH)2固體加熱分解為MgO和水，方程式為：Mg(OH)2 MgO+H2O;
?、谟蒀aO+H2O═Ca(OH)2;Ca(OH)2+MgCl2═CaCl2+Mg(OH)2↓;Mg(OH)2 MgO+H2O 可得MgO與MgCl2關(guān)系式為：MgCl2～MgO
設(shè)廢液中含MgCl2的質(zhì)量為x
MgCl2～MgO
95 40
x 4.0g
=
x=9.5g
③由CaO+H2O═Ca(OH)2;Ca(OH)2+MgCl2═CaCl2+Mg(OH)2↓;可得CaO與MgCl2關(guān)系式為：MgCl2～CaO
設(shè)消耗氧化鈣質(zhì)量為y.
MgCl2～CaO
95 56
9.5g y
=
y=5.6g
實(shí)際消耗8.4g CaO，說(shuō)明廢液中有過(guò)量的鹽酸，發(fā)生了CaO+2HCl═CaCl2+H2O.
故答案為：(1)化合物 (2)MgO (3)①M(fèi)g(OH)2 MgO+H2O ②9.5?、跜a(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O(或CaO+2HCl=CaCl2+H2O)
【點(diǎn)評(píng)】本題難度較大，考查海水資源的利用，學(xué)生應(yīng)在物質(zhì)轉(zhuǎn)化中應(yīng)學(xué)會(huì)利用化學(xué)方程式的計(jì)算來(lái)分析問(wèn)題.
17.我國(guó)第四套人民幣硬幣從1999年開(kāi)始發(fā)行，一元幣為鋼芯鍍鎳(Ni)，伍角幣為鋼芯鍍銅合金，一角幣為鋁合金或不銹鋼.
(1)鑄造以上硬幣用到的材料都是 金屬材料 (填“合成材料”或“金屬材料”).
(2)選擇鑄造硬幣的材料不需要考慮的因素是 A (填序號(hào)).
A.金屬的導(dǎo)電性 B.金屬的耐腐蝕性 C.金屬的硬度 D.金屬價(jià)格與硬幣面值的吻合度
(3)以上硬幣中涉及到Fe、Cu、Al、Ni(鎳)，已知鎳能夠發(fā)生如下反應(yīng)：
Ni+H2SO4═H2↑+NiSO4;Fe+NiCl2═Ni+FeCl2
這兩個(gè)反應(yīng)的基本類型都是 置換反應(yīng) ，四種金屬的活動(dòng)性有強(qiáng)到弱的順序?yàn)椤l>Fe>Ni>Cu (用元素符號(hào)表示).
【考點(diǎn)】金屬材料及其應(yīng)用;金屬活動(dòng)性順序及其應(yīng)用.
【專題】金屬與金屬材料.
【分析】(1)依據(jù)硬幣的組成成分分析材料的種類;
(2)根據(jù)硬幣的流通特點(diǎn)分析硬幣應(yīng)具有的特點(diǎn)要求，特別是其耐腐蝕、硬度、及價(jià)值的相關(guān)因素;
(3)根據(jù)金屬活動(dòng)性順序的具體應(yīng)用對(duì)金屬的活動(dòng)性進(jìn)行分析，依據(jù)反應(yīng)的反應(yīng)物生成物種類判斷反應(yīng)的類型;
【解答】解：(1)根據(jù)題干所知硬幣的組成成分都是金屬的合金，所以鑄造以上硬幣用到的材料都是金屬材料;
(2)根據(jù)硬幣的流通特點(diǎn)可知：鑄造出的硬幣要有較強(qiáng)的耐腐蝕性、硬度較大、且硬幣價(jià)值與面值的吻合度要接近，而金屬的導(dǎo)電性不是鑄造硬幣所考慮的因素;
(3)由金屬活動(dòng)性順序的具體應(yīng)用可知：活動(dòng)性在氫前的金屬可以與稀酸反應(yīng)生成氫氣，金屬活動(dòng)性強(qiáng)的金屬可以把金屬活動(dòng)性比它弱的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)，所以據(jù)Ni+H2SO4═H2↑+NiSO4Fe+NiCl2═Ni+FeCl2可知：Ni活動(dòng)性在氫前且比鐵弱，結(jié)合金屬活動(dòng)性順序表可知四種金屬的活動(dòng)性順序是：Al>Fe>Ni>Cu，從反應(yīng)類型上看Ni+H2SO4═H2↑+NiSO4Fe+NiCl2═Ni+FeCl2都是一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)與另一種化合物，故都是置換反應(yīng);
故答案為：(1)金屬材料;(2)A;(3)置換反應(yīng);Al>Fe>Ni>Cu;
【點(diǎn)評(píng)】此題是一道與金屬相關(guān)的考查題，解題的關(guān)鍵是充分理解和掌握金屬活動(dòng)性順序表的意義以及其它相關(guān)的知識(shí).
18.新型材料納米級(jí) Fe 粉具有廣泛的用途，它比普通 Fe 粉更易與氧氣反應(yīng)，其制備工藝流程如圖所示：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
(1)納米級(jí) Fe 粉在氧氣中能自發(fā)燃燒生成黑色固體，此黑色固體的化學(xué)式為 Fe3O4 .
(2)請(qǐng)補(bǔ)充完成上述制備工藝的化學(xué)方程式：H2+FeCl2 Fe+ 2HCl .
在制備納米級(jí) Fe 粉的工藝流程中，N2的作用是 保護(hù)氣 .
(3)研究人員發(fā)現(xiàn)最后制得的納米級(jí) Fe 粉樣品中混有少量的 FeCl2雜質(zhì).
?、贋槌悠分械碾s質(zhì)，在無(wú)氧環(huán)境下，先加 水 溶解，然后再 過(guò)濾 、洗滌、烘干.
②取樣品20g，加入足量的鹽酸，生成氫氣 0.7g.請(qǐng)計(jì)算該樣品中單質(zhì) Fe 的質(zhì)量分?jǐn)?shù).
(請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程) 98% .
【考點(diǎn)】物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備;常見(jiàn)氣體的用途;金屬的化學(xué)性質(zhì);質(zhì)量守恒定律及其應(yīng)用;根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算.
【專題】壓軸實(shí)驗(yàn)題;物質(zhì)的制備.
【分析】(1)根據(jù)鐵與氧氣反應(yīng)生成四氧化三鐵考慮;(2)根據(jù)反應(yīng)前后各種原子種類和數(shù)目不變和氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定考慮;(3)①根據(jù)鐵不溶于水，氯化亞鐵溶于水進(jìn)行混合物的分離;②根據(jù)氫氣的質(zhì)量計(jì)算出鐵的質(zhì)量，再除以20g計(jì)算出鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù).
【解答】解：(1)鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，所以黑色固體是四氧化三鐵;
(2)反應(yīng)物的分子中含有2個(gè)氫原子、一個(gè)鐵原子、2個(gè)氯原子，生成物中已經(jīng)含有一個(gè)鐵原子，還缺少2個(gè)氫原子和2個(gè)氯原子，所以補(bǔ)充的內(nèi)容是2HCl;氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在反應(yīng)中起保護(hù)氣的作用;
(3)①鐵不溶于水，氯化亞鐵溶于水，所以加水溶解，再進(jìn)行過(guò)濾、洗滌干燥即可;
?、谠O(shè)生成0.7g氫氣需要參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為X，則：
Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
56 2
X 0.7g
根據(jù)： 解得X=19.6g. ×100%=98%
故答案為：(1)Fe3O4;(2)2HCl;保護(hù)氣;(3)①水;過(guò)濾;②設(shè)生成0.7g氫氣需要參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為X，則：
Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
56 2
X 0.7g
根據(jù)： 解得X=19.6g. ×100%=98%
【點(diǎn)評(píng)】解答本題關(guān)鍵是知道鐵燃燒的產(chǎn)物是四氧化三鐵，能夠靈活運(yùn)用質(zhì)量守恒定律解決實(shí)際問(wèn)題，知道不溶性固體和液體分離的方法，熟悉根據(jù)方程式的簡(jiǎn)單計(jì)算方法.
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