高中化学高考三轮冲刺 2023届高三化学总复习巩固练习42化学与材料制造和应用

巩固练习42化学与材料制造和应用时间：45分钟分值：100分1．(10分)钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。(1)炼铁高炉分为五部分，铁矿石与高温煤气主要在______部分发生反应，在________部分开始生成生铁和炉渣。(2)炼钢时，除磷的化学方程式为____________________；加入硅、锰和铝的目的是__________________________________________________。(3)不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的氧吹________加入(填“前”或“后”)，原因是__________________________________________________。(4)炼铁和炼钢生产中，尾气均含有的主要污染物是______________。从环保和经济角度考虑，上述尾气经处理可用作__________________________。[答案](1)炉身炉腰(2)2P＋5FeO＋3CaOeq\o(=,\s\up7(高温))Ca3(3)后避免Cr被氧化(或“氧吹前加入Cr会形成炉渣被除去”)(4)CO燃料(或还原剂)[解析]高炉炼铁时，从底部生成的煤气在炉身部分与铁矿石发生反应，在下部即炉腰生成生铁和炉渣。2．(12分)下面是高炉炼铁及工业炼钢的工艺示意图：根据上面的示意图回答下列问题：(1)炼铁的原料Ⅰ为固体混合物，其中除铁矿石、焦炭外，还有________________，原料Ⅱ为________________。(2)高炉气是炼铁过程中的尾气，该气体对环境有害，而现代工业提倡节能降耗，所以可以从高炉气中提取回收气体________用作燃气。(3)写出炼铁高炉中发生的氧化还原反应的化学方程式：______________________________________________________________________________________________________________________________。(4)百炼成钢是一个俗语，百炼成钢的原料是生铁，产物为钢。百炼成钢的冶炼炉名称是________，该冶炼过程需要吹入氧气，主要目的是除去生铁中的________。(5)写出高炉炼铁的炉渣的一种用途：______________________________。[答案](1)石灰石空气(2)CO(3)C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2、CO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))2CO、3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2(4)炼钢转炉碳(5)制造水泥(或铺路等)[解析](1)炼铁原料中铁矿石提供铁元素，焦炭是还原剂并提供热量，石灰石造渣，除去铁矿石中的脉石，空气中的氧气与焦炭反应生成还原剂CO。(2)高炉气中的成分是二氧化碳、一氧化碳和氮气等。(3)炼铁高炉中反应很多，其中既有氧化还原反应，又有非氧化还原反应。(4)炼钢是一个复杂的工艺，利用的原料是炼铁所得的生铁，由于生铁中含有较多的碳及其他杂质，需要除去这些杂质。向炼钢转炉中吹入氧气，碳与氧气反应生成二氧化碳。(5)炉渣的主要成分是硅酸钙。3．(12分)重晶石矿的主要成分为硫酸钡，纯净的硫酸钡才能供医用作“钡餐”，在对某些内脏器官进行X射线透视时服用。硫化钡是可溶于水的盐。讨论用重晶石矿制硫酸钡，设计流程如下：(1)写出步骤①的化学反应方程式__________________，该反应产生的气体具有________等用途。(2)为进行②反应先要分离出硫化钡溶液，采用的方法是________。在此之前要在溶液中滴入少量Ba(OH)2溶液，其作用是：__________________________。(3)若B物质在该生产过程中可循环使用，则③反应的化学方程式是：________________________________________________________________________。(4)有人提出②反应产生了有臭鸡蛋气味的有毒气体，可采用改变反应物的方法使无该气体产生，则改变后的②反应的化学方程式是：____________________。此时若要B物质还能循环使用，则C为________(写化学式)。(5)BaSO4是因为具有______________、________________等性质而可用作“钡餐”的。[答案](1)BaSO4＋4Ceq\o(=,\s\up7(高温))BaS＋4CO↑作燃料、冶炼金属(2)溶解、过滤防止BaS发生水解(3)BaCl2＋H2SO4=BaSO4↓＋2HCl(4)BaS＋CuCl2=CuS↓＋BaCl2CuSO4(合理即可)(5)既不溶于水也不溶于酸不能被X射线透过[解析](1)反应物是BaSO4、焦炭，由元素守恒可知还原性有毒气体是CO：BaSO4＋4Ceq\o(=,\s\up7(高温))BaS＋4CO↑。(2)因BaS可溶于水，而S2－能够发生水解，故为防止其水解应滴入少量Ba(OH)2。(3)根据流程图知B应为HCl，故C为H2SO4。(4)为防止产生有毒气体，可将S2－转化为沉淀的方式，故可向其中加入CuCl2进行转化。此时溶液A为BaCl2溶液，加入C(CuSO4)生成BaSO4和物质B(CuCl2)，B能循环使用，符合题意。符合本题还有其他答案，合理即可。4．(14分)(1)写出下列冶炼金属的化学反应方程式：①用红锌矿(ZnO)冶炼锌_____________________________________________________________；②用磁铁矿(Fe3O4)冶炼铁____________________________________________________________________；③用食盐(NaCl)冶炼钠_____________________________________________________________________。(2)高温灼烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]和木炭的混合物可得到一种紫红色光泽的金属，其反应的化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)用纯净的铝土矿(Al2O3)、冰晶石和二氧化锰作原料可制取金属锰(冰晶石作Al2O3的溶剂)，其化学反应方程式为____________，____________。(4)请简述几种常见的防止金属腐蚀的方法_____________________________________________________________________________________________________________________________________________(不低于三种)。[答案](1)①ZnO＋COeq\o(=,\s\up7(△))Zn＋CO2②Fe3O4＋4COeq\o(=,\s\up7(△))3Fe＋4CO2③2NaCleq\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑(2)Cu2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up7(△))2CuO＋H2O＋CO2↑2CuO＋Ceq\o(=,\s\up7(△))2Cu＋CO2↑(3)2Al2O3eq\o(=,\s\up7(通电),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑3MnO2＋4Aleq\o(=,\s\up7(高温))3Mn＋2Al2O3(4)发蓝、电镀、牺牲阳极法、外加电流法等(任写三种)5．(9分)现在的钢铁厂主要采用高炉炼铁，高炉炼铁基本流程图如下：炼铁时将经过处理的铁矿石、焦炭和石灰石从炉顶装入，从高炉下部吹入1000℃～1300℃的热空气，炼铁时发生的主要反应为：C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2，C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高温))2CO，Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2(1)铁矿石、焦炭和石灰石从炉顶装入而空气从高炉下部吹入是为了________________________________________________________________。(2)焦炭是烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950℃～1050(3)石灰石主要用于除去铁矿石中的SiO2和生成的SO2等杂质，生成炉渣，请用化学方程式表示该过程_________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案](1)使反应物充分接触，提高原料利用率(2)减少焦炭用量，降低成本(3)CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3，CaO＋SO2eq\o(=,\s\up7(高温))CaSO3[解析](2)焦炭和煤的主要成分都是碳，根据题中信息焦炭由煤隔绝空气加强热得到，所以焦炭的价格肯定比煤高，现代高炉炼铁在吹入热空气的同时也喷入一些煤粉、油或天然气等含碳物质代替部分焦炭从而降低成本。6．(15分)(2023·广东，32)由熔融盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：(注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①______________和②______________。(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有________；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在________。(3)在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(4)镀铝电解池中，金属铝为________极，熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCleq\o\al(－,4)和Al2Cleq\o\al(－,7)形式存在，铝电极的主要电极反应式为________________________________________________________________________。(5)钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是________________________________________________________________________。[答案](1)Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))Al2O3＋2Fe3SiO2＋4Aleq\o(=,\s\up7(高温))2Al2O3＋3Si(2)HCl、AlCl3NaCl(3)Cl2＋2OH－=ClO－＋Cl－＋H2O、H＋＋OH－=H2O(4)阳Al－3e－＋7AlCleq\o\al(－,4)=4Al2Cleq\o\al(－,7)(5)致密的氧化铝膜将内层金属与外界隔离[解析]本题以工业上粗铝的提纯为载体考查了元素化合物的性质，电解原理的应用以及金属的防护等知识。(1)Fe2O3、SiO2和金属Al在高温下发生置换反应；(2)由题意杂质中还存在H2，H2与Cl2结合形成HCl，高温下Cl2也能与Na和Al反应生成NaCl和AlCl3(700℃时升华形成气体)。(3)冷凝后的气体Cl2和HCl均能与碱液反应；(4)电镀时，镀层金属作阳极，失电子形成阳离子，即Al失电子形成Al3＋，Al3＋再与AlCleq\o\al(－,4)结合形成Al2Cleq\o\al(－,7)；(5)致密的氧化膜附着在钢材表面，阻止了内部金属与空气的接触。7．(14分)无论是从在国民经济中的地位来看，还是从科学发展的角度来看，硅都发挥着重要的作用。(1)人类使用硅酸盐产品(陶瓷等)的历史已经快一万年了，但在1823年才获得单质硅，瑞典化学家贝采利乌斯用金属钾还原SiF4获得单质硅，写出化学方程式_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)由于制取方法和条件的不同，得到的单质硅形态不同，其性质也不同。①用铝热法还原氟硅酸钾制得较纯净的晶体硅：4Al＋3K2SiF6eq\o(=,\s\up7(高温))3Si＋2KAlF4＋2K2AlF5，关于该反应的说法正确的是________(填序号)。A．Al是还原剂B．氧化产物只有KAlF4C．每转移6NA电子，得到42gSiD．Al元素在KAlF4和K2AlF5中化合价不同②用白砂子与镁粉混合在高温条件下得到无定形硅，反应的化学方程式为__________________________________________________________________。③无定形硅和晶体硅的结构有很大的差别，无定形硅为棕色粉末，而晶体硅是纯灰色、不透明而有光泽的等轴八面晶体，无定形硅的化学性质比晶体硅活泼得多。通过上述描述你能得出的结论是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)硅在炼钢时用作脱氧剂，还原在冶炼过程中所形成的FeO，化学方程式为_________________________________________________________________。(4)在野外，为了迅速得到氢气，用硅粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH混合，并加强热，即可迅速得到H2、Na2SiO3、CaO。这种混合物叫做生氢剂。请写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。(5)单晶硅制作的半导体元件表面镀膜，使各元件之间彼此绝缘，以防短路，表面氧化(生成一氧化硅)技术前景广阔。以上信息说明一氧化硅具有________性，用电解法对硅表面处理生成SiO薄膜时，硅应作电解池的________极。(6)硅橡胶是一种耐高温、低温，耐油，化学性质稳定的高分子合成材料，用于制造卫星部件、人体器官等。现以为原料合成硅橡胶()，需要发生反应的主要类型有________、________。[答案](1)4K＋SiF4=Si＋4KF(2)①A、C②2Mg＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2MgO③晶体结构完美的单质比无定形单质稳定(3)CaO＋2FeO＋Sieq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋CaSiO3(4)Si＋2NaOH＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CaO＋2H2↑(5)电绝缘阳(6)水解反应(或取代反应)缩聚反应[解析](1)K可与SiF4发生置换反应生成Si。(2)①在反应中Al是还原剂，KAlF4和K2AlF5都是氧化产物，每转移12mol电子，生成3molSi，所以转移6NA电子，得到42gSi，在KAlF4和K2AlF5中Al均为＋3价。②Mg在高温下置换SiO2中的硅。③同素异形体之间结构差异很大，因此性质也大不一样。(3)FeO与Si反应生成Fe和SiO2，SiO2与加入的生石灰反应生成CaSiO3随钢渣除去。(4)由题意可知Si与Ca(OH)2、NaOH混合物加强热的化学反应方程式为：Si＋Ca(OH)2＋2NaOHeq\o(=,\s\up7(高温))CaO＋Na2SiO3＋2H2↑。(5)利用SiO的绝缘性使元件之间不发生短路或击穿；由Si到SiO的过程是氧化反应，电解时应作阳极。(6)先水解生成，再经缩聚生成。8．(14分)随着科技的进步，新材料在生活中的应用越来越广泛，并已经渗透到人们生活中的各个方面。(1)应用纳米新材料能给人民币进行杀菌、消毒。我国纳米专家王雪发明的