初三上冊化學(xué)新型材料的研制試題及答案(2)
初三上冊化學(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，請你分別說明原因 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】金屬的化學(xué)性質(zhì);書寫化學(xué)方程式.
【專題】壓軸實驗題;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)方程式的書寫方法填寫.
【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↑
【點評】本題主要考查了金、鋁的化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)方程式的書寫.
15.“頁巖氣”是蘊藏在巖層中的天然氣，被譽為未來能源的“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% ，它是一種最簡單的 有機化合物 (填“無機化合物”或“有機化合物”).
(2)天然氣屬于 不可 (填“可”或“不可”)再生能源.為緩解能源危機，人們正積極開發(fā)利用新能源，下列屬于新能源的是 c (填字母序號).
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】常用燃料的使用與其對環(huán)境的影響;有機物與無機物的區(qū)別;元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算;物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時的能量變化;書寫化學(xué)方程式;常見能源的種類、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，屬于有機化合物;故填：75%;有機化合物;
(2)天然氣屬于不可再生能源，人類正在開發(fā)利用的新能源有太陽能、核能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮堋⒊毕?、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.
【點評】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，因此開發(fā)利用新能源具有重要意義，人類正在開發(fā)利用的新能源有太陽能、核能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮堋⒊毕?、氫能?
16.使用密度小、強度大的鎂合金能減輕汽車自重，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的過程，實驗如下：
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^所得MgO的質(zhì)量計算上述廢液中含MgCl2的質(zhì)量m= 9.5 g;
?、鄯治鰧嶒灁?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】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的金屬礦物;書寫化學(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)①Mg(OH)2固體加熱分解為MgO和水，方程式為：Mg(OH)2 MgO+H2O;
②由CaO+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
?、塾蒀aO+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
實際消耗8.4g CaO，說明廢液中有過量的鹽酸，發(fā)生了CaO+2HCl═CaCl2+H2O.
故答案為：(1)化合物 (2)MgO (3)①Mg(OH)2 MgO+H2O ②9.5?、跜a(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O(或CaO+2HCl=CaCl2+H2O)
【點評】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)會利用化學(xué)方程式的計算來分析問題.
17.我國第四套人民幣硬幣從1999年開始發(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).
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
這兩個反應(yīng)的基本類型都是 置換反應(yīng) ，四種金屬的活動性有強到弱的順序為 Al>Fe>Ni>Cu (用元素符號表示).
【考點】金屬材料及其應(yīng)用;金屬活動性順序及其應(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)硬幣的流通特點分析硬幣應(yīng)具有的特點要求，特別是其耐腐蝕、硬度、及價值的相關(guān)因素;
(3)根據(jù)金屬活動性順序的具體應(yīng)用對金屬的活動性進(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)硬幣的流通特點可知：鑄造出的硬幣要有較強的耐腐蝕性、硬度較大、且硬幣價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)由金屬活動性順序的具體應(yīng)用可知：活動性在氫前的金屬可以與稀酸反應(yīng)生成氫氣，金屬活動性強的金屬可以把金屬活動性比它弱的金屬從其鹽溶液中置換出來，所以據(jù)Ni+H2SO4═H2↑+NiSO4Fe+NiCl2═Ni+FeCl2可知：Ni活動性在氫前且比鐵弱，結(jié)合金屬活動性順序表可知四種金屬的活動性順序是：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;
【點評】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性順序表的意義以及其它相關(guān)的知識.
18.新型材料納米級 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：請回答下列問題：
(1)納米級 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)請補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 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 Fe 粉樣品中混有少量的 FeCl2雜質(zhì).
?、贋槌悠分械碾s質(zhì)，在無氧環(huán)境下，先加 水 溶解，然后再 過濾 、洗滌、烘干.
?、谌悠?0g，加入足量的鹽酸，生成氫氣 0.7g.請計算該樣品中單質(zhì) Fe 的質(zhì)量分?jǐn)?shù).
(請寫出計算過程) 98% .
【考點】物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備;常見氣體的用途;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)方程式的計算.
【專題】壓軸實驗題;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)目不變和氮氣化學(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)量計算出鐵的質(zhì)量，再除以20g計算出鐵的質(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個氫原子、一個鐵原子、2個氯原子，生成物中已經(jīng)含有一個鐵原子，還缺少2個氫原子和2個氯原子，所以補充的內(nèi)容是2HCl;氮氣化學(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%
【點評】解答本題關(guān)鍵是知道鐵燃燒的產(chǎn)物是四氧化三鐵，能夠靈活運用質(zhì)量守恒定律解決實際問題，知道不溶性固體和液體分離的方法，熟悉根據(jù)方程式的簡單計算方法.
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