专题九第三单元 金属材料的性能及应用(五大题型）-2024-2025学年高一化学同步举一反三系列（苏教版2019必修第二册）

专题九第三单元 金属材料的性能及应用 【题型1 金属材料 合金】 【题型2 非金属材料】 【题型3 金属的冶炼与利用】 【题型4 传统文化中的金属材料】 【题型5 材料与科技发展】 【题型1 金属材料 合金】 【例1】北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量，在航天科技中会用到大量金属材料。下列有关金属材料的说法正确的是 A．储氢合金吸收氢气的过程为物理变化 B．钠钾合金可以作为核反应堆的冷却剂 C．生铁相比于钢，韧性更强，熔点更高 D．徐光宪院士发明了钛合金的制备方法 【变式1-1】下列所用材料属于合金的是 A．青花瓷盘 B．塑胶跑道 C．飞机外壳（硬铝） D．碳纤维自行车架 【变式1-2】保存金属时首要考虑的是该金属暴露在空气中是否能稳定存在，下列说法正确的是 A．越活泼的金属，越难在空气中稳定存在 B．所有金属单质在空气中最终都生成氧化物 C．金属活动性排在H后的，不容易被空气氧化 D．实验室无法将钾密封在煤油中保存 【变式1-3】周末航天兴趣小组的同学去参观了航天展览馆，了解到空间站实验舱使用的太阳能电池中含有铬（Cr）元素。同学们欲探究铬与常见金属铝、铜的活动性强弱。 【查阅资料】铬（Cr）是银白色有光泽的金属，在空气中表面能生成抗腐蚀的致密氧化膜。铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸铬（）。 【提出猜想】对这三种金属的活动性顺序提出了如下猜想： 猜想①： 猜想②： 猜想③： 猜想④； 【讨论交流】 （1）根据已学金属活动性顺序和资料分析，不能成立的是猜想 （填序号）。 【实验设计及过程】 （2）请将表中的内容填写完整。 实验操作 实验现象 实验结论 室温下，将大小相同并打磨光亮的铬片、铝片、铜片分别浸入盛有相同浓度、相同体积的稀硫酸试管中 铬片表面产生气泡缓慢，铝片表面产生气泡较快，铜片表面 猜想 （填序号）成立 【实验反思】 （3）将金属片投入稀硫酸前应先打磨金属片的目的是 。 （4）写出铝片与稀硫酸反应的化学方程式 。 （5）有同学提出探究金属活动性强弱还可以依据“金属与金属化合物溶液是否发生置换反应”来判断。此方法也能比较铝、铬、铜三种金属的活动性，你的设计方案是 。 【题型2 非金属材料】 【例2】下列关于博物院馆藏文物的说法正确的是 A．春秋龙纹人字形玉佩的主要成分是二氧化硅 B．西汉铜错金银承弓器的主要成分属于无机非金属材料 C．宋海棠花式玛瑙碗的主要成分是碳酸钙 D．明宣德青花缠枝莲纹碗的主要成分是硅酸盐 【变式2-1】硅单质及其化合物应用广泛。请回答下列问题： （1）传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，主要包括 、水泥和玻璃；下列物品含有SiO2的是 （填序号） ①水晶项链 ②玛瑙 ③石英钟 ④硅太阳能电池 ⑤光导纤维 ⑥计算机芯片 （2）SiO2是玻璃的主要成分之一，保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应用橡胶塞的原因是 （用离子方程式表示）。 （3）沙子可用作建筑材料和制玻璃的原料，下列说法不正确的是___________（填字母）。 A．SiO2能与水反应 B．SiO2在一定条件下能与氧化钙反应 C．SiO2是制作光导纤维的主要原料 D．SiO2能与稀硫酸反应 （4）硅单质可作为硅半导体材料。三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如图： ①写出制粗硅的化学方程式 。 ②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和一种气体单质，写出发生反应的化学方程式 ；在制备高纯硅的过程中若混入O2，可能引起的后果是 。 【变式2-2】无机非金属材料在生产生活中应用广泛。 （1）下列物品或设施：①陶瓷餐具②门窗玻璃③水晶镜片④石英钟⑤硅太阳能电池⑥光导纤维⑦计算机芯片，含有硅单质的是 （填序号，下同），含有二氧化硅的是 。 （2）精美的雕花玻璃使我们的世界变得绚丽多彩，用氢氟酸雕刻玻璃时发生的化学反应方程式为 。 （3）高铁上的卫生间没有任何异味，是由于所使用的马桶、地漏和洗手盆下水口都是纳米硅胶的高科技产品。向硅酸钠溶液中加入稀盐酸可产生硅酸胶体，该反应的离子方程式为 。 （4）氮化硅陶瓷硬度大，熔点高，具有化学惰性。据此判断，下列不是氮化硅陶瓷用途的是_______（填字母）。 A．作耐磨材料 B．作润滑材料 C．制切削工具 D．制耐高温材料 （5）工业生产粗硅的化学反应方程式为：（粗硅）。 ①该反应中， 元素被还原，若转移电子，则生成的CO在标准状况下的体积为 L。 ②工业上可通过如下流程由粗硅制取纯硅：，若上述反应中Si（粗）和的利用率均为80%，制粗硅时有10%的转化为，则生产100.8吨纯硅，需纯度为75%的石英砂 （主要成分为）吨。 【变式2-3】硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。 （1）可用于制作计算机芯片和太阳能电池板的是 （填化学式）。 （2）工艺师常用氢氟酸雕刻玻璃，该反应的化学方程式为 。 （3）兵马俑中所用颜料成分之一为蓝紫色的硅酸铜钡（BaCuSi2Ox铜为价），下列有关硅酸铜钡的说法不正确的是_________（填字母）。 A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2 B．性质稳定，不易脱色 C．x等于6 D．易溶解于强酸和强碱 （4）工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程如图： ①电弧炉中发生反应的化学方程式为 。 ②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2 、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如表，则提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和 。 物质 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl HCl SiH4 沸点/ 2355 57.6 31.8 8.2 ③整个制作过程必须严格控制无水、无氧，SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl气体和另一种物质，该反应的化学方程式为 。 【题型3 金属的冶炼与利用】 【例3】《天工开物·五金》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸，筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”以下说法不正确的是 A．生铁和纯铁相比，硬度更大 B．熟铁和纯铁相比，熔点更低 C．炒铁是为了提高铁水中的碳含量 D．生铁比熟铁质地更硬，延展性稍差 【变式3-1】铁是目前产量最大、使用最广泛的金属。工业上以赤铁矿等为原料制备铁的设备如图，下列说法错误的是 A．在高炉中会发生反应：、 B．与钢相比，生铁的含碳量较高，硬度较大 C．高炉炼铁的尾气含有较多的粉尘和等有害物质，不可随意排放 D．的失电子能力较强，自然界中不存在铁单质 【变式3-2】下列关于金属冶炼的说法中错误的是 A．电解法获得镁时，不可在CO2或N2中降温冷却 B．热还原法常用的还原剂有CO、H2、C、Al等 C．金属Na、Mg、Al均能通过电解熔融氯化物的方法获得 D．回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物 【变式3-3】人类最早冶金的历史年代曲线图如图所示（-1000表示公元前1000年）：下列说法正确的是 A．金属越活泼，冶炼的年代一定越晚 B．冶炼金属的历史：电解氯化物比电解氧化物早 C．自然界中铜元素以游离态形式存在，故铜的冶炼年代最早 D．金属氧化物也属于金属材料 【题型4 传统文化中的金属材料】 【例4】中国传统文化对人类文明贡献巨大。下列古代文献涉及的化学研究成果，对其说明不合理的是（    ） A．《抱朴子·黄白》中“曾青涂铁，铁赤色如铜”主要发生了置换反应 B．《本草纲目》中“用浓酒和糟入甑，蒸令气上，用器承滴露”，利用到蒸馏 C．《天工开物•五金》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”炒铁是为了降低铁水中的碳含量，且熟铁比生铁质地更硬，延展性稍差 D．《梦溪笔谈》中“以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”中的剂钢是指铁的合金 【变式4-1】中国古代化学工艺是中华璀璨文明的一部分，下列有关说法不正确的是 A．东汉成书记载有“石胆化铁则为铜”，该过程涉及了置换反应 B．闻名海内外的景德镇瓷器是由黏土经高温烧结而成 C．古代炼丹家由丹砂炼水银的方法属于现代金属冶炼工艺中的热还原法 D．用青铜铸剑利用了青铜比纯铜熔点低、硬度大的优点 【变式4-2】汉·陈琳《武军赋》：“铠则东胡阙巩，百炼精钢”。下列说法正确的是 A．钢是合金，合金是指含有两种或两种以上金属的混合物 B．炼铁常用的焦炉气可通过煤的气化获得 C．铁比铜活泼，铁的发现、大量冶炼和使用均早于铜 D．铁是比较活泼的金属，自然界中不存在游离态的铁 【变式4-3】中国炼丹家大约在唐代或五代时期就掌握了以炉甘石点化鑰石（即鑰石金）的技艺：将炉甘石（ZnCO3）、赤铜矿（主要成分为Cu2O）和木炭粉混合加热至800℃左右可制得与黄金颜色相似的鑰石金。 （1）鑰石金的成分是 ，将鑰石金在空气中灼烧，可观察到的现象是 。 （2）炉甘石转化为鑰石的有关方程式为 。 （3）下列试剂或方法常用于冶炼铜的是 。 A．CO B．CO2 C．Al D．电解 【题型5 材料与科技发展】 【例5】杭州亚运会展示了我国科技力量。下列说法错误的是 A．会场使用的5G通信光纤的主要材料是Si B．场馆能源来自风能和太阳能，二者都属于可再生能源 C．竞赛自行车车架采用碳纤维材料，它是一种无机非金属材料 D．体育场馆形状类似“莲花碗”，采用的异形钢材料韧性比生铁强 【变式5-1】“中国名片”、“中国制造”受到世界瞩目，它们与化学密切相关。下列说法错误的是 A．五彩缤纷的烟花利用了焰色试验的原理 B．中国“奋斗者”号载人潜水器的钛合金比纯金属钛的硬度低 C．“北斗系统”组网成功，北斗芯片中的半导体材料为Si D．三星堆遗址青铜器文物“铜顶尊跪坐人像”的出土，表明我国商代已经掌握冶炼铜技术 【变式5-2】近年来我国取得诸多让世界瞩目的科技成果，化学功不可没。下列说法正确的是 A．“嫦娥六号”五星红旗由超细玄武岩纤维纺织而成，玄武岩纤维属于有机高分子 B．神舟十八号飞船使用的隔热层属于传统无机非金属材料 C．空间站的砷化镓太阳能电池是将化学能转化为电能 D．“奋斗者”号潜水器含钛合金，其强度高于纯钛金属 【变式5-3】化学对人类社会进步和发展的贡献之一是发现和研制了各种材料，例如，金属就是我们生活中不可或缺的重要材料，根据你学过的有关金属的知识，回答下列问题： （1）铜钱在我国历史上曾经是一种广泛流通的货币，铜常用于制造货币的原因可能是 （填序号）。 A．铜的熔点不是太高，易于冶炼，铸造成型 B．铜的性质不活泼，不易被腐蚀 C． 我国较早的掌握了湿法冶炼铜的技术 D．自然界有大量的游离态的铜 （2）实验室中金属钠保存在 中，钠燃烧的化学方程式为 。 （3）钢铁制品的使用更为广泛，但是铁制品易生锈，铁锈的主要成分是 （填名称），铁的氧化物常见的还有 、 （填化学式）。 （4）铝制品因为表面易形成致密的氧化铝薄膜而经久耐用，但是该氧化膜易被酸碱破坏，若使氧化铝与氢氧化钠溶液作用，反应的化学方程式为： 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题九第三单元 金属材料的性能及应用 【题型1 金属材料 合金】 【题型2 非金属材料】 【题型3 金属的冶炼与利用】 【题型4 传统文化中的金属材料】 【题型5 材料与科技发展】 【题型1 金属材料 合金】 【例1】北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量，在航天科技中会用到大量金属材料。下列有关金属材料的说法正确的是 A．储氢合金吸收氢气的过程为物理变化 B．钠钾合金可以作为核反应堆的冷却剂 C．生铁相比于钢，韧性更强，熔点更高 D．徐光宪院士发明了钛合金的制备方法 【答案】B 【详解】A．储氢合金吸收、释放氢气原理是合金与氢气反应生成了新的物质，该过程为化学变化，故A错误； B．合金的熔点低于成分金属的熔点，钠和钾的合金呈液态，常做核反应堆的冷却剂，故B正确； C．生铁比钢的含碳量更高，生铁相比于钢，韧性更差，熔点更低，故C错误； D．徐光宪院士被尊称为“稀土之父”，发明了稀土的分离方法，故D错误； 答案选B。 【变式1-1】下列所用材料属于合金的是 A．青花瓷盘 B．塑胶跑道 C．飞机外壳（硬铝） D．碳纤维自行车架 【答案】C 【详解】A．青花瓷盘属于陶瓷，是无机非金属材料，不属于合金，A错误； B．塑胶跑道由聚氨酯预聚体、混合聚醚、废轮胎橡胶、EPDM橡胶粒或PU颗粒、颜料、助剂、填料组成，其中含有聚氨酯预聚体、废轮胎橡胶等多种合成材料，B错误； C．飞机外壳（硬铝）属于合金，C正确； D．碳纤维是由有机纤维经过碳化及石墨化处理而得到的含碳量高于90%的微晶石墨材料，是一种新型无机非金属材料，D错误； 故选C。 【变式1-2】保存金属时首要考虑的是该金属暴露在空气中是否能稳定存在，下列说法正确的是 A．越活泼的金属，越难在空气中稳定存在 B．所有金属单质在空气中最终都生成氧化物 C．金属活动性排在H后的，不容易被空气氧化 D．实验室无法将钾密封在煤油中保存 【答案】D 【详解】A．铝是活泼金属，单质铝在空气中易与氧气发生氧化反应，生成氧化铝，氧化铝可阻止内部的铝进一步反应，在空气中可以稳定存在，A错误； B．金属钠在空气中最终生成碳酸钠，B错误； C．Hg在空气中可直接被氧化生成氧化汞，C错误； D．钾密度小于煤油，不能在煤油中保存，D正确； 故选D。 【变式1-3】周末航天兴趣小组的同学去参观了航天展览馆，了解到空间站实验舱使用的太阳能电池中含有铬（Cr）元素。同学们欲探究铬与常见金属铝、铜的活动性强弱。 【查阅资料】铬（Cr）是银白色有光泽的金属，在空气中表面能生成抗腐蚀的致密氧化膜。铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸铬（）。 【提出猜想】对这三种金属的活动性顺序提出了如下猜想： 猜想①： 猜想②： 猜想③： 猜想④； 【讨论交流】 （1）根据已学金属活动性顺序和资料分析，不能成立的是猜想 （填序号）。 【实验设计及过程】 （2）请将表中的内容填写完整。 实验操作 实验现象 实验结论 室温下，将大小相同并打磨光亮的铬片、铝片、铜片分别浸入盛有相同浓度、相同体积的稀硫酸试管中 铬片表面产生气泡缓慢，铝片表面产生气泡较快，铜片表面 猜想 （填序号）成立 【实验反思】 （3）将金属片投入稀硫酸前应先打磨金属片的目的是 。 （4）写出铝片与稀硫酸反应的化学方程式 。 （5）有同学提出探究金属活动性强弱还可以依据“金属与金属化合物溶液是否发生置换反应”来判断。此方法也能比较铝、铬、铜三种金属的活动性，你的设计方案是 。 【答案】 （1）②、④ （2） 无任何现象 ③ （3）除去金属表面氧化物，有利于直接反应 （4） （5）先将Al放入Cr的金属化合物溶液中，可判断金属Al、Cr的活动性关系：Al>Cr，再将Cr放入Cu的金属化合物溶液中，可判断金属Cr、Cu的活动性关系：Cr>Cu，即可判断Al、Cr、Cu三种金属活动性关系为依次减弱，即Al>Cr>Cu 【详解】 （1）由金属活动性顺序，可知金属铝的活动性比铜强，铜不能置换酸中的氢而题中信息表明铬能与酸发生反应，因此可判断猜想②、④一定是不正确的； （2）为科学地判断金属活动性强弱，所使用酸的质量及质量分数均应相同，避免不同酸对实验的影响，铜不能与酸发生反应，因此放入酸中的铜片表面无任何现象；由于铝与酸反应产生氢气速度比铬快，可判断出三种金属活动性为铝>铬>铜，因此猜想③成立； （3）金属铝表现的致密氧化铝保护层会影响铝与酸发生反应的速度，因此，实验时应使用砂纸打磨除去表面的保护层； （4）铝片与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，化学方程式为：； （5）先将Al放入Cr的金属化合物溶液中，可判断金属Al、Cr的活动性关系：Al>Cr，再将Cr放入Cu的金属化合物溶液中，可判断金属Cr、Cu的活动性关系：Cr>Cu，即可判断Al、Cr、Cu三种金属活动性关系为依次减弱，即Al>Cr>Cu。 【题型2 非金属材料】 【例2】下列关于博物院馆藏文物的说法正确的是 A．春秋龙纹人字形玉佩的主要成分是二氧化硅 B．西汉铜错金银承弓器的主要成分属于无机非金属材料 C．宋海棠花式玛瑙碗的主要成分是碳酸钙 D．明宣德青花缠枝莲纹碗的主要成分是硅酸盐 【答案】D 【详解】A．春秋龙纹人字形玉佩的主要成分为硅酸盐，故A错误； B．西汉铜错金银承弓器的主要成分为金属材料，故B错误； C．宋海棠花式玛瑙碗的主要成分为二氧化硅，故C错误； D．明宣德青花缠枝莲纹碗的主要成分为硅酸盐，故D正确； 故选D。 【变式2-1】硅单质及其化合物应用广泛。请回答下列问题： （1）传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，主要包括 、水泥和玻璃；下列物品含有SiO2的是 （填序号） ①水晶项链 ②玛瑙 ③石英钟 ④硅太阳能电池 ⑤光导纤维 ⑥计算机芯片 （2）SiO2是玻璃的主要成分之一，保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应用橡胶塞的原因是 （用离子方程式表示）。 （3）沙子可用作建筑材料和制玻璃的原料，下列说法不正确的是___________（填字母）。 A．SiO2能与水反应 B．SiO2在一定条件下能与氧化钙反应 C．SiO2是制作光导纤维的主要原料 D．SiO2能与稀硫酸反应 （4）硅单质可作为硅半导体材料。三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如图： ①写出制粗硅的化学方程式 。 ②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和一种气体单质，写出发生反应的化学方程式 ；在制备高纯硅的过程中若混入O2，可能引起的后果是 。 【答案】 （1）陶瓷 ①②③⑤ （2）SiO2+2OH−=+H2O （3）AD （4） 氧气与氢气混合，可能引起爆炸或氧气可能会氧化SiHCl3 【分析】石英砂于焦炭再高温下发生反应制得粗硅，粗硅和HCl在573K以上发生反应制得粗品，粗品经精馏得到纯品，于H2在1573K下发生，据此回答。 【详解】 （1）传统硅酸盐材料包括陶瓷、水泥、玻璃；水晶、玛瑙、石英钟、光导纤维主要成分是SiO2，硅太阳能电池、计算机芯片用硅单质，故选①②③⑤； （2）玻璃中SiO2与NaOH反应生成粘性硅酸钠，使瓶塞粘连，离子方程式为SiO2+2OH−=+H2O，故用橡胶塞，不使用玻璃塞； （3）A．SiO2不能与水反应，A错误；B．SiO2在高温条件下能与氧化钙反应生成硅酸钙，B正确；C．SiO2是制作光导纤维的主要原料，C正确；D．SiO2不能与稀硫酸反应，D错误；故选AD； （4）①由分析知，石英砂于焦炭再高温下发生反应制得粗硅； ②SiHCl3遇水剧烈反应生成、HCl和一种气体单质，发生反应的化学方程式为；由于在制备高纯硅的反应中，有H2参与，若混入，氧气与氢气混合，可能引起爆炸或氧气可能会氧化SiHCl3。 【变式2-2】无机非金属材料在生产生活中应用广泛。 （1）下列物品或设施：①陶瓷餐具②门窗玻璃③水晶镜片④石英钟⑤硅太阳能电池⑥光导纤维⑦计算机芯片，含有硅单质的是 （填序号，下同），含有二氧化硅的是 。 （2）精美的雕花玻璃使我们的世界变得绚丽多彩，用氢氟酸雕刻玻璃时发生的化学反应方程式为 。 （3）高铁上的卫生间没有任何异味，是由于所使用的马桶、地漏和洗手盆下水口都是纳米硅胶的高科技产品。向硅酸钠溶液中加入稀盐酸可产生硅酸胶体，该反应的离子方程式为 。 （4）氮化硅陶瓷硬度大，熔点高，具有化学惰性。据此判断，下列不是氮化硅陶瓷用途的是_______（填字母）。 A．作耐磨材料 B．作润滑材料 C．制切削工具 D．制耐高温材料 （5）工业生产粗硅的化学反应方程式为：（粗硅）。 ①该反应中， 元素被还原，若转移电子，则生成的CO在标准状况下的体积为 L。 ②工业上可通过如下流程由粗硅制取纯硅：，若上述反应中Si（粗）和的利用率均为80%，制粗硅时有10%的转化为，则生产100.8吨纯硅，需纯度为75%的石英砂 （主要成分为）吨。 【答案】（1） ⑤⑦ ②③④⑥ （2） （3）（胶体） （4）B （5） Si 11.2 500 【详解】（1）①陶瓷餐具主要成分为硅酸盐；②门窗玻璃主要成分为硅酸盐、二氧化硅；③水晶镜片主要成分为二氧化硅；④石英钟主要成分为二氧化硅；⑤硅太阳能电池主要成分为硅单质；⑥光导纤维主要成分为二氧化硅；⑦计算机芯片主要成分为硅单质； 含有硅单质的是⑤⑦，含有二氧化硅的是②③④⑥； （2）氢氟酸雕刻玻璃时，HF和玻璃中二氧化硅生成四氟化硅和水：； （3）盐酸酸性大于硅酸，硅酸钠溶液中加入稀盐酸可产生硅酸胶体，该反应的离子方程式为（胶体）； （4）氮化硅陶瓷硬度大，可以用于作耐磨材料、制切削工具；熔点高具有化学惰性，则氮化硅陶瓷可以用于制耐高温材料；不用于作润滑材料，故选B； （5）①该反应中，硅化合价降低，硅元素被还原，碳化合价由0变为+2，存在，若转移电子，则生成0.5molCO，在标准状况下的体积为11.2L。 ②结合硅守恒和题干信息，设需纯度为75%的石英砂a吨，则存在，a=500t。 【变式2-3】硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。 （1）可用于制作计算机芯片和太阳能电池板的是 （填化学式）。 （2）工艺师常用氢氟酸雕刻玻璃，该反应的化学方程式为 。 （3）兵马俑中所用颜料成分之一为蓝紫色的硅酸铜钡（BaCuSi2Ox铜为价），下列有关硅酸铜钡的说法不正确的是_________（填字母）。 A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2 B．性质稳定，不易脱色 C．x等于6 D．易溶解于强酸和强碱 （4）工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程如图： ①电弧炉中发生反应的化学方程式为 。 ②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2 、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如表，则提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和 。 物质 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl HCl SiH4 沸点/ 2355 57.6 31.8 8.2 ③整个制作过程必须严格控制无水、无氧，SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl气体和另一种物质，该反应的化学方程式为 。 【答案】 （1） （2） （3）D （4） 蒸馏 【详解】 （1）可用于制作计算机芯片和太阳能电池板的是； （2）工艺师常用氢氟酸雕刻玻璃，氢氟酸与二氧化硅反应生成氟化硅和水，该反应的化学方程式为； （3）A.硅酸盐改写成氧化物形式时:活泼的金属氧化物写在前面，再写，含有氢元素的最后写，所以硅酸铜用氧化物形式表示: BaO·CuO·2，故A正确； B.BaCuSi2O6中铜显+2价，二价铜离子不容易被还原，所以性质较稳定，不容易褪色，故B正确； C. 在硅酸铜中的铜元素化合价为+2，硅元素化合价为+4，氧元素的化合价为-2价，钡元素的化合价为+2价，则由化学式为，根据化合物中正负化合价的代数和为0可得:（+2） + （+2） + （+4）×2+（-2）×x=0，解得x=6，故C正确； D. BaCuSi2O6是弱酸盐，所以能和强酸反应，和强碱不反应，故D错误； 故选:D。 （4）①石英砂的主要成分是二氧化硅，在反应中生成单质硅，反应为：； ②利用沸点的不同提纯SiHCl3属于蒸馏，SiHCl3（沸点31.8C）中含有少量 SiCl4（沸点57.6C）和HCl（沸点-84.9C）由于沸点差别较大，可以通过精馏（或蒸馏）除去杂质； ③常温下SiHCl3水解的反应方程式：。 【题型3 金属的冶炼与利用】 【例3】《天工开物·五金》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸，筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”以下说法不正确的是 A．生铁和纯铁相比，硬度更大 B．熟铁和纯铁相比，熔点更低 C．炒铁是为了提高铁水中的碳含量 D．生铁比熟铁质地更硬，延展性稍差 【答案】C 【详解】A．生铁和纯铁相比，含碳量高，硬度更大，故A正确； B．熟铁为合金，其熔点低于组分熔点，因此熟铁和纯铁相比，熔点更低，故B正确； C．炒铁过程中降低了铁水中的碳含量，从而将生铁转化成熟铁，故C不正确； D．熟铁比生铁质地更软，且延展性好，生铁比熟铁质地更硬，延展性稍差，故D正确； 故选：C。 【变式3-1】铁是目前产量最大、使用最广泛的金属。工业上以赤铁矿等为原料制备铁的设备如图，下列说法错误的是 A．在高炉中会发生反应：、 B．与钢相比，生铁的含碳量较高，硬度较大 C．高炉炼铁的尾气含有较多的粉尘和等有害物质，不可随意排放 D．的失电子能力较强，自然界中不存在铁单质 【答案】D 【详解】A．碳燃烧生成二氧化碳，高温下在高炉中会发生反应：，生成的一氧化碳还原氧化铁：，A正确； B．与钢相比，生铁的含碳量较高，硬度较大、抗压、性脆，B正确； C．由于高炉炼铁的尾气含有较多的粉尘和等有害物质，因此不可随意排放，需要进行回收处理，C正确； D．的失电子能力较强，但在自然界中也存在铁单质，即可以游离态的形式存在，D错误； 答案选D。 【变式3-2】下列关于金属冶炼的说法中错误的是 A．电解法获得镁时，不可在CO2或N2中降温冷却 B．热还原法常用的还原剂有CO、H2、C、Al等 C．金属Na、Mg、Al均能通过电解熔融氯化物的方法获得 D．回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物 【答案】C 【详解】A．镁与或都能反应，因此电解法获得镁时，不可在或中降温冷却，A正确； B．热还原法常用有等四种还原剂，B正确； C．金属均能通过电解熔融氯化物的方法获得，金属通过电解熔融氧化铝的方法获得，C错误； D．回收旧金属可进行冶炼生成金属单质，也可用于制备其他化工产品，如回收铁、铝等，D正确； 故选C； 【变式3-3】人类最早冶金的历史年代曲线图如图所示（-1000表示公元前1000年）：下列说法正确的是 A．金属越活泼，冶炼的年代一定越晚 B．冶炼金属的历史：电解氯化物比电解氧化物早 C．自然界中铜元素以游离态形式存在，故铜的冶炼年代最早 D．金属氧化物也属于金属材料 【答案】B 【详解】A．图中铜冶炼的年代比银和金早，而铜比银和金活泼，故A错误； B．金属氯化物的熔点一般比金属氧化物低，在冶炼初期会选择电解金属氯化物，故B正确； C．自然界中铜以化合态存在，故C错误； D．合金材料指的是金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称，金属氧化物不是金属材料，故D错误； 答案选B。 【题型4 传统文化中的金属材料】 【例4】中国传统文化对人类文明贡献巨大。下列古代文献涉及的化学研究成果，对其说明不合理的是（    ） A．《抱朴子·黄白》中“曾青涂铁，铁赤色如铜”主要发生了置换反应 B．《本草纲目》中“用浓酒和糟入甑，蒸令气上，用器承滴露”，利用到蒸馏 C．《天工开物•五金》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”炒铁是为了降低铁水中的碳含量，且熟铁比生铁质地更硬，延展性稍差 D．《梦溪笔谈》中“以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”中的剂钢是指铁的合金 【答案】C 【详解】A．《抱朴子•黄白》中“曾青涂铁，铁赤色如铜”主要发生了铁与硫酸铜在溶液中反应生成铜与硫酸亚铁，发生的反应属于置换反应，A正确； B．蒸令气上，则利用互溶混合物的沸点差异分离，则该法为蒸馏，B正确； C．熟铁比生铁质地更硬，且延展性好，C错误； D．剑刃硬度要大，所以用碳铁合金，D正确； 故答案为C。 【变式4-1】中国古代化学工艺是中华璀璨文明的一部分，下列有关说法不正确的是 A．东汉成书记载有“石胆化铁则为铜”，该过程涉及了置换反应 B．闻名海内外的景德镇瓷器是由黏土经高温烧结而成 C．古代炼丹家由丹砂炼水银的方法属于现代金属冶炼工艺中的热还原法 D．用青铜铸剑利用了青铜比纯铜熔点低、硬度大的优点 【答案】C 【详解】A．“石胆化铁则为铜”利用了铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，该反应基本类型属于置换反应，A正确； B．景德镇瓷器属于陶瓷，烧制陶瓷的主要原料是黏土，B正确； C．由丹砂炼水银的方法属于现代金属冶炼工艺中的热分解法，不是热还原方法，C错误； D．青铜属于合金，合金的熔点比纯金属低，而硬度比成分金属要大，D正确； 故合理选项是C。 【变式4-2】汉·陈琳《武军赋》：“铠则东胡阙巩，百炼精钢”。下列说法正确的是 A．钢是合金，合金是指含有两种或两种以上金属的混合物 B．炼铁常用的焦炉气可通过煤的气化获得 C．铁比铜活泼，铁的发现、大量冶炼和使用均早于铜 D．铁是比较活泼的金属，自然界中不存在游离态的铁 【答案】B 【详解】A．钢是铁和碳的合金，合金是两种或两种以上金属、或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质，A不正确； B．煤气化的主要成分为CO、H2、CH4等，炼铁常用的焦炉气主要成分为CO、H2等气体，所以炼铁常用的焦炉气可通过煤的气化获得，B正确； C．铁比铜活泼，铜的冶炼、使用均早于铁，C不正确； D．铁是比较活泼的金属，容易与氧气等发生反应，但自然界的陨铁中存在游离态的铁，D不正确； 故选B。 【变式4-3】中国炼丹家大约在唐代或五代时期就掌握了以炉甘石点化鑰石（即鑰石金）的技艺：将炉甘石（ZnCO3）、赤铜矿（主要成分为Cu2O）和木炭粉混合加热至800℃左右可制得与黄金颜色相似的鑰石金。 （1）鑰石金的成分是 ，将鑰石金在空气中灼烧，可观察到的现象是 。 （2）炉甘石转化为鑰石的有关方程式为 。 （3）下列试剂或方法常用于冶炼铜的是 。 A．CO B．CO2 C．Al D．电解 【答案】 （1）黄铜或铜锌合金 鑰石金表面变成黑色 （2）ZnCO3ZnO+CO2↑、2ZnO+C2Zn+CO2↑ （3） A 【分析】将炉甘石（ZnCO3）、赤铜矿（主要成分为Cu2O）和木炭粉混合加热至800℃左右可制得与黄金颜色相似的鑰石金，碳酸锌受热分解生成氧化锌，氧化锌、氧化亚铜与碳在高温反应生成锌铜合金。 【详解】 （1）分析可知，鑰石金的成分是黄铜或铜锌合金；鑰石金在空气中灼烧，表面的铜变为氧化铜，而氧化锌为白色，则可观察到鑰石金表面变成黑色； （2）炉甘石（ZnCO3）转化为鑰石时，碳酸锌受热分解生成二氧化碳和氧化锌，氧化锌与C反应生成锌和二氧化碳，方程式为ZnCO3ZnO+CO2↑、2ZnO+C2Zn+CO2↑； （3）冶炼铜通常用热还原法，而铝热法及电解法成本太高，答案为A。 【题型5 材料与科技发展】 【例5】杭州亚运会展示了我国科技力量。下列说法错误的是 A．会场使用的5G通信光纤的主要材料是Si B．场馆能源来自风能和太阳能，二者都属于可再生能源 C．竞赛自行车车架采用碳纤维材料，它是一种无机非金属材料 D．体育场馆形状类似“莲花碗”，采用的异形钢材料韧性比生铁强 【答案】A 【详解】A．通信光纤的主要材料是SiO2，故A错误； B．风能和太阳能都属于可再生能源，故B正确； C．碳纤维材料属于无机非金属材料，故C正确； D．生铁较脆，异形钢材料韧性比生铁强，故D正确； 故选A。 【变式5-1】“中国名片”、“中国制造”受到世界瞩目，它们与化学密切相关。下列说法错误的是 A．五彩缤纷的烟花利用了焰色试验的原理 B．中国“奋斗者”号载人潜水器的钛合金比纯金属钛的硬度低 C．“北斗系统”组网成功，北斗芯片中的半导体材料为Si D．三星堆遗址青铜器文物“铜顶尊跪坐人像”的出土，表明我国商代已经掌握冶炼铜技术 【答案】B 【详解】A．部分金属元素在灼烧时会呈现出特征颜色，五彩缤纷的烟花利用焰色试验的原理，选项A正确； B．一般合金的硬度比组成它的纯金属更高，选项B错误； C．芯片的主要成分是硅，选项C正确； D．我国商代已经掌握冶炼铜的技术，选项D正确； 答案选B。 【变式5-2】近年来我国取得诸多让世界瞩目的科技成果，化学功不可没。下列说法正确的是 A．“嫦娥六号”五星红旗由超细玄武岩纤维纺织而成，玄武岩纤维属于有机高分子 B．神舟十八号飞船使用的隔热层属于传统无机非金属材料 C．空间站的砷化镓太阳能电池是将化学能转化为电能 D．“奋斗者”号潜水器含钛合金，其强度高于纯钛金属 【答案】D 【详解】A．玄武岩纤维属于无机材料，A错误； B．传统的无机非金属材料是玻璃、水泥和陶瓷，氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，B错误； C．砷化镓太阳能电池能将太阳能转化成电能，C错误； D．合金的强度高于纯金属，故钛合金的强度高于纯钛，D正确； 故答案选D。 【变式5-3】化学对人类社会进步和发展的贡献之一是发现和研制了各种材料，例如，金属就是我们生活中不可或缺的重要材料，根据你学过的有关金属的知识，回答下列问题： （1）铜钱在我国历史上曾经是一种广泛流通的货币，铜常用于制造货币的原因可能是 （填序号）。 A．铜的熔点不是太高，易于冶炼，铸造成型 B．铜的性质不活泼，不易被腐蚀 C． 我国较早的掌握了湿法冶炼铜的技术 D．自然界有大量的游离态的铜 （2）实验室中金属钠保存在 中，钠燃烧的化学方程式为 。 （3）钢铁制品的使用更为广泛，但是铁制品易生锈，铁锈的主要成分是 （填名称），铁的氧化物常见的还有 、 （填化学式）。 （4）铝制品因为表面易形成致密的氧化铝薄膜而经久耐用，但是该氧化膜易被酸碱破坏，若使氧化铝与氢氧化钠溶液作用，反应的化学方程式为： 。 【答案】 （1）ABC （2） 煤油 2Na+O2Na2O2 （3） 氧化铁 FeO Fe3O4 （4）Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 【分析】 （1）Cu的性质较不活泼，提炼技术较早发现，且熔点不高，不易腐蚀，所以应用广泛； （2）根据钠与空气中的氧气及水反应分析； （3）铁和碳在电解质溶液中发生电化腐蚀生成铁锈氧化铁，常见铁的氧化物为氧化亚铁，四氧化三铁； （4）氧化铝是两性氧化物，能够与强碱氢氧化钠溶液反应产生可溶性偏铝酸盐和水。 【详解】 （1）A.铜的熔点不是太高，易于冶炼、铸造成型，可应用于制造货币，A正确；B.铜的性质不活泼，不易与空气中的水、氧气等反应，不易被腐蚀，B正确；C.我国较早的掌握了湿法冶炼铜的技术，利用Fe与硫酸铜反应生成Cu，C正确；D.自然界有大量铜矿，开采后经化学反应提炼Cu，物大量游离态的铜，D错误；故合理选项是ABC； （2）Na易与空气中的O2、H2O反应，因此要密封保存，根据Na的密度比煤油大，与煤油不能反应的性质，在实验室中金属钠通常保存在煤油中；钠在点燃时会发生燃烧，生成过氧化钠，反应的化学方程式为2Na+O2Na2O2； （3）铁锈的主要成分是氧化铁，铁的氧化物常见的还有FeO、Fe3O4； （4）氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，化学方程式为：Al2O3+2NaOH= 2NaAlO2+H2O。 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