Question

【題目】材料是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，回答下列問題：

(1)下列生產(chǎn)工藝能獲取新型無機(jī)非金屬材料的是 ______ (填序號)。

①采用甲烷為原料，在微波和其他條件下生產(chǎn)金剛石

②采用傳統(tǒng)方法用焦炭還原SiO2制備單晶硅

③在水泥生產(chǎn)過程中加入高爐礦渣生產(chǎn)特殊用途的水泥

④在玻璃生產(chǎn)過程中加入K、Pb生產(chǎn)其有特殊用途的光學(xué)玻璃

(2)某煉鐵高爐中一次投入磁鐵礦冶煉生鐵，若該過程中轉(zhuǎn)移的電子為1.60×105mol，不考慮其他的反應(yīng)，也不考慮生鐵中的雜質(zhì)，則煉得的生鐵為 ______t。生鐵中含碳、硫等元素較多，煉鋼是以生鐵為原料，除去過多的碳、硫等雜質(zhì)元素，其中除去硫的化學(xué)方程式為 ______。

(3)工業(yè)煉金屬Al的工藝流程如下：

該工藝中冰晶石和氟化鈣的作用是 ______，物質(zhì)W的化學(xué)式為 ______ ；若鋁土礦的純度為60%，提取W的損失率為3%，電解時(shí)損失率為0.1%，粗鋁凈化時(shí)的損失率為2%，鋁錠中鋁的含量為99.9%，那么1.0t鋁土礦可制備鋁錠 ______t。

(4)金屬腐蝕帶來的損失無法估量。鋼鐵腐蝕多為吸氧腐蝕，其正極反應(yīng)式為 ______，金屬防腐措施很多，其中犧牲陽極(金屬Zn)的陰極保護(hù)法的“陰極”反應(yīng)式為 ______。

Answer 1

【答案】①② 3.36 FeS+CaOFeO+CaS 降低Al2O3的熔點(diǎn)，減少熔融電解質(zhì)的能耗 Al2O3 0.3 O2+2H2O+4e-=4OH- Zn-2e-=Zn2+

【解析】

(1)傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料是工業(yè)和基本建設(shè)所必需的基礎(chǔ)材料，如玻璃、水泥等；新型無機(jī)非金屬材料是20世紀(jì)中期以后發(fā)展起來的，具有特殊性能和用途的材料，它們是現(xiàn)代新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造、現(xiàn)代國防和生物醫(yī)學(xué)所不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，據(jù)此進(jìn)行判斷；

(2)磁鐵礦的主要成分為四氧化三鐵，根據(jù)電子守恒先計(jì)算出生成鐵的物質(zhì)的量，再計(jì)算出生成鐵的質(zhì)量；根據(jù)題意寫出硫化亞鐵與氧化鈣反應(yīng)的化學(xué)方程式；

(3)冰晶石能溶解Al2O3晶體，被用作助熔劑降低Al2O3的熔點(diǎn)；W為鋁土礦的主要成分氧化鋁；設(shè)出生成鋁錠的質(zhì)量，然后利用鋁元素質(zhì)量守恒列式計(jì)算；

(4)犧牲陽極(金屬Zn)的陰極保護(hù)法的“陰極”鋅失去電子生成鋅離子，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式。

(1)①采用甲烷為原料，在微波和其他條件下生產(chǎn)的金剛石為新型無機(jī)非金屬材料，①正確；

②采用傳統(tǒng)方法用焦炭還原SiO2制備的單晶硅為新型無機(jī)非金屬材料，②正確；

③水泥是傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料，③錯(cuò)誤；

④光學(xué)玻璃是傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料，④錯(cuò)誤；

故合理選項(xiàng)是①②；

(2)磁性氧化鐵化學(xué)式為Fe3O4，其中鐵元素的平均化合價(jià)為+，該過程中轉(zhuǎn)移的電子為1.60×105mol，則生成Fe的物質(zhì)的量n(Fe)= =6×104mol，可以得到生鐵的質(zhì)量為：m=56g/mol×6×104mol=3.36×106g=3.36t；通常用CaO除去硫，反應(yīng)化學(xué)方程式為：FeS+CaOFeO+CaS；

(3)Al2O3屬于離子晶體，熔點(diǎn)較高，加入冰晶石和氟化鈣，熔融的冰晶石和氟化鈣能溶解Al2O3晶體，所以其在電解冶煉鋁時(shí)被用作助熔劑，降低三氧二化鋁熔化時(shí)所需的溫度，在金屬鋁的冶煉中加入冰晶石和氟化鈣的目的是降低Al2O3的熔點(diǎn)，減少熔融電解質(zhì)的能耗；W是鋁土礦中主要成分氧化鋁，化學(xué)式為Al2O3；

設(shè)生成的鋁錠的質(zhì)量為x，根據(jù)鋁元素質(zhì)量守恒可得：1.0t×60%××(1-3%)×(1-0.1%)×(1-2%)=99.9%x，解得：x=0.3t；

(4)在吸氧腐蝕中，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e-=4OH-；在金屬防腐措施中，犧牲陽極(金屬Zn)的陰極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，犧牲陽極(金屬Zn)為負(fù)極，Zn失去電子生成Zn2+，電極反應(yīng)式為：Zn-2e-=Zn2+。