Question

我國材料科學家?guī)煵�緒在合金鋼、高溫合金及材料強度的研究領(lǐng)域作出了杰出貢獻，榮獲2010年度國家最高科學技術(shù)獎．
（1）合金是生活中常見的材料．某合金具有密度小、強度高的優(yōu)良性能，常用于制造門窗框架．該合金中含量最高的金屬為

 

（填元素符號）．
（2）鐵銹的主要成分是

 

（填化學式），它是鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生

 

腐蝕的結(jié)果，如圖所示，鐵處于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種不同的環(huán)境中，鐵被腐蝕的速率由大到小的順序是（填序號）

 

．
（3）玻璃是一種常用的硅酸鹽材料．制備普通玻璃的原料有CaCO₃、

 

和

 

 （填化學式）．
（4）銅是生命必要的元素，也是人類最早使用的金屬之一，銅的生產(chǎn)和使用對國計民生
各個方面產(chǎn)生了深遠的影響．
①盡管銅比鐵較為穩(wěn)定，但銅器表面經(jīng)常會生成銅銹[即：銅綠，化學式Cu₂（OH）₂CO₃]，
試寫出除去銅器表面銅銹的離子方程式：

 

．
②銅錢在歷史上曾經(jīng)是一種廣泛流通的貨幣．試從物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的角度分析為什
么銅常用于制造貨幣．銅的熔點是1183℃，鐵的熔點是1534℃）

 

．
（5）2010年上海世博會充分體現(xiàn)了綠色生活理念，節(jié)能環(huán)保材料在園區(qū)內(nèi)隨處可見．如一次性餐盒是由一種生物可降解的高分子合成材料制得．其結(jié)構(gòu)簡式如：
①該高分子材料是由一種單體通過

 

反應（填反應類型）制備而成，其單體的結(jié)構(gòu)簡式為

 

．
②若兩分子的該單體發(fā)生反應，既可能得到環(huán)狀化合物M，也可能得到鏈狀化合物N．其結(jié)構(gòu)簡式如下：

請用一種方法鑒別M和N．

 

．

Answer 1

考點：合金的概念及其重要應用,金屬的電化學腐蝕與防護,玻璃的主要化學成分、生產(chǎn)原料及其用途,銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì),合成材料

專題：化學應用

分析：（1）根據(jù)該金屬常用于制造門窗框架，其合金具有密度小、強度高的優(yōu)良性能，可知為鋁；
（2）鐵銹的主要成分是氧化鐵；鋼鐵在空氣中發(fā)生電化學腐蝕時為吸氧腐蝕，鐵易失電子發(fā)生氧化反應而作負極，碳作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應；金屬腐蝕的速度：原電池的負極金屬＞金屬的化學腐蝕＞有保護措施的腐蝕；
（3）生產(chǎn)玻璃的原料是純堿、石灰石和石英；
（4）可以和鹽酸或稀硫酸反應而除去；根據(jù)銅與鐵相比具有的優(yōu)點解答；
（5）由高分子合成材料的結(jié)構(gòu)簡式可知，利用縮聚反應合成高分子，則①根據(jù)縮聚反應原理找出該高分子化合物的單體；②先分析兩種有機物的官能團類型，然后根據(jù)二者的官能團不同設(shè)計實驗方案進行鑒別．

解答： 解：（1）鋁合金：鋁中加入鎂、銅、鋅等金屬形成合金，具有密度小、強度高的優(yōu)良性能常用于制造門窗框架，
故答案為：Al；
（2）鐵在空氣中與氧氣、水共同作用而生銹，鐵銹的主要成分是鐵的氧化物氧化鐵；鋼鐵在空氣中發(fā)生電化學腐蝕時為吸氧腐蝕，鐵易失電子發(fā)生氧化反應而作負極，負極上電極反應式為：Fe-2e^-═Fe²⁺，碳作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，鐵處于Ⅰ的環(huán)境中做原電池的負極，腐蝕速率較快，鐵處于Ⅱ的環(huán)境中做原電池的正極，被保護，腐蝕速率很慢，鐵處于Ⅲ的環(huán)境中的金屬鐵發(fā)生吸氧腐蝕，速度較慢，鐵被腐蝕的速率由大到小的順序是：Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅱ，
故答案為：Fe₂O₃；吸氧；Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅱ；
（3）生產(chǎn)玻璃的原料是純堿、石灰石和石英；石英砂的主要成分是二氧化硅，與碳酸鈣反應生成硅酸鈣和二氧化碳，與碳酸鈉反應生成硅酸鈉和二氧化碳，
故答案為：Na₂CO₃；SiO₂；
（4）①可以和鹽酸或稀硫酸反應而除去銅器表面銅銹，化學方程式為：Cu₂（OH）₂CO₃+4HCl=2CuCl₂+3H₂O+CO₂↑或Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑，離子方程式為：Cu₂（OH）₂CO₃ +4H⁺=2Cu²⁺+CO₂↑+3H₂O，
故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃ +4H⁺=2Cu²⁺+CO₂↑+3H₂O；
②銅的熔點是1083.4℃、鐵的熔點是1534.8℃，說明銅的熔點比鐵的熔點低，便于鑄造；貨幣流通的次數(shù)比較多，所以要防止生銹，鐵比銅易銹蝕，
故答案為：因為銅的熔點比鐵的低易于鑄造，鐵比銅易銹蝕，

（5）①根據(jù)高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡式可知，該高分子化合物屬于縮聚反應產(chǎn)物；將中括號去掉，分別添上H原子和羥基可得該高分子化合物的單體為CH₃CHOHCOOH，
故答案為：縮聚；CH₃CHOHCOOH；
②N含有羧基能與碳酸鈉發(fā)生反應生成二氧化碳，而M不能；M含有2中位置不同的H原子，而N有6種位置不同的H原子，所以鑒別方法為：方法一：取兩種產(chǎn)物分別加入Na₂CO₃溶液．有氣體生成的是N，無氣體生成的是M；方法二：取兩種產(chǎn)物分別做核磁共振氫譜（¹H核磁共振），譜圖上出現(xiàn)2組峰的是M，出現(xiàn)6組峰的是N，
故答案為：取兩種產(chǎn)物分別加入Na₂CO₃溶液．有氣體生成的是N，無氣體生成的是M；（或取兩種產(chǎn)物分別做核磁共振氫譜（¹H核磁共振），譜圖上出現(xiàn)2組峰的是M，出現(xiàn)6組峰的是N）．

點評：本題考查金屬鋁、鐵、有機高分子的合成等知識，掌握鐵腐蝕的原理、堿式碳酸銅的性質(zhì)、合成高分子的方法及有機物官能團與性質(zhì)的關(guān)系為解答的關(guān)鍵，題目難度中等．