- 化学与材料的发展
- 共3104题
（1）以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物，其主要作用除了降低熔点之外还有______．
（2）已知MgO的晶体结构属于NaCl型．某同学画出的MgO晶胞结构示意图如图所示，请改正图中错误：______．
（3）用镁粉、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成焰火．燃放时，焰火发出五颜六色的光，请用原子结构的知识解释发光的原因：______．
（4）Mg是第三周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点见下表：
解释表中氟化物熔点差异的原因：______．
（5）人工模拟是当前研究的热点．有研究表明，化合物X可用于研究模拟酶，当其结合
①a中连接相邻含N杂环的碳碳键可以旋转，说明该碳碳键具有______键的特性．
②微粒间的相互作用包括化学键和分子间相互作用，比较a和b中微粒间相互作用力的差异______．
正确答案
解：（1）离子浓度越大其熔融盐的导电性越强，所以以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备Mg时，常加入NaCl、KCl、或CaCl2等金属氯化物，其主要作用除了降低熔点之外还有：增大离子浓度，从而增大熔融盐的导电性，
故答案为：增大离子浓度，从而增大熔融盐的导电性；
（2）根据氯化钠的晶胞结构知，氧化镁中镁原子和镁原子处于小正方形的对角线上，根据图象知，⑧应该为黑色，
故答案为：⑧应为黑色；
（3）电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量，所以焰火与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，
故答案为：电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量；
（4）离子晶体的熔点较高，分子晶体的熔点较低，NaF与MgF2为离子晶体，SiF4为分子晶体，所以NaF与MgF2远比SiF4熔点要高，又因为Mg2+的半径小于Na+的半径，所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强度，故MaF2的熔点大于NaF，
故答案为：离子晶体氟化物的熔点较高，分子晶体氟化物的熔点较低，离子晶体的熔点与离子半径成反比、与离子所带电荷成正比；
（5）①σ键能旋转，π键不能旋转，a中连接相邻含N杂环的碳碳键可以旋转，说明该碳碳键具有σ键的特性，故答案为：σ键；
②根据图片知，a中微粒间的相互作用还有氢键，b中微粒间的相互作用还有配位共价键，
故答案为：氢键；配位键．
解析
解：（1）离子浓度越大其熔融盐的导电性越强，所以以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备Mg时，常加入NaCl、KCl、或CaCl2等金属氯化物，其主要作用除了降低熔点之外还有：增大离子浓度，从而增大熔融盐的导电性，
故答案为：增大离子浓度，从而增大熔融盐的导电性；
（2）根据氯化钠的晶胞结构知，氧化镁中镁原子和镁原子处于小正方形的对角线上，根据图象知，⑧应该为黑色，
故答案为：⑧应为黑色；
（3）电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量，所以焰火与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，
故答案为：电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量；
（4）离子晶体的熔点较高，分子晶体的熔点较低，NaF与MgF2为离子晶体，SiF4为分子晶体，所以NaF与MgF2远比SiF4熔点要高，又因为Mg2+的半径小于Na+的半径，所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强度，故MaF2的熔点大于NaF，
故答案为：离子晶体氟化物的熔点较高，分子晶体氟化物的熔点较低，离子晶体的熔点与离子半径成反比、与离子所带电荷成正比；
（5）①σ键能旋转，π键不能旋转，a中连接相邻含N杂环的碳碳键可以旋转，说明该碳碳键具有σ键的特性，故答案为：σ键；
②根据图片知，a中微粒间的相互作用还有氢键，b中微粒间的相互作用还有配位共价键，
故答案为：氢键；配位键．
下列有关说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．高温加热碳和氧化镁的混合物时，生成的二氧化碳或一氧化碳能不断脱离反应体系，促使反应不断进行，因此碳可以置换出镁，故A正确；
B．工业上用一氧化碳还原氧化铁，所以不是置换反应，故B错误；
C．溴离子失电子发生氧化反应而生成溴单质，所以发生了氧化还原反应，故C错误；
D．从海水中获得淡水是利用蒸馏的方法，用电解的方法使水发生分解生成氢气和氧气，得不到淡水，故D错误；
故选A．
工业上用来制取金属镁的方法是（ ）
正确答案
解析
解：镁化学性质比较活泼，工业上常用电解熔融氯化镁的方法制取金属镁，反应的化学方程式为：MgCl2（熔融）
故选C．
铁是地壳中含量很丰富的元素，也是生物体所必需的元素．金属铁是在高炉中冶炼的，在冶金工业中，常用焦炭来冶炼铁．
（1）写出赤铁矿被CO还原成铁的化学方程式：______．
（2）实验室中可用CO还原Fe2O3（实验装置同CO还原CuO），在加热Fe2O3前应______，直到无______现象时才能点燃酒精灯加热，否则可能发生______现象，未反应完全的CO______（填“能”、“不能”）排放到大气中，应做______处理．
正确答案
Fe2O3+3CO
验纯
爆鸣
爆炸
不能
点燃
解析
解：（1）CO具有还原性，能氧化CuO、Fe2O3等物质，在高温条件下，Fe2O3被CO还原生成Fe和CO2，反应方程式为：Fe2O3+3CO
故答案为：Fe2O3+3CO
（2）CO能燃烧，点燃不纯的CO能引起爆炸，所以实验时应先验纯，实验时先通入CO一段时间，排出装置中的空气，当没有爆鸣现象时再点燃酒精灯，防止产生安全事故；且CO有毒，不能直接排放在空气中，否则会污染空气，应点燃处理，
故答案为：验纯；爆鸣；爆炸；不能；点燃．
下列关于物质的性质与用途的说法中，不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．二氧化硫具有漂白性，其原因是二氧化硫与某些有色物质（如品红溶液）反应生成不稳定的无色物质，常用其漂白纸浆、草帽等，故A正确；
B．酒精水中存在乙醇分子，没有自由移动的离子不能导电，是非电解质；硫酸钡在水溶液中虽难溶，但溶于水的部分或熔化状态下都能完全电离，BaSO4═Ba2++SO42-有自由移动的离子能导电，是强电解质；醋酸溶液中存在如下电离平衡：CH3COOH⇌CH3COO-+H+能导电，是弱电解质，故B正确；
C．Mg、Al活泼性较强工业上利用电解法冶炼，Cu用热还原法冶炼，故C错误；
D．在酸性条件下水解为甘油（丙三醇）和高级脂肪酸，在碱性条件下水解为甘油和高级脂肪酸盐，肥皂的主要成分为高级脂肪酸盐，工业上就是利用油脂在碱性条件下水解制取肥皂，故D正确；
故选C．
下列金属中，通常采用电解法冶炼的是（ ）
正确答案
解析
解：A．Cu用热还原法冶炼，故A不选；
B．Fe用热还原法冶炼，故B不选；
C．Al的性质很活泼，用电解其氧化物的方法冶炼，故C选；
D．Ag用热分解法冶炼，故D不选；
故选：C．
冶炼金属常用以下几种方法：①以C、CO或H2做还原剂 ②以活泼金属Na、Mg等还原 ③利用铝热反应原理还原 ④电解法 ⑤热分解法．下列金属各采用哪种方法还原最佳．（用序号填写下列空白．）
（1）Fe、Zn、Cu等中等活泼金属______．
（2）Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属______．
（3）Hg、Ag等不活泼金属______．
正确答案
解：（1）由Fe、Zn、Cu等中等活泼金属用热还原法，即以C、CO或H2做还原剂还原冶炼，故答案为：①；
（2）Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属的化合物与C、CO或H2等不反应，故采用电解法冶炼制备，故答案为：④；
（3）Hg、Ag等不活泼金属的氧化物不稳定，受热易分解，故采用热分解法冶炼，故答案为：⑤；
解析
解：（1）由Fe、Zn、Cu等中等活泼金属用热还原法，即以C、CO或H2做还原剂还原冶炼，故答案为：①；
（2）Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属的化合物与C、CO或H2等不反应，故采用电解法冶炼制备，故答案为：④；
（3）Hg、Ag等不活泼金属的氧化物不稳定，受热易分解，故采用热分解法冶炼，故答案为：⑤；
冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法；③活泼金属置换法；④电解法．古代有：（I）火烧孔雀石炼铜；（Ⅱ）湿法炼铜．现代有：（Ⅲ）铝热法炼铬；（Ⅳ）从光卤石中炼镁．对它们的冶炼方法的分析，不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．火烧孔雀石炼铜是采用的焦炭法来冶炼金属，Cu2（OH）2CO3
B．湿法炼铜就是用金属铁与铜的盐溶液反应，即铁与硫酸铜溶液（或氯化铜、硝酸铜溶液）反应，生成铜和硫酸亚铁（或氯化亚铁、硝酸亚铁），Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，用③，故B错误；
C．铝热法炼铬，三氧化二铬与铝发生铝热反应的方程式为：Cr2O3+2Al
D．从光卤石中炼镁，从海水或光卤石中先获得MgCl2•6H2O，然后制得无水MgCl2，金属镁是电解熔融的氯化镁来冶炼金属镁的，用④，故D正确；
故选B．
下列金属通常采用加热分解的方法来冶炼的是（ ）
正确答案
解析
解：根据金属的活动性强弱选择合适的冶炼方法，一般来说，活泼金属用电解法，如钠、镁、铝，较活泼金属用热还原法，铁、铜，不活泼金属如Hg、Ag等用热分解法冶炼．
故选：D．
用电解熔融氯化镁而不用电解氧化镁的方法制金属镁，可能的原因是（ ）
正确答案
解析
解：A．在海水中进入氢氧化钙溶液可以获得氢氧化镁，氢氧化镁加热得到氧化镁，而得到氯化镁还需要消耗盐酸，所以获得氧化镁比较容易，故A错误；
B．加热到一定温度后，氧化镁会熔化，所以熔融氧化镁能够被电解，不过需要的温度高于氯化镁，故B错误；
C．MgO的熔点为2852℃，无水MgCl2的熔点为714℃，氧化镁熔点比氯化镁熔高得多，电解氧化镁获得镁的生成成本大于电解氯化镁，所以用电解熔融氯化镁而不用电解氧化镁的方法制金属镁，故C正确；
D．电解法获得金属镁，该反应不是在溶液中进行的，与水溶性大小无关，故D错误；
故选C．
下列有关金属冶炼方法叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，故A错误；
B．利用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝，故B错误；
C．利用热还原法冶炼铁，故C错误；
D．铜在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，铁和铜盐能发生置换反应，所以可以用火法或湿法均可制备铜，故D正确；
故选D．
下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是（ ）
A2HgO
B2NaCl（熔融）
C2MgO（熔融） 
DFe2O3+3CO
正确答案
解析
解：A、Hg为不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，故A正确；
B、钠是活泼金属，应采用电解法制取，故B正确；
C、镁是活泼金属，应采用电解法氯化镁的方法制取，氧化镁的熔点太高，消耗再多的资源，故C错误；
D、Fe处于金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，故D正确．
故选C．
钢铁工业是国家工业的基础．请回答钢铁冶炼、腐蚀、防护过程中的有关问题．
（1）工业用热还原法炼铁，写出由CO还原赤铁矿（主要成分为Fe2O3）的化学方程式：______．
（2）铁是一种重要的催化剂，请写出铁在有机反应中做催化剂的化学方程式：______．
（3）生产中可用盐酸来除铁锈．现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式______．
（4）下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀______．
（5）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀．装置示意图如下：
请回答：
①A电极对应的金属是______（写元素名称），B电极的电极反应式是______．
②若电镀前铁．铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净．烘干．称量，二者质量差为5.12g，则电镀时电路中通过的电子为______mol．
③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因______．
正确答案
Fe2O3+3CO
C6H6+Br2
2FeCl3+Fe═3FeCl2
BD
铜
Cu2++2e-═Cu
0.08
铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀
解析
解：（1）高温条件下，氧化铁和一氧化碳发生氧化还原反应生成铁和二氧化碳，反应方程式为：Fe2O3+3CO
故答案为：Fe2O3+3CO
（2）苯和液溴在铁作催化剂条件下发生取代反应生成溴苯，反应方程式为：C6H6+Br2
故答案为：C6H6+Br2
（3）铁锈的成分是Fe2O3•xH2O，能和盐酸反应生成氯化铁和水，氯化铁具有氧化性，能和铁发生氧化还原反应生成氯化亚铁，
反应方程式为2FeCl3+Fe═3FeCl2，
故答案为：2FeCl3+Fe═3FeCl2；
（4）作原电池正极或作电解池阴极的铁被保护，
A．该装置能构成原电池，但铁作负极，加速被腐蚀，故A错误；
B．该装置能构成原电池，铁作正极而被保护，故B正确；
C．铁和水接触不能被保护，故C错误；
D．该装置是电解池，铁作阴极而被保护，故D正确；
故选：B D；
（5）①在铁上镀铜时，铜作阳极连接原电池正极，铁作阴极连接原电池负极，所以A为铜，B为铁，铁电极上铜离子得电子生成铜单质，
电极反应式为 Cu2++2e-═Cu，
故答案为：铜；Cu2++2e-═Cu；
②电镀时，阳极上金属失电子导致金属质量减少，阴极上析出金属，导致质量增加，电镀后两极质量差的一半为阴极上析出的铜质量，
所以阴极上析出铜的质量=5.12g×
故答案为：0.08；
③铜、铁和电解质溶液构成的原电池中，铁作负极而加速被腐蚀，铁、锌和电解质溶液构成的原电池中，铁作正极被保护，所以镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，
故答案为：铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀．
现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类，镉是生产硫酸锌的副产品，属于高毒性金属，试回答下列相关问题．
（1）火法炼锌是将闪锌矿（主要含ZnS）通过浮选．焙烧使它转化为氧化锌，再把氧化锌和焦炭混合，在鼓风炉中加热至1373-1573K，使锌蒸馏出来．主要反应为：
2ZnS+3O2
从火法炼锌蒸馏后的残渣中含多种金属单质及In2O3，可用硫酸提取铟，某研究机构对此研究数据如下．实验中涉及的酸度（每升溶液中含硫酸的质量）与铟的浸出率如图1；硫酸溶液的体积与固体的体积比如图2
①当酸度为196时，其物质的量浓度为______．
②从节约原料和浸出率考虑，适宜的酸度和液固比分别为：______，______．
（2）湿法炼锌的主要工艺流程为：
①从保护环境和充分利用原料角度，如何处理或利用烟气______．
②除去酸浸出液中的铁，可用H2O2氧化，再调节pH使之形成Fe（OH）3沉淀，写出H2O2氧化Fe2+的离子方程式______．
③酸浸出液还含有Cd2+，为了防止镉污染并回收镉，根据它们性质的差异，可用氢氧化钠溶液分离，已知Zn（OH）2和氢氧化铝一样也具有两性，试写出分离的离子方程式______．
正确答案
解：（1）①酸度为196时，说明1L溶液中硫酸的质量为196g，硫酸的物质的量为
②由图象可以看出，当酸度为180或液固比为6：1时，浸出率变化不大，从节约原料和浸出率考虑，适宜的酸度和液固比分别为：180； 6：1，故答案为：180； 6：1；
（2）①闪锌矿主要含ZnS，在焙烧时生成二氧化硫气体，如随意排放会污染环境，可用于生产硫酸，故答案为：将烟道气净化，用于生产硫酸等；
②H2O2具有氧化性，在酸性条件下将具有还原性的Fe2+离子氧化成Fe3+离子，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
③根据Zn（OH）2和氢氧化铝一样也具有两性，既可与酸反应生成盐和水，又能和碱反应生成盐和水，酸浸出液还含有Cd2+，为了防止镉污染并回收镉，可加过量的碱溶液，反应分别为：Cd2++2OH-=Cd（OH）2↓；Zn2++4OH-=ZnO22-+2H2O[或Zn2++4OH-=Zn（OH）42-]．
故答案为：Cd2++2OH-=Cd（OH）2↓；Zn2++4OH-=ZnO22-+2H2O[或Zn2++4OH-=Zn（OH）42-]
解析
解：（1）①酸度为196时，说明1L溶液中硫酸的质量为196g，硫酸的物质的量为
②由图象可以看出，当酸度为180或液固比为6：1时，浸出率变化不大，从节约原料和浸出率考虑，适宜的酸度和液固比分别为：180； 6：1，故答案为：180； 6：1；
（2）①闪锌矿主要含ZnS，在焙烧时生成二氧化硫气体，如随意排放会污染环境，可用于生产硫酸，故答案为：将烟道气净化，用于生产硫酸等；
②H2O2具有氧化性，在酸性条件下将具有还原性的Fe2+离子氧化成Fe3+离子，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
③根据Zn（OH）2和氢氧化铝一样也具有两性，既可与酸反应生成盐和水，又能和碱反应生成盐和水，酸浸出液还含有Cd2+，为了防止镉污染并回收镉，可加过量的碱溶液，反应分别为：Cd2++2OH-=Cd（OH）2↓；Zn2++4OH-=ZnO22-+2H2O[或Zn2++4OH-=Zn（OH）42-]．
故答案为：Cd2++2OH-=Cd（OH）2↓；Zn2++4OH-=ZnO22-+2H2O[或Zn2++4OH-=Zn（OH）42-]
“金属冶炼技术改变了世界”；下列各项中“能用热分解法制得的金属”是（ ）
正确答案
解析
解：一般来说，活泼金属用电解法，较活泼金属用热还原法，不活泼金属如Hg、Ag等用热分解法．
A．钠是活泼金属，工业上常采用电解氯化钠固体制取：2NaCl（熔融）
B．镁是活泼金属，通过在熔融状态下电解无水氯化镁得到金属镁，化学方程式为：MgCl2
C．铁是较活泼金属，工业上用一氧化碳还原三氧化二铁冶炼铁，Fe2O3+3CO
D．银是不活泼金属，工业上用常用热分解法将Ag2O分解制取单质Ag，2Ag2O
故选：D．
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