初三上册化学新型材料的研制试题及答案(2)
二、解答题
14.(1)放置在空气中的铝制品和黄金制品都不易锈蚀，请你分别说明原因 铝制品能在表面形成一层致密的氧化保护膜;黄金的化学性质不活泼，不易发生化学反应 .
(2)单质硅是由石英固体(SiO2)与碳在高温条件下反应制得的，同时生成一种可燃性气体，该反应的化学方程式为 2C+SiO2 Si+2CO↑ .
【考点】金属的化学性质;书写化学方程式.
【专题】压轴实验题;金属与金属材料.
【分析】(1)从铝、金的性质进行思考;
(2)根据化学方程式的书写方法填写.
【解答】解：(1)铝的化学性质比较活泼，可以和空气中的氧气反应生成氧化铝，在铝的表面形成一层致密的氧化物薄膜，从而表现出良好的抗腐蚀性能.在金属活动性顺序中，金排在最后面，化学性质稳定，不易发生化学反应.故答案为：铝制品能在表面形成一层致密的氧化保护膜;黄金的化学性质不活泼，不易发生化学反应.
(2)此反应的反应物是碳和二氧化硅，从题上看生成一种可燃性气体，根据质量守恒定律可断定产物是硅和一氧化碳.故答案为：2C+SiO2 Si+2CO↑
【点评】本题主要考查了金、铝的化学性质和化学方程式的书写.
15.“页岩气”是蕴藏在岩层中的天然气，被誉为未来能源的“明星”.
(1)天然气的主要成分是甲烷.甲烷中碳的质量分数是 75% ，它是一种最简单的 有机化合物 (填“无机化合物”或“有机化合物”).
(2)天然气属于 不可 (填“可”或“不可”)再生能源.为缓解能源危机，人们正积极开发利用新能源，下列属于新能源的是 c (填字母序号).
a、煤 b、石油 c、氢能
(3)CH4在空气中燃烧的能量转化形式主要是化学能转化为 热 能，而CH4﹣O2燃料电池则是将化学能转化为 电 能的装置.
(4)天然气是重要的化工原料，一定条件下CH4与CO2反应生成CO和H2，该反应化学方程式是 CH4+CO2 2CO+2H2 .CO和H2可合成液体燃料CH3OH，反应中CO和H2的分子数之比为 1：2 .
【考点】常用燃料的使用与其对环境的影响;有机物与无机物的区别;元素的质量分数计算;物质发生化学变化时的能量变化;书写化学方程式;常见能源的种类、能源的分类.
【专题】化学与能源.
【分析】(1)根据化合物中元素的质量分数= ×100%，进行分析解答;
(2)根据天然气属于不可再生能源以及常见的新能源进行解答;
(3)根据能量的转化进行解答;
(4)根据CH4与CO2反应生成CO和H2进行解答.
【解答】解：(1)甲烷(CH4)中，碳元素的质量分数为 100%=75%，甲烷中含有碳元素，属于有机化合物;故填：75%;有机化合物;
(2)天然气属于不可再生能源，人类正在开发利用的新能源有太阳能、核能、风能、水能、地热能、潮汐能、氢能等;故填：不可;c;
(3)CH4在空气中燃烧的能量转化形式主要是化学能转化为热能，而CH4﹣O2燃料电池则是将化学能转化为电能的装置;故填：热;电;
(4)一定条件下CH4与CO2反应生成CO和H2，该反应化学方程式是CH4+CO2 2CO+2H2，CH3OH中碳原子和氢原子的个数比为1：4，所以CO和H2可合成液体燃料CH3OH，反应中CO和H2的分子数之比为1：2.
故填：CH4+CO2 2CO+2H2;1：2.
【点评】化石燃料日趋枯竭，并且化石燃料的使用造成了环境污染，因此开发利用新能源具有重要意义，人类正在开发利用的新能源有太阳能、核能、风能、水能、地热能、潮汐能、氢能等.
16.使用密度小、强度大的镁合金能减轻汽车自重，从而减少汽油消耗和废气排放.
(1)镁元素在自然界中是以 化合物 (填“单质”或“化合物”)形式存在的.
(2)工业制镁的一种原理是2MgO+Si+2CaO 2Mg↑+Ca2SiO4，抽走容器中的空气对反应有促进作用，且能防止空气中的物质与Mg反应使产品混有 MgO (填化学式).
(3)制镁的原料MgO可从海水中获得.小华利用镁与盐酸反应后的废液，模拟从海水中获取MgO的过程，实验如下：
步骤1：向上述废液中，边搅拌边分批加入CaO，至MgCl2完全沉淀为止，过滤得Mg(OH)2固体.共消耗8.4g CaO.
步骤2：将Mg(OH)2固体加热分解为MgO和水，所得MgO的质量为4.0g.
①步骤2中Mg(OH)2分解的化学方程式为 Mg(OH)2 MgO+H2O .
②通过所得MgO的质量计算上述废液中含MgCl2的质量m= 9.5 g;
③分析实验数据，可知步骤1中发生的化学反应有：
CaO+H2O=Ca(OH)2;
Ca(OH)2+MgCl2=CaCl2+Mg(OH)2↓; Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O(或CaO+2HCl=CaCl2+H2O) .
【考点】物质的鉴别、推断;金属的化学性质;金属元素的存在及常见的金属矿物;书写化学方程式.
【专题】物质的制备.
【分析】(1)根据只有金、银等少数的化学性质非常稳定的金属，在自然界中主要是以单质形式存在进行解答;
(2)镁可以与氧气反应生成氧化镁;
(3)Mg(OH)2固体加热分解为MgO和水;根据方程式的反应关系进行相关的计算及判断.
【解答】解：(1)镁的化学性质较活泼，镁元素在自然界中是以化合物形式存在;
(2)镁可以与氧气反应生成氧化镁，产品混有MgO;
(3)①Mg(OH)2固体加热分解为MgO和水，方程式为：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与MgCl2关系式为：MgCl2～MgO
设废液中含MgCl2的质量为x
MgCl2～MgO
95 40
x 4.0g
=
x=9.5g
③由CaO+H2O═Ca(OH)2;Ca(OH)2+MgCl2═CaCl2+Mg(OH)2↓;可得CaO与MgCl2关系式为：MgCl2～CaO
设消耗氧化钙质量为y.
MgCl2～CaO
95 56
9.5g y
=
y=5.6g
实际消耗8.4g CaO，说明废液中有过量的盐酸，发生了CaO+2HCl═CaCl2+H2O.
故答案为：(1)化合物 (2)MgO (3)①Mg(OH)2 MgO+H2O ②9.5 ③Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O(或CaO+2HCl=CaCl2+H2O)
【点评】本题难度较大，考查海水资源的利用，学生应在物质转化中应学会利用化学方程式的计算来分析问题.
17.我国第四套人民币硬币从1999年开始发行，一元币为钢芯镀镍(Ni)，伍角币为钢芯镀铜合金，一角币为铝合金或不锈钢.
(1)铸造以上硬币用到的材料都是 金属材料 (填“合成材料”或“金属材料”).
(2)选择铸造硬币的材料不需要考虑的因素是 A (填序号).
A.金属的导电性 B.金属的耐腐蚀性 C.金属的硬度 D.金属价格与硬币面值的吻合度
(3)以上硬币中涉及到Fe、Cu、Al、Ni(镍)，已知镍能够发生如下反应：
Ni+H2SO4═H2↑+NiSO4;Fe+NiCl2═Ni+FeCl2
这两个反应的基本类型都是 置换反应 ，四种金属的活动性有强到弱的顺序为 Al>Fe>Ni>Cu (用元素符号表示).
【考点】金属材料及其应用;金属活动性顺序及其应用.
【专题】金属与金属材料.
【分析】(1)依据硬币的组成成分分析材料的种类;
(2)根据硬币的流通特点分析硬币应具有的特点要求，特别是其耐腐蚀、硬度、及价值的相关因素;
(3)根据金属活动性顺序的具体应用对金属的活动性进行分析，依据反应的反应物生成物种类判断反应的类型;
【解答】解：(1)根据题干所知硬币的组成成分都是金属的合金，所以铸造以上硬币用到的材料都是金属材料;
(2)根据硬币的流通特点可知：铸造出的硬币要有较强的耐腐蚀性、硬度较大、且硬币价值与面值的吻合度要接近，而金属的导电性不是铸造硬币所考虑的因素;
(3)由金属活动性顺序的具体应用可知：活动性在氢前的金属可以与稀酸反应生成氢气，金属活动性强的金属可以把金属活动性比它弱的金属从其盐溶液中置换出来，所以据Ni+H2SO4═H2↑+NiSO4Fe+NiCl2═Ni+FeCl2可知：Ni活动性在氢前且比铁弱，结合金属活动性顺序表可知四种金属的活动性顺序是：Al>Fe>Ni>Cu，从反应类型上看Ni+H2SO4═H2↑+NiSO4Fe+NiCl2═Ni+FeCl2都是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质与另一种化合物，故都是置换反应;
故答案为：(1)金属材料;(2)A;(3)置换反应;Al>Fe>Ni>Cu;
【点评】此题是一道与金属相关的考查题，解题的关键是充分理解和掌握金属活动性顺序表的意义以及其它相关的知识.
18.新型材料纳米级 Fe 粉具有广泛的用途，它比普通 Fe 粉更易与氧气反应，其制备工艺流程如图所示：请回答下列问题：
(1)纳米级 Fe 粉在氧气中能自发燃烧生成黑色固体，此黑色固体的化学式为 Fe3O4 .
(2)请补充完成上述制备工艺的化学方程式：H2+FeCl2 Fe+ 2HCl .
在制备纳米级 Fe 粉的工艺流程中，N2的作用是 保护气 .
(3)研究人员发现最后制得的纳米级 Fe 粉样品中混有少量的 FeCl2杂质.
①为除去样品中的杂质，在无氧环境下，先加 水 溶解，然后再 过滤 、洗涤、烘干.
②取样品20g，加入足量的盐酸，生成氢气 0.7g.请计算该样品中单质 Fe 的质量分数.
(请写出计算过程) 98% .
【考点】物质的相互转化和制备;常见气体的用途;金属的化学性质;质量守恒定律及其应用;根据化学反应方程式的计算.
【专题】压轴实验题;物质的制备.
【分析】(1)根据铁与氧气反应生成四氧化三铁考虑;(2)根据反应前后各种原子种类和数目不变和氮气化学性质稳定考虑;(3)①根据铁不溶于水，氯化亚铁溶于水进行混合物的分离;②根据氢气的质量计算出铁的质量，再除以20g计算出铁的质量分数.
【解答】解：(1)铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，所以黑色固体是四氧化三铁;
(2)反应物的分子中含有2个氢原子、一个铁原子、2个氯原子，生成物中已经含有一个铁原子，还缺少2个氢原子和2个氯原子，所以补充的内容是2HCl;氮气化学性质稳定，在反应中起保护气的作用;
(3)①铁不溶于水，氯化亚铁溶于水，所以加水溶解，再进行过滤、洗涤干燥即可;
②设生成0.7g氢气需要参加反应的铁的质量为X，则：
Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
56 2
X 0.7g
根据： 解得X=19.6g. ×100%=98%
故答案为：(1)Fe3O4;(2)2HCl;保护气;(3)①水;过滤;②设生成0.7g氢气需要参加反应的铁的质量为X，则：
Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
56 2
X 0.7g
根据： 解得X=19.6g. ×100%=98%
【点评】解答本题关键是知道铁燃烧的产物是四氧化三铁，能够灵活运用质量守恒定律解决实际问题，知道不溶性固体和液体分离的方法，熟悉根据方程式的简单计算方法.
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