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第2章　物质转化与材料利用
第6节　材料的利用与发展
基础过关全练
1.(2022福建中考)下列物品中,由金属材料制成的是 (　　)
A.纯棉毛巾　　B.铁制剪刀
C.橡胶导管　　D.陶瓷坩埚
2.(2022江苏常州中考)滑雪运动可锻炼平衡力和意志力。滑雪板中的玻璃纤维增强塑料属于 (　　)
A.天然材料　　B.复合材料
C.金属材料　　D.非金属材料
3.(2022云南昆明中考)近年昆明地铁发展迅速,修建地铁所用的钢材属于 (　　)
A.天然材料　　B.金属材料
C.合成材料　　D.复合材料
4.(2022安徽中考改编)2022年北京冬奥会火炬“飞扬”的有关信息如图所示,下列说法正确的是　 (　　)
(
外壳材料
:
碳纤维复合材料
应用燃料
:
高纯度氢气
)
A.氢气燃烧产生的火焰呈黄色
B.碳纤维复合材料是一种新型碳单质
C.氢气燃烧的化学方程式为H2+O2H2O
D.高纯度氢气可为火炬安全燃烧提供保障
5.(2022云南中考)下列杯子使用的主要材料中,属于有机合成材料的是 (　　)
A.不锈钢水杯　　B.玻璃水杯
C.陶瓷水杯　　D.塑料水杯
6.(2022广东广州中考)人类从石器时代进入青铜器时代,继而进入铁器时代,都是以金属材料的使用作为标志的。下列说法正确的是 (　　)
A.铝制品在常温下有良好的抗腐蚀性
B.纯铜比铜合金更适合用于制作耐磨齿轮
C.铁锅清洗后未擦干的水可隔绝空气减缓锈蚀
D.含铅、汞等重金属的废旧电池不可回收利用
7.(2022湖南岳阳中考改编)北京2022年冬奥会完美体现了“绿色冬奥、科技冬奥”的独特魅力。下列叙述不正确的是 (　　)
A.飞扬火炬使用纯氢作燃料,实现碳排放为零
B.速滑馆采用CO2跨临界直冷制冰,技术先进环保
C.礼仪服内胆添加的发热材料石墨烯是一种有机合成材料
D.火炬外壳材料由碳纤维与新型树脂复合而成,该材料为复合材料
8.(2019浙江金华中考)生活垃圾通常可分为可回收物、有害垃圾、其他垃圾三类。处置矿泉水瓶的正确方法是 (　　)
A.扔进有害垃圾桶
B.扔进其他垃圾桶
C.扔进可回收物垃圾桶
D.看到垃圾桶就扔进去
9.(2020浙江湖州中考)我国自主研发的深海载人潜水器球壳于2019年建造完成并通过验收。球壳用被称为海洋金属的钛合金作为制造材料。钛合金不仅强度高而且具有弹性。下图为钛元素在元素周期表中的部分信息。
(
22　Ti
钛
47.87
)
(1)钛原子的质子数为　　　　　。
(2)Ti除了表示钛元素、一个钛原子之外,还能表示　　　　　。
(3)钛元素的化合价为+4价时,其对应的氧化物被认为是现今世界上性能最好的一种白色颜料。它的化学式为　　　　　。
10.(2018浙江杭州中考)某化工厂利用含有1%~2% BaCO3的废料制取BaCl2(废料中其他物质不溶于水和稀盐酸,且不与稀盐酸反应)。其部分流程如图所示:
滤渣必须经过充分洗涤,确保其中Ba2+含量达到规定标准才能作为固体废弃物处理,检验Ba2+的试剂可用　　　　　　,洗涤滤渣的主要目的是　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
能力提升全练
11.(2019浙江湖州中考,8,★★☆)镓酸锌是一种新型半导体发光材料,它的化学式为ZnGa2O4(或ZnO·Ga2O3)。镓酸锌在紫外线或低压电子的激发下能发出很纯的蓝光。镓酸锌也是一种新型光催化材料,能将CO2高效转化为甲醇(CH3OH),其化学反应模型如图所示。下列叙述中,错误的是 (　　)
A.镓酸锌中镓元素的化合价为+3价
B.上述反应中镓酸锌的质量和化学性质都不变
C.上述反应中的反应物和生成物都属于化合物
D.在紫外线或低压电子激发下的镓酸锌是一种光源
12.(2022重庆中考B卷,18,★☆☆)太阳能属于新能源,光伏发电的关键元件是太阳能电池(主要材料为晶体硅)和铅酸蓄电池。如图是太阳能电池路灯。
(1)下列不属于合成材料的是　　(填序号)。
A.塑料灯罩　B.合金边框　C.铁质灯杆
(2)光伏发电原理是将太阳能转化为　　　能。
(3)铅酸蓄电池的反应原理为
PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O
放电过程中酸液的pH　　　(填“增大”或“减小”)。
(4)高温下SiCl4和H2发生置换反应生成单质Si,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。
13.【主题教育·国防教育】(2022浙江金华中考,18,★☆☆)性能神奇的金属钛(Ti)是航空、军工、电力等领域的重要原材料。常温下钛不与非金属及强酸反应,加热时却可以和常见的非金属单质反应。金红石(主要成分TiO2)是钛矿石之一,目前利用金红石大规模生产钛的过程是:①在高温条件下往金红石与碳粉混合物中通入氯气,反应制得四氯化钛(TiCl4)和一种可燃性气体;②在氩气的气流中,高温下用过量的镁跟四氯化钛反应制得钛和氯化镁。完成下列问题:
(1)过程①中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;
(2)过程②中发生的反应,属于基本反应类型中的　　　　　　　　　。
14.【新题型·工艺流程】(2022江苏徐州中考,13,★★☆)硅是信息技术应用的关键材料,徐州已成为单质硅的重要生产基地。工业上常用石英砂(主要成分为SiO2)为原料制得单质硅,主要流程如图所示:
(1)单质硅属于　　　(填“无机”“合成”或“复合”)材料。
(2)过程①产生的一种气体,可用作燃料,写出该气体的另一种用途:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)过程②发生化合反应,参加反应的单质X的化学式为　　　　　。
(4)过程③发生置换反应,反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。
15.(2020浙江杭州中考,36,★★☆)氢气的储存是科学研究热点之一。X是一种储存氢气的材料,取11.2 g X在O2中完全燃烧后只生成8.0 g CuO、8.0 g MgO。
(1)上述燃烧过程中消耗O2的质量为　　克。
(2)通过计算求X中各元素的原子个数比。(写出计算过程)
素养探究全练
16.【学科素养·态度责任】(2022湖北黄石中考)阅读材料,回答下列问题。
宇航服材料揭秘
　　2022年6月5日10时44分,神州十四号载人飞船经过约577秒后顺利进入预定轨道,再次告知世人,中国已是当今世界太空强国之一。探索太空很大程度上取决于宇航服研究和航天技术的融合。宇航服是保障航天员的生命活动和工作能力的个人密闭装备。
中国科学家们研发出了三种类型的宇航服,即舱内宇航服(IVA)、舱外宇航服(EVA)、舱内/舱外宇航服(IEVA)。
整套舱外宇航服的编制层数多达十数层,每层基本是不同的材料,每层执行不同的功能。最内层由尼龙经编材料制成,另一层由弹性可穿戴聚合物氨纶组成,还有一层尼龙聚氨酯涂层,这层编织物会参与宇航服的加压。在压力抑制层中,编织结构由涤纶、聚酯化合物组成。其他合成编织物还有氯丁橡胶、镀铝聚酯薄膜、凯夫拉纤维、Gore-tex(一种防风、防水、透气薄膜材料)、Nomex(耐热性能在250 ℃内,有过滤和绝缘效果)等。
除了合成纤维以外,其他混合原料也必不可少。如上躯干的玻璃纤维是主要材料;太空行走期间还有氢氧化锂作为去除二氧化碳和水蒸气的过滤器;宇航服的电池结构有一部分来自银锌混合物;头盔部分主要由聚碳酸酯材料组成……
(1)尼龙、涤纶属于　　　。
A.天然纤维　　　　B.合成纤维
(2)氯丁橡胶属于合成橡胶,与天然橡胶相比,它具有高弹性、绝缘性,这两种性质都属于　　　。
A.物理性质　　B.化学性质
(3)锂和铝的利用要比铜和铁晚得多,其实质原因主要是锂和铝的金属活动性比铜和铁　　　。
A.弱　　B.强
(4)宇航服中,生命维持系统可以看作一个独立的背包装置,这里面备有电源、通风风扇和通讯设备、二氧化碳去除过滤器、　　　。
A.氧气　　B.氮气
(5)氢氧化锂(LiOH)的性质与NaOH相似,可以与CO2反应,写出氢氧化锂与CO2反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案全解全析
基础过关全练
1.B　铁制剪刀是用钢铁制成的,钢铁属于金属材料,故选B。
2.B　玻璃纤维增强塑料属于复合材料。
3.B　修建地铁所用的钢材属于金属材料。
4.D　氢气燃烧时火焰呈淡蓝色,A错误;碳纤维复合材料是将碳纤维与高性能树脂结合在一起的新型材料,属于混合物,不属于单质,B错误;氢气燃烧的化学方程式为2H2+O22H2O,C错误;可燃性气体混有一定量的空气,遇到明火,容易发生爆炸,高纯度氢气可为火炬安全燃烧提供保障,D正确。
5.D　不锈钢属于金属材料;玻璃属于无机非金属材料;陶瓷属于无机非金属材料;塑料属于有机合成材料。
6.A　在常温下,铝易与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜从而阻止内部的铝进一步被氧化,因此铝制品在常温下有良好的抗腐蚀性,A正确;一般合金的硬度大于其组成中纯金属的硬度,耐磨性强,因此铜合金更适合用于制作耐磨齿轮,B错误;铁锅清洗后未擦干的水会加快铁的锈蚀,C错误;含铅、汞等重金属的废旧电池需要回收,既能节约金属资源,又能减少环境污染,D错误。
7.C　氢气燃烧只生成水,因此飞扬火炬使用纯氢作燃料,实现碳排放为零;CO2跨临界直冷制冰技术先进环保;石墨烯是一种固态非金属单质,不是有机合成材料;火炬外壳材料由碳纤维与新型树脂复合而成,该材料为复合材料。
8.C　矿泉水瓶属于废旧塑料,可以重新利用,因此应该扔进可回收物垃圾桶。
9.(1)22　(2)钛单质　(3)TiO2
解析　(1)元素周期表中单元格左上角的数字为22,表示原子序数为22,原子中原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数,则钛原子的质子数为22;(2)Ti属于金属元素,可表示钛元素,表示一个钛原子,还能表示钛这一单质;(3)钛元素的化合价为+4价,其氧化物的化学式为TiO2。
10.稀硫酸　防止滤渣中的可溶性钡盐对环境造成污染
解析　检验钡离子用稀硫酸,这样不混入其他离子,且生成硫酸钡白色沉淀,现象明显;洗涤滤渣可以充分溶解滤渣中可溶性钡盐,减少其对环境的污染。
能力提升全练
11.C　镓酸锌(化学式ZnGa2O4)中锌元素的化合价为+2价、氧元素的化合价为-2价,依据化合物中各元素正负化合价的代数和为零,可推算出镓酸锌中镓元素的化合价为+3价,A项正确;根据微观示意图可知,CO2和H2在镓酸锌的催化作用下转化为甲醇(CH3OH)和H2O,反应的化学方程式为CO2+3H2 CH3OH+H2O,镓酸锌为催化剂,其质量和化学性质在化学反应前后不发生变化,B项正确;该反应中有单质(H2)参加反应,C项错误;由题意可知,在紫外线或低压电子激发下的镓酸锌是一种光源,D项正确。
12.(1)BC　(2)电　(3)增大　(4)SiCl4+2H2Si+4HCl
解析　(1)合成材料包括塑料、合成纤维和合成橡胶;合金和铁属于金属材料。(2)光伏发电原理是将太阳能转化为电能。(3)由化学方程式可知,放电过程中,硫酸参与反应,溶液的酸性减弱,溶液的pH增大。
13.(1)TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO　(2)置换反应
解析　(1)在高温条件下往金红石(主要成分TiO2)与碳粉混合物中通入氯气,反应制得四氯化钛(TiCl4)和一种可燃性气体,根据反应前后元素的种类不变可知,该可燃性气体中含有碳元素和氧元素,则为一氧化碳,反应的化学方程式为TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。(2)过程②是在氩气的气流中,高温下用过量的镁跟四氯化钛反应制得钛和氯化镁,该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,属于置换反应。
14.(1)无机　(2)冶炼金属(合理即可)
(3)Cl2　(4)SiCl4+2H2Si+4HCl
解析　(1)单质硅属于无机材料。(2)过程①发生的反应是焦炭和二氧化硅在高温条件下生成硅和一氧化碳,一氧化碳具有可燃性和还原性,因此可用作燃料或冶炼金属。(3)从流程图可以看出,过程②是硅和X反应生成SiCl4,因此参加反应的单质X为氯气,化学式为Cl2。
15.(1)4.8
(2)8.0 g CuO中含铜元素的质量:mCu=8.0 g×=6.4 g
8.0 g MgO中含镁元素的质量:mMg=8.0 g×=4.8 g
∵mCu+mMg=6.4 g+4.8 g=11.2 g
∴X中只含铜、镁元素,故可设该物质的化学式为CuaMgb
又∵==
解得a∶b=1∶2
∴X中铜、镁元素的原子个数比为1∶2
解析　(1)根据质量守恒定律可知,燃烧过程中消耗O2的质量为8.0 g+8.0 g-11.2 g=4.8 g。
素养探究全练
16.(1)B　(2)A　(3)B　(4)A　(5)2LiOH+CO2Li2CO3+H2O
解析　(1)尼龙、涤纶属于合成纤维;(2)“高弹性、绝缘性”是不需要经过化学变化就表现出来的性质,属于物理性质;(3)金属越活泼,冶炼难度越大,开发和利用的时间越晚,锂和铝的利用要比铜和铁晚得多,其实质原因主要是锂和铝的金属活动性比铜和铁强;(4)氧气能供给呼吸,宇航服里面应该备有氧气。

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