Question

7．材料是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎．回答下列問題：
（1）下列生產(chǎn)工藝能獲取新型無機非金屬材料的是①②（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，若該過程中轉移的電子為1.60×10⁵mol，不考慮其他的反應，也不考慮生鐵中的雜質(zhì)，則煉得的生鐵為3.36t．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，其中除去硫的化學方程式為FeS+CaO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CaS．
（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降低Al₂O₃的熔點，減少熔融電解質(zhì)的能耗，物質(zhì)W的化學式為Al₂O₃；若鋁土礦的純度為60%，提取W的損失率為3%，電解時損失率為0.1%，粗鋁凈化時的損失率為2%，鋁錠中鋁的含量為99.9%，那么1.0t鋁土礦可制備鋁錠0.3t．
（4）金屬腐蝕帶來的損失無法估量．鋼鐵腐蝕多為吸氧腐蝕，其正極反應式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，金屬防腐措施很多，其中犧牲陽極（金屬Zn）的陰極保護法的“陰極”反應式為Zn-2e^-=Zn²⁺．

Answer 1

分析 （1）傳統(tǒng)的無機非金屬材料是工業(yè)和基本建設所必需的基礎材料，如玻璃、水泥等；新型無機非金屬材料是20世紀中期以后發(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、新產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)工業(yè)技術改造、現(xiàn)代國防和生物醫(yī)學所不可缺少的物質(zhì)基礎，據(jù)此進行判斷；
（2）磁鐵礦的主要成分為四氧化三鐵，根據(jù)電子守恒計算出生成鐵的物質(zhì)的量，再計算出生成鐵的質(zhì)量；寫出硫化亞鐵與氧化鈣反應的化學方程式；
（3）冰晶石能溶解Al₂O₃晶體，被用作助熔劑降低Al₂O₃的熔點；W為鋁土礦的主要成分氧化鋁；設出生成鋁錠的質(zhì)量，然后利用鋁元素質(zhì)量守恒定律列式計算；
（4）犧牲陽極（金屬Zn）的陰極保護法的“陰極”鋅失去電子生成鋅離子，據(jù)此寫出電極反應式．

解答 解：（1）A．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非金屬材料，故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非金屬材料，故②正確；
③水泥是傳統(tǒng)無機非金屬材料，故③錯誤；
④光學玻璃是傳統(tǒng)無機非金屬材料，故④錯誤；
故答案為：①②；
（2）磁性氧化鐵化學式為Fe₃O₄，其中鐵元素的平均化合價為+$\frac{8}{3}$，該過程中轉移的電子為1.60×10⁵mol，則生成Fe的物質(zhì)的量為：$\frac{1.60×1{0}^{5}mol}{\frac{8}{3}}$=6×10⁴mol，可以得到生鐵的質(zhì)量為：56g/mol×6×10⁴mol=3.36×10⁶g=3.36t；通常用氧化鈣除去硫，反應的化學方程式為：FeS+CaO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CaS，
故答案為：3.36；FeS+CaO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CaS；
（3）Al₂O₃屬于離子晶體，熔點較高，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被用作助熔劑，降低三氧二化鋁熔化時所需的溫度，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，減少熔融電解質(zhì)的能耗；W是鋁土礦中主要成分氧化鋁，其化學式為：Al₂O₃；
設生成的鋁錠的質(zhì)量為x，根據(jù)鋁元素質(zhì)量守恒可得：1.0t×60%×$\frac{27×2}{102}$×（1-3%）×（1-0.1%）×（1-2%）=99.9%x，解得：x=0.3t，
故答案為：降低Al₂O₃的熔點，減少熔融電解質(zhì)的能耗；Al₂O₃；0.3；
（4）吸氧腐蝕中正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；陰極為原電池的負極，鋅失去電子生成鋅離子，電極反應式為：Zn-2e^-=Zn²⁺，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；Zn-2e^-=Zn²⁺．

點評 本題考查了金屬鋁的冶煉、材料的判斷、氧化還原反應的計算等知識，題目難度中等，注意掌握原電池工作原理，明確金屬鋁的性質(zhì)及冶煉方法，還要熟悉傳統(tǒng)無機非金屬材料與新型無機非金屬材料的區(qū)別．