Question

26．材料是科學技術進步的關鍵，是科學技術和社會發展的物質基礎．材料的發展不僅影響了人類的昨天和今天，而且還將影響到人類的明天．請回答以下與材料有關的問題．
（1）無機非金屬材料．單晶硅是一種比較活潑的非金屬元素，是晶體材料的重要組成部分，處于新材料發展的前沿．其主要用途是用做半導體材料和利用太陽能光伏發電、供熱等．單晶硅的制備方法如下：
SiO₂

①C

高溫

Si（粗）

②HCI

300℃

SiHCl₃

③過量H2

1000～1100℃

Si（純）
①寫出步驟①的化學方程式：

 

．
②已知以下幾種物質的沸點：

物質	SiHCl3	SiCl4	HCl
沸點	33.0℃	57.6℃	-84.7℃

在步驟②中提純SiHCl₃所進行的主要操作的名稱是

 

．
（2）金屬材料．金屬材料是指金屬元素或以金屬元素為主構成的具有金屬特性的材料的統稱．包括純金屬、合金和特種金屬材料等．
①下列物質中不屬于合金的是

 

．A．鋼鐵  B．青銅  C．硬鋁  D．水銀
②銅器制品常因接觸空氣中的O₂、CO₂和H₂O而易生成銅銹．試寫出保護銅制品的方法：

 

．
（3）納米材料，膠體粒子的直徑大約是

 

，與納米材料的尺寸相當．實驗室制取Fe（OH）₃膠體溶液的方法是

 

，用

 

方法消除膠體中的渾濁，根據

 

現象證明膠體已經制成．實驗中必須要用蒸餾水，而不能用自來水，其原因是

 

．
（4）磁性材料．某磁性粉末材料是一種復合型氧化物，為測定其組成，現稱取6.26g樣品，將其全部溶于過量稀HNO₃，加入過量Na₂SO₄溶液，生成4.66g白色沉淀、過濾、在濾液中加入過量NaOH溶液，生成紅褐色沉淀，將沉淀過濾、洗滌、灼燒后得3.20g固體．
①該磁性粉末中氧元素的質量分數為

 

；
②該材料的化學式為

 

．

Answer 1

分析：（1）①焦炭在高溫下可以置換二氧化硅中的硅；
②根據熔沸點的不同實現物質分離的方法為蒸餾或分餾；
（2）①依據合金是金屬和金屬或非金屬形成的具有化學特性的物質，結合物質組成和合金的概念分析判斷；
②銅發生化學腐蝕條件是和氧氣，二氧化碳，水接觸發生反應，保護銅可以依據隔離反應物質分析判斷；
（3）依據膠體的本質特征是分散質微粒直徑分析；氫氧化鐵膠體的制備方法是利用鐵離子的水解反應制備，飽和氯化鐵溶液滴入沸水中加熱到紅褐色得到氫氧化鐵膠體；膠體能通過濾紙，濁液不能通過濾紙，膠體形成的檢驗方法可以利用膠體具有丁達爾現象設計檢驗方法；自來水中含有電解質的 陰陽離子，能中和膠體微粒吸附的電荷引發膠體聚沉，得不到膠體；
（4）依據題干信息可知生成的沉淀為硫酸鋇，計算得到被元素物質的量，在濾液中加入過量NaOH溶液，生成紅褐色沉淀，將沉淀過濾、洗滌、灼燒后得3.20g固體，分析反應過程可知為氧化鐵，計算得到鐵元素物質的量，依據氧化物組成元素就是所含氧元素質量得到質量分數；依據計算得到鋇元素、鐵元素、氧元素物質的量計算得到氧化物的化學式；

解答：解：（1）①工業上用焦炭在高溫下置換二氧化硅中的硅來制備粗硅，方程式為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑；
故答案為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑；
②SiHCl₃（沸點33.0℃）、SiCl₄（沸點57.6℃）、HCl（沸點-84.7℃），他們的沸點不同，根據沸點的不同實現物質分離的方法為蒸餾或分餾；
故答案為：蒸餾或分餾；
（2）①A、硬鋁是由Al、Cu、Mg、Mn、Si等形成的合金，故A不符合；
B、黃銅是Cu和Zn的合金，故B不符合；
C、鋼鐵是鐵和碳等形成的合金，故C不符合；
D、水銀是金屬汞，屬于金屬單質，不是合金，故D符合；
故答案為：D．
②銅器制品常因接觸空氣中的O₂、CO₂和H₂O而易生成銅銹，發生化學腐蝕，保護銅應隔離銅與空氣中的氧氣水等接觸發生反應，所以保護銅制品需要在干燥的空氣環境中；
故答案為：在干燥的空氣環境中保存；
（3）膠體的本質特征是分散質微粒直徑為1～100nm的分散系，實驗室制取Fe（OH）₃膠體溶液的方法是，是利用鐵離子的水解反應制備，飽和氯化鐵溶液滴入沸水中，加熱到紅褐色得到氫氧化鐵膠體；膠體能通過濾紙，濁液不能通過濾紙，膠體形成的檢驗方法可以利用膠體具有丁達爾現象設計檢驗方法；自來水中含有電解質的 陰陽離子，能中和膠體微粒吸附的電荷引發膠體聚沉，得不到膠體；
（4）①n（BaSO₄）=

4.66g

233g/mol

=0.02mol，m（Ba）=137g/mol×0.02mol=2.74g，濾液中加入過量氫氧化鈉溶液，生成紅褐色沉淀為氫氧化鐵沉淀，洗滌灼燒得到3.20g固體為氧化鐵，則n（Fe₂O₃）

3.20g

160g/mol

=0.02mol，m（Fe）=0.02mol×56g/mol=2.24g；復合氧化物中氧元素的質量=6.26g-2.74g-2.24g=1.28g，則氧元素質量分數=

1.28g

6.26g

×100%=20.45%；
故答案為：20.45%；
②1.28g氧元素的物質的量=

1.28g

16g/mol

=0.08mol，由①計算可知，符合氧化物中鋇原子、鐵原子、氧原子的物質的量之比=0.02：0.02×2：0.08=1：2：4；
所以原子數之比為1；2；4，化學式為BaO?Fe₂O₃；
故答案為：BaO?Fe₂O₃；

點評：本題考查了無機材料的分析判斷，物質性質的分析應用，主要有膠體的制備和檢驗方法，合金概念的理解應用，復雜化學式的計算方法是解題關鍵，題目難度中等．