Question

26．材料是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵，是科學(xué)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)．材料的發(fā)展不僅影響了人類(lèi)的昨天和今天，而且還將影響到人類(lèi)的明天．請(qǐng)回答以下與材料有關(guān)的問(wèn)題．
（1）無(wú)機(jī)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(fā)展的前沿．其主要用途是用做半導(dǎo)體材料和利用太陽(yáng)能光伏發(fā)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(guò)量H2

1000～1100℃

Si（純）
①寫(xiě)出步驟①的化學(xué)方程式：

 

．
②已知以下幾種物質(zhì)的沸點(diǎn)：

物質(zhì)	SiHCl3	SiCl4	HCl
沸點(diǎn)	33.0℃	57.6℃	-84.7℃

在步驟②中提純SiHCl₃所進(jìn)行的主要操作的名稱(chēng)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(gòu)成的具有金屬特性的材料的統(tǒng)稱(chēng)．包括純金屬、合金和特種金屬材料等．
①下列物質(zhì)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(xiě)出保護(hù)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(dāng)．實(shí)驗(yàn)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(jù)

 

現(xiàn)象證明膠體已經(jīng)制成．實(shí)驗(yàn)中必須要用蒸餾水，而不能用自來(lái)水，其原因是

 

．
（4）磁性材料．某磁性粉末材料是一種復(fù)合型氧化物，為測(cè)定其組成，現(xiàn)稱(chēng)取6.26g樣品，將其全部溶于過(guò)量稀HNO₃，加入過(guò)量Na₂SO₄溶液，生成4.66g白色沉淀、過(guò)濾、在濾液中加入過(guò)量NaOH溶液，生成紅褐色沉淀，將沉淀過(guò)濾、洗滌、灼燒后得3.20g固體．
①該磁性粉末中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

；
②該材料的化學(xué)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(jù)熔沸點(diǎn)的不同實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離的方法為蒸餾或分餾；
（2）①依據(jù)合金是金屬和金屬或非金屬形成的具有化學(xué)特性的物質(zhì)，結(jié)合物質(zhì)組成和合金的概念分析判斷；
②銅發(fā)生化學(xué)腐蝕條件是和氧氣，二氧化碳，水接觸發(fā)生反應(yīng)，保護(hù)銅可以依據(jù)隔離反應(yīng)物質(zhì)分析判斷；
（3）依據(jù)膠體的本質(zhì)特征是分散質(zhì)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(yīng)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(guò)濾紙，濁液不能通過(guò)濾紙，膠體形成的檢驗(yàn)方法可以利用膠體具有丁達(dá)爾現(xiàn)象設(shè)計(jì)檢驗(yàn)方法；自來(lái)水中含有電解質(zhì)的 陰陽(yáng)離子，能中和膠體微粒吸附的電荷引發(fā)膠體聚沉，得不到膠體；
（4）依據(jù)題干信息可知生成的沉淀為硫酸鋇，計(jì)算得到被元素物質(zhì)的量，在濾液中加入過(guò)量NaOH溶液，生成紅褐色沉淀，將沉淀過(guò)濾、洗滌、灼燒后得3.20g固體，分析反應(yīng)過(guò)程可知為氧化鐵，計(jì)算得到鐵元素物質(zhì)的量，依據(jù)氧化物組成元素就是所含氧元素質(zhì)量得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)；依據(jù)計(jì)算得到鋇元素、鐵元素、氧元素物質(zhì)的量計(jì)算得到氧化物的化學(xué)式；

解答：解：（1）①工業(yè)上用焦炭在高溫下置換二氧化硅中的硅來(lái)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(diǎn)33.0℃）、SiCl₄（沸點(diǎn)57.6℃）、HCl（沸點(diǎn)-84.7℃），他們的沸點(diǎn)不同，根據(jù)沸點(diǎn)的不同實(shí)現(xiàn)物質(zhì)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(zhì)，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(fā)生化學(xué)腐蝕，保護(hù)銅應(yīng)隔離銅與空氣中的氧氣水等接觸發(fā)生反應(yīng)，所以保護(hù)銅制品需要在干燥的空氣環(huán)境中；
故答案為：在干燥的空氣環(huán)境中保存；
（3）膠體的本質(zhì)特征是分散質(zhì)微粒直徑為1～100nm的分散系，實(shí)驗(yàn)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(yīng)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(guò)濾紙，濁液不能通過(guò)濾紙，膠體形成的檢驗(yàn)方法可以利用膠體具有丁達(dá)爾現(xiàn)象設(shè)計(jì)檢驗(yàn)方法；自來(lái)水中含有電解質(zhì)的 陰陽(yáng)離子，能中和膠體微粒吸附的電荷引發(fā)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(guò)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(fù)合氧化物中氧元素的質(zhì)量=6.26g-2.74g-2.24g=1.28g，則氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

1.28g

6.26g

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

1.28g

16g/mol

=0.08mol，由①計(jì)算可知，符合氧化物中鋇原子、鐵原子、氧原子的物質(zhì)的量之比=0.02：0.02×2：0.08=1：2：4；
所以原子數(shù)之比為1；2；4，化學(xué)式為BaO?Fe₂O₃；
故答案為：BaO?Fe₂O₃；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了無(wú)機(jī)材料的分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的分析應(yīng)用，主要有膠體的制備和檢驗(yàn)方法，合金概念的理解應(yīng)用，復(fù)雜化學(xué)式的計(jì)算方法是解題關(guān)鍵，題目難度中等．