高中化學(xué) 主題3 礦山資源 硫酸與無機材料制造 課題2 陶瓷的燒制學(xué)業(yè)分層測評 魯科版選修2

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陶瓷的燒制 (建議用時：45分鐘) [學(xué)業(yè)達標(biāo)] 1．與陶瓷、玻璃、水泥同類的物質(zhì)是(　　) A．光導(dǎo)纖維 B．有機玻璃 C．人造纖維 D．磚瓦 【解析】　陶瓷、玻璃、水泥、磚瓦均屬于硅酸鹽材料；光導(dǎo)纖維的成分為SiO2；人造纖維和有機玻璃均為有機高分子材料。 【答案】　D 2．材料與化學(xué)密切相關(guān)，表中對應(yīng)關(guān)系錯誤的是(　　) 材料 主要化學(xué)成分 A 剛玉、金剛石 三氧化二鋁 B 大理石、石灰石 碳酸鈣 C 普通水泥、普通玻璃 硅酸鹽 D 沙子、石英 二氧化硅 【解析】　剛玉的成分為Al2O3，金剛石為碳單質(zhì)。 【答案】　A 3．陶瓷已廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)中，下列不屬于陶瓷制品的是 (　　) 【導(dǎo)學(xué)號：28920037】 A．電器中的絕緣瓷管　　　 B．實驗室中的坩堝 C．化學(xué)實驗室中的試管 D．建筑上燒制的磚瓦 【解析】　實驗室中的試管為玻璃制品。 【答案】　C 4．下列有關(guān)普通玻璃的說法不正確的是(　　) A．制普通玻璃的原料主要是純堿、石灰石和石英 B．玻璃在加熱熔化時有固定的熔點 C．普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅 D．盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，是為了防止燒堿跟二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口粘在一起 【解析】　普通玻璃以純堿、石灰石和石英為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得，A正確。玻璃是混合物，沒有固定的熔點，B錯誤。普通玻璃的主要成分為Na2SiO3、CaSiO3、SiO2，C正確。二氧化硅易與堿液反應(yīng)生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很強的黏合性，因此盛NaOH等強堿性溶液的試劑瓶不得用玻璃塞。 【答案】　B 5．過量的泥沙、純堿、生石灰熔化后生成(　　) ①水泥?、诓ＡА、厶沾伞、芑炷痢、菀环N硅酸鹽材料 A．①④ B．②⑤ C．③ D．② 【解析】　水泥的主要成分是2CaOSiO2、3CaOSiO2、3CaOAl2O3和鐵鋁酸鈣，其生產(chǎn)原料為黏土、石灰石?；炷潦撬?、碎石和沙子的混合物。陶瓷屬于硅酸鹽產(chǎn)品，其主要原料是黏土。泥沙的主要成分是SiO2，與純堿、生石灰在高溫下發(fā)生反應(yīng)：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，SiO2＋CaOCaSiO3，而Na2SiO3、CaSiO3與SiO2的熔合物即是玻璃，玻璃是一種硅酸鹽產(chǎn)品，故答案為B。 【答案】　B 6．石灰石在自然界中存量豐富，它是許多工業(yè)的主要原料之一。但制取下列物質(zhì)不需要石灰石的是(　　) A．玻璃 B．陶瓷 C．水泥 D．漂粉精 【解析】　制玻璃的主要原料是純堿、石灰石和石英；制陶瓷的主要原料是黏土；制水泥的主要原料是石灰石和黏土；制漂粉精是用石灰乳和氯氣，制石灰乳要以石灰石為原料；不需要石灰石的是陶瓷。 【答案】　B 7．新型無機材料碳化鈦(TiC)、碳化硼(B4C3)、氮化硅(Si3N4)等稱為非氧化物陶瓷，合成這些物質(zhì)需在高溫條件下進行，在合成工藝中必須注意(　　) A．通入充足的氧氣 B．避免與氧氣接觸 C．不可在氮氣氣氛中合成 D．通入少量氧氣 【解析】　在高溫條件下，TiC、B4C3、Si3N4等非氧化物陶瓷與氧氣反應(yīng)而被腐蝕，而氮氣的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不與非氧化物陶瓷反應(yīng)，起到保護陶瓷不被氧化的作用。 【答案】　B 8．下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：28920038】 ①硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素 ②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品 ③高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維 ④陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 【解析】　水晶飾物是SiO2，不是硅酸鹽制品。光導(dǎo)纖維的成分是SiO2，不是硅單質(zhì)。 【答案】　C 9．下列對材料的特性及用途的敘述不正確的是(　　) A．氧化鋁陶瓷具有兩性，因此可用來制造人造牙齒 B．氮化硅陶瓷耐高溫且不易傳熱，可用于制造柴油機部件 C．光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)光的能力很強，是非常好的通訊材料 D．人造剛玉硬度大，可用于制造剛玉球磨機 【解析】　本題以新型無機非金屬材料為題材著重考查了性質(zhì)決定用途這一原則，并與生產(chǎn)和生活相聯(lián)系。要求我們能夠認(rèn)識生產(chǎn)、生活中化學(xué)的重要作用。氧化鋁陶瓷用來制造人造牙齒的原因是它具有很高的硬度及具有良好的生物相容性而不是由于其具有兩性；氮化硅陶瓷耐高溫且不易傳熱，所以用于制造柴油機部件時不需要冷卻，損失的能量??；光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)光的能力很強，在通訊時用于傳導(dǎo)光信號；人造剛玉(氧化鋁)硬度大，所以可用做球磨機材料。 【答案】　A 10．精細(xì)陶瓷(又稱為特種陶瓷)在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用前景很廣。以SiO2加少量PdCl2研磨成極細(xì)的顆粒，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制成多孔燒結(jié)體，具有半導(dǎo)體的性質(zhì)。它具有相當(dāng)大的比表面積，將它和電子組件及儀表組成“電子鼻”，被稱為“人工神鼻”。冰箱泄露的氟利昂濃度只有十萬分之一也能“嗅”出。關(guān)于“電子鼻”的下列敘述中不正確的是(　　) A．“電子鼻”大大突破了人的嗅覺 B．“電子鼻”吸附氣體的能力極強 C．“電子鼻”可廣泛應(yīng)用于易燃、易爆、有毒氣體的自動檢測和報警 D．“電子鼻”易溶于水 【解析】　“電子鼻”能夠“嗅”到人嗅不到的物質(zhì)，所以它大大突破了人的嗅覺極限；它的原理是其表面積極大，容易吸附氣體，這樣才能檢測氣體；由于它能夠吸附氣體，所以它應(yīng)能夠檢測到易燃、易爆及有毒的氣體。從“電子鼻”所用的原料來看，燒結(jié)后的陶瓷應(yīng)屬于硅酸鹽材料，所以應(yīng)難溶于水。 【答案】　D [能力提升] 11．某科研小組用高嶺土(主要成分是Al2O32SiO22H2O并含有少量CaO和Fe2O3)研制新型凈水劑(鋁的化合物)，其實驗步驟如下：將土樣和純堿混勻，加熱熔融，冷卻后用水浸取熔塊，過濾、棄去殘渣，濾液用鹽酸酸化，經(jīng)過濾，分別得到沉淀和溶液即為凈水劑。 (1)寫出熔融時，主要成分與純堿反應(yīng)的方程式： _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ (氧化鋁和純堿的反應(yīng)與SiO2和純堿反應(yīng)類似)。 (2)最后的沉淀物是什么？并寫出有關(guān)離子方程式：_____________________ ________________________________________________________________。 (3)實驗中常用的坩堝有瓷坩堝和鐵坩堝，本實驗在熔融土樣時選用__________。 【解析】　由制普通玻璃的反應(yīng)原理可寫出Na2CO3與SiO2的反應(yīng)方程式；由提示可確定Al2O3跟Na2CO3反應(yīng)生成鋁的含氧酸鈉鹽即NaAlO2，即可寫出反應(yīng)方程式。熔塊溶解過濾的濾液中主要含有Na2SiO3、NaAlO2，加鹽酸后Na2SiO3跟鹽酸生成H2SiO3沉淀，NaAlO2跟過量鹽酸反應(yīng)生成AlCl3作凈水劑。瓷坩堝中含有SiO2，在高溫下能跟Na2CO3發(fā)生反應(yīng)，因此應(yīng)用鐵坩堝。 【答案】　(1)Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑ (2)H2SiO3,2H＋＋SiO===H2SiO3↓ (3)鐵坩堝 12．陶瓷的發(fā)明是人類早期科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的一個重要的里程碑，現(xiàn)在，陶瓷已廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)中。 (1)陶瓷不具有的性質(zhì)是________。 A．可導(dǎo)電　　 B．耐酸堿 C．抗氧化 D．耐高溫 (2)實驗室中最常用的坩堝是________，熔融燒堿樣品做實驗時一般選用________坩堝。 (3)在搪瓷和陶瓷器具表面的釉質(zhì)中含有極微量的Pb、Cd和Sb等有毒的金屬鹽類，為防止中毒、不能長期盛放下列物質(zhì)的是________。 A．食用植物油 B．醬油 C．食醋 D．酒 【解析】　(1)陶瓷的主要特性有：抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等特點。 (2)實驗室中最常用的坩堝是瓷坩堝，加熱時，NaOH能與瓷坩堝反應(yīng)，所以熔融燒堿時，一般用鐵坩堝。 (3)食醋的主要成分是醋酸，能溶解鉛、鎘等金屬造成重金屬離子中毒。 【答案】　(1)A　(2)瓷坩堝　鐵　(3)C 13．已知某一硅酸鹽可表示為Mga(Si4O10)(OH)b(其中a、b為正整數(shù))，試回答： (1)a與b應(yīng)滿足的關(guān)系是(寫表達式)_________________________________。 (2)a能否等于2？________(填“能”、“ 不能”或“無法確定”)。 (3)a＝3的硅酸鹽的表達式(以氧化物的形式表示)______________________。 【答案】　(1)2a＝b＋4　(2)不能 (3)3MgO4SiO2H2O 14．氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它硬度大、熔點高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上普遍采用高純硅與純氮在1 300 ℃反應(yīng)獲得。 (1)根據(jù)性質(zhì)，推測氮化硅陶瓷的用途是________。(填序號) A．制汽輪機　　　　　　 B．制有色玻璃 C．制永久性模具 D．制造柴油機 (2)寫出N的原子結(jié)構(gòu)示意圖：________，根據(jù)元素周期律知識，請寫出氮化硅的化學(xué)式：_______________________________________________________。 (3)氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強，除氫氟酸外，它不與其他無機酸反應(yīng)。試推測該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式：___________________________________。 (4)現(xiàn)用四氯化硅與氮氣在氫氣氣氛保護下，加強熱發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________。 【解析】　氮化硅是一種高溫陶瓷材料，具有硬度大，熔點高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)良性質(zhì)，可用于制造軸承、汽輪機葉片、機械密封環(huán)、永久性模具等機械構(gòu)件，N元素位于元素周期表第二周期第ⅤA族，Si元素則在第三周期第ⅣA族，非金屬性應(yīng)是N元素比Si元素強，其化學(xué)式可寫為Si3N4，氮化硅可被氫氟酸腐蝕，由Si3N4和HF的性質(zhì)分析，可推知該反應(yīng)不可能是氧化還原反應(yīng)，其產(chǎn)物只能是SiF4和NH3。SiCl4、N2、H2加強熱時反應(yīng)產(chǎn)物之一是Si3N4，可知N2作為氧化劑參與反應(yīng)，那么還原劑只能是H2，H2的氧化產(chǎn)物只能是HCl。 【答案】　(1)ACD　(2) 　Si3N4 (3)Si3N4＋12HF===3SiF4↑＋4NH3↑ (4)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl