Question

5．“材料”的發(fā)現(xiàn)和使用往往會(huì)極大地推動(dòng)生產(chǎn)、生活的發(fā)展，一些材料的出現(xiàn)甚至具有里程碑式劃時(shí)代的意義．請(qǐng)回答下列問題：
（1）無機(jī)非金屬材料．高純度單晶硅是典型的無機(jī)非金屬材料，又稱“半導(dǎo)體”材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計(jì)算機(jī)的一場(chǎng)“革命”．這種材料可以按下列方法制備：
SiO₂$→_{高溫}^{ⅠC}$Si（粗）$→_{300℃}^{Ⅱ．HCl}$SiHCl₃$→_{1000～1100℃}^{Ⅲ．過量的H_{2}}$Si（純）
①寫出步驟I的化學(xué)方程式：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑．
②步驟Ⅱ經(jīng)過冷凝得到的SiHCl₃（沸點(diǎn)為33.0℃）中含有少量的SiCl₄（沸點(diǎn)為57.6℃）和HCl（沸點(diǎn)為-84.7℃），提純SiHCl₃的實(shí)驗(yàn)方法是蒸餾或分餾．
③下列有關(guān)硅材料的說法正確的是AD
A．單質(zhì)硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但可以被強(qiáng)堿溶液腐蝕
B．鹽酸可以與硅反應(yīng)，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅
C．普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的，其熔點(diǎn)很高
D．光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO₂
④在人體器官受到損傷時(shí)，需要使用一種新型無機(jī)非金屬材料來植入體內(nèi)，這種材料是B（填字母）．
A．高溫結(jié)構(gòu)陶瓷     　B．生物陶瓷　     C．導(dǎo)電陶瓷
（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．包括純金屬、合金和特種金屬材料等．下列物質(zhì)中不屬于合金的是D
A．鋼鐵       B．青銅       C．硬鋁        D．水銀
（3）高分子材料．它可以分成無機(jī)高分子材料和有機(jī)高分子材料．[Al Fe （OH）_nCl_6-n]_m屬于無機(jī)高分子材料，是一種新型高效凈水劑，它廣泛應(yīng)用生活用水和工業(yè)污水的處理，其中鐵元素的化合價(jià)為+3；
（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(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.45%；②該材料的化學(xué)式為BaO•Fe₂O₃．

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；
③A．硅與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和氫氣；
B．硅與鹽酸不反應(yīng)；
C．玻璃為混合物，不存在固定的熔點(diǎn)；
D．二氧化硅為光導(dǎo)纖維的主要成分；
④用于人體器官的陶瓷，應(yīng)具有良好的生物性能，據(jù)此分析；
（2）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；
（3）依據(jù)AlFe（OH）_nCl_6-n中各元素的化合價(jià)代數(shù)和為0分析鐵元素的化合價(jià)；
（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(yīng)過程可知為氧化鐵，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制備粗硅，方程式為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑，
故答案為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$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；
③A．硅與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和氫氣，可以被強(qiáng)堿溶液腐蝕，故A正確；
B．硅與鹽酸不反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；
C．玻璃為混合物，不存在固定的熔點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；
D．二氧化硅為光導(dǎo)纖維的主要成分，故D正確；
故答案為：AD；
④用于人體器官的陶瓷，應(yīng)具有良好的生物性能，
故答案為：B；
（2）A．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；
（3）化合物[Al Fe （OH）_nCl_6-n]_m中鋁元素顯+3價(jià)，氫氧根為-1價(jià)，各元素的化合價(jià)代數(shù)和為0，故鐵元素的化合價(jià)為+3價(jià)，
故答案為：+3；
（4）①n（BaSO₄）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=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）$\frac{3.20g}{160g/mol}$=0.02mol，m（Fe）=0.04mol×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)=$\frac{1.28g}{6.26g}$×100%=20.45%；
故答案為：20.45%；
②1.28g氧元素的物質(zhì)的量=$\frac{1.28g}{16g/mol}$=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) 本題考查了硅及其化合物的性質(zhì)和用途，物質(zhì)性質(zhì)的分析應(yīng)用，合金概念的理解應(yīng)用等知識(shí)，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．