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高三化学新材料与新能源热点检测试题(含答案)
镜头四：新材料与新能源 可能用到的相对原子质量： H：1 C：12 N：14 O：16 Na：23 Mg：24 Al：27 Si：28 P：31 S：32 Cl：35.5 Fe：56 Cu：64 Ag：108 Ba：137 Cr：52 一、选择题： 1.生活离不开化学，下列有关说法正确的是 A.乙醇和汽油都是可再生能源，应大力推广使用“乙醇汽油” B.二氧化硅可用于光导纤维和太阳能电池 C.明矾和漂白粉都可用于自来水的消毒 D.发展“低碳经济”有利于缓解“温室效应” 2.温家宝总理在全国人大会议上所作的“政府工作报告”中指出：“抓好资源节约，建设环境友好型社会”，这是我国社会及经济长期发展的重要保证。你认为下列行为有悖于这一理念的是 A.开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料 B.将煤进行气化处理，提高煤的综合利用效率 C.研究采煤，采油新技术，尽量提高产量以满足工业生产的快速发展 D.实现资源的“3R”利用观，即：减少资源消耗（Reduce）、增加资源的重复使用（Reuse）、资源的循环再生(Recycle) 3.2006年1月1日，我省“苏北五市”决定全面推广使用乙醇汽油作为发动机燃料，即在汽油中掺入一定比例的乙醇，以代替一部分汽油。下列有关说法正确的是 A.乙醇汽油是一种清洁能源，燃烧不会产生污染 B.乙醇与汽油组成元素相同，化学成分相似 C.乙醇汽油燃烧时，耗氧量高于等质量的汽油 D.乙醇可通过淀粉转化制得，是一种可再生的燃料 4.生物质能是绿色植物通过叶绿体将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量，它一直是人类赖以生存的重要能源。下列有关说法不正确的是 A.生物质能是可再生性能源 B.沼气是由生物质能转换而来化石能源，其主要成分是碳氢化合物 C.乙醇汽油是混合型能源，乙醇可由富含淀粉的谷物发酵产生 D.用油料作物生产的“生物柴油”成分与从石油中提取的柴油成分相同 5.2007年9月，美国科学家宣称：普通盐水在无线电波照射下可燃烧，这伟大的发现，有望解决用水作人类能源的重大问题。无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”，释放出氢原子，若点火，氢原子就会在该种频率下持续燃烧。上述中“结合力”实质是 A.分子间作用力 B.氢键 C.非极性共价键 D.极性共价键
6.氢核聚变能产生大量的能量，而高纯度铍（Be）是制造核聚变反应装置中最核心的部件之一的屏蔽包的主要材料，据中新网2009年2月6日报道，我国科学家己成功地掌握了获取高纯度铍的技术，下列有关说法不正确的是 A.10Be、9Be、8Be核内质子数均是4 B.10Be、9Be、8Be是摩尔质量不同的三种同素异形体 C.氢核聚变后会产生新元素 D.从矿物中提取单质铍的过程中铍一定被还原 7.LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠。已知该电池放电时的电极反应式为：正极 FePO4+Li++e－==LiFePO4 负极 Li－e－== Li+ 下列说法中正确的是 A.充电时电池反应为FePO4+Li = LiFePO4 B.充电时动力电池上标注“+”的电极应与外接电源的正极相连 C.放电时电池内部Li+向负极移动 D.放电时，在正极上是Li＋得电子被还原 8.储氢碳纳米管研究获重大进展，电弧法合成的碳纳米管，常伴有碳纳米颗粒，碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯。其反应的离子方程式为（其中a、b、c、d、e 、f为反应的系数）：aC + bCr2O72- + cH+ ＝ dCO2↑ + eCr3+ + fH2O。上述反应的有关叙述中错误的是 A.反应中既可用稀盐酸又可用稀硫酸酸化 B.当a = 3时，c = 16 C.系数b、c、e 有如下关系：c = 2b + 3e D.若产生11g气体物质，则有6.02×1023个电子发生转移 9.乙醇可通过淀粉等生物质原料发酵制得，属于可再生资源，通过乙醇制取氢气具有良好的应用前景。已知通过乙醇制取氢气有如下两条路线： a.水蒸气催化重整：CH3CH2OH(g) + H2O(g) ® 4H2(g) + 2CO(g) △H=+255.58 kJ•mol-1 b.部分催化氧化：CH3CH2OH(g) + O2(g) ® 3H2(g) + 2CO(g) △H=+13.76kJ•mol-1 则下列说法错误的是 A.从原料消耗的角度来看，a路线制氢更有价值 B.从能量消耗的角度来看，b路线制氢更加有利 C.a路线制氢由于要消耗很多能量，所以在实际生产中意义不大 D.降低温度，可提高b路线中乙醇的转化率 10.工业上可用下列反应来制取纯硅： 反应①：Si（粗硅）+3HCl（g）=SiHCl3（l）+H2（g） 反应②：SiHCl3（l）+H2（g） = Si（纯硅）+3HCl（g） 假设在每一轮次的投料生产中，硅元素无损失，反应①中HCl的利用率为60%，反应②中H2的利用率为80%。则下一轮次的生产中，需补充投入HCl 和H2的体积比为 A.4 �U1 B.8�U1 C.2�U3 D.3�U5
二、非选择题： 11.（12分）硅和氮均是自然界含量丰富的元素,其单质及其化合物在环境、能源及材料科学中有着重要影响和广泛应用。试回答下列问题： ⑴向大气中排放NOx可能导致的环境问题有 （答两点）。已知，足量NaOH溶液能完全吸收NO2生成氮的含氧酸盐，试写出该反应的离子方程式: 。 ⑵光导纤维的使用，让人们的生活更加丰富精彩。 是制备光导纤维的基本原料。 ⑶氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为 ，可由硅粉（用Al2O3和Y2O3作助剂）在氮气中高温烧结而成。由于使用的硅粉表面含二氧化硅，在反应中需加入碳粉。在烧结过程中，二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比3:6:2反应生成两种化合物，该反应的化学方程式为 。 ⑷硅燃烧放出大量热量，“硅能源”有望成为二十一世纪的新能源。与“氢能源”比较，“硅能源”具有 等更加优越的特点，从而得到全球的关注和期待。 (5)三硅酸镁（2MgO•3SiO2•nH2O）被用来治疗胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。写出三硅酸镁与胃酸（盐酸）反应的化学方程式： 。 12.（10分）有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”，硅单质及其化合物应用范围很广，制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。请回答下列问题： （1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下： ①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式__________________________________。 ②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式______________________________________；H2还原SiHCl3过程中若混O2，可能引起的后果是______________________________________。 （2）下列有头硅材料的说法正确的是___________________________________（填字母）。 A.碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥 B.氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承 C.高纯度的硅可用于制造高性能通讯材料――光导纤维 D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高 E.盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅 （3）单质硅遇到氢氧化钠溶液会完全溶解得到无色溶液并放出无色气体，请写出该反应的离子方程式________________________________________。 （4）硅酸钠水溶液俗称水玻璃，置于空气中一段时间。用离子方程式表示看到的现象______________________________________。 13.(10分) 乙醇汽油是将乙醇和普通汽油按一定体积比混合而成，其密度与乙醇几乎相等，其中氧的质量分数为3.5％。请回答下列问题： （1）乙醇汽油中乙醇的体积分数约为 。 （2）为减少氮的氧化物排放，将燃烧汽油的汽车改为以天然气为燃料电池的电动车，电池总反应为：CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O，则该电池的负极反应为 。 （3）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如： CH4＋4NO2 = 4NO＋CO2＋2H2O；CH4＋4NO = 2N2＋CO2＋2H2O 若用标况下4.48 L CH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子数为 。 （4）新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe2Ox，3＜x＜4，M = Mn、Co、Zn或Ni)由铁酸盐(MFe2O4)经高温还原而得。常温下，它能使汽车尾气中的酸性氧化物分解除去。转化流程如图所示： 请写出MFe2Ox分解SO2的化学方程式 (不必配平)。 （5）请列举推广使用乙醇汽油的优点（至少回答两点）： 。 14.（8分）随着能源问题的进一步突出，利用热化学循环制氢的研究受到许多发达国家的青睐。最近研究发现，复合氧化物铁酸锰（MnFe2O4）可用于热化学循环分解水制氢。 Ⅰ．MnFe2O4的制备：
已知Fe3+、Mn2+沉淀的pH为右表所示。 （1）此工艺中理论上投入原料Fe(NO3)3和Mn(NO3)2 的物质的量之比应为 。 （2）步骤二中b的值为 。 （3）步骤三中洗涤干净的标准是 。 Ⅱ．用MnFe2O4热化学循环制氢： MnFe2O4(s) MnFe2O(4－x)(s) + O2(g) △H1 MnFe2O(4－x)(s)+ xH2O MnFe2O4(s) + xH2(g) △H2 请回答下列问题： （4） 若MnFe2O(4－x)中x＝0.8，则MnFe2O(4－x)中Fe2+占全部铁元素的百分率为 。 （5）该热化学循环制氢的优点有 （填序号）。 A．过程简单、无污染 B．物料可循环使用 C．氧气和氢气在不同步骤生成，安全且易分离 （6）已知 2H2（g）+O2（g）＝ 2H2O（g） △H3 则：△H3与△H1、△H2的关系为△H3 = 。 镜头四：新材料与新能源 参考答案
一、 选择题：
1 2 3 4 5 D C D D D 6 7 8 9 10 B B A D B
二、非选择题：
11.（1）酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏（2分，只要答出任意两点，答出一点给一分）， 2NO2+2OH- = NO3-+NO2-+H2O（2分） （2）SiO2或二氧化硅（1分） （3）Si3N4（2分），3SiO2+2N2+6C Si3N4+6CO（2分，不写反应条件扣1分） （4）便于储运，比较安全等（1分，只要答出一点合理优点即可） （5）2MgO•3SiO2•nH2O+4HCl = 2MgCl2+3SiO2+（n+2）H2O （2分）
12.（1）①SiHCl3+H2 Si+3HCl ②3SiHCl3+3H2O===H2SiO3↓+H2↑+3HCl 高温下，H2遇O2发生爆炸 （2）AB（SiC和Si3N4均为原子晶体，熔点高，性质稳定） （3）Si+2OH-+H2O== SiO32-+2H2↑(2分) （4）生成白色絮状沉淀。SiO32－ + CO2 + H2O === H2SiO3↓+ CO32－
13.（1）10% （2分） （2）CH4 ＋10OH－－8e－＝CO32－＋7H2O （2分） （3）1.6NA(或1.6×6.02×1023) （2分） （4）MFe2Ox＋SO2 MFe2O4＋S （2分） （5）乙醇可再生，减少污染，能有效消除燃烧室、气门等部位积炭的形成，提高燃油品质等。（其他合理答案均可） （2分）
14.（8分） Ⅰ．MnFe2O4的制备： （1）2∶1（1分） （2）10.4 （1分） （3）最后的洗涤液呈中性 （其它合理答案均给分） （1分） Ⅱ．用MnFe2O4热化学循环制氢： （4）80% （2分） （5）A、B、C （2分，选1个不得分，选2个得1分，全选得2分） （6）－ （△H1 +△H2） （1分）