胡波化学竞赛题库-无机材料.pdf

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1、中学综合学科网第 1 页 共 9 页http:/中学化学竞赛试题资源库无机材料A 组1光纤通信70 年代后期发展起来的一种新型通信技术，目前长距离光纤通信系统已投入使用，光纤通信的光学纤维是由下列哪种物质经特殊工艺制成的A 碳B 石英C 锗D 硅2用适量的原料经玻璃熔炉反应后制取的普通玻璃中，含钠9.6%，含钙 8.4%，含硅35.1%。习惯上可用下列哪个化学式来表示该玻璃的组成ANa2OCaOSiO2B 2NaCaO6SiO2C Na2OCaO6SiO2D Na2OCaO5SiO23下列物质：水泥玻璃陶瓷水晶，其中属于硅酸盐工业产品的是A只有B 只有C 全部D 只有4与钢化玻璃成分相同的是A

2、有色玻璃B 普通玻璃C 石英玻璃D 光学玻璃5普通玻璃是电的绝缘体，这种透明的固体物质是A离子晶体B 分子晶体C 原子晶体D 玻璃体物质6水泥的主要成分中，不含下列哪种物质A2CaOSiO2B 2CaOAl2O3C 3CaOSiO2D 3CaOAl2O37将固体烧碱熔化，应选择的坩埚是A石英坩埚B 瓷坩埚C 铁坩埚D 玻璃坩埚8制红色玻璃时，应在原料中加入ACo2O3B PbO C Cu2O D 硼砂9主要成分含有硅酸盐的物质是A钢化玻璃B 水玻璃C 玻璃钢D 玻璃纸10下列物质中主要成分是二氧化硅晶体的是A红宝石B 水晶C 刚玉D 天然钻石11光纤通信是以光作为信息的载体，让光在光导纤维中传

3、播，制造光导纤维的基本原料是A钢B 铜C 石英砂D 铝12我国及美国、日本等国家都已研制出了一种陶瓷柴油机。这种柴油机的发动机部件的受热面是用一种耐高温且不易传热的材料制造的，这种材料是A氧化铝陶瓷B 氮化硅陶瓷C 光导纤维D 玻璃钢13氮化硅陶瓷是一种超硬耐磨物质，可用于制造高性能柴油发动机部件，它属于A金属材料B 无机非金属材料C 复合材料D 功能高分子材料14以下说法正确的是A纳米材料是指一种称为“纳米”的新物质制成的材料B 绿色食品是指不含任何化学物质的食品C 生物固氮是指植物通过叶面直接吸收空气中的氮气D 光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的15过量的泥沙、纯碱和生石灰熔化后，生成下

4、列物质中的中学综合学科网第 2 页 共 9 页http:/水泥玻璃瓷器混凝土一种硅酸盐产品A和B 和C D 16陶瓷表面有一层绚丽多彩的釉，加工方法是在普通釉中加入一些金属元素，控制烧制时空气的用量（即氧用量）即可得到不同的颜色。若空气不足，铁、铜、锰元素形成的化合物呈现的颜色分别是A蓝或绿、红、黑褐B 红或黄、蓝、紫褐C 蓝或绿、蓝、黑褐D 红或黄、红、紫褐17在制造玻璃的原料中，再加入下列物质后，可制得各种不同用途的玻璃。A氧化亚铜（Cu2O）；B 氧化钴（Co2O3）；C 氧化铅（PbO）；D 硼砂（Naa2B4O710H2O）（1）制造化学仪器的玻璃需加入的物质是；（2）制造蓝色玻璃需

5、加入的物质是；（3）制造光学仪器的玻璃需加人的是；（4）制造红色玻璃需加入的物质是。182002 年 9 月 26 日，中国北京曙光公司研制出了第款具有我国完全自主知识产权的高性能CPU 芯片“龙芯”1 号。（1）“龙芯”（芯片）的主要化学成分是；（2）在计算机长距离联网使用的传输很快的线路，其使用的材料叫，主要化学成分是。（3）如果这种埋在地下的材料裸露在碱性土壤中，结果会断路，用离子方程式说明原因。19钇（Y）是激光材料和超导材料中的重要元素。某把矿石的成分是YxFeBe2Si2O10，该矿石与过量氢氧化钠共熔后，加水溶解，所得沉淀物中有Y(OH)3和 Fe2O3（反应时Fe由 2 价变为

6、 3 价），试推算，此钇矿石的化学式中x。若改用氧化物的形式表示其组成，则化学式为。20钾玻璃可由碳酸钾、石灰石、二氧化硅制取，其反应的化学方程式是。若钾玻璃中含K2O 18.4%、CaO 11.0%，其余为 SiO2，则生产 5.1 吨钾玻璃，需碳酸钾、石灰石、二氧化硅各多少吨？B 组21下列哪些材料是新型无机材料 氧化铝陶瓷 氮化硅陶瓷 碳化硅陶瓷 氮化铝陶瓷 氮化钛陶瓷 硅化硼陶瓷 二硅化铜陶瓷A B C D 全部22下列哪些材料是传统无机材料A 玻璃、水泥B 塑料、橡胶C 液晶、纳米材料D半导体材料、绝缘体材料232002 年 12 月 31 日，世界上第一条商业磁悬浮铁路在上海投入运

7、营。磁悬浮的核心技术是利用超导体的反磁性。以Y2O3、BaCO3和 CuO 为原料，经研磨烧结可合成一种高温超导物质YBa2Cu3Ox。现欲合成0.5mol 此高温超导物质，理论上需取Y2O3、BaCO3中学综合学科网第 3 页 共 9 页http:/和 CuO 的物质的量（mol）分别是A0.50、0.50、0.50 B 0.50、1.0、1.5 C 0.25、1.0、1.5 D 1.0、0.25、0.17 24砖瓦是用含铁元素等杂质的粘土隔绝空气烧制而成的。当烧窑作业临近结束时，若用淋水的办法来降低温度，窑内处于还原性气氛，则砖呈青色，称青砖。若用捅开窑顶自然冷却的办法，则砖呈红色，称红砖

8、。由此判断砖块中的成分错误的是A砖块中的主要成分是硅酸盐B 青砖中的铁元素主要以氢氧化亚铁的形式存在C 红砖中的铁元素主要以氧化铁的形式存在D 青砖中的铁元素主要以氧化亚铁的形式存在25最近美国航天飞机“哥伦比亚号”爆炸，造成震惊世界的航天惨案，关于失事的原因有各种推测，其中照片显示，在“哥伦比亚号”机翼下方有几片小瓷片脱落，引起了科学家的注意，这是一种覆盖在航天飞机表面的特殊的陶瓷片，其主要作用是A增加航天飞机的强度，防止流星和太空垃圾撞击而损坏航天飞机B 将太阳能转化为电能供航天飞机使用C 便于雷达跟踪，接受地面指挥中心的指令D 在返回大气层时，陶瓷耐高温隔热，有效地保护航天飞机平安返回地

9、面26新型无机材料碳化钛（TiC）、碳化硼（B4C）、氮化硅（Si3N4）等称为非氧化物陶瓷，合成这些物质需在高温下进行，在合成工艺中必须注意A 通入充足的氧气B 避免与氧气接触C 可在氮气氢气中合成D 通入少量氧气27我国科学家前不久成功合成了3mm 长的管状定向碳纳米管，长度居世界之首。这种碳纤维具有强度高、刚度（抵抗变形的能力）高、密度小（只有钢的1/4）、熔点高、化学稳定性好的特点，因而被称为“超级纤维”。下列对碳纤维的说法不正确的是A它是制造飞机的理想材料B 它的主要组成元素是碳C 它的抗腐蚀能力强D 碳纤维复合材料不易导电282001 年美国的IBM 公司制造出了第一批纳米碳晶体管

10、，发明了利用电子波性来传递信息的“导线”。下列有关纳米碳的说法中正确的是A纳米碳是一种新型高分子化合物B 纳米碳的化学性质很稳定C 纳米碳的结构和化学性质与金钢石相同D 纳米碳的导电过程属于化学变化292001 年 12 月 21 日出版的美国科学杂志评出了2001 年十大科技成就，名列榜首的是纳米电子学，其中美国的IBM 公司科学家制造出了第一批纳米碳管晶体等，发明了利用电子的波性来传递信息的“导线”。已知纳米材料是指微粒直径在1 100nm 的材料。下列有关纳米碳管的说法正确的是A纳米碳管是一种新型的高分子化合物B 纳米碳管的化学性质稳定C 纳米碳管导电属于化学变化D 纳米碳管的结构和性质

11、与金刚石相同中学综合学科网第 4 页 共 9 页http:/30水泥是一种重要的建筑材料，以石灰石、黏土以及其它辅助原料烧制而成的硅酸盐水泥，它的主要成分有：。把这种水泥用在建筑上，坚固耐压，但不耐拉，钢筋耐压也耐拉，通常在混凝土建筑物须承受张力的部位用钢 筋 来 加 固。之 所 以 用 钢 筋 而 不 用 其 他 的 金 属，是 考 虑 到 了 它 们 的 热 学 性 质，即。正确地放置钢筋的位置，可以使建筑物更加牢固，下面图中，楼板和阳台的加固钢筋位置都正确的是AB C D 31自19 世纪开创近代化学领域以来，化学研究重要的目标之一是发现和研制特殊功能的新材料。碳化纤维是由聚二甲基硅烷在

12、400下加热，制备成碳原子和硅原子交替排列的一条长链的物质，然后将该物质放在氮气气氛中于1200左右的温度下缓慢加热而形成的。这两步反应的化学方程式为和。氮化硅薄膜材料是由甲硅烷与氨气在9001100温度下反应而制成的，其反应的化学方程式为。这两种材料的晶体都属于_晶体，它们最显著的特性为和。32自 YBa2Cu3O7 超导氧化物发现以后，许多新型超导材料不断问世。汞系超导氧化物就是一类典型的代表物。1993 年 Putilin 等合成了第一个Hg 系超导体HgBa2Cu2O4（Hg 1201 相 TC 94K），紧接着HgBa2CaCu2O6（Hg 1212 相 TC 127 K）和HgBa

13、2Ca2Cu3O8（Hg1223 相 TC134 K）也相继合成出来，其中Hg122 相的 TC可达 160K（在一定压力下），为目前最高超导临界温度。该类化合物可用通式表示为33材料科学是近年来化学有关的科学研究的热点。某新型无机非金属材料K 由两种非金属元素组成，它是一种超硬物质，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击、抗氧化的特性。它是以中学化学中常见物质为原料来生产的，下图虚线框外为其生产的过程；虚线框内的其他转化是为探究C 的组成而设，G、F、H 均为难溶于水的白色固体；图中C、M、K 均含 A 元素，其余物质均为中学化学中常见物质。请回答下列问题：（1）K 的化学式是，可能所属的晶体类型。（

14、2）写出指定物质的化学式：C：，F：。（3）写出图中下列序号的离子方程式：反应；反应。（4）写出反应的化学方程式：。中学综合学科网第 5 页 共 9 页http:/34氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定。工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300反应制得。（1）氧化硅晶体属于晶体（填晶体类型）。（2）已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N 原子与 N 原子、Si 原子与Si 原子不直接相连，同时每个原子都满足8 电子稳定结构。请写出氮化硅的化学式；（3）现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为；（4）在氮化硅中添

15、加氧化铝，用氧原子取代一部分氮，用铝原子取代一部分硅，通过常压烧结即成为新一代无机非金属材料叫氧氮化硅铝，即赛伦（Sialon），化学通式为：Si6xAlxOxNy（x2 4）。判断赛伦属于晶体类型，并且有等特性（至少写出三种）。化学通式里y 值为（用含 x 的表达式或某一具体数值表示）。C 组35纳米碳管是近年来世界各国大力研究的高科技产品。1999 年，我国沈阳金属研究所材料科学家HuiMing Cheng 等在美国 科学 杂志上发表了一篇引起轰动的文章，称：在室温、100 个大气压下，他们在纳米碳管里储存了达4.2%（质量）的氢气，碳氢原子比为 21，在室温下将压力降低到常压，80%的氢

16、便释放出来，再稍微加热，其余的氢也放了出来。2000 年 1 月 6 日，我国 525 名两院院士投票评选出1999 年中国十大科技进展，其中第二条是：储氢纳米碳管研究获重大进展。电弧法合成的纳米碳管，伴有大量杂质碳纳米颗粒。由于杂质存在，纳米碳管较难提纯。现在的提纯方法是：将纳米碳管的粗品放入圆底烧瓶中，依次加入K2Cr2O7和 12 的硫酸，装好回流冷凝和搅拌装置，在150回流 2h 溶液由橙色（Cr2O72）转变为墨绿色（Cr3），将所有的墨绿色溶液过滤，滤纸上存在的黑色物质即为纯纳米碳管。则提纯纳米碳管的化学方程式为。36近年来化学研究重要的目标是发现和研制特殊功能的新型材料。下面是几

17、种合成：（1）(CH3)2SiCl2 H2OA，KOHB，A 为四聚甲基环硅氧烷B 为聚二甲基硅氧烷，B 的相对分子质量和长度可以通过硅元素的氯化物与水反应生成端基团C 来控制。试写出下列化学反应方程式：(CH3)2SiCl2 AAB 另一种硅的氯化物（X）C（2）聚 二 甲 基 硅 氧 烷K7 0 0D（碳 原 子 与 硅 原 子 交 替 排 列 一 条 长 链 物）KN1 5 0 0/2E（碳化硅纤维）。写出该两步反应化学方程式。（3）SiH2Cl223NHCHF（聚合物）K1200G（氮化硅）完成这两步反应方程式。（4）当 PCl2与 NH4Cl 悬浊液（惰性溶剂中），形成环状化合物H，

18、H 再加热先熔化，然后转变成橡胶状物质，称为“无机橡胶”I。试写出这两步反应的化学方程式。37沸石是一类多孔的二氧化硅的某些Si 原子被 Al 原子取代形成的缺陷骨架。所有硅和铝具四面体配位，氧的两端则连接硅或铝。“沸石A”和“沸石B”的沸石骨架如下图所示。中学综合学科网第 6 页 共 9 页http:/四边形的交点表示Si 和 Al 原子，骨架线则表示氧桥。当一个用原子插入骨架时，三价阳离子便产生一个负电荷。为平衡骨架的负电荷，必须有阳离子。这些阳离子被称为“电荷平衡离子”。这些阳离子与骨架之间的作用力具有高度离子性，因此是可以被交换的。例如，含钠（Na）沸石（钠沸石），通过与稀CuCl2溶

19、液在加热（60 80）搅拌下，可交换阳离子（Na）被交换为Cu2成为“铜交换沸石，Cu沸石”。（1）沸石广泛应用于净化工业，除去硬水中的钙阳离子。如沸石（I）的 Si/Al 1，而沸石（）的Si/Al 2，问哪一种沸石除去钙阳离子更有效？（2）可交换阳离子为质子的沸石，在石油炼制过程中也用作酸催化剂，问酸强度较强的沸石是Si/Al 比高的或是低的？（3）在通常条件下，沸石的孔为水分子填充着。这种所谓“沸石水”加热至200300可以从孔中除去。这决定于Si/Al比、可交换阳离子的类型和沸石孔径大小。Si/Al比低的脱水沸石广泛应用于气体分离和净化过程的干燥剂。对于Si/Al比相同，可交换阳离子为

20、 Li、Na、K 的沸石，问哪一种吸水更有效？38引起轰动的高温超导陶瓷材料的发现获1987 年度诺贝尔奖，例如YBa2Cu3O(7x)（0 x1）是一种90K 超导体。制备这种固体的一种方法是分解法，例如，通过分解硝酸盐使必需的氧化物均匀混合，钡和钇的氧化物也可以用草酸盐热分解产生，而草酸钡可由 0.1mol/L 氯化钡溶液和0.mol/L 草酸溶液沉淀产生。（1）试确定超导体里钠的氧化态。（2）试给出钇、钡、铜的硝酸盐以及草酸钡热分解生成氧化物的化学方程式。（3）通过计算说明0.1mol/L 草酸溶液里的草酸根浓度是否足够大，设沉淀是在理想条件下进行的，并忽略稀释的影响（草酸钡的溶度积Ks

21、p6.8；草酸的 K1、K2分别为 1.2、4.3）。中学综合学科网第 7 页 共 9 页http:/参考答案（34）1 B 2 C 3 D 4 B 5 D 6 B 7 C 8 C 9 A、B 10 B 11 C 12 B 13 B 14 D 15 B 16 A 17（1）D（2）B（3）C（4）A 18 Si 光导纤维SiO2SiO22OHSiO32 H2O 19 2 2BeOFeO Y2O32SiO220 K2CO3SiO2 K2SiO3 CO2CaCO3SiO2 CaSiO3CO2SiO23.60t K2CO1.38t CaCO31.0t 21 D 22 A 23 24 B 25 D 2

22、6 B、C 27 D 28 B 29 B 30 硅酸盐水泥的主要成分是：3CaOSiO2，2CaOSiO2，3CaO Al2O3。因为水泥的热膨胀系数跟铁几乎一样，所以用水泥建造的建筑物常用钢筋作加固的结构。当有物体压在钢筋混凝土上的时候，在平台的上表面受的是压力，下表面受的是拉力，在阳台的上表面受的是拉力，下表面受的是压力，为了使钢筋受到的是拉力，所以应当采用A 图所示的方式放置钢筋。31 Co400Co1200SinnCH4nH23SiH4 4NH3Si3N412H2原子熔点高（耐高温）硬度大（耐磨）32 HgBa2Ca2O5 33（1）Si3N4原子晶体（2）SiCl4H4SiO4（或

23、H2SiO3）（3）Ag Cl AgClSiO22OHSiCl4 H2O（4）3Si(NH)4Si3N48NH334（1）原子中学综合学科网第 8 页 共 9 页http:/（2）Si3N4（3）3SiCl4 2N2 6H2 Si3N42HCl（4）Si3N4为原子晶体，由于O2与 N3、Si4与 Al3半径大小相近，用氧原子取代一部分氮，用铝原子取代一部分硅后，晶体类型不发生变化，因此赛伦为原子晶体。原子晶体具有耐高温、热稳定性好、高强度、超硬度、耐磨损、耐腐蚀等特性。由元素化合价代数和等于零知：y8X。35 3C8H2SO42K2Cr2O72Cr2(SO4)33CO22K2SO48H2O

24、36（1）4(CH3)2SiCl2 4H2O8HCl 2(CH3)2SiCl23H2O4HCl(CH3)3SiCl H2O(CH3)3Si(OH)HCl（2）nCo700nH2O KN1500/22SiC2n2nH2O（3）nSiH2Cl2nCH3NH22nHCl 3nSi3N46nCH42nNH3（4）3PCl33NH4Cl12HCl n337（1）沸石。因为沸石（Si/Al 1）含有比沸石（Si/Al 2）更多的铝原子，结果使沸石对阳离子有更好的交换数（2）“具有高Si/Al 的沸石”。因为在高硅沸石中，只有少量酸性的铝原子位点，因此酸性的交换数较小。再加上硅的电负性略比铝高，在沸石骨架中有较多的硅将使骨架有较强的电负性，于是，在这种骨架中酸性位点的强度比其他骨架强（3）“含 Li 的沸石”。因为 Li十是最小的碱金属阳离子，它的电荷密度特别高，因而它吸引水的能力很大。38（1）2、3 的混合态中学综合学科网第 9 页 共 9 页http:/（2）4Y(NO3)32Y2O312NO2 3O22Ba(NO3)2BaO4NO2 O22Cu(NO3)22CuO4NO2 O2BaC2O4BaO CO CO2（3）C2O42104.3mol/L Qsp105.3mol/L Ksp足够大