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1、关注时事热点题，备战 2012 年高考化学 一、一、20112011 年航天事业与化学相关热点年航天事业与化学相关热点天宫一号天宫一号“天宫一号”是中国第一个目标飞行器，于 2011 年 9 月 29 日 21 时 16 分 3 秒在酒泉卫星发射中心发射，由实验舱和资源舱构成。“天宫一号”上的高压半刚性太阳电池翼，采用了碳纤维框架加玻璃纤维网格的半刚性结构，首次使用了铝锂合金(以锂为主要合金元素的新型铝合金，最大特点是密度低，比强度、比刚度高，耐热性和抗腐蚀性能好，可进行热处理强化)，成功为舱段质量减轻 10%。由于航天事业的发展代表一个国家的软实力，同时航天事业中涉及了大量的新技、新材料和新
2、能源等与化学相关的知识，也是高考命题的热门素材之一。其命题方向为对新材料相关制备的考查，与物质分离、鉴别等实验内容联系的考查。【例 1】“天宫一号”目标飞行器上采用了铝锂合金为原材料，成功为舱段质量减轻 10%，提高了飞行器的载重量。工业上用硫酸与 锂辉矿(LiAlSi2O6和少量钙、镁杂质)在 250300下反应生成Li2SO4、硅铝化合物及 MgSO4等，其工业生产流程如下：请回答下列问题：(1) 锂铝合金强度大，质量轻，适宜用作航空航天材料。下列叙述正确的是( )A. Li 在氧气中燃烧主要生成 Li2O2 B.铝制容器可盛装热的浓硫酸C.K 与水反应比 Li 与水反应剧烈 D.铝和锂形
3、成的合金改变了材料的化学性质(2)沉淀 X 的主要成分是 (写化学式)。(3)请解释生产流程中前后两次使用的 Na2CO3溶液浓度不同的原因 。(4)将盐酸与碳酸锂完全反应后的溶液进行蒸干得到固体，再将其熔融电解生产锂。电解时产生的氯气中会混有少量氧气，请解释混有少量氧气的原因 。(5)“天宫一号”的晶体硅太阳能电池片被固定在高压半刚性太阳能电池翼上，我国航天器电源首次应用这种技术。单晶硅是太阳能电池板的主要材料。通常在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼和磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅，四氯化硅经提纯后用氢气还原可制得高纯硅。已知四氯化硅及杂质的性质如下表所示，据此，提纯四氯化硅
4、的最佳方法是 。物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5 沸点/57.712.8315 熔点/70.0107.2 升华温度/180300162为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是(填序号)a. 碘水 b. 氯水 c. NaOH 溶液 d. KSCN 溶液 e. Na2SO3溶液【解析】本题以工业制锂为载体考查了硅酸盐不同形式的改写，Ca、Mg 等元素化合物知识，水解和电解相关原理。(1)Li 在空气中燃烧只能生成 Li2O，A 项错误；铝与热的浓硫酸能够发生反应，B 项错误；K 比 Al 活泼，故 K 与水反应比 Li 与水反应剧烈，C 项
5、正确；合金只改变材料的物理性质，化学性质基本不变，D 项错误。(2)溶液中加入 OH-、CO32-后产生的沉淀，主要成分为 CaCO3、Mg(OH)2。(3)前者使用稀碳酸钠溶液的目的是除去溶液中的 Ca2+，浓度过大时可能会生成部分 Li+沉淀；故 Ca2+浓度越大越利于Li2CO3生成。(4)混有 O2的原因必须从反应物特征入手寻找，由于加热蒸干 LiCl 溶液可获得固体，但是由于 LiCl 受热易水解成 LiOH，LiOH 受热分解产生的 Li2O 电解时会产生 O2。 (5)该题以“天宫一号”的太阳能电池为素材，考查了硅、铁的相关性质，其中涉及了物质分离和检验的方法。由于四氯化硅的沸点
6、较低，但是高于 BCl3的，所以可采用多次蒸馏法(精馏)提纯。由于铁单质与稀盐酸反应的产物是Fe2+，检验的方法是先将 Fe2+转化为 Fe2+后再进行检验，所以应选择氯水和 KSCN 溶液。【答案】(1) C (2) CaCO3、Mg(OH)2 (3)前考使用稀碳酸钠溶液的目的是除去溶液中的Ca2+，浓度过大时可能会使部分 Li+沉淀；后者使用碳酸钠溶液的目的是使 Li+沉淀，所以 CO32-浓度越大越有利于 Li2CO3的生成(其他合理答案也可)。 (4)加热蒸干 LiCl 溶液可获得固体，但是由于 LiCl受热易水解成 LiOH，LiOH 受热分解产生的 Li2O 电解时会产生 O2(其
7、他合理答案也可)。(5) 多次蒸馏(精馏) b d【例 2】2011 年 9 月 29 日 21 时 16 分许，中国首个目标飞行器“天宫一号”搭乘着“长征二号 F”T1运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场成功发射升空，这标志着中国在探索太空的征程上又迈出了一大步，是中华民族太空计划的一重大里程碑事件。在这之前的火箭推进剂的主要成分是有毒的四氧化二氮和偏二甲肼，现在改用了液氧、煤油。试回答下列问题：（1）在之前的火箭助推器中是以液态的四氧化二氮(N2O4)和液态的偏二甲肼(C2H8N2)为推进剂的。已知 10g 液态偏二甲肼与足量 N2O4完全反应放出 425kJ 的热量，生成对环境无害的
8、 N2、CO2、水蒸气。写出该反应的热化学方程式 。在该反应中，氧化剂为 ，转移的电子数为 。（2）火箭推进剂采用煤油和液氧，解决了接触推进剂的工作人员的安全问题，是目前各国常用的燃料。已知煤油（以十二烷 C12H26为例）的燃烧热为 8075kJmol-1，试计算同等条件下，C12H26和原燃料(偏二甲肼与 N2O4)分别燃烧时，放出同等热量时的 C12H26与 C2H8N2的质量比 。（3）目前，各国致力发展高效新型燃料，即液氢和液氧，燃烧时生成气态水。已知 lg 氢气完全燃烧生成液态水时放出 142.9kJ 的热量，又知 1mol 液态水变成水蒸气时需要吸收 44.0kJ 的热量，写出火
9、箭发射时 H2(g)燃烧的热化学方程式 。【解析】(1)首先写出化学方程式，偏二甲肼的相对分子质量是 60，故 1 mol C2H8N2燃烧放出2550kJ 热量。C2H8N2中 H 为+1 价，N 为3 价，C 为1 价，N2O4是氧化剂，因此燃烧量总共失去 16e-。(2)根据两个热化学方程式的计算，C12H26 8075kJmol-1，C2H8N2 2550kJmol-1， 计算得二者质量之比为 1719。(3)根据盖斯定律可得，2H2(g)+O2(g)2H2O(g) H=483.6 kJmol-1 (注意 H2的量的计算)。【答案】(1) C2H8N2(l)+2N2O4(l)2CO2(
10、g)+4H2O(g)+3N2(g) H=2550 kJmol-1 N2O4 16e-(2) 1719 (3) 2H2(g)+O2(g)2H2O(g) H=483.6 kJmol-1二、二、20112011 年与诺贝尔化学奖相关的创新题年与诺贝尔化学奖相关的创新题2011 年 10 月 5 日，瑞典皇家科学院宣布将 2011 年诺贝尔化学奖授予准晶体的发现者以色列科学家达尼埃尔谢赫特曼，以表彰其在晶体学研究中的突破。科研人员在意大利最早发现了天然准晶体化合物，该化合物由铝、铜和铁三种元素构成，其原子排列打破了一般晶体的对称性规律，准晶体化合物比由同类元素构成的晶体化合物更加坚固且难以分解，目前该
11、类化合物大都为铝合金，广泛应用于需要坚固金属的工业领域。每年的诺贝尔化学奖均涉及最新研究成果，往往是高考考查的热点内容，2012 年高考的命题方向可能主要为对准晶体化合物成分进行探究和成分含量的测定。【例 3】2011 年诺贝尔化学奖授予准晶体的发现者以色列科学家达尼埃尔谢赫特曼，以表彰其在晶体学研究中的突破。达尼埃尔谢赫特曼是在 AlMn 合金(不含其他元素)中首次发现“准晶体”。研究性学习小组的同学，拟测定该“准晶体”中铝的含量，现设计下列两种不同的实验方案进行探究。请回答下列问题：【实验方案一】将“准晶体”样品与足量 NaOH 溶液反应，测定剩余固体的质量。实验中发生反应的化学方程式是
12、。【实验步骤】第一步：称取一定量的“准晶体”样品，溶于足量的 NaOH 溶液中，充分反应。第二步：过滤、洗涤、干燥、称量固体。(1)若上述操作中未洗涤固体，测得铝的质量分数将 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。【实验方案二】将“准晶体”样品与足量稀盐酸反应，测量实验中生成氢气的体积。【问题讨论】(2)同学们拟选用下列实验装置完成实验：你认为最简易装置的连接顺序是 A 接( ) ( )接( ) ( )接( ) (填接口字母，可 不填满)。实验开始时，先取下分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，反应进行一段时间后稀盐酸不能顺利滴入锥形瓶中，请你帮助分析原因 实验结束时，在读取实验中生成氢气的
13、体积时，你认为合理的是 (填序号)A. 待实验装置冷却后再读数B. 上下移动量筒 F，使其中的液面与广口瓶中的液面相平C. 视线与凹液面的最低点相平，读取量筒中水的体积【解析】本题是一组以定性分析的定量分析相结合的实验题。本题主要对铝的性质进行考查，其中对定量实验的考查是本题的难点。将准晶体与强碱反应后，铝将转化为偏铝酸钠，锰剩余在滤渣中，如果不进行滤渣洗涤，务必会造成滤渣的质量偏大，所以铝的含量偏低。定量实验的关键是收集产生的氢气，本题中可以利用排水法收集产生的氢气，其中最简易装置的连接顺序是 AEDG。由于铝与稀盐酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中的气体压强增大，故反应进行一段时间后，可能造成分液漏斗中的液体无法滴下。实验结束后进行读数时要注意待实验装置冷却后再读数，读数时视线与凹液面的最低点保持水平后，再读取量筒中水的体积。【答案】【实验方案一】2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2【实验步骤】(1)偏低 【问题讨论】(2) E D G 铝与稀盐酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中的气体压强变大 AC
