高考化学一轮复习 第3讲 化学与材料的发展教案（含解析）新人教版选修2

第3讲　化学与材料的发展
[考纲要求]　1.了解社会发展和科技进步对材料的要求；了解化学对材料科学发展的促进作用。2.了解金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料、复合材料和其他新材料的特点；了解有关的生产原理。3.了解用化学方法进行金属材料表面处理的原理。4.了解我国现代材料研究和材料工业的发展情况；了解新材料的发展方向。
考点一　无机非金属材料

1． 传统无机非金属材料

水泥
玻璃
陶瓷
原料
黏土、石灰石、石膏及其他混合材料
纯碱、石灰石、石英砂
黏土、水
设备
水泥回转窑
玻璃熔窑
烧结窑
条件
高温煅烧
高温熔融
高温烧结
生成过程
①配制生料；②煅烧；③熟料磨粉(产品)
加热熔融、澄清成型和缓冷(玻璃制品)
混合、成型、干燥烧结、冷却(即得成品)
发生的反应
复杂的物理、化学变化
Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑
CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑
复杂的物理、化学变化
产品主要成分
2CaO·SiO2
3CaO·SiO2
3CaO·Al2O3
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

产品特性
有水硬性
无固定熔点
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型
用途
水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土
用作装饰材料
日常生活用品
2. 新型无机非金属材料
特征
新型无机非金属材料举例
主要用途
耐高温
碳化硅陶瓷
碳化硅工业制法：SiO2＋3CSiC＋2CO↑
航天器的涂层、优质磨料
高硬度、抗冷热冲击
氮化硅陶瓷
氮化硅工业制法：3Si＋2N2Si3N4或3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl
轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具、柴油机等
电学特征
超导体材料(K3C60)
半导体：Si
电子元件、整流器、超导器件
光学特征
光导纤维(SiO2)
通讯、信息处理、电视、医疗
生物功能
氧化铝陶瓷
人造骨、人造关节、人造血管等

题组一　传统无机非金属材料的性能与生产
1． 陶瓷是传统硅酸盐产品，根据陶瓷的生产原理，可以得出硅酸盐工业的一般特点是(　　)
①以含硅物质作为原料　②主要产物是硅酸盐　③反应条件是高温　④反应原理是复杂的物理变化和化学变化
A．只有①③ B．只有②③
C．只有③④ D．①②③④
答案　D
解析　陶瓷是利用黏土在高温条件下烧制，得结构致密的多晶烧结体；其生产过程中发生复杂的化学变化和物理变化。故①②③④都正确，应选D。
2． 用高岭土(主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O，并含少量的CaO、Fe2O3)研制新型净水剂(铝的化合物)。其实验步骤如下：将土样和纯碱混匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块，过滤，弃去残渣，溶液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即为净水剂。
(1)写出熔融时的主要成分与纯碱反应的化学方程式(Al2O3与纯碱反应和SiO2与纯碱反应原理相似)：____________。
(2)最后的沉淀物是________，生成该沉淀的离子方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验中常用的有瓷坩埚、氧化铝坩埚和铁坩埚。本实验在熔融高岭土时，应选________坩埚。
答案　(1)SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，
Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑
(2)H2SiO3　SiO＋2H＋===H2SiO3↓　(3)铁
解析　(1)结合题中提示写出Al2O3和纯碱及SiO2和纯碱反应的化学方程式：Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑，SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；(2)加盐酸酸化后NaAlO2会转化为AlCl3，而Na2SiO3会转化为H2SiO3沉淀，故最后的沉淀物是硅酸；(3)因本实验中加入纯碱来熔融高岭土，故不能选用能与纯碱反应的瓷坩埚和氧化铝坩埚，而应选用铁坩埚。
题组二　新型无机非金属材料的性能与生产
3． 材料科学是人类社会发展的基石，材料科学的发展为信息技术的快速发展插上了翅膀。
(1)光缆通讯的基础是光导纤维，这种纤维能同时传输大量的信息。制造这种纤维的主要原材料是________(写化学式)，它属于________材料(选填“金属”、“非金属”或“有机”)。
(2)大规模集成电路、整流器等促进了信息产业的发展，该产业需要的材料是________(选填“二氧化硅”、“晶体硅”或“无定形硅”)。
(3)工业生产高纯硅的方法是SiO2SiSiHCl3(沸点：31.5 ℃)Si
上述第一步操作中就已经制得了单质硅，但还需要进行后面两步操作，其原因是________________________________________________________________________。
分离硅、SiHCl3混合物的方法是___________________________________________。
(4)工业生产中也可以用金属硅化物(如Mg2Si)与盐酸作用制得硅烷(SiH4，沸点：
－111.9 ℃)，再通过热分解硅烷可得高纯硅。写出用这种方法生产高纯硅的两个化学反应方程式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
答案　(1)SiO2　非金属　(2)晶体硅　(3)由C还原SiO2得到的单质硅中，杂质含量过高，后面两步操作是为了提纯硅　加热蒸发
(4)①Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑
②SiH4Si＋2H2
解析　(1)光导纤维的主要成分是二氧化硅，属于无机非金属材料。
(2)集成电路、整流器采用的是晶体硅。
(3)用碳还原SiO2得到的硅为粗硅，其中含有大量杂质，需要进一步纯化，方法就是先制得沸点低的SiHCl3，然后加热蒸发获得高纯度的SiHCl3，最后再用氢气还原得到纯度高的单质硅。
(4)Mg2Si与盐酸反应生成SiH4和氯化镁，硅烷以气体的形式脱离反应体系，然后加热分解硅烷获得高纯硅。
4． 氮化硅(Si3N4)是一种优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域有重要用途。
Ⅰ.工业上有多种方法来制备氮化硅，常见的方法有：
方法一　直接氮化法：在1 300～1 400 ℃时，高纯粉状硅与纯氮气化合，其反应方程式为______________________________________________________________________。
方法二　化学气相沉积法：在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和HCl，与方法一相比，用此法制得的氮化硅纯度较高，其原因是________________________________________________________________________。
方法三　Si(NH2)4热分解法：先用四氯化硅与氨气反应生成Si(NH2)4和一种气体(填化学式)____________；然后使Si(NH2)4受热分解，分解后的另一种产物的化学式为____________。
Ⅱ.工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下：

已知：X、高纯硅、原料B的主要成分都可与Z反应，Y与X在光照或点燃条件下可反应，Z的焰色反应呈黄色。
(1)原料B的主要成分是___________________________________________(写名称)。
(2)写出焦炭与原料B中的主要成分反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)上述生产流程中电解A的水溶液时，阳极材料能否用Cu？________(填“能”或“不能”)。写出Cu为阳极电解A的水溶液开始一段时间阴阳极的电极反应：
阳极：___________________________________________________________________；
阴极：___________________________________________________________________。
答案　Ⅰ.3Si＋2N2Si3N4　方法一所得产品中混有硅；方法二除产品是固体外其他 物质均为气体　HCl　NH3
Ⅱ.(1)二氧化硅　(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑　(3)不能
Cu－2e－===Cu2＋　2H＋＋2e－===H2↑
考点二　金属材料

1． 冶炼金属的方法
金属在自然界中的存在形态及冶炼方法和金属活动性有着密切关系，根据不同金属的活动性，常用的冶炼方法如下：
(1)热分解法
适用于冶炼汞以后的不活泼金属。这些金属的化合物的稳定性较弱。加热条件下它们的化合物分解生成金属单质。
如加热HgO：2HgO2Hg＋O2↑。
(2)热还原法
可用热还原法冶炼的金属，其金属性比较强，在常见金属活动性顺序中居于中间区域(Zn～Cu)。
①焦炭还原法
如氧化铜和焦炭共热：CuO＋CCu＋CO↑；
②一氧化碳还原法
用氧化铁炼铁：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；
③氢气还原法
如WO3＋3H2W＋3H2O；
④活泼金属还原法
如铝粉和三氧化二铬反应：2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3。
(3)电解法
适用于铝以前的活泼金属的冶炼。这些金属的化合物较难用还原剂还原，通常采用电解熔融金属化合物的方法冶炼。
例如：
冶炼钠：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑；
冶炼镁：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑；
冶炼铝：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
2． 金属的腐蚀及防止
(1)金属腐蚀的类型
①化学腐蚀：金属材料跟其表面接触到的物质(如O2、Cl2等)直接发生化学反应而引起的腐蚀。
②电化学腐蚀：不同金属或不纯金属跟电解质溶液接触时，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化引起的腐蚀。
(2)金属腐蚀的防止及利用
①金属腐蚀的防止方法

②金属腐蚀的利用
金属的化学蚀刻、印刷电路的腐蚀、电子元件与集成电路的精细加工都是利用了金属腐蚀的原理。
深度思考
判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al (×)
(2)电解熔融氯化镁制取金属镁 (√)
(3)电解饱和氯化镁溶液，可制得金属镁 (×)
(4)目前我国流通的硬币是由合金材料制造的 (√)
(5)生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加 (×)
(6)Cu单质放置在空气中生成氧化物，且其氧化物为碱性氧化物 (×)
(2011·山东理综，12A)
(7)Cu的金属活泼性比铁的弱，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀 (×)
(2011·江苏理综，3D)

题组一　金属的冶炼
1． 已知：①工业上用硫酸与锂辉矿(LiAlSi2O6和少量钙镁杂质)反应，生成Li2SO4、MgSO4等，最终制备金属锂。②氢氧化锂在一定温度下可转化为氧化锂。用β­锂辉矿与硫酸等物质制备金属锂的工业流程如下：

请回答：
(1)沉淀Y的主要成分的化学式是_________________________________________。
(2)流程中使用了不同浓度的Na2CO3溶液，从物质溶解度大小的角度解释其浓度不同的原因是___________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)操作Ⅰ涉及的实验方法是_______________________________________________。
(4)写出用铝粉还原法制取金属锂的化学方程式：______________________________
________________________________________________________________________。
(5)LiCl溶液加热蒸干后，所得固体在熔融状态下电解制备锂。电解时产生的氯气中混有少量氧气，产生氧气的原因是
________________________________________________________________________。
(6)目前电池通常使用金属锂的优点是_______________________________________。
答案　(1)Li2CO3
(2)加稀Na2CO3溶液既能除去溶液中的Ca2＋，又不生成Li2CO3沉淀；加饱和Na2CO3溶液的目的是使Li＋转化成Li2CO3沉淀
(3)过滤、洗涤
(4)3Li2O＋2AlAl2O3＋6Li
(5)LiCl溶液在加热蒸干过程中有部分LiOH生成，LiOH受热分解为Li2O，熔融的Li2O电解产生氧气
(6)锂的密度小，质能比高；锂电池可作为绿色环保电池
解析　(1)由框图可知沉淀Y的主要成分应为Li2CO3。(2)使用稀的碳酸钠溶液可以使钙离子沉淀，而不会使锂离子沉淀，使用浓的碳酸钠溶液，目的是使锂离子沉淀。(3)分离溶液和沉淀需要过滤和洗涤。(4)利用铝热反应原理写出方程式。
2． 下面是高炉炼铁及工业炼钢的简化工艺示意图：

根据上面的示意图回答下列问题：
(1)炼铁高炉分为五部分，铁矿石与高温煤气主要在______部分发生反应，在________部分开始生成生铁和炉渣。
(2)已知赤铁矿被还原剂还原时是逐级进行的，还原时温度及CO、CO2平衡混合气体中CO的体积分数的关系如图。

①在温度高于570 ℃时，依次发生的还原反应有______________(选用图中的a、b、c、d填空)。
②为减少高炉炼铁时CO的尾气排放，下列研究方向不可取的是________(填字母序号)。
a．其他条件不变，增加高炉的高度
b．调节还原时的炉温
c．增加原料中焦炭与赤铁矿的比例
d．将生成的铁水及时移出
答案　(1)炉身　炉腰　(2)①cdb　②acd
题组二　材料的加工处理与组成的优化
3 对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
(1)以下为铝材表面处理的一种方法：

①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是______________________________________(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________(填字母序号)。
a．NH3 b．CO2
c．NaOH d．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________________________________________________________________________。
取少量废电解液加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是________________________________________________________________________。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处(填“M”或“N”)。
若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为________。
答案　(1)①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　b
②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋　HCO与H＋反应使H＋浓度降低，产生Al(OH)3沉淀
(2)补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋的浓度恒定
(3)N　牺牲阳极的阴极保护法
解析　(1)有气泡产生是因为Al与碱液反应生成了H2；向反应后的溶液中通入CO2气体，发生的反应为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO；铝作阳极失去电子最终形成Al2O3，所以阳极电极反应式为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，在废电解液中加入NaHCO3，会使溶液中H＋浓度降低而生成Al(OH)3沉淀。
(2)以Cu作阳极，Cu失电子形成Cu2＋，使溶液中Cu2＋浓度保持不变。
(3)作为原电池的正极或电解池的阴极时铁被保护。当X为锌，开关置于M处时，铁作正极，我们把这种方法叫作牺牲阳极的阴极保护法。
反思归纳
炼铁、炼铝比较

炼铁
炼铝
原理
在高温下用还原剂将铁从其氧化物中还原出来
电解熔融的氧化铝
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
原料
铁矿石、焦炭、石灰石和空气
冰晶石(Na3AlF6)、氧化铝
设备
炼铁高炉
电解槽
主要化学反应
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
2Al2O34Al＋3O2↑
考点三　高分子材料和复合材料

高分子化合物按来源可分为天然高分子化合物和合成高分子化合物，合成高分子化合物是由小分子通过聚合反应制得的，所以也称为聚合物或高聚物。
1． 高分子化合物的分类

2． 线型结构与体型结构高分子材料比较
合成
材料
线型高分子材料
体型高分子材料
常见物质
合成纤维、部分塑料(如聚乙烯)
部分塑料(如电木)
结构
特点
以共价键结合成高分子链，链与链之间以分子间作用力相结合
以共价键构成高分子链，链与链之间以共价键大量交联
性质
特点
具有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度、脆性较小，不能导电
没有弹性和可塑性，不能溶解或熔融，在溶剂中能溶胀，硬度和脆性较大，不能导电
3. 新型高分子材料
材料
名称
功能高分子材料
复合材料
概念
既具有传统高分子材料的机械性能，又具有某些特殊功能的高分子材料
由起黏结作用的基体和增强作用的增强体两种材料构成
性能
不同功能的高分子材料，具有不同的特征性质
一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优良性能
应用
高分子分离膜、医疗器械、人造器官等
汽车工业、机械工业、体育用品、航空航天等
4. 废旧高分子材料的回收利用
(1)通过再生和改性利用，做成多种有用的材料和制品。
(2)采用热裂解或化学处理的方法使其分解，用于制备多种化工原料。
(3)将废旧的聚合物作为燃料回收利用热能。

题组一　合成高分子材料
1． 关于高分子化合物性质的叙述不正确的是 (　　)
A．硫化橡胶为体型网状结构
B．从实验测得的某高分子化合物的相对分子质量和小分子的相对分子质量含义不同
C．线型结构的高分子材料分子间是靠分子间作用力紧密结合的，所以它的强度一定小
D．线型结构的高分子，可带支链，也可不带支链
答案　C
2． 材料是人类生存和社会进步的物质基础，不同的材料功能各不相同。以下都是有关材料的内容，试根据所给内容回答问题。
(1)有机高分子材料形式多样，ABS树脂广泛用于制造电讯器材、汽车、飞机零部件和各种仪器的外壳，它的结构可以表示为，试写出对应单体的结构简式CH2===CH—CN、______________________、____________________。
(2)高分子吸水树脂可以由聚乙烯醇()和聚丙烯酸盐()交联得到，从结构上看该高分子吸水材料具有吸水性，原因是它们都具有________基团。
答案　(1)CH2===CH—CH===CH2　　(2)亲水
题组二　复合材料
3 下列关于材料的说法中，正确的是 (　　)
A．三大合成材料是指塑料、合成纤维和复合材料
B．热塑性塑料与热固性塑料均具有线型结构，加热到一定温度都能软化、熔化
C．复合材料一般是以一种材料作为基体，另一种材料作为增强体
D．钢化玻璃与普通玻璃的主要成分不同
答案　C
解析　三大合成材料指塑料、合成纤维和合成橡胶；热固性塑料加热情况复杂；钢化玻璃成分不变，制造过程不同。
4 玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。
(1)酚醛树脂由苯酚和甲醛缩聚而成，反应有大量热放出，为防止温度过高，应向已有苯酚的反应釜中________加入甲醛，且反应釜应装有________装置。
(2)玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是由石英砂、________和石灰石(或长石)高温熔融而成，主要反应的化学方程式为________________________________________。
(3)玻璃钢中玻璃纤维的作用是______________。玻璃钢具有__________________等优异性能(写出两点即可)。
(4)下列处理废旧热固性酚醛塑料的做法合理的是________。
a．深埋　　　　　　 b．粉碎后用作树脂填料
c．用作燃料 d．用有机溶剂将其溶解，回收树脂
答案　(1)缓慢　冷却　(2)纯碱
SiO2＋Na2CO3高温,Na2SiO3＋CO2↑，
SiO2＋CaCO3高温,CaSiO3＋CO2↑
(3)增强作用(或骨架作用)
质量轻、强度高、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性好等
(4)b
解析　(4)热固性酚醛塑料是体型高分子化合物，不易降解，不易熔融，不易溶于一般有机溶剂，a、c、d错误，只有b正确。
探究高考　明确考向
全国卷Ⅰ、Ⅱ高考题调研
1． (2012·新课标全国卷，36)由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下：

(1)在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1 000 ℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是____________________________________________________、
________________________________________________________________________，
反射炉内生成炉渣的主要成分是__________。
(2)冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%～50%。转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)在1 200 ℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S转化为Cu2O，生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(3)粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为__________；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为__________________________________________。
答案　(1)2CuFeS2＋O2Cu2S＋2FeS＋SO2
2FeS＋3O22FeO＋2SO2　FeSiO3
(2)2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
(3)c　Cu2＋＋2e－===Cu　Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2＋的形式进 入电解液中
解析　解决此题的关键是根据题目的要求，写出有关反应的反应物和生成物。
(1)明确黄铜矿与O2反应，生成的低价硫化物为FeS、Cu2S。根据氧化还原反应中化合价的升降规律知S元素被氧化为SO2，反应方程式为2CuFeS2＋O2Cu2S＋2FeS＋SO2,2FeS＋3O22FeO＋2SO2，生成的FeO和SiO2反应生成FeSiO3。
(2)根据信息写出反应物和生成物，根据化合价升降相等的规律将化学方程式配平：2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2,2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑。
(3)电解精炼时，粗铜作阳极，精铜作阴极，CuSO4作电解液，比铜活泼的金属失电子形成离子进入溶液，不如铜活泼的金属形成阳极泥沉积下来。
2． (2011·新课标全国卷，36)普通纸张的主要成分是纤维素。在早期的纸张生产中，常采用纸张表面涂敷明矾的工艺，以填补其表面的微孔，防止墨迹扩散。请回答下列问题：
(1)人们发现纸张会发生酸性腐蚀而变脆、破损，严重威胁纸质文物的保存。经分析检验，发现酸性腐蚀主要与造纸中涂敷明矾的工艺有关，其中的化学原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
为了防止纸张的酸性腐蚀，可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂，该工艺原理的化学(离子)方程式为__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)为了保护这些纸质文物，有人建议采取下列措施。
①喷洒碱性溶液，如稀氢氧化钠溶液或氨水等。这样操作产生的主要问题是________________________________________________________________________；
②喷洒Zn(C2H5)2。Zn(C2H5)2可以与水反应生成氧化锌和乙烷。用化学(离子)方程式表示该方法生成氧化锌及防止酸性腐蚀的原理：__________________________________、
________________________________________________________________________。
(3)现代造纸工艺常用钛白粉(TiO2)替代明矾。钛白粉的一种工业制法是以钛铁矿(主要成分FeTiO3)为原料按下列过程进行的，请完成下列化学方程式：
①FeTiO3＋C＋Cl2TiCl4＋FeCl3＋CO
②TiCl4＋O2TiO2＋Cl2
答案　(1)明矾水解产生酸性环境，在酸性条件下纤维素水解，使高分子链断裂　CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O
(2)①过量的碱同样会导致纤维素水解，造成书籍污损
②Zn(C2H5)2＋H2O===ZnO＋2C2H6↑　ZnO＋2H＋===Zn2＋＋H2O
(3)①2　6　7　2　2　6　②1　1　1　2
解析　本题以纸质文物的保存问题为素材，考查纸质文物的防腐保护的工艺原理及防腐保护的措施。考查考生接受、吸收、整合化学信息的能力以及分析解决化学问题的能力。
(1)纸张表面涂敷明矾，明矾在潮湿空气中易水解，产生酸性环境，而在酸性条件下，纤维素水解，使纤维素中的高分子链断裂，故纸张易发生酸性腐蚀而变脆、破损。纸浆中加入CaCO3添加剂，CaCO3与酸反应，故可防止纸张的酸性腐蚀。
(2)碱性溶液喷洒过量时，纤维素在过量的碱性环境中也会水解，从而也会造成书籍污损。结合题中信息，喷洒Zn(C2H5)2生成ZnO，ZnO能防止酸性腐蚀，其原理为Zn(C2H5)2＋H2O===ZnO＋2C2H6↑，ZnO＋2H＋===Zn2＋＋H2O。
(3)FeTiO3中Fe为＋2价，Ti为＋4价，TiCl4和TiO2中Ti均为＋4价。根据化合价升降守恒可配平化学方程式。
各省市高考题调研
1． (2013·山东理综，31)废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁，利用电解法可回收WC和Co。工艺流程简图如下：

(1)电解时废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，HCl溶液为电解液。阴极主要的电极反应式为________________。
(2)净化步骤所得滤饼的主要成分是________。回收的洗涤液代替水配制电解液，目的是回收利用其中的________。
(3)溶液Ⅰ的主要成分是________。洗涤CoC2O4不充分对最终产品纯度并无明显影响，但焙烧时会造成环境污染，原因是_________________________________________。
(4)将Co2O3还原成Co粉的化学反应方程式为____________________。
答案　(1)2H＋＋2e－===H2↑　(2)Fe(OH)3　Co2＋(或Co)　(3)NH4Cl　焙烧时NH4Cl分解产生NH3和HCl
(4)Co2O3＋3H22Co＋3H2O
解析　(1)电解时，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，
阳极：Fe－2e－===Fe2＋(很少)。Co－2e－===Co2＋。当Co、Fe被充分电解后，剩余的为WC。
(2)由于2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O，通入NH3，控制pH值，使Fe3＋生成Fe(OH)3沉淀，所以滤饼为Fe(OH)3。由于Fe(OH)3表面会附着Co2＋，所以通过回收洗涤液，可以回收利用Co2＋。
(3)根据后续流程中的CoC2O4，加入(NH4)2C2O4后，发生的反应为CoCl2＋(NH4)2C2O4===2NH4Cl＋CoC2O4↓，
所以溶液Ⅰ的主要成分为NH4Cl。过滤得到的CoC2O4中会含有NH4Cl，加热焙烧时NH4Cl分解，生成NH3、HCl逸出，所以对产品纯度不会造成影响，但NH3、HCl会污染环境。
(4)H2还原Co2O3的方程式：Co2O3＋3H22Co＋3H2O。
2 （2011·浙江自选模块，16）铝生产产业链由铝土矿开采、氧化铝制取、铝的冶炼和铝材加工等环节构成。请回答下列问题。
(1)工业上采用电解氧化铝­冰晶石(Na3AlF6)熔融体的方法冶炼得到金属铝：
2Al2O34Al＋3O2↑
加入冰晶石的作用：____。
(2)上述工艺所得铝材中往往含有少量Fe和Si等杂质，可用电解方法进一步提纯，该电解池中阳极的电极反应式为____，下列可作阴极材料的是____。

A．铝材 B．石墨 C．铅板 D．纯铝
(3)阳极氧化能使金属表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸为电解液，铝阳极发生的电极反应式为____。
(4)在铝阳极氧化过程中，需要不断地调整电压，理由是____。
(5)下列说法正确的是____。
A．阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术
B．铝的阳极氧化可增强铝表面的绝缘性能
C．铝的阳极氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性，但耐磨性下降
D．铝的阳极氧化膜富有多孔性，具有很强的吸附性能，能吸附染料而呈各种颜色
答案　(1)主要是降低熔化温度　(2)Al－3e－===Al3＋　D
(3)2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋
(4)铝阳极表面不断生成氧化物，电阻增大，为了保持稳定的电流，需要不断增大电压　(5)BD
解析　(1)由于Al2O3熔点很高，加入冰晶石可以降低Al2O3熔点，作助熔剂。
(2)在电解池中阳极发生氧化反应，金属失去电子，主要电极反应式为Al－3e－===Al3＋，电解精炼铝应以纯铝作阴极材料。
(3)根据阳极发生氧化反应可以得到电极反应式为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋。
(4)铝阳极生成氧化物薄膜后会使电阻增大，为了保持稳定的电流，需要随电阻增大而不断增大电压。
(5)阳极氧化应用的是电解原理，A项错误；由于氧化物的生成可以增强铝表面的绝缘性，B项正确；铝的阳极氧化可以提高铝及铝合金的耐腐蚀性，但耐磨性不下降，C项错误；氧化铝具有不同的晶型，其中的δ­Al2O3具有多孔性、强吸附性和催化活性，可作吸附剂和催化剂，D项正确。