Question

材料是科學技術(shù)進步的關(guān)鍵，是科學技術(shù)和社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料的發(fā)展不僅影響了人類的昨天和今天，而且還將影響到人類的明天。請回答以下與材料有關(guān)的問題。
（1）無機非金屬材料。單晶硅是一種比較活潑的非金屬元素，是晶體材料的重要組成部分，處于新材料發(fā)展的前沿。其主要用途是用做半導體材料和利用太陽能光伏發(fā)電、供熱等。單晶硅的制備方法如下：

①寫出步驟①的化學方程式：______________________。
②已知以下幾種物質(zhì)的沸點：

物質(zhì)	SiHCl3	SiCl4	HCl
沸點	33.0 ℃	57.6 ℃	－84.7 ℃

在步驟②中提純SiHCl₃所進行的主要操作的名稱是________。
（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。
①下列物質(zhì)中不屬于合金的是(　　)。
A．鋼鐵       B．青銅       C．硬鋁        D．水銀
②銅器制品常因接觸空氣中的O₂、CO₂和H₂O而易生成銅銹。試寫出保護銅制品的方法：___________________________________________________。
（3）納米材料，膠體粒子的直徑大約是________，與納米材料的尺寸相當。實驗室制取Fe(OH)₃膠體溶液的方法是_________________________________，
用________方法消除膠體中的渾濁，根據(jù)________現(xiàn)象證明膠體已經(jīng)制成。實驗中必須要用蒸餾水，而不能用自來水，其原因是____________________。
（4）磁性材料。某磁性粉末材料是一種復合型氧化物，為測定其組成，現(xiàn)稱取6.26 g樣品，將其全部溶于過量稀HNO₃，加入過量Na₂SO₄溶液，生成4.66 g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3.20 g固體。①該磁性粉末中氧元素的質(zhì)量分數(shù)為________；②該材料的化學式為________。

Answer 1

（1）①SiO₂＋2CSi＋2CO↑　②蒸餾
（2）①D�、谠诟稍锏沫h(huán)境下保存
（3）1～100 nm；在沸騰的蒸餾水中逐滴加入少量FeCl₃飽和溶液，待溶液呈紅褐色，停止加熱，即制得膠體；　過濾；　丁達爾；自來水中含較多的陰離子和陽離子，能中和膠體粒子的電性，易使制備的膠體馬上發(fā)生凝聚，導致實驗失敗
（4）①20.45%�、贐aO·Fe₂O₃

試題分析：（1）提純SiHCl₂可利用沸點差異，用蒸餾的方法。
（2）硬鋁是由Al、Cu、Mg、Mn、Si形成的合金，黃銅是Cu-Zn合金，鋼鐵是Fe與其他元素形成的合金。因此唯一不屬于合金的是水銀。
（3）膠體粒子直徑的范圍是：1～100 nm；利用FeCl₃的水解反應制取Fe(OH)₃膠體：在沸騰的蒸餾水中逐滴加入少量FeCl₃飽和溶液，待溶液呈紅褐色，停止加熱，即制得膠體；難溶固體不能透過濾紙，膠體可透過濾紙，所以用過濾的方法，可消除膠體中的渾濁；膠體具有丁達爾現(xiàn)象，其它分散系不具備，所以用丁達爾現(xiàn)象可證明膠體已經(jīng)制成；因為自來水中含較多的陰離子和陽離子，能中和膠體粒子的電性，易使制備的膠體馬上發(fā)生凝聚，導致實驗失敗，所以不能用自來水制備膠體。
（4）①n(BaSO₄)＝＝0.02 mol，
m(Ba)＝137 g·mol^－1×0.02 mol＝2.74 g。
濾液中加入過量NaOH溶液，生成紅褐色沉淀為Fe(OH)₃沉淀。洗滌，灼燒后得3.20 g固體。此固體應是Fe₂O₃，則
n(Fe₂O₃)＝＝0.02 mol，
m(Fe)＝56 g·mol^－1×0.02 mol×2＝2.24 g。
復合氧化物中氧元素的質(zhì)量＝6.26 g－2.74 g－2.24 g＝1.28 g。
則氧元素的質(zhì)量分數(shù)＝＝20.45%。
②1.28 g氧元素的物質(zhì)的量是：
n(O)＝＝0.08 mol。
由以上計算知，復合氧化物中鋇原子、鐵原子、氧原子的物質(zhì)的量之比是1∶2∶4，它們的原子個數(shù)比也是1∶2∶4。故該復合氧化物可表示為BaO·Fe₂O₃。