专题化学与STSE.docx

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专题化学与STSE

专题：

化学与STSE

一、化学与生活

生活中与化学有关的知识主要包括：

医药、人体所需元素、食品、水、保健品、饮品等。

题目的情境贴近生活，考查的知识点着眼于双基，这是素质教育之必需，也是今后高考命题的方向，应引起重视。

例1、牙膏中配有氟化物添加剂以防止龋齿的原因是，长期使用加氟牙膏在牙齿表面生成了一层质地坚硬溶解度小的氟磷酸钙。

已知氟磷酸钙化学式中除钙离子外还有3个PO43–离子，一个F–离子，则其化学式是（）

A、Ca5（PO4）3FB、Ca3（PO4）3FC、Ca2（PO4）3FD、Ca6（PO4）3F

分析：

根据化合价知识，易知答案为A。

例2、市面上销售的金首饰是否属于纯金，可取样品与某试剂进行反应，根据现象即可判断，该试剂是（）

A、盐酸B、硝酸C、王水D、硫酸

分析：

本题主要考查金与酸反应的知识。

能反应且现象明显的只有硝酸，所以答案为B。

例3、高级轿车中装有安全气囊，内部贮存化学物质。

当汽车高速前进过程中受到撞击时，化学物质会在瞬间爆发产生大量气体，充满气袋，填补在乘员与挡风玻璃、仪表板、方向盘之间，防止乘员受伤。

⑴如果气袋内贮有硝酸铵，它受猛烈冲击后能迅速分解，产生大量N2O气体，试写出其化学方程式。

⑵若需要产生30dm3的N2O气体，需要贮备mol的硝酸铵。

分析：

⑴2NH4NO3==2N2O+4H2O。

⑵要产生30dm3的N2O需要N2O的物质的量为30/22.4=1.34mol。

由上述方程式可知，产生1molN2O需要1mol的NH4NO3，所以产生30dm3的N2O需要1.34×1=1.34（mol）的NH4NO3。

例4、雷鸣电闪是日常生活中司空见惯的现象。

设某次雷电中，两块云团间的电势差约为109V，放电电量约为30C。

在闪电过程中，空气中有氮气和氧气直接化合，已知每摩氮气和氧气化合时要吸收180.74kJ的能量，闪电时有1/1000的能量用于这一反应。

试求：

⑴此次闪电所产生NO的物质的量为mol。

⑵此次雷雨闪电的生成物相当于给土壤施

了kg尿素。

分析：

⑴此次闪电放出的能量为E=qU=109×30=3×1010（J）,根据反应方程式N2+O2=2NO，知所产生NO的物质的量为n=E总/E=3×1010×10－3×2/（180.74×103）=332（mol）。

⑵根据氮元素守恒有关系式2NO----CO（NH2）2，可以求生成尿素的总质量为332×60/2=9960（g）=9.96kg。

二、环境保护

环境问题是当前世界面临的五大严峻问题之一。

引起环境污染的原因很多，如化学污染、生物污染、热污染、噪音污染、核污染等。

环境污染可分为大气污染、水污染、土壤污染和食品污染等几方面。

环境方面试题的题型逐渐向着填空、选择、计算及综合方向发展，难度有所提高，范围更加广泛。

、与环境相关问题的探讨

例1、（04上海）下列产品的使用不会对环境造成污染的是

A．含磷洗衣粉B．酒精C．氟里昂D．含汞电池

例2、（04江苏）2004年4月22日是第35个“世界地球日”，我国确定的主题是“善待地球——科学发展”。

下列行为中不符合这一主题的是

A、采用“绿色化学”工艺，使原料尽可能转化为所需要的物质

B大量开采地下水，以满足社会对水的需求

C减少直至不使用对大气臭氧层起破坏作用的氟氯烃

D节约能源，提高能源利用率

例3、（03上海）上海环保部门为了使城市生活垃圾得到合理利用，近年来逐步实施了生活垃圾分类投放的办法。

其中塑料袋、废纸、旧橡胶制品等属于

A无机物B有机物C盐类D非金属单质

例4、（03上海）在医院中，为酸中毒病人输液不应采用

A、0.9％氯化钠溶液　　　B、0.9％氯化铵溶液

C、1.25％碳酸氢钠溶液　　D、5％葡萄糖溶液

例5、（01上海）第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需要。

天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳五个CH4分子或1个游离H2O分子。

根据上述信息，完成第8、9题：

1、下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是

A两种都是极性分子B两种都是非极性分子

CCH4是极性分子，H2O是非极性分子DH2O是极性分子，CH4是非极性分子

2、若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为

A、CH4·14H2OBCH4·8H2OCCH4·（23/3）H2ODCH4·6H2O

例六、“绿色化学”是21世纪化学发展的主导方向。

“绿色化学”要求从根本上消灭污染。

其中“化学反应的绿色化”要求原料物质中所有的原子完全被利用且全部转入期望的产品中。

下列符合“化学反应的绿色化”的是

①．用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制取铜：

CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

②．用甲烷、一氧化碳合成乙酸乙酯：

2CH4+2COCH3COOC2H5

③．乙烯催化氧化制乙醛：

2C2H4+O2CH3CHO

④．2M+N=2P+2Q，2P+M=Q（M、N为原料，Q为期望产品）

A．②③④B．①②④C．①③④D．①②③

、污染气体的几种处理措施

　　酸雨是由于大气中SO2和NOx（NO和NO2）的含量不断升高，并转变为H2SO4和HNO3（主要是H2SO4）随雨水降落而形成的。

为防止污染，硫酸厂用氨水来吸收SO2，离子方程式为；硝酸厂可用烧碱溶液来吸收氮的氧化物，如NO2被烧碱溶液吸收生成NaNO2和NaNO3，离子方程式为；也可用氨的催化还原法把氮的氧化物变成氮气，还原1体积的NOx需要体积氨气。

分析：

前两问的答案依次为，2NH3·H2O+SO2=2NH4＋+SO32－+H2O。

2NO2+2OH–=NO2–+NO3–+H2O。

用氨的催化还原的方程式为3NOx+2xNH3=（x+3/2）N2+3xH2O，则每还原1体积的NOx需要2x/3体积的氨气。

三、化学与能源

常见能源有太阳能、化石能源、地热能、生物质能、核能等，从能源的原有形态是否改变的角度来看，可分为可再生能源和不可再生能源。

能源问题涉及的化学知识主要有：

（1）热化学方程式的计算问题

（2）能源、燃烧产物与环境污染问题

（3）各种能量之间的转化

例1、“能源分类相关图”如下图所示，下列四组选项中，全部符合图中阴影部分的能源是

A．煤炭、石油、沼气B．水能、生物能、天然气

C．太阳能、风能、潮汐能D．地热能、海洋能、核能

[点晴]C。

四、按生产生活要求设计实验

工业上用铜屑和浓硝酸为原料制取硝酸铜。

在实际生产中，需把浓硝酸用等体积的水稀释。

试简要回答下列问题：

⑴用稀硝酸而不用浓硝酸的原因是。

⑵从经济效益和环境保护角度考虑，设计制取硝酸铜最适宜的方法，用化学方程式表示为。

分析：

⑴比较稀硝酸、浓硝酸分别与铜反应的方程式，Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O；3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O；发现生成等物质的量的硝酸铜，用稀硝酸时，消耗原料较少，且产生污染物的量也较少。

⑵2Cu+O2=2CuO；CuO+2HNO3=Cu（NO3）2+H2O。

五、联系化工生产进行综合分析

HNO3是极其重要的化工原料。

工业上制备HNO3是采用NH3催化氧化法，将中间产生的NO2在密闭容器中多次循环用水吸收制备的（假定上述过程的每一步反应中无其它损失）。

⑴试写出上述反应的化学方程式。

⑵设循环操作的次数为n，试计算一定量的NO2气体要经过多少次循环操作才能使95%的NO2转变为硝酸？

⑶将上述方法制备的硝酸稀释或蒸馏、浓缩，可以得到不同浓度的硝酸。

实际上，不同浓度的硝酸与同一种金属反应可生成不同的还原产物。

如图是镁与硝酸反应，各产物及含量随硝酸浓度变化的情况（当硝酸浓度小于10mol·L－1时还有NH4＋生成），写出镁与11mol·L－1硝酸反应的化学方程式。

⑷960mg镁与100mL4mol·L－1硝酸溶液恰好完全反应，收集到224mL气体（STP），试写出该反应化学方程式。

分析：

⑴3NO2+H2O=2HNO3+NO，2NO+O2=2NO2。

⑵从反应式可知，NO2跟水第一次反应中有2/3转化为硝酸，经循环氧化后所得的NO2跟水第二次反应中有2/3×1/3转化为硝酸……，那么，经n次循环后转化为硝酸的总量：

S=2/3+2/3×1/3+2/3×（1/3）2+2/3×（1/3）3……+2/3×（1/3）n=1－（1/3）n，列式，1－（1/3）n=95%，解得n≈3。

⑶看图，当硝酸的浓度超过10mol·L－1时，还原产物只有NO2，所以，其反应方程式为：

Mg+4HNO3=Mg（NO3）2+2NO2↑+2H2O。

⑷看图，当硝酸跟4mol·L－1硝酸反应时，生成的NO、NO2、H2、N2的物质的量之比为5﹕1﹕1﹕3，又据题意，当硝酸浓度小于10mol·L－1时还有NH4＋生成，所以，其反应方程式为：

40Mg+100HNO3=5NO+H2+NO2+3N2+4NH4NO3+40Mg（NO3）2+41H2O。

六、化学与毒品

鸦片

鸦片是罂粟未成熟的果实用刀割后流出的汁液，经加工而成的褐色膏状物又称生鸦片。

生鸦片中除了百分之十五至三十的矿物质、树脂和水分外，还含有百分之十至二十的特殊生物碱。

这些生物碱可分为吗啡类生物碱、罂粟碱类生物碱、盐酸那可汀类生物碱三大类。

例题1：

鸦片是一种容易上瘾的毒品，其毒性主要是来自下列哪一个化合物

（A）海洛因　（B）安非他命　（C）吗啡　（D）尼古丁

解析：

（A）海洛因：

化学结构类似吗啡，属白色晶体纯度较吗啡高，比吗啡更易上瘾，属于植物碱。

（B）安非他命：

白色，无臭有苦味晶体，沸点为320℃；化学式为：

C9H13N。

（C）鸦片中含有20多种植物碱，其毒性主要由吗啡所造成。

（D）尼古丁的分子式为：

C10H14N2，尼古丁是一种兴奋剂，刺激肾上腺素，使心跳加速血压上升。

答案（C）。

摇头丸

“摇头丸”是一种新的毒品——“冰”毒衍生物二亚甲基双氧苯丙胺（MDMA）和亚甲氧基苯丙胺（MDA）的俗称。

例题2：

一种称为"摇头丸"的毒品已从国.外流入我国，严重损害一些吸毒者的身心健康，司法机关予以坚决查缉和打击。

已知该毒品中氮的质量分数为10.37%，试回答：

   1、①"摇头丸"的分子结构可能是（）3

   A．

　　　　　B．

   C．

　　　　D．

   ②据①中“摇头丸”的分子结构分析，处于同一平面上的碳原子至少有（）

    A.6个        B.7个        C.8个        D.9个

   ③固体“摇头丸”属于（）

    A.分子晶体    B.原子晶体   C.离子晶体    D.金属晶体

   ④播头丸在一定条件下能否与浓HN03发生硝化反应?

（填“能”或“不能”）_______。

   ⑤写出“摇头丸”在加热加压和有催化剂时跟H2反应的方程式：

_________________。

   ⑥“摇头丸”能否跟浓盐酸反应?

若能，写出生成物的结构简式；若不能，请说明理由_____________________。

解析：

1、①计算选项物质中氮的质量分数，即可确定答案。

通过计算，只有B物质中氮的质量分数为：

14÷135×100%=10.37%.故本题答案选B项。

    ②据苯分子结构推知本题答案应选B项。

    ③“摇头丸”分子间的作用力属于范德华力（分子间作用力），分子间以分子间作用力互相结合的晶体叫分子晶体。

故本题应选A项。

    ④因分子中含苯环，故能发生硝化反应

    ⑤“摇头丸”在加热加压和有催化剂时跟H2反应的方程式：

⑥因“摇头丸”分子中的氮原子上有一对孤对电子能与H+形成配位键，故能跟盐酸反应，生成物结构为：

吗啡

“吗啡”存在于鸦片中，含量含为10%，为无色棱柱状晶体，熔点254～256℃，味若，在多数溶剂中均难溶解，在碱性水溶液中较易溶解。

它可与多种酸（如盐酸、硫酸等）和多种有机酸（如酒石酸等）生成易溶于水的盐。

海洛因

“海洛因”英文名Heroin，意为“英雄的”，是德国人德里赛最先从吗啡中提炼出来的，在近代中国翻译为海洛因，亦称“盐酸二乙酰吗啡”，属于合成类麻醉品，是极毒的药品。

毒品市场上的海洛因多数为白色结晶粉末，极纯的海洛因俗称"白粉"。

   例题3：

吗啡和海洛因都是严格查禁的毒品。

吗啡分子中C、N、H的质量分数依次为：

71．58%、4．91%、6．67%，其余是氧。

（1）通过计算得出吗啡的相对分子质量（不超过300）____________________；吗啡的分子式是____________________.

（2）已知海洛因是吗啡的二乙酸醋。

别海洛因的相对分予质量是____________________；分子式是____________________。

   解析：

（1）根据已知数据，可计算氧的质量分数为：

l－71．58%－4．9l%－6．67%=16．84%，则吗啡中C、H、N、O原于数最简整数比为C：

H：

N：

O=17：

19：

1：

3，则最简式为：

C17H19NO3式量为12×17+1×19+14×1+16×3=285。

因吗啡的相对分子质量不超过300，故吗啡的相对分子质量为最简式式量即285，其分子式就是最简式C17H19N03

（2）因为海洛因是吗啡的二乙酸酯，据酯化反应的过程：

CH3COOH+R-OH→CH3COOR+H2O

则每1分子CH3COOH参加酯化反应所生成的酯比原来的醇的相对分子质量增加60－18=42。

由于海洛因是吗啡的二乙酸酯，则海洛因的相对分子质量比吗啡增加42×2=84，所以海洛因的相对分子质量为285+84=369。

海洛因的分子组成比吗啡增加2（C2H4O2－H2O）=C4H402。

故海洛因的分子式为：

C17H19NO3+C4H4O2=C21H23NO3。

大麻（CannabissativaL.）

是从大麻叶中提取的一种酚类衍生物，又叫大麻酚。

大麻叶中含有多种大麻酚类衍生物，较重要的有：

大麻酚、大麻二酚、四氢大麻酚、大麻酚酸、大麻二酚酸、四氢大麻酚酸。

其中一种大麻酚类衍生物的结构简式如图：

例题4：

大麻是一种毒品，我国政府严禁生产、销售和吸食。

大麻中的主要成分为大麻酚，已知其分子式为C21H26O2。

大麻酚在空气中焚烧，可生成CO2和H2O，这个反应的化学方程式是                。

解答：

2C21H26O2+53O2燃烧42CO2+26H2O

咖啡因

又称咖啡碱。

系质轻、柔韧、有光泽的针状结晶，无臭、味苦。

具有兴奋中枢神经系统、心脏和骨胳肌及舒张血管、松驰平滑肌和利尿等作用。

安全。

例题5：

咖啡因对中枢神经有兴奋作用，其结构式如下。

常温下，咖啡因在水中的溶解度为2g/100gH2O，加适量水杨酸钠[C6H4（OH）（COONa）]，由于形成氢键而增大咖啡因的溶解度。

请在附图上添加水杨酸钠与咖啡因形成的氢键。

解答：

（不要求氢键的键角和方向， 但要求画在有孤对电子的氮原子上）

罂粟（PapaversomniferumL.）

罂粟碱为无色针状或棱状结晶，熔点147～148℃，易溶于苯、丙酮、热乙醇、冰醋酸，稍溶于乙醚、氯仿，不溶于水，溶于浓硫酸；加热到110℃变为玖瑰红色，至200℃则变为紫色，可与多种无机酸和有机酸结合生成结晶盐。

  　例题6：

"虎门销烟"是禁烟运动的伟大胜利。

1839年6月，收缴到的110万千克鸦片被集中运到虎门海滩，和数以万担生石灰十起投入挖好的销烟池中。

-随着大网拉起，海水灌进池中，顿时地中热浪翻滚，通过各种化学和物理作用；鸦片被全部销毁。

鸦片是黑色青状物，它含有二十多种成分，吗啡和罂粟碱是其中有效成分中较主要的两种

　在吗啡和罂粟碱的分子中，都含有相同的基团是（“－CH3”、“－CH2－”等键烃基除外）_____________，所以它们都可以看作是芳香族化合物；其中，能与NaOH溶液发生中和的是（填物质名称）____________，lmol这种物质能被____________molNaOH中和。

较强的碱性和较高的温度是鸦片在池中被销毁的原因之一。

海水灌进池后；产生较强碱性的原因是（用化学方程式表示）________________________，由于这是一个____________反应，所以产生较高的温度。

答案：

苯环（或苯基）、吗啡、2、CaO+H20=Ca（OH）2、放热。

例题7：

鸦片具有复杂的组成，其中的罂粟碱的分子结构如下：

鸦片最早用于药物（有止痛、止泻、止咳作用），长期服用会成瘾，使人体质衰弱，精神颓废，寿命缩短。

已知该物质的燃烧产物为CO2、H2O和N2，1mol该化合物完全燃烧消耗O2的物质的量及在一定条件下与Br2发生苯环取代反应生成的一溴代物同分异构体的种数分别是

（A）23.25mol；5　　　　（B）24.5mol；7

（C）24.5mol；8　　　　（D）26.5mol；6

解答：

罂粟碱分子式为C20H21O4N，燃烧方程式：

C20H21O4N+23．25O220CO2+10．5H2O+0．5N2

结构中含两个苯环，苯环上共5个位置可取代，选（A）

课堂练习

1、[点题]新兴的大脑营养学研究发现，大脑的生长发育与不饱和脂肪酸有密切关系，被称为脑黄金的DHA就是一种不饱和程度很高的脂肪酸，它的分子中有6个C＝C键，学名二十六碳六烯酸，它的分子组成是

A．C25H50COOH　　　B．C25H39COOHC．C26H41COOH　　　　D．C26H47COOH

[点晴]B

2、飘尘是物质燃烧时产生的粒状漂浮物，颗粒很小，不易沉降，它与空气中SO2、O2接触时，SO2会部分转化为SO3，使空气的酸度增加，飘尘所起的作用可能是①氧化剂；②还原剂；③催化剂；④吸附剂。

A．①②B．①C．①③D．③④

[点晴]SO2在一定温度和催化剂作用下，可会被O2氧化成SO3。

飘尘在上述变化中，未参与氧化还原反应，而是起催化剂和吸附剂的作用。

故选D。

3、[点题]H2C=CHOH不稳定，在常温下为液体，很容易转化成稳定的CH3CHO。

然而，2002年的美国《科学》杂志报道：

外太空的某一个星球的大气层含有大量的H2C=CHOH。

请预测该星球的温度是

A．较低温度B．较高温度C．无法判断温度的高低D．上述说法都不正确

4、[点题]目前新一代高效、无污染的消毒剂二氧化氯（ClO2）已被许多国家广泛应用在饮用水的处理上。

已知工业上制备二氧化氯的方法之一是用甲醇在酸性介质中与氯酸钠反应，其反应关系为CH3OH+NaClO3+H2SO4ClO2+CO2+Na2SO4+H2O，则下列说法正确的是

A．氧化剂是甲醇B．氧化产物是二氧化氯

C．还原产物与氧化产物的物质的量之比为6：

1

D．氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：

1

[点晴]C

5、[点题]去年9月底，国家质检总局查处了在食品中使用“雕白块”七大案例。

“雕白块”的化学名称为甲醛次硫酸氢钠，违法者往食品中添加“雕白块”是为了漂白增色、防腐、增加米面制品的韧性及口感。

但人食用“雕白块”后会刺激肠道，引起过敏和食物中毒，容易致癌。

已知“雕白块”是甲醛和次硫酸氢钠（可表示成Na+[OSOH]-）反应制得：

回答下列问题：

（1）“雕白块”_______________（填“易”或“微”或“难”）溶于水。

“雕白块”具有________（填“强还原性”或“强氧化性”），写出“雕白块”溶液中滴加足量碘水所发生反应的化学方程式_____________________________________。

（2）写出次硫酸氢根的电子式___________________________。

（3）写出水溶液中次硫酸氢钠和氢氧化钾反应的离子方程式____________________。

（4）甲醛能使__________变性凝固，所以可用其浓溶液保存动物标本。

（5）甲醛是非常重要的合成原料。

纯净的甲醛在[F3B←O（CH2CH3）2]配位化合物的催化下，生成聚甲醛（是一种优良的工程塑料），聚甲醛的结构简式为_____________；俄国化学家布特列洛夫在1861年首次发现在弱碱作用下，6个甲醛分子加合得到己糖，此己糖的分子式为___________。

[点晴]

（1）易。

强还原性。

NaHSO2·CH2O+2I2+2H2O4HI+NaHSO4+CH2O。

（2）

。

（3）HSO2-+OH-=H2O+SO22-。

（4）蛋白质。

（5）聚甲醛。

C6H12O6。

6、2003年8月4日在齐齐哈尔市发生了侵华日军遗留的芥子气毒气罐泄漏伤人事件。

芥子气，学名二氯二乙硫醚，是微黄色或无色的油状液体，具有芥子末气味或大葱、蒜臭味。

芥子气的分子式为（ClCH2CH2）2S。

（1）芥子气可用两种方法制备。

其一是ClCH2CH2OH和Na2S反应，反应产物之一接着与氯化氢反应；其二是CH2=CH2与S2Cl2反应，反应物的物质的量比为2∶1。

写出化学方程式________________________________；_____________________________________。

（2）碱液可以解毒。

写出化学方程式________________________________________。

（3）根据上述二氯二乙硫醚性质，你能设计一种最简单且实用快速的预防方法吗？

____________________________________________________________________________。

（4）对局部中毒如皮肤上之毒液，可立即采取什么措施进行简单的处理

A．用可溶解芥子气的溶剂如煤油、酒精B．用漂白粉、双氧水浸润棉球吸去毒液

C．用浓氢氧化钠溶液浸润的棉球擦洗D．将中毒局部皮肤割除

[点晴]

（1）2ClCH2CH2OH+Na2S→（HOCH2CH2）2S+2NaCl

（HOCH2CH2）2S+2HCl→（ClCH2CH2）2S+2H2O2CH2=CH2+S2Cl2→（ClCH2CH2）2S+S

（2）（ClCH2CH2）2S+2OH－→（HOCH2CH2）2S+2Cl－

（3）可用纱布、棉花浸润Na2CO3溶液或碱性洗衣粉作解毒溶液制成简单面具。

（4）AB

消毒、杀菌，是抗“非典”消毒剂。

一种家用环保消毒液产生装置。

其原理中用石墨作电极7、电解饱和氯化钠溶液，制得有较强杀菌能力的消毒液，该仪器的原理如图所示，

试回答：

（1）“84”消毒液在日常生活中被广泛使用。

该消毒液无色，

pH大于7，对某些有色物质有漂白作用。

你认为它可能的有效成分

是A．SO2B．Na2CO3C．KMnO4D．NaClO

（2）写出电极名称a极，b极 。

（3）消毒液的有效成分是。

（4）写出有关离子方程式 。

（5）若在电解过程中因温度上升，生成了少量的NaClO3，即发生了反应：

3Cl2+6NaOH=5NaCl+NaClO3+3H2O测量得n（NaClO）:

n（NaClO3）