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走进化学科学

第1章第1节走进化学科学

[基础梳理]

一、化学科学的主要特征

1．化学科学的含义

化学是一门重要的自然科学，它在、水平上研究物质的组成、、、转化及其应用。

2．化学科学的主要特征

（1）从和两个角度认识物质；

（2）以表征物质；

（3）在创造物质。

3．现代化学科学的研究方法——实验与理论并重

（1）实验技术手段不断升级优化

波谱、色谱、X射线衍射、、原子示踪等已成为现代化学研究的重要手段。

（2）理论计算辅以计算机模拟来研究物质的结构、预测物质的反应活性、等，成为现代化学研究的热点。

4．青蒿素的发现、研究与应用

二、化学科学的探索空间

（1）化学科学领域：

化学家可以在微观层面上操纵和，组装分子材料、分子器件和分子机器等。

（2）能源和资源领域：

有了化学科学，人类在资源和能源的开发、利用方面大显身手，使人们更加科学、合理地开发与利用资源和能源。

（3）材料科学领域：

化学将推动的发展，使各种新型材料的制造成为可能。

（4）环境领域：

化学为的解决提供有力保障。

（5）生命科学领域：

化学科学将为生命科学的发展作出更大贡献，帮助人们从分子层次上了解生命问题的本质、揭示生命运动的规律；使研究人员在水平上了解疾病的病理，寻求新方法，研制新药物，为人类提供健康保障。

（6）信息科学领域：

化学科学将大大提高信息科学的发展水平，指导人们研制功能各异的信息材料（主要是电子材料，如光电子材料），为传感技术、通信技术和计算机技术等的发展提供重要的物质基础。

[随堂演练]

1．化学与人体健康及环境保护息息相关。

下列叙述错误的是

A．酸雨是指pH小于5.6的酸性降水B．非处方药的包装上印有“OTC”标识

C．过量使用氮肥不会造成水体污染D．水果罐头中添加维生素C起抗氧化作用

2．化学在人类社会的可持续发展中发挥着重要作用。

下列说法不正确的是

A．工业上用氢气还原氧化钠制取金属钠

B．通过蒸馏的方法可实现海水淡化

C．“先污染后治理”的观念和做法不符合绿色化学思想

D．药物在促进人类健康的同时，也可能会产生一定的副作用

3．2021年5月1日《济南市生活垃圾减量与分类管理条例》正式实施。

下列垃圾分类对应错误的是

A．鸡蛋壳、花卉绿植

B．使用后的一次性口罩

C．废旧镍镉电池、过期药品

D．污损塑料袋、餐巾纸

A．AB．BC．CD．D

4．化学推动着社会的进步和科技的发展。

下列说法不正确的是

A．酱油中加入铁强化剂可以减少缺铁性贫血问题的发生

B．漂白粉可作纸张等的漂白剂

C．二氧化硅可用作半导体材料

D．玻璃钢是一种复合材料

5．中国传统文化对人类文化贡献巨大。

下列古代文献涉及的化学研究成果，对其说明不合理的是

A．《天工开物·五金》中记载：

“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。

”炒铁是为了降低铁水中的碳含量，且熟铁比生铁质地更硬，延展性稍差

B．《抱朴子·黄白》中“曾青涂铁，铁赤色如铜”主要发生了置换反应

C．《浪淘沙》中“吹尽狂沙始到金”，说明金在自然界中常以游离态形式存在

D．《梦溪笔谈》中“以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”中的剂钢是指铁的合金

6．某省要建成资源节约和生态保护型省份。

下列措施或说法不符合这一理念的是

A．推广“绿色自由”计划，吸收空气中的CO2并利用廉价能源合成汽油

B．做好空气质量预报工作，以便污染程度高时进行有效防护

C．工业废水的“再生”处理，用于道路保洁、城市喷泉和洗车等

D．利用风能、生物质能发电，强制实施火力发电用煤的脱硫处理

7．下列过程没有发生化学变化的是

A．火法炼铜B．用海带提取碘单质

C．石油分馏D．用新制氢氧化铜检验葡萄糖

8．中华传统文化中蕴含着诸多化学知识，下列说法错误的是

A．庾信的《杨柳歌》“独忆飞絮鹅毛下，非复青丝马尾垂”，现实生活中的“飞絮”“鹅毛”主要成分都是蛋白质

B．“火树银花不夜天”指的是金属元素的焰色反应

C．“霾尘积聚难见人”，雾和霾是气溶胶，具有丁达尔效应

D．《天工开物》记载“凡白土曰垩土，为陶家精美器用”。

陶是一种传统硅酸盐材料

9．化学与社会、生活密切相关。

下列说法不正确的是

A．海水淡化可以解决淡水供应危机，向海水中加入明矾可以使海水淡化

B．减少汽车尾气的排放是控制酸雨危害的途径之一

C．玻璃花瓶和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐产品

D．乙烯聚合为聚乙烯高分子材料，符合绿色化学“原子经济”中原子利用率达100%的要求

10．2020年6月5日，新冠病毒蛋白结构模型资源库的面世可以帮助科学家更好地了解新冠病毒，促进新冠肺炎药物和疫苗的研发工作，但是新冠病毒个人预防措施不能松懈。

下列说法错误的是

A．每天最好用肥皂洗手，肥皂是由高分子化合物油脂在碱性条件水解得到的

B．出门要带口罩，口罩原料无纺布成分是聚对苯二甲酸乙二醇酯，属于合成纤维

C．可以用75%的酒精对手机、键盘和皮肤消毒，原理是酒精可以使蛋白质变性

D．葡萄酒中通常添加少量的SO2，既可以杀菌，又可以防止营养成分被氧化。

11．常用的分离和提纯的方法有：

A萃取B分液C过滤D升华E蒸馏F洗气G蒸发H加热分解I渗析J重结晶，下列各组混合物的分离和提纯选用的哪种方法最合适？

（填字母序号）

（1）除去水中的泥沙__________________

（2）从碘水中提取碘__________；

（3）分离碘和铁屑___________

（4）用海水晒盐_________

（5）分离氯化钠和硝酸钾__________；

（6）分离淀粉溶液中的氯化钠__________；

12．当前，从全球范围来看，人类所面临的挑战有健康问题、能源问题、粮食问题、环境问题等。

化学家们希望从化学角度，通过化学方法解决这些问题，为人类的发展与进步作出更大的贡献。

化学家们所研究的课题很多，其中包括：

①消除汽车尾气中的有害物质

②开发新型制冷剂取代氟利昂

③在无污染的条件下进行化学反应

④研制开发超导材料

⑤合成人造皮肤和血管

⑥开发新型、高效药品

⑦寻找高效催化剂在低能耗下分解水得到氢气和氧气

⑧合成高效化肥

⑨研制植物营养液进行无土栽培

（1）属于健康问题的有_______________（填序号，下同）。

（2）属于能源问题的有_______________。

（3）属于粮食问题的有_______________。

（4）属于环境问题的有_______________。

13．化学与社会生活

（1）从铁、生石灰、烧碱、小苏打、硫酸铜中选择符合题意的物质（用化学式填空）。

常用来配制波尔多液的盐是____，焙制糕点所用的发酵粉的主要成份是_____。

（2）生活中常用二氧化碳灭火而不用氮气灭火的原因是______________________。

化学与传统文化

（3）北宋《浸铜要略序》载“山麓有胆泉（硫酸铜溶液），土人汲以浸铁，数日辄类朽木，刮取其屑，锻炼成铜”，请用化学方程式表示其原理______________________。

（4）《汉代古火井碑序》记载：

“诸葛丞相躬莅视察，改进技法，刳斑竹以导气（气指天然气），引井火以煮盐”，请用化学方程式表示其原理______________________。

14．

（1）“绿色化学”是21世纪化学发展的主导方向。

“绿色化学”要求从根本上消除污染，是一门能彻底阻止污染产生的科学。

它包括“绿色生产”和“绿色销毁”等内容。

据报道，某地在整顿音像市场的活动中，查获了一批盗版光盘，并进行了“绿色销毁”。

以下做法中，属于“绿色销毁”的是________（填字母）。

A．泼上汽油焚烧B．倾倒入江河中

C．深埋于土壤中D．碾压粉碎后再回收利用

（2）化学是一门创造性科学，它的特征体现在_________，同时，它也是一门实用性科学，在人类生产和生活中有着重要的作用。

（3）市场上出现的“葡萄糖酸钙”“加碘食盐”“含氟牙膏”等商品中的钙、碘、氟应理解为________。

A．原子B．分子

C．离子D．元素

（4）某种麦片中含有微量极细小的还原铁粉，食用这种麦片后，铁在人体胃液中变成亚铁盐，其反应的化学方程式为_________________________________________。

15．阅读短文，回答问题。

化学是自然科学的重要组成部分，其特征是从微观层次认识物质，在不同层面创造物质。

化学的魅力是在自然界的基础上，创造一个全新的世界。

纵观化学发展史可知，青铜与铁是青铜时代和铁器时代人类创造的新材料，酿酒和发酵工艺是原始的食品化学工艺，药物的发现和提纯是早期药物化学。

近现代以来，合成化学在无机、有机、催化、高分子和超分子等领域得到了蓬勃发展，其产物广泛应用在纳米材料、医药、航空、航天及军事等领域。

化学是揭示元素到生命奥秘的核心力量，其核心技术就是通过对分子层面的操纵创造物质。

化学在促进人类文明可持续发展中发挥着日益重要的作用！

请依据以上短文，判断下列说法是否正确（填“对”或“错”）。

（1）从微观层次认识物质是化学的特征之一。

____

（2）铁的冶炼过程发生了化学变化。

____

（3）通过对分子层面的操纵可研发新药。

___

（4）化学合成的物质广泛应用在纳米材料、航空、航天等领域。

___

参考答案

1．C

【详解】

A．酸雨是指pH小于5.6的酸性降水，有硫酸型酸雨和硝酸型酸雨，A正确；

B．非处方药是不需要医师开写处方即可购买的药品，非处方药的包装上印有“OTC”标识，B正确；

C．过量使用氮肥会造成水体富营养化、导致水生态系统破坏、导致水体污染，C不正确；

D．维生素C具有还原性、水果罐头添加维生素C起抗氧化作用，D正确；

答案选C。

2．A

【详解】

A．钠是活泼的金属，工业上通过电解熔融的氯化钠制取金属钠，A错误；

B．水的沸点是100℃，可通过蒸馏的方法可实现海水淡化，B正确；

C．绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，即减少或消除危险物质的使用和产生的化学品和过程的设计，因此“先污染后治理”的观念和做法不符合绿色化学思想，C正确；

D．任何药物都产生一定的副作用，因此药物在促进人类健康的同时，也可能会产生一定的副作用，D正确；

答案选A。

3．B

【详解】

A．鸡蛋壳、花卉绿植，属于厨余垃圾，故A正确；

B．市民使用后一次性口罩属于有害垃圾，故B错误；

C．废旧镍镉电池、过期药品对人体有害，属于有害垃圾，故C正确；

D．污损塑料袋、餐巾纸属于其他垃圾，故D正确；

故选B。

4．C

【详解】

A．铁强化酱油可通过膳食补充人体所需的铁元素，在酱油中加入如铁强化剂乳酸亚铁（C3H5O3）2Fe可以减少缺铁性贫血问题的发生，故A正确；

B．漂白粉具有漂白性，可作纸张等的漂白剂，故B正确；

C．硅可用作半导体材料，二氧化硅不是半导体，故C错误；

D．玻璃钢是一款新型的复合材料，具有绝缘耐腐，耐老化，抗压性能强，强度高等特点，故D正确；

故选C。

5．A

【详解】

A．含碳量越低，延展性越好，熟铁的延展性更好，故A错误；

B．《抱朴子•黄白》中“曾青涂铁，铁赤色如铜”主要发生了铁与硫酸铜反应生成铜与硫酸亚铁，属于置换反应，故B正确；

C．金的化学性质稳定，淘金淘到的是金单质，说明金在自然界以游离态存在，故C正确；

D．剑刃硬度要大，需要“以剂钢为刃”，剂钢是铁碳合金，故D正确；

故选A。

6．B

【详解】

A．推广“绿色自由”计划，吸收空气中的CO2并利用廉价能源合成汽油，可以减少二氧化碳排放，节约能源，A正确；

B．做好空气质量预报工作，以便污染程度高时进行有效防护，只是被动防御，不符合这一理念，B错误；

C．工业废水的“再生”处理，用于道路保洁、城市喷泉和洗车等，有利于节能环保，C正确；

D．利用风能、生物质能发电，强制实施火力发电用煤的脱硫处理，可以减少大气污染物排放，有利于节能减排，D正确；

答案选B。

7．C

【详解】

A．火法炼铜的原理涉及到化学反应，因为火法炼铜的原理是

，故A不符合题意；

B．海带中含碘的化合物转化成了碘单质，发生了化学变化，故B不符合题意；

C．石油分馏是利用沸点不同分离的，属于物理变化，故C符合题意；

D．新制氢氧化铜氧化葡萄糖，本身生成氧化亚铜砖红色沉淀，故D不符合题意；

故选C。

8．A

【详解】

A．庾信的《杨柳歌》“独忆飞絮鹅毛下，非复青丝马尾垂”，现实生活中的“飞絮”主要成分是纤维素，“鹅毛”主要成分是蛋白质，故A错误；

B．很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，这在化学上叫做焰色反应，“火树银花不夜天”指的是金属元素的焰色反应，故B正确；

C．“霾尘积聚难见人”，雾和霾是气溶胶，具有丁达尔效应，故C正确；

D．《天工开物》记载“凡白土曰垩土，为陶家精美器用”。

陶是一种传统硅酸盐材料，故D正确；

故选A。

9．A

【详解】

A．明矾只能作为净水剂吸附悬浮杂质，不能使海水淡化，故A项不正确；

B．汽车尾气中含有氮氧化合物，因此减少汽车尾气的排放是控制酸雨危害的途径之一，故B项正确；

C．玻璃和瓷器都是硅酸盐产品，故C项正确；

D．乙烯发生加聚反应生成聚乙烯，反应物完全转化为生成物，原子利用率达到100%，故D项正确。

故选A。

10．A

【详解】

A．油脂是高级脂肪酸酯，不属于高分子化合物，A错误；

B．聚对苯二甲酸乙二醇酯又名聚酯纤维，是目前世界上产量最高的合成纤维，B正确；

C．75%的酒精可以使蛋白质变性，因此可以用75%的酒精对手机、键盘和皮肤消毒，C正确；

D．SO2既可以杀菌，又可以防止营养成分被氧化，故用于葡萄酒中，故D正确；

答案选A。

11．CADGJI

【详解】

（1）泥沙不溶于水，因此除去水中的泥沙可选择过滤，答案为C；

（2）碘水中碘单质在水中溶解度较低，而在有机溶剂中溶解度较大，因此可利用苯或其它有机试剂萃取碘水中碘单质，答案为A；

（3）碘单质易升华，因此分离碘和铁屑可利用碘升华，答案为D；

（4）海水中含有大量氯化钠，由海水得到盐可通过蒸发结晶，答案为G；

（5）氯化钠溶解度受温度影响较小，而硝酸钾溶解度受温度影响较大，因此可利用重结晶方法分离氯化钠和硝酸钾，答案为J；

（6）由淀粉溶液为胶体可知，淀粉溶液中分散质微粒直径介于1～100nm，淀粉微粒不能穿过半透膜，而氯化钠溶液中氯化钠直径小于1nm，能够穿过半透膜，因此分离淀粉溶液中的氯化钠可利用渗析操作，答案为I。

12．⑤⑥④⑦⑧⑨①②③

【详解】

①消除汽车尾气中的有害物质，减少大气污染，属于环境问题；

②开发新型制冷剂取代氟利昂，减少大气污染，属于环境问题；

③在无污染的条件下进行化学反应，有利于保护环境，属于环境问题；

④研制开发超导材料，可节省能源，属于能源问题；

⑤合成人造皮肤和血管，促进人体健康，属于健康问题；

⑥开发新型、高效药品，保护人类健康，属于健康问题；

⑦寻找高效催化剂在低能耗下分解水得到氢气和氧气，属于能源问题；

⑧合成高效化肥，促进农作物生长，属于粮食问题；

⑨研制植物营养液进行无土栽培，促进粮食增产增收，属于粮食问题。

综合以上分析：

（1）属于健康问题的有⑤⑥。

（2）属于能源问题的有④⑦。

（3）属于粮食问题的有⑧⑨。

（4）属于环境问题的有①②③。

答案为：

⑤⑥；④⑦；⑧⑨；①②③。

13．CuSO4NaHCO3二氧化碳的密度比空气的大Fe+CuSO4═FeSO4+CuCH4+2O2

CO2+2H2O

【详解】

（1）波尔多液用硫酸铜和熟石灰配制，其中的盐是硫酸铜，其化学式为CuSO4；碳酸氢钠受热易分解，2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑，焙制糕点所用的发酵粉的主要成份是碳酸氢钠，其化学式为NaHCO3；

（2）生活中带用二氧化碳灭火而不用氮气灭火，是因为二氧化碳的密度比空气的大，更容易隔绝氧气，而氮气的密度比空气略小，容易与空气混合，不利于灭火；

（3）根据题意，铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁溶液和铜，反应的化学方程式为Fe+CuSO4═FeSO4+Cu；

（4）天然气的主要成分是甲烷，甲烷在点燃条件下燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为CH4+2O2

CO2+2H2O；

14．D认识分子和制造分子上DFe＋2HCl=FeCl2＋H2↑

【详解】

（1）A．泼上汽油焚烧，浪费能源，并产生污染性气体；

B．倾倒入江河中，会造成水污染；

C．深埋于土壤中，会造成土壤污染和地下水污染；

D．碾压粉碎后再回收利用可节约资源，实现循环利用，同时减少污染；

答案为D；

（2）化学是一门具有创造性、实用性的科学。

它的特征体现在认识分子和制造分子上；

（3）“葡萄糖酸钙”中的钙为钙离子，“加碘食盐”碘为碘酸钾，“含氟牙膏”为氟化物，商品中的钙、碘、氟应理解为元素，答案为D；

（4）人体胃液中含有盐酸，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，化学方程式为Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑。

15．对对对对

【分析】

从短文可知，化学是自然科学的重要组成部分，其特征是从微观层次认识物质，在不同层面创造物质；铁的冶炼过程是在高温下用还原剂将铁用铁矿石中还原出来，发生了化学变化；化学是揭示元素到生命奥秘的核心力量，其核心技术就是通过对分子层面的操纵创造物质；合成化学在无机、有机、催化、高分子和超分子等领域得到了蓬勃发展，其产物广泛应用在纳米材料、医药、航空、航天及军事等领域。

【详解】

（1）从微观层次认识物质是化学的特征之一，说法正确；

（2）铁的冶炼过程发生了化学变化，说法正确；

（3）通过对分子层面的操纵可研发新药，说法正确；

（4）化学合成的物质广泛应用在纳米材料、航空、航天等领域，说法正确。

因此，本题答案为：

（1）.对；

（2）.对；（3）.对；（4）.对。