2024-2025學(xué)年高中化學(xué)專題四化學(xué)科學(xué)與人類文明第一單元化學(xué)是認(rèn)識(shí)和創(chuàng)造物質(zhì)的科學(xué)學(xué)案蘇教版必修2

PAGE11-專題四化學(xué)科學(xué)與人類文明第一單元化學(xué)是相識(shí)和創(chuàng)建物質(zhì)的科學(xué)在蘇格蘭橡膠廠工作的麥金托什不當(dāng)心將橡膠汁沾滿衣褲，怎么也擦不掉，只好穿著這身臟衣服回家，室外陰雨綿綿，麥金托什回到家后卻驚異地發(fā)覺(jué)，穿在里面的衣服一點(diǎn)也沒(méi)有濕，他爽性將橡膠汁涂滿全身衣服，這就是世界上第一件膠布雨衣。從今，麥金托什潛心研制防雨布，最終在1832年勝利地制成了可以做衣服的防水布料。進(jìn)入20世紀(jì)后，塑料和各種防水布料的出現(xiàn)，使雨衣的款式和色調(diào)變得更加豐富了。1．能引用事實(shí)說(shuō)明人類對(duì)物質(zhì)及其改變的相識(shí)是隨著化學(xué)科學(xué)的發(fā)展而逐步深化的，了解化學(xué)科學(xué)在人類相識(shí)物質(zhì)世界方面的重要作用。2．了解化學(xué)在合成新物質(zhì)、提高人類生活質(zhì)量方面的重要作用；用詳細(xì)案例說(shuō)明合成新物質(zhì)對(duì)人類生活的影響。3．了解化學(xué)方法在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)間轉(zhuǎn)化中的作用。一、化學(xué)是打開(kāi)物質(zhì)世界的鑰匙1．化學(xué)科學(xué)發(fā)展的歷史(1)是人類逐步相識(shí)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、改變的歷史；(2)是合成、創(chuàng)建更多新物質(zhì)，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和促進(jìn)人類文明發(fā)展的歷史。2．人類開(kāi)發(fā)、利用金屬的歷程(1)人類開(kāi)發(fā)、利用金屬的特點(diǎn)：金屬越活潑，人類開(kāi)發(fā)、利用的越晚。(2)金屬的冶煉：①冶煉實(shí)質(zhì)：金屬離子eq\o(→,\s\up17(得電子))金屬原子；②冶煉依據(jù)：金屬的活潑性不同，冶煉方法不同；③冶煉方法：3.化學(xué)科學(xué)理論的建立與發(fā)展(1)19世紀(jì)化學(xué)科學(xué)理論：①經(jīng)典原子分子論的中心內(nèi)容：道爾頓原子論、分子結(jié)構(gòu)和原子價(jià)鍵理論；②1869年，俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫發(fā)覺(jué)元素周期律；③化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)：質(zhì)量作用定律；④人工合成尿素，徹底動(dòng)搖了“生命力論”。(2)20世紀(jì)化學(xué)科學(xué)理論：①化學(xué)家鮑林提出了氫鍵理論和蛋白質(zhì)分子的螺旋結(jié)構(gòu)模型，為DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的提出奠定了基礎(chǔ)；②掃描隧道顯微鏡的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了對(duì)原子或分子的操縱。4．人類對(duì)酸堿相識(shí)的發(fā)展(1)阿倫尼烏斯電離學(xué)說(shuō)：①電離產(chǎn)生的陽(yáng)離子全是H＋的電解質(zhì)是酸；②電離產(chǎn)生的陰離子全是OH－的電解質(zhì)是堿。(2)酸堿質(zhì)子理論(連連線)。eq\x(①酸)eq\x(a.凡能接受質(zhì)子的物質(zhì))eq\x(②堿)eq\x(b.既能給出質(zhì)子，又能接受質(zhì)子的物質(zhì))eq\x(③兩性物質(zhì))eq\x(c.凡能給出質(zhì)子的物質(zhì))答案：①－c②－a③－b(3)利用酸堿質(zhì)子理論推斷NaHCO3的種類。①電離方程式：NaHCO3=Na＋＋HCOeq\o\al(－,3)。②與HCl、NaOH反應(yīng)的離子方程式：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=CO2↑＋H2O，HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O。③結(jié)論：HCOeq\o\al(－,3)屬于兩性物質(zhì)。二、化學(xué)是人類創(chuàng)建新物質(zhì)的工具1．熔融氯化鈉和氯化鈉溶液的電解2.增產(chǎn)糧食3．合成藥物(1)阿司匹林：(2)青霉素：能抑制或殺死金黃色的葡萄球菌。探究點(diǎn)一金屬的冶煉將礦石中的金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料，這一過(guò)程在工業(yè)上稱為金屬的冶煉。(1)金屬冶煉的實(shí)質(zhì)：Mn＋＋ne－=M。(2)金屬冶煉的步驟：富集→冶煉→精煉。(3)金屬冶煉的方法如下表所示。1．金屬活動(dòng)性依次與金屬冶煉有什么關(guān)系？提示：在金屬活動(dòng)性依次表中，金屬的位置越靠后，金屬陽(yáng)離子的氧化性越強(qiáng)，越簡(jiǎn)單被還原，用一般的還原法就能使金屬還原，如銅的還原；金屬的位置越靠前，金屬陽(yáng)離子越難被還原，最活潑的金屬只能用最強(qiáng)的還原手段(電解)使金屬陽(yáng)離子還原，如鋁的冶煉。2．電解法冶煉活潑金屬時(shí)，能電解其鹽溶液?jiǎn)?？提示：不能，只能電解其熔融鹽或氧化物或氫氧化物，電解其鹽溶液時(shí)無(wú)法得到活潑金屬單質(zhì)。3．什么是濕法冶金？提示：利用溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)(如置換反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、中和反應(yīng)、水解反應(yīng)等)對(duì)原料中的金屬進(jìn)行提取和分別的冶煉過(guò)程，可用于提取銅、鋅、鈾及稀土金屬等。如Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO4?！纠?】冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法；②水煤氣(或H2或CO)法；③活潑金屬置換法；④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有：(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅；(Ⅱ)濕法煉銅?，F(xiàn)代有：(Ⅲ)鋁熱法煉鉻；(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂。其中對(duì)它們的冶煉方法的分析中不正確的是()A．(Ⅰ)① B．(Ⅱ)②C．(Ⅲ)③ D．(Ⅳ)④【思路分析】解題時(shí)除了考查金屬的活動(dòng)性外，還要留意題給信息中的關(guān)鍵點(diǎn)，如“火燒”示意加熱，“濕法”示意在溶液中，“鋁熱”示意鋁與其他相對(duì)活動(dòng)性弱的金屬共熱等?！窘馕觥?Ⅰ)孔雀石的主要成分是堿式碳酸銅，灼熱分解的產(chǎn)物CuO，可用①焦炭還原成Cu，Cu2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up15(△))2CuO＋CO2↑＋H2O,2CuO＋Ceq\o(=,\s\up15(△))2Cu＋CO2↑，(Ⅱ)將銅鹽溶液中的Cu2＋，用③活潑的金屬置換出來(lái)：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu，(Ⅲ)將三氧化二鉻中的鉻，用③活潑金屬Al置換出來(lái)：Cr2O3＋2Aleq\o(=,\s\up15(高溫))Al2O3＋2Cr，(Ⅳ)光鹵石的主要成分是KCl·MgCl2·6H2O，從中得到MgCl2，再用④電解熔融的MgCl2得到Mg，MgCl2eq\o(=,\s\up15(通電))Mg＋Cl2↑。【答案】B下列金屬冶煉的反應(yīng)原理，錯(cuò)誤的是(B)A．2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up15(通電))2Na＋Cl2↑B．MgO＋H2eq\o(=,\s\up15(△))Mg＋H2OC．Fe3O4＋4COeq\o(=,\s\up15(高溫))3Fe＋4CO2D．2HgOeq\o(=,\s\up15(△))2Hg＋O2↑解析：Na、Mg很活潑，應(yīng)用電解法，A正確，B錯(cuò)誤；鐵屬較活潑金屬，可用熱還原法，C正確；較不活潑金屬汞可用熱分解法，D正確。探究點(diǎn)二熔融氯化鈉和氯化鈉水溶液的電解在上述反應(yīng)中出現(xiàn)產(chǎn)物差異的緣由是由于電解液的成分不同，因而參與反應(yīng)的微粒也不同，在電極上發(fā)生不同的氧化還原反應(yīng)，得到不同的電解產(chǎn)物。a．熔融氯化鈉中只存在Na＋、Cl－。電解時(shí)在電解槽的石墨陽(yáng)極(與電源正極相連)上，Cl－失去電子被氧化，放出Cl2：2Cl－－2e－=Cl2↑。在鐵陰極(與電源負(fù)極相連)上，Na＋結(jié)合電子被還原，析出金屬鈉：Na＋＋e－=Na。發(fā)生的總反應(yīng)是：2Na＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up15(通電))2Na＋Cl2↑。b．氯化鈉水溶液中存在Na＋、Cl－、H2O(含H＋和OH－)。電解時(shí)在電解槽陽(yáng)極上，Cl－失去電子被氧化，放出Cl2：2Cl－－2e－=Cl2↑。在陰極上，由水電離出的H＋(H2OH＋＋OH－)結(jié)合電子被還原，放出氫氣：2H＋＋2e－=H2↑。在陰極旁邊的陰極區(qū)里Na＋與OH－形成NaOH溶液。發(fā)生的總反應(yīng)是：如何檢驗(yàn)電解氯化鈉水溶液的產(chǎn)物？提示：(1)陰極產(chǎn)生的OH－，可用酚酞溶液檢驗(yàn)。兩極區(qū)分別滴加酚酞溶液，陰極區(qū)變紅。(2)H2可用爆鳴法檢驗(yàn)。用試管收集肯定量的陰極氣體，移近點(diǎn)燃的酒精燈，若聽(tīng)到尖銳的爆鳴聲或噗的一聲，說(shuō)明氣體為H2。(3)Cl2可用潮濕的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)。把潮濕的淀粉碘化鉀試紙靠近陽(yáng)極，逸出的氣體使試紙變藍(lán)?！纠?】氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，某一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝，可以節(jié)(電)能30%以上。在這種工藝設(shè)計(jì)中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示，其中的電極未標(biāo)出，所運(yùn)用的離子膜都只允許陽(yáng)離子通過(guò)。(1)X、Y分別是________、________(填化學(xué)式)。(2)分別寫出燃料電池B中正極、負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)：正極______________；負(fù)極______________。(3)這樣設(shè)計(jì)的主要節(jié)(電)能之處在于(寫出2處)____________、________________?！窘馕觥勘绢}突破口在于B(燃料電池)，通空氣一邊為正極(還原反應(yīng))，那么左邊必定通H2，即Y為H2；依據(jù)電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式可知，X必定為Cl2；A電解池中的NaOH進(jìn)入燃料電池正極再出來(lái)，依據(jù)O2＋4e－＋2H2O=4OH－可知，NaOH濃度增大?！敬鸢浮?1)Cl2H2(2)O2＋4e－＋2H2O=4OH－2H2－4e－＋4OH－=4H2O(3)燃料電池可以補(bǔ)充電解池消耗的電能提高產(chǎn)出堿液的濃度，降低能耗(其他合理答案也可以)工業(yè)上常用電解熔融氯化鈉的方法制取金屬鈉和氯氣，試回答下列問(wèn)題：(1)金屬鈉在陰極上產(chǎn)生。(2)寫出產(chǎn)生Cl2的電極反應(yīng)式：2Cl－－2e－=Cl2↑。(3)該反應(yīng)是(填“是”或“不是”)離子反應(yīng)，假如是，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的離子方程式：2Na＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up15(通電))2Na＋Cl2↑(假如不是，則此空不填)。(4)為何不采納電解食鹽水來(lái)制取Na?NaCl溶液中含有H＋，H＋氧化性大于Na＋，因此Na＋不會(huì)得電子生成Na。1．下列事實(shí)得出的結(jié)論錯(cuò)誤的是(D)A．維勒用無(wú)機(jī)物合成了尿素，突破了無(wú)機(jī)物與有機(jī)物的界限B．門捷列夫在前人的基礎(chǔ)上發(fā)覺(jué)了元素周期律，表明科學(xué)探討既要繼承又要?jiǎng)?chuàng)新C．C60是英國(guó)和美國(guó)化學(xué)家共同發(fā)覺(jué)的，體現(xiàn)了國(guó)際科技合作的重要性D．科恩和波普爾因理論化學(xué)方面的貢獻(xiàn)獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，意味著化學(xué)已成為以理論探討為主的學(xué)科解析：化學(xué)是一門以試驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，有的結(jié)論可以通過(guò)化學(xué)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，但是更要留意以化學(xué)試驗(yàn)為切入點(diǎn)來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，由感性相識(shí)上升到理論相識(shí)，漸漸形成理論體系，因而化學(xué)科學(xué)的探討應(yīng)當(dāng)是理論和實(shí)踐的結(jié)合。2．依據(jù)酸堿質(zhì)子理論，下列說(shuō)法不正確的是(C)A．全部的弱酸根都是堿B．弱酸酸式根既是酸又是堿C．一種物質(zhì)不行能既是酸又是堿D．氫氧根是堿3．下列物質(zhì)在冶煉金屬的過(guò)程中，需加入還原劑的是(C)A．HgO B．Al2O3C．Fe2O3 D．Ag2O4．依據(jù)酸堿電離理論，推斷下列化合物屬于酸的是(C)①HCl②NaHSO4③CH3COOH④Na2CO3⑤Al(OH)3⑥NaOHA．①②③ B．④⑤⑥C．①③ D．②③5．下列化工生產(chǎn)原理正確的是(A)A．可以用電解熔融氯化鈉的方法來(lái)制取金屬鈉B．可以將鈉加入到氯化鎂飽和溶液中制取鎂C．用電解法冶煉鋁時(shí)，原料是氯化鋁D．冶煉金屬汞適合用熱還原法解析：鈉可以和氯化鎂飽和溶液中的水反應(yīng)，但不能將鎂置換出來(lái)。電解法冶煉鋁所用的原料為氧化鋁。Hg是金屬活動(dòng)性依次表中排在Cu之后的金屬，應(yīng)用熱分解法冶煉。6．NaCl是從海水中提取出來(lái)的一種重要物質(zhì)，除食用外，它還是一種工業(yè)原料，下列以NaCl為原料的產(chǎn)品(或物質(zhì))是(A)①燒堿②純堿③金屬鈉④氯氣⑤鹽酸A．①②③④⑤ B．①②③④C．①②③⑤ D．①②④⑤解析：從海水中得到的氯化鈉，可作化工原料，工業(yè)上用電解飽和NaCl溶液的方法來(lái)制取NaOH、Cl2和H2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品，稱為氯堿工業(yè)?；瘜W(xué)方程式分別為2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up15(通電))2Na＋Cl2↑，NH3＋CO2＋H2O＋NaCl=NH4Cl＋NaHCO3,2NaHCO3eq\o(=,\s\up15(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O，Cl2＋H2eq\o(=,\s\up15(點(diǎn)燃))2HCl。7．下面表示金屬活動(dòng)性依次表中銅、錫、鐵和鋁元素被人類大規(guī)模開(kāi)發(fā)、利用的大致年限?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù)和有關(guān)的化學(xué)學(xué)問(wèn)，你能否說(shuō)明這些金屬的活動(dòng)性與人類開(kāi)發(fā)、利用這些金屬的時(shí)間先后的關(guān)系？答案：金屬的活動(dòng)性越弱，人類開(kāi)發(fā)、利用它的時(shí)間越早；金屬的活動(dòng)性越強(qiáng)，人類開(kāi)發(fā)、利用它的時(shí)間越晚。(2)下列反應(yīng)原理不符合工業(yè)冶煉金屬實(shí)際狀況的是(C)A．2HgOeq\o(=,\s\up15(△),\s\do15())2Hg＋O2↑B．4Al＋3MnO2eq\o(=,\s\up15(高溫),\s\do15())2Al2O3＋3MnC．2MgOeq\o(=,\s\up15(通電),\s\do15())2Mg＋O2↑D．4CO＋Fe3O4eq\o(=,\s\up15(高溫),\s\do15())3Fe＋4CO2(3)下表列出了四種金屬的熔、沸點(diǎn)：金屬NaCuAlFe熔點(diǎn)/℃97.510836601535沸點(diǎn)/℃883259522003000其中不能形成合金的是(AC)A．Cu與Na B．Fe與CuC．Fe與Na D．Al與Na解析：(1)鋁、鐵、錫、銅在自然界主要以化合態(tài)形式存在，它們的金屬活動(dòng)性依次減弱，金屬陽(yáng)離子的氧化性漸漸增加，四種金屬中銅、錫較易冶煉，鋁最難還原。(2)工業(yè)上冶煉鎂一般采納電解熔融無(wú)水MgCl2。由于MgO的熔點(diǎn)高(約2800℃(3)依據(jù)概念，合金是熔合而成的，則熔合時(shí)溫度須達(dá)到成分金屬中的最高熔點(diǎn)，但又不能達(dá)到或超出成分金屬中的最低沸點(diǎn)。8．在化學(xué)反應(yīng)中，銅元素可表現(xiàn)為0、＋1、＋2價(jià)。(1)在西漢古籍中曾有記載：曾青得鐵則化為銅[即曾青(CuSO4)跟鐵反應(yīng)就生成銅]。試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：CuSO4＋Fe=Cu＋FeSO4。(2)銅器表面有時(shí)會(huì)生成銅綠[Cu2(OH)2CO3]，這層銅綠可用化學(xué)方法除去。試寫出除去銅綠而不損傷器物表面的反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu2(OH)2CO3＋