专题二十化学与STS

专题二十化学与STS【专题目标】1．使学生了解化学在社会生活中的应用，如：环境、能源、医药、材料等1．进一步强化基本解题技能，提高学生综合运用知识的能力。【经典题型】题型一：化学与环境【例1】1995年诺贝尔化学奖授予致力于研究臭氧层被破坏问题的三位环境化学家。大气中的臭氧层可滤除大量的紫外线，保护地球上的生物。氟利昂（如CCl2F2）可在光的作用下能够分解，产生Cl原子，Cl原子对臭氧层产生长久的破坏作用（臭氧的分子式为O3）。有关反应为：O3hvO2+O；Cl+O3→ClO+O2；ClO+O→Cl+O2总反应：2O3→3O2根据以上叙述，回答下列问题：（1）在上述臭氧被氧化的反应过程中，Cl是A反应物B生成物C中间产物D催化剂（2）O3和O2是A同分异构体B同系物C氧的同素异形体D氧的同位素【点拨】这是96年的高考题，它是一道与环境相结合的题目。这道题目要求同学们在分析了臭氧层被破坏的反应机理后，回答问题。（1）臭氧被氧化的反应过程中，Cl原子只出现在反应过程中，而在反应的始末都没有，所以Cl原子应是催化剂。答案应选D。（2）O3和O2是由同种元素组成的不同单质，所以应互称为氧的同素异形体。答案应选C。【规律总结】环境问题是当今社会的热点、焦点问题，这就要求我们的学生多关心我们的家园，多关心整个人类的生存和发展，并能够去思考这些问题产生的原因与解决的方法。从而提高自身的综合素质。当今的环境问题主要包括：温室效应、酸雨、臭氧层被破坏、光化学烟雾、白色污染、赤潮、含磷洗衣粉的使用、重金属及其盐的污染、沙漠化等。【巩固】1、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．非金属单质题型二：化学与能源【例2】熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用LiCO3和NaCO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32-→4CO2+4e阴极反应式：————————————————————，总电极反应式：——————————————————。【点拨】这是2000年的高考题，它以一种燃料电池的工作原理为背景来命题，主要考查化学能如何转变成电能。这道题目中所提及的电池同学们并不熟悉，那么，要解决它就要求同学们必须具有扎实的电化学知识和将所学知识与现实问题综合起来分析的能力。由于阴极是得电子的反应，所以在阴极的电子的是O2，O2+CO2+4e=CO32-。将阴、阳两极的反应式叠加可得总反应式：2CO+O2=2CO2。【规律总结】能源问题是当今社会的热点、焦点问题同时也是高考命题的热点，尤其是综合考试。在中学化学中讨论能量或能源问题的章节主要有：化学反应及其能量变化、电化学、煤和石油等。关于能源问题，同学们必须注意以下转化关系：核能潮汐能水能生物能太阳能化学能风能电能热能【巩固】2、有效地利用现有能源和开发新能源已受到各国的普遍重视。（1）可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能。例如，加入CH3OC(CH3)3来生产“无铅汽油”。CH3OC(CH3)3分子中必存在原子间连接形式有______（填写编号，多选倒扣）。①C=0②—C—OH③—C—O—C—(2)天然气的燃烧产物无毒、热值高、管道输送方便，将成为我国西部开发的重点之一开然气常和石油伴生，其主要的成分是_________。能说明它是正四面体而非正方形平面结构的理由是_________(填写编号，多选倒扣)①其一元取代物不存在同分异构体②其二元取代物不存在同分异构体③它是非极性分子(3)1980年我国首次制成一辆燃氢汽车，乘员12人，以50公里/小时行驶了40公里。为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发又较经济的制氢方法是_______（填写编号，多选倒扣）①电解水②锌和稀硫酸反应③光解海水其次，制得纯氢气后还需要解决的问题是_________（写出其中一个）题型三：化学与材料【例3】BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸铋的简称。若知：①在BGO中，锗处于其最高价态；②在BGO中铋的价态与铋跟氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层8电子稳定结构；③BGO可看成由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在BGO晶体的化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。请填空：（1）锗和铋的元素符号分别是————————————和————————————。（2）BGO晶体的化学式是————————————————————————————。（3）BGO晶体中所含铋氧化物的化学式是——————————————————。【点拨】这是98年的高考题，它以一种材料的结构为背景来命题。要解决它必须具有三个层次上的能力：1、阅读能力，即首先要能通过阅读题目来弄清出题人的意图。2、分析能力，即能分析题目中每一个信息与我们所学知识之间的联系。3、运用知识解决问题的能力。答案如下：（1）GeBi（2）要写出BGO的化学式，就必须知道它的组成元素和这些元素各自的化合价。由题中③可得BGO组成元素为Ge、Bi、O，由题中①可得Ge的化合价为+4价，由题中②可得Bi的化合价为+3价，所以BGO由GeO2和Bi2O3组成。又因为在BGO晶体的化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同，所以BGO晶体的化学式是：3GeO2·2Bi2O3（3）Bi2O3【规律总结】材料是当今化学领域研究的重要内容之一，常见的材料有无机非金属材料、金属材料和有机高分子材料等。而新材料的开发利用，更是人类文明大厦的基石，它包括对超导材料、耐高温材料、人工合成材料、陶瓷材料、非晶态材料、单晶材料、纤维材料、高性能结构材料等的开发利用。在高考命题时，材料方面的知识往往只是作为命题的背景材料，作为一种载体考查基本概念、基本理论。要解决好这一类问题，就必须在牢固掌握双基知识的基础上，提高阅读能力、分析能力、知识运用能力。【巩固】3、录像用的高性能磁带的磁粉，主要材料之一是由三种元素组成的化学式CoxFe3-xO3+x的化合物。已知氧为-2价，钴（Co）和铁可能呈现+2价或+3价，且上述化合物每种元素都只有一种化合价，则x的值为，铁的化合价为，钴的化合价为。题型四：化学与生活【例4】随着人们生活节奏的加快，方便的小包装食品已被广泛接受。为了延长食品的保质期，防止食品受潮及富脂食品氧化变质，在包装袋中应放入的化学物质是A．无水硫酸铜、蔗糖B．硅胶、硫酸亚铁C．食盐、硫酸亚铁D．生石灰、食盐【点拨】本题考查化学在日常生活中的应用，解题时应注意分析关键词，如本题中的防止食品受潮及富脂食品氧化变质，从中可知加入的物质应为还原剂和干燥剂。故答案为B。【规律总结】化学与生活的联系，随着人们生活水平的提高日趋密切，生活中的化学知识到处可见。在高考化学试题中，对这方面知识也进行了一定程度的考查。现将日常生活中的化学问题列举如下：无铅汽油、可降解饭盒、无磷洗衣粉、含氟牙膏的使用，旧电池的回收，食用含碘盐，明矾净水及各种消毒剂的使用，钢铁腐蚀，各种新型电池等。解决好这类问题关键在于知识的积累和化学原理的应用。【巩固】4、下列过程中，不涉及．．．化学变化的是A.甘油加水作护肤剂B.用明矾净化水C.烹鱼时加入少量的料酒和食醋可减少腥味，增加香味D.烧菜用过的铁锅，经放置常出现红棕色斑迹题型五：诺贝尔奖构造题【例5】NO分子曾因污染空气而臭名昭著。Murad等三位教授最早提出NO分子在人体内有独特功能，近来此领域研究有很大进展而荣获了1998年诺贝尔医学及生理学奖。（1）NO对环境的危害在于（填编号，有一个或多个答案）。（A）破坏臭氧层（B）高温下能使一些金属被氧化（C）造成酸雨（D）与人体内的血红蛋白结合（2）在含Cu+的酶的活化中心中，亚硝酸根离子可转化为NO，写出Cu+和亚硝酸根离子在酸性水溶液中反应的离子方程式。（3）常温下把NO气体压缩到100个大气压，在一个体积固定的容器里加热到50度，发现气体的压强迅速下降，降至略小于原压强的2/3就不在改变，已知产物之一为N2O，写出上述变化的化学方程式。（4）解释变化（3）中为什么最后的气体总压力略小于原压力的2/3？（用化学方程式表示）。【点拨】这是一道以科学发现为背景的综合题，涉及到环境、元素化合物的性质、氧化还原反应、阿佛加德罗定律、化学平衡等多个知识块内的知识点。另外，本题暗含社会热点、焦点问题，有利于学生积极关注人类的前途和命运。本题主要考查学生运用多个知识点和新信息解决实际问题的能力。要能解决好，同学们必须理顺各知识块之间的联系。详解如下：（1）NO中N的化合价为+2价，所以NO具有还愿性能被臭氧氧化；NO排放到空气中能最终氧化成硝酸；同CO一样NO也能与人体内的血红蛋白结合使人体缺氧而死亡。故答案为（A）（C）（D）。（２）根据信息可得此反应中亚铜离子为还原剂、亚硝酸根离子为氧化剂、NO为还原产物、铜离子为氧化产物，再根据电子、电荷、原子守恒可得方程式：Cu+＋NO2＋2H+==Cu2+＋ＮＯ＋Ｈ２Ｏ。（３）据阿佛加德罗定律的推论可得方程式：３ＮＯ＝ＮＯ２＋Ｎ２Ｏ（4）主要由于部分ＮＯ２聚合生成Ｎ２Ｏ４使气体的物质的量减小。２ＮＯ２＝Ｎ２Ｏ４【规律总结】以诺贝尔奖为背景的考题在近几年的高考中出现几率较高。这类题目往往综合性较强，考查的知识点较多。起点高，落点低，解答时不要被这个“新”所迷惑，只要认真审题，把握关键，吃透信息，即可迎刃而解。【巩固】5、美籍埃及人泽维尔用激光闪烁照相机拍摄到化学反应中化学键断裂和形成的过程，因而获得1999年诺贝尔化学奖。激光有很多用途，例如波长为10.3微米的红外激光能切断B(CH3)3分子中的一个B—C键，使之与HBr发生取代反应：B(CH3)3+HBr微米的激光103B(CH3)2Br+CH4而利用9.6微米的红外激光却能切断两个B—C键，使之与HBr+CH4而利用9.6微米的红外激光却能切断两个B—C键，并与HBr发生二元取代反应。（1）试写出二元取代的代学方程式：（2）用5.6gB(CH3)3和9.72gHBr正好完全反应，则生成物中除了甲烷外，其他两种产物的物质的量之比为多少？【随堂作业】一、选择题（每题有1~2个答案）1．为维持人体内电解质平衡，人在大量出汗后应及时补充的离子是AMg2＋BCa2＋CNa＋DFe3＋2．下列物质不属于“城市空气质量日报”报道的是A二氧化硫B氮氧化物C二氧化碳D悬浮颗粒3．苹果汁是人们喜爱的饮料。由于此饮料中含有Fe2+，现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变化为棕黄色。若榨汁时加入维生素C，可有效防止这种现象发生。这说明维生素C具有A．氧化性B．还原性C．碱性D．酸性4．在人体所需的十多种微量元素中，有一种称为“生命元素”的R元素，对延长人类寿命起着重要的作用。已知R元素的原子有四个电子层，其最高价氧化物分子式为RO3，则R元素的名称为A硫B砷C硒D硅5．油脂是油与脂肪的总称，它是多种高级脂肪酸的甘油酯。油脂既是重要食物，又是重要CH3OCH3COOCCCOOHNHCOCH3HA)1(2催化剂HCH3OCH3COOCH2CCOOHNHCOCH3HB)2(2OHH，OHOHCH2CCOOHNH2H的化工原料。油脂的以下性质和用途与其含有的不饱和双键（）有关的是A适量摄入油脂，有助于人体吸收多种脂溶性维生素和胡萝卜素B利用油脂在碱性条件下的水解，可以生产甘油和肥皂C植物油通过氢化可以制造植物奶油（人造奶油）D脂肪是有机体组织里储存能量的重要物质6．某气体在近地面空气中浓度稍大时是一种污染物，而在高空却对人类有保护作用，该气体是A．NOB．O3C．COD．氯氟烃7．营养学研究发现，大脑的生长发育与不饱和脂肪酸密切相关，深海鱼油中提取的“DHA”就是一种不饱和程度很高的脂肪酸，被称为“脑黄金”，它的分