化学2专题4化学科学与人类文明

化学2〈专题4〉《化学科学与人类文明》第一单元化学是认识和创造物质的科学第一课时化学是认识和创造物质的科学【例1】瑞典一位著名的化学家把毕生的精力都献给了安全炸药的研究工作，人们都称他为“炸药之父”。死后设立了一个以他的名字命名的奖金，奖给对于化学、物理、生物或医学、文学、经济及和平事业有重要贡献的人。这位化学家是（）A、李比希B、道尔顿C、舍勒D、诺贝尔解析：李比希发明和改进了有机物的分析测试方法，提出了“基团理论”、“多元酸理论”。道尔顿提出了分子－原子学说。舍勒发现了氧气、氯气。诺贝尔发明了各种炸药和火器技术。答案：D【例2】(1)我国古代劳动人民最早发明了“水法炼铜”，是水法冶金的起源，在世界化学史上是一项重大贡献，早在西汉时期《淮南万毕术》里就有“曾青得铁，则化为铜”的记载，曾青可能是碳酸铜一类物质，把其溶于酸中得溶液，当把铁粉投入此液即可得铜，根据学过的化学知识，分析其原理，并写出有关离子方程式。(2)早在人们使用铜铁之前，人们就使用黄金和白银作为饰物和货币；历史上的“青铜器时期”早于“铁器时期”而近百年才大量使用铝制品，这些历史事实与金属活泼性和冶炼的难易有什么联系？解析：（1）冶炼金属的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。由于不同的金属离子的电子的能力不同，所以冶炼的方法不同。碳酸铜不溶于水，用酸溶解后，使用比较活泼的贱金属铁把铜盐溶液中的Cu2+置换出来。（2）金属使用的先后与金属冶炼的难易有关，黄金、白银相对易开采，冶炼也比较容易。答案：（1）CuCO3+2H+=Cu2++CO2↑+H2O；Fe+Cu2+=Fe2++Cu（2）自然界中存在游离态的黄金，白银易于冶炼，故使用很早；随着热还原技术的出现，铜的冶炼成为可能，冶金技术的进步，工艺的提高，冶铁随后成为可能，到了近代，电解技术的出现，使铝的生产不再困难，铝逐渐成为日用金属。【基础检测】一：选择题1、提出现在中学教材上所学的酸碱理论的科学家是A、英国化学家波义耳B、法国科学家拉瓦锡C、瑞典化学家阿伦尼乌斯D、俄国化学家门捷列夫2、1985年科学家发现了C60分子，它由60个碳原子构成，形状像足球，又叫足球烯。下列有关C60的描述正确的是（）A、它是一种复杂的混合物B、它由60个碳单质构成C、它是一种单质D、它是一种化合物3、尿素的合成彻底动摇了生命力论，有机化学得到迅猛地发展。1965年那个国家首先人工合成具有生命活力的物质－结晶牛胰岛素A、前苏联B、中国C、美国D、德国4、某些化学试剂可用于净化水。水处理中使用一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为[Al2(OH)nClm•yH2O]x，其中m等于A、3－nB、6－nC、6＋nD、3＋n5、长期以来，人们一直认为氟的含氧酸不可能存在，但是自1971年两位美国科学家斯图查尔和阿佩里曼成功地合成次氟酸后，这种观点强烈地动摇了。他们在0℃以下将氟从细冰上面通过，得到了毫克量的次氟酸。已知次氟酸的分子组成与次氯酸相似，且次氟酸与热水剧烈反应，生成既有氧化性又有还原性的物质的溶液。则下列说法中不正确的是（）A、次氟酸分子中原子间以共价键相结合B、次氟酸分解会产生氟气C、次氟酸与热水反应可能有H2O2生成D、次氟酸的酸性可能比次氯酸强6、在海洋底部存在大量的称为“可燃冰”的物质，其蕴藏量是地球上煤石油的百倍，因而是一种等待开发的巨大能源。初步查明“可燃冰”是甲烷、乙烷等可燃气体跟水的结合产物。有关“可燃冰”的下列推测中错误的是（）A、高压、低温有助于“可燃冰”的形成B、常温常压下，“可燃冰”是一种稳定物质C、“可燃冰”的微粒间可能存在氢键D、构成“可燃冰”的原子间存在极性共价键二：非选择题7、用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：（1）计算机芯片的主要成分是；（2）光导纤维的主要成分是：（3）目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是；（4）用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为的化合物。8、用于制造隐形飞机物质具有吸收微波的功能，其主要成分的结构如图，它属于物（填有机物、无机物）。9、（1）据媒体报道：社会上曾有不法分子，以黄铜（铜、锌合金）假冒黄金进行诈骗活动。请你设计实验，鉴别黄铜和黄金。（2）铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币。(铜的熔点是1183.4℃，铁的熔点是1534.8℃。)10、请根据下面这篇短文和其它资料，谈谈未来塑料的发展趋势。当今，合成树脂和塑料工业的发展速率非常惊人。据1996年报道，世界塑料产量已达1亿2千万吨。我国2000年塑料产量达到750万吨。塑料工业的发展为社会的发展和人类生活质量的提高作出了杰出的贡献。但随着塑料的广泛应用，塑料废弃物所带来的污染也是日趋严重。据估计，2000年我国塑料废弃物总量可能达到5000万吨。为保护人类的生存环境，人们开始着手利用废弃塑料，使它成为有用的资源；提倡重新使用布袋子和菜篮子。科学家展望，21世纪的高分子化学，除了要研究和生产出新的功能高分子和生物医用高分子外，还要制造出对环境友好的高分子，包括在环境中可降解的塑料。如以乙烯和CO为原料制成聚乙烯光降解塑料，以纤维素和淀粉为原料制成微生物降解塑料等。HCHCSSC=CSSCHCH答案1、C2、C3、B4、B5、B6、B7、(1)硅(2)二氧化硅(3)硅(4)铝硅酸盐8、有机物9、（1）分别取样放入稀硝酸中，能溶解的是黄铜，无反应的是黄金。（2）铜和铁相比，铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀，铜的熔点比较低，容易冶炼，也容易成型。10、未来的塑料即能为人类广泛应用，造福人类，又可自我分解（降解），不会造成污染。第二课时化学是认识和创造物质的科学【例1】聚氯乙烯是一种用途很广的塑料，与人们日常生活关系密切，试以CaC2(电石)为原料（它能与水反应生成石灰和乙炔），无机原料任选，合成塑料聚氯乙烯。解析：从有机合成的解题分析，合成路线一般采用倒推法。欲合成聚氯乙烯，则需要其单体氯乙烯，从CaC2可以得到CH≡CH，则CH≡CH和氯化氢加成即可得到氯乙烯，氯乙烯发生加聚反应即可生成聚氯乙烯。答案：CaC2＋2H2O→Ca(OH)2＋CH≡CH↑；CH≡CH＋HClCH2＝CHClnCH2＝CHCl【例2】1774年舍勒在实验室中制得氯气，现代氯碱工业已成为化学工业的基础之一，请你写出实验室和工业制取氯气的化学方程式，并对这两种方法进行简单的评价。解析：实验室中用强氧化剂MnO2氧化－1价的氯，消耗盐酸和MnO2，而盐酸是人工合成品，MnO2在自然界中的含量不是很多，因而成本高，不能大量制备。现代氯碱工业用电解饱和食盐水的方法获取氯气，原料丰富，成本低廉，易于大规模工业生产，同时还能得到烧碱和氢气。答案：实验室制取氯气：MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O，设备简单，反应速率较快，适合少量制备，原料利用率低。工业制取氯气：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，原料是食盐和水，来源广泛，价格低廉，消耗的是电力，产品有氢气、氯气和烧碱，适合工业生产。【基础检测】一：选择题1、铝的大规模开发利用比铜大约晚了6000年，主要原因是A、铝在空气中易被氧化，表面形成一层氧化膜B、铝的性质活泼，不易冶炼；铜性质不活泼，易于冶炼C、单质铜的颜色比铝鲜艳，人们喜欢使用D、铝元素进入人体对人体有害，尤其对人的智力有影响2、尿素是第一个人工合成的有机物，下列有关尿素的叙述不正确的是（）A、尿素是一种氮肥B、尿素是人体新陈代谢的一种产物C、尿素能在自然界中分解D、尿素是一种酸性物质3、“绿色化学”是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的负作用。下列化学反应，不符合绿色化学概念的是A、消除硫酸厂尾气排放：SO2＋NH3＋H2O＝(NH4)2SO3B、消除制硝酸工业尾气的氮氧化物污染：NO2＋NO＋NaOH＝2NaNO2＋H2OC、制CuSO4：Cu＋2H2SO4（浓）＝CuSO4＋SO2↑＋2H2OD、制CuSO4：2Cu＋O2＝2CuOCuO＋H2SO4（稀）＝CuSO4＋H2O4、绿色化学最早是由美国科学家提出的，它是指生产工艺中的原料及生产过程，无污染、无毒物、无废弃物排放，是“预防污染”战略的重要组成部分。经过几年的实践，逐渐被环境界、学术界和工业界认同。美国为此设立了“总统绿色化学挑战奖”，激励在此领域的贡献突出者。4ADPA（4－氨基二苯基胺）是橡胶合成中间体，其老的生产路线是用对氯硝基苯与甲酰苯胺反应，再用碳酸钾中和以脱去氯化氢，使之缩合成4－硝基二苯基胺，然后以铁粉还原之；而4ADPA的新合成路线曾获美国“总统绿色化学挑战奖”，其合成路线系将苯胺和硝基苯在氢氧化四甲铵存在下直接缩合，然后用“碳－铂”催化剂还原，从而得到产物，有关新老两路线的说法错误的是A、新合成路线可以大大降低原材料和设备成本B、新合成路线比老合成路线的科技含量高，副产物少C、新合成路线几乎摒除了所有毒物，废物排放极少D、新合成路线的产品质量不如老合成路线的产品质量5、婴儿用的一次性纸尿片中有一层能吸水保水的物质。下列高分子中有可能被采用的是（）6、生命起源的研究是世界性科技领域的一大课题，科学家模拟十亿年前的还原性大气环境进行紫外线辐射实验，认为生命起源的第一层次是产生了A、氨基酸B、蛋白质C、羧酸D、糖类二：非选择题7、对从太空某星球外层空间取回的气体样品分析如下：(1)将样品溶于水，发现其主要成分气体A极易溶于水，水溶液呈酸性；(2)将A的浓溶液与MnO2（反应产生一种黄绿色气体单质B，将B通入石灰乳可生成两种钙盐的混合物D。(3)A的稀溶液与锌粒反应生成气体C，C与B的气体充分混合经光照发生爆炸又生成气体A，实验测得反应前后气体体积不变。据此回答下列问题：(1)写出A、B、C、D的化学式：A________、B________、C_________、D___________。(2)气体B与Ca(OH)2的化学反应方程式，混合物D俗名是__________________，它的有效成分是____________________，其有效成分与空气里的二氧化碳和水蒸气反应的方程式是。8、如右图所示，试管中集满了干燥的氯气，胶头滴管中装有足量的浓氨水。滴入浓氨水，开始时试管内发生的氧化还原反应：生成氮气和氯化氢，并产生红光和白烟。请回答以下问题：⑴标志反应全部完成的现象是。⑵反应中产生的白烟是。⑶管中发生的总反应化学方程式。9、钛（Ti）因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注，常温下钛不和非金属、强酸反应，红热时却能与常见的非金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。目前大规模生产钛的方法是：第一步，金红石（主要成分TiO2）、炭粉混合在高温条件下通入氯气制得TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为，第二步，在氩气的气氛中，用过量的镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。该反应的化学方程式为。简述从上述所得产物中获得金属钛的步骤。四氯化钛非常容易与空气中的水发生反应生成二氧化钛，并有大量酸雾生成。该反应的化学方程式为。10、全球海水中溴的藏量丰富，约占地球溴总藏量的99％，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65mg/L。其工业提取方法有：（1）空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴单质。该方法涉及到的反应有：①（写出离子方程式）；②3Br2+3CO32—＝BrO3—+5Br—+3CO2↑；③BrO3—+5Br—+6H＋＝3Br2+3H2O。其中反应②中氧化剂是；还原剂是。（2）空气吹出SO2吸收法。该方法基本同（1），只是将溴吹出后是用SO2来吸收的，使溴转化为氢溴酸，然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。写出溴与二氧化硫的离子反应方程式：_________________。（3）溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和溶