专题4第一单元　化学是认识和创造物质的科学导学案.docx

1、第一单元化学是认识和创造物质的科学知识条目必考要求加试要求1.化学理论的建立和发展与人类认识世界的关系aa2.化学科学的研究内容和发展前景aa3.化学在合成新物质、提高人类生活质量方面的重要作用aa4.金属活动性与金属冶炼方法的关系a能力要求1.知道化学科学理论发展的历程及其化学技术的发展对人类社会的贡献。2.知道金属在自然界中的存在形态和金属冶炼的一般方法，会写相关的化学方程式。一、化学是打开物质世界的钥匙1化学科学理论建立与发展(1)19世纪：化学科学建立了以道尔顿原子论、分子结构和原子价键理论为中心内容的经典原子分子论。1869年门捷列夫发现了元素周期律。质量作用定律的提出，奠定了化学反

2、应的动力学基础。尿素的人工合成，彻底动摇了“生命力论”，使有机化学得到迅猛发展。(2)20世纪：化学家鲍林提出了氢键理论和蛋白质分子的螺旋结构模型，为DNA分子双螺旋结构模型的提出奠定了基础。人们借助扫描隧道显微镜，实现了对原子或分子的操纵。2人类对酸碱认识的发展(1)认识发展过程无定义阶段波义耳酸碱理论拉瓦锡酸碱理论酸碱,电离理论酸碱质子理论(2)阿伦尼乌斯酸碱理论：电解质电离时产生的阳离子全是氢离子的化合物是酸。电解质电离时产生的阴离子全是氢氧根离子的化合物是碱。(3)酸碱质子理论：凡能给出质子(H)的物质都是酸。凡能接受质子的物质都是碱。若某物质既能给出质子又能接受质子，可称为酸碱两性物

3、质。(4)NaHCO3=NaHCO，HCOH=H2OCO2，HCOOH=H2OCO，故根据酸碱质子理论可知HCO可以被称为酸碱两性物质。3常见金属的冶炼(1)常见金属大规模开发、利用的大致年限：金属利用时间与金属活动性的关系：金属活动性越强，人类开发、利用该金属的时间就越晚；金属活动性越弱，人类开发、利用该金属的时间就越早。(2)金属冶炼的原理和实质金属冶炼的原理：利用氧化还原反应的原理，在一定条件下，用还原剂或者加热、电解方法把金属化合物还原为金属单质。金属冶炼的实质：金属离子金属单质，即Mnne=M。(3)金属的冶炼方法答案2HgO2HgO22Ag2O4AgO22NaCl(熔融) 2NaC

4、l2MgCl2(熔融)MgCl22Al2O3(熔融)4Al3O2Fe2O33CO2Fe3CO2Fe2O32Al2FeAl2O3FeCuSO4=FeSO4CuCu2SO22CuSO2(4)金属冶炼的一般步骤答案富集冶炼精炼1.冶炼方法的总规律金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原，用一般的热分解法就能使金属还原；活动性居中或不太活泼的用热还原法；金属的位置越靠前，越难被还原，往往采用电解法使金属从矿石中还原出来。2金属活动性与冶炼方法的关系金属单质还原性、失电子能力依次减弱金属阳离子氧化性、得电子能力依次增强1化学真正成为一门科学并较快发展，始于()A舍勒发现氧气B质量守恒定律的发现

5、C原子分子论的问世D中国湿法冶金术的推广答案C解析原子分子论的建立才使人们对物质变化有了本质的认识。2冶炼金属常用以下几种方法：以C、CO或H2作还原剂还原利用比较活泼金属Na、Mg等还原利用铝热反应原理还原电解法热分解法下列金属各采用哪种方法还原最佳？(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属_。(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属_。(3)Hg、Ag等不活泼金属_。(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属_。(5)K、Rb、Cs、Ti等金属通常的还原方法是_。答案(1)(2)(3)(4)(5)解析选择的方法应以节约原料和降低成本为标准，同时有较高的产率，并易分离。根据每种金属的特点应选择最佳方案

6、。其中(5)K、Rb、Cs、Ti等利用的原理比较特别，不是用活泼金属置换不活泼金属，而是平衡的原理，如NaKClNaClK，抽离钾蒸气此反应得以继续进行。而Ti是用Na来置换的：4NaTiCl44NaClTi或用Mg来置换：2MgTiCl42MgCl2Ti。易错提醒(1)金属冶炼方法并不是唯一的，如铜的冶炼方法有湿法、火法，并不一定是热还原法。(2)金属冶炼方法的选择，还应该注意金属元素在自然界中的存在形式。二、化学是人类创造新物质的工具1电解技术的应用提高了食盐的利用价值熔融氯化钠的电解氯化钠水溶液的电解存在微粒Na、ClNa、Cl、H、OH、H2O阳极上的变化及其反应式Cl失去电子被氧化，

7、放出氯气：2Cl2e=Cl2Cl失去电子被氧化，放出氯气：2Cl2e=Cl2阴极上的变化及其反应式Na结合电子被还原，析出金属钠：Nae=Na由水电离出的H结合电子被还原，放出氢气，阴极附近OH浓度增大：2H2e=H2电解产物Na、Cl2NaOH、H2、Cl2总反应的离子方程式2Na2Cl 2NaCl22Cl2H2OH2Cl22OH2.化学在粮食增产方面的巨大作用(1)合成氨技术的改进1909年哈伯发明了合成氨技术，施用氮肥使世界粮食产量增长近一倍。合成氨的原理为N23H22NH3。(2)研制杀虫剂1944年后DDT被广泛用作杀虫剂，有效地控制了虫害，增加了粮食的产量。但对环境危害大，已经被禁

8、止使用。目前人们正在研制高效、低残毒且能被生物降解的农药。(3)光合作用原理的探索植物的光合作用是地球上规模最大的化学反应，效率非常高。若人们能弄清楚光合作用的原理，就可以使粮食生产出现重大变化。3新药物的合成(1)阿司匹林的合成1899年，科学家用化学方法合成了阿司匹林，其结构简式为。(2)1929年，弗莱明发现了一种蓝绿色霉菌叫青霉菌，它能产生一种抑制和杀死金黄色葡萄球菌的物质叫青霉素。化学对人类的重要性(1)人类不仅要不断开发利用自然资源，还要制造、合成有特定性能的新物质，而化学则是人类创造新物质的工具。(2)化学科学发展在化学合成技术上所取得的巨大成就，使化学科研工作人工合成或从自然界

9、分离出了更多的物质，以满足人类的需要，这是化学对人类文明的重大贡献之一。320世纪化学合成技术的发展对人类健康水平和生活质量的提高做出了巨大贡献。下列各组物质全部由化学合成得到的是()A玻璃纤维素青霉素B尿素食盐聚乙烯C涤纶洗衣粉阿司匹林D石英橡胶磷化铟答案C解析A项中的纤维素是天然有机高分子化合物；B项中食盐的制备是物理过程；D项中的石英是自然界中存在的，不是由化学合成得到的。4. 下列化工生产原理错误的是()可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠可以将钠加入到氯化镁饱和溶液中制取镁用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热 A B C D 答案D解析钠可以和

10、氯化镁饱和溶液中的水反应，故不能将镁置换出来；电解法冶炼铝所用的原料为氧化铝；炼铁高炉中所发生的反应CO2C2CO属于吸热反应。知识拓展高炉炼铁所涉及的主要反应为CO2CO2，CO2C2CO,3COFe2O32Fe3CO2，反应过程中真正还原Fe2O3的是CO而不是C，反应过程中既被氧化又被还原的元素是碳。化学是认识和创造物质的科学1要使3.2 g氧化铁完全被还原，事先应准备的CO在标准状况下的体积为()A1 344 mL B672 mLC大于1 344 mL D小于672 mL答案C解析根据Fe2O33CO2Fe3CO2计算出所需CO体积的理论值为1 344 mL，而实验开始时，需先通入CO

11、排尽玻璃管中的空气，实验结束时，停止加热后，还需继续通入CO至试管冷却，以防还原出来的铁被氧化，另外，还应考虑到通入的CO不可能全部参加反应，故应大于1 344 mL。2氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼，下列说法不正确的是()A电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化B湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应C用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol eD铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化答案C解析C项，应转移8 mol e。3下列说法不正确的是()A有些活泼金属如铝可作热还原法的还原剂B用电解熔融NaCl的方法来冶炼金属

12、钠C可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝D回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物答案C解析铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如2AlFe2O32FeAl2O3；金属钠是用电解熔融的NaCl的方法制取；铝是活泼金属，很难用还原剂把它还原出来；回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物。4根据酸碱质子理论，下列说法正确的是()A由于水是中性的，它既不是酸，又不是碱BNaHCO3可以被看成酸碱两性物质，与NaHCO3相同，NaHSO4也可以被看成酸碱两性物质CNaHSO3溶液显酸性，用酸碱质子理论来衡量，它只能被看成酸D不但酸和碱可以用酸碱质子理论来分析，即使是盐和水也可以用酸碱质子理论来

13、分析答案D解析水既可给出质子变为OH，又可结合质子变为H3O，故可以看成是酸碱两性物质，故A错误；HCO可以给出质子变为CO，又可结合质子变为H2CO3(强酸制弱酸)，但NaHSO4只能给出质子，而不能接受质子，故B错误；NaHSO3溶液虽然显酸性，但HSO却能结合质子变为H2SO3，故C错误；酸碱质子理论既适用于酸、碱，又适用于盐和水，故D正确。5(1)下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是_。A2HgO2HgO2BFe3O44CO3Fe4CO2C2MgO2MgO2D2Ag2O4AgO2(2)简要说明不符合工业实际的原因：_。 答案(1)C(2)MgO熔点高，电解耗能大，实际工业生产中采

14、用电解熔融态的MgCl2冶炼镁解析C项中MgO的熔点很高，因而电解熔融态的MgO需要消耗很多的能量。现实工业生产中冶炼镁用电解熔融态的MgCl2。 基础过关题组一金属的冶炼1下列说法中，不正确的是()A金属的冶炼，就是利用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来B冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂C金属由化合态变为游离态，都是被还原D金属单质被发现和应用得越早，其活动性一般越弱答案B解析金属的冶炼是将金属化合物转化为金属单质，A项正确；有的金属化合物在发生氧化还原反应冶炼金属的时候，自身既作氧化剂又作还原剂，不需要另加还原剂，如HgO，B项错误；金属元素在化合物中一定显正价

15、，当变成金属单质后，化合价就变为0，所以是被还原，C项正确；金属被发现和应用得越早，说明该金属容易被还原，从而也说明这些金属的活动性一般是较弱的，D项正确。2下列说法错误的是()A对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液D热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等答案C解析活泼金属的冶炼是电解其熔融盐(如MgCl2、NaCl等)或熔融氧化物(如Al2O3等)制得的，电解其盐溶液得不到金属单质，C错误。3用铝热法还原下列化合物，若获得金属各1 mol，消耗铝最少的是()AMnO2 BCr2O3CWO3 DCuO答

16、案D解析根据得失电子守恒可知，在铝热法还原反应中，A项，MnO2Mn，生成1 mol Mn，消耗 mol Al；B项，Cr2O3Cr，生成1 mol Cr，消耗1 mol Al；C项，WO3W，生成1 mol W，消耗2 mol Al；D项，CuOCu，生成1 mol Cu，消耗 mol Al。综上可知，正确答案为D。4冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法水煤气(或氢气，或一氧化碳)法活泼金属置换法电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有()火烧孔雀石炼铜；()湿法炼铜；现代有()铝热法炼铬；()从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是()A()用 B()用C()用 D()用答案B解析选择

17、金属的冶炼方法要考虑金属在自然界中存在的状态及金属的活动性。()、()、()、()发生的反应分别是()Cu2(OH)2CO32CuOCO2H2O，C2CuO2CuCO2，符合；()FeCuSO4=FeSO4Cu，符合；()2AlCr2O3Al2O32Cr，符合；()先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2：MgCl2(熔融)MgCl2，符合。题组二电解技术、合成技术的应用5新型无机材料碳化钛(TiC)、碳化硼(B4C3)、氮化硅(Si3N4)等称为非氧化物陶瓷，合成这些物质需在高温下进行，在合成工艺中必须注意()A通入充足的氧气 B避免与氧气接触C可在氮气、氧气中合成 D通入少量氧气答案B

18、解析由题给信息“需在高温下合成”，结合所学无机化学部分知识，碳、硅等在高温下可与氧气化合，因而应避免接触氧气。6下列关于青霉素的说法正确的是()A青霉素是一种无机化合物B青霉素是人类合成的第一种有机物C青霉素拯救了人类D青霉素是人类合成的一种抗菌药答案D解析青霉素是有机物，而非无机物，但人类合成的第一种有机物不是青霉素，而是尿素，虽然20世纪青霉素拯救了数千万人的生命，但还谈不上拯救了人类，A、B、C都不正确。7如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图，下列说法不正确的是()A从E口逸出的气体是H2B从D口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性C标准状况下每生成22.4 L Cl2，便产生

19、2 mol NaOHD粗盐水中含Ca2、Mg2、Fe3、SO等离子，精制时先加Na2CO3溶液答案D解析Na向阴极区迁移，H在阴极上发生还原反应产生H2，A项正确；在阴极电解水，水导电能力弱，加入少量氢氧化钠增强其导电性，B项正确；根据电解方程式2NaCl2H2O2NaOHCl2H2知，n(Cl2)1 mol，生成1 mol Cl2必生成2 mol NaOH，C项正确；精制食盐时，要先加入过量BaCl2溶液除去SO，过量的BaCl2用Na2CO3溶液除去，若先加Na2CO3溶液，后加入BaCl2溶液，则过量的Ba2不能除去，D项错误。8在人们的印象中，塑料是常见的绝缘材料，但2019年3名诺贝

20、尔化学奖得主的研究成果表明，塑料经改造后能像金属一样具有导电性。要使塑料聚合物导电，其内部的碳原子之间必须交替地以单键和双键结合(再经掺杂处理)。目前导电聚合物已成为物理学家和化学家研究的重要领域。由上述分析，下列聚合物经掺杂处理后可以制成“导电塑料”的是()答案B解析“导电塑料”的结构特点是“内部的碳原子之间必须交替地以单键和双键结合”，则其结构中一定含有双键，可以排除C项和D项。而A项中碳原子之间的结合方式为 并不是交替出现单双键。题组三从不同角度理解酸、碱的概念9根据电离理论，下列物质不属于酸的是()A硫酸 B磷酸二氢钠C乙酸 D水答案B解析电离理论指电离时所生成的阳离子全部是H的化合物

21、才是酸。1020世纪20年代，化学家提出了酸碱质子理论。其要点是凡能够给出质子的分子或离子都是酸；凡能够接受质子的分子或离子都是碱，按此观点，下列粒子既属于酸又属于碱的是()H2OCOAl3CH3COOHNH HCOA B C D答案A解析领会或把握信息是关键。酸碱质子理论的核心：分子或离子接受H为碱；给出H为酸。分析：H2OHOH是酸；H2OHH3O是碱。HCOHCO是酸；HCOHH2CO3H2OCO2是碱。能力提升11(14分).下图为铝热反应的实验装置，请回答下列问题：(1)纸漏斗中铺在氧化铁和铝粉的混合物上面的物质是_。(2)引发铝热反应的操作为_。(3)若将氧化铁换成氧化镁，该反应能

22、否发生？_(填“能”或“不能”)，理由是_。.铝热剂并不单指Fe2O3与铝粉的混合物，实际上铝粉可以与许多金属氧化物配成铝热剂。如铝粉与Fe3O4、V2O5、MnO2等均可发生铝热反应。(1)写出上述铝热反应的化学方程式：_；_；_。(2)据上述反应可总结出铝热反应的特点：铝热反应实际上属于四大基本反应类型中的_，其中铝表现了_性，作_剂；铝热反应常用于冶炼金属性比铝_(填“强”或“弱”)的金属。答案.(1)氯酸钾(或KClO3)(2)在混合物中间插一根镁条，并用小木条点燃镁条(3)不能镁比铝活泼，铝不能置换出镁.(1)8Al3Fe3O44Al2O39Fe10Al3V2O55Al2O36V4A

23、l3MnO22Al2O33Mn(2)置换反应还原还原弱解析铝热反应的实质是在较高温度下，用较活泼的还原剂铝，把活泼性相对较弱的金属从其氧化物中还原出来。12化学科学发展的历史，是一部人类逐步深入认识物质组成、结构、变化的历史。随着知识水平的不断提高，人们对化学概念的认识与描述也在不断完善。(1)初中时，我们将物质与氧气发生的反应称为氧化反应。试从氧化反应的本质上重新定义：_。(2)燃烧是可燃物与氧气发生的一种发光发热的剧烈的氧化反应。该定义具有一定的局限性，试结合高中所学知识，给燃烧重新定义：_。(3)电离时生成的阳离子全部是氢离子的化合物叫作酸。这是1883年瑞典化学家阿伦尼乌斯(S.Arr

24、henius)提出的电离学说。试用有关方程式表示氨的水溶液呈弱碱性的原因：_。1923年丹麦化学家布朗斯特(Bronsted)和英国化学家劳里(Lowry)提出了酸碱质子理论。该理论认为凡能给出质子(H)的物质都是酸；凡能接受质子(H)的物质都是碱。根据酸碱质子理论判断，下列粒子既可看作酸又可看作碱的是_(填序号)。ACH3COOBNHCH2ODHSOEOHFNO(4)1923年路易斯(Lewis)提出了广义的酸碱理论：凡是能给出电子对的物质都是碱；凡是能接受电子对的物质都是酸。如：HOHHOH，即酸(电子对接受体)碱(电子对给予体)产物。试指出下列两个反应中的酸或碱：FH2OHFOH，该反应

25、中的碱是_(填“F”或“H2O”)。H3BO3H2OHB(OH)，该反应中的酸是_(填“H3BO3”或“H2O”)。答案(1)物质失去电子的反应称为氧化反应(2)物质之间发生的剧烈的发光发热的氧化还原反应称为燃烧(3)NH3H2ONH3H2ONHOHCD(4)FH3BO3解析(1)经过高中的学习，我们知道氧化反应的本质是物质失去电子。(2)燃烧不一定要有O2参加，如Mg在CO2中燃烧，H2在Cl2中燃烧等。(3)根据布朗斯特和劳里的酸碱质子理论：H2O既可以接受质子形成H3O，又可以给出质子形成OH；HSO既可以接受质子形成H2SO3，又可以给出质子形成SO，所以这两种粒子既可看作酸又可看作碱

26、。(4)根据路易斯的酸碱理论分析，F与H2O的反应中，F提供电子对，所以F是该反应中的碱；H3BO3与H2O的反应中，H3BO3接受电子对，所以H3BO3是该反应中的酸。13氯气是一种重要的化工原料，历史上曾采用如下方法制备氯气，请回答相应的问题：(1)1774年瑞典化学家舍勒用软锰矿(主要成分是MnO2)和浓盐酸作用最先制得了氯气，该反应的离子方程式为_。(2)历史上曾用“地康法”制氯气。这一方法是用CuCl2作催化剂，在450 利用空气中的氧气与氯化氢反应制氯气。这一反应的化学方程式为_。(3)现代氯碱工业是化学工业的基础之一，是制氯气的重要方法，该反应的化学方程式为_。(4)工业上常用电

27、解熔融氯化钠的方法制取金属钠和氯气，试回答下列问题：金属钠在_极上产生。写出产生Cl2的电极反应式：_。该反应_(填“是”或“不是”)离子反应。如果是，请写出该反应的离子方程式_(如不是，则此空不填)。为何不采用电解食盐水来制取钠？_。答案(1)MnO24H2ClMn22H2OCl2(2)O24HCl2Cl22H2O(3)2NaCl2H2O2NaOHCl2H2(4)阴2Cl2e=Cl2是2Na2Cl2NaCl2NaCl溶液中含有H，H氧化性大于Na，因此Na不会发生反应生成Na14钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我

28、国的钛铁储量居世界首位。用含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制备TiO2流程如下：(1)步骤加Fe的目的是_；步骤冷却的目的是_。(2)上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是_；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入_处理。(3)由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti)，涉及到的步骤为反应TiCl42Mg=2MgCl2Ti在Ar气氛中进行的理由是_。答案(1)将Fe3还原为Fe2析出绿矾(FeSO47H2O)(2)绿矾(FeSO47H2O)生石灰(或碳酸钙、废碱)(3)防止高温下镁或钛与O2、N2等反应解析(1)分析框图知，铁最终转化成副产品绿矾，所以要将3价Fe转化为2价Fe，降温减小FeSO47H2O的溶解度，有利于绿矾结晶。(2)水浸后发生的离子反应为TiO22H2O=H2TiO32H，废液主要呈酸性，所以应加入CaO、CaCO3或碱。(3)反应后Ti和Mg易与空气中O2、N2等反应，故应在Ar气氛中进行。