【精品】2019版高中化学专题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学案苏教版必修2.pdf

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1、1第一单元化学是认识和创造物质的科学一、化学是打开物质世界的钥匙1人类开发、利用金属的历程(1)人类开发、利用金属的特点金属越活泼，人类开发、利用的越晚。(2)金属冶炼原理与实质原理：将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。实质：用还原剂使化合态的金属得到电子变成金属单质。(3)金属冶炼方法常用方法其他方法(4)金属的活泼性与冶炼方法的关系2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2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

2、用定律的提出，奠定了化学反应的动力学基础。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。3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

3、出质子又能接受质子，可称为酸碱两性物质。(4)NaHCO3=Na HCO3，HCO3H=H2OCO2，HCO3OH=H2O CO23，故根据酸碱质子理论可知HCO3可以被称为酸碱两性物质。例 1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 3解析铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如2Al Fe2O3=高温2FeAl2O3；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、例 2根据酸碱质子理论，下列说法不正确的是()A所有的弱酸根都是碱B弱酸酸式酸根既是酸又是碱C一种物质不可能既是酸又是碱D氢氧根是碱答案C 解析弱酸的电离是可逆的，其逆反应就是弱酸根或酸式酸根与H结合生成弱酸的反应，所以它们都是碱，A正确；弱酸酸式酸根能进一步电离出H，所以又是酸，B正确；既能电离出质子又能接受质子的物质既是酸又是碱，C错误；OHH=H2O，D正确。二、化学是人类创造新物质的工具1电解熔融的氯化钠与电解饱和食盐水电解熔融的氯化钠电解饱和食盐水存在离子Na、ClNa、Cl、OH、H电极反应式阳极：2Cl 2e=Cl2阴极：2Na2e=2Na 阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e

5、=H2电解产物Na、Cl2H2、Cl2、NaOH 电解方程式2NaCl=通电2NaCl22NaCl 2H2O=通电2NaOH H2 Cl22.合成氨(1)反应原理：N23H2高温、高压催化剂2NH3。(2)合成氨技术对人类的贡献：哈伯等人于20 世纪初发明的合成氨技术，使世界粮食产量增长近一倍。3合成农药(1)DDT：残留毒性较强，对环境危害大。(2)发展方向：研制高效、低残毒、能够被生物降解的农药。4合成药物合成医药：抗生素和新药物的合成，提高了人类控制和治疗疾病的能力。4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

6、。(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。例 3(2017梅州高一检测)早在 1807 年化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔融)=通电4Na O2 2H2O；后来盖吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠，反应原理为 3Fe 4NaOH(熔融)=高温Fe3O42H24Na。下列有关说法正确的是()A电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生的电极反应为2OH2e=H2 O2B戴维用电解熔融氢氧化钠法制钠(如图)，电解槽中可以用石墨为阳极，铁为阴极C盖吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性

7、比钠强D若戴维法与盖吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数也相同答案B 解析电解熔融氢氧化钠的阳极反应为4OH 4e=2H2O O2，A 错误；活泼金属铁作电解池阳极，易被氧化，故选用石墨作阳极，B正确；铁的还原性比钠弱是事实，而盖吕萨克法制钠原理是一个可逆反应，产物钠、氢气作为气体脱离反应体系，使反应得以向生成钠的方向移动，C错误；电解熔融NaOH 法制得 4 mol Na，则转移4 mol 电子，盖吕萨克法制得 4 mol Na，则转移8 mol 电子，D错误。例 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

8、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CO2C=高温2CO属于吸热反应。知识拓展高炉炼铁所涉及的主要反应为C O2=CO2，CO2 C=高温2CO,3CO Fe2O3=高温2Fe3CO2，反5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。1(2017金华十校期末调研)如图为原子结构模型的演变图，其中为道尔顿原子模型，为近代量子力学原子模型。下列排列符合历史演变顺序的一组是()A B C D 答案A

9、解析表示实心球模型，为道尔顿原子模型，于1803 年提出；为葡萄干面包式结构，于 1904 年由汤姆生提出；为卢瑟福原子模型，卢瑟福于1911 年提出；为玻尔的轨道模型，于 1913 年提出；为近代量子力学原子模型，也即电子云模型，因此按照时间的先后顺序排列的一组是，答案选A。2(2018台州中学高一期末)美国科学家用某有机分子和球形笼状分子C60制成了“纳米车”(如图所示)，每辆“纳米车”是由一个有机分子和4 个 C60分子构成。“纳米车”可以用来运输单个的有机分子。下列说法正确的是()A人们用肉眼可以清晰看到“纳米车”的运动B“纳米车”诞生说明人类操纵分子的技术进入了一个新阶段CC60是一

10、种新型的化合物DC60与12C是同位素答案B 6解析因纳米车很小，我们不能直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动，A错误；“纳米车”的诞生，说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段，B正确；由不同种元素形成的纯净物是化合物，C60是一种单质，C错误；质子数相同，中子数不同的同一种元素的不同核素互称为同位素，C60是单质，不是核素，D错误。3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

11、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。4根据酸碱电离理论，判断下列化合物属于酸的是()HClNaHSO4CH3COOH Na2CO3Al(OH)3NaOHA B C D 答案C 解析酸碱电离理论认为电解质电离时产生的阳离子全部是H的化合物是酸。5(1)下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是_。A2HgO=2HgO2BFe3O44CO=高温3Fe 4CO2C2MgO=通电2Mg O2D2Ag2O=4AgO2(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，实际工业生产中采用电解熔融态的MgCl2冶炼镁 对点训练 题

12、组一金属的冶炼1下列说法中，正确的是()A金属的冶炼是把金属单质从其矿物中分离出来B金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被氧化C金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被还原7D金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原考点金属的存在与冶炼原理题点金属的冶炼原理答案C 解析金属冶炼的原理是利用氧化还原反应，把金属矿物中的金属阳离子还原成金属单质。在金属的冶炼过程中，被冶炼的金属只能得到电子被还原。2铝用来焊接钢轨是利用()A铝与氧气反应生成稳定的保护层B铝是热的良导体C铝是强还原剂，铝热反应放热D铝合金强度大答案C 解析铝是强还原剂，铝热反应放出大量的热，可达到很高的温度，生成Al2O3和液态铁，

13、从而将钢轨焊接在一起。3下列金属的冶炼方法中正确的是()A电解氯化钠溶液冶炼金属钠B电解熔融的氯化铝冶炼金属铝C将铁粉与氧化镁混合加热冶炼镁D用一氧化碳还原氧化铁冶炼铁考点金属的冶炼方法题点金属冶炼方法的选择答案D 解析冶炼金属钠应电解熔融的氯化钠，而不是氯化钠溶液；冶炼金属铝应电解熔融的三氧化二铝，而不是氯化铝；铁不能将氧化镁中的镁还原出来。4金属锂是密度最小的金属，等质量的不同金属，锂可以释放出更多的电子，故常用来制造高性能电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则冶炼金属锂应采用的方法是()A电解法B 热还原法C热分解法D 铝热法考点金属的冶炼方法题点典型金属的冶炼方法答案A 解析金属的冶炼

14、方法与金属活动性顺序的关系：8金属锂的活动性介于钠与镁之间，应采用电解法冶炼金属锂。5金属矿物通常色彩缤纷、形状各异。下列冶炼金属的方法属于热还原法的是()A2NaCl(熔融)=通电2NaCl2BWO3 3H2=W 3H2O CFeCuSO4=Cu FeSO4D2Ag2O=4AgO2考点金属的冶炼方法题点常见金属冶炼方法的识别答案B 解析钠性质活泼，用电解法制取；钨性质较不活泼，用热还原法制取；FeCuSO4=Cu FeSO4为湿法炼铜的反应原理，不属于热还原法；银性质不活泼，可用热分解法制取。6热还原法冶炼金属的反应一定是()A氧化还原反应B 置换反应C复分解反应D 分解反应考点金属冶炼的综

15、合与应用题点金属冶炼的相关综合答案A 解析热还原法冶炼金属的反应一定不是复分解反应，也一定不是分解反应，不一定是置换反应，如3CO Fe2O3=高温2Fe3CO2，但一定是氧化还原反应。7(2017成都七中期末考试)我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一定的比例混合后加热至800，这种方法可炼出有金子般光泽的“药金”。下列叙述正确的是()A“药金”实质上是铜锌合金B冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌C用王水可区别黄金和“药金”D用灼烧法不能区别黄金和“药金”考点金属冶炼的综合与应用题点金属冶炼的相关综合答案A 解析冶炼“药金”的相关反应方程式为ZnCO3

16、=高温ZnO CO2，2ZnO C=高温2ZnCO2，92Cu2OC=高温4CuCO2，故 A项正确，B项错误；王水可以溶解黄金和“药金”，故C项错误；用灼烧法可以区别黄金和“药金”，因为高温下黄金与氧气不反应，而“药金”可以与氧气反应，故灼烧后的“药金”颜色有变化，D项错误。8以辉铜矿(Cu2S)为原料冶炼铜，其反应原理可表示为Cu2SO2=高温2Cu SO2。下列说法不正确的是()A化合价发生变化的元素有3 种BCu2S在该反应中既是氧化剂又是还原剂C1 mol O2参加反应时，上述反应转移电子总物质的量为4 mol DSO2被分离、回收后氧化生成SO3，作为制取硫酸的原料考点金属冶炼的综

17、合与应用题点金属冶炼的相关综合答案C 解析分析反应中化合价的变化：Cu12S2O02=高温2Cu0 S4O 22，反应过程中Cu、S、O三种元素的化合价均发生改变；Cu2S中 Cu元素化合价降低，S元素化合价升高，因此Cu2S既是氧化剂又是还原剂；根据S元素化合价的改变可知，当1 mol O2参加反应时，共转移电子6 mol；SO2催化氧化可得SO3，SO3被水吸收可得H2SO4。题组二电解技术、合成技术的应用9下列事实得出的结论错误的是()A维勒用无机物合成了尿素，突破了无机物与有机物的界限B门捷列夫在前人的基础上发现了元素周期律，表明科学研究既要继承又要创新CC60是英国和美国化学家共同发

18、现的，体现了国际科技合作的重要性D科恩和波普尔因理论化学方面的贡献获诺贝尔化学奖，意味着化学已成为以理论研究为主的学科答案D 解析化学是一门以实验为基础的学科，有的结论可以通过化学实验来验证，但是更要注重以化学实验为切入点来进行实验，由感性认识上升到理论认识，逐渐形成理论体系，因而化学科学的研究应该是理论和实践的结合。10.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10C标准状况下每生成22.4 L Cl2，便产生2 mol NaOH D粗盐水中含Ca2、Mg2、Fe3、SO24等离子，精制时先

19、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2NaCl2H2O=通电2NaOH Cl2 H2知，n(Cl2)22.4 L22.4 L mol11 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SO24，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。题组三从不同角度理解酸、碱的概念1120 世纪 20 年代，化学家提出了酸

20、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()H2O CO23Al3CH3COOH NH4HCO3A 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。HCO3HCO23是酸；HCO3HH2CO3H2OCO2是碱。12(2017丽水高一检测)最近，科学家用一种称为“超酸”的化合物H(CB11H6Cl6)和 C60反应，使 C60获得一个质子，得到一种新型的离子化合物HC60CB11H6Cl6。该反应看起来很陌生，但反

21、应类型上可以跟中学化学里某个熟悉的化学反应相比拟，该化学反应是()AZn2HCl=ZnCl2H2BNaOH HCl=NaClH2O CNH3 HCl=NH4Cl DH2O CH3COOH=H3OCH3COO答案C 解析从酸碱质子理论角度C60可以看作碱，和超酸发生化合反应生成离子化合物，从反应类型和产物类别上看，只有C项满足。综合强化 13孔雀石的主要成分为CuCO3Cu(OH)2，某同学设计从孔雀石中冶炼金属铜的方案如下：将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸；将反应后的混合物过滤；向滤液中加入一种金属粉末。11根据上述实验方案，试回答：(1)第步反应中的现象为_。(2)第步加入的金属粉末是_，理由是

22、 _。(3)若向滤液中加入过量生石灰后，过滤，将沉淀加热灼烧后再通入_气体，可制得较纯净的铜。考点金属冶炼的综合与应用题点金属冶炼的相关综合答案(1)固体溶解，有无色气体生成，溶液变成蓝色(2)Fe 铁的活泼性比铜强，可从溶液中置换出铜(3)氢气解析孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜，当加入过量稀硫酸时发生反应，固体逐渐溶解，产生二氧化碳气体、水和硫酸铜；为冶炼金属铜，可加入过量的铁粉，把铜从硫酸铜溶液中置换出来；若向滤液中加入过量生石灰后生成氢氧化铜，过滤，将沉淀氢氧化铜加热灼烧后生成氧化铜，通入氢气生成铜和水。14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

23、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)电离时生成的阳离子全部是氢离子的化合物叫做酸。这是 1883 年瑞典化学家阿伦尼乌斯(S.Arrhenius)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_(填字母)。ACH3COOBNH4CH2O D HSO3 E OHFNO3(2)1923年路易斯(Lewis)提出了广义的酸碱理论：凡是能

24、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：H OHHOH，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：FH2OHF OH，该反应中的碱是_(填“F”或“H2O”)。H3BO3H2OHB(OH)4，该反应中的酸是_(填“H3BO3”或“H2O”)。答案(1)NH3H2ONH3H2ONH4OHCD(2)FH3BO3解析(1)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；HSO3既可以接受质子形成H2SO3，又可以给出质子形成SO23，所以这两种粒子既可看作酸又可看作碱。(2)根据路易斯的酸碱理论分析，F与 H

25、2O 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。1215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，我国的钛铁矿储量居世界首位。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TiO2 TiCl4 Mg80

26、0，ArTi反应 TiCl42Mg=2MgCl2Ti 在 Ar 气氛中进行的理由是_。考点金属冶炼的综合与应用题点金属冶炼的相关综合答案(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Fe3转化为 Fe2，降温能减小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=H2TiO3 2H，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。