1、化学与STS（第一课时）通海中学 邵进峰一、 学习目标1 理解化学基础知识的涵义及其适用条件，能用适当的形式进行表达。能够正确解释和说明有关自然科学现象和问题，不仅“知其然”，还能“知其所以然”。2 能敏捷地接受化学科学发展的最新成就及其对社会发展的影响，读懂化学科学方面的资料，看懂图、表所包含的信息，并从中找出规律。二、 典型例题1 1999年美国科学杂志报道：在40GPa高压下，用激光器加热到1800K，科学家成功地合成出CO2原子晶体下列有关这种CO2晶体推断最不可能的是（） A晶体中每摩碳原子与4mol氧原子形成共价键 B容易液化，可用作制冷材料 CCO2的原子晶体和CO2的分子晶体具
2、有相同的化学性质 D具有很高的熔点、沸点，还具有很大的硬度分析：以高新科技立意，立足基础知识，要求学生突破CO2固体的常见形态分子晶体，根据题给信息“CO2原子晶体”，从而综合运用基础知识解决问题。本题主要考查学生的知识迁移能力。答案：B 2 2003年10月15日9时，我国成功发射“神舟五号”载人飞船，其有遨游太空20多小时后准确降落。我国成为第三个把人送上太空的国家！“神舟五号”的成功发射对增强我国的国防力量和提高我国的国际地位都具有重要意义。（1）肼（N2H4）是发射航天飞船常用的高能燃料。将NH3和NaClO按一定物质的量比混合反应，生成肼、NaCl和水，写出该反应的化学方程式： 。
3、（2）在火箭推进器中装有强还原剂肼（N2H4）和强氧化剂过氧化氢，当它们混合时，即产生在大量气体，并放出大量热。已知12.8g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和水蒸气，放出256.65kJ的热量；1mol液态水变成1mol水蒸气需要吸收44kJ的热量。写出液态肼与过氧化氢反应生成液态水的热化学方程式： 。（3）若在宇宙飞船的太空实验室（失重条件下）进行以下实验，其中最难完成的是 。 A将金粉和铜粉混合B将牛奶加入水中混合C蒸发食盐水制取食盐晶体D用漏斗、滤纸滤除去水中的泥沙（4）新型无机非金属材料在宇航事业上有广泛应用。氮化硅陶瓷是一种重要的结构材料。氮化硅（Si3N4）晶体是一种超硬物质，耐
4、磨损、耐高温。氮化硅（Si3N4）晶体类型是 ，晶体中存在的化学键是 。分析：本题以航天飞船中所用的高能燃料和新型无机材料为载体，考查学生综合运用化学知识的能力。新材料、新能源是当今科技发展的热点，也是新教材新增加的内容，将是今后命题的热点。解好本题的关键是：（1）氧化还原反应的配平；（2）书写热化学方程式应注意：反应热与燃料的物质的量成正比；各反应物和生成物必须注明聚集状态；反应热的表示方法：放热反应用“-”，吸热反应用“+”，单位为kJ/mol；（3）知道过滤是靠重力的作用；（4）化学键的判断以及晶体类型与物质的物理性质之间的关系。答案：（1）2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2
5、O （2）N2H4（1）+2H2O2（1） N2（g）+4H2O（1）；H=817.625kJ/mol （3）D （4）原子晶体 共价键（或极性共价键）（各1分，共2分）三、 课堂练习1超临界流体是物质介于气态和液态之间的一种新的状态。目前应用最广的是超临界二氧化碳，在化学工业上可取代氟利昂等溶剂、发泡剂。下列有关超临界二氧化碳的说法中错误的是( )A超临界二氧化碳是新合成的一种物质B超临界二氧化碳由CO2分子构成C用超临界二氧化碳溶解物质后，可在常温常压下使二氧化碳挥发除去D用超临界二氧化碳代替氟利昂可减轻对臭氧层的破坏2下列说法摘自某科普杂志，你认为无科学性错误的是( )A铅笔芯的原料是重
6、金属铅，儿童在使用时不可用嘴吮咬铅笔，以免引起铅中毒B一氧化碳有毒，生有煤炉的居室，可放置数盆清水，这样可有效地吸收一氧化碳，防止煤气中毒CCaCl2具有吸水性和潮解性夏日里用CaCl2 的水溶液喷洒柏油路不利于保护路面D硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯片业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”3在绿色化学工艺中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物。如用 CH3CCH合成CH2C(CH3)COOCH3，欲使原子利用率达到最高，还需要的反应物是（ ）。 A、H2和CO2 B、CO2和H2O C、CO和CH3OH D、CH3OH和H24痕检是公安机关提取犯罪嫌疑人指纹的一种
7、重要的方法，AgNO3显现法就是其中的一种：人的手上有汗渍，用手动过白纸后，手指纹线就留在纸上。如果将溶液小心地涂到纸上，溶液中的溶质就跟汗渍中的物质作用，生成物质，物质在光照下，分解出的银粒呈灰褐色，随着反应的进行，银粒逐渐增多，由棕色变成黑色的指纹线。用下列化学式表示这3种物质都正确的是（ ）AAgNO3NaBrAgBrBAgNO3NaClAgClCAgClAgNO3NaClDAgNO3NaIAgI5 1993年10月21日，南京炼油厂310号油罐汽油泄漏，一拖拉机行驶至附近，随着轰的一声巨响，瞬间油罐起火爆炸，后经及时扑救，火于20个小时后基本扑灭，可十几支消防水龙头仍对油罐继续喷水6小
8、时。10月24日，市环保部门对炼油厂和市区上空大气进行监测，测知其污染指标均没超过国家有关标准。试依据学过的化学知识回答：（1）310号油罐起火的原因？（2）火灭后为何要继续对油罐喷水？（3）市环保部门要监测大气中哪些有害气体？（4）用烧碱溶液可吸收其中的哪些气体，该气体在烧煤时也能放出，写出有关反应的化学方程式。6 科学家认为，氢气是一种高效而无污染的理想能源，近20年来，对氢气作为未来的动力燃料氢能源的研究获得了迅速发展。（1）已知：H2的燃烧热为285.8kJmol1，试写出H2完全燃烧的热化学方程式：_。（2）某学生查阅大量资料，提出下列“22世纪用水制取氢气的研究方向”：研究在水不发
9、生化学反应的情况下制取氢气，同时释放能量设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气寻找高效催化剂，大力提高水在一定条件下分解产生氢气的转化率寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气请从上述研究方向中，选择你认为不正确的一项，并简述其理由_。（3）用氢作为能源亟待解决的又一问题是贮氢材料的开发，研究表明某些过渡金属能与氢原子形成氢化物，氢原子填充在金属的晶格间隙之间，其组成不固定，通常是非化学计量的（如LaH2.76）。已知标准状况下，1体积的钯粉大约可吸附896体积的氢气（钯粉的密度为10.64g/cm3），试写出钯（Pd）的氢化物的化学式_。答案： lA 2D 3C 4B5（1
10、）由于油罐汽油泄漏，使油罐附近的空气中含有大量的汽油气体，当拖拉机行驶至附近时，发动机产生的火花或火星将空气中的汽油气体引燃，从而致使油罐起火爆炸。（2）火灭后还要继续对油罐喷水的原因是为了进一步降低油罐的温度，使其低于汽油的着火点，防止汽油重新燃烧，发生爆炸。（3）市环保部门要监测大气中的有害气体是SO2、CO、NO2等。（4）SO22NaOH=Na2SO3H2O 3NO2 + 2NaOH = 2NaNO3 +H2O + NO NO2 + NO + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O62H2(g)+O2(g)2H2O(l)；H=571.6kJmol1 （2）不正确，水分子中不含氢分子，
11、不可能在不发生化学反应的情况下得到氢气，且水分解是吸热反应（或不正确，催化剂不能使化学平衡发生移动，故不能提高水分解产生氢气的转化率） （3）PdH0.8（或写成Pd5H4）四、 课后习题一、选择题1江苏是一个科技大省，拥有“纳米材料国家重点实验室”，我国科学家在纳米材料研究领域位于世界前列。不久前我国科学家成功研制出了3mm长的管状定向碳纳米管，长度居世界之首。这种碳纤维具有强度高、刚度大、密度小、熔点高、化学稳定性好等特点，因而被称为“超级纤维”。下列对此碳纳米管的说法中不正确的是 （ ）A它是制造飞机的理想材料 B它与石墨互为同素异形体C这种碳纳米管中含有非极性共价键 D碳纤维复合材料为
12、一种高分子化合物2由海水淡化生产饮用水，下列方法从原理上分析完全不可行的是 （ ）A利用太阳能将海水蒸馏淡化 B将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子C加明矾使海水的盐分沉淀而淡化 D将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水31999年度诺贝尔奖获得者AbmedHZeWapl，开创了“飞秒化学 1015S）的新领域，使运用激光光谱技术观测化学反应时分子中原子的运动成为可能，你认为该技术不能观察到的是 （ ）A化学变化中反应物分子的分解 B反应中原子的运动C化学变化中生成物分子的形成 D原子核的内部结构4稀土金属在科技发展中的地位正越来越多的受到重视。我国拥有世界上最大的稀土矿，品位甚高，以RE表示稀土
13、元素，可以向含RE的硫酸盐溶液中加入粉状Na2SO4，使稀土元素转入沉淀，反应为RE2(SO4)3+Na2SO4+xH2ORE2(RO4)3Na2SO4xH2O，下列有关叙述正确的是 （ ）A该反应为复分解反应 B该反应一定在强碱性溶液中进行C产生的沉淀物属于复盐 D产生的沉淀物一定是难溶物质5下列关于某些社会热点问题的说法中，错误的是 （ ）A光化学烟雾的产生与人为排放碳氢化合物、氮氧化物有关B禁止使用含铅汽油是为了提高汽油的燃烧效率C甲醛是某些劣质装饰板材释放的常见污染物之一D臭氧空洞的形成与氟氯烃或氮氧化物泄漏到大气中有关6加拿大阿尔贡天文台在星际空间发现了HC9N链状分子，其结构式为：
14、HCCCCCCCCCN，这是人类迄今发现的最重星际有机分子，有关该分子的说法不正确的是 （ ）A该物质属于不饱和烃 B该分子中所有原子处在一条直线上C该分子在一定条件下可发生加成反应 D该分子碳、氮原子均满足八电子结构7即将在北京举行的2008年奥运会提出了“科技奥运、人文奥运、绿色奥运”的口号。为了使北京奥运会办成绿色奥运会，下列做法不可取的是 （ ） 开发新能源，减少矿物燃料的燃烧 关闭所有的化工企业 提倡使用一次性发泡塑料餐具和塑料袋 开发、生产无汞电池 机动车安装尾气净化器 A B C D8对于易燃、易爆有毒的化学物质，往往会在其包装上贴上危险警告标签。下面所列物质，贴错了包装标签的是
15、 （ ）ABCD物质化学式浓HNO3CCl4P4KClO3危险警告标签腐蚀性易燃的有毒的爆炸性9在最原始的大气中，含有大量的CO2但几乎不含有O2。而在当今的大气中却含有近21%的氧气，而CO2的含量却很少。请你结合所学知识推测产生以上变化的原因是 A大量的火山喷发B远古时代绿色植物的光合作用C强紫外线使水分解而释放出O2和H2D火山熔岩流入水体中，使水在高温下分解10据美国科学杂志报道，外太空的某一星球的大气层中，含有大量的CH2=CHOH，此物质常温时为液体，它很容易转化成CH3CHO，化学方程式为CH2=CHOHCH3CHO；已知HCH3CHO二、非选择题11、麻醉剂的发现和使用，是人类
16、医疗史上了不起的一项成就，它可使患者在接受治疗时感觉不到疼痛。（1）笑气是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一，它可由NH4NO3在微热条件下分解产生，产物除N2O外还有一种，此反应的化学方程式为 _。有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构（包括电子式），则其空间构型是 型，N2O为 分子（极性或非极性）（2）另一种常用麻醉剂氯仿，常因保存不慎而被氧化，产生剧毒光气（COCl2）：2CHCl3+O2 2HCl+2COCl2，为了防止事故，使用前可用于检验氯仿是否变质的试剂是 。A淀粉一碘化钾溶液BNaOH溶液C酚酞溶液D硝酸酸化的AgNO3溶液12微型化学实验（简称ML）是绿色化学新理念在中学
17、化学实验中的应用。微型实验具有装置小巧，节约药品，操作简便，现象明显，安全可靠，减少污染等特点。下图是某同学设计的NH3的催化氧化（附着在玻璃纤维上的 Cr2O3作催化剂）并检验反应生成的酸性物质的微观装置(图中必要的铁架台、铁夹、微型酒精灯等均已略去)。 实验可提供的药品有：NH4Cl、Ca(OH)2的混合物；氨水；KClO3和MnO2；蒸馏水；0.5mol/L NaOH溶液；酚酞试液；浓H2SO4 ； 6mol/L NaOH溶液。试回答下列问题： （1）微型叉形管中液态物质A是_ ，固体物质B是_。 （2）C处发生反应的化学方程式是_ _。 （3）混合物D是为了检验酸性物质的生成而放入的，
18、其组成是_ _，实验过程中的现象是_ _。（4）F处的棉花应蘸取的物质是_ _。 13本世纪是生命科学研究的昌盛时期，科学家研究发现，进入生物体内的氧分子，可接受1个电子转变为超氧阴离子自由基（O2），进而引发产生一系列自由基。一切需氧生物在其机体内均有一套完整的活性氧系统（抗氧化酶和抗氧化剂），能将活性氧转变为活性较低的物质，机体因此受到保护。人们利用羟胺氧化的方法可以检测其生物系统中O2 含量，原理是O2 与羟胺（NH2OH）反应生成NO2 和一种过氧化物。NO2 在对氨基苯磺酸和萘胺作用下，生成粉红的偶氮染体，染体在530nm处有显著吸收，且其吸收值（D530）与c(NO2)成正比，从而
19、可计算出样品中的O2含量。若此时测得c(NO2) 2.500103 molL1。（1）请根据测定原理写出有关反应的离子方程式：_；（2）计算该样品此时c(O2) _；（3）如用羟胺氧化法测定O2 时，将其生成的过氧化物作为检测物，若选用氧化还原法进行定量分析（KMnO4或K2Cr2O7，任选一种即可）请写出其测定原理的反应方程式：_；测定所用的主要玻璃仪器为_，通过观察_的现象可确定测定反应是否进行完全。14材料科学是近年来化学研究的热点之一。某新型无机非金属材料K是一种超硬物质，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击、抗氧化的特性，它是以中学化学中的常见物质为原料来生产的，其中A是一种原子晶体，B是一
20、种单质气体。下图虚线框外为其生产过程，虚线框内的其他转化是为探究C的组成而设，G、H均为难溶于水的白色固体；图中C、M、K均含A元素，C物质遇水强烈水解，能生成一种白色胶状物质F和E的酸雾，其余物质均为中学化学常见物质。请回答下列问题：FNaOH溶液过量CO2HIFEG硝酸银溶液稀硝酸G水单质A单质B化合物C化合物M：A(NH2) 4K过量NH3隔绝空气 高温（1）指出K可能所属的晶体类型_；（2）写出化学式：单质B_，化合物F_；（3）写出图中下列反应的离子方程式：_；（4）写出反应的化学反应方程式：_。15 1932年美国化学家鲍林（LPauling）首先提出了电负性的概念。电负性（用X表
21、示）也是元素的一种重要性质，下表给出的是原子序数小于20的16种元素的电负性数值：元素HLiBeBCNOF电负性2.11.01.52.02.53.03.54.0元素NaMgAlSiPSClK电负性0.91.21.51.72.12.33.00.8请仔细分析，回答下列有关问题：（1）预测周期表中电负性最大的元素应为_；估计钙元素的电负性的取值范围：_X_。（2）根据表中的所给数据分析，同主族内的不同元素X的值变化的规律是_；简述元素电负性X的大小与元素金属性、非金属性之间的关系_。（3）经验规律告诉我们：当形成化学键的两原子相应元素的电负性差值大于1.7时，所形成的一般为离子键；当小于1.7时，一
22、般为共价键。试推断AlBr3中形成的化学键的类型为_，其理由是_。答案：题号12345678910答案DCDCBADBBA11、（1）NH4NO3 = N2O + 2H2O 直线型 非极性 （2）D12（1）氨水 KClO3和MnO2 （2）4NH3+5O24NO6H2O （3）0.5mol/L NaOH溶液和酚酞试液，红色褪去（4）6mol/L NaOH溶液13 NH2OH 2O2 H NO2 H2O2 H2O 5.000103 molL1 2MnO4 5H2O2 6H 2Mn2 5O2 8H2O（或Cr2O72 3H2O2 8H 2Cr3 3O2 7H2O） 酸式滴定管、锥形瓶 锥形瓶中溶液的紫红色（或橙黄色）是否褪去14 原子晶体 Cl2 H2SiO3或H4SiO4 SiO22OHSiO32H2O SiO322H2O2CO2H2SiO32HCO3 3Si(NH2)4Si3N48NH3（或Si(NH2)4SiNNH3等其他合理写法）15（1）F 0.8X1.2 （2）从上向下X值减小 元素电负性越大，非金属性越强，金属越弱；反之亦然 （3）共价键 因为AlCl3中Cl和Al的电负性差值为1.5，而Br的电负性小于Cl，所以AlBr3中两元素的电负性差值小于1.5