专题一 化学基础知识 章末能力整合一
一、 化学与STSE
1. 化学与营养
营养物质主要包括糖类、蛋白质、油脂、无机盐和水。
2. 常见的食品添加剂
(1)着色剂:改善食品色泽,如天然色素(红曲红、β 胡萝卜素等);合成色素(苋菜红、柠檬黄等)。
(2)增味剂:增加食品鲜味,如味精(主要成分为谷氨酸钠)。
(3)膨松剂:使食品松软或酥脆,如碳酸氢铵、碳酸氢钠等。
(4)凝固剂:改善食品形态,如氯化镁、硫酸钙等。
(5)防腐剂:防止食品腐败变质,如苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐等。
(6)抗氧化剂:防止食品因氧化而变质,如抗坏血酸(维生素C)。
(7)营养强化剂:补充必要的营养成分,如碘酸钾、维生素、碳酸钙、硫酸亚铁等。
注意:在规定范围内合理使用食品添加剂,对人体健康不会产生不良影响,但违规使用或者超量使用食品添加剂,都会损害人体健康。
3. 食品的保护
(1)水果的催熟与保鲜:乙烯可作水果的催熟剂,用酸性高锰酸钾吸收乙烯可起到水果保鲜的作用。
(2)食品袋内的抗氧化剂(或脱氧剂):如铁粉。
(3)食品袋内的干燥剂,应是无毒、无味、无腐蚀性,且易吸水的物质:如生石灰(CaO)(区别:熟石灰和石灰石),硅胶(物理吸附),无水氯化钙(吸水后得到的CaCl2·6H2O,失去干燥效果),甚至用有吸水性的植物纤维,不能用P2O5(吸水后转变成有腐蚀性的H3PO4)。
(4)葡萄酒常用少量的SO2、Na2S2O5(Na2SO3·SO2)等作抗氧化剂起到抑菌、杀菌的作用,但SO2不能用于食品的漂白。
4. 化学与医药
(1)抗酸药物:治疗胃酸(主要成分为盐酸)分泌过多的常用药物有:氢氧化铝(胃舒平),小苏打(NaHCO3)等,NaOH、Na2CO3由于碱性较强,不能作抗酸药物。
(2)医用酒精:体积分数为75%乙醇溶液,皮肤外用消毒剂(使蛋白质变性,非氧化还原反应)。
(3)医用钡餐剂(BaSO4),用作胃肠道疾病的造影剂(BaSO4既不溶于水,也不溶于稀酸)。BaCO3不能用作造影剂(BaCO3能溶于胃酸,生成Ba2+有毒)。BaSO4也称为重晶石,BaCO3也称为毒重石。
(4)补钙、补锌:补钙(锌)药物葡萄糖酸钙(锌)可由葡萄糖酸与碳酸钙(锌)合成。
(5)补血剂:主要成分为硫酸亚铁,治疗缺铁性贫血。硫酸亚铁片和维生素C同时服用能增强治疗效果。
(6)降温麻醉:氯乙烷气雾剂,原因:氯乙烷气化时,吸收大量的热量,在损伤处起到降温麻醉,快速镇痛的作用。
5. 常考化学常识举例
(1)除水垢:水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2;可以用食醋除水壶内壁的水垢,也可以用盐酸,一般不用硫酸(反应生成微溶的硫酸钙覆盖在水垢表面阻碍反应的继续进行)。
(2)硬水及其危害:含有较多钙、镁离子的水称为硬水;使用含钙离子浓度较大的地下水洗衣服,肥皂中的高级脂肪酸根离子会与Ca2+反应生成不溶物,使衣物不易漂洗干净,肥皂去污能力减弱。
(3)泡沫灭火器原理:Al2(SO4)3和小苏打混合,发生彻底的相互促进的水解反应生成Al(OH)3沉淀和CO2气体,形成大量泡沫从而灭火。
(4)去油污:在油脂中加入Na2CO3(纯碱)并加热,既促进水解生成NaOH,又促进油脂的水解;工业上常用Na2CO3替代NaOH,以降低成本,且减少NaOH的腐蚀作用。
(5)检验输送HCl、氯气的管道是否漏气:可用蘸有氨水的棉棒检验(NH3与HCl或Cl2反应生成NH4Cl固体,观察到有大量的白烟生成)。
(6)萤石又称氟石,主要成分是氟化钙(CaF2),自然界中较常见的一种含氟矿物。
(7)干冰:干冰升华会吸收大量的热,造成空气中的水蒸气凝结成液滴,干冰广泛应用于食品冷藏和保鲜运输、医疗卫生、人工降雨、消防灭火、舞台制雾等。
(8)普通玻璃:传统的无机非金属材料,主要成分为Na2SiO3、CaSiO3、SiO2组成的混合物,由纯碱、石灰石和石英砂为原料高温反应制取。普通玻璃经特殊条件处理,可制成钢化玻璃。
(9)有机玻璃:有机高分子材料,主要成分:聚甲基丙烯酸甲酯。
(10)玻璃钢:学名纤维增强塑料,是一种复合材料,以合成树脂为基体,玻璃纤维为增强体。具有质轻而硬,不导电,性能稳定,机械强度高,回收利用少,耐腐蚀等性能,可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。
(11)玻璃纤维:无机非金属材料,主要成分为氧化铝、二氧化硅、氧化钙等材料制成,具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好等优点。
二、 传统文化、中华文明中的物质及变化
1. 传统文化中的化学物质
(1)《抱朴子内篇·黄白》中“曾青涂铁,铁赤如铜”,其“曾青”是可溶性铜盐;“丹砂烧之成水银,积变又还成丹砂”,丹砂是红色的硫化汞。
(2)《本草纲目》中“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”里的“碱”是K2CO3;“(火药)乃焰消、硫磺、山木炭所合,以为烽燧诸药者”,利用KNO3的氧化性。
(3)《天工开物》中“凡石灰,经火焚炼为用”里的“石灰”指的是CaCO3;“凡研消不以铁碾入石臼,相激火生,祸不可测”说明KNO3研磨易分解。
(4)《梦溪笔谈·器用》中“古人以剂钢为刃,柔铁为茎干,不尔则多断折”里的“剂钢”是铁的合金。
(5)《汉书》中“高奴县有洧水可燃”,沈括在《梦溪笔谈》中对“洧水”的使用有“予知其烟可用,试扫其烟为墨,黑光如漆,松墨不及也,此物必大行于世”的描述,“洧水”的主要成分是石油,是烃的混合物。
(6)《本草经集注》中有如下描述:“其黄黑者名鸡屎矾,不入药,惟堪镀作以合熟铜。投苦酒中,涂铁皆作铜色。外虽铜色,内质不变。”其中“鸡屎矾”指的是碱式碳酸铜或碱式硫酸铜,“苦酒”指的是CH3COOH溶液。
2. 传统文化中物质的变化
根据古代典籍、古诗词等素材分析化学反应,判断是化学变化还是物理变化;判断化学反应的类型,如置换反应、氧化还原反应等。如“烈火焚烧若等闲”,该过程涉及化学变化——碳酸钙的分解;“熬胆矾(CuSO4·5H2O)铁釜,久之亦化为铜”,涉及的反应类型为置换反应或氧化还原反应。
三、 分子(离子)中键角大小的比较
1. 价层电子对构型(或中心原子杂化方式)不相同,优先看杂化方式,键角:sp>sp2>sp3。
2. 价层电子对构型(或中心原子杂化方式)相同,看电子对间的斥力。
(1)电子对排斥力大小顺序:孤电子对与孤电子对之间>孤电子对与成键电子对之间>成键电子对与成键电子对之间,孤电子对越多,键角越小。
(2)三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序:三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键。如
分子 杂化轨道角度 排斥力分析 实际键角
COCl2 120° C===O对C—Cl的排斥力大于C—Cl对C—Cl的排斥力 形成两种键角分别为124°18′、111°24′
3. 杂化类型相同,中心原子相同或配位原子相同,看中心原子或配位原子的电负性。
类型1 化学与STSE
1. 下列判断不正确的是( )
A. 涤纶可作为制作运动服的材料
B. 氧化钙用作食品干燥剂
C. 碳酸氢钠可做食品膨松剂
D. 用聚乙烯塑料制作食品保鲜膜:原理是聚乙烯燃烧生成CO2和H2O
2. 下列性质与运用关系正确的是( )
A. HB铅笔芯的成分为二氧化铅
B. 青铜和黄铜是不同结构的单质铜
C. 二氧化硅可用于制作光感电池
D. 铝合金大量用于高铁建设
3. 下列对使用化肥、农药的描述正确的是( )
A. 高温多雨时比较适合施用钾肥
B. 长期施用硫酸铵会造成土壤板结
C. 石灰硫黄合剂必须与硫酸混合后才能施用
D. 硝酸铵是一种高效氮肥,可直接施用
4. 化学与生活、生产等密切相关,下列说法正确的是( )
A. 处方药需要凭医生处方才能从药房或药店获得,其包装上有“OTC”标识
B. 除虫菊中含有的除虫菊酯是一种天然杀虫剂
C. 亚硝酸钠是一种防腐剂和护色剂,可以大量用于一些肉制品食品的腌制中
D. 在奶粉中添加的碳酸钙等作为食品的凝固剂
类型2 传统文化、中华文明中的物质及变化
5. (2023·湖南卷)中华文化源远流长,化学与文化传承密不可分。下列说法错误的是( )
A. 青铜器“四羊方尊”的主要材质为合金
B. 长沙走马楼出土的竹木简牍主要成分是纤维素
C. 蔡伦采用碱液蒸煮制浆法造纸,该过程不涉及化学变化
D. 铜官窑彩瓷是以黏土为主要原料,经高温烧结而成
6. 中华传统文化博大精深,也蕴含着许多化学知识。下列说法正确的是( )
A. “四海盛赞铜奔马,人人争说金缕衣”中的“铜奔马”主要是纯铜制品
B. “千淘万漉虽辛苦,吹尽黄沙始到金”中的淘金原理与化学上的萃取一致
C. “以芒硝(Na2SO4·10H2O)于风日中消尽水气”得到的是Na2SO4
D. “红柿摘下未熟,每篮用木瓜三枚放入,得气即发,并无涩味”中的“气”是指甲烷
7. 古诗词富载化学知识,下列古诗词的描述中不涉及化学变化的是( )
A. 《诗经·周颂·良耜》中描述农民生产的情形:荼蓼(杂草)朽(腐烂)止,黍稷茂止”
B. 岑参在《白雪歌送武判官归京》中描述雪景:“忽如一夜春风来,千树万树梨花开”
C. 李白在《秋浦歌》中描述冶炼工人夜间劳动的场景:“炉火照天地,红星乱紫烟”
D. 李商隐在《无题》中感言:“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干”
8. (2024·苏锡常镇一调)南梁陶弘景在《本草经集注》中记载了石灰的制法与性质:“近山生石,青白色;作灶烧竟,以水沃之,即热蒸而解。”下列有关说法不正确的是( )
A. “青白色石”主要成分是CaCO3
B. “作灶烧竟”过程发生分解反应
C. “以水沃之”过程放出大量的热
D. “热蒸而解”表明石灰受热溶解
类型3 分子(离子)中键角大小的比较
9. 下列有关说法正确的是( )
A. H2O的键角为120°,HgCl2的键角为180°
B. CO2中的键角比CH4的大
C. SO2、CS2、HCN分子的键角都是180°
D. BF内F—B—F之间的键角为90°
10. Si与C元素位于同一主族,SiO2键角小于CO2的原因是______________________________________。
11. 已知H2O、NH3、CH4三种分子中,键角由大到小的顺序是__________________,原因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
12. 比较下列分子或离子中的键角大小(填“>”“<”或“=”):
(1)PH3________PO,原因是______________________________________________________________。
(2)SO________SO。
(3)在CHOH分子中,键角∠HCO________(填“>”“<”或“=”)∠HCH。理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
章末能力整合一
1. D 解析:B正确,食品袋内的干燥剂应该是无毒、无味、无腐蚀性且有吸水性的物质:如生石灰(CaO);C正确,NaHCO3受热分解产生CO2,可用作食品膨松剂;D错误,聚乙烯塑料制作无毒食品保鲜膜与燃烧生成CO2和H2O无关。
2. D 解析:铅笔芯是用石墨和黏土等制作而成的,A错误;青铜和黄铜都是铜合金,B错误;硅可制作光感电池,C错误;铝合金硬度大、密度小,可用于高铁建设,D正确。
3. B 解析:高温多雨时施用化肥易使肥料分解损失或随雨水流失,A错误;石灰硫黄合剂与硫酸混合施用,会因石灰、硫酸发生化学反应而失去相应的功效,C错误;硝酸铵受热或经撞击易发生爆炸,所以不可直接施用,必须经过改性处理后才能施用,D错误。
4. B 解析:处方药需要医生开处方,但OTC是非处方药的标识,A错误;腌制熟食品时,添加少量亚硝酸钠,是为了防止食物腐败变质,但有毒,要控制合适用量,不能大量使用,C错误;碳酸钙在奶粉中添加是作营养强化剂,D错误。
5. C 解析:四羊方尊由青铜制成,青铜属合金,A正确;竹木简牍由竹子、木头等原料制成,竹子、木头的主要成分为纤维素,B正确;蔡伦用碱液制浆法造纸,将原料放在碱液中蒸煮,原料在碱性环境下发生反应使原有的粗浆纤维变成细浆,该过程涉及化学变化,C错误;陶瓷是利用黏土在高温下烧结定型生成硅酸盐,D正确。
6. C 解析:“铜奔马”主要由铜、锌组成的青铜制品,属于铜合金,选项A错误;萃取的原理是利用物质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂把物质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来;淘金不是利用溶解度不同分离物质,选项B错误;芒硝为十水硫酸钠,失水后可以得到硫酸钠,所以“芒硝于风日中消尽水气”得到的是Na2SO4,选项C正确;“气”是指乙烯,乙烯可以促进植物成熟,选项D错误。
7. B 解析:杂草腐烂属于化学变化,A不符合题意;“忽如一夜春风来,千树万树梨花开”中不涉及化学变化,B符合题意;燃烧是化学变化,金属冶炼是化学变化,C不符合题意;蜡烛燃烧是化学变化,D不符合题意。故选B。
8. D 解析:由题意可知,青白色石的主要成分是受热能发生分解反应生成氧化钙的碳酸钙,A正确;由题意可知,作灶烧竟的过程为碳酸钙受热发生分解反应生成氧化钙和二氧化碳,B正确;由题意可知,以水沃之的过程为氧化钙与水反应生成氢氧化钙,反应中会放出大量的热,C正确;热蒸而解表明石灰与水反应生成氢氧化钙,D错误。
9. B 解析:水分子中氧原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为2,分子的空间构型为V形,键角为104.5°,A错误;CO2中C原子发生sp杂化,是直线形分子,键角为180°,CH4中C原子发生sp3杂化,为正四面体结构,键角为109°28′,故CO2中的键角比CH4的大,B正确;二氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3、孤对电子对数为1,分子的空间构型为V形,键角小于180°,C错误;BF中B原子的价层电子对数为4+=4,B原子发生sp3杂化,空间结构为正四面体形,离子内F—B—F之间的键角为109°28′,D错误。
10. SiO2中中心Si原子采取sp3杂化,键角为109°28′;CO2中中心C原子采取sp杂化,键角为180°
11. CH4>NH3>H2O 三者中心原子都为sp3杂化,CH4分子中无孤电子对,NH3分子中含有1个孤电子对,H2O分子中含有2个孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥作用依次增大,故键角逐渐减小
12. (1)< PH3与PO中中心P原子都采取sp3杂化,PO中无孤电子对,PH3分子中含有1个孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥作用较大,因而键角较小 (2)< (3)> 双键斥力大于单键斥力