?教材链接
食品中添加适量的二氧化硫可以起到漂白、防腐和抗氧化等作用。例如,在葡萄酒酿制过程中,葡萄汁中某些细菌的繁殖会影响发酵,添加适量的二氧化硫可以起到杀菌的作用。二氧化硫又是一种抗氧化剂,能防止葡萄酒中的一些成分被氧化,起到保质作用,并有助于保持葡萄酒的天然果香味。
尽管二氧化硫在蜜饯、干果、食糖、果酒等食品的加工中起着重要作用,但如果使用不当就有可能造成食品中二氧化硫的残留量超标,从而对人体健康造成不利影响。为保证消费者健康,我国在食品添加剂使用标准中规定了二氧化硫在食品中的使用范围和最大使用量,如二氧化硫用于葡萄酒的最大使用量为0.25 g/L。
?真题再练
1.判断正误
(1)(2023·全国甲卷)SO2可用于丝织品漂白是由于其能氧化丝织品中有色成分( )
(2)(2023·浙江卷)SO2能使某些色素褪色,可用作漂白剂( )
(3)(2024·深圳一模)酿葡萄酒时向葡萄汁中添加适量的SO2,是因为SO2具有杀菌和抗氧化作用( )
?教材链接
工业上一般以硫黄或其他含硫矿物(如黄铁矿)为原料来制备硫酸。金属冶炼时产生的含二氧化硫废气经回收后也可用于制备硫酸。
人教版
鲁科版
?真题再练
2.(2024·北京卷)硫酸是重要化工原料,工业生产制取硫酸的原理示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A.Ⅰ的化学方程式:3FeS2+8O2Fe3O4+6SO2
B.Ⅱ中的反应条件都是为了提高SO2平衡转化率
C.将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生
D.生产过程中产生的尾气可用碱液吸收
?教材链接
?真题再练
3.(2023·北京卷)蔗糖与浓硫酸发生作用的过程如下图所示。
下列关于该过程的分析不正确的是( )
A.过程①白色固体变黑,主要体现了浓硫酸的脱水性
B.过程②固体体积膨胀,与产生的大量气体有关
C.过程中产生能使品红溶液褪色的气体,体现了浓硫酸的酸性
D.过程中蔗糖分子发生了化学键的断裂
?教材链接
硫酸钙 自然界中的硫酸钙常以石膏(CaSO4·2H2O)的形式存在。石膏被加热到150 ℃时,会失去所含大部分结晶水而变成熟石膏(2CaSO4·H2O)。熟石膏与水混合成糊状物后会很快凝固,重新变成石膏。利用这种性质,石膏可被用来制作各种模型和医疗用的石膏绷带。在工业上,石膏还被用来调节水泥的硬化速率。
硫酸钡 自然界中的硫酸钡以重晶石(BaSO4)的形式存在。重晶石是生产其他钡盐的原料。硫酸钡不溶于水和酸,且不容易被X射线透过,因此在医疗上可被用作消化系统X射线检查的内服药剂,俗称“钡餐”。
硫酸铜 硫酸铜(CuSO4)是白色的粉末,结合水后会变成蓝色晶体,俗称胆矾(CuSO4·5H2O)。硫酸铜的这一性质可以用来检验酒精中是否含少量水。胆矾可以和石灰乳混合制成一种常用的农药——波尔多液。
?真题再练
4.判断正误
(1)(2024·山东卷)制作豆腐时添加石膏,体现了CaSO4的难溶性( )
(2)(2024·河北卷)BaSO4等钡的化合物均有毒,相关废弃物应进行无害化处理( )
(3)(2023·新课标卷)古陶瓷修复所用的熟石膏,其成分为Ca(OH)2( )
(4)(2023·全国乙卷)胆矾表面出现白色粉末所对应的化学方程式为CuSO4·5H2O===CuSO4+5H2O( )
五、含二氧化硫烟气的脱硫(苏教版必修第一册专题4第三单元)
?教材链接
1.石灰石-石膏法
该工艺原理是,将石灰石粉末加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔,与烟气充分接触混合并氧化,最终生成石膏(CaSO4·2H2O)。脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴,再经过换热器加热升温后,由烟囱排入大气。其化学方程式如下:
CaCO3+SO2===CaSO3+CO2
2CaSO3+O2===2CaSO4
2.氨脱硫法
氨脱硫法是一个酸碱中和反应和氧化还原反应相结合的过程,在脱硫塔内气、液、固多组分混合。其化学方程式如下:
2NH3+H2O+SO2===(NH4)2SO3
2(NH4)2SO3+O2===2(NH4)2SO4
?真题再练
5.(2024·宿迁模拟)燃煤烟气脱硫的方法之一:用氨水将SO2转化为NH4HSO3,再氧化成(NH4)2SO4。
(1)该方法中氨水吸收燃煤烟气中SO2的化学反应如下:
2NH3+SO2+H2O===(NH4)2SO3
(NH4)2SO3+SO2+H2O===2NH4HSO3
能提高燃煤烟气中SO2去除率的措施有__________(填字母)。
A.增大氨水浓度
B.升高反应温度
C.使燃煤烟气与氨水充分接触
D.通入空气使HSO转化为SO
(2)采用该方法脱硫,并不需要预先除去燃煤烟气中大量的CO2,原因是_______________________________________________________
_______________________________________________________(用离子方程式表示)。
?教材链接
1.利用离子反应除去杂质的思路和方法
(1)分析物质组成,确定要保留的物质和需要除去的杂质。
(2)明确要保留的物质和杂质之间的性质差异。
(3)选择能使杂质离子转化为气体或沉淀的物质作为除杂试剂。除杂试剂不能影响要保留的离子,且应适当过量。
(4)分析因除杂试剂过量而引入的新杂质如何除去。
(5)综合考虑原有杂质离子和可能新引入的杂质离子,确定试剂添加顺序和实验操作步骤。
2.实验方案设计
?真题再练
6.(2024·上海卷)粗盐中含有SO、K+、Ca2+、Mg2+等杂质离子,实验室按下面的流程进行精制:
已知KCl和NaCl的溶解度如下图所示:
(1)步骤①中BaCl2要稍过量。请描述检验BaCl2是否过量的方法:
_______________________________________________________
_______________________________________________________。
(2)若加BaCl2后不先过滤就加氢氧化钠和碳酸钠,会导致________(填字母)。
A.SO不能完全去除 B.消耗更多NaOH
C.Ba2+不能完全去除 D.消耗更多Na2CO3
(3)过滤操作中需要的玻璃仪器除烧杯和玻璃棒外,还需要________(填字母)。
A.分液漏斗 B.漏斗
C.容量瓶 D.蒸发皿
(4)步骤④中用稀盐酸调节pH至3~4,除去的离子有________。
(5)“一系列操作”是指________(填字母)。
A.蒸发至晶膜形成后,趁热过滤 B.蒸发至晶膜形成后,冷却结晶
C.蒸发至大量晶体析出后,趁热过滤 D.蒸发至大量晶体析出后,冷却结晶
?教材链接
工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸,如下图所示:
?真题再练
7.判断正误
(1)(2024·江苏卷)硝酸工业中NH3的氧化反应:4NH3+3O22N2+6H2O( )
(2)(2023·江苏卷)工业制硝酸过程中的物质转化:N2NOHNO3( )
8.(2024·北京卷)以NH3为氮源催化氧化制备HNO3,反应原理分三步进行。
第Ⅰ步反应的化学方程式为
_______________________________________________________。
?教材链接
工业上制备高纯硅,一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅,再以其为原料制备高纯硅。例如,可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl3),再经氢气还原得到高纯硅。
其中涉及的主要化学反应为
SiO2+2CSi+2CO↑
Si+3HClSiHCl3+H2
SiHCl3+H2Si+3HCl
?真题再练
9.(2023·湖北卷)工业制备高纯硅的主要过程如下:
石英砂粗硅SiHCl3高纯硅
下列说法错误的是( )
A.制备粗硅的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑
B.1 mol Si晶体含Si—Si的数目约为4×6.02×1023
C.原料气HCl和H2应充分去除水和氧气
D.生成SiHCl3的反应为熵减过程
?教材链接
常见的锌锰干电池的构造如下图所示。其中,石墨棒作正极,氯化铵糊作电解质溶液,锌筒作负极。在使用过程中,电子由锌筒(负极)流向石墨棒(正极),锌逐渐消耗,二氧化锰不断被还原,电池电压逐渐降低,最后失效。
?真题再练
10.(2024·北京卷)酸性锌锰干电池的构造示意图如右图所示。关于该电池及其工作原理,下列说法正确的是( )
A.石墨作电池的负极材料
B.电池工作时,NH向负极方向移动
C.MnO2发生氧化反应
D.锌筒发生的电极反应为Zn-2e-===Zn2+
11.(2024·江苏卷)碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnOOH,电池构造示意图如右图所示。下列有关说法正确的是( )
A.电池工作时,MnO2发生氧化反应
B.电池工作时,OH-通过隔膜向正极移动
C.环境温度过低,不利于电池放电
D.反应中每生成1 mol MnOOH,转移电子数为2×6.02×1023
?教材链接
燃料电池是一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置,具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率较高。当以氢气为燃料时,产物为水;以甲烷为燃料时,产物为水和二氧化碳。与常规发电厂相比,其二氧化碳排放量明显降低。燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部,而是从外部提供,这时电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用。
燃料电池的供电量易于调节,能适应用电器负载的变化,而且不需要很长的充电时间,在航天、军事和交通等领域有广阔的应用前景。
?真题再练
12.(2021·山东卷)以KOH溶液为离子导体,分别组成CH3OH O2、N2H4 O2、(CH3)2NNH2 O2清洁燃料电池,下列说法正确的是( )
A.放电过程中,K+均向负极移动
B.放电过程中,KOH物质的量均减小
C.消耗等质量燃料,(CH3)2NNH2 O2燃料电池的理论放电量最大
D.消耗1 mol O2时,理论上N2H4 O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
13.(2024·浙江卷)氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如下图所示,正极上的电极反应式是
_______________________________________________________。
该电池以3.2 A恒定电流工作14分钟,消耗H2体积为0.49 L,故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为________。[已知:该条件下H2的摩尔体积为24.5 L/mol;电荷量q(C)=电流I(A)×时间t(s);NA=6.0×1023 mol-1;e=1.60×10-19 C。]
?教材链接
科学研究中,对于多因素(多变量)的问题,常常采用只改变其中的某一个因素,控制其他因素不变的研究方法,使多因素的问题变成几个单因素的问题,分别加以研究,最后再将几个单因素问题的研究结果加以综合。这种变量控制的方法是科学探究中常用的方法。例如,探究在比较不同温度对化学反应速率的影响时,控制浓度和其他影响因素相同;而比较不同浓度对化学反应速率的影响时,则控制温度和其他影响因素相同;最后综合得出影响化学反应速率的多种因素。
?真题再练
14.(2021·福建卷)NaNO2溶液和NH4Cl溶液可发生反应:NaNO2+NH4ClN2↑+NaCl+2H2O。为探究反应速率与c(NaNO2)的关系,利用下列装置(夹持仪器略去)进行实验。
实验步骤:往A中加入一定体积(V)的2.0 mol·L-1NaNO2溶液、2.0 mol·L-1NH4Cl溶液和水,充分搅拌。控制体系温度,通过分液漏斗往A中加入1.0 mol·L-1醋酸。当导管口气泡均匀稳定冒出时,开始用排水法收集气体。用秒表测量收集1.0 mL N2所需的时间,重复多次取平均值(t)。每组实验过程中,反应物浓度变化很小,忽略其对反应速率测定的影响。实验数据如下表所示。
实验编号 V/mL t/s
NaNO2溶液 NH4Cl溶液 醋酸 水
1 4.0 V1 4.0 8.0 334
2 V2 4.0 4.0 V3 150
3 8.0 4.0 4.0 4.0 83
4 12.0 4.0 4.0 0.0 38
V1=________,V3=________。
十二、神奇的分子器件和分子机器(鲁科版必修第二册第3章第1节)
?教材链接
在发现碳原子成键特点之后,化学家根据人们的需求相继合成了许多结构有趣、功能神奇的有机化合物,这些有机化合物被称为分子器件或分子机器。
如右图所示的是法国图卢兹材料设计和结构研究中心与德国柏林大学合作研制出的一个分子器件——分子轮。这个神奇的分子包括两个直径为0.7 nm的“车轮”(由三苯基甲基组成),被固定在长为0.6 nm的轴上。用特殊方法将分子轮置于铜基表面后,操纵者可以通过扫描隧道显微镜控制分子轮的转动。分子轮可以应用到复杂的分子机器(如分子纳米机器人)中,用于在人体细胞内清除病灶、充当药物运输载体等。
如右图所示的是美国莱斯大学研究团队利用纳米技术制造出来的一辆纳米车。和真正的汽车一样,这种纳米车拥有底盘、车轴以及能够转动的轮子。它们的体积如此之小,即使2万辆纳米车并排行驶在一根头发粗的“道路”上,也不会发生“交通拥堵”。纳米车的轮子由球形的富勒烯构成,车轴中则有较多的苯环和碳碳三键,保证了分子空间结构的稳定性。纳米车的合成思路与有机药物分子的合成思路相似,但步骤更多且合成比较困难,目前产率比较低。
?真题再练
15.(2024·湖北卷)科学家合成了一种如下图所示的纳米“分子客车”,能装载多种稠环芳香烃。三种芳烃与“分子客车”的结合常数(值越大越稳定)见下表。下列说法错误的是( )
芳烃 芘 并四苯 蒄
结构
结合常数 385 3 764 176 000
A.芳烃与“分子客车”可通过分子间相互作用形成超分子
B.并四苯直立装载与平躺装载的稳定性基本相同
C.从分子大小适配看“分子客车”可装载2个芘
D.芳烃π电子数越多越有利于和“分子客车”的结合
?教材链接
名称 性能 主要用途
聚乙烯 (英文缩写:PE) 绝缘性好,耐化学腐蚀,耐寒,无毒;耐热性差,容易老化 可制成薄膜,用于食品、药物的包装材料,以及日常用品、绝缘材料等
聚氯乙烯 (英文缩写:PVC) 绝缘性好,耐化学腐蚀,机械强度较高;热稳定性差 可制成薄膜、管道、日常用品、绝缘材料等
聚苯乙烯 (英文缩写:PS) 绝缘性好,耐化学腐蚀,无毒;质脆,耐热性差 可制成日常用品、绝缘材料,还可制成泡沫塑料用于防震、保温、隔音
聚四氟乙烯 (英文缩写:PTFE) 耐化学腐蚀,耐溶剂性好,耐低温、高温,绝缘性好;加工困难 可制成化工、医药等行业使用的耐腐蚀、耐高温、耐低温制品
聚丙烯 (英文缩写:PP) 机械强度较高,绝缘性好,耐化学腐蚀,无毒;低温发脆,容易老化 可制成薄膜、管道、日常用品、包装材料等
聚甲基丙烯酸甲酯 (俗称有机玻璃, 英文缩写:PMMA) 透光性好,易加工;耐磨性较差,能溶于有机溶剂 可制成飞机和车辆的风挡、光学仪器、医疗器械、广告牌等
脲醛塑料 (俗称电玉, 英文缩写:UF) 绝缘性好,耐溶剂性好;不耐酸 可制成电器开关、日常用品,还可用于生产木材黏合剂和建筑保温材料等
?真题再练
16.(2024·河北卷)高分子材料在生产、生活中得到广泛应用。下列说法错误的是( )
A.线型聚乙烯塑料为长链高分子,受热易软化
B.聚四氟乙烯由四氟乙烯加聚合成,受热易分解
C.尼龙66由己二酸和己二胺缩聚合成,强度高、韧性好
D.聚甲基丙烯酸酯(有机玻璃)由甲基丙烯酸酯加聚合成,透明度高
十四、石油和煤的综合利用(鲁科版必修第二册第3章第2节)
?教材链接
1.石油分馏产物及其主要用途
2.煤干馏的主要产物和用途
干馏产物 主要成分 主要用途
出炉煤气 焦炉气 氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳 气体燃料、化工原料
粗氨水 氨气、铵盐 氮肥
粗苯 苯、甲苯、二甲苯 炸药、染料、医药、农药、合成材料
煤焦油 苯、甲苯、二甲苯
酚类、萘 医药、染料、农药、合成材料
焦炭 沥青 电极、筑路材料
碳 冶金、燃料、合成氨
?真题再练
17.(2024·上海模拟)下列关于化石燃料的加工说法正确的是( )
A.石油裂化主要得到乙烯
B.石油分馏是化学变化,可得到汽油、煤油
C.煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗苯、粗氨水和焦炉气
D.煤制煤气是物理变化,是高效、清洁地利用煤的重要途径
18.下列关于资源、能源的说法正确的是__________(填字母)。
A.(2024·安徽卷)煤煤油
B.(2024·安徽卷)石油乙烯
C.(2024·全国甲卷)木材与煤均含有碳元素
D.(2024·全国甲卷)石油裂化可生产汽油