关注“中华优秀传统文化”的化学知识
角度二
一、常考与化学有关的经典史料或诗词分类释义
1.传统文化与化学物质
(1)《汉书》中“高奴县有洧水可燃”里的“洧水”指的是石油。
(2)《天工开物》中“凡石灰经火焚炼为用”里的“石灰”指的是CaCO3。
(3)唐代诗人白居易留下了“试玉要烧三日满,辨材须待七年期”的名句。这里的“玉”即玉石,其主要成分是硅酸盐,熔点较高。
(4)古剑“沈卢”“以剂钢为刃,柔铁为茎干,不尔则多断折”,剂钢是铁的一种合金。
高考必备知识
(5)我国晋朝傅玄的《傅鹑觚集·太子少傅箴》中写道:“夫金木无常,方园应行,亦有隐括,习与性形。故近朱者赤,近墨者黑。”这里的“朱”语意为红色,指的是朱砂,主要成分为HgS。
(6)《天工开物》中有“至于矾现五色之形,硫为群石之将,皆变化于烈火”, 其中的“矾”指的是含结晶水的硫酸盐。
(7)《本草纲目》中的“石碱”条目下写道:“采蒿蓼之属,晒干烧灰,以水淋汁,久则凝淀如石,浣衣发面,亦去垢发面。”结合中学化学中从草木灰中提取K2CO3实验,可知这里的“石碱”是指K2CO3。
(8)《本草纲目拾遗》中在药物名“鼻冲水”条目下写道:“贮以玻璃瓶,紧塞其口,勿使泄气,则药力不减,气甚辛烈,触人脑,非有病不可嗅。”氨水具有挥发性,氨气有强烈的刺激性气味,这里所说的“鼻冲水”指的是氨水。
(9)《本草纲目拾遗》中在药物名“刀创水”条目下写道:“治金创,以此水涂伤口,即敛合如故。”碘酒具有杀菌消毒的作用,这里的“刀创水” 指的是碘酒。
(10)《本草纲目拾遗》中在药物名“强水”条目下写道:“性最烈,能蚀五金……其水甚强,五金八石皆能穿第,惟玻璃可盛。”“强水”化学性质活泼,能腐蚀大多数金属和矿石,硝酸具备这种性质特点,因而这里的“强水”是指硝酸。
2.传统文化与物质变化
(1)李白有诗云“日照香炉生紫烟,遥看瀑布挂前川” 。香炉:指香炉峰;紫烟:指日光透过云雾,远望如紫色的烟云。译文:香炉峰在阳光的照射下生起紫色烟霞,远远望见瀑布似白色绢绸悬挂山前。
(2)“莫道雪融便无迹,雪融成水水成冰”,描述的冰融化、水结冰的情景,属于物理变化。
(3)龚自珍诗句“落红不是无情物,化作春泥更护花”,阐述了作物中氮、磷、钾及微量元素等植物营养元素可循环利用的事实。
(4)“凡造竹纸……用上好石灰化汁涂浆”,造纸利用了石灰[Ca(OH)2]的碱性。
(5)“曾青(硫酸铜)涂铁,铁赤色如铜”,译文:铜盐硫酸铜涂在铁器上,铁器变成红色像铜一样。该反应是铁与铜离子的置换反应。
(6)古代鉴别硝石的方法:“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也”,利用的是钾元素的焰色反应。
(7)《馀冬录》中对胡粉[主要成分为2PbCO3·Pb(OH)2]的制法有如下描述:“嵩阳产铅,居民多造胡粉。其法:铅块悬酒缸内,封闭四十九日,开之则化为粉矣。化不白者,炒为黄丹。黄丹滓为密陀僧。”其中黄丹的主要成分为Pb3O4,密陀僧的主要成分为PbO。胡粉中铅的化合价为+2价,黄丹(Pb3O4)中铅的化合价有+2价和+4价两种化合价,铅的价态发生了变化,故胡粉炒为黄丹的过程中发生了氧化还原反应。
3.传统文化与物质分离技术
(1)《本草衍义》中对精制砒霜过程有如下叙述:“取砒之法,将生砒就置火上,以器覆之,令砒烟上飞着覆器,遂凝结,累然下垂如乳,尖长者为胜,平短者次之。”文中涉及的操作方法是升华。
(2)《本草纲目》记载了“皮硝”的提取方法:“煎炼入盆,凝结在下,粗朴者为朴硝,在上有芒者为芒硝,有牙者为马牙硝。”该过程叙述了结晶法提纯芒硝的方法。
(3)《天工开物》中对“海水盐”有如下描述:“凡煎盐锅古谓之牢盆……其下列灶燃薪,多者十二三眼,少者七八眼,共煎此盘……火燃釜底,滚沸延及成盐。”文中叙述了从海水中提取海盐的操作过程,包括加热蒸发、结晶等基本操作。
(4)《本草纲目》“烧酒”条目写道:“自元时始创其法,用浓酒和糟入甑,蒸令气上……其清如水,味极浓烈,盖酒露也。”叙述了“蒸馏”技术在古代酿酒工艺中的应用。
4.中国古代化学工艺简介
(1)烧制陶器
陶瓷是传统的硅酸盐材料,它的基本原料是黏土。釉是覆盖在陶瓷制品表面的无色或有色的一层物质。釉料中主要含有一些金属及其化合物,在高温烧制时金属及其化合物发生了不同的氧化还原反应,产生不同颜色的物质。
(2)青铜的冶炼
冶炼青铜的过程较复杂,大概为先把选好的矿石加入熔剂,再放在炼炉内,燃木炭熔炼,等火候成熟,弃去炼渣得初铜。初铜经提炼才能获得纯净的红铜。红铜加锡、铅熔成合金,即是青铜。
(3)造纸
以我国古书《天工开物》卷中所记录之竹纸制造方法为例,作为介绍。古时以竹子造纸之步骤如下:
①斩竹漂塘:目的是利用天然微生物分解并洗去竹子之青皮。
②煮徨足火:放入“徨”桶内与石灰一道蒸煮。目的是利用石灰的碱性脱脂、杀死微生物等。
③春臼:把上述处理的竹子,放入石臼中打烂,形同泥面。
④荡料入帘:将被打烂之竹料倒入水槽内,并以竹帘在水中荡料,竹料成为薄层附于竹帘上面。
⑤覆帘压纸。
⑥透火焙干。
(4)黑火药
主要成分:硝酸钾、木炭和硫黄。
反应原理:2KNO3+S+3C K2S+N2↑+3CO2↑。
(5)酿酒
第一步用米曲霉、黑曲霉、黄曲霉等将淀粉分解(水解),称为糖化;第二步由酵母菌再将葡萄糖发酵产生酒精。发酵后的混合料经过蒸馏,得到白酒和酒糟。
二、传统文化中的化学知识的思考角度
中国古代文明、重要古籍文献、经典诗词、谚语中蕴含的化学知识,主要包括物质的成分及类别、物质性质及反应类型、物质的分离提纯操作等。
解答此类试题的关键是根据所给文本信息提取有效信息并正确解读,转化为现代化学学科中物质的组成与分类、物理性质、化学性质、分离提纯方法、反应类型及反应原理等熟悉的教材知识,此类试题就能迎刃而解。解题的思维模型如下:
1.(2020·全国卷Ⅱ,7)北宋沈括《梦溪笔谈》中记载:“信州铅山有苦泉,流以为涧。挹其水熬之则成胆矾,烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”。下列有关叙述错误的是
A.胆矾的化学式为CuSO4
B.胆矾可作为湿法冶铜的原料
C.“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程
D.“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”是发生了置换反应
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重练高考真题
解析 胆矾是晶体,化学式为CuSO4·5H2O,A错误;
湿法冶铜,即“胆铜法”,利用金属的活动性强弱,铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式为Fe+CuSO4===Cu+FeSO4,B正确;
“熬之则成胆矾”就是加热浓缩、溶质结晶析出的过程,C正确;
“熬胆矾铁釡,久之亦化为铜”,即铁置换出铜:Fe+CuSO4===Cu+FeSO4,反应类型为置换反应,D正确。
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解析 孔雀石、蓝铜矿的主要成分均能与酸反应,C错误。
2.(2020·全国卷Ⅲ,7)宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色,历经千年色彩依然,其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH)2·CuCO3],
青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3]。下列说法错误的是
A.保存《千里江山图》需控制温度和湿度
B.孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化
C.孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱
D.Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3
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3.(2020·天津,2)晋朝葛洪的《肘后备急方》中记载:“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之……”,受此启发为人类做出巨大贡献的科学家是
A.屠呦呦 B.钟南山 C.侯德榜 D.张青莲
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解析 屠呦呦因发现能够有效治疗疟疾的药物青蒿素而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖,A正确。
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4.(2017·全国卷Ⅰ,8)《本草衍义》中对精制砒霜过程有如下叙述:“取砒之法,将生砒就置火上,以器覆之,令砒烟上飞着覆器,遂凝结,累然下垂如乳,尖长者为胜,平短者次之。”文中涉及的操作方法是
A.蒸馏 B.升华 C.干馏 D.萃取
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解析 “令砒烟上飞着覆器”“凝结”说明该操作为升华。
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5.(2018·天津,1)以下是中华民族为人类文明进步做出巨大贡献的几个事例,运用化学知识对其进行的分析不合理的是
A.四千余年前用谷物酿造出酒和醋,酿造过程中只发生水解反应
B.商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎,该鼎属于铜合金制品
C.汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器,其主要原料为黏土
D.屠呦呦用乙醚从青蒿中提取出对治疗疟疾有特效的青蒿素,该过程包
括萃取操作
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解析 A错:用谷物酿造酒和醋的过程是淀粉在酶的作用下水解生成葡萄糖,葡萄糖在酶的作用下发生分解反应生成乙醇,乙醇被氧化生成乙酸(醋的主要成分);
B对:后(司)母戊鼎是青铜器,属于铜合金制品;
C对:烧制陶瓷的主要原料是黏土;
D对:屠呦呦利用萃取原理将青蒿中的有机物青蒿素提取出来。
题组一 传统文化中关于“物质的组成与分类”
1.(2019·济南期末)中国是瓷器的故乡,钧瓷是宋代五大名窑瓷器之一,以“入窑一色,出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法正确的是
A.高品质的白瓷晶莹剔透,属于纯净物
B.瓷器中含有大量的金属元素,因此陶瓷属于金属材料
C.氮化硅陶瓷属于传统无机非金属材料
D.“窑变”是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致颜色的
变化
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精练预测押题
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解析 白瓷含有多种成分,属于混合物,A项错误;
陶瓷属于无机非金属材料,B项错误;
氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料,C项错误;
“窑变”时,高温下釉料中的金属化合物由于还原程度的不同,形成不同颜色的低价态化合物,D项正确。
2.《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,对上文进行的某些分析中正确的是
A.“洧水”的主要成分是油脂
B.“洧水”的主要成分是煤油
C.烟的主要成分是炭黑
D.烟的主要成分是石墨
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解析 考查物质的主要成分、物理性质、化学性质和用途。“洧水”的主要成分是石油,是烃的混合物,不是油脂和煤油,故A、B错误;
石油中C元素的含量较高,点燃时会生成大量的黑烟,故C正确;
烟应是多种不定形碳的颗粒,石墨是纯净物,故D错误。
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题组二 传统文化中记载“物质的性质与变化”
3.晋代炼丹家、医学家葛洪所著《抱朴子》一书是中国为世界科技花园贡献出的一颗璀璨明珠,书中记载有“丹砂烧之成水银,积变又还成丹砂”。这句话中的丹砂指的是HgS,下列关于这句话的说法正确的是
A.这个过程只涉及物理变化
B.这个过程是可逆反应
C.这个过程发生了复分解反应
D.“丹砂烧之成水银”过程中还可能产生SO2
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4.中国炼丹家约在唐代或五代时期掌握了以炉甘石点化鍮石(即鍮石金)的技艺:将炉甘石(ZnCO3)、赤铜矿(主要成分Cu2O)和木炭粉混合加热至800 ℃左右可制得与黄金相似的鍮石金。则下列说法错误的是
A.鍮石金是铜锌合金
B.炉甘石点化鍮石过程包含分解反应、置换反应
C.可用稀盐酸鉴别鍮石金和黄金
D.炉甘石点化鍮石过程不涉及氧化还原反应
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5.(2015·全国卷Ⅰ,7)我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种,其中“强水”条目下写道:“性最烈,能蚀五金……其水甚强,五金八石皆能穿第,惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指
A.氨水 B. 硝酸 C.醋 D.卤水
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解析 根据题意,“强水”能溶解大多数金属和矿物,所以为硝酸。
题组三 传统文化中的“物质分离技术”
6.“水飞”是传统中医中将不溶的药材与适量水共研细,取极细药材粉末的方法。《医学入门》中记载提纯铜绿的方法:“水洗净,细研水飞,去石澄清,慢火熬干。”文中涉及的操作方法是
A.洗涤、溶解、过滤、灼烧 B.洗涤、溶解、过滤、蒸发
C.洗涤、萃取、过滤、蒸馏 D.洗涤、萃取、过滤、蒸发
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解析 因对“慢火熬干”理解不准确而误选A,铜绿在灼烧条件下发生分解,故不能为灼烧。
由题述知铜绿经洗涤后,研成极细的粉末,在水中形成溶液,过滤后除去大颗粒杂质,然后蒸发得到铜绿,即文中涉及的操作方法是洗涤、溶解、过滤、蒸发,B正确。
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7.明代《本草纲目》中对民间酿酒有如下叙述:“凡酸坏之酒,皆可蒸烧。”这里用到的操作方法可用于分离
A.丙烯酸甲酯和丙烯酸 B.对硝基甲苯和HNO3溶液
C.硝酸钾和氯化钠 D.氯化铵和碳酸铵
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解析 根据文献判断“蒸烧”为关键词,并结合其语境,可以得出该处指的是实验基本操作中的蒸馏,丙烯酸甲酯和丙烯酸混合,一般采用蒸馏方法分离,选项A符合题意。
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