（精品讲义）专题4化学是认识和创造物质的科学word版含答案2

10/1111/11/第一单元化学是认识和创造物质的科学[考试要求]1．化学理论的建立和发展与人类认识世界的关系(a/a)2．化学科学的研究内容和发展前景(a/a)3．化学在合成新物质、提高人类生活质量方面的重要作用(a/a)4．金属活动性与金属冶炼方法的关系(/a)1.酸碱质子理论认为，凡能给出质子的物质为酸；凡能接受质子的物质为碱，若物质既能给出质子，又能接受质子可称之为酸碱两性物质。2．金属的三种冶炼方法：(1)电解法(金属活动性顺序表中K～Al)；(2)热还原法(Zn～Cu)；(3)热分解法(Hg、Ag)。3．电极反应(惰性电极电解NaCl溶液)：(1)阴极反应：2H＋＋2e－eq\o(=,\s\up7(H2↑；(2)阳极反应：2Cl－－2e－))Cl2↑；(3)总电解方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。化学是打开物质世界的钥匙1．人类使用金属的发展过程(1)金属元素的存在①游离态：元素以单质形态存在，如极少数化学性质不活泼的金属(金、铂等)。②化合态：不同种元素结合形成化合物时的存在形式，如绝大多数较活泼的金属(除金、铂等)。(2)金属使用的发展历程金属铜在约6000年前已被大规模利用，铁的使用在约2500年前，而铝的使用仅有200年左右，这与金属的活动性及人类冶炼金属的技术有关。(3)金属的冶炼①实质：金属化合物中的金属阳离子得电子被还原为金属原子，即Mn＋＋ne－=M。②依据：金属的活动性不同，冶炼方法不同。③常用方法：热分解法、热还原法、电解法、富集法。④一般步骤2．化学科学理论的建立与发展(1)19世纪①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。②1869年，门捷列夫发现了元素周期律。③质量作用定律的提出，奠定了化学反应的动力学基础。④尿素的人工合成，彻底动摇了“生命力论”。(2)20世纪①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。②扫描隧道显微镜的发展，实现了对原子或分子的操纵。3．人类对酸碱认识的发展(1)1883年，瑞典化学家阿伦尼乌斯创立电离学说，电解质电离时产生的阳离子全是H＋的化合物是酸。电解质电离时产生的阴离子全是OH－的化合物是碱。(2)酸碱质子理论凡能给出质子的物质都是酸。凡能接受质子的物质都是碱。若某物质既能给出质子又能接受质子，可称之为酸碱两性物质。1．金属单质的还原性与其阳离子的氧化性有怎样的关系？提示：金属单质的还原性越强，其阳离子的氧化性越弱。2．金属的活动性与其冶炼难易有什么关系？提示：金属活动性越强，即还原性越强，其阳离子的氧化性越弱，越难还原为金属单质，冶炼越困难。金属活动性与金属冶炼方法(选考内容)1．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平，下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于()A．金属的化合价高低B．金属的活动性强弱C．金属的导电性强弱D．金属在地壳中的含量多少解析：选B活动性越小的金属，其化合态越易被还原，越易被冶炼成单质。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．氢氧根是碱解析：选C弱酸的电离是可逆的，其逆反应就是弱酸根或酸式弱酸根与氢离子结合生成弱酸的反应，因为能够结合氢离子，所以它们都是碱，A选项正确；同时，酸式弱酸根还可以进一步电离出氢离子，所以它又是酸，B选项正确；既能给出质子又能接受质子的物质既是酸又是碱，故C选项错误；OH－＋H＋H2O，D项正确。化学是人类创造新物质的工具1．电解技术的应用提高了食盐的利用价值电解熔融氯化钠和氯化钠水溶液电解熔融氯化钠电解氯化钠水溶液装置存在离子Na＋、Cl－Na＋、Cl－、H＋、OH－电极反应阴极：2Na＋＋2e－=2Na阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑阴极：2H＋＋2e－=H2↑阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑电解产物Na、Cl2H2、Cl2、NaOH电解方程式2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2.化学在粮食增产方面的巨大作用(1)合成氨技术的改进1909年哈伯发明了合成氨技术，施用氮肥使世界粮食产量增长近一倍。合成氨的原理为N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温高压),\s\do5(催化剂))2NH3。(2)研制杀虫剂1944年后DDT被广泛用作杀虫剂，有效地控制了虫害，增加了粮食的产量。但对环境危害大，已经被禁止使用。目前人们正在研制高效、低残毒且能被生物降解的农药。(3)光合作用原理的探索植物的光合作用是地球上规模最大的化学反应，效率非常高。若人们能弄清楚光合作用的原理，就可以使粮食生产出现重大变化。3．新药物的合成(1)阿司匹林的合成1899年，科学家用化学方法合成了阿司匹林，其结构简式为。(2)1929年，弗莱明发现了一种蓝绿色霉菌叫青霉菌，它能产生一种抑制和杀死金黄色葡萄球菌的物质青霉素。1．我国着名化工专家侯德榜在20世纪40年代所创立的“侯氏制碱法”誉满全球，其中的“碱”指的是()A．氢氧化钠 B．碳酸钠C．碳酸氢钠 D．碳酸钾解析：选B此“碱”是由“纯碱”俗名而来，Na2CO3俗名纯碱，是盐类、非碱类。2．如图为阳离子交换膜法(只允许阳离子通过)电解饱和食盐水原理示意图，下列说法正确的是()A．从E口逸出的气体是Cl2B．从D口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性C．标准状况下每生成22.4LCl2，便产生1molNaOHD．粗盐水中含Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SOeq\o\al(2－,4)等离子，精制时先加Na2CO3溶液解析：选BNa＋向阴极区迁移，H＋在阴极上发生还原反应产生H2，A项错误；加入少量氢氧化钠增强导电性，B项正确；根据电解方程式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电),\s\do5())2NaOH＋Cl2↑＋H2↑知，n(Cl2)＝eq\f(22.4L,22.4L·mol－1)＝1mol，生成1molCl2必生成2molNaOH，C项错误；精制食盐时，要先加入过量BaCl2溶液除去SOeq\o\al(2－,4)，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。[三级训练·节节过关]1．化学在生产和生活中有重要的应用。下列说法正确的是()A．电解饱和食盐水可冶炼金属钠B．氧化钠可用于呼吸面具C．铝热反应中的铝热剂是混合物D．电解熔化AlCl3用于冶炼金属铝解析：选CA项，工业上用电解熔融NaCl的方法冶炼金属钠，错误；B项，过氧化钠与CO2和水反应生成氧气，过氧化钠可用于呼吸面具，错误；C项，铝粉和金属氧化物的混合物称为铝热剂，铝热剂是混合物，正确；D项，工业上采用电解熔化Al2O3的方法冶炼铝，错误。2．下列关于化学发展史上重大事件的描述不正确的是()A．19世纪初，阿伏加德罗提出了原子学说B．1774年，法国科学家拉瓦锡通过实验证明空气是由O2和N2组成的C．17世纪末，英国化学家波义耳又提出了酸、碱的定义D．1869年，俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律解析：选A原子学说于19世纪，由道尔顿首先提出。3．在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是()A．Na、K、Mg、Al B．Zn、Fe、Cu、AgC．Na、K、Zn、Fe D．Mg、Al、Zn、Fe解析：选A不能用化学还原剂制得的金属是一些非常活泼的金属。如Na、K、Mg、Al等。4．下列金属冶炼的反应原理，错误的是()A．2NaCl(熔融)通电,2Na＋Cl2↑B．MgO＋H2△,Mg＋H2OC．Fe3O4＋4COeq\o(=,\s\up7(高温))3Fe＋4CO2D．2HgO△,2Hg＋O2↑解析：选B冶炼金属镁采用电解法，即MgCl2(熔融)通电,Mg＋Cl2↑。5．工业上常用电解熔融氯化钠的方法制取金属钠和氯气，试回答下列问题：(1)金属钠在________极上产生。(2)写出产生Cl2的电极反应式：___________________________________________。(3)该反应________(填“是”或“不是”)离子反应，如果是，请写出该反应的离子方程式_______________________________________________________________________________________________________________________________(如不是，则此空不填)。(4)为何不采用电解食盐水来制取Na?________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：离子反应发生的前提条件是电解质必须电离出自由移动的离子，氯化钠在熔融状态下能够电离出自由移动的Na＋和Cl－，所以该反应是离子反应。阳极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极反应为2Na＋＋2e－=2Na，总反应为2Na＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑。由金属活动性顺序表知，H＋的氧化性强于Na＋，在NaCl溶液中存在H＋，因此Na＋不会参与反应。答案：(1)阴(2)2Cl－－2e－=Cl2↑(3)是2Na＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(通电),\s\do5())2Na＋Cl2↑(4)NaCl溶液中含有H＋，H＋氧化性强于Na＋，因此Na＋不会得电子生成Na1．化学真正成为一门科学并较快发展，始于()A．舍勒发现氧气B．质量守恒定律的发现C．原子—分子论的问世D．中国湿法冶金术的推广解析：选C原子—分子论的建立才使人们对物质变化有了本质的认识。2．金属冶炼的目的是()A．把金属化合物还原为金属单质B．把金属单质变为氧化物C．除去金属中的杂质D．把电能转变为化学能解析：选A金属冶炼的目的是将金属化合物还原为金属单质。3．根据酸碱质子理论，下列物质既属于酸又属于碱的是()A．硫酸氢钠 B．氨气C．乙醇 D．水解析：选D既属于酸又属于碱的物质，必须是既能电离出H＋，又能接受H＋。4．“金属冶炼技术改变了世界”；下列各项中“能用热分解法制得的金属”是()A．Na B．MgC．Ag D．Fe解析：选CA项，Na的化学性质很活泼，常用电解法得到，错误；B项，Mg常用电解法得到，错误；C项，Ag的化学性质不活泼，常用热分解法得到，正确；D项，Fe的化学性质较活泼，常用热还原法得到，错误。5．金属锂是密度最小的金属，等质量的金属锂能释放出更多的电子，故常用来制造高能量电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是()A．电解法 B．热还原法C．热分解法 D．铝热法解析：选A锂的金属性介于钠、镁之间，应该与Na、Mg的冶炼方法相同。6．下列各组物质中，均能使Fe2O3还原成单质铁的是()A．CO、O2、H2 B．CO、CO2、CC．CO2、H2O、O2 D．Al、C、H2解析：选DFe是化学性质较活泼的金属，用强还原剂(如Al、C、H2、CO等)在一定条件下都能把铁从其氧化物中还原出来。7．下列化工生产原理正确的是()A．钢铁厂用热还原法冶炼铁B．可以将钠加入到氯化镁饱和溶液中制取镁C．用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝D．可用热还原法冶炼金属汞解析：选A钠可以和氯化镁饱和溶液中的水反应，但不能将镁置换出来；电解法冶炼铝所用的原料为氧化铝；Hg是金属活动性顺序表中排在Cu之后的金属，应用热分解法冶炼。8．NaCl是从海水中提取出来的一种重要物质，除食用外，它还是一种工业原料，下列以NaCl为原料的产品(或物质)是()①烧碱②纯碱③金属钠④氯气⑤盐酸A．①②③④⑤ B．①②③④C．①②③⑤ D．①②④⑤解析：选A从海水中得到的氯化钠，可作化工原料，工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。化学方程式分别为2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电),\s\do5())2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑，NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3＋NH4Cl,2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O，Cl2＋H2eq\o(=,\s\up7(点燃))2HCl。9．冶炼金属常用以下几种方法：①以C、CO或H2作还原剂②以活泼金属Na、Mg等还原③利用铝热反应原理还原④电解法⑤热分解法。把上述冶炼方法填入下列横线上(用序号填写)。(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属________。(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属________。(3)Hg、Ag等不活泼金属________。(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属________。(5)K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是________。解析：中等活泼的金属用热还原法冶炼；活泼金属用电解法冶炼；不活泼金属用热分解法冶炼；高熔点金属用铝热法冶炼。答案：(1)①(2)④(3)⑤(4)③(5)②10．钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注。常温下，钛不和非金属、强酸反应；红热时，却可与常见的非金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。地壳中含钛矿石之一称金红石(TiO2)，目前大规模生产钛的方法是：第一步：金红石、炭粉混合，在高温条件下通入Cl2制得TiCl4和一种可燃性气体，该反应的化学方程式是_______________________________________________________________________________________________________________________________。该反应的还原剂是_______________________________________________________。第二步：在氩气的气氛中，用过量的镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。(1)此反应的化学方程式是___________________________________________________。(2)简述由上述所得产物中获取金属钛的步骤____________________________________________________________________________________________________________。解析：TiO2(金红石)与炭粉及Cl2在高温下反应生成TiCl4及可燃性气体，由元素守恒判断该可燃性气体为CO；TiCl4与镁在加热条件下可以制得钛，反应的化学方程式为TiCl4＋2Mg△,2MgCl2＋Ti。由于加入的Mg过量故得到的是Mg和Ti的混合物，根据信息，Ti与强酸(如盐酸)不反应，而Mg与盐酸反应，故可用盐酸除去Ti中的Mg。答案：第一步：TiO2＋2C＋2Cl2高温,TiCl4＋2CO炭粉第二步：(1)TiCl4＋2Mg△,Ti＋2MgCl2(2)加入足量盐酸，除去过量金属镁，过滤，并用蒸馏水洗涤固体得金属钛1．人类使用材料的增多和变化，标志着人类文明的进步。下列材料与化学制备无关的是()A．石器 B．青铜器C．铁器 D．高分子材料解析：选A只有石器不需经过化学过程而能直接用原始材料雕琢加工。2．钠多以资源丰富的NaCl为原料来制备，下列方法中能够制备出金属钠的是()A．加热NaCl晶体B．用金属钾置换出NaCl溶液中Na＋C．电解NaCl溶液D．电解熔融的NaCl解析：选D电解熔融的NaCl可以获得金属Na；而电解NaCl溶液得到的是氯气、氢气和氢氧化钠。3．根据电离理论，下列物质不属于酸的是()A．硫酸 B．磷酸二氢钠C．乙酸 D．水解析：选B电离理论指电离时所生成的阳离子全部是H＋的化合物才是酸。4．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法不正确的是()A．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同B．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D．越活泼的金属越难冶炼解析：选BA项，合金的熔点比它成分金属的熔点都低，正确；B项，电解熔融的氧化铝制得铝，熔融的氯化铝不电离不导电，不能制得铝，错误；C项，金属元素在化合物中均显正价，变成金属原子需获得电子，正确；越活泼的金属，金属阳离子越难得到电子被还原，故越难冶炼，D正确。5．下列化工生产原理错误的是()①可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠；②可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁；③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝；④高炉炼铁的反应是放热的，故无需加热A．②③ B．①③C．①②③ D．②③④解析：选D钠特别活泼，投入MgCl2溶液时先与水反应生成NaOH和H2，接着生成Mg(OH)2沉淀，②错误；冶炼铝使用的是Al2O3，③错误；高炉炼铁中所发生的反应是放热反应，但是仍需要高温条件，④错误。6．下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是()选项冶炼原理方法A2HgOeq\o(=,\s\up7(加热))2Hg＋O2↑热分解法B2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑电解法CCu2S＋O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Cu＋SO2热分解法DFe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3热还原法解析：选C活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼，故A、B、D正确，C错误。7．工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰，通常采用的方法是()A．碳还原法B．铝热法还原C．直接加热法D．盐的水溶液与活泼金属置换法解析：选B工业上用铝热法冶炼活泼性比Al差的、熔点较高的金属，如钒、铬、锰等。8．在熔融状态下，Na与KCl存在可逆反应：Na＋KClNaCl＋K，通过调整温度，可利用金属Na来制取K。物质KNaKClNaCl熔点/℃63.697.8770801沸点/℃77488315001413根据上表的熔点和沸点，确定由Na与KCl反应制取K的合适温度为()A．770℃ B．801℃C．850℃ D．770～801℃解析：选C要从上述可逆的置换反应中制取K，主要是利用K的沸点比Na的低而控制温度使K汽化。其余三种物质均为液体，便于生成的K蒸气不断逸出，使反应向生成K的方向进行而制得K。在801～883℃合理。9．食盐是一种与人类生活最密切的物质之一。以食盐为原料可以制取金属钠、氯气、氢气、烧碱等宝贵的化学用品和化工原料。(1)写出工业制备金属钠的化学方程式：________________________________________。(2)电解____________可制得烧碱、氢气和氯气，这称为__________工业。写出该工业的电极方程式及总化学方程式：阳极：__________________；阴极：____________________；总反应式：________________________________________________________。(3)我国着名的化工专家侯德榜发明的“联合制碱”法也是以食盐为基础原料的，该方法首先向饱和食盐水中先通入NH3，再通入CO2气体，析出NaHCO3晶体，化学方程式为_______________________________________