2023届高考化学鲁科版一轮复习学案-第四章第5课时　无机非金属材料与可持续发展

第5课时无机非金属材料与可持续发展1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解碳、硅及其重要化合物的主要性质,认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。2.结合实例认识碳、硅及其化合物性质的多样性,了解通过化学反应可以探索物质性质,实现物质转化。3.认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。碳及其化合物的性质1.碳单质(1)常见碳单质的结构和物理性质常见的碳单质有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯、碳纳米管等,它们互为同素异形体。金刚石是共价晶体,石墨是混合型晶体。(2)化学性质①与O2反应O2足量:C+O2CO2;O2不足:2C+O22CO。②与氧化物反应CuO:2CuO+C2Cu+CO2↑(冶炼金属);H2O:C+H2O(g)CO+H2(制取水煤气)。③与强氧化性酸反应浓H2SO4:C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O;浓HNO3:C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。(3)用途:金刚石用于制造切割刀具;石墨用于制造电极、铅笔芯。2.氧化物(CO、CO2)的比较项目COCO2物理性质无色、无味气体,密度比空气小,难溶于水无色、无味气体,密度比空气大,可溶于水(溶解度小)毒性有毒(易结合血红蛋白)无毒(温室效应)化学性质还原性可燃,还原氧化铁无(灭火)氧化性—①与炽热炭反应②Mg在CO2中燃烧与水反应无CO2+H2OH2CO3与碱反应(石灰水)无Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O(检验CO2)相互转化CO2CO用途燃料、冶炼金属灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等向BaCl2或CaCl2溶液中通入CO2气体,由于盐酸的酸性比碳酸的强,不会产生BaCO3或CaCO3沉淀。3.碳酸(H2CO3)碳酸(H2CO3)是弱酸,不稳定,只能在水中存在。H2CO3在水中与CO2共存,因此常把CO2+H2O当碳酸用。4.草酸、草酸盐的性质(1)草酸的性质草酸的化学式为H2C2O4,草酸晶体的化学式为H2C2O4·2H2O。①弱酸性:草酸为二元弱酸,酸性比醋酸的酸性强,电离方程式为H2C2O4H++HC2O4-、HC2O4-H++C2②还原性:H2C2O4中C元素的化合价为+3价,具有还原性,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,反应的化学方程式为2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O。③不稳定性:草酸晶体受热易分解,反应的化学方程式为H2C2O4·2H2OCO↑+CO2↑+3H2O。(2)草酸盐的性质①(NH4)2C2O4溶于水,加热分解,由氨水和草酸溶液反应生成。②CaC2O4难溶于水、醋酸,可溶于盐酸、硝酸,灼烧时转变成碳酸钙或氧化钙。③MgC2O4微溶于水,FeC2O4难溶于水,可由对应的可溶性金属盐与草酸铵反应而得到,加热分解可得到对应金属氧化物。[理解辨析]1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)金刚石和石墨由相同的元素组成,因此它们具有相同的性质。()(2)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应。()(3)向CaCl2溶液中通入CO2气体,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊消失。()(4)向氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体,会析出晶体。()解析:(1)它们的化学性质相似,但物理性质不同。(2)同素异形体之间的转化,元素化合价不变,不是氧化还原反应。(3)由于盐酸的酸性比碳酸的强,CO2与CaCl2溶液不反应。答案:(1)×(2)×(3)×(4)√2.做一做写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法。(1)CO(CO2):

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(2)CO2(CO):

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(3)CO2(SO2):

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(4)CO2(HCl):

。

答案:(1)通过盛有NaOH浓溶液的洗气瓶(2)通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管(3)通过盛有饱和NaHCO3溶液(或酸性KMnO4溶液)的洗气瓶(4)通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶1.(2021·河北承德二模)部分含碳物质的分类与相应碳元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是(A)A.a中可能含有非极性键B.b存在多种同素异形体C.c不属于酸性氧化物D.d转化为e可通过化合反应实现解析:根据含碳物质化合价分析可知,a为CH4,b为碳单质(如金刚石、石墨),c为CO,d为CO2,e为碳酸盐或碳酸氢盐。a为CH4,不含非极性键,故A错误;b为碳单质,比如金刚石、石墨,存在多种同素异形体,故B正确;c为CO,不属于酸性氧化物,故C正确;若e为NaHCO3,d转化为e发生反应CO2+H2O+Na2CO32NaHCO3,属于化合反应,故D正确。2.在下列各溶液中通入足量CO2气体,最终有浑浊产生的是(D)①饱和Na2CO3溶液②澄清石灰水③Ca(ClO)2溶液④CaCl2溶液⑤Na2SiO3溶液⑥NaAlO2溶液A.全部 B.除①④外C.除①②③外 D.①⑤⑥解析:饱和碳酸钠溶液和二氧化碳反应生成碳酸氢钠,由于碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小,则生成沉淀,故①符合题意;向Ca(OH)2溶液中通入过量CO2会生成易溶于水的碳酸氢钙,没有沉淀,故②不符合题意;向Ca(ClO)2溶液中通入过量CO2会生成次氯酸和碳酸氢钙,没有沉淀,故③不符合题意;向CaCl2溶液中通入CO2不会发生反应,无沉淀出现,故④不符合题意;向Na2SiO3溶液中通入过量CO2会生成硅酸沉淀,故⑤符合题意;碳酸的酸性大于氢氧化铝的,将二氧化碳通入偏铝酸钠溶液中,会产生氢氧化铝白色沉淀,故⑥符合题意。3.向含0.2molNaOH和0.1molCa(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO2气体,当通入气体的体积为6.72L(标准状况下)时立即停止,则在这一过程中,溶液中离子总物质的量和通入CO2气体体积的关系正确的图像是(气体的溶解忽略不计,不考虑水解的影响)(D)解析:向含0.2molNaOH和0.1molCa(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO2气体,在反应开始时溶液中含有离子的总物质的量是0.2mol×2+0.1mol×3=0.7mol。首先发生反应Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O,Ca(OH)2的物质的量是0.1mol,反应消耗0.1molCO2气体(标准状况下体积2.24L),溶液中离子减少0.3mol,变为0.4mol;接着发生反应2NaOH+CO2Na2CO3+H2O,当NaOH完全反应时,消耗0.1molCO2气体(标准状况下体积2.24L),产生0.1molNa2CO3,溶液中离子减少0.1mol,变为0.3mol;最后发生反应Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3,溶液中离子又增加0.1mol,变为0.4mol,此过程消耗0.1molCO2气体(标准状况下体积2.24L),此时通入CO2气体共0.3mol(标准状况下体积6.72L),图像D符合反应事实。数轴法判断CO2与强碱(OH-)反应的产物当n(OH-)∶n(CO2)的值不同时产物如下:硅与无机非金属材料1.硅单质硅在地壳中的含量占第二位,仅次于氧,是一种亲氧元素,单质硅有晶体和无定形两种。2.高纯硅的制备涉及的主要化学反应:(a)SiO2+2CSi+2CO↑(b)Si+3HClSiHCl3+H2(c)SiHCl3+H2Si+3HCl3.二氧化硅光导纤维不导电,用来传输光信号。4.硅酸5.硅酸盐(1)概念:由硅、氧和金属组成的化合物的总称,是构成地壳岩石的主要成分。(2)硅酸盐组成的表示方法通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成。①氧化物的书写顺序:活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水,不同氧化物间以“·”隔开。②各元素的化合价保持不变,且满足正负化合价代数和为零,各元素原子个数比符合原来的组成。如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2,长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。(3)硅酸钠(Na2SiO3)①白色、可溶于水的粉末状固体,其水溶液俗称水玻璃,有黏性,水溶液显碱性。②它能与较强的酸反应,如与盐酸、与CO2水溶液反应。③用途:黏合剂(矿物胶)、耐火阻燃材料。6.无机非金属材料(1)传统无机非金属材料①三种硅酸盐材料工业生产的比较硅酸盐材料水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石和石英砂黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑主要成分3CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O3Na2SiO3CaSiO3SiO2硅酸盐生产条件高温②主要用途陶瓷、玻璃、水泥是主要建材,也广泛应用于生活中。玻璃生产中有两个重要反应:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。(2)新型无机非金属材料①硅和二氧化硅材料名称用途硅计算机、通信设备和家用电器等的芯片;以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池二氧化硅可用来生产光导纤维②新型陶瓷材料类型主要特性示例用途高温结构陶瓷能承受高温,强度高碳化硅陶瓷砂纸和砂轮的磨料、耐高温结构材料和耐高温半导体材料半导体陶瓷具有电学特性氧化锡陶瓷集成电路中的半导体生物陶瓷具有生物功能氧化铝生物陶瓷人造骨骼、人造关节、接骨螺钉③碳纳米材料a.富勒烯:由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,其代表物为C60。b.碳纳米管:由石墨片层卷成的管状物,具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大,有相当高的强度和优良的电学性能,可用于生产复合材料、电池和传感器等。c.石墨烯:只有一个碳原子直径厚度的单层石墨,其电阻率低、热导率高,具有很高的强度。[理解辨析]1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)工业上用焦炭和石英制取粗硅的化学方程式为SiO2+CSi+CO2↑。()(2)Si和SiO2都可用于制造光导纤维。()(3)SiO2是酸性氧化物,可溶于强碱(NaOH),不溶于任何酸。()(4)二氧化硅溶于水可制备硅酸。()解析:(1)在高温条件下焦炭与石英反应生成CO而不是CO2。(2)Si是半导体材料,SiO2用于制造光导纤维。(3)SiO2能与氢氟酸反应。(4)二氧化硅不溶于水。答案:(1)×(2)×(3)×(4)×2.想一想(1)二氧化硅是一种酸性氧化物。实验室中要熔化烧碱固体,现有三种坩埚:石英坩埚、陶瓷坩埚、铁坩埚。你认为选哪一种?简述选择的依据。提示:选择铁坩埚。铁不与烧碱反应,而石英坩埚、陶瓷坩埚中都含有SiO2,能与NaOH反应使得坩埚受损。(2)能否依据反应Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑说明H2SiO3的酸性比H2CO3的强?提示:不能。强酸+弱酸盐强酸盐+弱酸,该规律仅适用于常温下水溶液中进行的反应,而题给反应是在高温且熔融态下进行的,只能从化学平衡移动角度去解释反应发生的原因——CO2为气体,能及时分离出反应体系,使化学反应向右进行。3.做一做用短线把碳的同素异形体与其物理性质和用途连接起来。答案:硅及其化合物的性质和应用1.高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料,又称“半导体”材料,它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它的制备方法如图所示,下列说法正确的是(B)SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)A.步骤①的化学方程式为SiO2+CSi+CO2↑B.SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点67.6℃),可通过蒸馏(或分馏)提纯SiHCl3C.二氧化硅能与氢氟酸反应,而硅不能与氢氟酸反应D.灼烧熔融的Na2CO3固体,可用石英坩埚解析:二氧化硅高温下与C反应生成CO气体,即步骤①的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑,故A错误;沸点相差30℃以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离,故B正确;二氧化硅能与氢氟酸反应生成SiF4和水,硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气,故C错误;灼烧时,Na2CO3和二氧化硅反应生成硅酸钠和二氧化碳,所以不能选用石英坩埚,故D错误。2.科学家用金属钠还原CCl4和SiCl4制得一种一维SiC纳米棒,相关反应的化学方程式为8Na+CCl4+SiCl4SiC+8NaCl。下列说法不正确的是(B)A.SiC和SiO2中Si元素的化合价相同B.上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物C.SiO2制备单质Si、单质Si制备SiCl4均涉及氧化还原反应D.一维SiC纳米棒比表面积大,对微小粒子有较强的吸附能力解析:SiC和SiO2中Si元素的化合价均为+4,A项正确;SiC是还原产物,NaCl是氧化产物,B项错误;SiO2制备单质Si需加入还原剂,单质Si制备SiCl4需加入氧化剂,C项正确;一维粒子上下表面均能与其他物质接触,比表面积大,对微小粒子有较强的吸附能力,D项正确。3.(双选)下列说法正确的是(AC)A.Si与SiO2在常温下都可与NaOH溶液反应B.C与SiO2之间可以反应制备Si,同时得到CO2C.Si与SiO2都可以与氢氟酸反应D.Si→SiO2→H2SiO3可以通过一步反应实现解析:硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠与氢气,二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠与水,所以Si与SiO2在常温下都可与NaOH溶液反应,故A正确;C与SiO2在高温下反应生成硅与一氧化碳,所以可用C与SiO2反应制备Si,故B错误;Si与氢氟酸反应生成四氟化硅和氢气,SiO2与氢氟酸反应生成四氟化硅和水,所以Si与SiO2都可以与氢氟酸反应,故C正确;硅和氧气反应生成二氧化硅,二氧化硅不溶于水,也不与水反应,不能通过一步反应实现SiO2→H2SiO3,而是二氧化硅先与强碱反应生成硅酸盐,然后与酸反应生成硅酸,故D错误。4.(2021·广东广州模拟)某废催化剂含SiO2、ZnS、CuS及少量的Fe3O4。某实验小组以该废催化剂为原料,回收锌和铜,设计实验流程如图:下列说法正确的是(A)A.步骤①操作中,生成的气体可用CuSO4溶液吸收B.检验滤液1中是否含有Fe2+,可以选用KSCN和新制的氯水C.步骤②操作中,应先加6%H2O2,然后加入1.0mol/LH2SO4D.滤渣1和滤渣2均含有H2SiO3胶体,进一步加工可获得硅胶解析:步骤①操作中,生成的气体是H2S,可用CuSO4溶液吸收,A正确;滤液1中存在Fe3+,检验是否含有Fe2+,不能选用KSCN和新制的氯水,B错误;H2O2在酸性条件下可氧化CuS,应先加入1.0mol/LH2SO4,再加入6%H2O2,C错误;SiO2与H2SO4不反应,滤渣1和滤渣2均含有SiO2而不是H2SiO3胶体,D错误。

硅及其化合物的特殊性质物质一般规律特性Si硅还原性强于碳2C+SiO2Si+2CO↑非金属单质与强碱溶液反应一般不产生H2硅可与强碱溶液反应产生H2非金属单质一般不与非氧化性酸反应Si+4HFSiF4↑+2H2↑非金属单质一般为绝缘体硅为半导体SiO2酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸SiO2不溶于水,也不与水反应酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应SiO2+4HFSiF4↑+2H2O“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律,H2CO3酸性大于H2SiO3,故可发生反应:Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓以下反应不能说明酸性的强弱:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑H2SiO3无机酸一般易溶于水硅酸难溶于水无机非金属材料5.宁波博物馆墙面通过两种方式装饰而成:第一种方式利用民间收集的上百万片明清砖瓦手工砌成瓦爿墙,另一种方式利用竹条加入混凝土,在表面展现竹的纹理,充分体现了建筑本身也是一件特殊的“文物”和“展品”。展品中陈列有大量宋代精美瓷器——青花瓷。下列说法错误的是(C)A.古代的陶瓷、砖瓦及现代的玻璃、水泥等,都是硅酸盐产品B.工业上制取水泥的主要原料为黏土、石灰石C.博物馆窗户上普通玻璃的主要成分是SiO2D.青花瓷胎体的原料为高岭土解析:普通玻璃是硅酸盐产品,其主要成分是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2。6.(2022·山东日照月考)宇航员在升空、返回或遇到紧急情况时,必须穿上10kg重的舱内航天服,在舱外需穿120kg的舱外航天服,我国宇航员的航天服是由我国科学家研制的新型“连续纤维增韧”航空材料做成的,主要成分由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述错误的是(B)A.它耐高温、抗氧化B.它比钢铁轻,但质地较脆C.它没有固定熔点D.它是一种新型无机非金属材料解析:由题目信息中“连续纤维增韧”可知,该航天服的韧性很好,质地并不脆,B错误。7.下列关于硅酸盐及新型无机非金属材料的说法正确的是(A)A.汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器,其主要原料为黏土B.SiO2具有导电性且硬度大,所以可用于制作光导纤维和光电池C.传统无机非金属材料是指光导纤维、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料D.新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点,但强度比较差解析:工业上以黏土为原料烧制瓷器,A正确;二氧化硅对光具有良好的全反射作用,故用于制作光导纤维,而Si为半导体材料,可作光电池材料,B错误;光导纤维是新型无机非金属材料,C错误;新型无机非金属材料具有高强度,D错误。环境保护与绿色化学1.化学与“三废”污染(1)“三废”污染:是指工业生产中产生的三废(废水、废气、废渣)对环境的污染。(2)化学与污水处理①污水处理常用方法:物理法、化学法和生物法等。②污水的“三级”处理2.SO2对大气的污染与防治(1)危害:危害人体健康,形成酸雨(酸雨pH<5.6)。硫酸型酸雨的形成:SO2+H2OH2SO3,2H2SO3+O22H2SO4。(2)治理:开发新能源、处理工业废气、燃煤脱硫。(3)常见的脱硫方法用CaO脱硫CaO+SO2CaSO3、2CaSO3+O22CaSO4(或2CaO+2SO2+O22CaSO4)用Ca(OH)2脱硫Ca(OH)2+SO2CaSO3+H2O、2CaSO3+O22CaSO4用氨水脱硫2NH3·H2O+SO2(NH4)2SO3+H2O(或NH3·H2O+SO2NH4HSO3)、2(NH4)2SO3+O23.氮氧化物对环境的污染与防治(1)氮的氧化物都是有毒气体,都是大气污染物。(2)空气中的NO2等是造成光化学烟雾的主要因素。(3)常见的NOx尾气处理方法①碱液吸收法:NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适用于工业尾气中NOx的处理。2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2ONO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O②催化转化法:在催化剂、一定温度下,NOx可与氨反应转化为无毒气体(N2)和H2O或与CO反应转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。如NO2与CO反应的化学方程式为2NO2+4CON2+4CO2。4.绿色化学[理解辨析]1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)CO2能引起温室效应,属于大气污染物。()(2)pH<7的雨水属于酸雨。()(3)利用植物生产生物降解塑料可做到碳的循环和零排放。()(4)绿色化学注重污染后的及时处理,提倡合理利用资源和能源,降低生产成本。()解析:(1)CO2无毒,不属于大气污染物。(2)酸雨的pH小于5.6。(4)绿色化学强调从源头上减少或消除污染。答案:(1)×(2)×(3)√(4)×2.想一想(1)在烟气脱硫时控制浆液的pH,此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙,写出反应的化学方程式。提示:Ca(HSO3)2+O2CaSO4+H2SO4。(2)我们学过的四种基本反应类型中,最符合绿色化学理念的是哪一种?有机化学反应中有哪种?提示:按照绿色化学的原则,最理想的原子经济就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物,这时原子利用率为100%,四种基本反应类型中化合反应符合要求;有机反应中加成反应和加聚反应符合要求。环境污染与保护1.化学与环境密切相关,下列说法错误的是(C)A.NO2、NO等含氮氧化物是光化学烟雾的主要污染物B.对酸性物质的排放加以控制,开发新能源是减少酸雨的有效措施C.CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成D.大气中CO2含量的增加会加剧温室效应解析:空气中NO2、NO等含氮氧化物含量过大,易引起光化学烟雾,A正确;酸性物质(如SO2等)的排放易引起酸雨,开发新能源,可以减少酸性物质的排放,减少酸雨的产生,B正确;NO2或SO2的排放会导致酸雨的形成,CO2的排放不会导致酸雨的形成,C错误;大气中CO2含量过高,会引起温室效应,导致全球气候变暖,D正确。2.(2021·广西南宁考前适应测试)为应对全球气候问题,中国承诺“2030年碳达峰”“2060年碳中和”。科学家使用络合物作催化剂,用多聚物来捕获二氧化碳,反应可能的过程如图所示。下列叙述错误的是(B)A.该反应若得以推广将有利于碳中和B.反应过程中只有极性键的断裂和形成C.总反应的化学方程式为CO2+3H2CH3OH+H2OD.开发太阳能、风能等再生能源可降低CO2、CH4温室气体的碳排放解析:碳中和指通过植树造林、节能减排等方式,抵消自身产生的CO2等温室气体,实现相对碳的“零排放”,故A正确;Step2、Step4有H2参与反应,存在非极性键的断裂,故B错误;除去环上循环的物质和催化剂,总反应的反应物为CO2、H2,生成物为CH3OH与H2O,故C正确;开发太阳能、风能等再生能源可减少化石能源的使用,可降低碳排放,故D正确。绿色化学3.“绿色化学”的理想状态是反应物的原子全部转化为目标产物。以下反应符合绿色化学原则的是(B)A.制备乙烯:CH3CH2OHH2CCH2↑+H2OB.合成甲基丙烯酸甲酯:CH3C≡CH+CO+CH3OHH2CC(CH3)COOCH3C.制备一氯乙烷:CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HClD.制取硝酸铜:Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O解析:“绿色化学”的理想状态是反应物的原子全部转化为目标产物,合成甲基丙烯酸甲酯的原子利用率为100%,故选B。4.绿色化学最理想的“原子经济”,就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物。以下反应最符合这一要求的是(D)A.硫化亚铜高温氧化的火法炼铜B.用铜作催化剂将乙醇氧化为乙醛C.铜和浓硝酸反应制硝酸铜D.镍作催化剂的条件下,苯与氢气发生加成反应生成环己烷解析:Cu2S高温氧化的火法炼铜中还会产生SO2气体,A项不符合“原子经济”,错误;CH3CH2OH催化氧化生成CH3CHO的同时有H2O生成,B项不符合“原子经济”,错误;Cu和浓硝酸反应制备Cu(NO3)2时还会生成H2O和NO2,C项不符合“原子经济”,错误;苯与氢气发生加成反应只生成环己烷,原子利用率为100%,D项符合“原子经济”,正确。化学品的合理使用1.化学品的分类化学品大宗化学品乙烯、硫酸、纯碱和化肥等精细化学品医药、农药、日用化学品、食品添加剂等2.化肥的合理施用合理施用化肥要考虑的因素土壤酸碱性作物营养状况化肥本身的性质不合理施肥的危害造成水体富营养化,产生水华等污染现象影响土壤的酸碱性和土壤结构硝酸铵是一种高效氮肥,但受热或经撞击易发生爆炸,必须作改性处理后才能施用。3.农药的合理施用(1)农药的简单分类(2)农药的发展:早期农药有除虫菊、烟草等植物和波尔多液、石灰硫黄合剂等无机物。现在人们研制出了有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯类农药等有机合成农药。(3)对生态系统和自然环境的影响①破坏害虫与天敌之间的生态平衡。②引起传粉昆虫的大量死亡。③造成土壤和作物的农药残留超标。④造成大气、地表水和地下水的污染。(4)农药的发展方向:高效、低毒和低残留。敌敌畏或甲胺磷农药都是酯类物质,在碱性条件下水解失去毒性,因此若在使用过程中不慎接触,可立即用呈碱性的肥皂反复擦洗。4.合理用药(1)药物按来源分类:可分为天然药物与合成药物。(2)药物的作用机理①有的药物通过改变机体细胞周围的物理、化学环境而发挥药效,如抗酸药。②更多药物通过药物分子与机体生物大分子的功能基团结合而发挥药效,其分子结构与生物活性密切相关。(3)常见药物——阿司匹林①制备原理+水杨酸乙酸酐+乙酰水杨酸②功能及不适症状:阿司匹林的化学名称为乙酰水杨酸,具有解热镇痛作用。长期大量服用可能会导致胃痛、头痛、眩晕、恶心等不适症状。(4)合理用药的遵循原则及因素①原则:遵循安全、有效、经济和适当等原则。②主要考虑因素(5)滥用药物的危害①滥用安眠药、镇静剂、抗生素、兴奋剂,对个人机体产生严重的影响。②吸食毒品,对个人和社会带来极大危害。5.安全使用食品添加剂(1)食品添加剂的含义:是指为了改善食品品质和色、香、味,以及防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或天然物质。(2)常见的食品添加剂类别功能品种着色剂改善食品色泽天然色素如红曲红等;合成色素如柠檬黄等增味剂增加食品鲜味味精等膨松剂使食品膨松或酥脆碳酸氢铵、碳酸氢钠凝固剂改善食品形态盐卤、葡萄糖酸-δ-酯防腐剂防止食品腐败变质苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐抗氧化剂防止食品因氧化而变质抗坏血酸(维生素C)营养强化剂补充必要的营养成分碘酸钾、维生素、碳酸钙、硫酸亚铁、硫酸锌食品添加剂在规定范围内合理使用,对人体健康不会产生不良影响,正确使用食品添加剂能够延长食品保质期或增强食品营养,是有利的。应该合理使用食品添加剂,而不是禁止。[理解辨析]1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)农药毒性越大杀虫效果越好,应开发研究剧毒农药减少病虫灾害。()(2)服用药物应遵从医师指导。()(3)不能滥用安眠药、镇静剂、抗生素。()(4)艳丽的色彩能增加儿童的食欲,儿童食品中应提倡添加着色剂。()解析:(1)过量使用农药会造成二次中毒或污染。(4)着色剂应合理使用。答案:(1)×(2)√(3)√(4)×2.想一想(1)有人说,西药是人工合成药,有毒,不能随便吃;中药是天然的,无毒,多吃少吃都没关系。你认为对吗?提示:不对。不管是中药还是西药,合成的还是天然的,都有一定毒性,俗话说“是药三分毒”,总之,要对症下药,按量服用,不可滥用。(2)滥用抗生素可能引起一个地区某些细菌耐药现象的发生,对感染的治疗会变得十分困难。其中抗生素类的药物都属于处方药。你认为胃舒平属于抗生素类药物吗?胃舒平属于处方药还是非处方药?提示:胃舒平不是抗生素类药物,但是属于处方类药物。3.做一做请将下列常见食品添加剂按照其主要功能进行分类(填序号)。①谷氨酸钠②碳酸氢钠③氯化镁④维生素⑤苯甲酸钠⑥硫酸亚铁⑦柠檬黄⑧硫酸锌(1)着色剂:。

(2)增味剂:。

(3)膨松剂:。

(4)凝固剂:。

(5)防腐剂:。

(6)营养强化剂。

答案:(1)⑦(2)①(3)②(4)③(5)⑤(6)④⑥⑧1.(2021·上海宝山区二模)关于氮肥的说法正确的是(C)A.尿素属于铵态氮肥B.植物吸收氮肥属于氮的固定C.使用碳铵应深施盖土D.硫酸铵与草木灰混用,肥效增强解析:尿素属于有机物,不是铵盐,属于有机氮肥,不属于铵态氮肥,故A错误;植物吸收氮肥是吸收化合态的氮元素,不属于氮的固定,故B错误;碳铵受热容易分解,易溶于水,使用碳铵应深施盖土,避免肥效损失,故C正确;将硫酸铵与碱性物质草木灰混合施用时,会放出氨气,降低肥效,故D错误。2.下列是某加碘食盐包装袋上的部分图表文字(I为碘元素符号)。由此,你得到的信息和作出的推测是(D)配料表氯化钠(NaCl)≥98.0%(以NaCl计)碘酸钾(KIO3)(35±15)mg/kg(以I计)A.人体不能缺碘,需要正常补碘。“加碘食盐”中的“碘”是指碘单质B.该食盐商品是以海盐为原料,经加工后的产品,是盐类的纯净物C.1kg此食盐中含碘酸钾(35±15)mgD.“菜未烧熟不宜加入碘盐”的原因可能是碘酸钾受热不稳定解析:“加碘食盐”中的“碘”是指碘元素,A项错误;食盐是混合物,B项错误;根据说明,食盐中碘酸钾的加入是以碘计,C项错误。3.(2021·黑龙江大庆期末)下列生活中的物质、有效成分的化学式和用途的对应关系中,不正确的是(D)A.食盐,NaCl,调味品B.小苏打,NaHCO3,膨松剂C.复方氢氧化铝片,Al(OH)3,抗酸药D.明矾,KAl(SO4)2·12H2O,自来水消毒剂解析:食盐,NaCl,有咸味,常用作调味品,故A正确;小苏打,NaHCO3,分解后产生二氧化碳,常用作膨松剂,故B正确;复方氢氧化铝片,Al(OH)3,具有弱碱性,常用作抗酸药,故C正确;明矾,KAl(SO4)2·12H2O,水解后产生氢氧化铝胶体,常用作净水剂,不用作自来水消毒剂,故D错误。1.(2021·山东卷,1)有利于实现“碳达峰、碳中和”的是(A)A.风能发电 B.粮食酿酒C.燃煤脱硫 D.石油裂化解析:碳达峰是指我国承诺2030年前,二氧化碳的排放量不再增长,达到峰值之后逐步降低;碳中和是指通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。2.(2021·河北卷,4)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大,但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注,下列说法正确的是(D)A.NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体,是酸雨的主要成因B.汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5C.植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料,实现氮的固定D.工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除解析:NO2是红棕色且有刺激性气味的气体,而SO2是无色有刺激性气味的气体,A错误;汽车尾气中的主要大气污染物为CO、NOx和PM2.5等,B错误;氮的固定是指将游离态的氮元素转化为化合态,C错误;石灰(CaO)可与SO2反应生成CaSO3,如加入石灰石或石灰乳均可进行脱硫处理,D正确。3.(2021·湖南卷,1)下列有关湘江流域的治理和生态修复的措施中,没有涉及到化学变化的是(A)A.定期清淤,疏通河道B.化工企业“三废”处理后,达标排放C.利用微生物降解水域中的有毒、有害物质D.河道中的垃圾回收分类后,进行无害化处理解析:定期清淤,疏通河道,保证河流畅通,没有涉及化学变化,A符合题意;工业生产中得到产品的同时常产生废气、废水和废渣(简称“三废”),常涉及化学方法进行处理,如石膏法脱硫、氧化还原法和沉淀法等处理废水,废渣资源回收利用等过程均有新物质生成,涉及化学变化,B不符合题意;可通过微生物的代谢作用,将废水中有毒、有害物质和复杂的有机污染物降解为简单的无害物质,所以微生物法处理废水有新物质的生成,涉及化学变化,C不符合题意;河道中的垃圾回收分类,适合焚化处理的垃圾,利用现代焚化炉进行燃烧,消灭各种病原体,把一些有毒、有害物质转化为无害物质,同时可回收热能,用于供热和发电等,此过程涉及化学变化,D不符合题意。4.(2021·广东卷,4)化学创造美好生活。下列生产活动中,没有运用相应化学原理的是(A)选项生产活动化学原理A用聚乙烯塑料制作食品保鲜膜聚乙烯燃烧生成CO2和H2OB利用海水制取溴和镁单质Br-可被氧化、Mg2+可被还原C利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品氢氟酸可与SiO2反应D公园的钢铁护栏涂刷多彩防锈漆钢铁与潮湿空气隔绝可防止腐蚀解析:聚乙烯是一种无毒的塑料,是最常见的食品包装袋材料之一,则用聚乙烯塑料制作食品包装袋与燃烧生成二氧化碳和水无关,故A符合题意;溴离子具有还原性,能与氯气反应生成溴单质,镁离子具有弱氧化性,能用电解熔融氯化镁的方法制得镁,则海水制取溴和镁单质,与溴离子可被氧化、镁离子可被还原有关,故B不符合题意;氢氟酸能与二氧化硅反应,常用来刻蚀石英制作艺术品,则用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品,与氢氟酸能与二氧化硅反应有关,故C不符合题意;钢铁在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀,在护栏上涂油漆可以隔绝钢铁与潮湿空气接触,防止钢铁腐蚀,则公园的钢铁护栏涂刷多彩油漆防锈,与隔绝钢铁与潮湿的空气接触防止腐蚀有关,故D不符合题意。5.(2021·全国甲卷,7)化学与人体健康及环境保护息息相关。下列叙述正确的是(C)A.食品加工时不可添加任何防腐剂B.掩埋废旧电池不会造成环境污染C.天然气不完全燃烧会产生有毒气体D.使用含磷洗涤剂不会造成水体污染解析:食品加工时,可适当添加防腐剂,如苯甲酸钠,故A错误;废旧电池中含有重金属等金属离子,会造成土壤污染、水体污染等,故B错误;天然气主要成分为甲烷,不完全燃烧会产生一氧化碳等有毒气体,故C正确;含磷洗涤剂的排放使水中磷过多,造成水中藻类疯长,消耗水中溶解的氧,水体变浑浊,故D错误。6.(2021·全国乙卷,7)我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是(D)A.将重质油裂解为轻质油作为燃料B.大规模开采可燃冰作为新能源C.通过清洁煤技术减少煤燃烧污染D.研发催化剂将CO2还原为甲醇解析:将重质油裂解为轻质油并不能减少二氧化碳的排放量,达不到碳中和的目的,故A不符合题意;大规模开采可燃冰作为新能源,会增大二氧化碳的排放量,不符合碳中和的要求,故B不符合题意;通过清洁煤技术减少煤燃烧污染,不能减少二氧化碳的排放量,达不到碳中和的目的,故C不符合题意;研发催化剂将二氧化碳还原为甲醇,可以减少二氧化碳的排放量,达到碳中和的目的,故D符合题意。题号知识易中难环保问题和绿色化学18硅及其化合物39无机非金属材料45化学品的使用67综合应用2一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.2021年3月全国两会期间,政府工作报告中提到的“碳达峰”“碳中和”成为热词。“碳中和”指的是通过植树造林、节能减排、碳捕集与封存等形式,抵消生产、生活中产生的二氧化碳,达到相对“零排放”。下列有关说法错误的是(C)A.研发催化剂将CO2还原为甲醇B.积极鼓励植树造林,降低空气中CO2含量C.利用煤的气化、液化制备清洁燃料,降低碳排放D.利用中西部地区富含钙离子的碱性土壤,吸收固定CO2解析:研发催化剂将CO2还原为甲醇,能促进碳中和,A项正确;植物光合作用吸收二氧化碳,降低空气中CO2含量,B项正确;为了减少煤燃烧对大气造成的污染,所以利用煤的气化、液化制备清洁燃料,但是对于二氧化碳的排放而言,并没有任何减少,C项错误;二氧化碳为酸性氧化物,能够与碱和碱性氧化物反应,所以利用中西部地区富含钙离子的碱性土壤,可以吸收固定CO2,D项正确。2.(2022·山东威海月考)我国倡导低碳生活,减少二氧化碳的排放,“碳捕捉技术”可实现二氧化碳的分离、储存和利用。实际生产中,常利用NaOH溶液来“捕捉”CO2,其工艺流程如图所示(部分条件及物质未标出),下列说法正确的是(D)A.CO2是引起酸雨的主要物质之一B.整个过程中,只有CO2可循环利用C.能源消耗低是该技术的一大优点D.该生产过程中,没有涉及到氧化还原反应解析:利用NaOH溶液来“捕捉”CO2,二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠,CaO加入碳酸钠溶液中,先和水反应,生成氢氧化钙,氢氧化钙与碳酸钠反应,产生碳酸钙和氢氧化钠,氢氧化钠返回捕捉室继续使用,碳酸钙分离后进入高温反应炉,在高温反应炉中分解,产生CO2,从而实现二氧化碳的分离、储存和利用。酸雨是因为氮的氧化物、二氧化硫的排放引起的,与二氧化碳无关,故A错误;由图可知,CaO、氢氧化钠等均可以循环利用,故B错误;高温反应炉需要消耗大量的能量,能量消耗较高,故C错误;由流程图可知,该过程中主要涉及CO2和NaOH的反应、CaO和水的反应、氢氧化钙和碳酸钠的反应及碳酸钙的分解反应等,均没有涉及到氧化还原反应,故D正确。3.半导体工业中,有一句话:“从沙滩到用户”,即由SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是(B)A.SiO2+2CSi+2CO↑B.SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2OC.Si+3HClSiHCl3+H2D.SiHCl3+H2Si+3HCl解析:由SiO2制取Si,反应原理是SiO2+2CSi+2CO↑、Si+3HClSiHCl3+H2、SiHCl3+H2Si+3HCl,涉及不到反应SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。4.新材料的发展充分体现了“中国技术”“中国制造”和“中国力量”。下列成果所涉及的材料为金属材料的是(D)A.“天问一号”火星探测器太阳翼的材料——石墨纤维复合聚酰胺薄膜B.“长征五B”运载火箭中使用了耐热性、导热性好的材料——氮化铝陶瓷C.“领雁”AG50飞机主体结构的复合材料——玻璃纤维复合材料D.“奋斗者”号深潜器载人舱的外壳——钛合金解析:石墨纤维是碳元素组成的一种单质,属于无机非金属材料;聚酰胺薄膜为有机高分子合成材料,不属于金属材料,故A不选;氮化铝陶瓷属于无机非金属材料,故B不选;玻璃纤维是由熔融状态下的玻璃快速抽拉而成细丝,不属于金属材料,故C不选;钛合金是合金,属于金属材料,故D选。5.陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(C)A.实验室熔融烧碱时,不可选用陶瓷坩埚B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是二氧化硅D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点解析:陶瓷含有二氧化硅,烧碱为氢氧化钠,能够与陶瓷中的二氧化硅反应,熔融烧碱时不能选用陶瓷坩埚,故A正确;陶瓷的传统概念是指所有以黏土等无机非金属矿物为原材料,经过高温烧制而成的产品,闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成,故B正确;陶瓷由黏土经高温烧结而成,主要化学成分是硅酸盐,在新石器时代就已经开始使用,应用较早,故C错误;硅酸盐材料的化学性质不活泼,具有耐酸碱腐蚀、抗氧化等优点,故D正确。6.健康饮食是人们生活质量提高的一种体现。下列说法不正确的是(A)A.明矾的化学成分为硫酸钠,是传统的食品改良剂和膨松剂B.奶粉中可添加硫酸亚铁、硫酸锌等作为营养强化剂C.味精的主要成分是谷氨酸钠,是一种常用的增味剂D.豆腐中含有盐卤(氯化镁或硫酸钙),菠菜中含有草酸,两者不宜混合烧制解析:明矾的化学成分为KAl(SO4)2·12H2O,常用作净水剂,小苏打(NaHCO3)是传统的食品改良剂和膨松剂,故A错误;奶粉中添加硫酸亚铁、硫酸锌等可补充Fe、Zn等微量元素,作为营养强化剂,故B正确;味精为谷氨酸钠,是一种鲜