高中化学专题4化学科学与人类文明第一单元化学是认识和创造物质的科学

专题4化学科学与人类文明第一单元化学是认识和创造物质科学1/491.能用化学发展史说明并体会人类对物质及其改变认识是逐步发展和深入。2.了解化学科学在人类认识物质世界方面主要作用。3.了解化学在合成新物质、提升人类生活质量方面主要作用。4.了解金属活动性与金属冶炼方法联络，知道金属冶炼本质。2/49一、化学是打开物质世界钥匙1.金属冶炼：(1)金属使用发展历程：金属活动性次序3/49(2)金属冶炼：活动性4/492.化学科学理论建立与发展：(1)19世纪时化学科学理论：①以_____________、分子结构和原子价键理论为中心内容经典原子分子论建立。②1869年门捷列夫发觉了___________。③_____________提出奠定了化学反应动力基础。④尿素①合成，彻底动摇了“生命力论”。道尔顿原子论元素周期律质量作用定律5/49(2)20世纪时化学科学理论：①化学家_____提出了_____理论和_______分子螺旋结构模型，为DNA分子双螺旋结构模型提出奠定了基础。②扫描隧道显微镜发展，实现了对___________操纵。鲍林氢键蛋白质原子或分子6/493.人类对酸碱认识发展：(1)阿伦尼乌斯电离学说：①酸：电解质电离产生阳离子全部是_______化合物，如HCl、H2SO4等。②碱：电解质电离产生阴离子全部是___________化合物，如NaOH等。氢离子氢氧根离子7/49(2)酸碱质子理论：①酸：能_____质子物质，如HNO3、CH3COOH等。②碱：能_____质子物质，如OH-、CH3COO-等。③酸碱两性物质：既能_________又能_________物质，如H2O、等。举例：给出接收给出质子接收质子8/49二、化学是人类创造新物质工具1.惰性电极电解熔融NaCl与电解NaCl水溶液比较：电解熔融NaCl电解NaCl水溶液存在离子Na+、Cl-Na+、Cl-、OH-、H+电极反应式阳极：________________阴极：____________阳极：_______________阴极：_______________电解产物Na、Cl2H2、Cl2、NaOH电解方程式______________________________________________________2Cl--2e-====Cl2↑Na++e-====Na2Cl--2e-====Cl2↑2H++2e-====H2↑通电====2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑通电====2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH9/492.合成氨：(1)反应原理：_______________________。(2)合成氨技术对人类贡献：_____等人于20世纪初创造合成氨技术，使世界粮食产量增加近一倍。3.合成农药：(1)DDT②：残留毒性，对环境危害大。(2)发展方向：研制_____________________________农药。4.合成医药：抗生素和新药品合成，提升了人类控制和治疗疾病能力。

哈伯高效、低残毒、能够被生物降解催化剂高温、高压N2+3H22NH3ˆˆˆˆˆˆˆˆ†‡ˆˆˆˆˆˆˆˆ10/49【思索辨析】1.判断正误：(1)化合态金属元素被还原时，一定得到对应金属单质。(

)分析：变价金属元素化合物被还原时，可能得到低价态金属元素化合物，如2FeCl3+Fe====3FeCl2。×11/49(2)金属冶炼过程中，被冶炼金属既可被氧化，也可被还原。()分析：金属冶炼原理是利用氧化还原反应，把金属矿物中金属阳离子还原成金属单质，所以，金属冶炼过程中，被冶炼金属只能被还原。×12/49(3)据酸碱质子理论知(NH4)2CO3是酸碱两性物质。()分析：在(NH4)2CO3中，能够给出质子变成NH3，

能接收质子形成H2CO3，属于酸碱两性物质。√13/49(4)化学真正成为一门科学并较快发展，始于质量守恒定律发觉。()分析：原子—分子论问世使化学真正成为一门科学并较快发展。×14/492.问题思索：(1)铜钱在历史上曾经是一个广泛流通货币。试从物理性质和化学性质角度分析为何铜惯用于制造货币(铜熔点是1183.4℃，铁熔点是1534.8℃)?分析：铜化学性质比较稳定，不易被腐蚀;铜熔点比较低，轻易冶炼铸造成型。15/49(2)在金属中，铝元素在地壳中含量居第一位，为何铝发觉和使用比铜和铁要晚得多?分析：金属发觉和使用与金属活泼性亲密相关，金属越活泼，其对应金属阳离子得到电子能力越弱，冶炼难度越大。铝是一个非常活泼金属，用普通还原剂极难将其还原，工业上采取最强有力氧化还原伎俩——电解法进行冶炼，而铜和铁用普通还原剂就能够到达目标，所以铝发觉和使用比铜和铁要晚得多。16/49(3)合成氨技术应用十分广泛，工业上生产硝酸是怎样利用合成氨技术?发生一系列反应是什么?分析：工业上生产硝酸路径是：N2

NH3

NONO2

HNO3。发生一系列反应是：①N2+3H2

2NH3;②4NH3+5O2

4NO+6H2O;③2NO+O2====2NO2;④3NO2+H2O====2HNO3+NO。O2N2O2H2O高温、高压催化剂Pt△==17/49【知识链接】①尿素人体或其它哺乳动物中含氮物质代谢主要最终产物。1828年，德国化学家维勒首次使用无机物质人工合成了尿素。尿素合成揭开了人工合成有机物序幕。由此，证实了生命力论(认为无机物与有机物有根本性差异，无机物无法变成有机物，有机化合物只能由生物细胞在一个特殊力量——生命力作用下产生，人工合成是不可能)错误。18/49②DDT又叫滴滴涕，化学名为双对氯苯基三氯乙烷，化学式(ClC6H4)2CH(CCl3)。为白色晶体，不溶于水，溶于煤油，可制成乳剂，是有效杀虫剂。为20世纪上半叶预防农业病虫害，减轻疟疾伤寒等蚊蝇传输疾病危害起到了很大作用。但因为其对环境污染过于严重，当前很多国家和地域已经禁止使用。19/49

金属常见冶炼方法1.金属冶炼原理：金属冶炼实质是依据氧化还原反应原理，使金属化合物中金属阳离子得到电子被还原为金属单质，即：Mn++ne-====M。2.金属活泼性与冶炼方法关系：20/493.金属冶炼四种方法：21/49冶炼方法主要原理举例电解法用电解熔融金属化合物方法将金属元素还原出来2NaCl(熔融)

2Na+Cl2↑MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑热还原法高温下利用C、CO、H2、Al等还原剂将金属元素从化合物中还原出来H2+CuOCu+H2O3CO+Fe2O32Fe+3CO22Al+Cr2O3

Al2O3+2Cr通电====通电====△====高温====高温====22/49冶炼方法主要原理举例热分解法一些不活泼金属离子取得电子能力较强，用加热分解其化合物方法能够得到金属单质2HgO2Hg+O2↑2Ag2O4Ag+O2↑

物理分离法直接将金属中杂质分离除去Au、Pt

△====△====23/49【知识备选】金属冶炼三个步骤及目标步骤目矿石富集除去杂质、提升矿石中有效成份含量冶炼用适当还原剂把矿石中化合态金属还原，得到粗金属单质精炼加入试剂除杂或电解精炼，得到纯金属24/49【学而后思】(1)单质铁能够用以下两种方法进行冶炼：①Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2，②Fe2O3+2Al

2Fe+Al2O3，哪种方法更加好?提醒：①方法更加好一些。用铝冶炼成本高，所以最好用廉价CO做还原剂。高温====高温====25/49(2)已知电解熔融NaCl可得到Na和Cl2，那么电解AlCl3也可得到Al和Cl2，这种说法正确吗?试说明理由。提醒：不正确。因为AlCl3是共价化合物，不能导电。普通工业上采取电解熔融Al2O3方法冶炼金属铝。26/49类型金属冶炼方法

【典例】氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，以下说法不正确是(

)A.电解熔融氯化钠制取金属钠反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化B.湿法炼铜与火法炼铜反应中，铜元素都发生还原反应C.用磁铁矿炼铁反应中，1molFe3O4被CO还原成Fe，转移9mol电子D.铝热法还原铁反应中，放出热量能使铁熔化27/49【解题指南】解答本题要注意以下3点：(1)得电子元素被还原，发生还原反应;失电子元素被氧化，发生氧化反应。(2)Fe3O4中铁整体显+8价，据此能够列出Fe3O4和转移电子之间关系。(3)铝热反应放出大量热，得到熔融金属单质。28/49【解析】选C。电解熔融氯化钠制取金属钠反应中，钠离子得电子生成单质钠被还原，发生还原反应;氯离子失电子生成氯气单质被氧化，发生氧化反应，故A正确;在湿法炼铜与火法炼铜反应中，铜元素得电子生成铜单质，所以都发生还原反应，故B正确;Fe3O4+4CO

3Fe+4CO2，转移电子数为8e-，即Fe3O4～8e-，n(e-)=8n(Fe3O4)=8×1mol=8mol，所以还原1molFe3O4转移电子8mol，故C错误;铝热法还原铁反应中，放出热量能使铁熔化，但很快会凝固，故D正确。△==29/49【名师点评】讲解本题时应注意以下两点：(1)复习巩固氧化还原反应相关知识，从氧化还原反应角度认识金属冶炼本质。(2)补充完善判断金属活泼性常见方法，使学生形成完整知识体系。30/49【误区警示】金属冶炼与氧化还原反应原理关系(1)只能说从绝大多数矿物中提炼以化合物形式存在金属基本原理是氧化还原反应(实际情况很复杂，比如炼铁还有除硫、除磷、造渣等很多反应同时发生)，如Au、Pt等金属富集采取是物理分离法。(2)是氧化还原反应不一定都需要加还原剂，比如铝、镁等活泼金属冶炼、不能用加还原剂方法使它们从化合物中分离出来，只能用电解方法;汞提炼可采取热分解氧化物、蒸馏方法冶炼。(3)金属由化合态变成游离态，是被还原，发生是还原反应。31/49【变式训练】冶炼金属普通有以下4种方法：①焦炭法;②水煤气(或氢气、一氧化碳)法;③活泼金属置换法;④电解法。这4种方法在工业上都有应用。古代有：Ⅰ.火烧孔雀石炼铜;Ⅱ.湿法炼铜。当代有：Ⅲ.铝热法炼铬;Ⅳ.从光卤石(MgCl2·6H2O)中炼镁。对它们冶炼方法分类，不正确是(

)A.Ⅰ，①

B.Ⅱ，②

C.Ⅲ，③

D.Ⅳ，④32/49【解析】选B。金属冶炼方法选择与金属在自然界中存在状态、金属活动性等相关，需要在了解基础上加以记忆。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ发生反应分别是：Ⅰ.Cu2(OH)2CO3

2CuO+CO2↑+H2O

C+2CuO

2Cu+CO2↑Ⅱ.Fe+CuSO4====FeSO4+CuⅢ.2Al+Cr2O3

Al2O3+2CrⅣ.先从光卤石中提取MgCl2，再电解熔融MgCl2：MgCl2(熔融)

Mg+Cl2↑。则Ⅰ属于方法①，Ⅱ属于方法③，Ⅲ属于方法③，Ⅳ属于方法④。综上分析，B选项不正确。△===△===高温===通电===33/49【变式备选】不太活泼金属元素硝酸盐在受热分解时金属元素将转变为其氧化物或单质。在通风橱中给盛有少许硝酸汞固体试管加热，最终试管中(

)A.留下银白色液体B.留下少许白色硝酸汞固体C.留下红色氧化汞固体D.无剩下物34/49【解析】选D。依据题意，硝酸汞受热会发生分解反应，首先生成氧化物(即HgO)和其它气体，HgO不稳定，加热时继续分解，又得到金属Hg。Hg在常温下为液体，受热时一定会挥发，所以最终试管中无剩下物。35/491.以下说法正确是()A.我国流通硬币材质是金属单质B.全部不锈钢都只含有金属元素C.商代司母戊鼎是纯铜打造而成D.镁合金硬度和强度均高于纯镁【解析】选D。我国流通硬币材质是合金;不锈钢是合金，含碳;商代司母戊鼎是铜合金;普通，合金比各成份金属硬度、强度等物理性能愈加优良，故D正确。36/492.金属钛能够经过以下反应冶炼：TiCl4+4Na4NaCl+Ti，以下说法正确是(

)A.该反应说明钠是强氧化剂，可用于冶炼金属B.该反应条件是TiCl4在熔融状态或水溶液中C.Ti是氧化产物D.NaCl是氧化产物700℃～800℃===========37/49【解析】选D。由反应方程可知，是利用Na还原性比钛强，用热还原法来冶炼金属Ti。钠应为强还原剂，A项错误;钠会与水反应，故反应条件应是TiCl4在熔融状态，B项错误;Ti化合价由+4降为0，Ti应为还原产物，C项错误;钠元素由0价升高至+1价，化合价升高，被氧化，应为氧化产物，D项正确。38/493.以下事实得出结论错误是(

)A.维勒用无机物合成了尿素，突破了无机物与有机物界限B.门捷列夫在前人基础上发觉了元素周期律，表明科学研究既要继承又要创新C.C60是英国和美国化学家共同发觉，表达了国际科技合作主要性D.科恩和波普尔因理论化学方面贡献获诺贝尔化学奖，意味着化学已成为以理论研究为主学科39/49【解析】选D。化学是一门以试验为基础学科，有结论能够经过化学试验来验证，不过更要重视以化学试验为切入点来进行试验，由感性认识上升到理性认识，逐步形成理论体系，因而化学科学研究应该是理论和实践结合。40/494.(双选)以下叙述错误是()A.炼铁时，还原剂CO将铁从铁矿中还原出来B.活泼金属Na只能用电解法冶炼制出C.汞冶炼只能用还原剂法D.铝冶炼用还原剂法【解析】选C、D。多数金属冶炼用热还原法如Fe、W、Cr等;有些不活泼金属用热分解法就可制得如Hg、Ag等，故C错;活泼金属K、Na、Ca、Al等用电解法冶炼，故D错。41/495.依据阿伦尼乌斯酸碱理论，以下物质属于酸是()A.HClB.NaHCO3C.NaHSO4D.NaHS【解析】选A。四种物质电离方程式分别是HCl====H++Cl-、NaHCO3====Na++、NaHSO4====Na++H++、NaHS====Na++HS-，依据阿伦尼乌斯酸碱理论，电离出来阳离子全部是H+电解质才是酸，故只有HCl符合题意。42/496.金属冶炼与处理常包括氧化还原反应。(1)由以下物质冶炼对应金属时采取电解法是

。a.Fe2O3

b.NaCl

c.Cu2S

d.Al2O3(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应2Cu2S+2H2SO4+5O2====4CuSO4+2H2O，该反应还原剂是

，当1molO2发生反应时，还原剂所失电子物质量为

mol。43/49【解析】(1)NaCl与Al2O3冶炼需要用电解法，Fe2O3与Cu2S能够用热还原法，所认为b、d。(2)在该