2025年下学期高三化学化学与STSE专项训练（二）

2025年下学期高三化学化学与STSE专项训练（二）一、化学与环境（一）空气质量与污染治理PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20，却能携带大量有毒有害物质，在大气中停留时间长、输送距离远，对人体健康和大气环境质量影响极大。雾霾天气的形成与PM2.5密切相关，它是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸等颗粒物组成的气溶胶系统造成的视觉障碍现象。酸雨是指pH小于5.6的雨雾或其他形式的大气降水，主要由人为排放的二氧化硫和氮氧化物转化而成。二氧化硫在大气中经氧化后与水反应生成硫酸，反应方程式为：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄；氮氧化物则通过3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO等反应形成硝酸型酸雨。2025年湖北卷高考题中就涉及对硒元素毒性与有益性的考查，体现了化学物质在环境中浓度效应的重要性。光化学烟雾是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化合物等一次污染物，在阳光（紫外线）照射下发生光化学反应生成二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的有毒烟雾污染现象。而绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染，实现过程和终端的“零排放”或零污染，在合成方法上应具“原子经济性”，尽量使参加过程的原子都进入最终产物。（二）水体与土壤污染及防治水体富营养化是在人类活动影响下，生物所需的含N、P元素的营养物质大量进入湖泊、河流、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧气量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在农业生产中，合理使用化肥、农药，避免过度施用，是防止水体富营养化的重要措施。白色污染指各种塑料垃圾对环境所造成的污染，它们很难降解，会破坏土壤结构。解决白色污染问题，可推广使用生物可降解塑料，如聚乳酸，其具有良好的生物可降解性，可用于制作一次性餐具等。重金属污染是指重金属的化合物及少数单质对环境造成的污染，重金属一般指单质密度大于4.5g·cm⁻³的金属，如铜、银、镉、铅、镍、汞等，这些重金属通过食物链富集，对人体健康危害极大。二、化学与材料（一）有机高分子材料塑料的主要成分是合成树脂，常见的有热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯，加热时可以熔融塑形，冷却后固化定型，可反复加工使用；热固性塑料如酚醛树脂，一旦成型，加热也不能熔融，无法再次加工。2024年山东卷高考题考查了五氧化二磷不能用作食品干燥剂，而活性炭可用作食品脱色剂，体现了对物质性质与用途关系的考查。纤维分为天然纤维和合成纤维。天然纤维包括纤维素类（棉花、麻）和蛋白质类（蚕丝、羊毛）等；合成纤维如腈纶、涤纶等，具有强度高、弹性好、耐磨等优点。橡胶有天然橡胶和合成橡胶之分，天然橡胶是异戊二烯的聚合物，是线型高分子，经过硫化处理可使橡胶具有更好的弹性和耐磨性。（二）无机非金属材料传统无机非金属材料主要包括玻璃、水泥、陶瓷，它们的主要成分为硅酸盐。玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英，其成分为Na₂SiO₃、CaSiO₃、SiO₂等熔化在一起得到的混合物；水泥原料为石灰石和黏土，成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙；陶瓷是人类应用最早的硅酸盐材料，制备原料为黏土。新型无机非金属材料中，碳材料如石墨烯、富勒烯、碳纳米管均为碳单质，具有优异的电学、力学性能；硅材料中，晶体硅是重要的半导体材料，常用于制作太阳能电池板，而光导纤维的主要成分是二氧化硅，利用其良好的导光性能。新型陶瓷如SiC（金刚砂）高温结构陶瓷、Al₂O₃透明陶瓷等，具有耐高温、高强度等特性。（三）金属材料合金是由两种或两种以上的金属（或金属和非金属）熔合而成的具有金属特性的物质，合金的熔点比各组分的低，硬度比各组分的高。在国防科技中，如福建舰海试涉及的舰体防锈技术，发蓝处理和喷涂油漆都是常用的金属防腐方法，发蓝处理是通过化学方法在金属表面形成一层致密的氧化膜，起到保护作用。三、化学与能源（一）能源的分类能源可分为常规能源和新型能源，常规能源是指已经大规模生产和广泛利用的能源，如煤、石油、天然气等；新型能源是利用先进技术所获得的能源，如核聚变能、风能、太阳能、海洋能等。从可再生性角度，能源又可分为可再生能源和不可再生能源，可再生能源在短时间内可连续再生利用，如水能、风能；不可再生能源经过亿万年形成，短期内无法恢复，如煤、石油、天然气等。一次能源是指在自然界中能以现成形式提供的能源，如天然气、煤、石油、水能、太阳能、风能；二次能源是指需要依靠其他能源的能量间接制取的能源，如电能、煤气、沼气等。2025年高考热点中，清洁能源的开发和利用是重点，如氢气作为清洁能源，具有可燃性，可制作燃料电池，其燃烧产物为水，对环境无污染。（二）化学资源的开发利用石油的加工包括分馏、裂化和裂解。石油的分馏是物理变化，根据各成分沸点不同，得到石油气、汽油、煤油、柴油、重油等；石油的裂化是化学变化，目的是获得更多的轻质油，特别是汽油；石油的裂解是深度裂化，目的是获得主要有机化工原料，如乙烯、丙烯、甲烷等。煤的综合利用有干馏、气化和液化。煤的干馏是化学变化，隔绝空气加强热，得到焦炉气、煤焦油、焦炭等；煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应为C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)；煤的液化是把煤转化为液体燃料的过程，可分为直接液化和间接液化。四、化学与生活（一）食品化学与健康食品添加剂在食品工业中有着重要应用。防腐剂如苯甲酸钠、亚硝酸钠，能抑制微生物生长繁殖，延长食品保质期；抗氧化剂如维生素C，可防止食品氧化变质；膨松剂如碳酸氢钠、碳酸氢铵，受热分解产生气体，使食品疏松多孔；营养强化剂如加碘盐，一般添加KIO₃，因其性质较稳定。2024年安徽卷高考题中，青少年帮厨场景涉及化学知识应用：清洗铁锅后及时擦干，能减缓铁锅因发生吸氧腐蚀而生锈，因为钢铁在潮湿环境中易发生吸氧腐蚀，电极反应为负极Fe-2e⁻=Fe²⁺，正极O₂+2H₂O+4e⁻=4OH⁻；烹煮食物后期加入食盐，是为避免食盐中含有的碘酸钾长时间受热分解；制作面点时加入食用纯碱，利用的是Na₂CO₃中和发酵过程产生的酸，而非NaHCO₃。抗胃酸药的作用是中和胃酸（主要成分是盐酸），如碳酸氢钠（小苏打）、氢氧化铝（胃舒平）、碳酸钙、三硅酸镁（Mg₂Si₃O₈）等，它们通过酸碱中和反应降低胃液酸度，缓解胃部不适。（二）生活中的化学物质与应用净水剂方面，氯化铁、硫酸铁、高铁酸钾、硫酸铝、氯化铝、明矾等常用于水的净化。K₂FeO₄有强氧化性，其还原产物铁离子水解生成氢氧化铁胶体，能吸附水中杂质，是新型净水剂；明矾净水的原理是Al³⁺水解生成氢氧化铝胶体，具有吸附性，能凝聚水中的悬浮物、吸附色素，但不能杀菌消毒。消毒剂种类繁多，含氯消毒剂如氯气、漂白粉（氯化钙与次氯酸钙的混合物）、漂白液（有效成分是次氯酸钠）、漂粉精（主要成分是次氯酸钙），溶于水产生具有杀灭微生物活性的次氯酸；过氧化物如过氧化氢（H₂O₂）、过氧乙酸（CH₃COOOH），利用其强氧化性杀菌消毒；二氧化氯、臭氧、SO₂、KMnO₄、75%酒精、苯酚等也可作为消毒剂，其中75%酒精能使蛋白质变性，消毒效果最佳。在物质性质与用途的对应关系中，次氯酸钠因具有氧化性可用于衣物漂白；氢气具有可燃性可制作燃料电池；聚乳酸因生物可降解性可制作一次性餐具；活性炭因吸附性可吸附室内甲醛，但不能分解甲醛。2024年山东卷高考题中，活性炭可用作食品脱色剂，铁粉可用作食品脱氧剂，谷氨酸钠可用作食品增味剂，这些都是物质性质决定用途的典型案例。（三）家务劳动中的化学知识家务劳动中蕴含着丰富的化学知识。用过氧碳酸钠漂白衣物，是因为Na₂CO₄具有较强氧化性，能将有色物质氧化为无色物质；酿米酒需晾凉米饭后加酒曲，是因为酒曲中的酶在高温下会失活，而非乙醇受热易挥发；用柠檬酸去除水垢，是由于柠檬酸酸性强于碳酸，能与水垢中的碳酸钙等反应生成可溶性物质；用碱液清洗厨房油污，是因为油脂在碱性条件下可发生水解反应，生成易溶于水的高级脂肪酸盐和甘油。2024年辽宁卷高考题中，对这些家务劳动中的化学原理进行了考查，如判断“酿米酒需晾凉米饭后加酒曲是因为乙醇受热易挥发”这一解释错误，正确原因是防止酒曲中的酶失活。通过这些生活中的实例，能更好地理解化学知识在实际中的应用，加深对化学与生活联系的认识。五、高考真题案例分析（一）选择题案例2024·安徽卷：青少年帮厨既可培养劳动习惯，也能将化学知识应用于实践。下列有关解释合理的是（）A．清洗铁锅后及时擦干，能减缓铁锅因发生吸氧腐蚀而生锈B．烹煮食物的后期加入食盐，能避免NaCl长时间受热而分解C．将白糖熬制成焦糖汁，利用蔗糖高温下充分炭化为食物增色D．制作面点时加入食用纯碱，利用NaHCO₃中和发酵过程产生的酸解析：食盐中含有碘酸钾，碘酸钾受热不稳定易分解，因此烹煮食物时后期加入食盐，是为了避免KIO₃长时间受热分解，B不合理；焦糖的主要成分仍是糖类，同时还含有一些醛类、酮类等物质，蔗糖在高温下并未炭化，C不合理；食用纯碱主要成分为Na₂CO₃，制作面点时加入食用纯碱，利用了Na₂CO₃中和发酵过程产生的酸，D不合理；清洗铁锅后及时擦干，能减少铁与水的接触，减缓铁锅因发生吸氧腐蚀而生锈，A合理，答案选A。2024·山东卷：化学品在食品工业中也有重要应用，下列说法错误的是（）A．活性炭可用作食品脱色剂B．铁粉可用作食品脱氧剂C．谷氨酸钠可用作食品增味剂D．五氧化二磷可用作食品干燥剂解析：活性炭具有吸附性，可用作食品脱色剂，A正确；铁粉具有还原性，能与氧气反应，可用作食品脱氧剂，B正确；谷氨酸钠是味精的主要成分，可用作食品增味剂，C正确；五氧化二磷具有强吸水性，但同时也有强腐蚀性，不能用作食品干燥剂，D错误，答案选D。（二）非选择题案例分析思路在非选择题中，化学与STSE知识常以工艺流程、实验探究等形式考查。解题时，首先要读题，挖掘关键字，排除无用信息，找到对解题有价值的信息；然后联题，结合问题或选项分析考查的知识点，联系中学化学知识块和化学原理，找准提取信息的方向；接着析题，找准知识点，从新情景回归教材，对题目进行有效加工、整合；最后解题，针对题目要求回答相关问题，做到言简意赅。例如，以“海水原位电解制氢工艺”为背景的题目，关键材料多孔聚四氟乙烯耐腐蚀，考查材料的性质与应用；