2025年下学期高三化学化学与STSE专项训练（一）

2025年下学期高三化学化学与STSE专项训练（一）一、化学与生活（一）食品化学与健康食品添加剂是现代食品工业的重要组成部分，合理使用对人体健康无害。常见的食品添加剂包括防腐剂、抗氧化剂、着色剂、增味剂等。例如，苯甲酸及其钠盐作为防腐剂，通过抑制微生物细胞呼吸酶的活性来延长食品保质期；维生素C作为抗氧化剂，能阻断油脂自动氧化的链式反应，常用于果汁、肉类制品的保鲜。需要注意的是，部分添加剂具有使用限量，如亚硝酸钠在肉类制品中最大使用量为0.15g/kg，过量摄入可能导致高铁血红蛋白血症。典型例题：（2025·安徽卷）下列有关物质用途的说法错误的是A．生石灰可用作脱氧剂B．硫酸铝可用作净水剂C．碳酸氢铵可用作食品膨松剂D．苯甲酸及其钠盐可用作食品防腐剂解析：生石灰（CaO）具有吸水性，常用作干燥剂，但其无还原性，不能作为脱氧剂，脱氧剂通常选用铁粉等还原性物质，故A错误；硫酸铝水解生成的氢氧化铝胶体可吸附水中悬浮杂质，B正确；碳酸氢铵受热分解产生二氧化碳气体，能使食品疏松多孔，C正确；苯甲酸及其钠盐能抑制微生物生长，D正确。答案选A。（二）日用品化学原理生活用品中蕴含丰富的化学知识。洗涤剂通过表面活性剂的乳化作用去除油污，其分子结构中同时含有亲水基（如-COONa）和疏水基（如烃基），能将油污分散成微小乳滴；牙膏中的氟化物（如NaF）可与牙齿表面的羟基磷灰石反应生成更难溶的氟磷灰石（Ca₅(PO₄)₃F），增强抗腐蚀能力；防晒霜中的氧化锌通过反射和散射紫外线起到防晒作用，而有机防晒剂如对氨基苯甲酸则通过吸收紫外线转化为热能。二、化学与环境（一）环境污染与治理大气污染：光化学烟雾由氮氧化物（NOₓ）和碳氢化合物在紫外线作用下生成臭氧、过氧乙酰硝酸酯等二次污染物，表现为蓝色烟雾，对呼吸系统有强烈刺激作用。治理措施包括安装汽车尾气催化转化器（2NO+2CO$\xlongequal{催化剂}$N₂+2CO₂）、推广清洁能源。水体污染：富营养化是由于含氮、磷废水大量排放导致藻类疯长，水体溶解氧下降，鱼虾死亡。处理方法包括生物脱氮（通过硝化细菌将NH₄⁺转化为NO₃⁻，再经反硝化细菌还原为N₂）和化学除磷（加入Fe³⁺生成FePO₄沉淀）。土壤污染：重金属污染（如Pb、Cd、Hg）可通过植物修复技术治理，例如蜈蚣草能富集土壤中的砷，其富集系数可达1000倍以上。典型例题：（2025·陕晋青宁卷）下列有关物质性质与用途对应关系错误的是A．单晶硅熔点高，可用于制造芯片B．金属铝具有还原性，可用于冶炼金属C．浓硫酸具有吸水性，可用作干燥剂D．乙炔燃烧火焰温度高，可用于切割金属解析：单晶硅用于制造芯片是利用其半导体性能，而非熔点高，A错误；铝热反应（2Al+Fe₂O₃$\xlongequal{高温}$Al₂O₃+2Fe）体现铝的还原性，B正确；浓硫酸吸水性可干燥H₂、CO₂等气体，C正确；乙炔燃烧温度可达3000℃，能熔化金属，D正确。答案选A。（二）绿色化学理念绿色化学核心是从源头上减少或消除污染，原则包括：采用无毒无害原料、原子经济性反应（反应物原子全部转化为产物）、可再生资源利用等。例如，用乙烯直接氧化法制备环氧乙烷（2CH₂=CH₂+O₂$\xlongequal{催化剂}$2$\triangle$），原子利用率达100%，替代传统氯醇法（产生CaCl₂副产物）；生物柴油以动植物油脂为原料，通过酯交换反应制备，可生物降解，减少碳排放。三、化学与能源（一）传统能源的综合利用煤、石油、天然气是目前主要能源，其综合利用体现化学转化价值：煤：干馏可获得焦炭（冶金）、煤焦油（提取苯、酚类）、焦炉气（H₂、CH₄）；气化生成CO和H₂（合成氨原料）；液化分为直接液化（加氢生成液体燃料）和间接液化（F-T合成制汽油）。石油：分馏得到汽油（C₅-C₁₁）、煤油（C₁₁-C₁₆）等馏分；裂化将重质油转化为轻质油（如十六烷裂化为辛烷和辛烯）；裂解深度裂化制乙烯、丙烯等化工原料。（二）新能源开发氢能：理想清洁能源，燃烧产物为水。制备方法包括电解水（2H₂O$\xlongequal{电解}$2H₂↑+O₂↑）、光解水（利用半导体催化剂如TiO₂）、生物质气化等；储存采用高压气态、低温液态或金属氢化物（如LaNi₅H₆）。锂离子电池：广泛应用于新能源汽车，正极材料常用LiCoO₂、LiFePO₄，负极材料为石墨。放电时Li⁺从负极脱嵌，经电解质嵌入正极，电子通过外电路形成电流；充电过程相反。其能量密度可达200-300Wh/kg，循环寿命超过1000次。典型例题：（2024·湖南卷）近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是A．理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点B．氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点C．锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌，充电时锂离子从正极脱嵌D．太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置解析：太阳能电池是将太阳能直接转化为电能，D错误；氢氧燃料电池能量转化率可达80%以上，产物为水，B正确；锂离子电池充放电时Li⁺嵌入/脱嵌方向相反，C正确。答案选D。四、化学与材料（一）金属材料金属材料包括纯金属和合金，合金性能通常优于纯金属。例如：镁铝合金：密度小（约2.3g/cm³）、强度高，用于航空航天部件；不锈钢：含Cr（12%以上）、Ni等元素，Cr形成Cr₂O₃钝化膜抗腐蚀，用于医疗器械、厨具；记忆合金：如Ni-Ti合金，具有形状记忆效应，用于牙齿矫正丝、卫星天线。典型例题：（2025·湖南卷）材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列材料属于金属材料的是A．高强韧无磁不锈钢——聚变能实验装置中的低温结构部件B．金刚石薄膜——“梦想”号大洋钻探船使用的钻头表面涂层C．超细玄武岩纤维——嫦娥六号携带的月面国旗的纺织材料D．超细玻璃纤维——国产大飞机中隔音隔热的“飞机棉”解析：不锈钢是铁合金，属于金属材料，A正确；金刚石、玄武岩纤维、玻璃纤维均为无机非金属材料，B、C、D错误。答案选A。（二）无机非金属材料传统无机非金属材料包括玻璃、陶瓷、水泥，新型材料如：光导纤维：主要成分为SiO₂，利用光的全反射传输信息，损耗低（0.2dB/km），带宽大；高温结构陶瓷：如Si₃N₄陶瓷，耐高温（熔点1900℃）、硬度大，用于发动机叶片；压电陶瓷：如BaTiO₃，机械能与电能可相互转化，用于传感器、点火器。（三）高分子材料高分子材料分为天然高分子（淀粉、蛋白质）和合成高分子（塑料、橡胶、纤维）。塑料：聚乙烯（PE）无臭无毒，用于食品包装；聚氯乙烯（PVC）耐化学腐蚀，但受热易释放HCl，不宜用于食品接触；聚四氟乙烯（PTFE）耐高低温、耐酸碱，称为“塑料王”，用于不粘锅涂层。合成纤维：涤纶（聚对苯二甲酸乙二醇酯）强度高、耐磨，用于服装；腈纶（聚丙烯腈）俗称“人造羊毛”，保暖性好。功能高分子：如医用高分子（聚乳酸可降解缝合线）、离子交换树脂（用于硬水软化）。典型例题：（2024·河北卷）高分子材料在生产、生活中得到广泛应用。下列说法错误的是A．线型聚乙烯塑料为长链高分子，受热易软化B．聚四氟乙烯由四氟乙烯加聚合成，受热易分解C．尼龙66由己二酸和己二胺缩聚合成，强度高、韧性好D．聚甲基丙烯酸酯(有机玻璃)由甲基丙烯酸酯加聚合成，透明度高解析：聚四氟乙烯化学性质稳定，耐高温（使用温度-200~260℃），不易分解，B错误；线型高分子具有热塑性，A正确；尼龙66是缩聚产物，C正确；有机玻璃透光率达92%，D正确。答案选B。五、化学与传统文化中国古代化学成就蕴含丰富的STSE思想。《天工开物》记载“凡石灰经火焚炼为用”，涉及CaCO₃$\xlongequal{高温}$CaO+CO₂↑反应；“煤饼烧石成灰”（生石灰）后“再注水，水沸石烂”生成氢氧化钙。司母戊鼎是青铜制品，主要成分为铜锡合金，锡的加入可降低熔点、提高硬度。景德镇瓷器以高岭土（Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O）为原料，经高温烧结形成玻璃相、晶相和气相三相复合体系，具有高强度、耐腐蚀特性。典型例题：（2025·云南卷）中华传统技艺，凸显人民智慧。下列选项所涉及材料的主要成分属于合金的是A．纸哪吒B．石印章C．木活字D．不锈钢针解析：不锈钢是铁与铬、镍等形成的合金，D正确；纸的主要成分为纤维素，石材为硅酸盐或碳酸盐，木材为纤维素，均不属于合金。答案选D。六、专项训练题组选择题（每小题只有一个正确选项）（2025·江苏卷）大气中的氮是取之不尽的天然资源。下列工业生产中以氮气作反应物的是A．工业合成氨B．湿法炼铜C．高炉炼铁D．接触法制硫酸（2025·甘肃卷）下列爱国主义教育基地的藏品中，主要成分属于无机非金属材料的是A．劳动英雄模范碑(南梁革命纪念馆藏)B．红军党员登记表(红军长征胜利纪念馆藏)C．陕甘红军兵工厂铁工具(甘肃省博物馆藏)D．谢觉哉使用过的皮箱(八路军兰州办事处纪念馆藏)（2024·浙江卷）根据材料的组成和结构变化可推测其性能变化，下列推测不合理的是A．生铁减少含碳量，延展性增强B．晶体硅用碳原子取代部分硅原子，导电性增强C．纤维素接入带有强亲水基团的支链，吸水能力提高D．顺丁橡胶硫化使其结构由线型转变为网状，强度提高（2025·湖北卷）下列与生活相关的叙述中，不涉及化学变化的是A．干冰升华助力舞台云雾形成B．珍珠遇酸后失去光泽C．加酶洗衣粉清洗蛋白质污渍D．植物油久置氧化变质（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非选择题海洋资源的综合利用是21世纪重要的发展领域。（1）从海水中提取溴的主要步骤是向浓缩的海水中通入氯气，将溴离子氧化，该反应的离子方程式是________。可用热空气吹出溴是因为溴具有________（填性质）。（2）海带灰中提取碘的过程中，向酸化的滤液中加过氧化氢溶液，离子方程式为________。若用CCl₄萃取碘，观察到的现象是________。某学习小组用如图所示装置检验氯气是否具有漂白性及卤素单质氧化性的相对强弱。（1）a中U型管盛放的试剂是________（填“无水氯化钙”或“碱石灰”），作用是________。（2）b处棉花球变成黄色，反应的离子方程式为________，说明Cl₂的氧化性比Br₂________（填“强”或“弱”）。（3）c处棉花球变成蓝色，能否说明Br₂的氧化性比I₂强？（