百年学典 中考风向标 化学跨学科活动实践练习

13/13跨学科实践活动1.垃圾分类就是新时尚。(1)生活垃圾可分为可回收垃圾、餐厨垃圾、有害垃圾等。①空饮料瓶、废旧报纸应放置于贴有标志(填字母,下同)的垃圾箱中。②废旧电池中含有铅、镉、汞等有害金属,如果将其随意丢弃,这些金属渗出会造成土壤及污染,威胁健康,应将其放入废旧电池专用收集箱。③餐厨垃圾是生活垃圾的主要来源。下列有关说法合理的是。A.餐厨垃圾沥干水分后放入家用垃圾袋B.部分餐厨垃圾可作为沼气池中发酵的原料C.外出就餐提倡“光盘行动”(2)垃圾是“放错了地方的资源”。①塑料属于材料,部分废旧塑料具有热塑性,可反复加工再利用。②某兴趣小组从工厂收集到一份金属废料,可能含有Al、Zn、Fe、Ag四种金属中的一种或几种,为测定其组成,便于回收利用,现取样向其中加入一定质量的CuSO4溶液。Ⅰ.充分反应,得到无色溶液及少量固体剩余物,且反应前后溶液的质量相等。该金属废料中一定含有(填元素符号)。Ⅱ.将Ⅰ中少量固体剩余物置于试管中,加入足量稀盐酸充分反应,(选填“一定有”“可能有”或“一定没有”)H2生成。2.海水中含有大量盐类,海水淡化是综合利用海洋资源的重要产业。某种海水淡化装置允许水分子透过,阻止盐类透过。采用该装置淡化海水,可分别获得浓盐水和淡水。(1)①进入淡化装置前的海水必须进行预处理,可用纯碱除去大部分钙盐和镁盐,写出纯碱与CaCl2生成沉淀的化学方程式:。②分离出的浓盐水是(填“纯净物”或“混合物”)。③该方法除了用于海水淡化,还可用于。A.硬水软化B.污水处理C.物质鉴别(2)某工厂淡化海水后得到的浓盐水和淡水中盐类物质含量如下表(微量盐类忽略不计)。国家规定居民生活用水中盐类物质总含量≤500mg·L-1,计算并推断所得淡水中盐类总含量生活用水的标准(填“达到”或“未达到”);该工厂一套淡化装置每小时产生浓盐水300L,其中含有NaClkg。盐类含量(g·L-1)水样

氯化钠氯化镁硫酸镁硫酸钙淡水0.170.0124.8×10-48.5×10-4浓盐水45.03.63.30.14(3)淡化海水所得的浓盐水中含大量MgCl2,可制备金属镁,主要物质转化关系如图所示:①写出生成Mg(OH)2的反应方程式:。②浓盐水经过步骤1和2两步反应后又获得了MgCl2,设计这两步的目的是。③图中未涉及的反应类型为。A.化合反应B.分解反应C.置换反应D.复分解反应④镁在空气中燃烧发出耀眼白光,依据此现象可用镁制作(写出一种即可)。3.近些年来,我国在科技、文化等方面创新发展。Ⅰ.大国重器航天、航空取得重大突破2021年9月17日,神舟十二号飞船成功返回地球,这标志着我国航天事业进入了新时代。(1)硅是飞船动力源太阳能电池的主要构成材料,也是计算机芯片的基体材料,中国芯彰显中国“智”造。下图是一种制备高纯硅的工艺流程图:图中过程③发生了置换反应。请写出过程③反应的化学方程式:。(2)金刚石在导热性方面远超过硅,于是它成了芯片基体材料的最佳选择。①从原子结构上分析,金刚石(C)和硅有相似化学性质的原因是。②因天然金刚石资源稀少,难以满足要求。人们就根据金刚石的组成和结构设法制造金刚石。现有两种制造金刚石的方法,一是以石墨为原料在高温高压和催化剂的条件下合成;二是在较低温度和压力下用甲烷(CH4)等为原料制造金刚石薄膜。下列说法正确的是(填字母)。A.一种元素可以组成多种性质不同的单质B.石墨与金刚石物理性质不同是因为结构不同C.石墨合成金刚石发生的是物理变化D.物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,但不是唯一的决定因素(3)高温陶瓷材料可以制造陶瓷发动机。陶瓷发动机的材料可选用氮化硅(Si3N4),它的机械强度高、硬度大、热膨胀系数低、导热性好、化学稳定性高,是一种很好的高温陶瓷材料。工业上通常采用高纯硅与纯氮在1300℃时反应制得氮化硅。试写出高温陶瓷材料氮化硅的一点物理性质:。上述工业上生产氮化硅的反应中硅元素化合价的变化为。Ⅱ.文化自信——传承中华优秀传统文化(4)古代我国人民就积累了许多对物质变化的认识。春秋末期齐国的工艺官书《考工记》中载有“沫帛”的方法,即利用“灰”(草木灰)和“蜃”(贝壳灰)混合加水所得溶液来洗涤丝帛。这种溶液能洗涤丝帛主要是因为其中一定含有(写化学式,水除外)。(注:草木灰的主要成分为碳酸钾,贝壳灰的主要成分为氧化钙。)4.随着科技的发展,家用制氧机日渐普及。(1)如图为某种分子筛型家用制氧机工作时气体变化的微观示意图,该变化属于(填“物理”或“化学”)变化。(2)一些简易制氧机利用制氧剂供氧。①若要通过分解反应制备氧气,一定不能选用的反应物是(填字母)。a.KClO4b.NH4Cl②某品牌简易制氧机利用过氧化氢的分解反应制氧,请将反应的微观示意图补充完整。5.地球是我们美丽的家园,保护环境人人有责。请回答下列问题:Ⅰ.保护水资源(1)下列各种“水”中,属于纯净物的是(填字母)。a.矿泉水b.自来水c.蒸馏水d.运河水(2)水未经处理直接排入河流,会使水面上藻类物质大量繁殖,水质恶化。某藻类含化学式为C106H263O106N16P的物质,则水中导致藻类生长过快的营养元素是(填元素名称)。(3)某化工厂排放的废水中氨氮(以NH3形式存在)含量过高,次氯酸(HClO)可除去废水中的NH3,发生的反应为2NH3+3HClON2+3HCl+3H2O。若废水碱性过强(pH>10),NH3的去除率会显著降低,原因是。Ⅱ.实现碳中和(4)化石燃料的燃烧是CO2排放的主要因素。利用CO2为原料可以制取炭黑,流程如图所示,写出过程1的化学方程式:,该过程中可循环使用的物质是Fe3O4和。(5)将CO2作为资源也是实现碳中和的有效方法,以CO2和H2为原料,在一定条件下可合成C2H6O,参加反应的CO2和H2的质量比为。6.我国是一个海洋大国,海域面积十分辽阔。习主席在三亚考察时指出,一定要向海洋进军,加快建设海洋强国。加强创新协作,加快打造深海研发基地,加快发展深海科技事业,推动我国海洋科技全面发展。海水中蕴含着丰富的化学资源,我们应予以合理开发及综合利用。(1)海水淡化①蒸馏法是常用的海水淡化方法,该方法是利用混合体系中各物质的不同,将物质进行分离。②下图所示为膜分离法淡化海水,水分子可以通过淡化膜(海水中体积较大的盐的离子和其他分子不能通过)进入左侧的淡水池,从而得到淡水。下列说法中正确的是(填字母)。A.膜分离法的原理与滤纸过滤原理类似B.膜分离法还可以浓缩海水中的盐类物质C.该膜分离法的目的是除去海水中的不溶物(2)海水制镁步骤①②③是利用母液制镁的流程,该流程中发生中和反应的化学方程式是。步骤①中制取氢氧化镁选择向母液中加入石灰乳,而不是向海水中直接加入石灰乳,原因是。(3)海水晒盐①利用盐田法晒盐,盐田通常分为蒸发池和结晶池两部分。下列说法正确的是(填字母)。A.在蒸发池中水蒸发所需能量主要为太阳能和风能B.在结晶池中主要通过降温结晶使氯化钠析出C.当氯化钠晶体析出时,结晶池中的溶液为氯化钠的饱和溶液②粗盐中常含有泥沙等难溶性杂质。在实验室中除去粗盐中的难溶性杂质,可依次通过、过滤、蒸发结晶等操作。蒸发结晶操作中要用到玻璃棒,其作用是。③通过步骤④除去粗盐溶液中含有的MgCl2、Na2SO4、CaCl2等可溶性杂质,需要依次加入过量的BaCl2溶液、过量的Na2CO3溶液、过量的NaOH溶液,然后过滤,在滤液中加入适量的稀盐酸。其中加入过量的Na2CO3溶液的目的是。(4)步骤⑥是电解NaCl饱和溶液制取烧碱,该反应中的反应物是。(5)步骤⑦用烧碱低温制取次氯酸钠的反应原理为Cl2+2NaOHX+NaClO+H2O,则X的化学式是。(6)我国有9900多万公顷盐碱地,根据土壤类型和气候条件,分为滨海盐渍区、黄淮海平原盐渍区、荒漠及荒漠草原盐渍区、草原盐渍区四大类型。盐碱地影响农作物正常生长,农作物产量极低,甚至寸草不生。盐碱土形成的根本原因在于水分状况不良,各种易溶性盐类在集盐地区的土壤表层逐渐积聚起来。有些地区春季地表水分蒸发强烈,地下水中的盐分随毛管水上升而聚集在土壤表层,此即“返盐”季节;有些地区到了秋季,土壤中会析出芒硝(主要成分是Na2SO4·10H2O),人们将上述现象俗称为“春泛盐,秋泛硝”。图1图2根据上述信息,试回答下列问题:①由图2可知,50℃时,两者中溶解度较大的物质是。②将40℃等质量的NaCl和Na2SO4的饱和溶液同时降温到10℃,析出晶体较多的是。③40℃时,将25gNa2SO4固体放入50g水中,充分溶解后,可得到Na2SO4的(选填“饱和”或“不饱和”)溶液。④结合图2中的溶解度曲线,试解释“秋泛硝”的原理。⑤盐碱地也是一种珍贵的土地资源,许多科技工作者正以满腔热情投入治理盐碱地的工作中,目前已有许多可喜的实质性进展。下列方法措施中,不能改良盐碱地的是(填字母)。A.向盐碱地里撒施大量熟石灰B.春秋季平整土地,适时耙地,并适量灌水洗盐C.施用有机肥料(能产生有机酸)和高效复合肥,并配合使用富含活性菌的土壤改良剂D.种植沙枣、白榆、胡杨、滨柃、枸杞等耐盐碱的植物7.化学兴趣小组对乙醇的元素组成进行探究。图1图2【查阅资料】①工业酒精是酒精灯的燃料,含有水分;②在1个标准大气压下,酒精的沸点为78.50℃。【探究一】实验装置如图1所示。ⅰ.在酒精灯火焰上方罩一个干冷烧杯,观察到烧杯内壁迅速出现白雾;ⅱ.迅速倒转烧杯,倒入澄清石灰水,振荡,观察澄清石灰水是否变浑浊。(1)甲同学根据步骤ⅰ中的现象推断燃烧产物中有H2O,从而得出乙醇含有氢元素的结论。乙同学认为甲同学的推断不严密,其理由是。(2)步骤ⅱ的实验目的是。【探究二】实验装置如图2所示。兴趣小组在教师指导下改进实验:ⅰ.检查装置气密性;ⅱ.将装有乙醇的燃烧匙放在酒精灯火焰上点燃,伸入锥形瓶中,塞紧瓶塞;ⅲ.待火焰熄灭后,将澄清石灰水注入锥形瓶中,振荡。(3)检查图2实验装置气密性的操作方法:。(4)与【探究一】相比除工业酒精改为乙醇外,其他改进之处为。(5)实验时观察到锥形瓶壁上有小液滴生成。丙同学认为根据此现象仍无法得出乙醇含有氢元素的结论。丙同学的理由是。【探究三】实验装置如图3所示。用湿度传感器和二氧化碳传感器检测乙醇燃烧产物。用数据采集器检测到乙醇燃烧过程中,容器内二氧化碳浓度和相对湿度随时间的变化曲线如图4-1和图4-2所示。(6)丁同学认为依据图4-1和图4-2可以推断出乙醇含碳、氢元素,结合曲线图说明丁同学判断的证据是。(7)为进一步测定乙醇是否含有氧元素。兴趣小组测定的主要过程为通过乙醇在密闭容器中燃烧,测定实验前乙醇的质量及实验后装置中二氧化碳和水的质量,推算乙醇是否含有氧元素。分析这一实验过程是否严密,并说明理由:(写一条)。图3图4-1图4-28.为认识酸和碱的性质,某化学学习小组进行了如下实验。(1)20℃时,配制80g溶质质量分数为10%的NaOH溶液。图1①用图1中仪器完成实验,还缺少的玻璃仪器是(填名称),玻璃棒在配制实验中的作用是。②配制该溶液需要g水。用量筒量取水时,俯视读数会导致所配溶液的溶质质量分数10%(填“大于”或“小于”)。(2)向1~5号小试管中分别滴加少量稀盐酸。图2①中溶液变为红色(填“试管1”或“试管2”)。②试管3中产生气泡,试管4中无明显现象,由此推断金属活动性Cu比Zn(填“强”或“弱”)。③试管5中生成一种盐和两种氧化物,该反应的化学方程式为。(3)借助传感器对稀NaOH溶液与稀盐酸的中和反应进行研究,实验装置如图3,三颈烧瓶中盛放溶液X,用恒压漏斗匀速滴加另一种溶液。图3图4图5①甲同学用pH传感器测得三颈烧瓶内溶液pH的变化如图4,判断溶液X是,实验进行到60s时溶液中的溶质为(填化学式)。②乙同学用温度传感器测得三颈烧瓶内温度变化如图5(实验过程中热量散失忽略不计),据此可得出反应过程中能量的结论(填“吸收”或“释放”)。③丙同学提出,通过监测三颈烧瓶内压强变化,也可以推导出乙同学的实验结论,其理由是。参考答案：1、答案(1)①空饮料瓶、废旧报纸可以回收再利用,应放置于贴有标志N的垃圾箱中。②废旧电池中含有铅、镉、汞等有害金属,如果将其随意丢弃,这些金属渗出会造成土壤及地下水污染,威胁健康,应将其放入废旧电池专用收集箱。③餐厨垃圾中含有较多的水分,沥干水分后放入家用垃圾袋,便于处理清运,A正确;部分餐厨垃圾中含有较多的有机物,可作为沼气池中发酵的原料,利用微生物将其分解转化为沼气,B正确;外出就餐提倡“光盘行动”,可节约粮食,避免浪费,C正确。(2)①有机合成材料包括塑料、合成纤维、合成橡胶。②Ⅰ.由题可知,充分反应后,得到无色溶液,硫酸铜和铁反应生成硫酸亚铁和铜,硫酸亚铁溶液呈浅绿色,因此金属废料中一定不含铁;硫酸铜溶液呈蓝色,则硫酸铜一定完全反应,则金属废料中至少含有铝和锌中的一种。硫酸铜和铝反应生成硫酸铝和铜,2Al+3CuSO4Al2(SO4)3+3Cu54192反应时,每54份质量的铝进入溶液,会生成192份质量的铜,因此,根据质量守恒定律,反应后溶液质量会减少,同理,硫酸铜和锌反应生成硫酸锌和铜,Zn+CuSO4ZnSO4+Cu6564反应后溶液质量会增大;又因为题中已知反应前后溶液的质量相等,因此该金属废料中一定含有Al和Zn。Ⅱ.因加入的硫酸铜溶液的质量是一定的,则锌可能有剩余,加入足量稀盐酸充分反应,可能有氢气生成。2、答案(1)①碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,化学方程式为Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+2NaCl;②分离出的浓盐水中含有两种以上的物质,属于混合物;③海水淡化装置允许水分子透过,阻止盐类透过,该方法除了用于海水淡化,还可用于硬水软化、污水处理。(2)(0.17+0.012+4.8×10-4+8.5×10-4)×103mg·L-1=183.33mg·L-1≤500mg·L-1,故达标;浓盐水中氯化钠的含量为45.0g·L-1,该工厂一套淡化装置每小时产生浓盐水300L,其中含有NaCl的质量为300L×45.0g·L-1×10-3kg·g-1=13.5kg。(3)①石灰乳(主要含氢氧化钙)与氯化镁反应生成氢氧化镁和氯化钙,化学方程式为Ca(OH)2+MgCl2Mg(OH)2+CaCl2;②浓盐水经过步骤1将浓盐水中的镁离子全部转化为沉淀过滤分离出来,步骤2是将氢氧化镁沉淀全部转化为氯化镁,设计这两步的目的是除去浓盐水中除氯化镁以外的杂质;③题图中涉及的化学反应有Ca(OH)2+MgCl2Mg(OH)2+CaCl2、2HCl+Mg(OH)2MgCl2+2H2O、MgCl2Cl2↑+Mg、H2+Cl22HCl,反应类型分别为复分解反应、复分解反应、分解反应和化合反应,未涉及的反应类型为置换反应,故选C;④镁在空气中燃烧发出耀眼白光,依据此现象可用镁制作照明弹或烟花等。3、答案(1)题图中过程③发生了置换反应,根据置换反应的特点,一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物,故过程③为SiCl4和氢气在高温条件下反应生成硅和氯化氢,该反应的化学方程式为SiCl4+2H2Si+4HCl。(2)①元素的化学性质与原子的最外层电子数有关,碳原子和硅原子的最外层电子数相同,故金刚石(C)和硅有相似的化学性质。②一种元素可以组成多种性质不同的单质,如金刚石、石墨等均由碳元素组成,A正确;金刚石和石墨均由碳原子构成,但是碳原子的排列方式不同,故二者物理性质不同,B正确;石墨合成金刚石,有新物质生成,发生的是化学变化,C错误;物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,但不是唯一的决定因素,如物质的用途还受价格等影响,D正确。(3)机械强度高、硬度大、热膨胀系数低、导热性好均属于物理性质;工业上通常采用高纯硅与纯氮在1300℃时反应制得氮化硅,单质硅中硅元素的化合价为0,氮化硅中氮元素显-3价,根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为零,则硅元素显+4价,故工业上生产氮化硅的反应中硅元素化合价的变化为0价变为+4价。(4)草木灰的主要成分为碳酸钾,贝壳灰的主要成分为氧化钙,氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙和碳酸钾反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钾,故这种溶液能洗涤丝帛主要是因为其中一定含有KOH。4、答案(1)由题图知该变化没有生成新物质,属于物理变化。(2)①根据质量守恒定律,反应前后元素种类不变,若要通过分解反应制备氧气,则反应物中一定含有氧元素,氯化铵中不含氧元素,故选b。②某品牌简易制氧机利用过氧化氢的分解反应制氧,2个过氧化氢分子在催化剂的作用下分解生成2个水分子和1个氧分子。5、答案(1)自然界中的各种水大部分含有可溶性杂质或难溶性杂质,都是混合物;蒸馏水已将可溶性杂质和难溶性杂质去除,为纯净物。(2)植物生长需要的三大营养元素是氮、磷、钾元素,从藻类所含物质的化学式可知,其中含有N、P元素,所以水中导致藻类生长过快的营养元素是氮元素和磷元素。(3)次氯酸是一种酸,废水碱性过强时,碱性物质和次氯酸反应,消耗了次氯酸,所以NH3的去除率会显著降低。(4)过程1是FeO和CO2在430℃的条件下反应生成C和Fe3O4,化学方程式为6FeO+CO2C+2Fe3O4。由整个过程可知,投入CO2,产出C和O2,Fe3O4和FeO可循环使用。(5)根据质量守恒定律,化学反应前后原子的种类和数目不变,二氧化碳中碳、氧原子个数比为1∶2,C2H6O中碳、氧原子个数比为2∶1,则生成物中还有含氧元素的物质生成,推测有水生成,则该反应的化学方程式为2CO2+6H2C2H6O+3H2O,所以参加反应的二氧化碳和氢气的质量比为(44×2)∶(2×6)=22∶3。6、答案(1)①蒸馏法是常用的海水淡化方法,该方法是利用混合体系中各物质的沸点不同,将物质进行分离。②海水中体积较大的盐的离子和其他分子不能通过淡化膜,故膜分离法的原理与滤纸过滤原理类似,A正确;膜分离法只能让水分子通过,故可以浓缩海水中的盐类物质,B正确;该膜分离法的目的是除去海水中的可溶性盐类物质,C错误。(2)中和反应是酸和碱反应生成盐和水的反应,分析题中流程图可知,步骤②中氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁和水是中和反应,化学方程式是Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O;母液是海水蒸发水后形成的,镁离子浓度高,加入石灰乳化学反应速率加快。(3)①在蒸发池中水蒸发所需能量主要为太阳能和风能,A正确;在结晶池中主要通过蒸发结晶使氯化钠析出,B错误;当氯化钠晶体析出时,结晶池中的溶液不能再继续溶解氯化钠,为氯化钠的饱和溶液,C正确。②在实验室中除去粗盐中的难溶性杂质,可依次通过溶解、过滤、蒸发结晶等操作。蒸发结晶操作中要用到玻璃棒,其作用是搅拌,防止液体因局部温度过高,造成液滴飞溅。③由题意可知,要除去粗盐溶液中含有的MgCl2、Na2SO4、CaCl2等可溶性杂质,加入过量的氯化钡溶液能与硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀,再加入过量的碳酸钠溶液能与氯化钙、过量的氯化钡反应,加入过量的氢氧化钠溶液能与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠。所以加入过量的Na2CO3溶液的目的是除去钙离子和过量的钡离子。(4)步骤⑥是电解NaCl饱和溶液制取烧碱,烧碱是NaOH的俗称,含钠元素、氢元素和氧元素,根据质量守恒定律,反应物中也应含有氢、氧元素,故该反应中的反应物是氯化钠和水。(5)根据质量守恒定律,化学反应前后原子的种类和数目不变,反应前Cl、Na、O、H的个数分别为2、2、2、2,反应后已知物质中Cl、Na、O、H的个数分别为1、1、2、2,则X物质中含有1个Na和1个Cl,化学式为NaCl。(6)①由题图2可知,50℃时,两者中溶解度较大的物质是硫酸钠。②由题图2可知,硫酸钠的溶解度受温度影响较大,所以将40℃等质量的NaCl和Na2SO4的饱和溶液同时降温到10℃,析出晶体较多的是硫酸钠。③由溶解度曲线可知,40℃时,硫酸钠的溶解度为48.8g,即在该温度下,100g水中最多能溶解48.8g硫酸钠,故40℃时,将25gNa2SO4固体放入50g水中,充分溶解后,只能溶解24.4gNa2SO4,可得到Na2SO4的饱和溶液。④夏季温度高,硫酸钠的溶解度随温度的升高明显增大,且水分蒸发快,溶液接近饱和;秋季时气温降低,硫酸钠的溶解度迅速变小,从而析出。⑤A项,熟石灰不能除去盐碱地里的氯化钠和硫酸钠,不能改良盐碱地;B项,春秋季平整土地,适时耙地,并适量灌水洗盐,可以减少土壤中盐的含量,可改良盐碱地;C项,施用有机肥料(能产生有机酸)和高效复合肥,并配合使用富含活性菌的土壤改良剂,可以改良盐碱地;D项,种植沙枣、白榆、胡杨、滨柃、枸杞等耐盐碱的植物,可改良土壤。7、答案(1)根据【查阅资料】知工业酒精中含有水,则【探究一】步骤ⅰ中烧杯内壁的白雾不一定是酒精燃烧产生的水蒸气,还有可能是酒精中含有的水分汽化后又液化而形成的。(2)根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类不变,若物质在空气中燃烧生成二氧化碳,则可判断该物质中一定含有碳元素