高中艺术与科学第二章第 4 课美化化学知识点

高中艺术与科学第二章第4课美化化学知识点整理一、课程主要内容总结本课程聚焦“美化化学”，核心是融合艺术思维与科学原理，探索化学知识在美化生活、艺术创作中的应用，以及化学现象本身的审美价值。课程主要涵盖三方面内容：一是化学物质的色彩美学，包括无机化合物、有机化合物的显色原理及色彩应用；二是化学变化中的艺术呈现，如结晶生长、焰色反应、胶体丁达尔效应等化学过程的视觉美化及创作应用；三是化学材料在艺术设计中的实践，如颜料、涂料、高分子材料等在艺术创作和生活美化中的选择与使用，同时兼顾化学美化过程中的安全规范与环保理念。二、核心知识点梳理及配套练习知识点一：化学物质的显色原理及色彩应用1.核心内容：无机化合物显色多与离子的电子跃迁有关（如过渡金属离子的d-d跃迁），部分与化合物的晶体结构相关；有机化合物显色主要依赖共轭体系（共轭双键数量越多，吸收光波长越长，颜色越深）。常见有色化学物质及应用：铜盐（蓝色/绿色）、铁盐（黄色/棕红色）、高锰酸钾（紫红色）、酚酞指示剂（酸碱变色）、偶氮类染料（纺织染色）等。2.练习题（1）下列物质显色与过渡金属离子电子跃迁无关的是（）A.硫酸铜溶液呈蓝色B.氯化铁溶液呈棕黄色C.高锰酸钾溶液呈紫红色D.硫酸镍溶液呈绿色答案：C解析：高锰酸钾的显色是由于高锰酸根离子中Mn的价态较高，存在电荷转移跃迁（而非过渡金属离子的d-d跃迁）；A、B、D分别依赖Cu²⁺、Fe³⁺、Ni²⁺的d-d电子跃迁显色。（2）有机化合物中，共轭体系对颜色的影响是（）A.共轭双键数量越多，颜色越浅B.共轭双键数量越多，颜色越深C.共轭体系仅影响物质的溶解性，与颜色无关D.只有芳香族化合物存在共轭体系，才会显色答案：B解析：有机化合物的颜色与共轭体系密切相关，共轭双键数量越多，π电子离域范围越大，吸收的可见光波长越长，物质呈现的颜色越深；C错误，共轭体系直接影响颜色；D错误，脂肪族化合物中也可能存在共轭体系（如1,3-丁二烯），部分也会显色。（3）举例说明两种利用化学物质色彩美化生活的实例，并简要解释显色原理。答案：①铜质工艺品表面的铜绿（碱式碳酸铜）呈绿色，原理是铜与空气中的氧气、二氧化碳、水反应生成碱式碳酸铜，其显色与Cu²⁺的配位结构及电子跃迁有关；②红色染料苏丹Ⅲ用于油脂染色（如生物实验中脂肪的鉴定），原理是苏丹Ⅲ含偶氮共轭体系，能吸收特定波长的光，呈现红色，且易溶于油脂。知识点二：化学变化中的艺术化呈现1.核心内容：常见具有艺术视觉效果的化学变化包括焰色反应（金属或其化合物灼烧时的特征颜色，本质是电子跃迁释放能量）、结晶生长（如明矾晶体、硫酸铜晶体的规则生长，体现对称美）、丁达尔效应（胶体对光的散射，形成光亮“通路”，可用于营造光影艺术）、沉淀反应（如氯化银沉淀、氢氧化铁沉淀的生成，可用于创作肌理效果）。这些化学变化可通过控制反应条件（如温度、浓度、反应物比例）实现艺术化呈现。2.练习题（1）下列关于焰色反应的说法错误的是（）A.焰色反应是物理变化，因为没有新物质生成B.观察钾的焰色反应需透过蓝色钴玻璃，避免钠光干扰C.所有金属元素都能发生焰色反应D.焰色反应的本质是金属原子的电子从激发态跃迁到基态释放光子答案：C解析：并非所有金属元素都有焰色反应，如铁、铂等金属的焰色反应不明显，难以观察到特征颜色；A正确，焰色反应仅涉及电子跃迁，无新物质生成，属于物理变化；B正确，钾元素的焰色为紫色，易被钠的黄色火焰掩盖，需透过蓝色钴玻璃过滤钠光；D正确，焰色反应的本质是电子跃迁释放能量，能量以光的形式呈现。（2）实验室中制备明矾晶体时，为获得较大、规则的晶体，可采取的措施是（）A.快速降温结晶B.缓慢降温结晶C.加入大量溶剂D.剧烈搅拌溶液答案：B解析：晶体的生长需要一定时间，缓慢降温能让溶质分子有足够的时间按规则排列，形成较大、规则的晶体；A快速降温会导致晶体细小、不规则；C加入大量溶剂会降低溶质浓度，难以析出晶体；D剧烈搅拌会破坏晶体的规则生长，导致晶体颗粒细小。（3）设计一个利用丁达尔效应营造光影艺术的简单实验方案，并说明实验原理。答案：实验方案：①准备一个透明烧杯，加入适量蒸馏水，再向其中滴加2-3滴FeCl₃饱和溶液，搅拌均匀后加热至沸腾，得到氢氧化铁胶体；②将烧杯置于暗室中，用激光笔从烧杯侧面照射胶体；③观察到烧杯中出现一条光亮的“通路”，可通过调整激光笔角度、胶体浓度，呈现不同的光影效果。实验原理：丁达尔效应是胶体特有的性质，胶体粒子直径在1-100nm之间，能对入射光产生散射作用，使光线可见，利用这一现象可营造出类似“光束”的光影艺术效果。（4）下列化学变化中，可用于创作艺术肌理效果的是（）A.氯化钠溶液蒸发结晶B.氯化钡溶液与硫酸钠溶液反应生成硫酸钡沉淀C.氢气在氯气中燃烧D.碳酸氢钠受热分解答案：B解析：氯化钡与硫酸钠反应生成白色硫酸钡沉淀，沉淀的生成量、分布可通过控制反应物滴加速度、浓度实现，沉淀附着在载体上能形成独特的肌理效果；A氯化钠结晶为规则晶体，难以形成肌理；C燃烧是剧烈氧化反应，无固体产物附着；D碳酸氢钠分解生成气体和固体，固体为粉末状，肌理效果不明显。知识点三：化学材料在艺术设计中的应用及安全环保1.核心内容：常用艺术设计中的化学材料包括无机颜料（如钛白、铁红、群青，具有耐光性强、稳定性好的特点）、有机颜料（如偶氮红、酞菁蓝，色彩鲜艳、着色力强）、涂料（由成膜物质、颜料、溶剂等组成，如乳胶漆、油画颜料）、高分子材料（如塑料、树脂、合成纤维，可用于雕塑、装饰等）。使用化学材料时需遵循安全规范：避免接触有毒物质（如重金属颜料、有机溶剂），做好防护措施；同时注重环保，选择可降解材料，减少有毒废弃物排放。2.练习题（1）下列属于无机颜料的是（）A.酞菁蓝B.钛白（TiO₂）C.偶氮黄D.荧光红答案：B解析：钛白（二氧化钛）是典型的无机颜料，具有良好的白度和遮盖力；A、C、D均为有机颜料，色彩鲜艳但部分耐光性不如无机颜料。（2）油画颜料中常含有机溶剂，使用时需注意通风，其主要原因是（）A.有机溶剂易挥发，有毒性，危害人体健康B.有机溶剂易燃烧，存在安全隐患C.有机溶剂会与空气反应，影响颜料干燥D.有机溶剂会稀释颜料，降低着色力答案：A解析：油画颜料中的有机溶剂（如松节油、二甲苯）具有挥发性，且部分有毒，长期吸入会损害呼吸道、神经系统等，因此使用时需通风；B有机溶剂确实易燃，但通风的主要目的是减少有毒气体吸入，而非防火；C、D并非通风的主要原因。（3）在艺术创作中，选择化学材料时需兼顾美观与环保，下列做法符合环保理念的是（）A.大量使用含重金属（如铅、汞）的颜料，提高色彩持久性B.选择水基涂料替代溶剂型涂料，减少有机溶剂排放C.将使用后的有毒颜料废弃物直接倒入下水道D.优先使用不可降解的塑料材料，避免作品损坏答案：B解析：水基涂料以水为溶剂，相较于溶剂型涂料，可减少有机溶剂的挥发和排放，更环保；A含重金属颜料有毒，且重金属会污染环境；C有毒废弃物直接排放会污染水体和土壤；D不可降解塑料会造成白色污染，不符合环保理念。（4）简要说明合成树脂在艺术雕塑中的应用优势及使用时的注意事项。答案：应用优势：①可塑性强，可通过浇筑、雕刻等方式制成各种形状的雕塑；②稳定性好