高考化学-考前解题-秘籍01 化学与STSE-知识点

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秘籍01 化学与STSE

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考向预测

①考查我国古代化学成就及相关化学史及世界化学史。

②根据古代典籍中的材料，考查有关物质的名称、成分和性质，以及有关基本操作。

③安全与健康；

④环境保护；

⑤新材料，新能源；

⑥诺贝尔化学奖和生理学或医学奖成果。

应试

近年高考有关STSE试题主要考查传统文化、能源、新材料、环境保护、大气治理、生活常识等，旨在考查考生对化学原理的积累应用和化学学科基础知识和基本信息的提取与联系能力；并注意正确理解常见的化学概念。题目体现了化学源于生活、服务于生活的理念，旨在要求学生要学以致用，复习时多留心生活中与化学原理有关的知识。

知识必备

一、中国古代化学的工艺简介

1．炼制陶器

陶瓷是传统的硅酸盐材料，它的基本原料是黏土。釉料中主要含有一些金属及其化合物，在高温烧制时金属及其化合物发生不同的氧化还原反应，产生不同颜色的物质。

2．冶炼青铜

冶炼青铜的过程大致是先把选好的矿石加入熔剂，再放入炼炉内，点燃木炭熔炼，等火候成熟，弃去炼渣得粗铜。粗铜经提炼才能获得纯净的红铜。红铜加锡、铅熔成合金，即是青铜。

3．锌的冶炼

明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，……冷淀，毁罐取出，……，即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。其冶炼Zn的方程式为ZnCO3＋2C=Zn＋3CO↑。

4．银的冶炼

银虽有以游离状态或银金合金状态(黄银)存在于自然界的,但很少，主要以硫化矿形式存在,并多与铅矿共生。中国大约在春秋初期才开始采集银，东汉时期发明了以黑锡（铅）结金银的“灰吹法”。明代著作《菽园杂记》、《天工开物》中有翔实记载。

5．汞的冶炼

在自然界中虽有游离态汞存在,但量很少,主要以丹砂（硫化汞）状态存在。方士们在密闭的设备中升炼水银，先后利用过石灰石、黄矾、赤铜、黑铅、铁和炭末来促进硫化汞的分解。南宋时期发明了蒸馏水银的工艺，设计了专用的装置，《天工开物》中也有类似记载。在中国的医药化学中还曾利用过铅汞齐、锡汞齐。唐代已开始用银锡汞齐作为补牙剂。

6．造纸

以我国古书《天工开物》卷中所记载的竹纸制造方法为例，步骤如下：

①斩竹漂塘：将新砍下的嫩竹放入池塘中，浸泡一百日以上，利用天然微生物分解并洗去竹子的青皮。

②煮徨足火：放入“徨”桶内与石灰一道蒸煮，利用石灰的碱性脱脂、杀死微生物等。

③舂臼：把上述处理的竹子，放入石臼中打烂，形同泥面。

④荡料入帘：将被打烂的竹料倒入水槽内，并以竹帘在水中荡料，竹料成为薄层附于竹帘上面。

⑤覆帘压纸：将竹帘反过来，使湿纸落于板上。重复荡料与覆帘步骤，叠积上千张湿纸后，加木板重压以挤去大部分的水。

⑥透火焙干：将湿纸逐张扬起，生火焙干。

7．黑火药

主要成分：硝酸钾、木炭和硫黄。

反应原理：2KNO3＋S＋3C=K2S＋N2↑＋3CO2↑。

8．酿酒

先用米曲霉、黑曲霉、黄曲霉等将淀粉分解(水解)为葡萄糖，称为糖化；再用酵母菌将葡萄糖发酵产生酒精，发酵后的混合料经过蒸馏，得到白酒和酒糟。

9．染色

染色是一个很古老的工艺，即用染料使物品着色。

10．淘冶黄金

黄金都是以游离状态存在于自然界，分沙金和脉金（小金）两种。历史上的早期采金技术都是“沙里淘金”。例如，《韩非子·内储说上》提到“丽水之中生金”。

二、常考经典史籍材料归纳

1．《汉书》中“高奴县有洧水，可燃”，这里的“洧水”指的是石油。

2．《抱朴子内篇·黄白》中“曾青涂铁，铁赤如铜”，其“曾青”是可溶性铜盐。

3．《本草纲目》中“冬月灶中所烧薪柴之灰，令人以灰淋汁，取碱浣衣”里的“碱”是K2CO3。

4．《天工开物》中“凡石灰，经火焚炼为用”里的“石灰”指的是CaCO3。

5．《神农本草经》中“水银……熔化还复为丹”里的“丹”是HgO。

6．《本草经集注》中区分硝石(KNO3)和朴消(Na2SO4)的方法：“以火烧之，紫青烟起，乃真硝石也”，这是利用了焰色反应。

7．《梦溪笔谈·器用》中“古人以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”里的“剂钢”是铁的合金。

8．《本草图经》中“绿矾形似朴消(Na2SO4·10H2O)而绿色，取此物置于铁板上，聚炭，封之囊袋，吹令火炽，其矾即沸，流出，色赤如融金汁者是真也”里的“绿矾”是FeSO4·7H2O，描述了绿矾受热分解的现象。

9．唐代刘禹锡撰于818年的《传信方》中有这样一段描述“治气痢巴石丸，取白矾一大斤，以炭火净地烧令汁尽，则其色如雪，谓之巴石”，巴石主要化学成分为KAl(SO4)2·12H2O。

10．战国所著《周礼》中记载沿海古人“煤饼烧蛎房成灰”(“蛎房”即牡蛎壳)，并把这种灰称为“蜃”，“蜃”的主要成分为CaO。

11．《咏煤炭》(明·于谦)中“凿开混沌得乌金……不辞辛苦出山林”其中“乌金”的主要成分是煤炭。

12．《天工开物》中有如下描述：“世间丝、麻、裘、褐皆具素质……”文中的“裘”主要成分是蛋白质。

13．《本草纲目拾遗》中在药物名“鼻冲水”条目下写到：贮以玻璃瓶，紧塞其口，勿使泄气，则药力不减．气甚辛烈，触人脑，非有病不可嗅。鼻冲水指的是氨水。

14．古代科学家方以智在其《物理小识》卷七《金石类》中指出:“有硇水者，剪银塊投之，则旋而为水”，“硇水”指的是硝酸；

15．《易经》记载：“泽中有火”，“上火下泽”。“泽中有火”是石油蒸气在湖泊池沼水面上起火现象的描述。石油蒸气是指沼气，即甲烷气体。

16．《天工开物》记载“人贱者短褐、臬裳，冬以御寒，夏以蔽体，其质造物之所具也。属草木者，为臬、麻、苘、葛……”文中的“臬、麻、苘、葛”属于纤维素。

17．傅鹑觚集·太子少傅箴》中写道：“夫金木无常，方园应行，亦有隐括，习与性形。故近朱者赤，近墨者黑。”这里的“朱”指的是 HgS。

18．《本草纲目》如下叙述：“本作颇黎。颇黎，国名也。其莹如水，其坚如玉，故名水玉，与水精同名……有酒色、紫色、白色，莹澈与水精相似”——指玻璃。

19．《清嘉录》中记载：“研雄黄末，屑蒲根，和酒以饮，谓之雄黄酒”，其中“雄黄”的主要成分是As4S4。

20．《集注》:“鸡屎矾不入药用，惟堪镀作，以合熟铜；投苦酒(醋)中，涂铁皆作铜色，外虽铜色，內质不变”中鸡屎矾指碱式硫酸铜或碱式碳酸铜。

三、传统文化中的化学变化和物理变化

1．“烈火焚烧若等闲”，该过程涉及化学变化——碳酸钙的分解。

2．北宋《千里江山图》中的颜料来自于矿物质，并经研磨、溶解、过滤这三道工序获得，这三道工序涉及的均是物理变化。

3．《本草图经》中“绿矾形似朴消(Na2SO4·10H2O)而绿色，取此物置于铁板上，聚炭，封之囊袋，吹令火炽，其矾即沸，流出，色赤如融金汁者是真也”里的“绿矾”是FeSO4·7H2O，描述了绿矾受热分解的现象。该过程为化学变化。

4．“熬胆矾(CuSO4·5H2O)铁釜，久之亦化为铜”，涉及的反应类型为置换反应。该过程为化学变化。

四、传统文化中的分离和提纯

1．“自元时始创其法，用浓酒和槽入甄，蒸令气上……其清如水，味极浓烈，盖酒露也。”该过程涉及蒸馏操作；

2．《本草纲目》中记载：“此即地霜也，所在山泽，冬月地上有霜，扫取以水淋汁，后乃煎炼而成”。“煎炼”涉及蒸发、结晶操作；

3．《本草纲目》中对碱式碳酸铅制备过程有如下叙述：“每铅百斤，熔化，削成薄片，卷作筒，安木甑内。甑下甑中各安醋一瓶，外以盐泥固济，纸封甑缝。风炉安火四周，养一七，便扫入水缸内。依旧封养，次次如此，铅尽为度。”文中涉及的操作方法是蒸馏；

4．“凡酸坏之酒，皆可蒸烧”，这种分离方法是蒸馏；

5．《天工开物》中对“海水盐”有如下描述：“凡煎盐锅古谓之牢盆，……其下列灶燃薪，多者十二三眼，少者七八眼，共煎此盘，……火燃釜底，滚沸延及成盐。”文中涉及的操作有加热、蒸发、结晶。

6．《本草纲目》中记载：“近时惟以糯米或粳米或黍或秫或大麦蒸熟，和曲酿瓮中七日，以甑蒸取”。文中涉及的操作为蒸馏。

7．《茶疏》中对泡茶过程有如下记载:“治壶、投茶、出浴、淋壶、烫杯、酾茶、品茶……”，泡茶过程涉及的操作有溶解、过滤。

8．《物理小识》中“以汞和金涂银器上，成白色，入火则汞去而金存，数次即黄”，该过程为汽化。

9．《游宦纪闻》中记载了民间制取花露水的方法:“锡为小甑，实花一重，香骨一重，常使花多于香。窍甑之傍，以泄汗液，以器贮之”。文中涉及的操作气体的冷凝过程。

10．《本草衍义》中对精制砒霜过程有如下叙述：“取砒之法，将生砒就置火上，以器覆之，令砒烟上飞着覆器，遂凝结累然下垂如乳，尖长者为胜，平短者次之。”文中涉及的操作方法是升华。

五、化学与STSE的常见考点

1．常见的环境污染及成因

污染名称

主要污染物及成因

雾霾

SO2、NOx和可吸入颗粒物(如PM2.5)与雾气结合的混合物

酸雨

SO2、NOx是导致酸雨形成的主要原因，过程如下：SO2＋H2O===H2SO3，

2H2SO3＋O2===2H2SO4；2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

光化学烟雾

机动车尾气和工业废气中碳氢化合物和氮氧化合物在光照条件下生成复杂的污染物

臭氧空洞

NOx、氟氯代烃等与臭氧发生作用，导致了臭氧层的损耗

水体污染

化肥、农药的过度使用，工业“三废”和生活污水的随意排放。水体富营养化可引起“水华”(淡水中)或“赤潮”(海水中)

温室效应

化石燃料的大量使用，使大气中的CO2气体大量增加，最终导致地表温度上升的现象

白色污染

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

2．常见材料的组成或性质

材料

组成或性质

天然

纤维

棉、麻

富含多糖纤维素，只含C、H、O三种元素

蚕丝、羊毛

主要成分是蛋白质，蛋白质在蛋白酶的作用下可水解

人造纤维

将天然纤维(木材、甘蔗渣)经过化学加工处理后得到的产品

合成纤维

以石油、煤、天然气和农副产品做原料加工制得单体，单体经聚合反应制成的高分子化合物，如“六大纶”

硅材料

晶体硅是重要的半导体材料，光导纤维的主要成分是二氧化硅

合金材料

由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质

玻璃

普通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物质，是混合物。

水泥

硅酸盐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

陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料，制备原料为黏土。

传统半导体材料（Si）

光感电池、太阳能电路板、计算机芯片等。

新型半导体材料

GaN、GaAs、InSb、InN等等。

特种金属材料

包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。

微提示：新材料包括新型无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料等；新能源包括太阳能、风能、潮汐能、地热能等。

3．安全与健康：人体必需的营养元素，重金属对人体的危害，食品添加剂，有关化学与健康方面的材料等。

4．常见的净水剂或消毒剂

①净水剂：铁盐、铝盐、木炭等。

②消毒剂：铜盐、高铁酸钠、次氯酸盐、臭氧等。

5．绿色化学

(1)核心：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。

(2)原则：原子利用率为100%。

(3)应用：

①开发绿色反应，将原子利用率提高到100%；②使用无毒无害的原料；③选用无毒无害的催化剂；

④使用无毒无害的溶剂；⑤发展“绿色工艺”；⑥开发和生产绿色产品。

五、常考的物质用途

物质

用途

明矾

净水剂

硫酸铝、小苏打

泡沫灭火器灭火

FeCl3溶液

印刷电路板回收铜

氢氟酸

刻蚀玻璃

硅胶

袋装食品的干燥剂

二氧化硫

纸浆的漂白剂

甘油

护肤保湿剂

铁粉

食品袋内的脱氧剂

热的纯碱

洗涤油污

活性炭

除去冰箱中的异味，除去水中的色素、异味

浸泡KMnO4的硅藻土

保鲜水果

液氨

制冷剂

乙烯

水果催熟剂

氢氧化铝

胃酸中和剂

六、生产和生活中的常见物质

1．熟记常见物质的俗名及化学式

(1)明矾：KAl(SO4)2·12H2O

(2)胆矾、蓝矾：CuSO4·5H2O

(3)绿矾：FeSO4·7H2O

(4)钡餐、重晶石：BaSO4

(5)孔雀石(铜绿)：Cu2(OH)2CO3

(6)水晶、石英：SiO2

(7)纯碱、苏打：Na2CO3

(8)磁性氧化铁：Fe3O4

2．熟记生活中的下列物质

(1)无机盐净水剂：氯化铁，硫酸亚铁，硫酸铁，硫酸铝，氯化铝，明矾。

其原理均是无机盐电离的金属阳离子水解形成氢氧化铁胶体、氢氧化铝胶体吸附水中的悬浮颗粒并一起沉降下来。

注：K2FeO4是强氧化剂，还原产物铁离子水解生成氢氧化铁胶体，是新型净水剂。

(2)常见的消毒剂：

①含氯消毒剂：是指溶于水产生具有杀微生物活性的次氯酸的消毒剂，其有效成分常以有效氯表示。包括：氯气、漂白粉(氯化钙与次氯酸钙的混合物)、次氯酸钠(84消毒液)、次氯酸钙(漂粉精)。

②过氧化物：过氧化氢(H2O2)、过氧乙酸(CH3COOOH)。

③其他：二氧化氯、臭氧、SO2、KMnO4、75%的酒精、苯酚。

(3)漂白剂：漂白粉、次氯酸钠、SO2、过氧化氢、过氧化钠、臭氧、活性炭。

(4)干燥剂：浓硫酸(不能干燥NH3、H2S、HI)、生石灰(也可作食品干燥剂)、无水氯化钙(不能干燥氨气)、硅胶可作(袋装食品)干燥剂、P2O5(不能作食品干燥剂)。

七、常见无机物性质与用途对应关系

性质

用途

(1)

硅是常用的半导体材料

可作太阳能电池板

(2)

二氧化硅导光能力强，并且有硬度和柔韧度

可作光导纤维

(3)

4HF＋SiO2===2H2O＋SiF4↑

用HF雕刻玻璃

(4)

2C＋SiO2 =Si＋2CO↑

碳还原二氧化硅制备粗硅

(5)

碘酸钾在常温下稳定

食盐中的加碘物质

(6)

氮气的化学性质稳定

作保护气

(7)

浓氨水具有挥发性和还原性

用浓氨水检验输送氯气的管道是否漏气

(8)

草木灰和硫铵反应生成氨气，使肥效降低

草木灰和硫铵不能混合施用

(9)

二氧化硫与氧气反应

二氧化硫可用于制作葡萄酒的食品添加剂

(10)

氦气化学性质稳定、密度小

可用于填充飞艇、气球

(11)

钠具有较强的还原性

可用于冶炼钛、锆、铌等金属

(12)

NaHCO3受热分解生成CO2，能与酸反应

可用作焙制糕点的膨松剂、胃酸中和剂

(13)

Na2CO3水解使溶液显碱性

用热的纯碱溶液洗去油污

(14)

Na2O2与H2O、CO2反应均生成O2

作供氧剂

(15)

肥皂水显碱性

肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂

(16)

水玻璃不燃不爆

可用作耐火材料

(17)

硅酸钠的水溶液是一种无机黏合剂

盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞

(18)

锂质量轻、比能量大

可用作电池负极材料

(19)

Al具有良好的延展性和抗腐蚀性

常用铝箔包装物品

(20)

铝有还原性能发生铝热反应

可用于焊接铁轨、冶炼难熔金属

(21)

MgO、Al2O3的熔点很高

作耐高温材料

(22)

小苏打与硫酸铝溶液发生双水解反应

可以作泡沫灭火器

(23)

Al(OH)3有弱碱性

可用于中和胃酸

(24)

镁铝合金质量轻、强度大

可用作高铁车厢材料

(25)

Fe粉具有还原性

可用于防止食品氧化变质

(26)

Fe2O3是红棕色粉末

可用作红色颜料

(27)

Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2

FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板

(28)

CuSO4使蛋白质变性

误服CuSO4溶液，喝蛋清或豆浆解毒

(29)

BaSO4不溶于水，不与胃酸反应

在医疗上用作“钡餐”透视

技法必备

1．解答传统文化中涉及化学知识的问题的方法

首先要读懂题中文言文所描述的物质的性质、重要的操作等。由于文中物质的名称一般与现在的化学教材中的相关物质的名称不同,因此需通过性质联系所学化学知识分析题目所描述的化学过程。其次要对应学过的化学原理,以便能够从原料利用率、循环利用、节能减排及绿色环保等角度对化工生产流程及其方案进行正确的分析与评价。

2．解题传统文化试题的关键和基本思路

解答此类试题的关键是根据所给文本信息提取有效信息并正确解读，转化为化学学科中物质的物理性质、化学性质、分离与提纯方法、反应类型及反应原理等熟悉的教材知识。解题的基本思路如下：

3.STSE解题四步骤：

第一步：细读题

对选择题的题干要进行逐字逐句地读，找出关键字，分析题目给出的新信息所考查的内容。

第二步：提信息

根据题干中找出的关键字，找出题给新信息所考查的内容，从而提取解题的有效信息，根据提取的信息，从而对所考查的性质与知识的应用进行分析。

第三步：析过程

根据从题中提取的有效信息，对所给选项认真细致的分析，确定考查的知识板块，再回顾以往解同类题易犯的错误，易漏的知识内容等进行比较分析。

第四步：判正误

根据前三步的认真细致的过程分析，再根据答题的具体要求，如“不正确”与“正确”；“一定”与“可能”等易看错内容，作出有效的正确的判断。

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