高中化學(xué)專題4化學(xué)科學(xué)與人類文明第一單元化學(xué)是認(rèn)識(shí)和創(chuàng)造物質(zhì)的科學(xué)

專題4化學(xué)科學(xué)與人類文明第一單元化學(xué)是認(rèn)識(shí)和創(chuàng)造物質(zhì)科學(xué)1/491.能用化學(xué)發(fā)展史說明并體會(huì)人類對物質(zhì)及其改變認(rèn)識(shí)是逐步發(fā)展和深入。2.了解化學(xué)科學(xué)在人類認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界方面主要作用。3.了解化學(xué)在合成新物質(zhì)、提升人類生活質(zhì)量方面主要作用。4.了解金屬活動(dòng)性與金屬冶煉方法聯(lián)絡(luò)，知道金屬冶煉本質(zhì)。2/49一、化學(xué)是打開物質(zhì)世界鑰匙1.金屬冶煉：(1)金屬使用發(fā)展歷程：金屬活動(dòng)性次序3/49(2)金屬冶煉：活動(dòng)性4/492.化學(xué)科學(xué)理論建立與發(fā)展：(1)19世紀(jì)時(shí)化學(xué)科學(xué)理論：①以_____________、分子結(jié)構(gòu)和原子價(jià)鍵理論為中心內(nèi)容經(jīng)典原子分子論建立。②1869年門捷列夫發(fā)覺了___________。③_____________提出奠定了化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力基礎(chǔ)。④尿素①合成，徹底動(dòng)搖了“生命力論”。道爾頓原子論元素周期律質(zhì)量作用定律5/49(2)20世紀(jì)時(shí)化學(xué)科學(xué)理論：①化學(xué)家_____提出了_____理論和_______分子螺旋結(jié)構(gòu)模型，為DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型提出奠定了基礎(chǔ)。②掃描隧道顯微鏡發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了對___________操縱。鮑林氫鍵蛋白質(zhì)原子或分子6/493.人類對酸堿認(rèn)識(shí)發(fā)展：(1)阿倫尼烏斯電離學(xué)說：①酸：電解質(zhì)電離產(chǎn)生陽離子全部是_______化合物，如HCl、H2SO4等。②堿：電解質(zhì)電離產(chǎn)生陰離子全部是___________化合物，如NaOH等。氫離子氫氧根離子7/49(2)酸堿質(zhì)子理論：①酸：能_____質(zhì)子物質(zhì)，如HNO3、CH3COOH等。②堿：能_____質(zhì)子物質(zhì)，如OH-、CH3COO-等。③酸堿兩性物質(zhì)：既能_________又能_________物質(zhì)，如H2O、等。舉例：給出接收給出質(zhì)子接收質(zhì)子8/49二、化學(xué)是人類創(chuàng)造新物質(zhì)工具1.惰性電極電解熔融NaCl與電解NaCl水溶液比較：電解熔融NaCl電解NaCl水溶液存在離子Na+、Cl-Na+、Cl-、OH-、H+電極反應(yīng)式陽極：________________陰極：____________陽極：_______________陰極：_______________電解產(chǎn)物Na、Cl2H2、Cl2、NaOH電解方程式______________________________________________________2Cl--2e-====Cl2↑Na++e-====Na2Cl--2e-====Cl2↑2H++2e-====H2↑通電====2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑通電====2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH9/492.合成氨：(1)反應(yīng)原理：_______________________。(2)合成氨技術(shù)對人類貢獻(xiàn)：_____等人于20世紀(jì)初創(chuàng)造合成氨技術(shù)，使世界糧食產(chǎn)量增加近一倍。3.合成農(nóng)藥：(1)DDT②：殘留毒性，對環(huán)境危害大。(2)發(fā)展方向：研制_____________________________農(nóng)藥。4.合成醫(yī)藥：抗生素和新藥品合成，提升了人類控制和治療疾病能力。

哈伯高效、低殘毒、能夠被生物降解催化劑高溫、高壓N2+3H22NH3??????????????????10/49【思索辨析】1.判斷正誤：(1)化合態(tài)金屬元素被還原時(shí)，一定得到對應(yīng)金屬單質(zhì)。(

)分析：變價(jià)金屬元素化合物被還原時(shí)，可能得到低價(jià)態(tài)金屬元素化合物，如2FeCl3+Fe====3FeCl2?！?1/49(2)金屬冶煉過程中，被冶煉金屬既可被氧化，也可被還原。()分析：金屬冶煉原理是利用氧化還原反應(yīng)，把金屬礦物中金屬陽離子還原成金屬單質(zhì)，所以，金屬冶煉過程中，被冶煉金屬只能被還原?！?2/49(3)據(jù)酸堿質(zhì)子理論知(NH4)2CO3是酸堿兩性物質(zhì)。()分析：在(NH4)2CO3中，能夠給出質(zhì)子變成NH3，

能接收質(zhì)子形成H2CO3，屬于酸堿兩性物質(zhì)。√13/49(4)化學(xué)真正成為一門科學(xué)并較快發(fā)展，始于質(zhì)量守恒定律發(fā)覺。()分析：原子—分子論問世使化學(xué)真正成為一門科學(xué)并較快發(fā)展?！?4/492.問題思索：(1)銅錢在歷史上曾經(jīng)是一個(gè)廣泛流通貨幣。試從物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)角度分析為何銅慣用于制造貨幣(銅熔點(diǎn)是1183.4℃，鐵熔點(diǎn)是1534.8℃)?分析：銅化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易被腐蝕;銅熔點(diǎn)比較低，輕易冶煉鑄造成型。15/49(2)在金屬中，鋁元素在地殼中含量居第一位，為何鋁發(fā)覺和使用比銅和鐵要晚得多?分析：金屬發(fā)覺和使用與金屬活潑性親密相關(guān)，金屬越活潑，其對應(yīng)金屬陽離子得到電子能力越弱，冶煉難度越大。鋁是一個(gè)非?；顫娊饘?，用普通還原劑極難將其還原，工業(yè)上采取最強(qiáng)有力氧化還原伎倆——電解法進(jìn)行冶煉，而銅和鐵用普通還原劑就能夠到達(dá)目標(biāo)，所以鋁發(fā)覺和使用比銅和鐵要晚得多。16/49(3)合成氨技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，工業(yè)上生產(chǎn)硝酸是怎樣利用合成氨技術(shù)?發(fā)生一系列反應(yīng)是什么?分析：工業(yè)上生產(chǎn)硝酸路徑是：N2

NH3

NONO2

HNO3。發(fā)生一系列反應(yīng)是：①N2+3H2

2NH3;②4NH3+5O2

4NO+6H2O;③2NO+O2====2NO2;④3NO2+H2O====2HNO3+NO。O2N2O2H2O高溫、高壓催化劑Pt△==17/49【知識(shí)鏈接】①尿素人體或其它哺乳動(dòng)物中含氮物質(zhì)代謝主要最終產(chǎn)物。1828年，德國化學(xué)家維勒首次使用無機(jī)物質(zhì)人工合成了尿素。尿素合成揭開了人工合成有機(jī)物序幕。由此，證實(shí)了生命力論(認(rèn)為無機(jī)物與有機(jī)物有根本性差異，無機(jī)物無法變成有機(jī)物，有機(jī)化合物只能由生物細(xì)胞在一個(gè)特殊力量——生命力作用下產(chǎn)生，人工合成是不可能)錯(cuò)誤。18/49②DDT又叫滴滴涕，化學(xué)名為雙對氯苯基三氯乙烷，化學(xué)式(ClC6H4)2CH(CCl3)。為白色晶體，不溶于水，溶于煤油，可制成乳劑，是有效殺蟲劑。為20世紀(jì)上半葉預(yù)防農(nóng)業(yè)病蟲害，減輕瘧疾傷寒等蚊蠅傳輸疾病危害起到了很大作用。但因?yàn)槠鋵Νh(huán)境污染過于嚴(yán)重，當(dāng)前很多國家和地域已經(jīng)禁止使用。19/49

金屬常見冶煉方法1.金屬冶煉原理：金屬冶煉實(shí)質(zhì)是依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，使金屬化合物中金屬陽離子得到電子被還原為金屬單質(zhì)，即：Mn++ne-====M。2.金屬活潑性與冶煉方法關(guān)系：20/493.金屬冶煉四種方法：21/49冶煉方法主要原理舉例電解法用電解熔融金屬化合物方法將金屬元素還原出來2NaCl(熔融)

2Na+Cl2↑MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑熱還原法高溫下利用C、CO、H2、Al等還原劑將金屬元素從化合物中還原出來H2+CuOCu+H2O3CO+Fe2O32Fe+3CO22Al+Cr2O3

Al2O3+2Cr通電====通電====△====高溫====高溫====22/49冶煉方法主要原理舉例熱分解法一些不活潑金屬離子取得電子能力較強(qiáng)，用加熱分解其化合物方法能夠得到金屬單質(zhì)2HgO2Hg+O2↑2Ag2O4Ag+O2↑

物理分離法直接將金屬中雜質(zhì)分離除去Au、Pt

△====△====23/49【知識(shí)備選】金屬冶煉三個(gè)步驟及目標(biāo)步驟目礦石富集除去雜質(zhì)、提升礦石中有效成份含量冶煉用適當(dāng)還原劑把礦石中化合態(tài)金屬還原，得到粗金屬單質(zhì)精煉加入試劑除雜或電解精煉，得到純金屬24/49【學(xué)而后思】(1)單質(zhì)鐵能夠用以下兩種方法進(jìn)行冶煉：①Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2，②Fe2O3+2Al

2Fe+Al2O3，哪種方法更加好?提醒：①方法更加好一些。用鋁冶煉成本高，所以最好用廉價(jià)CO做還原劑。高溫====高溫====25/49(2)已知電解熔融NaCl可得到Na和Cl2，那么電解AlCl3也可得到Al和Cl2，這種說法正確嗎?試說明理由。提醒：不正確。因?yàn)锳lCl3是共價(jià)化合物，不能導(dǎo)電。普通工業(yè)上采取電解熔融Al2O3方法冶煉金屬鋁。26/49類型金屬冶煉方法

【典例】氧化還原反應(yīng)廣泛應(yīng)用于金屬冶煉，以下說法不正確是(

)A.電解熔融氯化鈉制取金屬鈉反應(yīng)中，鈉離子被還原，氯離子被氧化B.濕法煉銅與火法煉銅反應(yīng)中，銅元素都發(fā)生還原反應(yīng)C.用磁鐵礦煉鐵反應(yīng)中，1molFe3O4被CO還原成Fe，轉(zhuǎn)移9mol電子D.鋁熱法還原鐵反應(yīng)中，放出熱量能使鐵熔化27/49【解題指南】解答本題要注意以下3點(diǎn)：(1)得電子元素被還原，發(fā)生還原反應(yīng);失電子元素被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)。(2)Fe3O4中鐵整體顯+8價(jià)，據(jù)此能夠列出Fe3O4和轉(zhuǎn)移電子之間關(guān)系。(3)鋁熱反應(yīng)放出大量熱，得到熔融金屬單質(zhì)。28/49【解析】選C。電解熔融氯化鈉制取金屬鈉反應(yīng)中，鈉離子得電子生成單質(zhì)鈉被還原，發(fā)生還原反應(yīng);氯離子失電子生成氯氣單質(zhì)被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確;在濕法煉銅與火法煉銅反應(yīng)中，銅元素得電子生成銅單質(zhì)，所以都發(fā)生還原反應(yīng)，故B正確;Fe3O4+4CO

3Fe+4CO2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8e-，即Fe3O4～8e-，n(e-)=8n(Fe3O4)=8×1mol=8mol，所以還原1molFe3O4轉(zhuǎn)移電子8mol，故C錯(cuò)誤;鋁熱法還原鐵反應(yīng)中，放出熱量能使鐵熔化，但很快會(huì)凝固，故D正確?！?=29/49【名師點(diǎn)評】講解本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)復(fù)習(xí)鞏固氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識(shí)，從氧化還原反應(yīng)角度認(rèn)識(shí)金屬冶煉本質(zhì)。(2)補(bǔ)充完善判斷金屬活潑性常見方法，使學(xué)生形成完整知識(shí)體系。30/49【誤區(qū)警示】金屬冶煉與氧化還原反應(yīng)原理關(guān)系(1)只能說從絕大多數(shù)礦物中提煉以化合物形式存在金屬基本原理是氧化還原反應(yīng)(實(shí)際情況很復(fù)雜，比如煉鐵還有除硫、除磷、造渣等很多反應(yīng)同時(shí)發(fā)生)，如Au、Pt等金屬富集采取是物理分離法。(2)是氧化還原反應(yīng)不一定都需要加還原劑，比如鋁、鎂等活潑金屬冶煉、不能用加還原劑方法使它們從化合物中分離出來，只能用電解方法;汞提煉可采取熱分解氧化物、蒸餾方法冶煉。(3)金屬由化合態(tài)變成游離態(tài)，是被還原，發(fā)生是還原反應(yīng)。31/49【變式訓(xùn)練】冶煉金屬普通有以下4種方法：①焦炭法;②水煤氣(或氫氣、一氧化碳)法;③活潑金屬置換法;④電解法。這4種方法在工業(yè)上都有應(yīng)用。古代有：Ⅰ.火燒孔雀石煉銅;Ⅱ.濕法煉銅。當(dāng)代有：Ⅲ.鋁熱法煉鉻;Ⅳ.從光鹵石(MgCl2·6H2O)中煉鎂。對它們冶煉方法分類，不正確是(

)A.Ⅰ，①

B.Ⅱ，②

C.Ⅲ，③

D.Ⅳ，④32/49【解析】選B。金屬冶煉方法選擇與金屬在自然界中存在狀態(tài)、金屬活動(dòng)性等相關(guān)，需要在了解基礎(chǔ)上加以記憶。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ發(fā)生反應(yīng)分別是：Ⅰ.Cu2(OH)2CO3

2CuO+CO2↑+H2O

C+2CuO

2Cu+CO2↑Ⅱ.Fe+CuSO4====FeSO4+CuⅢ.2Al+Cr2O3

Al2O3+2CrⅣ.先從光鹵石中提取MgCl2，再電解熔融MgCl2：MgCl2(熔融)

Mg+Cl2↑。則Ⅰ屬于方法①，Ⅱ?qū)儆诜椒á?，Ⅲ屬于方法③，Ⅳ屬于方法④。綜上分析，B選項(xiàng)不正確?！?==△===高溫===通電===33/49【變式備選】不太活潑金屬元素硝酸鹽在受熱分解時(shí)金屬元素將轉(zhuǎn)變?yōu)槠溲趸锘騿钨|(zhì)。在通風(fēng)櫥中給盛有少許硝酸汞固體試管加熱，最終試管中(

)A.留下銀白色液體B.留下少許白色硝酸汞固體C.留下紅色氧化汞固體D.無剩下物34/49【解析】選D。依據(jù)題意，硝酸汞受熱會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，首先生成氧化物(即HgO)和其它氣體，HgO不穩(wěn)定，加熱時(shí)繼續(xù)分解，又得到金屬Hg。Hg在常溫下為液體，受熱時(shí)一定會(huì)揮發(fā)，所以最終試管中無剩下物。35/491.以下說法正確是()A.我國流通硬幣材質(zhì)是金屬單質(zhì)B.全部不銹鋼都只含有金屬元素C.商代司母戊鼎是純銅打造而成D.鎂合金硬度和強(qiáng)度均高于純鎂【解析】選D。我國流通硬幣材質(zhì)是合金;不銹鋼是合金，含碳;商代司母戊鼎是銅合金;普通，合金比各成份金屬硬度、強(qiáng)度等物理性能愈加優(yōu)良，故D正確。36/492.金屬鈦能夠經(jīng)過以下反應(yīng)冶煉：TiCl4+4Na4NaCl+Ti，以下說法正確是(

)A.該反應(yīng)說明鈉是強(qiáng)氧化劑，可用于冶煉金屬B.該反應(yīng)條件是TiCl4在熔融狀態(tài)或水溶液中C.Ti是氧化產(chǎn)物D.NaCl是氧化產(chǎn)物700℃～800℃===========37/49【解析】選D。由反應(yīng)方程可知，是利用Na還原性比鈦強(qiáng)，用熱還原法來冶煉金屬Ti。鈉應(yīng)為強(qiáng)還原劑，A項(xiàng)錯(cuò)誤;鈉會(huì)與水反應(yīng)，故反應(yīng)條件應(yīng)是TiCl4在熔融狀態(tài)，B項(xiàng)錯(cuò)誤;Ti化合價(jià)由+4降為0，Ti應(yīng)為還原產(chǎn)物，C項(xiàng)錯(cuò)誤;鈉元素由0價(jià)升高至+1價(jià)，化合價(jià)升高，被氧化，應(yīng)為氧化產(chǎn)物，D項(xiàng)正確。38/493.以下事實(shí)得出結(jié)論錯(cuò)誤是(

)A.維勒用無機(jī)物合成了尿素，突破了無機(jī)物與有機(jī)物界限B.門捷列夫在前人基礎(chǔ)上發(fā)覺了元素周期律，表明科學(xué)研究既要繼承又要?jiǎng)?chuàng)新C.C60是英國和美國化學(xué)家共同發(fā)覺，表達(dá)了國際科技合作主要性D.科恩和波普爾因理論化學(xué)方面貢獻(xiàn)獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，意味著化學(xué)已成為以理論研究為主學(xué)科39/49【解析】選D?；瘜W(xué)是一門以試驗(yàn)為基礎(chǔ)學(xué)科，有結(jié)論能夠經(jīng)過化學(xué)試驗(yàn)來驗(yàn)證，不過更要重視以化學(xué)試驗(yàn)為切入點(diǎn)來進(jìn)行試驗(yàn)，由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，逐步形成理論體系，因而化學(xué)科學(xué)研究應(yīng)該是理論和實(shí)踐結(jié)合。40/494.(雙選)以下敘述錯(cuò)誤是()A.煉鐵時(shí)，還原劑CO將鐵從鐵礦中還原出來B.活潑金屬Na只能用電解法冶煉制出C.汞冶煉只能用還原劑法D.鋁冶煉用還原劑法【解析】選C、D。多數(shù)金屬冶煉用熱還原法如Fe、W、Cr等;有些不活潑金屬用熱分解法就可制得如Hg、Ag等，故C錯(cuò);活潑金屬K、Na、Ca、Al等用電解法冶煉，故D錯(cuò)。41/495.依據(jù)阿倫尼烏斯酸堿理論，以下物質(zhì)屬于酸是()A.HClB.NaHCO3C.NaHSO4D.NaHS【解析】選A。四種物質(zhì)電離方程式分別是HCl====H++Cl-、NaHCO3====Na++、NaHSO4====Na++H++、NaHS====Na++HS-，依據(jù)阿倫尼烏斯酸堿理論，電離出來陽離子全部是H+電解質(zhì)才是酸，故只有HCl符合題意。42/496.金屬冶煉與處理常包括氧化還原反應(yīng)。(1)由以下物質(zhì)冶煉對應(yīng)金屬時(shí)采取電解法是

。a.Fe2O3

b.NaCl

c.Cu2S

d.Al2O3(2)輝銅礦(Cu2S)可發(fā)生反應(yīng)2Cu2S+2H2SO4+5O2====4CuSO4+2H2O，該反應(yīng)還原劑是

，當(dāng)1molO2發(fā)生反應(yīng)時(shí)，還原劑所失電子物質(zhì)量為

mol。43/49【解析】(1)NaCl與Al2O3冶煉需要用電解法，F(xiàn)e2O3與Cu2S能夠用熱還原法，所認(rèn)為b、d。(2)在該