【高考化学】新视角考前提醒：热考情境素材-学案

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一、物质情境素材
1.硼的化合物
(1)硼砂(Na2B4O7·10H2O)，可通过反应4NaBO2＋CO2＋10H2O===Na2B4O7·10H2O＋Na2CO3制备；可用于制备硼酸(H3BO3)：Na2B4O7＋H2SO4＋5H2O===4H3BO3↓＋Na2SO4。
(2)硼酸(H3BO3)是一元弱酸，电离方程式为H3BO3＋H2OH＋＋[B(OH)4]－(促进水的电离)。
(3)硼氢化钠的结构为，其中氢元素为－1价，具有还原性，可用作醛类、酮类和酰氯类的还原剂。
2.联氨
联氨(N2H4)又叫肼，电子式为，其中氮元素呈－2价。联氨为二元弱碱，碱性比NH3弱，电离方程式为N2H4＋H2ON2Heq \\al(＋,5)＋OH－、N2Heq \\al(＋,5)＋H2ON2Heq \\al(2＋,6)＋OH－，能被氧气、H2O2等氧化，可用作喷气式发动机推进剂、火箭燃料等。N2H4·H2O在碱性溶液中能将银、镍等金属离子还原成金属单质，自身被氧化为N2。
3.磷及其化合物
(1)P4呈正四面体结构，每个分子含6个P—P键，键角为60°。
(2)P2O5常用作干燥剂，能干燥酸性或中性气体，与H2O反应生成HPO3或H3PO4。
(3)H3PO2(次磷酸)为一元中强酸，H3PO3(亚磷酸)为二元中强酸，H3PO4(磷酸)为三元中强酸。
4.砷的化合物
(1)As2O3：俗称砒霜，微溶于水生成亚砷酸(H3AsO3)，H3AsO3可被过氧化氢氧化成砷酸(H3AsO4)。As2O3属于两性氧化物：As2O3＋6NaOH===2Na3AsO3＋3H2O，As2O3＋6HCl===2AsCl3＋3H2O。
(2)H3AsO4：三元弱酸，具有弱氧化性，可与碘离子在酸性条件下发生氧化还原反应：H3AsO4＋2KI＋H2SO4===H3AsO3＋K2SO4＋H2O＋I2。
5.钒的化合物
(1)V2O5：两性氧化物，但以酸性为主，与碱发生反应，如V2O5＋6NaOH===2Na3VO4＋3H2O；有较强的氧化性，如能发生反应V2O5＋6HCl(浓)===2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O。
(2)NH4VO3：加热条件下不稳定，发生反应2NH4VO3eq \(=====,\s\up7(△))V2O5＋2NH3↑＋H2O。
(3)钒的化合物颜色众多，如VOeq \\al(＋,)eq^\(2,\s\d4(黄色)) eq \(――→,\s\up7(还原剂))VOeq^\(2＋,\s\d4(蓝色)) eq \(――→,\s\up7(还原剂))Veq^\(3＋,\s\d4(绿色)) eq \(――→,\s\up7(还原剂))Veq^\(2＋,\s\d4(紫色))。
6.铬的化合物
(1)Cr2O3：两性氧化物，Cr2O3＋6H＋===2Cr3＋＋3H2O，Cr2O3＋2OH－===2CrOeq \\al(－,2)＋H2O。
(2)Cr(OH)3：两性氢氧化物，Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O，Cr(OH)3＋OH－===CrOeq \\al(－,2)＋2H2O。
(3)CrOeq \\al(2－,4)与Cr2Oeq \\al(2－,7)
①可相互转化，2CrOeq \\al(2－,4)(黄色)＋2H＋Cr2Oeq \\al(2－,7)(橙色)＋H2O。
②强氧化性，如5H＋＋Cr2Oeq \\al(2－,7)＋3HSOeq \\al(－,3)===2Cr3＋＋3SOeq \\al(2－,4)＋4H2O，2CrOeq \\al(2－,4)＋16H＋＋6Cl－===2Cr3＋＋3Cl2↑＋8H2O。
7.钛的化合物
(1)TiO2：能与浓碱溶液缓慢反应，TiO2＋2NaOH(浓)===Na2TiO3＋H2O。常用金红石制备钛：TiO2＋2Cl2＋2Ceq \(=====,\s\up7(△))TiCl4＋2CO、2Mg＋TiCl4eq \(=====,\s\up7(△))2MgCl2＋Ti。
(2)TiCl4：暴露在潮湿空气中会冒出白烟，TiCl4＋3H2O===H2TiO3↓＋4HCl或TiCl4＋2H2O===TiO2↓＋4HCl。
二、概念情境素材
1.气溶胶
气溶胶的分散质粒子直径大小为1～100 nm，气溶胶可自然产生，如云、雾、霾都属于气溶胶。
2.消毒
常见的氧化性消毒剂有H2O2、过氧乙酸、二氧化氯、“84”消毒液等，其原理是使细菌、病毒的蛋白质或酶变性，抑制DNA、RNA的复制或改变细胞膜的通透性，造成微生物的灭活。
3.电池比能量、电流效率、法拉第常数
电池单位质量或单位体积所能输出的电能，分别称为质量比能量和体积比能量。所谓电流效率，一般指阴极电流效率，即金属在阴极上沉积的实际量与在相同条件下按法拉第定律计算得出的理论量之比(以百分数表示)。法拉第常数F＝96 500 C/ml，Q＝It＝nF。
4.速率常数
假设基元反应为aA＋dD===gG＋hH，其反应速率可表示为v＝kca(A)·cd(D)，k称为速率常数，其与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。
5.第一电子亲和能
元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量。
6.大π键
在一个具有平面结构的多原子分子中，如果彼此相邻的3个或多个原子中有垂直于分子平面的、对称性一致的、未参与杂化的原子轨道，那么这些轨道可以相互重叠，形成多中心π键，这种多中心π键又称“共轭π键”或“非定域π键”，简称大π键。如SO3的中心原子S形成3个σ键，采取sp2杂化，硫原子上还有1个垂直于分子平面的p轨道，3个氧原子也各有1个垂直于分子平面的p轨道，分子总价层电子数为24，3个σ键有6个电子，每个氧原子上有2个不与分子平面垂直的孤电子对，因此4个平行p轨道中共有6(24－6－3×4)个电子，即形成了Πeq \\al(6,4)键。
7.混合型晶体
石墨晶体是层状结构，层间靠范德华力维系，有类似金属晶体的导电性，不能简单地将其归属于任何一种晶体，故石墨晶体是一种混合型晶体。
8.等离子体
气态物质在高温或者在外加电场等激发下，电子脱离中性原子或分子形成电子和阳离子。这种由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体称为等离子体。等离子体是一种特殊的物质状态，日光灯和霓虹灯的灯管里、蜡烛的火焰里等均存在等离子体。
9.表面活性剂
分子的一端为有极性的亲水基团，另一端为没有或者几乎没有极性的疏水基团，这类有机分子被称为表面活性剂。它们在水中形成亲水基团向外、疏水基团向内的“胶束”，而油渍等污垢是疏水的，会被包裹在“胶束”的内腔，从而可以达到去污效果。
10.手性碳原子
连有4个不同原子或基团的碳原子称为手性碳原子，如(手性碳原子用*标出)。
三、装置情境素材
1.索氏提取装置
如图1所示，实验时将粉末状固体置于滤纸套筒1内，烧瓶中溶剂(萃取剂)受热蒸发，蒸气沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入滤纸套筒1中，与粉末状固体接触，进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时，经虹吸管3返回烧瓶，从而实现对粉末状固体的连续萃取。
2.安全漏斗
如图2所示，安全漏斗的颈上有一迂回圈，向安全漏斗中加入液体，部分液体残留在安全漏斗颈部，起液封作用，可避免蒸馏烧瓶中气体从漏斗中逸出，同时这个圈在一定程度上可避免反应器内的溶液因压强增大而上升喷出。
3.减压过滤(抽滤)装置
如图3所示，通过抽气泵制造吸滤瓶中的低压环境，使过滤能加速进行。安全瓶的作用是防止倒吸。
4.减压蒸馏装置
常压蒸馏时常加入沸石，是因为液体在受热过程中，沸石吸附的气体逐渐逸出，能起到防止暴沸的作用。而在减压蒸馏装置(如图4所示)中，不能加入沸石，应在克氏蒸馏头中装入毛细管，通过控制毛细管上的活塞来调节空气的流量，使极少量空气进入液体，冒出连续的微小气泡，起到防止暴沸的作用。
5.分水器
常用于有机实验中，作用是把反应过程中产生的水带到反应体系外，以提高转化率。使用条件是与水一起蒸出来的物质与水不互溶，且密度比水的小。反应前预先加入一些水至分水器中，使液面低于支管口0.5 cm(如图5所示)，并做好标记。在加热过程中，有机化合物与水形成共沸物蒸出并冷凝回流至分水器中。随着反应的进行，有机化合物浮在水面上，回流到烧瓶中，而生成的水进入下层，不再参与反应。在此期间水面逐渐升高，因此需要打开下方的活塞，放出少量的水，使水面维持在标记处。
6.球形滴液漏斗
球形滴液漏斗(如图6所示)活塞下端有一小球，球内有一小滴嘴，在活塞孔径控制下，可调节液滴的速度和液滴的大小，可以逐滴滴加液体，更好地控制反应速率。
四、生活情境素材
1.臭氧层的保护
大气中的臭氧层可滤去大量的紫外光，主要反应为O3eq \(――→,\s\up7(紫外光))O2＋O·。氟利昂可在强烈的紫外光的作用下分解，产生氯原子，氯原子会对臭氧层产生长久的破坏作用。以CCl3F为例，它破坏臭氧层的反应过程可表示为CCl3Feq \(――→,\s\up7(紫外光))CCl2F·＋Cl·、Cl·＋O3―→ClO·＋O2、ClO·＋O·―→Cl·＋O2。
2.氟化物防治龋齿的化学原理
龋齿可能是由口腔细菌在糖代谢过程中释放出来的有机酸穿透牙釉质表面使牙齿的矿物质——羟(基)磷灰石[Ca5(PO4)3OH]溶解造成的。有机酸长时间与牙齿表面密切接触，会使羟(基)磷灰石溶解：Ca5(PO4)3OH＋4H＋===5Ca2＋＋3HPOeq \\al(2－,4)＋H2O。饮水、食物和牙膏中的氟离子会跟羟(基)磷灰石发生沉淀转化，生成氟磷灰石：Ca5(PO4)3OH(s)＋F－(aq)===Ca5(PO4)3F(s)＋OH－(aq)。
3.生物柴油
所谓生物柴油就是利用可再生的动植物油脂为原料，经反应改性成为可供内燃机使用的一种燃料。它是由动植物油脂与甲醇或乙醇在酸或碱的催化及高温(230～250 ℃)下进行反应，或在温和的条件下，用酶催化反应，生成的高级脂肪酸甲酯或高级脂肪酸乙酯。
4.人体中的铁元素
为了满足生理需要，成人每天铁元素的适宜摄入量为15～20 mg。动物内脏、肉类、鱼类、蛋类等食物中的铁元素容易被吸收。一般蔬菜中铁元素的含量较少，吸收率也较低。我国已经实施在某些酱油中加入铁强化剂的措施，以减少缺铁性贫血问题的发生。
5.食品中的SO2
葡萄酒酿制过程中，葡萄汁中某些细菌的繁殖会影响发酵，添加适量的二氧化硫可以起到杀菌的作用。二氧化硫又是一种抗氧化剂，能防止葡萄酒中的一些成分被氧化，起到保质作用，并有助于保持葡萄酒的天然果香味。
6.玻璃
用含有铅的原料制造的光学玻璃，透光性好，折射率高，可以用来制作眼镜、照相机和光学仪器的透镜；加入硼酸盐制成耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的玻璃，可用于制作实验室使用的玻璃仪器；加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色玻璃，常用于建筑和装饰。
7.新型陶瓷
高温结构陶瓷(可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等)，压电陶瓷(可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等)，透明陶瓷(具有优异的光学性能、耐高温、绝缘性好，可用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等)，超导陶瓷(在某一临界温度时电阻为零，具有超导性，可用于电力、交通、医疗等领域)。
8.奶油
奶油中含有较多的饱和脂肪酸甘油酯，熔化温度在30 ℃左右，比一般植物油高，这使其在室温下有一定硬度，具有可塑性，适用于糕点裱花和保持糕点外形完整；液态植物油可以与氢气发生加成反应，生成类似动物脂肪的硬化油脂，即氢化植物油，被大量用来生产人造奶油。
五、科技情境素材
1.火箭燃料
火箭使用偏二甲肼(分子式为C2H8N2，结构简式为)作为燃料，四氧化二氮作为氧化剂，燃烧时放出巨大能量，把火箭送入太空，反应的化学方程式为C2H8N2＋2N2O4eq \(=====,\s\up7(点燃))2CO2↑＋3N2↑＋4H2O↑。
2.甲烷水合物
甲烷水合物是由甲烷和水组成的固态化合物，可表示为CH4·nH2O，甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。其外观像冰，具有可燃性，故又被称为“可燃冰”。2020年，我国海域可燃冰第二轮试采成功，创造产气总量和日均产气量两项新的世界纪录。
3.人造元素
人造元素的关键是使用某种元素的原子核作为“炮弹”来轰击另一种元素的原子核，当它的能量足以“击穿”原子核的“坚壳”并熔合成新核时，质子数发生改变，产生新元素。
4.人造血液
四氟乙烯是常见的氟碳化物，可能成为未来的人造血液。有研究表明，常温、常压下，100 mL血液大约可吸收20 mL 的氧气，而100 mL的多氟碳化物在相同条件下可吸收50 mL的氧气。
5.钾­二氧化碳二次电池
我国科学家使用更为稳定且不生长枝晶的KSn合金和羧基官能化的碳纳米管(MWCNTs—COOH)，同时改进了钾­二氧化碳电池的两个电极，实现了高循环稳定性、低过电位的钾­二氧化碳二次电池，电池的总反应为4KSn＋3CO2eq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))2K2CO3＋C＋4Sn。
6.钛合金
钛合金具有密度低、强度高、耐腐蚀、抗疲劳、断裂韧性好、耐压性好的特点，成为“奋斗者”号载人潜水器关键部位的核心材料。
7.螺环化合物
南开大学周其林团队研究手性螺环化合物成绩突出，荣获国家自然科学一等奖。两个单环共用一个碳原子的多环化合物称为螺环化合物(如)，共用的碳原子被称为螺原子。
8.铜­铁基催化剂
该催化剂可借助光将二氧化碳转化为天然气的主要成分甲烷，这一方法是迄今为止最接近人造光合作用的方法。
六、史料情境素材
1.古代冶金化学
2.古代造纸术
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：
3.经典史籍材料
(1)《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；“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂”，丹砂是红色的硫化汞。
(2)《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；“(火药)乃焰消、硫磺、山木炭所合，以为烽燧诸药者”，利用KNO3的氧化性。
(3)《天工开物》中“凡石灰，经火焚炼为用”里的“石灰”指的是CaCO3；“凡研消不以铁碾入石臼，相激火生，祸不可测”说明KNO3经研磨容易爆炸。
(4)《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。
(5)《开宝本草》记载：“硝石，所在山泽，冬月地上有霜，扫取以水淋汁后，乃煎炼而成”涉及物质的溶解、蒸发、结晶。
(6)《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……”文中涉及的操作方法是萃取、溶解、过滤。
(7)《验方新编》中有如下叙述：“凡暑月身热昏沉，未明症候，恐是出丹。用生白扁豆数粒食之。如不知腥味，则以生白扁豆、水泡湿，研汁一小杯，调水一盏服之。即愈。”文中涉及的操作方法是浸取。胆铜法
用胆水炼铜是中国古代冶金化学中的一项重要发明。早在西汉时就已有人觉察到这一化学反应，《淮南万毕术》《神农本草经》提到“白青(碱式碳酸铜)得铁化为铜”，“石胆……能化铁为铜”
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”
炼锌
明初中国已掌握了从炉甘石炼取金属锌的技术，那时称这种金属为“倭铅”。明代著作《天工开物》中有世界上现存最早的关于炼锌术的文字记载
镍白铜
镍白铜自古是中国云南的特产。东晋常璩《华阳国志》就已记载：“螳螂县因山名也，出银、铅、白铜、杂药。”明代云南已大量生产似银的锌镍铜合金，称为“中国白铜”