2025年上學(xué)期高一化學(xué)實際應(yīng)用問題專練一、化學(xué)與生活：物質(zhì)性質(zhì)的實踐應(yīng)用（一）常見化學(xué)品的安全使用與濃度控制醫(yī)用消毒酒精的濃度需嚴(yán)格控制在75%，這一濃度既能使蛋白質(zhì)變性，又能保證酒精的滲透能力，有效殺滅細(xì)菌而不損傷皮膚。若濃度過高（如95%），會在細(xì)菌表面形成蛋白凝固層，阻礙酒精進(jìn)一步滲透；濃度過低則殺菌效果減弱。類似地，生理鹽水的配制需遵循0.9%的氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，這一濃度與人體細(xì)胞外液滲透壓相等，可避免紅細(xì)胞因滲透作用發(fā)生破裂或皺縮。在實驗室中，配制100mL生理鹽水時，需準(zhǔn)確稱取0.9g氯化鈉，溶解后定容至刻度線，并用玻璃棒引流防止液體濺出。（二）金屬材料的腐蝕與防護(hù)鐵鍋炒菜時發(fā)生的電化學(xué)腐蝕是生活中常見的化學(xué)現(xiàn)象。鐵鍋中的鐵與碳形成原電池，在電解質(zhì)溶液（食物中的水和鹽）存在時發(fā)生吸氧腐蝕，電極反應(yīng)為：負(fù)極Fe-2e?=Fe2?，正極O?+2H?O+4e?=4OH?。生成的Fe(OH)?進(jìn)一步氧化為Fe(OH)?，脫水后形成紅棕色的鐵銹（Fe?O?·xH?O）。防止鐵鍋生銹的有效方法包括：使用后擦干水分隔絕電解質(zhì)、涂抹食用油形成保護(hù)膜、燒菜時適當(dāng)加醋（醋酸能與鐵銹反應(yīng)生成可溶性醋酸鐵）。鋁制門窗則通過表面形成致密氧化膜（Al?O?）實現(xiàn)防腐，其厚度僅為5-20nm，卻能阻止內(nèi)部鋁進(jìn)一步氧化。（三）食品加工中的化學(xué)變化發(fā)酵面團(tuán)中加入小蘇打（NaHCO?）會發(fā)生雙重反應(yīng)：受熱分解2NaHCO?$\triangleq$Na?CO?+CO?↑+H?O，與有機(jī)酸反應(yīng)HCO??+H?=CO?↑+H?O，產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w使面團(tuán)膨脹。油條制作中明礬[KAl(SO?)?·12H?O]與小蘇打發(fā)生雙水解反應(yīng)：Al3?+3HCO??=Al(OH)?↓+3CO?↑，生成的氫氧化鋁膠體吸附雜質(zhì)，使油條更加蓬松。需要注意的是，鋁攝入過多可能引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)疾病，因此國家已限制明礬在食品加工中的用量。二、化學(xué)與環(huán)境：污染治理的原理與技術(shù)（一）大氣污染與防治汽車尾氣中的NO和CO可通過催化轉(zhuǎn)化器去除，其工作原理是在鉑（Pt）、鈀（Pd）等催化劑作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2CO+2NO$\xlongequal{催化劑}$2CO?+N?。該反應(yīng)中CO是還原劑，NO是氧化劑，催化劑通過降低反應(yīng)活化能加快反應(yīng)速率，但不改變平衡常數(shù)。家庭裝修中釋放的甲醛（HCHO）可用活性炭吸附或通過光催化氧化去除，TiO?催化劑在紫外光照射下產(chǎn)生羥基自由基（·OH），將甲醛氧化為CO?和H?O：HCHO+2·OH=CO?↑+2H?O。（二）水污染處理中的化學(xué)方法含重金屬離子的工業(yè)廢水常用化學(xué)沉淀法處理。例如，處理含Cu2?的廢水時，加入Na?S溶液生成CuS沉淀：Cu2?+S2?=CuS↓（Ksp=6.3×10?3?），由于硫化銅溶度積極小，可使廢水中Cu2?濃度降至0.1mg/L以下。處理含Cr??的電鍍廢水時，先加FeSO?將Cr?O?2?還原為Cr3?：Cr?O?2?+6Fe2?+14H?=2Cr3?+6Fe3?+7H?O，再調(diào)節(jié)pH至8-9，使Cr3?和Fe3?轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀：Cr3?+3OH?=Cr(OH)?↓，F(xiàn)e3?+3OH?=Fe(OH)?↓。（三）垃圾分類中的化學(xué)知識廢舊電池屬于有害垃圾，其內(nèi)部的重金屬（Hg、Cd、Pb等）若進(jìn)入土壤會通過食物鏈富集。例如，Hg2?能抑制酶的活性，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性；Cd2?會取代骨骼中的Ca2?，引發(fā)骨痛病?？苫厥瘴镏械乃芰掀恐饕煞譃榫垡蚁≒E），其結(jié)構(gòu)簡式為-CH?-CH?-，通過加熱熔融可重新塑形；而聚氯乙烯（PVC）因含氯元素，焚燒時會產(chǎn)生HCl氣體，需單獨(dú)處理。廚余垃圾通過堆肥處理時，微生物將有機(jī)物分解為CO?、H?O和無機(jī)鹽，其中氮元素轉(zhuǎn)化為銨鹽（NH??），磷元素轉(zhuǎn)化為磷酸鹽（PO?3?），成為植物生長的養(yǎng)分。三、化學(xué)與能源：化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化（一）化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化鋅銅原電池是最基本的化學(xué)電源，其工作原理為：鋅片（負(fù)極）Zn-2e?=Zn2?，銅片（正極）Cu2?+2e?=Cu，電子通過導(dǎo)線從鋅片流向銅片，電流方向相反。在實驗室制作簡易電池時，可用檸檬代替稀硫酸作電解質(zhì)溶液，水果中的果酸提供H?，電極可選用鍍鋅鐵釘（負(fù)極）和銅鑰匙（正極），通過電壓表可測得約0.9V的電壓。廢舊干電池回收時，碳棒（石墨）可作電極材料，鋅皮可用于實驗室制氫氣，MnO?可作催化劑。（二）燃料的燃燒與效率天然氣（主要成分為CH?）燃燒的熱化學(xué)方程式為：CH?(g)+2O?(g)=CO?(g)+2H?O(l)ΔH=-890.3kJ/mol。為提高燃燒效率，燃?xì)庠钚枵{(diào)節(jié)空氣進(jìn)氣量使燃?xì)馀c氧氣充分混合，若空氣不足會產(chǎn)生CO有毒氣體，反應(yīng)方程式為：2CH?+3O?$\xlongequal{點(diǎn)燃}$2CO+4H?O。家用煤爐中煤層上方的藍(lán)色火焰是CO燃燒產(chǎn)生的：2CO+O?$\xlongequal{點(diǎn)燃}$2CO?，而煤燃燒時加入石灰石（CaCO?）可減少SO?排放：CaCO?$\triangleq$CaO+CO?↑，CaO+SO?=CaSO?，2CaSO?+O?=2CaSO?（石膏）。（三）新能源的開發(fā)與利用氫氧燃料電池以H?和O?為原料，產(chǎn)物為H?O，具有零污染的優(yōu)點(diǎn)。酸性條件下的電極反應(yīng)為：負(fù)極2H?-4e?=4H?，正極O?+4H?+4e?=2H?O，總反應(yīng)2H?+O?=2H?O。光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，其主要材料是晶體硅（Si），通過摻雜磷（P）形成n型半導(dǎo)體，摻雜硼（B）形成p型半導(dǎo)體，在pn結(jié)處產(chǎn)生電勢差。實驗室中可用電解水制取氫氣：2H?O$\xlongequal{電解}$2H?↑+O?↑，為增強(qiáng)水的導(dǎo)電性，可加入少量Na?SO?（不參與電極反應(yīng)），陽極產(chǎn)生O?，陰極產(chǎn)生H?，體積比為1:2。四、化學(xué)與材料：物質(zhì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實踐（一）無機(jī)非金屬材料玻璃的主要成分為Na?SiO?、CaSiO?和SiO?，制取反應(yīng)為：Na?CO?+SiO?$\xlongequal{高溫}$Na?SiO?+CO?↑，CaCO?+SiO?$\xlongequal{高溫}$CaSiO?+CO?↑。鋼化玻璃通過將普通玻璃加熱至接近軟化溫度（約600℃）后迅速冷卻制成，內(nèi)部形成壓應(yīng)力，機(jī)械強(qiáng)度是普通玻璃的3-5倍。實驗室盛放NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，因為SiO?+2NaOH=Na?SiO?+H?O，生成的硅酸鈉具有粘性會使瓶塞粘住，應(yīng)使用橡膠塞。（二）合成高分子材料聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）的結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致性質(zhì)不同：PE由-CH?-CH?-重復(fù)單元組成，不含極性基團(tuán)，質(zhì)地柔軟，可用于制作食品袋；PVC含-Cl基團(tuán)，具有極性，硬度較大，受熱易分解產(chǎn)生HCl，不能用于包裝食品。鑒別方法是燃燒法：PE燃燒時火焰呈藍(lán)色，有石蠟味，無黑煙；PVC燃燒時火焰呈黃色，有刺激性氣味（HCl），冒黑煙。廢舊塑料的降解可通過光降解（加入光敏劑）或生物降解（微生物酶催化分解）實現(xiàn)，最終產(chǎn)物為CO?和H?O。（三）復(fù)合材料的性能優(yōu)化碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料由碳纖維和樹脂基體組成，碳纖維提供高強(qiáng)度（強(qiáng)度是鋼的7-9倍），樹脂基體將纖維粘結(jié)成整體。這種材料密度?。s為鋼的1/4）、耐腐蝕，廣泛應(yīng)用于羽毛球拍和飛機(jī)機(jī)翼。實驗室中可用玻璃纖維和環(huán)氧樹脂制作簡易復(fù)合材料，先將玻璃纖維裁剪成合適尺寸，與環(huán)氧樹脂充分混合后壓制成型，固化后具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。鋼筋混凝土則是傳統(tǒng)復(fù)合材料，鋼筋承受拉力，混凝土承受壓力，二者通過界面粘結(jié)共同作用，其配比（如水泥:沙子:石子=1:2:3）需根據(jù)建筑要求調(diào)整。五、化學(xué)實驗與定量分析（一）物質(zhì)的分離與提純粗鹽提純實驗中，需依次加入BaCl?、NaOH、Na?CO?溶液除去雜質(zhì)離子：Ba2?+SO?2?=BaSO?↓，Mg2?+2OH?=Mg(OH)?↓，Ca2?+CO?2?=CaCO?↓，Ba2?+CO?2?=BaCO?↓。過濾后加入鹽酸調(diào)節(jié)pH至中性：CO?2?+2H?=CO?↑+H?O，OH?+H?=H?O。蒸發(fā)結(jié)晶時需用玻璃棒不斷攪拌，防止局部過熱導(dǎo)致液滴飛濺，當(dāng)蒸發(fā)皿中出現(xiàn)較多固體時停止加熱，利用余熱蒸干。若要檢驗提純后的食鹽中是否含有SO?2?，可取少量樣品溶于水，先加稀鹽酸酸化（排除CO?2?干擾），再滴加BaCl?溶液，若產(chǎn)生白色沉淀則證明存在SO?2?。（二）溶液配制與濃度計算配制500mL0.1mol/L的NaCl溶液需經(jīng)過計算（m=0.5L×0.1mol/L×58.5g/mol=2.925g）、稱量（用托盤天平稱取2.9g）、溶解（在燒杯中用蒸餾水溶解）、轉(zhuǎn)移（用玻璃棒引流至500mL容量瓶）、洗滌（洗滌燒杯和玻璃棒2-3次，洗液轉(zhuǎn)入容量瓶）、定容（加水至刻度線1-2cm處改用膠頭滴管滴加）、搖勻等步驟。若定容時俯視刻度線，會導(dǎo)致溶液體積偏小，濃度偏高；若未洗滌燒杯，則溶質(zhì)損失，濃度偏低。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用16%的氯化鈉溶液選種，配制100kg該溶液需稱取16kg氯化鈉，加入84kg水，攪拌至完全溶解。（三）化學(xué)反應(yīng)的定量分析測定鈣片中碳酸鈣含量的實驗方案：取10片鈣片（總質(zhì)量m?），研碎后加入足量稀鹽酸，發(fā)生反應(yīng)CaCO?+2HCl=CaCl?+CO?↑+H?O，用排水法收集產(chǎn)生的CO?氣體，測量體積V（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）。根據(jù)n(CO?)=V/22.4L/mol，可得n(CaCO?)=n(CO?)，則每片鈣片中碳酸鈣的質(zhì)量為（n×100g/mol）/10，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（n×100）/m?×100%。實驗中若鹽酸濃度過高，會揮發(fā)出HCl氣體混入CO?中，可通過飽和NaHCO?溶液洗氣除去：HCl+NaHCO?=NaCl+CO?↑+H?O。六、化學(xué)與健康：人體中的化學(xué)平衡（一）體液中的酸堿平衡人體血液的pH值維持在7.35-7.45之間，主要通過HCO??/H?CO?緩沖對調(diào)節(jié)。當(dāng)攝入酸性食物時，H?與HCO??結(jié)合：H?+HCO??=H?CO?，H?CO?分解為CO?和H?O，通過呼吸排出CO?；堿性食物攝入時，OH?與H?CO?反應(yīng)：OH?+H?CO?=HCO??+H?O，多余的HCO??通過腎臟排出。胃酸（主要成分為HCl，pH=0.9-1.5）過多時可服用胃舒平[主要成分Al(OH)?]：Al(OH)?+3HCl=AlCl?+3H?O，或小蘇打：NaHCO?+HCl=NaCl+CO?↑+H?O（胃潰瘍患者慎用，避免CO?氣體導(dǎo)致胃穿孔）。（二）微量元素的作用與補(bǔ)充碘是甲狀腺激素的重要組成元素，缺碘會導(dǎo)致甲狀腺腫大（粗脖子?。е械夂扛哌_(dá)0.5%，食用時需注意：海帶先泡發(fā)1-2小時可去除部分砷（As），烹飪時加醋能使有機(jī)碘轉(zhuǎn)化為無機(jī)碘（I?），更容易被人體吸收。鐵是血紅蛋白的核心元素，缺鐵會引發(fā)缺鐵性貧血，血紅蛋白的功能是運(yùn)輸氧氣，其結(jié)構(gòu)中Fe2?與卟啉環(huán)結(jié)合，每個血紅蛋白分子能結(jié)合4個O?分子。補(bǔ)充鐵元素可服用硫酸亞鐵（FeSO?），同時服用維生素C（還原性）能防止Fe2?被氧化為Fe3?，提高吸收率。（三）藥物的合成與作用阿司匹林（乙酰水楊酸）的合成反應(yīng)為：水楊酸（鄰羥基苯甲酸）與乙酸酐在濃硫酸催化下發(fā)生酯化反應(yīng)，生成乙酰水楊酸和乙酸。其解熱鎮(zhèn)痛原理是抑制前列腺素（PG）的合成，PG是一種致痛物質(zhì)。服用阿司匹林時需飯后服用，避免直接刺激胃黏膜（其酸性會刺激胃壁細(xì)胞分泌胃酸），胃潰瘍患者禁用。維生素C（分子式C?H?O?）具有還原性，能促進(jìn)膠原蛋白合成，防止壞血病，其水溶液顯酸性（含羧基-COOH），遇碘水褪色：C?H?O?+I?=C?H?O?+2HI，可用于蔬菜中維生素C含量的測定。七、工業(yè)生產(chǎn)中的化學(xué)原理（一）合成氨工業(yè)合成氨反應(yīng)N?(g)+3H?(g)$\xrightleftharpoons[催化劑]{高溫高壓}$2NH?(g)ΔH=-92.4kJ/mol，屬于可逆反應(yīng)、氣體體積減小的放熱反應(yīng)。工業(yè)上采用鐵觸媒作催化劑（活性溫度400-500℃），高壓（10-30MPa）、循環(huán)操作（分離NH?后的N?和H?重新回到反應(yīng)器）等條件提高轉(zhuǎn)化率。原料氣制備中，N?來自空氣（通過液化分離），H?來自水煤氣反應(yīng)：C+H?O(g)$\xlongequal{高溫}$CO+H?，CO+H?O(g)$\xlongequal{催化劑}$CO?+H?，CO?用K?CO?溶液吸收：K?CO?+CO?+H?O=2KHCO?，再生后可循環(huán)使用。（二）氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水的反應(yīng)方程式為：2NaCl+2H?O$\xlongequal{電解}$2NaOH+H?↑+Cl?↑，陽極（石墨或鈦網(wǎng)）產(chǎn)生Cl?，陰極（鐵網(wǎng)）產(chǎn)生H?和NaOH。離子交換膜法電解槽中，陽離子交換膜只允許Na?通過，防止Cl?和H?混合爆炸，同時避免Cl?與NaOH反應(yīng)生成NaClO。氯氣可用于制漂白粉：2Cl?+2Ca(OH)?=CaCl?+Ca(ClO)?+2H?O，漂白原理是Ca(ClO)?+CO?+H?O=CaCO?↓+2HClO，HClO具有強(qiáng)氧化性起漂白作用。工業(yè)上常用電解產(chǎn)生的H?和Cl?合成HCl：H?+Cl?$\xlongequal{點(diǎn)燃}$2HCl，溶于水得到鹽酸。（三）硫酸工業(yè)接觸法制硫酸分三階段：造氣（4FeS?+11O?$\xlongequal{高溫}$2Fe?O?+8SO?）、接觸氧化（2SO?+O?$\xrightleftharpoons[V?O?]{400-500℃}$2SO?）、吸收（SO?+H?O=H?SO?）。為提高SO?轉(zhuǎn)化率，接觸氧化采用過量空氣、常壓（常壓下SO?轉(zhuǎn)化率已達(dá)99.5%）、催化劑（V?O?）等條件。吸收SO?時用98.3%的濃硫酸作吸收劑，避免形成酸霧影響吸收效率，發(fā)煙硫酸（H?SO?·SO?）可通過稀釋得到不同濃度的硫酸。工業(yè)廢水中含有的H?SO?可用石灰乳中和：H?SO?+Ca(OH)?=CaSO?+2H?O，生成的CaSO?可作建筑材料。八、實驗設(shè)計與探究（一）物質(zhì)性質(zhì)的探究實驗探究鐵與水蒸氣反應(yīng)的實驗裝置：用濕棉花提供水蒸氣，還原鐵粉（與石棉絨混合增大接觸面積）在硬質(zhì)玻璃管中加熱，發(fā)生反應(yīng)3Fe+4H?O(g)$\xlongequal{高溫}$Fe?O?+4H?，生成的H?用向下排空氣法收集，點(diǎn)燃時產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰并伴有爆鳴聲。實驗結(jié)束時