化學(xué)與生活聯(lián)系綜合應(yīng)用題一、化學(xué)與能源：從化石燃料到綠色氫能氫能作為最理想的綠色能源之一，其開(kāi)發(fā)和利用是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要途徑。根據(jù)生產(chǎn)方式及碳排放情況，氫能源可分為灰氫、藍(lán)氫和綠氫三類。其中，利用可再生能源電解水制得的綠氫，因生產(chǎn)過(guò)程零碳排放而備受關(guān)注，其反應(yīng)方程式為2H?O$\stackrel{通電}{=}$2H?↑+O?↑。除氫能外，太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等可再生能源的開(kāi)發(fā)同樣對(duì)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型具有重要意義。在實(shí)際應(yīng)用中，天然氣制氫是目前工業(yè)制氫的主要方式之一，其流程通常包括甲烷與水蒸氣的催化重整反應(yīng)：CH?+H?O$\stackrel{高溫、催化劑}{=}$CO+3H?。該過(guò)程中，氫氣可通過(guò)鈀膜進(jìn)行分離提純，這利用了氫分子直徑小于其他氣體分子的特性，鈀膜在此既作催化劑又起到分離作用?；剂系木C合利用也體現(xiàn)了化學(xué)在能源領(lǐng)域的關(guān)鍵作用。以天然氣為例，其主要成分甲烷完全燃燒的化學(xué)方程式為CH?+2O?$\stackrel{點(diǎn)燃}{=}$CO?+2H?O，生成的二氧化碳若不加以控制會(huì)引發(fā)溫室效應(yīng)。為減少碳排放，科學(xué)家研發(fā)了“液態(tài)太陽(yáng)燃料合成”技術(shù)，該工藝通過(guò)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為甲醇等燃料，不僅實(shí)現(xiàn)了碳循環(huán)利用，還為解決大氣中二氧化碳濃度過(guò)高的問(wèn)題提供了新思路。此外，煤炭的轉(zhuǎn)化利用也是能源化學(xué)的重要研究方向，通過(guò)煤液化技術(shù)可將煤炭轉(zhuǎn)化為汽油、煤油等液態(tài)燃料，而提高這些燃料利用率的方法包括優(yōu)化燃燒裝置、改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)等。二、化學(xué)與環(huán)境：污染防治與資源循環(huán)環(huán)境保護(hù)中的化學(xué)應(yīng)用體現(xiàn)在污染治理和資源回收的各個(gè)環(huán)節(jié)。酸雨的形成主要與二氧化硫和氮氧化物等酸性氣體有關(guān)，這些氣體與空氣中的水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸，如SO?+H?O=H?SO?，2H?SO?+O?=2H?SO?。減少酸雨危害的關(guān)鍵在于控制酸性氣體排放，例如對(duì)工業(yè)廢氣進(jìn)行脫硫脫硝處理。在水污染防治方面，工業(yè)廢水直接排放會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化和重金屬污染，而生活垃圾分類處理和廢舊金屬回收利用則能有效減少污染物進(jìn)入環(huán)境。以廢舊電池回收為例，其中含有的重金屬如鉛、汞等若隨意丟棄會(huì)污染土壤和水源，通過(guò)化學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行處理和再利用，既能減少危害又能節(jié)約資源。自來(lái)水生產(chǎn)過(guò)程中的化學(xué)處理工藝展現(xiàn)了化學(xué)對(duì)改善生活質(zhì)量的直接影響。天然水需經(jīng)過(guò)沉降、過(guò)濾、吸附和消毒等步驟才能成為飲用水。在吸附過(guò)程中，通常加入活性炭以去除水中的色素和異味；消毒環(huán)節(jié)則通入氯氣，氯氣與水反應(yīng)生成具有強(qiáng)氧化性的次氯酸：Cl?+H?O=HCl+HClO，次氯酸能殺死水中的細(xì)菌和病毒。此外，明礬[KAl(SO?)?·12H?O]作為絮凝劑，其溶于水后生成的氫氧化鋁膠體可吸附水中的懸浮雜質(zhì)，使水變得澄清。三、化學(xué)與材料：傳統(tǒng)工藝與現(xiàn)代科技的融合古代工藝中的化學(xué)智慧為現(xiàn)代材料科學(xué)提供了靈感。西漢長(zhǎng)信宮燈的設(shè)計(jì)巧妙地體現(xiàn)了化學(xué)原理在環(huán)境保護(hù)中的早期應(yīng)用，其以動(dòng)物脂肪為燃料，主要成分含碳、氫、氧元素，燃燒時(shí)若氧氣不足會(huì)產(chǎn)生黑煙（主要成分為碳單質(zhì)），此時(shí)可通過(guò)調(diào)節(jié)燈罩開(kāi)合大小來(lái)控制進(jìn)風(fēng)量，以促進(jìn)燃料充分燃燒。燈體中盛放的清水能吸收燃燒產(chǎn)生的部分有害氣體，如二氧化硫等，從而保持室內(nèi)空氣清潔。類似地，古代“火折子”的制作利用了硝酸鉀的助燃性，其主要成分包括硫、KNO?、薯藤和棉花等，其中KNO?在受熱時(shí)分解產(chǎn)生氧氣，起到助燃作用。金屬材料的冶煉與防護(hù)是化學(xué)與生活聯(lián)系的典型案例?！秹?mèng)溪筆談》中記載的“熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅”，描述的是鐵與硫酸銅溶液發(fā)生的置換反應(yīng)：Fe+CuSO?=FeSO?+Cu，膽礬的化學(xué)式為CuSO?·5H?O。鐵和銅作為常見(jiàn)的金屬單質(zhì)，在空氣中易發(fā)生腐蝕，如鐵生銹的主要成分是Fe?O?·xH?O，銅銹的主要成分是Cu?(OH)?CO?，其形成過(guò)程涉及復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)。為防止金屬腐蝕，可采用涂漆、鍍鋅、改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)等方法，這些都基于化學(xué)對(duì)金屬腐蝕原理的深入研究。四、化學(xué)與人體健康：食品防腐與營(yíng)養(yǎng)平衡食品添加劑中的化學(xué)物質(zhì)在保障食品安全和延長(zhǎng)保質(zhì)期方面發(fā)揮著重要作用。山梨酸（C?H?O?）是一種高效安全的防腐保鮮劑，其分子中含有碳、氫、氧三種元素，摩爾質(zhì)量為112g/mol，0.5mol山梨酸中約含有6.02×1023個(gè)氧原子。山梨酸通過(guò)抑制微生物的呼吸作用來(lái)達(dá)到防腐目的，其安全性已得到廣泛認(rèn)可。在日常飲食中，合理攝入礦物質(zhì)和維生素對(duì)維持人體健康至關(guān)重要，例如鈣元素是構(gòu)成骨骼和牙齒的主要成分，缺乏會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松；鐵元素是血紅蛋白的重要組成部分，缺鐵易引發(fā)貧血。這些元素在人體內(nèi)的吸收和代謝過(guò)程都遵循化學(xué)規(guī)律，如維生素C能促進(jìn)鐵離子的吸收，是因?yàn)榫S生素C具有還原性，可將Fe3?還原為Fe2?。五、化學(xué)與傳統(tǒng)工藝：古代智慧中的化學(xué)原理中國(guó)古代文化典籍中蘊(yùn)含著豐富的化學(xué)知識(shí)?！洱R民要術(shù)》記載的“粟米曲作酢”描述了糧食發(fā)酵制醋的過(guò)程，發(fā)酵過(guò)程中淀粉先水解為葡萄糖，再在酒化酶作用下轉(zhuǎn)化為乙醇，最后乙醇氧化為醋酸，整個(gè)過(guò)程涉及復(fù)雜的化學(xué)變化。《天工開(kāi)物》中“淘洗鐵砂”的方法，利用孔徑小于鐵砂的容器在水中淘取鐵砂，其原理類似于實(shí)驗(yàn)室中的過(guò)濾操作，通過(guò)分離混合物實(shí)現(xiàn)鐵砂的提純。古代造紙工藝中的“浸灰水”步驟，利用氧化鈣與水反應(yīng)生成氫氧化鈣：CaO+H?O=Ca(OH)?，該反應(yīng)屬于化合反應(yīng)，生成的氫氧化鈣溶液能去除原料中的雜質(zhì)。古代滅火技術(shù)也體現(xiàn)了化學(xué)原理的應(yīng)用?！遁z耕錄》中記載將松木削成薄紙片狀燃燒，其目的是增大可燃物與氧氣的接觸面積，使燃燒更充分；用泥土覆蓋燃著的松木和灰燼滅火，則是利用隔絕氧氣的原理，破壞燃燒的條件。這些方法與現(xiàn)代滅火技術(shù)中的隔離法、窒息法等原理一致，展示了古代勞動(dòng)人民對(duì)化學(xué)現(xiàn)象的早期認(rèn)識(shí)和應(yīng)用。六、綜合應(yīng)用題解析與拓展在化學(xué)與生活的綜合應(yīng)用題中，常常需要結(jié)合多個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析和計(jì)算。例如，實(shí)驗(yàn)室用碳與氧化銅反應(yīng)冶煉銅：C+2CuO$\stackrel{高溫}{=}$2Cu+CO?↑，若要得到6.4g銅（物質(zhì)的量為0.1mol），根據(jù)化學(xué)方程式可知，需要單質(zhì)碳的物質(zhì)的量為0.05mol。這類題目不僅考查化學(xué)方程式的書寫和配平，還涉及物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量等概念的應(yīng)用，要求學(xué)生將化學(xué)知識(shí)與數(shù)學(xué)計(jì)算相結(jié)合。另一個(gè)典型案例是天然氣中硫化氫的處理。硫化氫（H?S）在催化劑作用下能與甲烷反應(yīng)，反應(yīng)微觀示意圖顯示，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH?+2H?S$\stackrel{催化劑}{=}$CS?+4H?，其中甲（CH?）中氫元素以化合態(tài)存在，參加反應(yīng)的甲和乙（H?S）的物質(zhì)的量之比為1:2。若生成0.5mol丙（CS?），其質(zhì)量為0.5mol×76g/mol=38g，含有的分子數(shù)約為3.01×1023個(gè)。通過(guò)這類題目，學(xué)生能夠加深對(duì)物質(zhì)的量、化學(xué)式計(jì)算以及化學(xué)反應(yīng)微觀本質(zhì)的理解。化學(xué)與生活的聯(lián)系還體現(xiàn)在對(duì)常見(jiàn)物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用上。例如，判斷物質(zhì)的變化類型：化學(xué)家在較低溫度和壓強(qiáng)下用甲烷等原料制成金剛石薄膜，由于生成了新物質(zhì)，該變化屬于化學(xué)變化；而石油分餾得到汽油、煤油等產(chǎn)品則屬于物理變化。在溶液酸堿性方面，酸雨的pH值小于5.6，其主要成分為硫酸和硝酸；正常雨水因溶解二氧化碳而呈弱酸性，pH值約為5.6。這些知識(shí)的綜合應(yīng)用，有助于學(xué)生形成用化學(xué)視角分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)以上多方面的分析可以看出，化學(xué)在生活中無(wú)處不在，從能源開(kāi)發(fā)