2025年上學(xué)期高一化學(xué)新情境問題專練（一）一、物質(zhì)分類與轉(zhuǎn)化的工業(yè)應(yīng)用情境：某海水淡化工廠在處理濃海水時，需對其中溶解的物質(zhì)進行分類回收。已知濃海水中含有的主要離子包括Na?、K?、Ca2?、Mg2?、Cl?、SO?2?、Br?等，工廠采用“分級沉淀-過濾-電解”的工藝提取資源。問題1：物質(zhì)的分類與轉(zhuǎn)化（1）將濃海水中的離子按“陽離子/陰離子”分類，并列舉至少3種由這些離子組成的鹽類物質(zhì)，說明其在工業(yè)中的用途。（2）若向濃海水中依次加入過量BaCl?溶液、NaOH溶液和Na?CO?溶液，寫出各步驟中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式，并分析加入Na?CO?溶液的作用。（3）過濾后的濾液主要含NaCl和KCl，如何通過實驗方法鑒別這兩種物質(zhì)？請設(shè)計實驗方案并預(yù)期現(xiàn)象。核心素養(yǎng)鏈接：宏觀辨識與微觀探析：從離子組成角度理解鹽類物質(zhì)的分類，通過離子方程式表達反應(yīng)本質(zhì)?？茖W(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：認識海水資源回收對環(huán)境保護和資源利用的意義。二、鈉及其化合物的消防應(yīng)用情境：某化工廠發(fā)生火災(zāi)，消防人員使用“干粉滅火器”（主要成分為NaHCO?）和“泡沫滅火器”（反應(yīng)原理為Al?(SO?)?與NaHCO?溶液混合）進行滅火。已知NaHCO?受熱分解生成Na?CO?、H?O和CO?，Al3?與HCO??在溶液中發(fā)生雙水解反應(yīng)。問題2：鈉的化合物性質(zhì)與反應(yīng)規(guī)律（1）寫出NaHCO?受熱分解的化學(xué)方程式，計算16.8gNaHCO?完全分解時生成CO?的體積（標準狀況下）。（2）泡沫滅火器中Al?(SO?)?與NaHCO?溶液反應(yīng)的離子方程式為：Al3?+3HCO??=Al(OH)?↓+3CO?↑。請分析該反應(yīng)能快速產(chǎn)生大量泡沫的原因，并說明泡沫滅火的原理。（3）若火災(zāi)現(xiàn)場存放有金屬鈉，能否使用上述滅火器滅火？為什么？應(yīng)選擇何種滅火方式？核心素養(yǎng)鏈接：變化觀念與平衡思想：理解分解反應(yīng)和雙水解反應(yīng)的條件與規(guī)律，認識化學(xué)反應(yīng)中的能量變化和物質(zhì)轉(zhuǎn)化。證據(jù)推理與模型認知：通過化學(xué)方程式定量計算產(chǎn)物量，基于實驗現(xiàn)象分析反應(yīng)機理。三、氯及其化合物的消毒技術(shù)情境：自來水廠常用Cl?或ClO?進行消毒。Cl?消毒的原理是與水反應(yīng)生成HClO，HClO具有強氧化性；ClO?是一種高效安全的消毒劑，其消毒效率（以單位質(zhì)量轉(zhuǎn)移電子數(shù)表示）是Cl?的2.63倍。問題3：氯的單質(zhì)及化合物性質(zhì)（1）寫出Cl?與水反應(yīng)的化學(xué)方程式，說明該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比。若向氯水中加入NaHCO?粉末，溶液的pH如何變化？解釋原因。（2）計算ClO?的消毒效率（提示：ClO?中Cl元素的還原產(chǎn)物為Cl?，Cl?的還原產(chǎn)物也為Cl?）。（3）某自來水廠使用ClO?消毒，若處理1000m3水需投入ClO?2.7kg，假設(shè)ClO?完全轉(zhuǎn)化為Cl?，則水中殘留Cl?的濃度為多少mg/L？核心素養(yǎng)鏈接：宏觀辨識與微觀探析：從化合價變化角度分析氧化還原反應(yīng)，理解消毒原理的微觀本質(zhì)?？茖W(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：比較不同消毒劑的優(yōu)缺點，認識化學(xué)技術(shù)對公共衛(wèi)生的影響。四、鐵及其化合物的廢水處理情境：某電鍍廠廢水中含有Fe2?、Cr?O?2?（重鉻酸根離子）等有毒離子，處理流程如下：調(diào)節(jié)廢水pH至2~3，加入H?O?溶液，將Fe2?氧化為Fe3?；加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至7~8，生成Fe(OH)?沉淀，同時Cr?O?2?與Fe3?共沉淀除去。問題4：鐵的化合物性質(zhì)與氧化還原反應(yīng)（1）寫出H?O?氧化Fe2?的離子方程式，指出該反應(yīng)中的氧化劑和氧化產(chǎn)物。若處理含F(xiàn)e2?0.01mol/L的廢水100L，至少需加入30%H?O?溶液多少克（假設(shè)H?O?完全反應(yīng)）？（2）Cr?O?2?在酸性條件下具有強氧化性，可與Fe2?發(fā)生反應(yīng)：Cr?O?2?+6Fe2?+14H?=2Cr3?+6Fe3?+7H?O。若廢水中Cr?O?2?的濃度為0.001mol/L，處理100L廢水至少需加入FeSO?·7H?O多少克？（3）解釋步驟2中“共沉淀”的原理，說明Fe(OH)?沉淀對Cr3?的吸附作用與膠體性質(zhì)的關(guān)系。核心素養(yǎng)鏈接：變化觀念與平衡思想：通過氧化還原反應(yīng)分析離子轉(zhuǎn)化過程，理解反應(yīng)條件對產(chǎn)物的影響。證據(jù)推理與模型認知：基于離子方程式進行定量計算，結(jié)合膠體性質(zhì)解釋廢水處理原理。五、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律的材料研發(fā)情境：鋰電池正極材料LiCoO?的結(jié)構(gòu)如圖所示（Co為+3價），其工作原理是Li?在正極和負極之間嵌入/脫嵌。已知Co與Fe同周期，且Co的原子序數(shù)比Fe大1。問題5：原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)（1）寫出Co的原子結(jié)構(gòu)示意圖，比較Co與Fe的原子半徑大小，并說明判斷依據(jù)。（2）LiCoO?中Co3?的核外電子排布式為[Ar]3d?，分析Co3?與Fe3?的穩(wěn)定性差異（提示：Fe3?的核外電子排布式為[Ar]3d?）。（3）若將LiCoO?中的Co替換為同周期的Ni（+3價），形成LiNiO?，推測其是否能作為鋰電池正極材料，并說明理由（已知Ni3?的氧化性強于Co3?）。核心素養(yǎng)鏈接：宏觀辨識與微觀探析：從原子結(jié)構(gòu)角度解釋元素性質(zhì)的周期性變化，理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)對性質(zhì)的影響。科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：認識新型材料研發(fā)對能源技術(shù)發(fā)展的意義，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。六、綜合實驗探究：補鐵劑中鐵元素的檢驗與定量分析情境：某品牌補鐵劑的主要成分為FeSO?·7H?O，說明書標注“每片含F(xiàn)e2?10mg”。為驗證其成分和含量，某學(xué)生設(shè)計了如下實驗方案：實驗步驟：取1片補鐵劑，研磨后加入稀H?SO?溶解，配制成100mL溶液；取20mL溶液，滴加KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象；再滴加H?O?溶液，溶液變?yōu)榧t色；另取20mL溶液，用0.01mol/LKMnO?標準溶液滴定（反應(yīng)原理：MnO??+5Fe2?+8H?=Mn2?+5Fe3?+4H?O），消耗KMnO?溶液1.42mL。問題6：實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)分析（1）步驟2中滴加H?O?溶液后溶液變紅的原因是什么？寫出相關(guān)離子方程式。（2）根據(jù)步驟3的滴定數(shù)據(jù)，計算每片補鐵劑中Fe2?的實際含量（mg/片），并與說明書標注值比較（保留兩位小數(shù)）。（3）若實驗中未用稀H?SO?溶解補鐵劑，直接用水溶解，會對滴定結(jié)果產(chǎn)生什么影響？為什么？核心素養(yǎng)鏈接：證據(jù)推理與模型認知：通過實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)推理物質(zhì)成分，建立定量分析的思維模型?？茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識：設(shè)計實驗方案，分析實驗誤差，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。參考答案與解析提示：（2）離子方程式：Ba2?+SO?2?=BaSO?↓、Mg2?+2OH?=Mg(OH)?↓、Ca2?+CO?2?=CaCO?↓、Ba2?+CO?2?=BaCO?↓；作用：除去Ca2?和過量的Ba2?。（1）2NaHCO?△Na?CO?+H?O+CO?↑，生成CO?體積為2.24L。（2）ClO?消毒效率計算：ClO?中Cl元素從+4價→-1價，轉(zhuǎn)移5e?，單位質(zhì)量轉(zhuǎn)移電子數(shù)為5/67.5；Cl?中Cl元素從0價→-1價，轉(zhuǎn)移2e?，單位質(zhì)量轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2/71，二者比值約為2.63。（2）根據(jù)反應(yīng)方程式，n(Cr?O?2?)=0.001mol/L×100L=0.1mol，需n(Fe2?)=0.6mol，m(FeSO?·7H?O)=0.6mol×278g/mol=166.8g。（1）Co的原子結(jié)構(gòu)示意圖：[Ar]3d?4s2，原子半徑：Fe＞