2025年下學(xué)期高三化學(xué)化學(xué)與STSE專項(xiàng)訓(xùn)練（三）一、化學(xué)與環(huán)境保護(hù)（一）空氣質(zhì)量與污染防治PM2.5作為大氣中直徑不大于2.5微米的可吸入懸浮顆粒物，其主要來(lái)源包括工業(yè)排放、汽車尾氣和生物質(zhì)燃燒等。這些顆粒物表面可吸附重金屬離子（如Pb2?、Hg2?）和多環(huán)芳烴等有毒有機(jī)物，通過(guò)呼吸道進(jìn)入人體后會(huì)引發(fā)肺部炎癥和心血管疾病。2024年安徽卷高考題中提到，清洗鐵鍋后及時(shí)擦干能減緩吸氧腐蝕，其原理與金屬防護(hù)相同，即通過(guò)隔絕水膜來(lái)抑制電化學(xué)腐蝕。類似地，在大氣污染治理中，可采用靜電除塵技術(shù)（利用膠體電泳原理）去除PM2.5，或通過(guò)CaO脫硫法（CaO+SO?=CaSO?，2CaSO?+O?=2CaSO?）降低燃煤電廠的SO?排放。光化學(xué)煙霧的形成涉及復(fù)雜的自由基反應(yīng)：汽車尾氣中的NO?在紫外線照射下分解為NO和O·，O·與O?結(jié)合生成O?，進(jìn)而與碳?xì)浠衔锓磻?yīng)生成甲醛、乙醛等二次污染物。2025年北京卷模擬題指出，使用新能源汽車可減少VOCs（揮發(fā)性有機(jī)物）排放，從而降低光化學(xué)煙霧的發(fā)生概率。綠色化學(xué)理念強(qiáng)調(diào)從源頭控制污染，例如采用原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)（如乙烯催化氧化制環(huán)氧乙烷：2C?H?+O?$\xlongequal[\Delta]{Ag}$2C?H?O），原子利用率可達(dá)100%。（二）水體凈化與綠色技術(shù)水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題可通過(guò)化學(xué)沉淀法解決，如向含磷廢水中加入FeCl?，生成FePO?沉淀（Ksp=1.3×10?22）。2024年山東卷考查了高鐵酸鉀（K?FeO?）的凈水原理，其強(qiáng)氧化性可殺菌消毒，還原產(chǎn)物Fe3?水解生成Fe(OH)?膠體，兼具吸附懸浮雜質(zhì)的作用：4FeO?2?+10H?O=4Fe(OH)?(膠體)+3O?↑+8OH?。在海水淡化領(lǐng)域，電滲析法利用離子交換膜選擇性透過(guò)Na?、Cl?等離子，實(shí)現(xiàn)海水脫鹽，其能耗僅為蒸餾法的1/4。白色污染治理取得新進(jìn)展，2025年華東公司研發(fā)的聚乳酸（PLA）可降解塑料，在微生物作用下分解為CO?和H?O。與傳統(tǒng)聚乙烯相比，PLA的降解過(guò)程涉及酯基水解反應(yīng)：-(OCH(CH?)CO)-?+nH?O→nHOCH(CH?)COOH。高考題常以這類新材料為背景，如2024年廣東卷考查聚乳酸的生物可降解性，要求判斷其作為一次性餐具的合理性。二、化學(xué)與材料科學(xué)（一）有機(jī)高分子材料2025年中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的錦綸長(zhǎng)絲行業(yè)倡議中，提到通過(guò)共聚改性提升纖維性能。例如在尼龍-66分子鏈中引入磺酸基團(tuán)（-SO?Na），可增強(qiáng)其吸濕性。熱塑性塑料與熱固性塑料的區(qū)別在于高分子鏈結(jié)構(gòu)：聚乙烯（PE）具有線型結(jié)構(gòu)，加熱時(shí)可熔融塑形；而酚醛樹脂（PF）通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，一旦成型無(wú)法重塑。2024年遼吉黑卷考題中，順丁橡膠硫化過(guò)程涉及碳碳雙鍵與硫的加成反應(yīng)，形成二硫鍵（-S-S-），從而提高橡膠的強(qiáng)度和彈性。（二）無(wú)機(jī)非金屬材料新型陶瓷材料在高溫結(jié)構(gòu)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。SiC（金剛砂）的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度高達(dá)9.5Mohs，可用作航天器的耐熱部件。2025年三化建承建的特種紙項(xiàng)目中，使用Al?O?透明陶瓷作為高溫窗口材料，其透光率達(dá)85%以上，且能承受1800℃高溫。光導(dǎo)纖維的主要成分為SiO?，利用光的全反射原理傳輸信號(hào)，其導(dǎo)光能力是銅纜的10?倍。（三）金屬與合金材料鎂鋁合金因密度?。s2.3g/cm3）、強(qiáng)度高，被廣泛用于高鐵車廂制造。其防腐原理與鋁相似，表面形成致密的氧化膜（Al?O?·MgO）。2024年湖北卷考查了鋰金屬電池的負(fù)極材料，鋰的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為-3.04V，比能量高達(dá)3860mAh/g，但需解決枝晶生長(zhǎng)問(wèn)題。近期研發(fā)的硫化物固態(tài)電解質(zhì)（如Li?La?Zr?O??）可有效抑制枝晶，提高電池安全性。三、化學(xué)與能源開發(fā)（一）傳統(tǒng)能源清潔化煤的氣化過(guò)程涉及反應(yīng)C(s)+H?O(g)$\xlongequal{高溫}$CO(g)+H?(g)，生成的水煤氣可用于合成甲醇（CO+2H?$\xlongequal[高壓]{催化劑}$CH?OH）。2025年神華包頭煤制烯烴項(xiàng)目中，采用ZSM-5分子篩催化劑，將甲醇轉(zhuǎn)化為乙烯和丙烯（MTO工藝），原子利用率達(dá)99%。石油裂解的主要產(chǎn)物為乙烯（C?H?），其產(chǎn)量是衡量一個(gè)國(guó)家石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志。（二）新能源技術(shù)突破鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化效率已突破31%，其活性層組成為CH?NH?PbI?，具有光吸收系數(shù)高（>10?cm?1）的特點(diǎn)。但鉛的毒性限制其應(yīng)用，2025年最新研究用Sn2?替代Pb2?，制備出無(wú)鉛鈣鈦礦（CH?NH?SnI?）。氫燃料電池通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能：負(fù)極H?-2e?=2H?，正極O?+4e?+4H?=2H?O，能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)60%以上，遠(yuǎn)超內(nèi)燃機(jī)（約25%）。（三）儲(chǔ)能材料進(jìn)展鋰離子電池的正極材料經(jīng)歷了從LiCoO?到LiFePO?的發(fā)展，后者具有橄欖石結(jié)構(gòu)，理論比容量為170mAh/g。2025年青海格爾木鋰鉀資源項(xiàng)目中，采用鹽湖提鋰技術(shù)（Li?+Al3?+2H?O=LiAl(OH)?↓+3H?），成本較傳統(tǒng)礦石提鋰降低40%。液流電池（如全釩液流電池）通過(guò)V2?/V3?和VO2?/VO??的氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能，適合大規(guī)模電網(wǎng)調(diào)峰。四、化學(xué)與生活應(yīng)用（一）食品化學(xué)與健康加碘食鹽中添加的KIO?受熱易分解（2KIO?$\xlongequal{\Delta}$2KI+3O?↑），因此烹飪時(shí)需在菜肴出鍋前加入。2024年廣東卷考題指出，制作面點(diǎn)時(shí)使用的食用純堿是Na?CO?，而非NaHCO?，其作用是中和發(fā)酵產(chǎn)生的酸（如乳酸：CH?CH(OH)COOH+Na?CO?=CH?CH(OH)COONa+CO?↑+H?O）。維生素C（C?H?O?）具有還原性，可作抗氧化劑，其結(jié)構(gòu)中的烯二醇基（-C(OH)=C(OH)-）能被O?氧化為二酮基。（二）醫(yī)藥化學(xué)與材料抗胃酸藥的作用原理涉及酸堿中和反應(yīng)：Al(OH)?+3HCl=AlCl?+3H?O（胃舒平），或HCO??+H?=CO?↑+H?O（小蘇打）。2024年甘肅卷考查了聚乳酸的生物可降解性，其制成的手術(shù)縫合線在體內(nèi)可水解為乳酸，被人體吸收。醫(yī)用硅膠（聚二甲基硅氧烷）因化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、生物相容性好，常用于隆胸假體和人工關(guān)節(jié)。（三）日用化學(xué)品與安全84消毒液（有效成分為NaClO）與潔廁靈（含HCl）混用會(huì)產(chǎn)生Cl?：ClO?+Cl?+2H?=Cl?↑+H?O，因此需避免同時(shí)使用。過(guò)氧碳酸鈉（2Na?CO?·3H?O?）作為漂白劑，利用H?O?的氧化性（H?O?+2e?+2H?=2H?O，E°=1.776V）破壞色素分子結(jié)構(gòu)。2024年山東卷考題中，活性炭用于食品脫色是利用其吸附性，而非催化分解甲醛，該選項(xiàng)的錯(cuò)誤率高達(dá)62%，反映出學(xué)生對(duì)物質(zhì)性質(zhì)與用途對(duì)應(yīng)關(guān)系的理解不足。五、高考真題專項(xiàng)解析（一）選擇題專項(xiàng)例1（2024·安徽卷）青少年幫廚時(shí)的化學(xué)應(yīng)用，下列解釋合理的是（）A.烹煮后期加食鹽避免NaCl分解B.白糖熬制焦糖利用蔗糖炭化C.純堿中和發(fā)酵酸利用NaHCO?D.擦干鐵鍋減緩吸氧腐蝕解析：NaCl熔點(diǎn)801℃，烹飪溫度下不分解，加食鹽是為防止KIO?分解（A錯(cuò)）；蔗糖炭化需高溫（>400℃），焦糖反應(yīng)是脫水生成醛酮類物質(zhì)（B錯(cuò)）；純堿是Na?CO?（C錯(cuò)）；擦干鐵鍋可隔絕水膜，抑制O?+2H?O+4e?=4OH?的陰極反應(yīng)（D對(duì)）。例2（2024·廣東卷）勞動(dòng)項(xiàng)目與化學(xué)知識(shí)關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤的是（）A.水質(zhì)檢驗(yàn)：Ag?+Cl?=AgCl↓B.檢驗(yàn)Na?O?失效：2Na?O?+2H?O=4NaOH+O?↑C.橡膠硫化：碳碳雙鍵與硫成鍵D.14C測(cè)年代：C??與石墨烯互為同素異形體解析：14C測(cè)年利用的是放射性同位素衰變（半衰期5730年），與同素異形體無(wú)關(guān)（D錯(cuò)）；其他選項(xiàng)均正確。（二）非選擇題專項(xiàng)例3（2025·北京模擬）海水原位電解制氫工藝（1）陽(yáng)極反應(yīng)式為______，多孔聚四氟乙烯電極的作用是______。（2）若生成1molH?，理論上可處理海水中Mg2?______g（Ksp[Mg(OH)?]=5.6×10?12）。解析：（1）陽(yáng)極發(fā)生Cl?氧化：2Cl?-2e?=Cl?↑，多孔材料可增大電極表面積，提高反應(yīng)速率；（2）陰極反應(yīng)2H?O+2e?=H?↑+2OH?，生成1molH?同時(shí)產(chǎn)生2molOH?，[Mg2?]=Ksp/[OH?]2=5.6×10?12/(10??)2=5.6×10??mol/L，處理Mg2?質(zhì)量為5.6×10??mol/L×24g/mol×V（海水體積），但題目未給出體積，故需補(bǔ)充條件或默認(rèn)生成的OH?完全沉淀Mg2?，則n(Mg2?)=n(OH?)/2=1mol，質(zhì)量為24g。六、綜合訓(xùn)練題組（一）選擇題（每小題只有一個(gè)正確選項(xiàng)）下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.利用CO?合成脂肪酸屬于無(wú)機(jī)小分子向有機(jī)小分子的轉(zhuǎn)化B.嫦娥石[(Ca?Y)Fe(PO?)?]屬于磷酸鹽礦物C.聚氯乙烯可用于制作食品保鮮膜D.硅膠干燥劑利用其多孔結(jié)構(gòu)吸附水分下列勞動(dòng)項(xiàng)目與化學(xué)原理匹配的是（）A.用明礬凈水：Al3?水解生成Al(OH)?膠體B.用純堿溶液去油污：Na?促進(jìn)油脂乳化C.用白醋除水垢：CH?COOH分解CaCO?D.用鐵粉作脫氧劑：Fe被還原為Fe3?（二）非選擇題2025年六化建承建的80萬(wàn)噸微界面多元醇項(xiàng)目中，采用微界面反應(yīng)強(qiáng)化技術(shù)制備乙二醇。（1）乙烯氧化法：C?H?+O?+CH?COOH$\xlongequal{催化劑}$CH?COOCH?CH?OH（過(guò)氧乙酸酯），再水解生成乙二醇和乙酸。該過(guò)程的原子利用率為______（乙二醇的相對(duì)分子質(zhì)量為62）。（2）生物柴油（主要成分為脂肪酸甲酯）與乙二醇發(fā)生酯交換反應(yīng)可制備生物基聚酯，寫出硬脂酸甲酯（C??H??COOCH?）與乙二醇的反應(yīng)方程式：______。某研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型光催化材料，可將CO?和H?O轉(zhuǎn)化為CH?和O?，其催化機(jī)理如下：①TiO?吸收光子產(chǎn)生電子（e?）和空穴（h?）②h?氧化H?O生成O?和H?③e?還原CO?生成CH?（1）寫出總反應(yīng)方程式：______。（2）若在反應(yīng)中轉(zhuǎn)移8mole?，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CH?的體積為______L。參考答案：C（聚氯乙烯含氯元素，有毒，不能用于食品包裝）A（B項(xiàng)是CO?2?水解顯堿性，促進(jìn)油脂水解；C項(xiàng)是復(fù)分解反應(yīng)；D項(xiàng)Fe被氧化為Fe2?）3.（1）62/(28+32+60)=62/120≈51.7%；（2）2C??H??COOCH?+HOCH?CH?OH$\xlongequal{催化劑}$C??H??COOCH?CH?OOCC??H??+2CH?OH4.（