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第22讲　化学与 STSE
第五章　非金属及其它化合物
核心要点
1. 化学与材料
结合生活区分化学常见材料
材料 组成或性质
天然
纤维 棉、麻 富含多糖纤维素，只含C、H、O三种元素
蚕丝、羊毛 主要成分为蛋白质，蛋白质在蛋白酶的作用下可水解
材料 组成或性质
橡胶 天然橡胶是异戊二烯的聚合物，是线型高分子
塑料 塑料的主要成分是合成树脂。常见的有热塑性塑料，如聚乙烯、聚氯 乙烯、聚丙烯；热固性塑料，如酚醛树脂
人造纤维 将天然纤维（木材、甘蔗渣）经过化学加工处理后得到的产品
合成纤维 以石油、煤、天然气和农副产品作原料加工制得单体，单体经聚合反 应制成的高分子化合物，如六大纶
合金材料 合金是由两种或两种以上的金属（或金属和非金属）熔合而成的具有 金属特性的物质，合金的熔点比各组分的低
硅材料 晶体硅是重要的半导体材料，光导纤维的主要成分是二氧化硅
传统无 机非金
属材料 玻璃 普通玻璃是纯碱、石灰石和石英等熔化在一起得到的物质，其主 要成分为Na2SiO3、CaSiO3、SiO2，是混合物
水泥 硅酸盐水泥原料为石灰石和黏土，成分为硅酸三钙、硅酸二钙、 铝酸三钙
陶瓷 陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料，制备原料为黏土
新型无机
非金属材料 氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硼陶瓷、光导纤维
2. 化学与环境
（1）常见污染
污染名称 主要污染物及形成原理
PM2.5 大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物
雾霾 SO2、NOx和可吸入颗粒物与雾气结合的混合物
酸雨
光化学烟雾 机动车尾气中的碳氢化合物和氮氧化物在光照条件下生成复杂的污 染物
臭氧空洞 NOx、氟氯代烃等与臭氧发生作用，导致了臭氧层的损耗
水体污染 化肥、农药的过度使用，工业“三废”和生活污水的随意排放，水 体富营养化可引起“水华”或“赤潮”
污染名称 主要污染物及形成原理
温室效应 化石燃料的大量使用，大气中的CO2气体大量增加，使地表温度上 升的现象
白色污染 各种塑料垃圾对环境所造成的污染，它们很难降解，会破坏土壤
结构
（2）绿色化学
核 心 利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境 无害化学”“环境友好化学”
特 征 ①采用无毒、无害的原料；②在无毒、无害的条件（包括催化剂、溶剂）下进 行；③具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现 “零排放”。此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准
原 子 经 济 性
（3）“碳达峰”与“碳中和”
①“碳达峰”是指CO2的排放量达到一个峰值不再增长，之后开始减少。
②“碳中和”是指通过植树造林、节能减排、转化CO2等形式，以抵消自身产生的 CO2排放量，实现CO2的相对“零排放”。
3. 化学与能源
能源类别 分析
石 油 分馏 物理变化，得到石油气、汽油、煤油、柴油、重油等
裂化 化学变化，获得更多轻质油，特别是汽油
裂解 化学变化，获得短链气态烃，如乙烯、丙烯、甲烷等
煤 干馏 化学变化，隔绝空气加强热，得到出炉煤气、煤焦油、焦炭等
气化 化学变化，将煤转化为可燃性气体的过程
液化 化学变化，把煤转化为液体燃料的过程
清洁能源 天然气、氢气等在燃烧时不产生烟尘的能源
化石能源 天然气、石油和煤等不可再生能源
理想新能源 资源丰富、可以再生，对环境无污染，如太阳能、地热能、海洋能、 风能和氢能等
4. 化学与健康
合理用药 遵循安全、有效、经济和适当的原则。非处方药都带有“OTC”标识
安全使用 食品
添加剂 着色剂 天然色素（红曲红等）和合成色素（柠檬黄等）
增味剂 谷氨酸钠等
膨松剂 碳酸氢铵、碳酸氢钠等
凝固剂 氯化镁、硫酸钙等
防腐剂 亚硝酸钠、苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐等
抗氧化剂 抗坏血酸（维生素C）等
营养强化剂 碘酸钾、维生素、碳酸钙、硫酸亚铁、硫酸锌等
5. 物质性质在生产、生活中的应用
（1）常见金属及其化合物的重要性质和应用
性质 应用
Na2O2与H2O、CO2反应均生成O2 做供氧剂
Na2CO3水解使溶液显碱性 用热的纯碱溶液洗去油污
NaHCO3受热分解生成CO2，能与酸反应 用作焙制糕点的膨松剂、胃酸中和剂
Al具有良好的延展性和抗腐蚀性 常用铝箔包装物品
常温下，铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸钝化 盛装、运输浓硫酸、浓硝酸
铝与氧化铁反应放出大量的热 用于焊接钢轨
MgO、Al2O3熔点高 做耐高温材料
性质 应用
Al3＋水解生成的氢氧化铝胶体具有吸附性 明矾做净水剂（混凝剂）
小苏打溶液和硫酸铝溶液反应生成CO2 做泡沫灭火器
明矾溶液显酸性 利用明矾溶液清除铜镜表面的铜锈
Al（OH）3能与强酸反应 中和胃酸，用作抗酸药
Fe具有还原性 铁粉用作食品抗氧化剂
Fe2O3是红棕色粉末 做红色颜料
Fe3＋水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性 铁盐做净水剂（混凝剂）
性质 应用
K2FeO4是强氧化剂，还原产物Fe3＋水解生成氢 氧化铁胶体 做新型消毒剂、净水剂
FeCl3溶液具有较强氧化性 腐蚀覆铜板制印刷电路板
CuSO4能使蛋白质变性 配制成波尔多液用于树木杀虫
BaSO4不溶于水，不与胃酸反应 在医疗上进行胃部造影前，BaSO4 做患者服用的“钡餐”
（2）常见非金属及其化合物的重要性质和应用
性质 应用
浓硫酸具有吸水性 做干燥剂（不能干燥NH3、H2S、HI等）
生石灰、无水氯化钙能吸收水分 做（食品）干燥剂
P2O5能与水反应 做干燥剂（不可干燥食品）
硅具有半导体性能 制作芯片和太阳能电池
SiO2存在光的全反射 制作光导纤维
用氢氟酸刻蚀玻璃
ClO2具有较强的氧化性 用于自来水的杀菌消毒
次氯酸盐具有强氧化性 做杀菌消毒剂、漂白剂
性质 应用
碘酸钾在常温下稳定 食盐中的加碘物质
NH4HCO3、NH4NO3是可溶的含氮化合物 用作氮肥
浓氨水具有挥发性和还原性 检验输送Cl2的管道是否漏气
SO2具有漂白性 用来漂白纸浆、毛、丝等
硅酸钠的水溶液是一种无机黏合剂 盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞
干冰升华吸收大量的热 人工降雨
液氨汽化吸收大量的热 做制冷剂
实战演练
A. 羊毛可用于制毛笔，主要成分为蛋白质
B. 松木可用于制墨，墨的主要成分是单质碳
C. 竹子可用于造纸，纸的主要成分是纤维素
D. 大理石可用于制砚台，主要成分为硅酸盐
解析：大理石的主要成分是碳酸钙，D错误。
D
A. “雪龙2”号破冰船极地科考：破冰过程中水发生了化学变化
B. 大型液化天然气运输船成功建造：天然气液化过程中形成了新的化学键
C. 嫦娥六号的运载火箭助推器采用液氧煤油发动机：燃烧时存在化学能转化为热能
C
题组二　化学与生活、生产
A. 活性炭可用作食品脱色剂
B. 铁粉可用作食品脱氧剂
C. 谷氨酸钠可用作食品增味剂
D. 五氧化二磷可用作食品干燥剂
解析：活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，能够吸附一些食品中的色素，故A正确； 铁粉具有还原性，能与O2反应，可延长食品的保质期，作食品脱氧剂，故B正确；谷 氨酸钠是味精的主要成分，能增加食物的鲜味，是一种常用的食品增味剂，故C正 确；P2O5吸水后的产物有毒，不能用作食品干燥剂，故D错误。
D
A. 生物柴油制备：将地沟油制成生物柴油，其成分与柴油成分相同
B. 锂硅电池：硅（Si）的电子排布式为［Ne］3s23p3
C. 氢燃料电池：氢气与氧气反应生成水，同时释放电能，化学能转化为电能
D. “光伏发电”技术：太阳能电池板中硅原子的电子跃迁属于化学变化
C
解析：地沟油的主要成分是甘油三酯，生物柴油的主要成分为脂肪酸甲酯或脂肪酸乙 酯，柴油主要成分为烷烃、烯烃等烃类物质，二者成分不同，A项错误；硅为14号元 素，电子排布式为1s22s22p63s23p2，可简化为［Ne］3s23p2，B项错误；氢燃料电池 中，氢气失电子、氧气得电子后生成水，同时释放电能，变化过程中化学能转化为电 能，C项正确；太阳能电池板中硅原子的电子跃迁属于物理变化，D项错误。
题组四　物质性质与应用
A. 生石灰可用作脱氧剂
B. 硫酸铝可用作净水剂
C. 碳酸氢铵可用作食品膨松剂
D. 苯甲酸及其钠盐可用作食品防腐剂
解析：生石灰能与水反应，可以作为干燥剂，不能与O2反应，不能作为脱氧剂，A错 误；硫酸铝在水中电离出的Al3＋水解生成Al（OH）3胶体，Al（OH）3胶体能吸附水 中的悬浮杂质，故硫酸铝可用作净水剂，B正确；碳酸氢铵受热分解产生CO2和 NH3，可用作食品膨松剂，C正确；苯甲酸及其钠盐能够使细菌的蛋白质变性而失去 生理活性，可用作食品防腐剂，D正确。
A
A. 单晶硅熔点高，可用于制造芯片
B. 金属铝具有还原性，可用于冶炼金属
C. 浓硫酸具有吸水性，可用作干燥剂
D. 乙炔燃烧火焰温度高，可用于切割金属
解析：硅用于制造芯片，是因为单质硅具有半导体特性，A符合题意；铝的还原性较 强，故金属铝可用于冶炼金属，B不符合题意；浓硫酸具有吸水性，可以吸收水分， 可用作干燥剂，C不符合题意；乙炔燃烧产生高温火焰，能够熔化金属，从而实现金 属切割，D不符合题意。
A
限时跟踪检测
限时跟踪检测（二十二）　化学与STSE
A. 曲阳石雕的最后一道工序“抛光”过程中发生化学变化
B. 易水古砚石材因含Fe2O3而呈一定红色
C. 廊坊景泰蓝（铜胎掐丝珐琅）是经过多道工序烧制而成的，其粗胎属于硅酸盐产品
D. 蔚县剪纸的主要成分是纤维素，可在酸或碱性条件下水解
解析：“抛光”即打磨，没有发生化学变化，A项错误；氧化铁是红棕色粉末，易水 古砚石材因含Fe2O3而呈一定红色，B项正确；景泰蓝的主要成分是铜和珐琅釉料，其 粗胎主要成分为铜，不属于硅酸盐产品，C项错误；纸的主要成分是纤维素，可在酸 性条件下水解生成葡萄糖，纤维素只在酸性条件下水解，D项错误。
B
A. 牛虎铜案（战国）的材质是青铜，青铜属于合金
B. 《溪山行旅图》（北宋）的材质是绢，绢的主要成分是蛋白质
C. 金镶红蓝宝石冠（明），镶嵌的红蓝宝石属于金属材料
D. 青花人物凤尾尊瓷器（清）是以黏土为主要原料，经高温烧结而成
解析：青铜是铜锡合金，牛虎铜案（战国）的材质是青铜，青铜属于合金，A正确； 绢是丝织品，丝的主要成分是蛋白质，所以《溪山行旅图》（北宋）的材质绢的主要 成分是蛋白质，B正确；红蓝宝石的主要成分是氧化铝等，属于无机非金属材料，而 不是金属材料，C错误；青花人物凤尾尊瓷器（清）是以黏土为主要原料，经过高温 烧结制成的，这是陶瓷制作的基本过程，D正确。
C
A. 青铜鸟尊的主要成分是铜锡合金
B. 彩陶罐的主要成分是碳酸钙
C. 木板漆画的主要成分是纤维素
D. 绢本画的主要成分是蛋白质
解析：青铜的材质为铜锡合金，A项正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，B项错 误；木板的主要成分是纤维素，C项正确；绢的材质为蚕丝，主要成分是蛋白 质，D项正确。
B
A. “后母戊青铜鼎”主要成分为铜、锌合金 B. 战国水晶杯主要成分为硅酸盐
C. 国画《富春山居图》用的宣纸为传统无 机非金属材料 D. 兽首玛瑙杯是由二氧化硅快速冷却而成的
D
解析：“后母戊青铜鼎”主要成分为青铜，为铜、锡合金，A错误；战国水晶杯 的主要成分为二氧化硅，B错误；宣纸的主要成分为纤维素，为天然有机高分 子，C错误；兽首玛瑙杯主要成分为二氧化硅，是由熔融态二氧化硅快速冷却而 成的，D正确。
A. 用于飞船外壳的铝合金属于金属材料
B. 用于防热结构件的高强纱主要是玻璃纤维纱，玻璃纤维属于无机非金属材料
C. 用于航天服制作的特种橡胶，属于天然高分子材料
D. 用于发动机的耐烧蚀树脂具有耐高温、耐腐蚀等优良性能，属于有机高分子材料
C
解析：用于飞船外壳的铝合金，属于金属材料，A正确；玻璃纤维是一种性能优异的 无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度 高，B正确；特种橡胶属于人工合成的有机高分子材料，C错误；耐烧蚀树脂属于有 机高分子材料，D正确。
A. β－胡萝卜素是一种天然色素，可用作食品的着色剂
B. 抗坏血酸具有较强氧化性，水果罐头中常用其作抗氧化剂
C. 常温下，铁与浓硝酸不反应，可用铁制容器盛装浓硝酸
D. 亚硝酸钠具有较强氧化性和毒性，有致癌作用，在食品工业中禁止使用
解析：β－胡萝卜素可用作食品的着色剂，是一种天然色素，故A正确；抗坏血酸 （维生素C）具有较强还原性，用其作抗氧化剂，B项错误；常温下，铁与浓硝酸发 生钝化（属于化学变化），C项错误；亚硝酸钠按照国家标准使用可以作食品防腐 剂，D项错误。
A
选项 劳动项目 化学知识
A
B 水厂净水工：使用Al2（SO4）3去除水中的细 小悬浮物 Al2（SO4）3是电解质
C 材料分析员：通过X射线衍射实验区分石英 玻璃和水晶 石英玻璃是非晶体，水晶是 晶体
D 肥皂生产工：利用油脂和烧碱制肥皂 油脂在碱性条件下水解
B
解析：钡离子和硫酸根离子生成硫酸钡沉淀，可以除去硫酸根离子，A不符合题意； 使用Al2（SO4）3去除水中的细小悬浮物，是铝离子水解生成氢氧化铝胶体，可以吸 附水中悬浮颗粒物加速其沉降，和Al2（SO4）3是电解质无关，B符合题意；X射线衍 射可以区分晶体和非晶体，普通玻璃属于非晶体，水晶属于晶体，故可以区别普通玻 璃和水晶，与所述的化学知识有关联，C不符合题意；油脂在碱性条件下水解可以生 成高级脂肪酸钠，故可以利用油脂和烧碱制肥皂，D不符合题意。
选项 劳动项目 化学知识
A 口腔医生：在牙齿表面涂一层含氟釉质防龋齿 F－（aq）＋Ca5（PO4）3OH（s） Ca5 （PO4）3F（s）＋OH－（aq）
B 桥梁工程师：用牺牲阳极法对黄茅海大桥钢管桩进行防护 Fe作电解池阴极被保护
C 环境工程师：测定某地雨水pH值 为5.1 大气中SO2、NO2等溶于雨水使其显酸性
D 珠宝鉴定师：用X射线鉴定钻石的真伪 不同的晶体具有独特的明锐衍射峰
B
解析：牙齿表面釉质层的主要成分是Ca5（PO4）3OH，F－可将其自发转化为
Ca5（PO4）3F，从而保护牙齿，两者有关联，故A不符合题意；用牺牲阳极法对黄茅海 大桥钢管桩进行防护采用的是原电池原理，不是电解池原理，两者没有关联，故B符 合题意；大气中SO2、NO2等溶于雨水最终会生成硝酸和硫酸，使雨水显酸性，pH值 为5.1，两者有关联，故C不符合题意；钻石是晶体，X射线衍射实验可用于测定晶体 结构，X射线通过晶体时，会在记录仪上产生明锐的衍射峰，两者有关联，故D不符 合题意。
A. 青神竹编“三防”处理用硫酸铜防蛀，是因为铜离子能使蛀虫蛋白质变性
B. 成都漆艺的漆料中的漆酚与空气接触会缓慢聚合成膜，聚合过程中漆酚失去电子
C. 扬州绒花制作时用稀硫酸处理蚕丝，利用硫酸的强酸性去除杂质使其柔软
D. 打铁花过程中看到的耀眼白光，是因为铁元素的焰色呈白色
D
解析：铜离子是重金属离子，能使蛀虫蛋白质变性，A不符合题意；酚类物质具有强 还原性能被空气中的氧气氧化，则漆酚与空气接触会缓慢聚合成膜，聚合过程中漆酚 失去电子，B不符合题意；蚕丝是蛋白质，很柔软，稀硫酸具有强酸性，扬州绒花制 作时用稀硫酸处理蚕丝，利用硫酸的强酸性去除杂质使其柔软，C不符合题意；打铁 花并不是焰色反应，而是铁水与空气中的氧气发生化学反应引起的发光发热现象，铁 元素的焰色是无色的，D符合题意。
选项 生产生活 化学原理
A 焊接金属时用NH4Cl溶液除锈 NH4Cl加热易分解
B Al（OH）3可用于治疗胃酸过多 Al（OH）3能与酸反应
C ClO2是常用的自来水消毒剂 ClO2具有强氧化性
D 酿制葡萄酒过程中添加适量二氧化硫 二氧化硫有还原性和杀菌作用
A
A. 加工腊肉时添加的亚硝酸钠属于防腐剂
B. 铁强化酱油中的添加剂乙二胺四乙酸铁钠属于增味剂
C. 非处方药有“OTC”标识，消费者无需凭医生处方，即可购买和使用
D. 某些食品中添加的微量抗坏血酸（维生素C）是一种抗氧化剂
B
解析：亚硝酸钠能防腐且能使肉类呈现新鲜的红色，生产加工腊肉、香肠等肉制品时 添加亚硝酸钠，可用作防腐剂和护色剂，A正确；补铁酱油在酱油中加入一种新型铁 强化剂乙二胺四乙酸铁钠，使普通酱油在添加了这种铁强化剂之后具有补充铁元素的 功效，属于营养强化剂，B错误；包装上有“OTC”标识是非处方药，无需凭医生处 方购买和使用，C正确；抗坏血酸（即维生素C）具有还原性，某些食品中添加的微 量抗坏血酸（即维生素C）是一种抗氧化剂，D正确。
A. 化学与农业：为了增强肥效，将草木灰（钾肥）与铵态氮肥混合施用
B. 化学与环境：NOx和碳氢化合物是造成光化学烟雾污染的主要原因
C. 化学与应用：口罩使用的材料聚丙烯，其单体能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D. 化学与生活：家用铁锅、铁铲等餐具保持干燥，是为了防止电化学腐蚀
A
A. “黄金雨”的主要成分是PbI2
B. 用冰盐浴冷却可更快得到金色闪亮的晶体
C. 实验中应注意谨防液体溅到皮肤上
D. 用海带灰与硝酸铅也可制得“黄金雨”
B
解析：复分解反应中，KI（提供I－）与（CH3COO）2Pb（提供Pb2＋）反应生成PbI2黄 色沉淀，加热溶解后冷却析出闪亮的PbI2晶体，A正确；冰盐浴虽能快速降温，但 PbI2的溶解度随温度降低显著减小，快速冷却会导致过饱和度急剧升高，析出大量细 小晶体，而非题目中描述的“金色闪亮”晶体（通常需缓慢冷却以形成较大晶体）， 因此，冰盐浴反而可能影响晶体质量，B错误；乙酸铅含重金属Pb2＋，有毒，需防止 液体接触皮肤，C正确；海带灰浸取液含I－，硝酸铅中含有Pb2＋，二者反应生成PbI2 黄色沉淀，也可制得“黄金雨”，D正确。
选项 科技动态 化学解读
A 开发新型铑基单原子催化体系，实现了水相CO2加氢一步高效制乙醇 催化剂能提高CO2加氢制乙醇的生产效率
B
C 自主研制的察打一体无人机“九天”首次亮相 使用的碳纤维材料属于有机高分子
D 开发高浓度葡萄糖高效异构化制备果糖的新催化体系 葡萄糖转化为果糖，原子利用率为100％
C

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