高中化學(xué)必修1：第3章 本章核心素養(yǎng)聚焦

高中化學(xué)必修課程PAGEPAGE1本章核心素養(yǎng)聚焦一、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)探究是集提出問(wèn)題、調(diào)查研究、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、表達(dá)與交流等過(guò)程為一體的綜合性活動(dòng)。本章典型的實(shí)驗(yàn)有：Fe3＋與Fe2＋的性質(zhì)與相互轉(zhuǎn)化探究實(shí)驗(yàn)、二氧化硫的漂白性實(shí)驗(yàn)、氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)、濃硫酸的特性實(shí)驗(yàn)、濃硝酸的強(qiáng)氧化性實(shí)驗(yàn)等。在學(xué)習(xí)過(guò)程中能從物質(zhì)類別、元素化合價(jià)的角度，依據(jù)復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律和氧化還原反應(yīng)原理，預(yù)測(cè)鐵、硫、氮三種元素各自典型代表物的性質(zhì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，并能分析解釋有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，正確書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式。并能從單一物質(zhì)的多角度性質(zhì)探究，到一組物質(zhì)的多角度性質(zhì)及轉(zhuǎn)化的探究，能針對(duì)物質(zhì)性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的探究問(wèn)題，提出有依據(jù)的假設(shè)，選取試劑，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并實(shí)驗(yàn)，基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)得出結(jié)論，促進(jìn)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。例1氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一，工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2，某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)NH3與NOx反應(yīng)進(jìn)行了探究。回答下列問(wèn)題：氨與二氧化氮的反應(yīng)：將收集到的NH3充入注射器X中，硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置(部分裝置已略去)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。操作步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋原因打開(kāi)K1，推動(dòng)注射器活塞，使X中的氣體緩慢通入Y管中(1)Y管中_________(2)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________將注射器活塞退回原處并固定，待裝置恢復(fù)到室溫Y管中有少量水珠生成的氣態(tài)水凝聚打開(kāi)K2(3)__________(4)______[答案](1)紅棕色氣體顏色慢慢變淺(2)8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))7N2＋12H2O(3)Z中NaOH溶液產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象(4)反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少，Y管中氣體壓強(qiáng)小于外界大氣壓[解析]將X中NH3緩慢通入盛有少量催化劑和NO2的Y管中，在一定溫度和催化劑條件下NH3將NO2還原生成N2，觀察到Y(jié)管中氣體的紅棕色逐漸變淺，反應(yīng)的化學(xué)方程式為8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))7N2＋12H2O。反應(yīng)過(guò)程中體系的壓強(qiáng)減小，打開(kāi)K2，燒杯Z中NaOH溶液被倒吸到玻璃管Y中，其中NaOH溶液用于吸收尾氣，防止環(huán)境污染。例2硫代硫酸鈉(Na2S2O3)可用作分析試劑及鞣革還原劑。它受熱、遇酸易分解。工業(yè)上可用反應(yīng)：2Na2S＋Na2CO3＋4SO2=3Na2S2O3＋CO2制得。實(shí)驗(yàn)室模擬該工業(yè)過(guò)程的裝置如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)a中試劑為_(kāi)_________，b中試劑為_(kāi)_________，c中試劑為_(kāi)___________________。(2)反應(yīng)開(kāi)始后，c中先有渾濁產(chǎn)生，后又變澄清。此渾濁物是______________。(3)d中的試劑為_(kāi)_________________。(4)實(shí)驗(yàn)中要控制SO2生成速率，可以采取的措施有________________(寫出兩條)。(5)為了保證硫代硫酸鈉的產(chǎn)量，實(shí)驗(yàn)中通入的SO2不能過(guò)量，原因是__________________。[答案](1)濃硫酸亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉硫化鈉和碳酸鈉混合溶液(2)硫(3)NaOH溶液(4)控制反應(yīng)溫度、調(diào)節(jié)酸的滴加速度(或調(diào)節(jié)酸的濃度等)(5)若SO2過(guò)量，溶液顯酸性，產(chǎn)物分解[解析](1)根據(jù)反應(yīng)的原理可知，最前面的裝置為制取SO2的裝置，故a中加入濃硫酸，b中加入Na2SO3固體(或NaHSO3固體)；中間的裝置為反應(yīng)裝置，故在c中應(yīng)加入硫化鈉和碳酸鈉的混合溶液。(2)生成的SO2通入到c中時(shí)，能與Na2S反應(yīng)生成單質(zhì)硫，硫被二氧化硫氧化，溶液又變澄清，故渾濁物為硫。(3)由于反應(yīng)過(guò)程中有有毒氣體SO2參與，故最后的裝置為尾氣處理裝置，可以用氫氫化鈉溶液來(lái)吸收SO2。(4)SO2的生成速率與硫酸的濃度、反應(yīng)溫度有關(guān)，故可通過(guò)控制硫酸滴入的速度、反應(yīng)的溫度或硫酸的濃度等來(lái)控制SO2的生成速率。(5)由于SO2溶于水后生成中強(qiáng)酸H2SO3，故通入過(guò)量的SO2后導(dǎo)致溶液顯酸性，生成的Na2S2O3在酸性條件下易分解而降低產(chǎn)量。元素化合物知識(shí)是中學(xué)化學(xué)知識(shí)的重要組成部分，在考試中，除直接考查元素化合物的性質(zhì)外，更多是與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合進(jìn)行綜合考查。即通過(guò)探究元素化合物的性質(zhì)(或物質(zhì)的制備)，考查實(shí)驗(yàn)操作與注意事項(xiàng)、現(xiàn)象分析與理論解釋、書寫化學(xué)方程式等。該類題目情境新穎，涉及面廣，能夠很好地考查學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合思維能力，較好地體現(xiàn)了“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。二、證據(jù)推理與模型認(rèn)知學(xué)習(xí)化學(xué)要具有證據(jù)意識(shí)，即基于科學(xué)依據(jù)對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)及其變化提出可能的假設(shè)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究或分析推理，建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系，形成有序的認(rèn)知思維方法，建立相關(guān)應(yīng)用的思維模型，即運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”在本章的體現(xiàn)：從物質(zhì)類別、元素化合價(jià)的視角，會(huì)分析說(shuō)明鐵、硫、氮三種元素及其化合物間的兩種轉(zhuǎn)化路徑(同一價(jià)態(tài)元素間的轉(zhuǎn)化、不同價(jià)態(tài)元素間的轉(zhuǎn)化)；能根據(jù)元素化合物的性質(zhì)，會(huì)分析、選擇相關(guān)物質(zhì)的制備、分離、檢驗(yàn)、保存方法等，如氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的制備，F(xiàn)e3＋和Fe2＋的檢驗(yàn)與鑒別，氨氣的制備與檢驗(yàn)，濃硝酸、濃硫酸、亞鐵鹽溶液的保存方法等。例3根據(jù)二氧化硫通入不同溶液中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，所得結(jié)論不正確的是()選項(xiàng)溶液現(xiàn)象結(jié)論A含HCl、BaCl2的FeCl3溶液產(chǎn)生白色沉淀SO2有還原性BH2S溶液產(chǎn)生黃色沉淀SO2有氧化性C酸性KMnO4溶液紫紅色溶液褪色SO2有漂白性DNa2CO3溶液產(chǎn)生氣泡酸性：H2SO3>H2CO3[答案]C[解析]本題考查SO2的氧化性、還原性等知識(shí)。SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因?yàn)镾O2具有還原性，與KMnO4發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。例4(2018·河北正定中學(xué)月考)某同學(xué)為了檢驗(yàn)家中的一瓶補(bǔ)鐵藥(成分為FeSO4)是否變質(zhì)，查閱了有關(guān)資料，得知Fe2＋能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使紫紅色的高錳酸鉀溶液褪色?，F(xiàn)結(jié)合已學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將藥片除去糖衣研細(xì)后，溶解、過(guò)濾，取濾液分別加入兩支試管中，在一支試管中滴入酸性高錳酸鉀溶液，在另一支試管中滴入KSCN溶液。請(qǐng)你填出該同學(xué)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)以下現(xiàn)象時(shí)應(yīng)得出的結(jié)論：(1)若滴入酸性高錳酸鉀溶液后紫紅色褪去，滴入KSCN溶液后不變紅，結(jié)論是____________。(2)若滴入酸性高錳酸鉀溶液，試管中液體不褪色，滴入KSCN溶液，試管中液體變紅，結(jié)論是______________________________________。(3)若滴入酸性高錳酸鉀溶液，試管中液體褪色，滴入KSCN溶液，試管中液體變紅，結(jié)論是______________________________________。[答案](1)藥品沒(méi)有變質(zhì)(2)藥品完全變質(zhì)(3)藥品部分變質(zhì)[解析]思維導(dǎo)圖：(1)加入酸性高錳酸鉀溶液后紫紅色褪去說(shuō)明含有Fe2＋，加入KSCN溶液后不變紅說(shuō)明無(wú)Fe3＋，從而確定藥品沒(méi)有變質(zhì)。(2)加入酸性高錳酸鉀溶液后紫紅色不褪去說(shuō)明無(wú)Fe2＋，加入KSCN溶液后變紅說(shuō)明有Fe3＋，從而確定藥品完全變質(zhì)。(3)加入酸性高錳酸鉀溶液后紫紅色褪去說(shuō)明含有Fe2＋，加入KSCN溶液后變紅說(shuō)明含有Fe3＋，從而確定藥品部分變質(zhì)。例5(2019·丹江市一中期末)利用元素的化合價(jià)推測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)是化學(xué)研究的重要手段。如圖是硫元素的常見(jiàn)化合價(jià)與部分物質(zhì)類別的對(duì)應(yīng)關(guān)系：(1)從硫元素化合價(jià)變化的角度分析，圖中既有氧化性又有還原性的化合物有______(填化學(xué)式)。(2)將X與Y混合，可生成淡黃色固體，該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_______。(3)Z的濃溶液與銅單質(zhì)在一定條件下可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)______________________________________________________________________________。(4)Na2S2O3是重要的化工原料。從氧化還原反應(yīng)的角度分析，下列制備Na2S2O3的方案理論上可行的是________(填字母)。a.Na2S＋S b.Na2SO3＋Sc.SO2＋Na2SO4 d.Na2SO3＋Na2SO4(5)已知Na2SO3能被K2Cr2O7氧化為Na2SO4，則24mL0.05mol·L－1的Na2SO3溶液與20mL0.02mol·L－1的K2Cr2O7溶液恰好反應(yīng)時(shí)，Cr元素在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為_(kāi)_______。[答案](1)SO2、H2SO3、Na2SO3(2)1∶2(3)Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋2H2O＋SO2↑(4)b(5)＋3[解析]S元素的化合價(jià)有－2價(jià)、0價(jià)、＋4價(jià)、＋6價(jià)。(1)具有中間價(jià)態(tài)的元素既有還原性又有氧化性，即化合物SO2、H2SO3、Na2SO3既有還原性又有氧化性。(2)將H2S與SO2混合，SO2氧化H2S生成淡黃色沉淀S和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H2S＋SO2=3S↓＋2H2O，則該反應(yīng)的氧化劑SO2與還原劑H2S的物質(zhì)的量之比為1∶2。(3)濃硫酸與銅單質(zhì)在加熱條件下可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(4)Na2S2O3中S元素化合價(jià)為＋2價(jià)，從氧化還原的角度分析，反應(yīng)物中S元素化合價(jià)必須一種物質(zhì)中的大于2，另一種物質(zhì)中的小于2，選項(xiàng)a中S元素化合價(jià)都小于2，選項(xiàng)c、d中S元素化合價(jià)都大于2，所以只有選項(xiàng)b符合題意?！?6－4)＝20×10－3L×0.02mol·L－1×2×(6－a)，解得a＝3。三、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任學(xué)習(xí)化學(xué)要具有安全意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，具有探索未知、崇尚真理的意識(shí)；具有節(jié)約資源保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展意識(shí)，從自身做起，形成簡(jiǎn)約適度、綠色低碳的生活方式；能對(duì)與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題做出正確的價(jià)值判斷，能參與有關(guān)化學(xué)問(wèn)題的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。通過(guò)本章學(xué)習(xí)，充分認(rèn)識(shí)某些化學(xué)過(guò)程對(duì)人類健康和社會(huì)發(fā)展帶來(lái)的雙重影響，既了解鐵、硫、氮及其化合物對(duì)人類健康和社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)：亞鐵鹽常用于治療缺鐵性貧血，氯化鐵溶液用于制造銅板印刷電路，二氧化硫常用作漂白劑，工業(yè)上合成氨用于制造氮肥和生產(chǎn)硝酸，硫酸和硝酸都是重要的化工原料等，又熟知硫、氮及其化合物對(duì)環(huán)境的影響：工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中大量使用化石燃料產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物都是大氣污染物，都能形成酸雨，嚴(yán)重威脅自然生態(tài)環(huán)境和人類生存環(huán)境，氮氧化物還是形成光化學(xué)煙霧、霧霾的重要原因；工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)上過(guò)量使用氮肥、水產(chǎn)養(yǎng)殖使用餌料等，造成水體污染，使水體富營(yíng)養(yǎng)化。例6為落實(shí)“五水共治”，某工廠擬綜合處理含NHeq\o\al(＋,4)廢水和工業(yè)廢氣(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考慮其他成分)，設(shè)計(jì)了如圖所示流程：下列說(shuō)法不正確的是()A.固體1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3B.X可以是空氣，且需過(guò)量C.捕獲劑所捕獲的氣體主要是COD.處理含NHeq\o\al(＋,4)廢水時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為NHeq\o\al(＋,4)＋NOeq\o\al(－,2)=N2↑＋2H2O[答案]B[解析]A項(xiàng)，根據(jù)題中的流程，可以得出固體1為CaCO3、CaSO3和過(guò)量的Ca(OH)2的混合物，正確；B項(xiàng)，氣體1為N2、NO、CO的混合物，通入X，然后再與NaOH溶液反應(yīng)生成的產(chǎn)物為NaNO2，若X為空氣，則反應(yīng)后的產(chǎn)物中沒(méi)有NaNO2，這與題圖流程不符，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，氣體2為N2、CO，因“無(wú)污染氣體”為N2，故捕獲的氣體主要是CO，正確；D項(xiàng)，NHeq\o\al(＋,4)與NOeq\o\al(－,2)能夠發(fā)生歸中反應(yīng)生成氮?dú)?，離子方程式為NHeq\o\al(＋,4)＋NOeq\o\al(－,2)=N2↑＋2H2O，正確。例7(2018·山西大學(xué)附中高一期中)綠色植物是空氣天然的“凈化器”，研究發(fā)現(xiàn)，1公頃柳杉每月可以吸收160kgSO2，則下列說(shuō)法正確的組合為()①1公頃柳杉每月可以吸收2.5molSO2②SO2為酸性氧化物，可以用氫氧化鈣懸濁液吸收③二氧化硫只有還原性，可以選擇用酸性高錳酸鉀溶液氧化二氧化硫④大氣中的SO2主要源于煤的燃燒，可以判斷煤中S元素的化合價(jià)應(yīng)低于＋4價(jià)⑤二氧化碳與二氧化硫均為酸性氧化物，均可以與氫氧化鈉溶液、酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)A.①② B.②⑤C.②④ D.②③⑤[答案]C[解析]①1公頃柳杉每月可以吸收160kgSO2，其物質(zhì)的量為2500mol；②SO2為酸性氧化物，可以用氫氧化鈣懸濁液吸收；③SO2中S元素顯＋4價(jià)，既可以升高又可以降低，所以SO2既有還原性又有氧化性；④大氣中的SO2主要源于煤的燃燒，可以判斷煤中S元素的化合價(jià)低于＋4價(jià)；⑤CO2不與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)。故②④說(shuō)法正確。關(guān)注環(huán)保問(wèn)題，用化學(xué)知識(shí)解釋生產(chǎn)、生活中的環(huán)保問(wèn)題是學(xué)生必備的學(xué)科素養(yǎng)，同時(shí)此類試題可以很好地體現(xiàn)化學(xué)的學(xué)科價(jià)值，因此有關(guān)污染與防治的問(wèn)題是重要的考點(diǎn)，值得去關(guān)注與研究。例8市場(chǎng)上一些看起來(lái)非常白而又鮮亮誘人的銀耳竟然是用硫黃熏蒸而成的。央視記者暗訪銀耳變白內(nèi)幕：工人們不停地對(duì)白色銀耳進(jìn)行翻炒，散發(fā)出一股刺鼻的氣味；一名工人抓起淡黃色塊狀的東西放進(jìn)一個(gè)小鍋里，用火點(diǎn)燃，緊接著把小鍋放進(jìn)有薄膜覆蓋的銀耳地里。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)“工人抓起淡黃色塊狀的東西放進(jìn)一個(gè)小鍋里，用火點(diǎn)燃”。其中“淡黃色塊狀的東西”是__________(寫化學(xué)式)，其在空氣中燃燒的火焰的顏色為_(kāi)_______。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________________________