专题10 化学与人类社会进步（知识清单） 化学沪科版五四学制2024九年级全一册

专题10 化学与人类社会进步 课题1 化学引领新能源的开发 一、能源是什么 能源是可以直接或经转换提供人类所需光、热、动力等不同形式能量的资源，是人类取得能量的来源。 能源的分类，按其可否再生，分为可再生能源和不可再生能源。可再生能源包括太阳能、水能、风能等，是清洁、绿色、低碳的能源。煤炭、石油、天然气等化石燃料都属于不可再生能源。 为了有效应对能源危机：一是提高能源利用效率，二是尽量节约能源，三是寻找其他新能源。 二、化学能够引领我们找到哪些新能源 1.基于生物质的能源 （1）生物质能是以生物质为载体的能量，是绿色植物(包括藻类)通过光合作用将太阳能储存在生物质内部的能量形式。生物质能本质上是以含碳物质形式储存的太阳能，属于可再生能源。直接燃烧生物质获取能量效率很低，目前世界各国主要通过一定手段，将生物质转化为乙醇、沼气、生物油等其他形式能源产品进行利用 。 （2）乙醇俗称酒精，其化学式为C₂H₆O 。乙醇是一种具有特殊香味的易挥发液体，在空气中燃烧时放出大量的热，燃烧方程式为 ；可用作酒精灯、内燃机的燃料。在汽油中加入适量乙醇制成的车用乙醇汽油，可以在一定程度上节省石油资源，减少汽车尾气的污染。 （3）在我国农村地区，人们常把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的池中发酵，产生可燃的“沼气”,其主要成分是甲烷。沼气也是一种可再生能源， 城市湿垃圾的处理也可采用发酵工艺制备沼气，既能净化环境，又能提供燃料。 （4）利用化学技术可使地沟油与乙醇反应转化为生物柴油。生物柴油是典型的“绿色能源”,具有燃烧与环保性能佳、原料来源广泛、可再生等特性。发展生物柴油对经济可持续发展、推进能源替代、控制大气污染等具有重要意义。 2.氢能 氢气燃烧的热值比化石燃料高很多，而且燃烧产物只有水，不污染环境。因此，氢能是一种“绿色能源”,具有广阔的开发前景。 (1)“绿氢”是利用可再生能源发电制氢，生产中实现二氧化碳零排放。如使用风力、水力发电电解水制氢； (2)“灰氢”是化石燃料制氢，如利用甲烷与水蒸气在高温条件下生成二氧化碳和氢气的方法制得，该方法造成的环境问题是温室效应增强。 (3)“蓝氢”是“灰氢”制法结合碳捕集和封存技术，实现低碳制氢。 (4)“紫氢”是以来源丰富的水为原料，利用核能生产的氢气。 (5)利用微生物在常温常压下进行发酵制氢是具有发展前景的研究方向。 (6)工业上以甲烷为原料生产氢气的流程如图10.4所示。 ①写出转化炉与变换塔中发生的反应的化学方程式：_____________________________、_____________________________ ②利用化石燃料制氢是否符合绿色发展理念?说明理由。不符合，化石燃料制氢能耗高、碳排放量大等。 例 题 导 引 问 题 ：某兴趣小组想要对乙醇的元素组成进行探究。他们将乙醇在密闭容器中燃烧，并用传感器采集反应前后容器中二氧化碳与水的含量数据，发现两者都有非常明显的上升。 (1)甲同学认为根据数据采集结果可以推断出乙醇含有碳元素和氢元素。说明甲同学判断的依据。 (2)乙同学想要确认乙醇是否含有氧元素，他的设想是让足量的乙醇在密闭容器中燃烧，等火焰熄灭后测定乙醇减少的质量及装置内二氧化碳和水的质量。分析他的实验设计是否严密，说明理由。 课题2 健康生活离不开化学 一、怎样做到营养均衡 1.糖类、脂质、蛋白质与维生素 （1）食物中能被人体消化、吸收和利用的营养成分被称为营养素，包括糖类、脂质、蛋白质、维生素、矿物质(又称无机盐)和水六大类。其中，糖类、脂质、蛋白质与维生素均属于有机化合物(简称有机物)。 （2）有机化合物都是含碳化合物，大多含有氢元素，有的还含有氧元素、氮元素等其他元素，我们之前学过的甲烷、乙醇、尿素等都属于有机化合物。 （3）糖类是人体内能量的主要来源。我们体内的葡萄糖 (C6H12O6) 在酶的作用下，缓慢氧化生成二氧化碳和水，并释放人体进行各项活动所需的能量。反应方程式为_____________________________ 淀粉是一种结构复杂的糖类，没有甜味，广泛存在于植物的种子、块茎和果实中，如水稻、小麦、玉米、马铃薯等粮食作物。淀粉在人体内经过消化液的作用，可转化为葡萄糖供人体吸收。 （4）脂质是维持人体正常的生命活动不可缺少的一类物质。脂质都含有碳、氢、氧这三种元素，某些脂质还含有氮元素和磷元素。常见的脂质包括动物脂肪和植物油，如猪油、牛油、花生油、玉米油等。脂质不仅是构成人体细胞的重要物质，能帮助人体保温防寒，还是人体内另一重要的能源物质，占人体每天所需能量的15%～25%。 （5）蛋白质是构成人体的基础物质，肌肉、血液、内脏、神经、毛发以及体内各种酶、抗体等都含有蛋白质。组成蛋白质的主要元素是碳、氢、氧、氮和硫等，其基本组成单位是氨基酸。 ①头发、羊毛、羽毛、蚕丝等物品的主要成分是蛋白质。这些物品燃烧时，会产生一种烧焦羽毛的气味，②每天应摄入足量的富含必需氨基酸的蛋白质食物，如肉类、豆类、鸡蛋、 奶制品等。 （6）维生素，不直接参与提供人体所需能量，也不作为构建身体的结构材料，其主要功能是调节机体代谢。人体中某类维生素的缺乏达到一定程度，会引起代谢障碍。绝大多数维生素不能在体内合成，必须从食物中摄取。 2.营养均衡与合理膳食 ①各种食物都有其不同的营养特点，我们需要进行合理的搭配才能达到全面营养。 ②如果营养物质摄入过量，也可能会诱发疾病，影响身体健康。如恢复期的病人、孕妇、发育中的孩子，可适当补充缺乏的营养素。航天员在航天过程中的失重状态会引起肌肉萎缩、骨质丢失、贫血、胃肠道微生态紊乱等问题，导致体重减轻。一般要考虑保证较充足的蛋白质与碳水化合物(包括一定量的膳食纤维)，补充各类维生素(尤其是维生素D), 增加钙、铁等元素的供给量等。 三、化学与生命科学的交叉融合发展会带来什么 1.从分子水平认识生命 (1)1965年和1981年，我国在世界上分别首次人工化学合成了结晶牛胰岛素和酵母丙氨酸转移核糖核酸。蛋白质和核酸的形成是由无生命到有生命的转折点，上述两种生物分子的人工合成成功，开启了通过人工合成生命物质来研究生命起源的新时代。 (2)当代生命科学的研究已经进入分子水平。从DNA的双螺旋结构到人类基因组计划，有机化学的理论和方法在生命科学的发展中起了重要作用。从分子水平来看，生命过程本身就是在细胞内外发生的无数化学反应的综合表现。但是生命的停止不意味着生物体内一切化学反应的终结，而是生物体降解为无机物的另一个过程的开始。 2.造福人类健康的药物 人类在与疾病长期斗争中不断积累经验，发现了许多源自植物、动物或矿物的天然药物。借助化学手段既可以从天然药物中提取有效成分，又可以直接合成具有特定功效的药物分子。 课题3 化学为人类提供丰富的材料 一、人类如何利用和研制金属材料 1.金属的物理性质与用途 步骤 实验现象与结果 (1)用砂纸打磨三种金属片，用滤纸擦拭后，观察颜色与光泽 铜片有紫红色光泽、铁片和铝片有银白色光泽 (2)尝试一下三种金属片是否容易被弯曲、折断 铜片、铁片和铝片‌可以被弯曲‌，但‌铝片更容易被折断‌。 (3)利用酒精灯、坩埚钳试一试三种金属片的导热能力 铜片传热最快,铝片次之,铁片最慢。 (4)利用电池、小灯泡、电线试试三种金属片的导电能力 导电性：铜>铝>铁 (5)用磁铁分别吸引三种金属片 铁片能被磁铁吸引，铜片和铝片不能 拓展思考 上述实验分别探究了金属的哪些物理性质?其中哪些是金属所共有的? 金属光泽、延展性、导电性和导热性，是金属所共有并区别于非金属的物理性质，称为金属的通性 。 金属除了通性外，还具有各自不同的特性，性质的差异决定了金属的不同用途。例如，铁受到磁场作用能产生磁性 ，被用于制作各种电磁装置；钨的熔点高，被用于制作白炽灯中的灯丝；钛具有较好的生物相容性，被用于制作人造关节和骨骼；汞在常温下呈液态且受热会膨胀，被用于制作温度计等。 2.金属及其合金统称金属材料。 合金是指由一种金属与其他金属或非金属熔合而成的具有金属特性的混合物。 青铜(铜锡合金)、黄铜(铜锌合金)都属于铜合金；生铁和钢都是铁合金。常见的合金还有铝合金、钛合金等。 合金与纯金属相比，往往具有许多特殊的优良性能，人们常通过制成合金的方法来更好地利用金属材料。例如，镁和铝都是密度较小的金属，但硬度不高，但将其熔合得到的低密度、高强度的镁铝合金，广泛应用在交通运输、航空航天工业。又如，铁暴露在潮湿空气中易生锈，掺入金属铬和镍后制成的合金具有很强的耐腐蚀性，这种合金就是不锈钢。 3.金属的冶炼 绝大部分金属元素在自然界中以化合态存在，通常是以金属氧化物、碳酸盐等形式，这些化合物称为金属矿石。 工业炼铁的主要设备称为高炉。将铁矿石、焦炭和石灰石按一定的比例加入高炉，从炉下部通进热空气，使焦炭转变成一氧化碳。在高温下，一氧化碳使铁矿石中的氧化铁转化为单质铁，这个过程称为还原。主要反应的化学方程式为：_____________________________ 磁铁矿(主要成分Fe₃O₄) 也可用于炼铁，高温下磁铁矿与一氧化碳反应的化学方程式为____________ 用这种方法得到的铁中含有2%～4.3%碳，质地硬而脆，称为生铁，常用于制作抗磨损的铸件，如机床底座、各类曲轴、齿轮、活塞等。把生铁放在炼钢炉中，用氧气进一步冶炼，可以将含碳量降低至0.03%～2%,同时可以除去硫、磷等其他杂质，得到的是兼具硬度与韧性的钢，钢的应用范围更加广泛。 废弃金属物品可以回收熔化再生，这不仅可以节约金属资源、减少开采矿石引起的环境污染、降低金属冶炼消耗的能源，还能降低金属的价格。 二、无机非金属材料有哪些应用 1.传统无机非金属材料 陶瓷是用含硅物质为原料加热后制成的，属于硅酸盐材料，也称为传统无机非金属材料。硅酸盐材料一般具有稳定性强、硬度大、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等性能。砖瓦、玻璃和水泥等也属于常见的硅酸盐材料。 在玻璃窑中，纯碱和石灰石分别与石英在高温下发生反应，生成硅酸钠 (Na₂SiO₃) 和硅酸钙 (CaSiO₃), 同时产生CO₂, 请写出相应的化学反应方程式_________________________、_________________________ 陶器质地疏松，透气性好，容易吸水；而瓷器质地致密，透气性差，基本不吸水。古人根据不同成分黏土的特性，制作成陶器和瓷器，在不同场合使用，成为生活必需品。 2.新型无机非金属材料 (1)单晶硅，作为半导体材料，广泛用于太阳能电池、半导体、集成电路、大功率晶体管等产品的制造。 (2)光导纤维简称光纤，其主要成分是超纯的石英。光纤通信具有容量大、损耗小、传输速度快等优势，用光缆代替通信电缆可以节约大量金属。在医疗领域中，光纤适合制作各种人体内窥镜，而通过光纤将激光传输到特定部位切除病变组织，可实现手术微创化。 (3)特种陶瓷，是指具有特殊力学、物理或化学性能的陶瓷。在航空航天领域，陶瓷基复合材料用于航天器外壳。在医学领域，生物陶瓷具有良好的生物相容性和稳定的物化性质，被广泛应用于骨科、牙科、整形外科、口腔外科等方面。 三、有机高分子材料和复合材料有哪些种类与应用 1.有机高分子材料 有机高分子材料可分为天然材料和合成材料两大类，如丝、毛、棉、麻等属于天然材料，而塑料、合成橡胶、合成纤维等属于合成材料 。 塑料是一种具有重要用途的有机合成材料，具有密度小、强度高、化学性能稳定、绝缘性好、耐摩擦等优点，应用于生产生活的各个领域 。塑料种类常见的有聚乙烯 、聚氯乙烯 、聚苯乙烯、酚醛树脂等 。 大部分塑料难以降解，随意弃置会引起白色污染 ,应实行废旧塑料的回收再生、循环利用，研制和生产易降解的新型塑料 。 合成橡胶弹性特别强，且具有良好的耐磨性、绝缘性等，广泛应用于轮胎和制鞋工业等。 合成纤维是用天然的或人工合成的高分子物质为原料制成的纤维，也被称为化学纤维(简称化纤)。常见的合成纤维品种有尼龙、涤纶、腈纶(人造羊毛)等。合成纤维不仅可用作纺织原料制作各种纺织品，而且还在工农业生产、文化和军事领域发挥重要的作用。 2.复合材料 人们将两种或两种以上的不同材料复合起来，使各种材料在性能上取长补短，制成了比原来单一材料的性能优越得多的复合材料。 复合材料通常由基体材料和分散于其中的增强材料组成。钢筋混凝土就是生活中常见的复合材料，两者结合具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。 以塑料为基体材料加入碳纤维增强的复合材料已在导弹、航天飞机和卫星上应用，效果很好。碳纤维也可以加入金属材料或陶瓷材料中形成各种耐高温、高强度的复合材料，用于制作飞行器防热部件、发动机叶片、喷火口衬套等。 例 题 导 引 问题：在加热条件下用一氧化碳、焦炭、氢气等物质将金属矿石转化为金属单质的过程称为“火法冶金”。与之相对的 是“湿法冶金”,即用某种溶液将矿石中的金属元素溶出， 再用化学方法从溶液中直接回收金属。实验室有氧化铜 (代表含铜矿石)、锌粒和稀硫酸，利用这三种物质可以 模拟“火法冶金”与“湿法冶金”过程获取铜单质。 (1)用化学方程式分别表示两种炼铜方法的原理。 (2)如果制取相同质量的铜，且实验操作规范，两种方 法消耗锌的量是否相同?为什么? 易错点1：化石能源与新能源的易错点 ‌可再生能源与不可再生能源的混淆 化石燃料（煤、石油、天然气）属于不可再生能源，而风能、太阳能等属于可再生能源。 ‌易错例‌：误认为石油是可再生能源（正确答案：石油属于不可再生能源）。 ‌易错例‌：天然气的主要成分是甲烷，属于可再生能源。（×） ‌解析‌：天然气虽以甲烷为主，但属于不可再生能源。 ‌绿色能源与清洁能源的区别 绿色能源（如风能、氢能）指无污染或残留的能源；清洁能源（如天然气）是相对污染较小的能源，但仍可能产生少量污染物。 ‌易错例‌：‌天然气是绿色能源‌（×） ‌解析‌：天然气燃烧虽污染较小，但仍产生CO₂，属于清洁能源而非绿色能源。 新能源相关易错点 ‌新能源的误解‌ 氢能是理想绿色能源，但现阶段因制取和储存技术限制尚未广泛应用。 ‌易错例‌：‌乙醇汽油的使用能完全解决温室效应‌（×） ‌解析‌：乙醇燃烧仍释放CO₂，仅减少部分污染物（如SO₂），无法缓解温室效应‌燃烧条件与能源利用的关联‌ ‌易错例‌：误认为“降低着火点”可促进燃烧（正确答案：着火点是物质固有属性，不可改变）。 易错点2：常见的燃料及相关易错点 1.易错点解析 ‌燃烧现象混淆 气体燃烧通常产生火焰，固体燃烧一般发光（如木炭） 氢气在空气中燃烧呈淡蓝色火焰，在氧气中为蓝紫色火焰 ‌化学性质误解 氧气具有助燃性，本身不可燃 红磷燃烧产生白烟而非烟雾 2.燃料特性对比 燃料类型 优点 缺点 乙醇 可再生，产物环保 热值较低 天然气 污染较小 需特定储存条件 氢气 无污染 制备储存困难 易错点3：燃烧的条件易错点 ‌可燃物 如木材、纸张、硫粉等能与氧气发生剧烈反应的物质。 易错点：部分物质（如金属镁）虽需特定条件，但仍属于可燃物范畴。 ‌助燃物（氧气或空气） 燃烧需与氧气或空气接触，实验证明隔绝氧气的蜡烛会熄灭。 易错点：助燃物不限于纯氧，空气也能支持燃烧。 ‌达到着火点 可燃物需达到自身燃烧所需的最低温度（着火点），如未达到则无法燃烧。 易错点：着火点是物质固有属性，与外界温度无关。 ‌实验设计漏洞 铜片白磷与红磷对比实验需控制变量：两者需同时接触空气且温度相同，仅因着火点不同导致燃烧差异。 灭火原理：消除燃烧三条件（可燃物、氧气、温度）之一即可灭火。 ‌常见误区分析 误将“火源”列为独立条件：火源是提供能量的载体，本质是使温度达到着火点的工具。 忽略三者同时性：仅满足部分条件时（如仅有氧气但温度不足），燃烧仍不会发生。 易错点4：吸热反应和放热反应易错点 1.常见易错点 ‌反应条件与能量变化的混淆 错误认为“需要加热的反应一定是吸热反应”（如铝热反应需高温但放热）。 忽略部分反应（如燃烧）虽需点燃或加热，但实际为放热反应。 ‌反应类型记忆偏差 误将“化合反应”等同于放热反应（少数如碳与二氧化碳反应吸热）。 忽略“分解反应”多数吸热的例外（如碳酸钙分解需高温吸热）。 ‌实验现象误读 未注意“反应容器温度变化”：放热反应容器发烫，吸热反应变冷。 混淆“能量图像”：放热反应中反应物总能量高于生成物，吸热反之。 2.典型例题解析 ‌放热反应‌： 氢气燃烧（剧烈放热）、酸碱中和（热量释放）。 ‌吸热反应‌： 铵盐溶解（吸热制冷）、碳还原二氧化碳（需持续供热）。 3.注意事项 ‌反应条件≠热效应‌： 燃烧需点燃（条件），但本质是放热反应 ‌特例‌： 氯酸钾分解（放热）是少数例外 易错点5：营养素易错点 易错内容 ‌易错点 易错辨析 基础概念类易错题‌ 混淆营养素的供能功能。 ‌题目‌：六大营养素都能为人体提供能量。（×） ‌解析‌：只有糖类、脂肪、蛋白质是供能物质，水、无机盐和维生素不提供能量。 忽视纤维素不供能的特性 ‌题目‌：纤维素属于糖类，因此能被人体消化吸收提供能量。（×） ‌解析‌：纤维素虽属糖类，但人体缺乏分解纤维素的酶，仅能促进肠道蠕动。 功能与特性类易错题‌ 混淆“变性”与“分解” ‌题目‌：蛋白质变性后仍能保持原有生理功能。（×） ‌解析‌：蛋白质变性后（如加热、遇重金属盐）结构被破坏，功能丧失。 主次能源混淆 ‌题目‌：脂肪是人体主要的供能物质。（×） ‌解析‌：糖类才是主要供能物质（占60%~70%），脂肪是备用能源。 检验与来源类易错题 颜色变化记忆错误。 ‌题目‌：淀粉遇碘变红，可用于检验淀粉。（×） ‌解析‌：淀粉遇碘变蓝，而非红色。 维生素来源混淆 ‌题目‌：动物肝脏富含维生素C。（×） ‌解析‌：动物肝脏富含维生素A和D，维生素C主要存在于新鲜果蔬中。 综合应用类易错题 忽视营养素摄入的平衡性 ‌题目‌：青少年应多摄入油脂以促进生长发育。（×） ‌解析‌：青少年需增加蛋白质摄入（如蛋、奶），过量油脂易导致肥胖。 忽略水的营养学分类 ‌题目‌：水是无机物，因此不属于营养素。（×） ‌解析‌：水是六大营养素之一，虽不供能但参与所有代谢活动。 易错判断总结 ‌变性≠分解 蛋白质变性不可逆，但分解产物是氨基酸。 ‌缺乏症混淆 如维生素C缺乏导致坏血病，而非夜盲症（缺维生素A）。 ‌混淆主要能源与备用能源 糖类是主要能源，油脂是备用能源。 ‌忽视维生素和无机盐的作用 它们不供能但调节生理功能。 ‌纤维素的作用 虽属糖类但不供能，而是促进肠道蠕动。 易错点6：金属材料、应用与保护易错点 易错内容 ‌易错点 易错辨析 金属材料的定义与分类 ‌金属材料≠含金属元素的物质 金属材料仅指金属单质及其合金，而含金属元素的化合物（如氮化铝、氧化铝）属于无机非金属材料。 ‌合金的特性易混淆 合金硬度通常大于组成它的纯金属（如钢比纯铁硬）； 合金熔点一般低于组分金属（如焊锡的熔点低于锡和铅）。 金属腐蚀与保护 ‌铁锈成分混淆 ‌铁锈成分‌：铁锈主要成分为氧化铁水合物（Fe₂O₃·nH₂O），而非纯净的Fe₂O₃或Fe₃O₄。 ‌忽视杂质加速作用 铁表面附着食盐水、灰尘等杂质时，会显著加快锈蚀速率。这是因为电解质溶液（如盐水）会形成原电池反应，促进铁的氧化。这一因素常被忽略，仅关注水和氧气。 ‌混淆防锈原理 ‌干燥防锈‌：误以为隔绝氧气即可防锈，实际需同时隔绝水和氧气（如刷漆、涂油）。 ‌合金防锈‌：不锈钢等合金通过改变铁的结构实现防锈，而非单纯覆盖保护层。 ‌其他金属生锈的误解 铝、锌表面形成致密氧化膜后能阻止进一步氧化，学生易误认为这些金属“不生锈”，实际是氧化膜起到保护作用。 探究铁生锈条件 ‌实验变量控制错误 探究铁生锈条件的实验中，若未采用对比实验（如同时设置无水、无氧、潮湿环境），可能误判关键条件。 易错点7：材料分类与应用易错点 易错内容 ‌易错点 易错辨析 材料分类易错判断 误将合金归类为合成材料。 ‌合金属于金属材料‌ 合金是金属与金属/非金属熔合而成的混合物（如钢、铝合金），属于金属材料而非合成材料。 混淆合成材料与复合材料 · ‌合成材料的常见类型‌ 包括塑料（聚乙烯）、合成纤维（涤纶、锦纶）、合成橡胶（轮胎材质）。 · 将玻璃钢、碳纤维误认为合成材料，实为复合材料。 将复合材料视为单一材料 ‌复合材料与单一材料‌ 1. 复合材料：玻璃钢（玻璃纤维+塑料）、碳纤维（自行车架）、芳纶（防弹衣）。 光导纤维误判为金属材料 ‌无机非金属材料的应用‌ 传统材料：玻璃、水泥、陶瓷。 新型材料：氮化硅陶瓷（耐高温）、光导纤维（二氧化硅）。 鉴别方法易错点 未注意合成纤维气味特殊且无统一描述。 ‌纤维燃烧法 合成纤维（如涤纶）：有刺激性塑料气味。 天然纤维：蚕丝/羊毛（蛋白质）与棉/麻（纤维素）气味差异显著。 混淆石墨烯（碳单质）与金属材料的性质。 ‌金属与非金属区分‌ 金属材料（如铜、铁）导电导热性好，而无机非金属材料（如陶瓷、石墨烯）通常具备耐高温或特殊光学特性。 方法01 ‌化石能源与新能源 【解题通法】 1.化石能源 是由古代生物遗骸经长期地质作用形成的不可再生能源，主要包括煤、石油和天然气。 ‌煤‌：主要含碳元素，燃烧产生SO2、NO2等污染物，易引发酸雨。 ‌石油‌：通过分馏得到汽油、柴油等产品，燃烧排放CO、碳氢化合物等。 ‌天然气‌：主要成分为甲烷，燃烧产生CO2和水，相对清洁。 2.新能源 是可再生或低污染能源，包括太阳能、风能、氢能等。 ‌太阳能‌：通过光伏发电等利用，无污染。 ‌氢能‌：燃烧产物仅为水，是高能量密度清洁能源。 ‌合理利用建议‌ 减少化石燃料依赖，推广清洁能源如天然气。 开发高效新能源技术，如氢能储存与利用。 【典型例题】能源利用和环境保护是人类共同关注的问题。 (1)下列说法正确的是______（填字母） A．煤、石油、天然气都属于可再生能源 B．液化石油气是石油化工的一种产品 C．可燃冰将成为未来新能源，其中主要含有甲烷水合物 D．从环境保护角度考虑，最理想的燃料是汽油 (2)煤燃烧排出二氧化硫等污染物，会导致酸雨，某电厂为防止环境污染，用石灰石吸收二氧化硫，化学方程式为，则的化学式为 。 (3)研究发现二氧化碳和氢气在催化剂作用下转化为甲醇（CHOH）和水，该反应的方程式为 。 (4)沼气的主要成分是甲烷，甲烷在空气中充分燃烧的化学方程式是 。开采可燃冰矿藏关键技术之一是防止其泄漏，如果开采过程中大量气体泄漏，会比二氧化碳造成的 更严重。 方法02 六大营养素的功能、来源及特性 【解题通法】 蛋白质 功能 构成细胞的基本物质，是机体生长及修补受损组织的主要原料 血红蛋白运输氧气和二氧化碳，酶作为生物催化剂参与代谢反应 来源 动物性：肉类、鱼类、蛋类、奶制品 植物性：大豆、花生等豆类 特性 变性条件：高温、强酸/碱、重金属盐、甲醛（不可逆） 成人每日需60-70g，青少年需80-90g 糖类（碳水化合物） 功能 主要供能物质，提供人体60%-70%的能量 纤维素促进肠道蠕动，调节脂肪代谢 分类与来源 单糖（葡萄糖）：可直接吸收 多糖（淀粉）：存在于谷物、马铃薯等 特性 淀粉遇碘变蓝；葡萄糖与新制Cu(OH)₂反应生成砖红色沉淀 油脂 功能 备用能源，每克完全氧化释放39kJ能量（是糖类的2倍） 分类 植物油（液态）：花生油、豆油 动物脂肪（固态）：牛油、猪油 摄入量 每日50-60g，占能量供给20%-25% 维生素 功能 调节新陈代谢，预防疾病（如VC防坏血病） 缺乏症 缺VA→夜盲症；缺VD→佝偻病；缺VB→脚气病 来源 水果、蔬菜、动物肝脏等（多数需从食物摄取） 无机盐 功能 构成人体组织，维持渗透压和酸碱平衡 分类 常量元素（如Ca、P）；微量元素（如Fe、Zn） 水 功能 溶解运输营养素，调节体温，参与代谢反应 占比 人体质量的60%-70%，需每日补充1.5-2L 健康提示 均衡摄入：避免单一营养素过量或不足 慎防有害物质：CO、甲醛、黄曲霉毒素等会破坏营养素 【典型例题】（2025·四川成都·二模）图1是中国营养学会发布的《中国居民膳食指南(2022)》，图中的数据是每人每天各类食物摄入量的建议值，图2是某品牌面包的营养成分表。下列说法错误的是 A．早餐只吃面包是不合理的，还应该吃一些水果和蔬菜 B．鸡蛋、鱼肉富含蛋白质，蛋白质在消化道内与水反应生成氨基酸 C．面包中含有食品添加剂，所以吃面包对身体有害 D．糖类、油脂、蛋白质都能在体内被氧化供能 方法03金属材料、应用与保护 【解题通法】 金属材料基础 物理性质 共性：金属光泽、导电导热性、延展性，常温多呈固态（汞为液态） 特性示例： 颜色：铜（紫红）、金（黄） 导电性：银＞铜＞金＞铝 熔点：钨最高（3410℃），汞最低（-39℃） 合金与金属应用 合金特性 定义：金属与金属/非金属熔合的混合物（如生铁、钢） 优势：硬度、强度、抗腐蚀性优于纯金属，熔点更低 典型合金： 类型 成分 特性 生铁 含碳2%-4.3% 硬脆 钢 含碳0.03%-2%韧性好 含碳0.03%-2%韧性好 钛合金 钛+铝/钒 生物相容性佳 应用原则 兼顾性质、成本、环保（如铝制易拉罐） 金属冶炼核心知识 冶炼方法 炼铁原理：3CO + Fe₂O₃ 2Fe + 3CO₂ 实验现象：红→黑粉末，石灰水变浑浊 注意事项 CO尾气处理：点燃或收集（防污染） 操作顺序：先通CO排空气，后加热；停止时先熄灯，继续通CO至冷却 金属资源保护 锈蚀与防护 条件：铁+氧气+水→Fe₂O₃（疏松红锈） 防护措施：涂油、镀铬、制成不锈钢 资源回收意义 减少开采能耗（如回收铝节约95%能源） 【典型例题】（24-25九年级上·山西临汾·阶段练习）金属资源在生产生活中应用十分广泛。某校化学社团同学在老师指导下对铁的锈蚀条件、工业炼铁、金属材料的成分及金属资源的保护进行了探究。 任务一：探究铁锈蚀的条件 为探究铁生锈的条件，社团设计了如图实验： (1)通过如图实验(填符号) 对比可知，铁在有氧气的条件下会生锈。综合分析，得出了铁钉生锈条件。 (2)为防止铁制品锈蚀，教室桌椅铁制部件常采用的防锈措施是 。 任务二：探究工业炼铁 (3)工业炼铁主要原理的化学方程式为 。 (4)炼铁过程中，焦炭的作用是 。 任务三：探究金属材料的成分 “共享单车”方便市民出行，颇受人们的喜爱。共享单车很多金属部件。小明在老师的指导下对废弃共享单车的某金属部件的成分进行探究。已知该金属材料中可能含有铁、铜中的两种金属。 【进行实验】 (5)填表： 实验步骤 实验现象 实验结论 取少量金属材料样品于试管中，加入过量的稀硫酸。观察现象 固体全部溶解， 金属材料中一定有铁，一定没有 【交流反思】 (6)反应后的溶液中一定含有的阳离子 。 任务四：金属资源的保护 (7)保护金属资源的有效途径除了防止金属的锈蚀外，还有(写一点) 。 方法03材料的分类与应用 【解题通法】 材料的四大基础分类 金属材料 定义：以金属元素为主构成的纯金属或合金 细分： 纯金属：铁（Fe）、铜（Cu）、铝（Al）等 合金：钢（铁+碳）、黄铜（铜+锌）、硬铝（铝+铜+镁）等 特性：导电导热性强、延展性好，合金硬度高于纯金属但熔点更低 应用：建筑钢材、电线（铜）、飞机机身（铝合金）等 无机非金属材 定义：以硅酸盐或氧化物为主的非金属化合物 典型代表： 传统材料：陶瓷、玻璃、水泥 新型材料：光导纤维（SiO₂）、半导体硅 特性：耐高温、抗腐蚀但脆性大 应用：建筑玻璃、卫生洁具（陶瓷）、光纤通信 有机合成材料 定义：通过化学合成的高分子聚合物 三大类： 塑料：聚乙烯（食品袋）、聚氯乙烯（PVC管道） 合成纤维：涤纶（衣物）、尼龙（绳索） 合成橡胶：丁苯橡胶（轮胎） 特性：质轻、绝缘，但易造成白色污染 复合材料 定义：两种以上材料复合形成的新材料 结构：基体（如塑料）+增强体（如玻璃纤维） 典型应用：玻璃钢（船体）、碳纤维（运动器材）、钢筋混凝土（建筑） 材料鉴别与环保关联 纤维鉴别： 灼烧法区分天然纤维（烧纸味）与合成纤维（特殊气味） 塑料区分： 聚乙烯燃烧无黑烟，聚氯乙烯产生刺激性气体 环境问题： 塑料污染需回收降解 金属冶炼能耗高 硅酸盐生产排放CO₂ 【‌记忆口诀】合金属金非合成，纤维燃烧辨天然；陶瓷玻璃无机非，复合材料看组份。 【典型例题】（2025·广东广州·模拟预测）下列归纳和总结完全正确的一组是 A．化学与生活 B．化学与安全 ①高压低温制造汽水 ②活性炭降低水的硬度 ③明矾可加速水中固体杂质的沉降 ①点燃H2、CO等气体前需要验纯 ②在室内放一盆水能防止煤气中毒 ③家用天然气泄漏报警器应装在灶台以上地方 C．化学与材料 D．化学与能源 ①棉花、蚕丝、羊毛属于天然有机高分子材料 ②尼龙、青铜合金、合成橡胶是合成材料 ③玻璃钢、碳纤维复合材料属于复合材料 ①H2是清洁燃料，但制取成本高 ②太阳能电池是将太阳能转化为电能 ③煤、石油、天然气、可燃冰都是化石燃料 A．A B．B C．C D．D 4 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题10 化学与人类社会进步 课题1 化学引领新能源的开发 一、能源是什么 能源是可以直接或经转换提供人类所需光、热、动力等不同形式能量的资源，是人类取得能量的来源。 能源的分类，按其可否再生，分为可再生能源和不可再生能源。可再生能源包括太阳能、水能、风能等，是清洁、绿色、低碳的能源。煤炭、石油、天然气等化石燃料都属于不可再生能源。 为了有效应对能源危机：一是提高能源利用效率，二是尽量节约能源，三是寻找其他新能源。 二、化学能够引领我们找到哪些新能源 1.基于生物质的能源 （1）生物质能是以生物质为载体的能量，是绿色植物(包括藻类)通过光合作用将太阳能储存在生物质内部的能量形式。生物质能本质上是以含碳物质形式储存的太阳能，属于可再生能源。直接燃烧生物质获取能量效率很低，目前世界各国主要通过一定手段，将生物质转化为乙醇、沼气、生物油等其他形式能源产品进行利用 。 （2）乙醇俗称酒精，其化学式为C₂H₆O 。乙醇是一种具有特殊香味的易挥发液体，在空气中燃烧时放出大量的热，燃烧方程式为 C2H5OH＋3O2 2CO2＋3H2O；可用作酒精灯、内燃机的燃料。在汽油中加入适量乙醇制成的车用乙醇汽油，可以在一定程度上节省石油资源，减少汽车尾气的污染。 （3）在我国农村地区，人们常把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的池中发酵，产生可燃的“沼气”,其主要成分是甲烷。沼气也是一种可再生能源， 城市湿垃圾的处理也可采用发酵工艺制备沼气，既能净化环境，又能提供燃料。 （4）利用化学技术可使地沟油与乙醇反应转化为生物柴油。生物柴油是典型的“绿色能源”,具有燃烧与环保性能佳、原料来源广泛、可再生等特性。发展生物柴油对经济可持续发展、推进能源替代、控制大气污染等具有重要意义。 2.氢能 氢气燃烧的热值比化石燃料高很多，而且燃烧产物只有水，不污染环境。因此，氢能是一种“绿色能源”,具有广阔的开发前景。 (1)“绿氢”是利用可再生能源发电制氢，生产中实现二氧化碳零排放。如使用风力、水力发电电解水制氢； (2)“灰氢”是化石燃料制氢，如利用甲烷与水蒸气在高温条件下生成二氧化碳和氢气的方法制得，该方法造成的环境问题是温室效应增强。 (3)“蓝氢”是“灰氢”制法结合碳捕集和封存技术，实现低碳制氢。 (4)“紫氢”是以来源丰富的水为原料，利用核能生产的氢气。 (5)利用微生物在常温常压下进行发酵制氢是具有发展前景的研究方向。 (6)工业上以甲烷为原料生产氢气的流程如图10.4所示。 ①写出转化炉与变换塔中发生的反应的化学方程式： CH4 +H2O CO + 3H2 、CO +H2O CO2 +H2 ②利用化石燃料制氢是否符合绿色发展理念?说明理由。不符合，化石燃料制氢能耗高、碳排放量大等。 例 题 导 引 问 题 ：某兴趣小组想要对乙醇的元素组成进行探究。他们将乙醇在密闭容器中燃烧，并用传感器采集反应前后容器中二氧化碳与水的含量数据，发现两者都有非常明显的上升。 (1)甲同学认为根据数据采集结果可以推断出乙醇含有碳元素和氢元素。说明甲同学判断的依据。 (2)乙同学想要确认乙醇是否含有氧元素，他的设想是让足量的乙醇在密闭容器中燃烧，等火焰熄灭后测定乙醇减少的质量及装置内二氧化碳和水的质量。分析他的实验设计是否严密，说明理由。 分析：(1)由数据采集结果可知，燃烧前后二氧化碳与水的含量都在增加，说明两者都是乙醇燃烧的产物，因此可以推断出乙醇中含有碳元素和氢元素。 (2)乙同学想要利用质量守恒定律，通过二氧化碳和水的质量可以计算碳元素和氢元素的质量，再与消耗乙醇的质量进行比较，如果乙醇质量大于碳、氢元素质量之和，则说明乙醇中还含有其他元素。但是要判断是否是氧元素，还需要其他证据的补充，如证实产物只有二氧化碳和水，没有其他物质等。此外，实验中乙醇的挥发、发生不完全燃烧等都会对实验测定结果造成影响。因此乙同学的实验设计尚不够严密，还需进一步改进。 课题2 健康生活离不开化学 一、怎样做到营养均衡 1.糖类、脂质、蛋白质与维生素 （1）食物中能被人体消化、吸收和利用的营养成分被称为营养素，包括糖类、脂质、蛋白质、维生素、矿物质(又称无机盐)和水六大类。其中，糖类、脂质、蛋白质与维生素均属于有机化合物(简称有机物)。 （2）有机化合物都是含碳化合物，大多含有氢元素，有的还含有氧元素、氮元素等其他元素，我们之前学过的甲烷、乙醇、尿素等都属于有机化合物。 （3）糖类是人体内能量的主要来源。我们体内的葡萄糖 (C6H12O6) 在酶的作用下，缓慢氧化生成二氧化碳和水，并释放人体进行各项活动所需的能量。反应方程式为 淀粉是一种结构复杂的糖类，没有甜味，广泛存在于植物的种子、块茎和果实中，如水稻、小麦、玉米、马铃薯等粮食作物。淀粉在人体内经过消化液的作用，可转化为葡萄糖供人体吸收。 （4）脂质是维持人体正常的生命活动不可缺少的一类物质。脂质都含有碳、氢、氧这三种元素，某些脂质还含有氮元素和磷元素。常见的脂质包括动物脂肪和植物油，如猪油、牛油、花生油、玉米油等。脂质不仅是构成人体细胞的重要物质，能帮助人体保温防寒，还是人体内另一重要的能源物质，占人体每天所需能量的15%～25%。 （5）蛋白质是构成人体的基础物质，肌肉、血液、内脏、神经、毛发以及体内各种酶、抗体等都含有蛋白质。组成蛋白质的主要元素是碳、氢、氧、氮和硫等，其基本组成单位是氨基酸。 ①头发、羊毛、羽毛、蚕丝等物品的主要成分是蛋白质。这些物品燃烧时，会产生一种烧焦羽毛的气味，②每天应摄入足量的富含必需氨基酸的蛋白质食物，如肉类、豆类、鸡蛋、 奶制品等。 （6）维生素，不直接参与提供人体所需能量，也不作为构建身体的结构材料，其主要功能是调节机体代谢。人体中某类维生素的缺乏达到一定程度，会引起代谢障碍。绝大多数维生素不能在体内合成，必须从食物中摄取。 2.营养均衡与合理膳食 ①各种食物都有其不同的营养特点，我们需要进行合理的搭配才能达到全面营养。 ②如果营养物质摄入过量，也可能会诱发疾病，影响身体健康。如恢复期的病人、孕妇、发育中的孩子，可适当补充缺乏的营养素。航天员在航天过程中的失重状态会引起肌肉萎缩、骨质丢失、贫血、胃肠道微生态紊乱等问题，导致体重减轻。一般要考虑保证较充足的蛋白质与碳水化合物(包括一定量的膳食纤维)，补充各类维生素(尤其是维生素D), 增加钙、铁等元素的供给量等。 三、化学与生命科学的交叉融合发展会带来什么 1.从分子水平认识生命 (1)1965年和1981年，我国在世界上分别首次人工化学合成了结晶牛胰岛素和酵母丙氨酸转移核糖核酸。蛋白质和核酸的形成是由无生命到有生命的转折点，上述两种生物分子的人工合成成功，开启了通过人工合成生命物质来研究生命起源的新时代。 (2)当代生命科学的研究已经进入分子水平。从DNA的双螺旋结构到人类基因组计划，有机化学的理论和方法在生命科学的发展中起了重要作用。从分子水平来看，生命过程本身就是在细胞内外发生的无数化学反应的综合表现。但是生命的停止不意味着生物体内一切化学反应的终结，而是生物体降解为无机物的另一个过程的开始。 2.造福人类健康的药物 人类在与疾病长期斗争中不断积累经验，发现了许多源自植物、动物或矿物的天然药物。借助化学手段既可以从天然药物中提取有效成分，又可以直接合成具有特定功效的药物分子。 课题3 化学为人类提供丰富的材料 一、人类如何利用和研制金属材料 1.金属的物理性质与用途 步骤 实验现象与结果 (1)用砂纸打磨三种金属片，用滤纸擦拭后，观察颜色与光泽 铜片有紫红色光泽、铁片和铝片有银白色光泽 (2)尝试一下三种金属片是否容易被弯曲、折断 铜片、铁片和铝片‌可以被弯曲‌，但‌铝片更容易被折断‌。 (3)利用酒精灯、坩埚钳试一试三种金属片的导热能力 铜片传热最快,铝片次之,铁片最慢。 (4)利用电池、小灯泡、电线试试三种金属片的导电能力 导电性：铜>铝>铁 (5)用磁铁分别吸引三种金属片 铁片能被磁铁吸引，铜片和铝片不能 拓展思考 上述实验分别探究了金属的哪些物理性质?其中哪些是金属所共有的? 金属光泽、延展性、导电性和导热性，是金属所共有并区别于非金属的物理性质，称为金属的通性 。 金属除了通性外，还具有各自不同的特性，性质的差异决定了金属的不同用途。例如，铁受到磁场作用能产生磁性 ，被用于制作各种电磁装置；钨的熔点高，被用于制作白炽灯中的灯丝；钛具有较好的生物相容性，被用于制作人造关节和骨骼；汞在常温下呈液态且受热会膨胀，被用于制作温度计等。 2.金属及其合金统称金属材料。 合金是指由一种金属与其他金属或非金属熔合而成的具有金属特性的混合物。 青铜(铜锡合金)、黄铜(铜锌合金)都属于铜合金；生铁和钢都是铁合金。常见的合金还有铝合金、钛合金等。 合金与纯金属相比，往往具有许多特殊的优良性能，人们常通过制成合金的方法来更好地利用金属材料。例如，镁和铝都是密度较小的金属，但硬度不高，但将其熔合得到的低密度、高强度的镁铝合金，广泛应用在交通运输、航空航天工业。又如，铁暴露在潮湿空气中易生锈，掺入金属铬和镍后制成的合金具有很强的耐腐蚀性，这种合金就是不锈钢。 3.金属的冶炼 绝大部分金属元素在自然界中以化合态存在，通常是以金属氧化物、碳酸盐等形式，这些化合物称为金属矿石。 工业炼铁的主要设备称为高炉。将铁矿石、焦炭和石灰石按一定的比例加入高炉，从炉下部通进热空气，使焦炭转变成一氧化碳。在高温下，一氧化碳使铁矿石中的氧化铁转化为单质铁，这个过程称为还原。主要反应的化学方程式为： 磁铁矿(主要成分Fe₃O₄) 也可用于炼铁，高温下磁铁矿与一氧化碳反应的化学方程式为4CO＋Fe3O4 3Fe＋4CO2 用这种方法得到的铁中含有2%～4.3%碳，质地硬而脆，称为生铁，常用于制作抗磨损的铸件，如机床底座、各类曲轴、齿轮、活塞等。把生铁放在炼钢炉中，用氧气进一步冶炼，可以将含碳量降低至0.03%～2%,同时可以除去硫、磷等其他杂质，得到的是兼具硬度与韧性的钢，钢的应用范围更加广泛。 废弃金属物品可以回收熔化再生，这不仅可以节约金属资源、减少开采矿石引起的环境污染、降低金属冶炼消耗的能源，还能降低金属的价格。 二、无机非金属材料有哪些应用 1.传统无机非金属材料 陶瓷是用含硅物质为原料加热后制成的，属于硅酸盐材料，也称为传统无机非金属材料。硅酸盐材料一般具有稳定性强、硬度大、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等性能。砖瓦、玻璃和水泥等也属于常见的硅酸盐材料。 在玻璃窑中，纯碱和石灰石分别与石英在高温下发生反应，生成硅酸钠 (Na₂SiO₃) 和硅酸钙 (CaSiO₃), 同时产生CO₂, 请写出相应的化学反应方程式 Na2CO3 ＋ SiO2=== Na2SiO3＋CO2↑、 CaCO3 ＋ SiO2=== CaSiO3＋CO2↑ 陶器质地疏松，透气性好，容易吸水；而瓷器质地致密，透气性差，基本不吸水。古人根据不同成分黏土的特性，制作成陶器和瓷器，在不同场合使用，成为生活必需品。 2.新型无机非金属材料 (1)单晶硅，作为半导体材料，广泛用于太阳能电池、半导体、集成电路、大功率晶体管等产品的制造。 (2)光导纤维简称光纤，其主要成分是超纯的石英。光纤通信具有容量大、损耗小、传输速度快等优势，用光缆代替通信电缆可以节约大量金属。在医疗领域中，光纤适合制作各种人体内窥镜，而通过光纤将激光传输到特定部位切除病变组织，可实现手术微创化。 (3)特种陶瓷，是指具有特殊力学、物理或化学性能的陶瓷。在航空航天领域，陶瓷基复合材料用于航天器外壳。在医学领域，生物陶瓷具有良好的生物相容性和稳定的物化性质，被广泛应用于骨科、牙科、整形外科、口腔外科等方面。 三、有机高分子材料和复合材料有哪些种类与应用 1.有机高分子材料 有机高分子材料可分为天然材料和合成材料两大类，如丝、毛、棉、麻等属于天然材料，而塑料、合成橡胶、合成纤维等属于合成材料 。 塑料是一种具有重要用途的有机合成材料，具有密度小、强度高、化学性能稳定、绝缘性好、耐摩擦等优点，应用于生产生活的各个领域 。塑料种类常见的有聚乙烯 、聚氯乙烯 、聚苯乙烯、酚醛树脂等 。 大部分塑料难以降解，随意弃置会引起白色污染 ,应实行废旧塑料的回收再生、循环利用，研制和生产易降解的新型塑料 。 合成橡胶弹性特别强，且具有良好的耐磨性、绝缘性等，广泛应用于轮胎和制鞋工业等。 合成纤维是用天然的或人工合成的高分子物质为原料制成的纤维，也被称为化学纤维(简称化纤)。常见的合成纤维品种有尼龙、涤纶、腈纶(人造羊毛)等。合成纤维不仅可用作纺织原料制作各种纺织品，而且还在工农业生产、文化和军事领域发挥重要的作用。 2.复合材料 人们将两种或两种以上的不同材料复合起来，使各种材料在性能上取长补短，制成了比原来单一材料的性能优越得多的复合材料。 复合材料通常由基体材料和分散于其中的增强材料组成。钢筋混凝土就是生活中常见的复合材料，两者结合具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。 以塑料为基体材料加入碳纤维增强的复合材料已在导弹、航天飞机和卫星上应用，效果很好。碳纤维也可以加入金属材料或陶瓷材料中形成各种耐高温、高强度的复合材料，用于制作飞行器防热部件、发动机叶片、喷火口衬套等。 例 题 导 引 问题：在加热条件下用一氧化碳、焦炭、氢气等物质将金属矿石转化为金属单质的过程称为“火法冶金”。与之相对的 是“湿法冶金”,即用某种溶液将矿石中的金属元素溶出， 再用化学方法从溶液中直接回收金属。实验室有氧化铜 (代表含铜矿石)、锌粒和稀硫酸，利用这三种物质可以 模拟“火法冶金”与“湿法冶金”过程获取铜单质。 (1)用化学方程式分别表示两种炼铜方法的原理。 (2)如果制取相同质量的铜，且实验操作规范，两种方 法消耗锌的量是否相同?为什么? 分析 ：(1)用锌粒与稀硫酸反应可以得到氢气，氢气再与氧化铜在加热条件下发生反应得到铜单质，符合“火法 冶金”的要求。相应的化学方程式为：Zn+H₂SO₄= ZnSO₄+H₂↑ 根据“湿法冶金”的定义，先用稀硫酸将氧化铜中 的铜元素溶出，获得的硫酸铜溶液可以与锌反应，利用金属活动性差异，用锌将铜置换出来。相应的化学方程式为： CuO+H₂SO₄= CuSO₄+H₂O CuSO₄+Zn = Cu+ZnSO₄ (2)在设计实验方案时，要考虑实际反应时的情况。“火法冶金”过程中氢气的作用有三个： ①排尽装置中的空气； ②与氧化铜反应生成单质铜；③做保护气。因此，若要制得相同质量的铜，“火法冶金”所耗用的锌多于“湿法冶金”。 易错点1：化石能源与新能源的易错点 ‌可再生能源与不可再生能源的混淆 化石燃料（煤、石油、天然气）属于不可再生能源，而风能、太阳能等属于可再生能源。 ‌易错例‌：误认为石油是可再生能源（正确答案：石油属于不可再生能源）。 ‌易错例‌：天然气的主要成分是甲烷，属于可再生能源。（×） ‌解析‌：天然气虽以甲烷为主，但属于不可再生能源。 ‌绿色能源与清洁能源的区别 绿色能源（如风能、氢能）指无污染或残留的能源；清洁能源（如天然气）是相对污染较小的能源，但仍可能产生少量污染物。 ‌易错例‌：‌天然气是绿色能源‌（×） ‌解析‌：天然气燃烧虽污染较小，但仍产生CO₂，属于清洁能源而非绿色能源。 新能源相关易错点 ‌新能源的误解‌ 氢能是理想绿色能源，但现阶段因制取和储存技术限制尚未广泛应用。 ‌易错例‌：‌乙醇汽油的使用能完全解决温室效应‌（×） ‌解析‌：乙醇燃烧仍释放CO₂，仅减少部分污染物（如SO₂），无法缓解温室效应‌燃烧条件与能源利用的关联‌ ‌易错例‌：误认为“降低着火点”可促进燃烧（正确答案：着火点是物质固有属性，不可改变）。 易错点2：常见的燃料及相关易错点 1.易错点解析 ‌燃烧现象混淆 气体燃烧通常产生火焰，固体燃烧一般发光（如木炭） 氢气在空气中燃烧呈淡蓝色火焰，在氧气中为蓝紫色火焰 ‌化学性质误解 氧气具有助燃性，本身不可燃 红磷燃烧产生白烟而非烟雾 2.燃料特性对比 燃料类型 优点 缺点 乙醇 可再生，产物环保 热值较低 天然气 污染较小 需特定储存条件 氢气 无污染 制备储存困难 易错点3：燃烧的条件易错点 ‌可燃物 如木材、纸张、硫粉等能与氧气发生剧烈反应的物质。 易错点：部分物质（如金属镁）虽需特定条件，但仍属于可燃物范畴。 ‌助燃物（氧气或空气） 燃烧需与氧气或空气接触，实验证明隔绝氧气的蜡烛会熄灭。 易错点：助燃物不限于纯氧，空气也能支持燃烧。 ‌达到着火点 可燃物需达到自身燃烧所需的最低温度（着火点），如未达到则无法燃烧。 易错点：着火点是物质固有属性，与外界温度无关。 ‌实验设计漏洞 铜片白磷与红磷对比实验需控制变量：两者需同时接触空气且温度相同，仅因着火点不同导致燃烧差异。 灭火原理：消除燃烧三条件（可燃物、氧气、温度）之一即可灭火。 ‌常见误区分析 误将“火源”列为独立条件：火源是提供能量的载体，本质是使温度达到着火点的工具。 忽略三者同时性：仅满足部分条件时（如仅有氧气但温度不足），燃烧仍不会发生。 易错点4：吸热反应和放热反应易错点 1.常见易错点 ‌反应条件与能量变化的混淆 错误认为“需要加热的反应一定是吸热反应”（如铝热反应需高温但放热）。 忽略部分反应（如燃烧）虽需点燃或加热，但实际为放热反应。 ‌反应类型记忆偏差 误将“化合反应”等同于放热反应（少数如碳与二氧化碳反应吸热）。 忽略“分解反应”多数吸热的例外（如碳酸钙分解需高温吸热）。 ‌实验现象误读 未注意“反应容器温度变化”：放热反应容器发烫，吸热反应变冷。 混淆“能量图像”：放热反应中反应物总能量高于生成物，吸热反之。 2.典型例题解析 ‌放热反应‌： 氢气燃烧（剧烈放热）、酸碱中和（热量释放）。 ‌吸热反应‌： 铵盐溶解（吸热制冷）、碳还原二氧化碳（需持续供热）。 3.注意事项 ‌反应条件≠热效应‌： 燃烧需点燃（条件），但本质是放热反应 ‌特例‌： 氯酸钾分解（放热）是少数例外 易错点5：营养素易错点 易错内容 ‌易错点 易错辨析 基础概念类易错题‌ 混淆营养素的供能功能。 ‌题目‌：六大营养素都能为人体提供能量。（×） ‌解析‌：只有糖类、脂肪、蛋白质是供能物质，水、无机盐和维生素不提供能量。 忽视纤维素不供能的特性 ‌题目‌：纤维素属于糖类，因此能被人体消化吸收提供能量。（×） ‌解析‌：纤维素虽属糖类，但人体缺乏分解纤维素的酶，仅能促进肠道蠕动。 功能与特性类易错题‌ 混淆“变性”与“分解” ‌题目‌：蛋白质变性后仍能保持原有生理功能。（×） ‌解析‌：蛋白质变性后（如加热、遇重金属盐）结构被破坏，功能丧失。 主次能源混淆 ‌题目‌：脂肪是人体主要的供能物质。（×） ‌解析‌：糖类才是主要供能物质（占60%~70%），脂肪是备用能源。 检验与来源类易错题 颜色变化记忆错误。 ‌题目‌：淀粉遇碘变红，可用于检验淀粉。（×） ‌解析‌：淀粉遇碘变蓝，而非红色。 维生素来源混淆 ‌题目‌：动物肝脏富含维生素C。（×） ‌解析‌：动物肝脏富含维生素A和D，维生素C主要存在于新鲜果蔬中。 综合应用类易错题 忽视营养素摄入的平衡性 ‌题目‌：青少年应多摄入油脂以促进生长发育。（×） ‌解析‌：青少年需增加蛋白质摄入（如蛋、奶），过量油脂易导致肥胖。 忽略水的营养学分类 ‌题目‌：水是无机物，因此不属于营养素。（×） ‌解析‌：水是六大营养素之一，虽不供能但参与所有代谢活动。 易错判断总结 ‌变性≠分解 蛋白质变性不可逆，但分解产物是氨基酸。 ‌缺乏症混淆 如维生素C缺乏导致坏血病，而非夜盲症（缺维生素A）。 ‌混淆主要能源与备用能源 糖类是主要能源，油脂是备用能源。 ‌忽视维生素和无机盐的作用 它们不供能但调节生理功能。 ‌纤维素的作用 虽属糖类但不供能，而是促进肠道蠕动。 易错点6：金属材料、应用与保护易错点 易错内容 ‌易错点 易错辨析 金属材料的定义与分类 ‌金属材料≠含金属元素的物质 金属材料仅指金属单质及其合金，而含金属元素的化合物（如氮化铝、氧化铝）属于无机非金属材料。 ‌合金的特性易混淆 合金硬度通常大于组成它的纯金属（如钢比纯铁硬）； 合金熔点一般低于组分金属（如焊锡的熔点低于锡和铅）。 金属腐蚀与保护 ‌铁锈成分混淆 ‌铁锈成分‌：铁锈主要成分为氧化铁水合物（Fe₂O₃·nH₂O），而非纯净的Fe₂O₃或Fe₃O₄。 ‌忽视杂质加速作用 铁表面附着食盐水、灰尘等杂质时，会显著加快锈蚀速率。这是因为电解质溶液（如盐水）会形成原电池反应，促进铁的氧化。这一因素常被忽略，仅关注水和氧气。 ‌混淆防锈原理 ‌干燥防锈‌：误以为隔绝氧气即可防锈，实际需同时隔绝水和氧气（如刷漆、涂油）。 ‌合金防锈‌：不锈钢等合金通过改变铁的结构实现防锈，而非单纯覆盖保护层。 ‌其他金属生锈的误解 铝、锌表面形成致密氧化膜后能阻止进一步氧化，学生易误认为这些金属“不生锈”，实际是氧化膜起到保护作用。 探究铁生锈条件 ‌实验变量控制错误 探究铁生锈条件的实验中，若未采用对比实验（如同时设置无水、无氧、潮湿环境），可能误判关键条件。 易错点7：材料分类与应用易错点 易错内容 ‌易错点 易错辨析 材料分类易错判断 误将合金归类为合成材料。 ‌合金属于金属材料‌ 合金是金属与金属/非金属熔合而成的混合物（如钢、铝合金），属于金属材料而非合成材料。 混淆合成材料与复合材料 · ‌合成材料的常见类型‌ 包括塑料（聚乙烯）、合成纤维（涤纶、锦纶）、合成橡胶（轮胎材质）。 · 将玻璃钢、碳纤维误认为合成材料，实为复合材料。 将复合材料视为单一材料 ‌复合材料与单一材料‌ 1. 复合材料：玻璃钢（玻璃纤维+塑料）、碳纤维（自行车架）、芳纶（防弹衣）。 光导纤维误判为金属材料 ‌无机非金属材料的应用‌ 传统材料：玻璃、水泥、陶瓷。 新型材料：氮化硅陶瓷（耐高温）、光导纤维（二氧化硅）。 鉴别方法易错点 未注意合成纤维气味特殊且无统一描述。 ‌纤维燃烧法 合成纤维（如涤纶）：有刺激性塑料气味。 天然纤维：蚕丝/羊毛（蛋白质）与棉/麻（纤维素）气味差异显著。 混淆石墨烯（碳单质）与金属材料的性质。 ‌金属与非金属区分‌ 金属材料（如铜、铁）导电导热性好，而无机非金属材料（如陶瓷、石墨烯）通常具备耐高温或特殊光学特性。 方法01 ‌化石能源与新能源 【解题通法】 1.化石能源 是由古代生物遗骸经长期地质作用形成的不可再生能源，主要包括煤、石油和天然气。 ‌煤‌：主要含碳元素，燃烧产生SO2、NO2等污染物，易引发酸雨。 ‌石油‌：通过分馏得到汽油、柴油等产品，燃烧排放CO、碳氢化合物等。 ‌天然气‌：主要成分为甲烷，燃烧产生CO2和水，相对清洁。 2.新能源 是可再生或低污染能源，包括太阳能、风能、氢能等。 ‌太阳能‌：通过光伏发电等利用，无污染。 ‌氢能‌：燃烧产物仅为水，是高能量密度清洁能源。 ‌合理利用建议‌ 减少化石燃料依赖，推广清洁能源如天然气。 开发高效新能源技术，如氢能储存与利用。 【典型例题】能源利用和环境保护是人类共同关注的问题。 (1)下列说法正确的是______（填字母） A．煤、石油、天然气都属于可再生能源 B．液化石油气是石油化工的一种产品 C．可燃冰将成为未来新能源，其中主要含有甲烷水合物 D．从环境保护角度考虑，最理想的燃料是汽油 (2)煤燃烧排出二氧化硫等污染物，会导致酸雨，某电厂为防止环境污染，用石灰石吸收二氧化硫，化学方程式为，则的化学式为 。 (3)研究发现二氧化碳和氢气在催化剂作用下转化为甲醇（CHOH）和水，该反应的方程式为 。 (4)沼气的主要成分是甲烷，甲烷在空气中充分燃烧的化学方程式是 。开采可燃冰矿藏关键技术之一是防止其泄漏，如果开采过程中大量气体泄漏，会比二氧化碳造成的 更严重。 【答案】(1)BC (2) (3) (4) 温室效应 【详解】（1）A、煤、石油、天然气在短时间内不能从自然界中得到补充，属于不可再生能源，说法错误，不符合题意； B、液化石油气是石油化工的一种产品，说法正确，符合题意； C、可燃冰主要成分是甲烷水合物，具有能量高、燃烧值大等优点，将成为未来新能源，说法正确，符合题意； D、汽油燃烧会产生二氧化碳、氮氧化物等，从环境保护角度考虑，最理想的燃料是氢气，氢气燃烧生成水，对环境无污染，说法错误，不符合题意。 故选：BC； （2）根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类及数目不变，根据化学方程式，反应前有2个钙原子、2个碳原子、12个氧原子和2个硫原子，反应后有2个钙原子、2个硫原子、8个氧原子和2个X分子，则2个X分子中含有2个碳原子和4个氧原子，则1个X分子中含有1个碳原子和2个氧原子，故X的化学式为； （3）二氧化碳与氢气在催化剂作用下反应生成甲醇和水，化学方程式为； （4）甲烷在氧气中充分燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为； 开采可燃冰矿藏关键技术之一是防止其泄漏，如果开采过程中大量气体泄漏，会比二氧化碳造成的温室效应更严重。 方法02 六大营养素的功能、来源及特性 【解题通法】 蛋白质 功能 构成细胞的基本物质，是机体生长及修补受损组织的主要原料 血红蛋白运输氧气和二氧化碳，酶作为生物催化剂参与代谢反应 来源 动物性：肉类、鱼类、蛋类、奶制品 植物性：大豆、花生等豆类 特性 变性条件：高温、强酸/碱、重金属盐、甲醛（不可逆） 成人每日需60-70g，青少年需80-90g 糖类（碳水化合物） 功能 主要供能物质，提供人体60%-70%的能量 纤维素促进肠道蠕动，调节脂肪代谢 分类与来源 单糖（葡萄糖）：可直接吸收 多糖（淀粉）：存在于谷物、马铃薯等 特性 淀粉遇碘变蓝；葡萄糖与新制Cu(OH)₂反应生成砖红色沉淀 油脂 功能 备用能源，每克完全氧化释放39kJ能量（是糖类的2倍） 分类 植物油（液态）：花生油、豆油 动物脂肪（固态）：牛油、猪油 摄入量 每日50-60g，占能量供给20%-25% 维生素 功能 调节新陈代谢，预防疾病（如VC防坏血病） 缺乏症 缺VA→夜盲症；缺VD→佝偻病；缺VB→脚气病 来源 水果、蔬菜、动物肝脏等（多数需从食物摄取） 无机盐 功能 构成人体组织，维持渗透压和酸碱平衡 分类 常量元素（如Ca、P）；微量元素（如Fe、Zn） 水 功能 溶解运输营养素，调节体温，参与代谢反应 占比 人体质量的60%-70%，需每日补充1.5-2L 健康提示 均衡摄入：避免单一营养素过量或不足 慎防有害物质：CO、甲醛、黄曲霉毒素等会破坏营养素 【典型例题】（2025·四川成都·二模）图1是中国营养学会发布的《中国居民膳食指南(2022)》，图中的数据是每人每天各类食物摄入量的建议值，图2是某品牌面包的营养成分表。下列说法错误的是 A．早餐只吃面包是不合理的，还应该吃一些水果和蔬菜 B．鸡蛋、鱼肉富含蛋白质，蛋白质在消化道内与水反应生成氨基酸 C．面包中含有食品添加剂，所以吃面包对身体有害 D．糖类、油脂、蛋白质都能在体内被氧化供能 【答案】C 【详解】A、食物多样化还要考虑食物中的营养搭配等，应合理膳食，早餐只吃面包是不合理的，还应该吃一些水果和蔬菜，故选项说法正确； B、鸡蛋、鱼肉富含蛋白质，蛋白质在消化道内与水反应生成氨基酸，故选项说法正确； C、面包中含有食品添加剂，面包内含有糖类，能为人体提供能量，应合理食用，故选项说法错误； D、糖类、油脂、蛋白质都能在体内被氧化供能，故选项说法正确。 故选：C。 方法03金属材料、应用与保护 【解题通法】 金属材料基础 物理性质 共性：金属光泽、导电导热性、延展性，常温多呈固态（汞为液态） 特性示例： 颜色：铜（紫红）、金（黄） 导电性：银＞铜＞金＞铝 熔点：钨最高（3410℃），汞最低（-39℃） 合金与金属应用 合金特性 定义：金属与金属/非金属熔合的混合物（如生铁、钢） 优势：硬度、强度、抗腐蚀性优于纯金属，熔点更低 典型合金： 类型 成分 特性 生铁 含碳2%-4.3% 硬脆 钢 含碳0.03%-2%韧性好 含碳0.03%-2%韧性好 钛合金 钛+铝/钒 生物相容性佳 应用原则 兼顾性质、成本、环保（如铝制易拉罐） 金属冶炼核心知识 冶炼方法 炼铁原理：3CO + Fe₂O₃ 2Fe + 3CO₂ 实验现象：红→黑粉末，石灰水变浑浊 注意事项 CO尾气处理：点燃或收集（防污染） 操作顺序：先通CO排空气，后加热；停止时先熄灯，继续通CO至冷却 金属资源保护 锈蚀与防护 条件：铁+氧气+水→Fe₂O₃（疏松红锈） 防护措施：涂油、镀铬、制成不锈钢 资源回收意义 减少开采能耗（如回收铝节约95%能源） 【典型例题】（24-25九年级上·山西临汾·阶段练习）金属资源在生产生活中应用十分广泛。某校化学社团同学在老师指导下对铁的锈蚀条件、工业炼铁、金属材料的成分及金属资源的保护进行了探究。 任务一：探究铁锈蚀的条件 为探究铁生锈的条件，社团设计了如图实验： (1)通过如图实验(填符号) 对比可知，铁在有氧气的条件下会生锈。综合分析，得出了铁钉生锈条件。 (2)为防止铁制品锈蚀，教室桌椅铁制部件常采用的防锈措施是 。 任务二：探究工业炼铁 (3)工业炼铁主要原理的化学方程式为 。 (4)炼铁过程中，焦炭的作用是 。 任务三：探究金属材料的成分 “共享单车”方便市民出行，颇受人们的喜爱。共享单车很多金属部件。小明在老师的指导下对废弃共享单车的某金属部件的成分进行探究。已知该金属材料中可能含有铁、铜中的两种金属。 【进行实验】 (5)填表： 实验步骤 实验现象 实验结论 取少量金属材料样品于试管中，加入过量的稀硫酸。观察现象 固体全部溶解， 金属材料中一定有铁，一定没有 【交流反思】 (6)反应后的溶液中一定含有的阳离子 。 任务四：金属资源的保护 (7)保护金属资源的有效途径除了防止金属的锈蚀外，还有(写一点) 。 【答案】(1)AB (2)刷漆 (3) (4)提供热量和生成一氧化碳 (5) 有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色 铜 (6)Fe2+、H+ (7)寻找替代品、合理开发使用 【详解】（1）实验A中铁钉同时与蒸馏水和氧气接触，生锈；实验B中铁钉只与蒸馏水接触，不生锈；实验C中铁钉只与氧气接触，不生锈；则对比实验AB可知，铁在有氧气的条件下会生锈； （2）为防止铁制品锈蚀，教室桌椅铁制部件常采用的防锈措施是刷漆； （3）工业炼铁主要原理是氧化铁与一氧化碳在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为； （4）炼铁过程中，焦炭既作燃料提供热量，又与二氧化碳反应生成一氧化碳，一氧化碳再作为还原剂还原铁矿石中的铁，故焦炭的作用是提供热量和生成一氧化碳； （5）已知该金属材料中可能含有铁、铜中的两种金属，取少量金属材料样品于试管中，加入过量的稀硫酸，根据实验结论金属材料中一定有铁，铁能与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，观察到实验现象为有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色，根据实验现象固体全部溶解，铜与稀硫酸不反应，则实验结论为金属材料中一定没有铜； （6）由上述实验可知，金属材料中一定有铁，一定没有铜，则取少量金属材料样品于试管中，加入过量的稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，因此反应后的溶液中含有硫酸、硫酸亚铁，则反应后的溶液中一定含有的阳离子是、； （7）保护金属资源的有效途径除了防止金属的锈蚀外，还有寻找替代品、合理开发使用。 方法03材料的分类与应用 【解题通法】 材料的四大基础分类 金属材料 定义：以金属元素为主构成的纯金属或合金 细分： 纯金属：铁（Fe）、铜（Cu）、铝（Al）等 合金：钢（铁+碳）、黄铜（铜+锌）、硬铝（铝+铜+镁）等 特性：导电导热性强、延展性好，合金硬度高于纯金属但熔点更低 应用：建筑钢材、电线（铜）、飞机机身（铝合金）等 无机非金属材 定义：以硅酸盐或氧化物为主的非金属化合物 典型代表： 传统材料：陶瓷、玻璃、水泥 新型材料：光导纤维（SiO₂）、半导体硅 特性：耐高温、抗腐蚀但脆性大 应用：建筑玻璃、卫生洁具（陶瓷）、光纤通信 有机合成材料 定义：通过化学合成的高分子聚合物 三大类： 塑料：聚乙烯（食品袋）、聚氯乙烯（PVC管道） 合成纤维：涤纶（衣物）、尼龙（绳索） 合成橡胶：丁苯橡胶（轮胎） 特性：质轻、绝缘，但易造成白色污染 复合材料 定义：两种以上材料复合形成的新材料 结构：基体（如塑料）+增强体（如玻璃纤维） 典型应用：玻璃钢（船体）、碳纤维（运动器材）、钢筋混凝土（建筑） 材料鉴别与环保关联 纤维鉴别： 灼烧法区分天然纤维（烧纸味）与合成纤维（特殊气味） 塑料区分： 聚乙烯燃烧无黑烟，聚氯乙烯产生刺激性气体 环境问题： 塑料污染需回收降解 金属冶炼能耗高 硅酸盐生产排放CO₂ 【‌记忆口诀】合金属金非合成，纤维燃烧辨天然；陶瓷玻璃无机非，复合材料看组份。 【典型例题】（2025·广东广州·模拟预测）下列归纳和总结完全正确的一组是 A．化学与生活 B．化学与安全 ①高压低温制造汽水 ②活性炭降低水的硬度 ③明矾可加速水中固体杂质的沉降 ①点燃H2、CO等气体前需要验纯 ②在室内放一盆水能防止煤气中毒 ③家用天然气泄漏报警器应装在灶台以上地方 C．化学与材料 D．化学与能源 ①棉花、蚕丝、羊毛属于天然有机高分子材料 ②尼龙、青铜合金、合成橡胶是合成材料 ③玻璃钢、碳纤维复合材料属于复合材料 ①H2是清洁燃料，但制取成本高 ②太阳能电池是将太阳能转化为电能 ③煤、石油、天然气、可燃冰都是化石燃料 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A、①气体的溶解度随压强的增大而增大，随温度的降低而增大，故高压低温能增加二氧化碳的溶解度，可在高压低温下制造汽水，正确； ②活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味，不能除去水中的可溶性钙、镁化合物，不能降低水的硬度，错误； ③明矾溶于水形成的胶状物具有吸附性，可以吸附水中悬浮的杂质，加速其沉降，正确。 不符合题意； B、①氢气、一氧化碳均具有可燃性，混有一定量的空气，遇到明火，容易发生爆炸，故点燃氢气、一氧化碳等气体前需要验纯，正确； ②煤气的主要成分是一氧化碳，一氧化碳难溶于水，在室内放一盆水不能防止煤气中毒，错误； ③天然气的主要成分是甲烷，甲烷密度比空气小，家用天然气泄漏报警器应装在灶台上方，正确。 不符合题意； C、①棉花、蚕丝、羊毛均是天然形成的，均属于天然有机高分子材料，正确； ②尼龙是合成纤维，合成纤维和合成橡胶均属于合成材料，青铜合金属于金属材料，错误； ③玻璃钢和碳纤维复合材料均是由无机非金属材料和有机高分子材料复合而成，属于复合材料，正确。 不符合题意； D、①氢气燃烧产物只有水，无污染，是清洁燃料，但是制取成本高，且运输和贮存困难，目前未被广泛应用，正确； ②太阳能电池是将太阳能转化为电能，正确； ③煤、石油、天然气属于化石燃料，可燃冰是甲烷与水在低温高压下形成的一种天然气水合物，也属于化石燃料，正确。 符合题意。 故选D。 4 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$