高中化學必修1：第3章 本章核心素養(yǎng)聚焦

高中化學必修課程PAGEPAGE1本章核心素養(yǎng)聚焦一、科學探究與創(chuàng)新意識化學是一門以實驗為基礎的學科，實驗探究是集提出問題、調(diào)查研究、動手實驗、表達與交流等過程為一體的綜合性活動。本章典型的實驗有：Fe3＋與Fe2＋的性質與相互轉化探究實驗、二氧化硫的漂白性實驗、氨氣的噴泉實驗、濃硫酸的特性實驗、濃硝酸的強氧化性實驗等。在學習過程中能從物質類別、元素化合價的角度，依據(jù)復分解反應規(guī)律和氧化還原反應原理，預測鐵、硫、氮三種元素各自典型代表物的性質，設計實驗進行驗證，并能分析解釋有關的實驗現(xiàn)象，正確書寫反應的化學方程式或離子方程式。并能從單一物質的多角度性質探究，到一組物質的多角度性質及轉化的探究，能針對物質性質及其轉化的探究問題，提出有依據(jù)的假設，選取試劑，設計實驗方案并實驗，基于實驗事實得出結論，促進“科學探究與創(chuàng)新意識”化學核心素養(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，某同學在實驗室中對NH3與NOx反應進行了探究。回答下列問題：氨與二氧化氮的反應：將收集到的NH3充入注射器X中，硬質玻璃管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)進行實驗。操作步驟實驗現(xiàn)象解釋原因打開K1，推動注射器活塞，使X中的氣體緩慢通入Y管中(1)Y管中_________(2)反應的化學方程式為____________________將注射器活塞退回原處并固定，待裝置恢復到室溫Y管中有少量水珠生成的氣態(tài)水凝聚打開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)反應后氣體分子數(shù)減少，Y管中氣體壓強小于外界大氣壓[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管中氣體的紅棕色逐漸變淺，反應的化學方程式為8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))7N2＋12H2O。反應過程中體系的壓強減小，打開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：2Na2S＋Na2CO3＋4SO2=3Na2S2O3＋CO2制得。實驗室模擬該工業(yè)過程的裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)a中試劑為__________，b中試劑為__________，c中試劑為____________________。(2)反應開始后，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__________________。(4)實驗中要控制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，實驗中通入的SO2不能過量，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過量，溶液顯酸性，產(chǎn)物分解[解析](1)根據(jù)反應的原理可知，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)；中間的裝置為反應裝置，故在c中應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，能與Na2S反應生成單質硫，硫被二氧化硫氧化，溶液又變澄清，故渾濁物為硫。(3)由于反應過程中有有毒氣體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吸收SO2。(4)SO2的生成速率與硫酸的濃度、反應溫度有關，故可通過控制硫酸滴入的速度、反應的溫度或硫酸的濃度等來控制SO2的生成速率。(5)由于SO2溶于水后生成中強酸H2SO3，故通入過量的SO2后導致溶液顯酸性，生成的Na2S2O3在酸性條件下易分解而降低產(chǎn)量。元素化合物知識是中學化學知識的重要組成部分，在考試中，除直接考查元素化合物的性質外，更多是與實驗探究相結合進行綜合考查。即通過探究元素化合物的性質(或物質的制備)，考查實驗操作與注意事項、現(xiàn)象分析與理論解釋、書寫化學方程式等。該類題目情境新穎，涉及面廣，能夠很好地考查學生分析問題、解決問題的綜合思維能力，較好地體現(xiàn)了“科學探究與創(chuàng)新意識”化學核心素養(yǎng)的發(fā)展。二、證據(jù)推理與模型認知學習化學要具有證據(jù)意識，即基于科學依據(jù)對物質的性質及其變化提出可能的假設，通過實驗探究或分析推理，建立觀點、結論和證據(jù)之間的邏輯關系，形成有序的認知思維方法，建立相關應用的思維模型，即運用模型解釋化學現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質和規(guī)律?！白C據(jù)推理與模型認知”在本章的體現(xiàn)：從物質類別、元素化合價的視角，會分析說明鐵、硫、氮三種元素及其化合物間的兩種轉化路徑(同一價態(tài)元素間的轉化、不同價態(tài)元素間的轉化)；能根據(jù)元素化合物的性質，會分析、選擇相關物質的制備、分離、檢驗、保存方法等，如氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的制備，F(xiàn)e3＋和Fe2＋的檢驗與鑒別，氨氣的制備與檢驗，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驗現(xiàn)象，所得結論不正確的是()選項溶液現(xiàn)象結論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。SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因為SO2具有還原性，與KMnO4發(fā)生了氧化還原反應。例4(2018·河北正定中學月考)某同學為了檢驗家中的一瓶補鐵藥(成分為FeSO4)是否變質，查閱了有關資料，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)結合已學的知識設計了如下實驗：將藥片除去糖衣研細后，溶解、過濾，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。請你填出該同學實驗中出現(xiàn)以下現(xiàn)象時應得出的結論：(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，結論是______________________________________。[答案](1)藥品沒有變質(2)藥品完全變質(3)藥品部分變質[解析]思維導圖：(1)加入酸性高錳酸鉀溶液后紫紅色褪去說明含有Fe2＋，加入KSCN溶液后不變紅說明無Fe3＋，從而確定藥品沒有變質。(2)加入酸性高錳酸鉀溶液后紫紅色不褪去說明無Fe2＋，加入KSCN溶液后變紅說明有Fe3＋，從而確定藥品完全變質。(3)加入酸性高錳酸鉀溶液后紫紅色褪去說明含有Fe2＋，加入KSCN溶液后變紅說明含有Fe3＋，從而確定藥品部分變質。例5(2019·丹江市一中期末)利用元素的化合價推測物質的性質是化學研究的重要手段。如圖是硫元素的常見化合價與部分物質類別的對應關系：(1)從硫元素化合價變化的角度分析，圖中既有氧化性又有還原性的化合物有______(填化學式)。(2)將X與Y混合，可生成淡黃色固體，該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為________。(3)Z的濃溶液與銅單質在一定條件下可以發(fā)生化學反應，該反應的化學方程式為_______________________________________________________________________________。(4)Na2S2O3是重要的化工原料。從氧化還原反應的角度分析，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溶液恰好反應時，Cr元素在還原產(chǎn)物中的化合價為________。[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元素的化合價有－2價、0價、＋4價、＋6價。(1)具有中間價態(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，反應的化學方程式為2H2S＋SO2=3S↓＋2H2O，則該反應的氧化劑SO2與還原劑H2S的物質的量之比為1∶2。(3)濃硫酸與銅單質在加熱條件下可以發(fā)生化學反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應的化學方程式為：Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(4)Na2S2O3中S元素化合價為＋2價，從氧化還原的角度分析，反應物中S元素化合價必須一種物質中的大于2，另一種物質中的小于2，選項a中S元素化合價都小于2，選項c、d中S元素化合價都大于2，所以只有選項b符合題意。×(6－4)＝20×10－3L×0.02mol·L－1×2×(6－a)，解得a＝3。三、科學態(tài)度與社會責任學習化學要具有安全意識和嚴謹求實的科學態(tài)度，具有探索未知、崇尚真理的意識；具有節(jié)約資源保護環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展意識，從自身做起，形成簡約適度、綠色低碳的生活方式；能對與化學有關的社會熱點問題做出正確的價值判斷，能參與有關化學問題的社會實踐活動。通過本章學習，充分認識某些化學過程對人類健康和社會發(fā)展帶來的雙重影響，既了解鐵、硫、氮及其化合物對人類健康和社會發(fā)展的貢獻：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煙霧、霧霾的重要原因；工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)上過量使用氮肥、水產(chǎn)養(yǎng)殖使用餌料等，造成水體污染，使水體富營養(yǎng)化。例6為落實“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)，設計了如圖所示流程：下列說法不正確的是()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，發(fā)生反應的離子方程式為NHeq\o\al(＋,4)＋NOeq\o\al(－,2)=N2↑＋2H2O[答案]B[解析]A項，根據(jù)題中的流程，可以得出固體1為CaCO3、CaSO3和過量的Ca(OH)2的混合物，正確；B項，氣體1為N2、NO、CO的混合物，通入X，然后再與NaOH溶液反應生成的產(chǎn)物為NaNO2，若X為空氣，則反應后的產(chǎn)物中沒有NaNO2，這與題圖流程不符，錯誤；C項，氣體2為N2、CO，因“無污染氣體”為N2，故捕獲的氣體主要是CO，正確；D項，NHeq\o\al(＋,4)與NOeq\o\al(－,2)能夠發(fā)生歸中反應生成氮氣，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元素的化合價應低于＋4價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，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元素的化合價低于＋4價；⑤CO2不與酸性高錳酸鉀溶液反應。故②④說法正確。關注環(huán)保問題，用化學知識解釋生產(chǎn)、生活中的環(huán)保問題是學生必備的學科素養(yǎng)，同時此類試題可以很好地體現(xiàn)化學的學科價值，因此有關污染與防治的問題是重要的考點，值得去關注與研究。例8市場上一些看起來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：工人們不停地對白色銀耳進行翻炒，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一個小鍋里，用火點燃，緊接著把小鍋放進有薄膜覆蓋的銀耳地里。請回答下列問題：(1)“工人抓起淡黃色塊狀的東西放進一個小鍋里，用火點燃”。其中“淡黃色塊狀的東西”是__________(寫化學式)，其在空氣中燃燒的火焰的顏色為________。該反應的化學方程式為______________________________________________________