走进化学世界：宇观、宏观和微观的物质世界

人类对于物质世界的认识一般分为宇观、宏观、微观三个层次,从浩瀚的宇宙到我们周围的世界,再到分子、原子、电子、夸克……而化学是在分子原子的层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学．左图即为夸克模型．

知能概述

化学是在分子、原子层次上研究物质的组成、结构、性质及变化规律的科学．人类认识化学经历了古代化学、近代化学和现代化学三个阶段．近代化学提出:物质是由原子和分子构成的,分子的破裂和原子的重新组合是化学变化的实质,元素周期律和元素周期表揭示了元素间的周期性变化的规律．

问题解决

例1　近年来我国科学家取得了突出的科学研究成果．下列科研成果中不是化学研究成果的是(　)．

A．证明庞加莱猜想

B．用二氧化碳和金属钠合成了金刚石

C．高性能炭/炭航空制动材料的制备技术

D．成功合成低温超导材料C60H24、C60H36、C60H48

解题思路　进行科学研究时,为了研究的方便,学科既有分工又有交叉覆盖,庞加莱猜想是数学问题,其推理证明与化学研究无关,而B、C、D选项所涉及的研究成果都涉及化学反应,属于化学研究的成果．

例2　人类生活需要能量．下列能量转化的例子中不是由化学变化产生的是(　)．

A．燃起篝火烘烤食物

B．太阳能热水器晒热水

C．绿色植物将太阳能转化为化学能

D．煤燃烧发电

1905年由庞加莱提出“任何与n维球面同伦的n维封闭流形必定同胚于n维球面”的猜想,被称为高维庞加莱猜想．

新型材料的研制与开发、节能环保、低碳生活等都属于化学研究的范畴．

解题思路　燃起篝火、煤燃烧时,都有新物质生成,属于化学变化．C为植物的光合作用,也有新物质生成,为化学变化,但B中仅发生了能量的转移,属于物理变化．

例3　古诗词是古人为我们留下的宝贵精神财富．下列诗句中只涉及物理变化的是(　)．

A．野火烧不尽,春风吹又生

B．春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干

C．只要功夫深,铁杵磨成针

D．爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏

(湖北省竞赛题)

解题思路　古诗词中有很多形容物质变化的经典诗句,以上诗句中,“铁杵磨成针”,只是其形状发生了变化,过程中并没有其他物质生成．

例4　下列事实中,属于物质化学性质的是(　)．

A．普通玻璃属于易碎品

B．二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊

C．金刚石硬度大

D．盛有水和植物油的试管振荡得到乳状浑浊液体

(广东省广州市中考题)

解题思路　在化学变化中,会同时发生物理变化,物质的性质(物理性质与化学性质)一定会随之发生变化．物质的物理性质发生变化时,不需通过化学变化．而化学性质则是通过化学变化体现的,如氧化性、还原性、可燃性、酸性、碱性等．

例5　家用铜器表面常出现绿色物质,进行下列处理:①用砂纸打磨后表面出现红色光泽;②浸泡在食醋中,表面也会慢慢出现红色;③在酒精灯上灼烧,表面变黑;④经③处理后又放在食醋中浸泡,表面又出现红色．其中不属于化学变化的是(　)．

A．①　B．①②③　C．②③④　D．①②③④

(湖北省竞赛题)

解题思路　家用铜器表面出现绿色物质是常见的现象,广场上的铜像、寺庙中悬挂的铜钟,也会出现这种绿色物质,这是铜与空气中的氧气、二氧化碳、水共同作用产生的俗称铜绿的物质．①中打磨掉表面铜绿,通过摩擦去除表面的铜绿过程并未生成新的物质;②中用食醋与表面绿色物质反应而去除铜绿;③铜在空气中加热会成黑色的氧化铜;④表面的氧化铜与食醋发生化学反应而进入液体中,又现红色的铜．

根据化学变化的实质是有新物质生成判断选项即可．

加热时,酒精(液态)→酒精(蒸气)．

降温到0℃,(常压)水(液态)→冰．

以上两种变化均不是化学变化,但其状态即物质的物理性质却发生了改变．

1．2015年获得诺贝尔奖的中国科学家是(　)．

(云南省昆明市中考题)

2．下列变化过程一定发生化学反应的是(　)．

A．爆炸　B．燃烧

C．颜色发生了改变　D．状态发生了改变

(全国复赛题)

3．绚烂多姿的“冰晕”装点着美丽的天空,它是大气中冰晶对光线反射或折射所产生的大气光学现象．“冰晶”是水蒸气冷却后变成的固体小颗粒．“冰晕”和“冰晶”的形成过程发生的变化是(　)．

A．均为物理变化

B．均为化学变化

C．前者是物理变化,后者是化学变化

D．前者是化学变化,后者是物理变化

(2019年山西省中考题)

4．我国下列古代发明或技术中,主要原理涉及化学变化的是(　)．

A．矿石炼铁　B．水车灌溉　C．活字印刷　D．雕刻石像

(2019年重庆市中考题)

5．下列对甲烷性质的描述,属于化学性质的是(　)．

A．极难溶于水　B．具有可燃性

C．标准状况下,密度比空气小　D．通常为无色无味的气体

(2019年山东省青岛市中考题)

6．下列物质的用途是利用其化学性质的是(　)．

A．将黄金加工成首饰

B．利用氟利昂制冷

C．食品包装中的小袋铁粉作脱氧剂

D．钾钠合金作核反应堆的导热剂

(上海市竞赛题)

7．化学家提出将燃料循环使用的构想:,这样既可解决能源问题,又能消除污染．则上述两个转化过程(　)．

A．①为物理变化,②为化学变化　B．①②均为化学变化

C．①为化学变化,②为物理变化　D．①②均为物理变化

(河南省竞赛题)

“爆炸”并非一定是化学变化,给气球充气过多就会发生爆炸,暑天烈日下骑自行车车胎爆炸、锅炉受热不匀爆炸等都是物理变化；火药爆炸、可燃性气体燃烧爆炸等属于化学变化．

标准状况:表示温度为0℃、压强为101．325千帕时的状况(可简称为STP,即标准温度和标准压强的意思)．

钾钠合金作核反应堆的导热剂主要是利用了金属的导热性强的性质．

燃料燃烧有新物质生成,而燃烧产物通过化学变化又转变为燃料,即又有新物质生成．(www.xing528.com)

8．图示过程中发生了化学变化的是(　)．

第8题图

(河北省中考题)

9．2019年北京世园会主题为“绿色生活,美丽家园”．下列做法值得提倡的是(　)．

A．排放未达标的工业废水　B．露天焚烧树叶、秸秆

C．选用一次性筷子、塑料袋　D．将垃圾分类并回收利用

(2019年河南省中考题)

10．下列描述既不属于物质的化学性质,也不属于化学变化的一组是(　)．

A．酒精具有挥发性,碘酒洒在衣服上,可用酒精擦洗除去

B．一氧化碳可以还原氧化铁,铁丝在氧气中燃烧生成黑色固体

C．二氧化硫具有刺激性气味,块状生石灰在空气中变成粉末

D．硫酸具有酸的通性,浓硫酸敞口放置一段时间后质量会增加

(山东省竞赛题)

11．下表中列出了几种物质的熔点,据此判断下列说法正确的是(　)．

A．铜球掉入铁水中不会熔化

B．水银温度计可测量－40℃的温度

C．在－216℃时,氧是固态

D．用钨制成的灯丝不易熔化

(湖南省竞赛题)

12．泰安的豆腐闻名遐迩．豆腐制作是中国古代的一项重要发明,现在豆腐在全球已成为颇受欢迎的食品,其制作的主要工艺流程通常如下:

第12题图

根据生活经验,用排除法进行选择,有些变化中有发光、放热等现象,但这不是判断化学变化的标准．

块状生石灰在空气中变成粉末,主要是与空气中的水蒸气反应生成了熟石灰；而浓硫酸具有吸水性,可吸收空气中的水分．

根据熔点这一物理性质来推导物理变化过程,从而判断正确与否．

人体所需要的六大营养素为水、蛋白质、油脂、糖类、维生素及无机盐．

【资料】下表是豆腐中主要成分的平均质量分数:

请回答下列问题:

(1)上述工艺流程中,磨浆属于_________(填“物理”或“化学”)变化,由豆腐花制豆腐的过程就是将豆腐与水分离,该过程利用的操作名称是________．

(2)除水、无机盐和维生素外,豆腐中还含的营养素有________,含人体所需的微量元素是________．

(湖南省竞赛题)

13．在探索地球上生命的起源活动中,美国科学家米勒做了一个著名的实验．他模拟原始大气的成分,将甲烷、氨、氢和水蒸气混合,放入真空的玻璃仪器中进行实验．一个星期后,他惊奇地发现仪器中果然有数种氨基酸生成．你从米勒的实验中能得出的结论是________．(填字母)

A．一定发生了化学变化　B．没有发生化学变化

C．无法判断是否发生了化学变化　D．一定没有发生物理变化

(黑龙江省竞赛题)

14．在许多古诗词和成语中,蕴藏了一些物质的性质和化学现象,体现了化学之美．请用你的化学知识回答下列问题:

(1)刘禹锡《浪淘沙》中的“美人首饰侯王印,尽是沙中浪底来”,与哪一种金属的性质有关?_________．刘长卿《酬张夏雪夜赴州访别途中苦寒作》中的“水声冰下咽,砂路雪中平”,描绘了哪种物质的不同状态?________．从王安石《梅花》中的“墙角数枝梅,凌寒独自开,遥知不是雪,为有暗香来”,可以知道什么是运动的?________．

(2)以下过程中涉及化学变化的是_________．

a．水落石出　b．百炼成钢　c．点石成金　d．滴水成冰

e．水滴石穿　f．木已成舟

(江苏省“金钥匙”科技竞赛)

15．1999年,美国科学家卡尔·克里斯特领导的研究小组成功地制取出盐粒大小的氮5(化学式为N5)．在制取氮5的实验中,它曾发生了爆炸,摧毁了实验室的部分设备．因此,科学家们认为,如果能让这种物质保持稳定,则它可能会成为火箭和导弹的理想燃料．氮5是由排列成V形的5个氮原子结合而成的,化学性质极不稳定．根据以上叙述回答下列问题．

(1)比较氮气和氮5的异同点．

(2)请你想象一下N5在应用领域有哪些用途? (至少写两条)__________________________________________．

16．阅读材料,回答问题．

材料1　臭氧是淡蓝色气体,大气中的臭氧层能有效阻挡紫外线,保护地球的生存环境,但目前南极出现了臭氧层空洞,并有继续扩大的趋势．

材料2　复印机在工作时,会因高压放电产生一定浓度的臭氧．长期吸入大量臭氧会引起口干舌燥、咳嗽等不适症状,还可能诱发中毒性肺气肿．

材料3　臭氧发生器是在高压电极的作用下将空气中的氧气转化为臭氧(化学式为O3)的装置．利用臭氧的强氧化性,可将其应用于游泳池、生活用水、污水的杀菌和消毒．

(1)请总结臭氧的有关知识．

①物理性质:__________________________________________;

②化学性质:__________________________________________;

③用途:_______________________________________________．

(2)请从分子构成的角度,指出氧气和臭氧的不同点:____________________________________________．

(3)写出材料3中氧气转化为臭氧的文字表达式:

______________________________________________________________．

(4)磷在臭氧中燃烧与在氧气中燃烧相似,都生成五氧化二磷,请写出磷在臭氧中燃烧的文字表达式:

____________________________________________________________．

(5)从上述材料中可见臭氧对人类有利有弊．请另外再举出一种物质,并说出其利弊:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________．

(江西省竞赛题)

17．高铁酸钾(K2FeO4)是具有紫色光泽的微细结晶粉末,它的氧化性超过高锰酸钾,是一种集氧化、吸附、凝聚、杀菌、灭藻等功能于一身的新型、高效的多功能水处理剂．干燥的高铁酸钾在198℃以下是稳定的,受热易分解为氧化铁、金属氧化物和氧气．

请根据上述信息,回答下列问题:

(1)高铁酸钾的物理性质是________________________________________,化学性质是_________________________________________________________________________________________________________________．

(2)高铁酸钾的用途是__________________________________________________________________________________________________________．

(3)保存高铁酸钾时应注意_______________________________________．

例1　A　例2　B　例3　C　例4　B　例5　A

1．A　2．B　3．A　4．A　5．B　6．C　7．B　8．D　9．D　10．A　11．D

12．(1)物理　过滤　(2)糖类、油脂、蛋白质　铁　13．A

14．(1)金　水　分子　(2)bce

15．(1)

(2)作燃料、炸药等

16．(1)①淡蓝色气体　②具有强氧化性　③游泳池、生活用水、污水的杀菌和消毒　(2)构成它们各自分子的氧原子的个数不同　(3)　(4)　(5)二氧化碳可用于灭火,但过多排放会造成温室效应

17．(1)紫色光泽的微细结晶粉末　氧化性超过高锰酸钾；干燥的高铁酸钾在198℃以下是稳定的,受热易分解为氧化铁、金属氧化物和氧气　(2)一种集氧化、吸附、凝聚、杀菌、灭藻等功能于一身的新型、高效的多功能水处理剂　(3)防潮、避热