高校自主招生全攻略：化学全书

专业简介

化学是一门以实验为手段，揭示物质的构成及其相关性质的学科。从研究如何对石油进行加工使之成为化纤作为服装的原料，到开发航天火箭的燃料，化学可以说是社会生活中应用面最广且与我们的日常生活紧密相关的基础学科。具体来说，像营养成分的提取、高能电池、药物合成、新材料生成、DNA复制等，都是化学研究和应用涉及的领域。本专业旨在培养具备化学的基础知识、基本理论和基本技能，能在化学及与化学相关的科学技术和其他领域从事科研、教学技术及相关管理工作的高级专门人才。

主要课程开设有无机化学、分析化学、化学工程与技术、有机化学、物理化学（含结构化学）、化学工程基础等。毕业生能够在化学及与化学相关的科学技术和其他领域从事科学研究、教育教学、技术开发及相关管理工作。

化学专业对考生的身体条件具有一定要求，如一眼失明，另一眼矫正到4.8，镜片度数大于400度的不宜就读；轻度色觉异常（俗称色弱）不能录取到以颜色波长作为严格技术标准的化学类专业等。

建议尽量选择具有国家重点实验室和一流实验实习设备的院校就读。因为学习化学离不开实验，好的实验条件和一流的导师，是学好本专业的基础和前提。

化学工程与技术是研究以化学工业为代表的，以及其他过程工业（如石油炼制工业、冶金工业、食品工业、印染工业等）生产过程中有关化学过程与物理过程的一般原理和规律，并应用这些规律来解决过程及装置的开发、设计、操作及优化问题的工程技术学科。毕业生主要到科研机构、高等学校及企事业单位等从事科学研究、教学及管理工作。

化学学科“双一流”建设高校：

北京大学、清华大学、南开大学、天津大学、大连理工大学、吉林大学、东北师范大学、复旦大学、上海交通大学、华东理工大学、南京大学、浙江大学、中国科学技术大学、厦门大学、福州大学、山东大学、郑州大学、武汉大学、湖南大学、中山大学、华南理工大学、四川大学、兰州大学、新疆大学、中国科学院大学

备考提示

1.命题特点

（1）题量少，区分度高，难度系数比较大。

大部分高校自主招生的化学试题比高考略难，不少题目接近奥赛预赛试题的水平。如清华大学，前几年曾在化学试题中考查了范特霍夫方程的有关知识、关于实际气体如何用理想气体状态方程去修正的问题。此类试题就要求学生对化学竞赛的相关知识有所了解。从近些年的命题趋势看，考试难度总体而言是逐年降低的，更注重考查学生的综合素质和创新实践等能力，很多学校笔试的难度已经和高考相当了。2017年的化学题，关注了环境问题，讨论了产生酸雨的原因及危害、食品中的增塑剂与人体健康等社会焦点问题。有过化学竞赛经历的考生的优势不是很明显，但具有良好化学思维的考生却可以取得高分。

（2）考查知识点的覆盖面较广，但侧重点有所不同。

近几年高校的自主招生试题，知识点覆盖面很广，基本上涉及高中化学教学大纲的所有内容。如2017年的人大考试题就很基础，“哪几种气体可以用作喷泉？”“水能变成油吗？”；又如2017年东北师大的化学题目，“铅不溶于水，为什么会污染水体？”等，对考生的知识积累是一个很好的挑战。北京大学等高校曾在笔试时，考查氧化还原反应、非金属元素硫及其化合物、实验室试剂储存问题、电化学原理及电极反应式写书、化学式和化学方程式计算与书写、酸碱中和滴定、物质结构与性质、有机推断等问题，且有两道题略有难度，需考生有扎实的化学基础和灵活运用能力，对化学原理及反应方程式书写需要适量训练才能做出，还有两道题特别难，是中学化学教材中没有涉及的，要求考生必须有一定的化学竞赛知识才能解答。

清华大学的化学试题则难度更大，侧重考查了物质的结构、酸碱滴定、元素化合物和氧化还原反应，其中物质结构和元素化合物拓展知识比较多；2017年西安交大的试题则是一道物理化学题（计算），一道结构化学题（想象）；2017年东南大学的试题：“以下哪种晶体是分子晶体？A.氢氧化钠　B.氯化铵　C.金属铜D.石墨”；仅靠高中知识水平难以解决。

推荐书籍：

《新编高中化学奥赛指导》丁漪主编，南京师范大学出版社。

全书共21章，包括无机化学、分析化学、化学实验、结构化学、有机化学和物理化学，可与《新编高中化学奥赛实用题典》配套使用。每章先做综述，提出“关键词”，简约而准确地提出概念，以例题阐明并做详细解析。然后要求读者做初步模仿，有巩固地练习。

备考知识清单

考生不仅要在高中教材中汲取必备的高中化学内容，还要有意识地拓展相关的化学竞赛知识。根据近几年各大学的试题角度，列出各专题中的必备知识与课外拓展知识，供大家参考。

（续表）

（续表）

重要知识及拓展

限于篇幅，主要呈现重点部分：1.气体和溶液；2.化学反应及能量的变化；3.原子结构、分子结构、晶体结构；4.化学反应速率和化学平衡；5.电解质溶液；6.有机化学。

一、气体和溶液（理想气体状态方程，稀溶液的依数性，分配定律）

1.理想气体状态方程。

理想气体又称“完全气体”（perfect gas），是理论上假想的一种把实际气体性质加以简化的气体。在各种温度、压强的条件下，其状态皆服从方程pV=nRT的气体，称为理想气体状态方程，或称理想气体定律。式中p是气体分压，V是气体体积，n是气体物质的量，T是气体的绝对温度，R是气体通用常数。

2.溶解度与压强。

固体或液体溶质的溶解度受压力的影响很小。气体溶质的溶解度受压力影响很大。对于溶解度很小，又不与水发生化学反应的气体，“在温度不变时，气体的溶解度和它的分压在一定范围内成正比”，这个定律叫亨利（Henry）定律。其数学表达式是

式中pg为液面上该气体的分压，Cg为某气体在液体中的溶解度（其单位可用g·mol·L-1表示），Kg称为亨利常数。

3.稀溶液的依数性。

稀溶液的某些性质主要取决于溶液中所含溶质粒子的数目，而与溶质本身的性质无关，这些性质称为依数性。

包括三个方面的内容：①溶液的饱和蒸气压下降；②沸点升高和凝固点下降；③渗透压。

质量摩尔浓度

用1 kg溶剂中所含溶质的物质的量表示的浓度称为质量摩尔浓度，用bA表示，单位为mol·kg-1，即

（1）溶液的饱和蒸气压下降。

单位时间内由液面蒸发出的分子数和由气相回到液体内的分子数相等时，气、液两相处于平衡状态，这时蒸气的压强叫做该液体的饱和蒸气压，通常称为蒸气压。

在一定温度下，难挥发的非电解质溶液的蒸气压p等于纯溶剂的蒸气压与溶剂的物质的量分数χA的乘积，即：

在一定温度下，一种溶剂的为定值用质量摩尔浓度b表示，上式变为

式中，M是溶剂的摩尔质量。Δp为溶液的蒸气压下降值，上式也是拉乌尔定律的一种表达形式。

（2）溶液沸点升高。

含有非挥发性溶质的溶液其沸点总是高于纯溶剂的沸点。对稀溶液来说，蒸气压随温度升高而增加，当它的蒸气压等于大气压强时，液态开始沸腾，这时的温度成为该液体的沸点。

在ΔTb≈Kb·b式中，Kb是溶剂的摩尔沸点升高常数。不同溶剂的Kb值不同。利用沸点升高，可以测定溶质的相对分子质量。

（3）溶液凝固点下降。

水溶液的凝固点是指溶液中的水与冰达成平衡时的温度，难挥发的非电解质稀溶液的凝固点下降与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的性质无关。

式中Kf是溶剂的摩尔凝固点降低常数。不同溶剂的Kf值不同。利用凝固点降低，可以测定溶质的相对分子质量，并且准确度优于沸点升高法。这是由于同一溶剂的Kf比Kb大，实验误差相应较小，而且在凝固点时，溶液中有晶体析出，现象明显，容易观察，因此利用凝固点降低测定相对分子质量的方法应用很广。此外，溶液的凝固点降低在生产、科研方面也有广泛应用。例如在严寒的冬天，在汽车散热水箱中加入甘油或乙二醇等物质，可以防止水结冰；食盐和冰的混合物作冷冻剂，可获得-22.4℃的低温。

（4）渗透压。

具有渗透压是溶液的依数性质，它产生的根本原因也是相变界面上可发生变化的分子个数不同引起的。经过长期研究，人们发现：①温度相同时，渗透压∏和溶液的体积摩尔浓度成正比；②浓度相同时，∏和温度T成正比，即：∏=，即∏V=nRT。

2.分配定律。

（1）分配定律。

在一定温度下，一种溶质分配在互不相溶的两种溶剂中的浓度比值是一个常数，这个规律就称为分配定律，其数学表达式为：

式中K为分配系数；为溶质A在溶剂α中的浓度；为溶质A在溶剂β中的浓度。

（2）萃取分离。

在实际工作中，常用萃取百分率E来表示萃取的完全程度。萃取百分率是物质被萃取到有机相中的比率。

萃取时，为提高萃取效率，通常采用“少量多次”的方法。

设有VW（mL）溶液内含有被萃取物质m0（g），用V0（mL）溶剂萃取n次后，水相中剩余被萃取物质mn（g），则

式中K为分配系数，为溶质A在水溶液中的浓度为溶质A在萃取溶剂中的浓度。

二、氧化还原反应（氧化还原反应方程式的配平、陌生方程式的书写、常见的氧化剂和还原剂、原电池和电解池）

1.氧化还原反应方程式的配平。

配平氧化还原反应方程式的常用方法有氧化数法和离子电子法。离子电子法配平氧化还原反应方程式的原则：

①反应中氧化剂得到电子的总数必须等于还原剂失去电子的总数；

②根据质量守恒定律，方程式中等号两边各种元素的原子总数必须相等；

③配平方法的难点是未发生氧化值变化的原子数的配平，特别是氢和氧原子的配平。

在一般情况下，如反应物氧原子数多了，在酸性介质中的反应以加H+生成水的方式配平；若为碱性介质中的反应，应加H2O使之与氧反应生成OH-。

例1　KMnO4和H2O2之间的化学反应：配平后方程式左边系数应该是（　）。

A.2，3，6

B.2，5，6

C.2，7，6

D.2，9，6

（复旦大学）

解析　（1）将上面未配平的离子方程式分写为两个半反应式，一个代表氧化剂的还原反应；另一个代表还原剂的氧化反应：

（2）分别配平两个半反应式。配平时首先配平原子数，然后配平电子数。

可以得到另一个半反应式：

（3）根据氧化剂和还原剂得失电子数必须相等的原则，在两个半反应式中乘上相应的系数，然后两式相加得到配平的离子反应方程式。

例2　臭氧和双氧水之间的化学反应：，该方程式配平后的系数应该是（　）。

A.1，5，4，5

B.1，3，3，3

C.3，1，5，1

D.1，1，2，1

（复旦大学）

解析　按照前文的步骤，先写出O3的半反应方程式：

接下来写出H2O2的半反应方程式：

然后两式相加得到配平的离子反应方程式：

说明：氧化值法和离子电子法各有优缺点。

①氧化值法能较迅速地配平简单的氧化还原反应。它的适用范围较广，不只限于水溶液中的反应。②离子-电子法能反映出水溶液中反应的实质，特别对有介质参加的复杂反应配平比较方便。但是，离子电子法仅适用于配平水溶液中的反应。

2.原电池和电解池。

①原电池的构成

原电池将分子之间直接发生的氧化还原反应，通过电极间接完成。每个电极上发生一个半反应——半电池反应（或电极反应），如：

负极：发生氧化半反应：

正极：发生还原半反应：

②原电池的符号表示

原电池画起来很麻烦，为了便于研究需要用符号表达，规定：

a.将氧化反应的负极写在左边，还原反应的正极写在右边，溶液须注明浓度，气体则应标明分压。

b.用“‖”表示由盐桥，“，”或“∣”表示相界面，c1、c2分别表示ZnSO4和CuSO4溶液的浓度。

③电极及其分类

电极就是原电池中半电池，每个电极就对应着一个电对，就有一个半反应。根据电对性质的不同，产生了不同类型的电极。

三、物质结构与性质（原子结构及核外电子的排布、分子结构、杂化理论、价层电子对互斥理论、分子极性的判断、晶体结构及类型、物质熔沸点的判断）

（一）原子结构

1.核外电子的运动状态。

原子核外电子的运动状态描述包括空间运动状态和自旋状态两个方面；核外电子的空间运动状态则通过能层、能级和轨道3个不同层次的概念来描述。

（1）能层（电子层）。

核外电子首先可按能量高低划分成能层，由低到高（由里向外）依次用K、L、M、N、O、P、Q等字母标记；外层电子的能量高于内层，因为从低能层激发到高能层要克服原子核的静电引力，要提供能量（如吸收光子）。

根据能量的高低及通常运动的区域离核远近的不同，可将核外电子分成不同的电子层。

电离能：从气态原子（或气态阳离子）中去掉电子，把它变成气态阳离子（或更高价的气态阳离子），需要克服核电荷的引力而消耗能量，这个能量叫电离能。符号为I，单位常用kJ·mol-1。

从元素的气态原子在基态时失去一个电子成为+1价的气态阳离子所需要的能量，称为第一电离能，用I1表示。

（2）能级。

也叫亚层。K层只有一个能级，符号为1s；L层有2个能级，符号为2s和2p；M层有3个能级，分别为3s、3p、3d；N层有4个能级，4s、4p、4d、4f；……归纳：能层中的能级数等于能层序数。处在s、p、d、f等不同能级的电子的电子云形状不同。

（3）轨道。

在一定能层一定能级上的一定空间取向的电子云可以称为一个轨道，又叫轨函。ns能级，即1s、2s、3s、4s…都分别只有一个轨道；无论2p、3p、4p…都各有3个轨道，用npχ、npy、npz为符号；nd能级均有5个轨道；nf电子云共有7种取向，即7个轨道。

电子云

具有一定能层、一定能级和一定轨道的核外电子，称为电子的空间运动状态，如3pχ为第3能层p能级χ轴上的轨道，是一种空间运动状态，等等。

（二）原子核外电子的排布

1.泡利（Pauli）不相容原理。

在同一个原子中，没有运动状态四个方面完全相同的电子存在。即在同一个轨道中最多可容纳自旋状态相反的两个电子存在。

2.能量最低原理。

在核外电子排布中，在通常状况下，电子总是先占有能量最低的轨道，只有当这些轨道占满后，电子才依次进入能量较高的轨道。这个规律叫能量最低原理。

能级：把原子中不同电子层和亚层的电子按能量高低排成顺序，像台阶一样，叫能级。例如：1s能级，2p能级等。

能级交错现象：在多电子原子中，由于各个电子之间存在排斥力，在研究某个外层电子的运动状态时，必须考虑核对它的引力及电子之间的斥力。由于其他电子的存在，往往减弱了核对外层电子的吸引力，从而使多电子原子中电子所处的能级产生了交错现象。

多电子原子中近似能级图：

3.洪特规则。

在同一个亚层的各个轨道上，电子的排布尽可能分占不同的轨道，而且自旋方向相同，这样排布整个原子能量最低。

电子排布式：略　轨道表示式：略

特例：对同一个电子亚层，当电子的排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。

（三）分子结构

1.共价键的三个键参数。

键长、键能决定共价键的强弱和分子的稳定性：原子半径越小，键长越短，键能越大，分子越稳定。例如，HF、HCl、HBr、HI的分子中：

X原子半径：F＜Cl＜Br＜I

H—X键键长：H—F＜H—Cl＜H—Br＜H—I

H—X键键能：HF＞HCl＞HBr＞HI

H—X分子稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI

2.键角决定分子空间构型，应注意掌握以下分子的键角和空间构型。

3.共价键的极性。

4.价层电子互斥模型（VSEPR）。

用通式AXnEm来表示所有只含一个中心原子的分子或离子的组成，式中A表示中心原子，X表示配位原子（也叫端位原子），下标n表示配位原子的个数，E表示中心原子上的孤对电子对，下标m是电子对数。对一个已知组成的分子或离子，除m值外其他的只要一看分子式便知道了。m值可用下式来确定：

m=（A的族价-X的化合价·X的个数+/-离子电荷相应的电子数）/2

判断分子几何构型的步骤：

a.确定中心原子的杂化类型——计算中心原子周围的成对电子对数目和孤对电子对数目。

（i）计算共价分子或共价型离子的价电子总数（nv）；

（ii）nv÷8=商（1）……余数（1），商（1）=成键电子对数；

（iii）余数（1）÷2=商（2）……余数=1或0，商（2）=孤对电子对数；

（iv）商（1）+商（2）=中心原子的杂化轨道数（若余数还有1，则也当作一对孤对电子对来处理）；

（v）实例：

b.按照理想的几何构型，画出分子几何构型图。

Cl原子采取sp3d杂化，Cl F3分子可以画出三种不同的空间几何构型。

c.如果遇到存在几种可能的空间几何构型时，要选择最稳定的结构式，即各电子对间的排斥力最小。对于三角双锥形而言，抓住90°键角之间的排斥力，因为最小角之间的排斥力最大。

各电子对之间排斥力的大小顺序：孤对电子对——孤对电子对＞孤对电子对——双键＞孤对电子对——单键＞双键——双键＞双键——单键＞单键——单键

所以构型（Ⅲ）是最稳定，即孤对电子对放在平面内，ClF3的几何构型为T形。

5.杂化轨道。

（1）杂化轨道理论。

杂化轨道理论认为：原子在形成分子时，由于原子间相互作用的影响，若干不同类型、能量相近的原子轨道经过混杂平均化，重新分配能量和调整空间方向组成数目相同、能量相等的新的原子轨道，这种混杂平均化的过程称为杂化hybridization），所形成的新的原子轨道称为杂化轨道（hybrid or bital）。

下面以CH4分子的形成为例加以说明。

基态C原子的外层电子构型为在与H原子结合时，2s上的1个电子被激发到2pz轨道上，C原子以激发态参与化学结合。当然，电子从2s激发到2p上需要能量，但由于可多生成两个共价键，放出更多的能量而得到补偿。

在成键之前，激发态C原子的4个单电子分占的轨道2s、2pχ、2py、2pz会互相“混杂”，线性组合成4个新的完全等价的杂化轨道。此杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道杂化而成，故称为sp3杂化轨道。经杂化后的轨道一头大，一头小，其方向指向正四面体的四个顶角，能量不同于原来的原子轨道（如图1）。

形成的4个sp3杂化轨道与4个H原子的1s原子轨道重叠，形成（sp3-s）σ键，生成CH4分子。

杂化轨道成键时，同样要满足原子轨道最大重叠原理。由于杂化轨道的电子云分布更为集中，杂化轨道的成键能力比未杂化的各原子轨道的成键能力强，故形成CH4分子后体系能量降低，分子的稳定性增强。

图1　sp3杂化轨道示意图

CH4分子形成的整个杂化过程可示意如下：

化合物的空间构型是由满足原子轨道最大重叠的方向所决定的。在CH4分子中，四个sp3杂化轨道指向正四面体的四个顶点，故四个H原子的1s轨道在正四面体的四个顶点方向与四个杂化轨道重叠最大，这决定了CH4的空间构型为正四面体，四个C—H键间的夹角为109.5°（如图2）。

由以上讨论可归纳得到杂化轨道理论的基本要点：

①同一个原子中能量相近的原子轨道之间可以通过叠加混杂，形成成键能力更强的一组新的原子轨道，即杂化轨道。

②原子轨道杂化时，原已成对的电子可以激发到空轨道中而成单个电子，其激发所需的能量可以由成键时放出的能量得到补偿。

③n个原子轨道杂化后只能得到n个能量相等、空间取向不同的杂化轨道。

必须注意，孤立原子轨道本身不会杂化形成杂化轨道。只有当原子相互结合形成分子需要满足原子轨道的最大重叠时，才会使原子内原来的轨道发生杂化以获得更强的成键能力。

（2）杂化轨道的类型。

图2　CH4分子的空间结构

根据参与杂化的原子轨道的种类和数目的不同，可将杂化轨道分成以下几类。

①sp杂化

能量相近的1个ns轨道和1个np轨道杂化，可形成二个等价的sp杂化轨道。每个sp杂化轨道含的ns轨道和的np轨道的成分，轨道呈一头大、一头小，两sp杂化轨道之间的夹角为180°（如图3）。分子呈直线形构型。

例如，气态BeCl2分子的形成。基态Be原子的外层电子构型为2s2，无未成对电子，似乎不能再形成共价键，但Be的1个2s电子可以激发进入2p轨道，取sp杂化形成2个等价的sp杂化轨道，分别与Cl的3p轨道沿键轴方向重叠，生成2个（sp-p）σ键。故BeCl2分子呈直线形结构。

图3　sp杂化轨道示意图

此外，CO2分子、以及元素周期表ⅡB族Zn、Cd、Hg元素的某些共价化合物，如ZnCl2、HgCl2等，其中心原子也是采取sp杂化的方式与相邻原子结合的。

②sp2杂化

能量相近的1个ns轨道和2个np轨道杂化，可形成3个等价的sp2杂化轨道。每个sp2杂化轨道含有的ns轨道成分和的np轨道成分，轨道呈一头大、一头小，各sp2杂化轨道之间的夹角为120°（如图4）。分子呈平面三角形构型。

例如，BF3分子的形成。基态B原子的外层电子构型为2s22p1，似乎只能形成一个共价键。按杂化轨道理论，成键时B的1个2s电子被激发到空的2p轨道上，激发态B原子的外层电子构型为取sp2杂化，形成3个等价的sp2杂化轨道，指向平面三角形的3个顶点，分别与F的2p轨道重叠，形成3个（sp2-p）σ键，键角为120°。所以，BF3分子呈平面三角形结构，与实验事实完全相符。

图4　sp2杂化轨道示意图

除BF3外，其他气态卤化硼分子，如等离子的中心原子也是采取sp2杂化成键的。

③sp3杂化

能量相近的1个ns轨道和3个np轨道杂化，可形成4个等价的sp3杂化轨道。每个sp3杂化轨道含的ns轨道成分和的np轨道成分，轨道呈一头大、一头小，分别指向正四面体的4个顶点，各sp3杂化轨道间的夹角为109.5°。分子呈四面体构型。

（3）等性杂化和不等性杂化。

以上讨论的三种s-p杂化方式中，参与杂化的均是含有未成对电子的原子轨道，每一种杂化方式所得的杂化轨道的能量、成分都相同，其成键能力必然相等，这样的杂化轨道称为等性杂化轨道。

但若中心原子有不参与成键的孤对电子占有的原子轨道参与了杂化，便可形成能量不等、成分不完全相同的新的杂化轨道，这类杂化轨道称为不等性杂化轨道。NH3、H2O分子就属于这一类。

基态N原子的外层电子构型为成键时这4个价电子轨道发生了sp3杂化，得到4个sp3杂化轨道，其中有3个sp3杂化轨道分别被未成对电子占有，和3个H原子的1s电子形成3个σ键，第四个sp3杂化轨道则被孤对电子所占有。该孤对电子未与其他原子共用，不参与成键，故较靠近N原子，其电子云较密集于N原子的周围，从而对其他3个被成键电子对占有的sp3杂化轨道产生较大的排斥作用，键角从109.5°压缩到107.3°。故NH3分子呈三角锥形结构（如图5）。

图5　NH3分子的空间结构

图6　H2O分子的空间结构

H2O分子中O原子采取sp3不等性杂化，有2个sp3杂化轨道分别被孤对电子所占有，对其他2个被成键电子对占有的sp3杂化轨道的排斥作用更大，使键角被压缩到104.5°。故H2O分子的空间构型呈V形（如图6）。

杂化轨道理论成功地解释了许多分子的键合状况以及分子的形状、键角等。但是由于过分强调了电子对的定域性，因而对有些实验事实如光谱和磁性（例如氧分子的顺磁性）等无法加以解释。

（四）晶体

晶体：在结晶过程中形成的具有规则外形的固体叫作晶体。

1.了解几种晶体类型（离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体）及其性质。

2.晶体熔沸点高低的判断。

（1）不同类型的晶体其熔沸点的高低一般为原子晶体＞离子晶体（金属晶体）＞分子晶体。

（2）在原子晶体中，原子半径越小，键能越大，熔沸点就越高。如，金刚石＞硅。

（3）在离子晶体中，阴阳离子所带的电荷越多，离子核间距越小，离子键就越强，晶体的熔沸点就越高。如：MgO＞NaCl。

（4）分子晶体熔沸点的判断规律。

①结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点就越高。

如：I2＞Br2＞Cl2＞F2；碳原子数越多，烃的熔、沸点越高。

②相对分子质量相近的物质，分子极性越大，分子间作用力越大，物质的熔沸点就越高。如，CO＞N2。

③根据物质通常状况下的状态进行比较：如，S＞CO2；H2O＞H2S。

④有些还与分子的形状有关，如有机同分构体中，一般线性分子的熔、沸点比带支链的分子高，如，正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。

（5）在金属晶体中，离子半径越小，阳离子电荷越高，金属键越强，其熔、沸点越高。如，Al＞Mg＞Na。同理可得碱金属从Li→Cs熔、沸点逐渐降低。

3.计算晶体中阴、阳离子个数比的方法。

什么是晶胞？如何由晶胞来求算晶体的化学式？

构成晶体的结构粒子是按着一定的排列方式所形成的固态群体。在晶体结构中具有代表性的最小重复单位叫晶胞。

根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法：

①处于顶点上的离子：同时为8个晶胞共有，每个离子有1/8属于晶胞。

②处于棱上的离子：同时为4个晶胞共有，每个离子有1/4属于晶胞。

③处于面上的离子；同时为2个晶胞共有，每个离子有1/2属于晶胞。

④处于体心的离子：则完全属于该晶胞。

4.常见晶体结构分析。

（1）氯化钠晶体。

氯化钠晶体是一种立方面心结构——Na+和Cl-交替占据立方体的顶点向空间延伸。NaCl的晶体结构如图所示。在氯化钠晶胞（晶胞是指晶体中最简单的结构重复单元）中，共有8个小立方体，每个小立方体占据，每个晶胞共有4个Na+和4个Cl-。在每个Na+周围距离最近的等距离的Cl-有6个，在每个Cl-周围最近的等距离的Na+亦有6个；在每个Na+周围最近的等距离的Na+有12个，在每个Cl-周围最近的等距离的Cl-亦有12个（异6同12）。

（2）氯化铯晶体。

氯化铯晶体是一种立方体心结构——每8个Cs+（或Cl-）构成1个立方体。在每个立方体的中心有1个异种离子Cl-（或Cs+），每个晶胞占有1个Cs+和1个Cl-。Cs Cl的晶体结构如上图所示。在每个Cs+周围最近的等距离的Cl-有8个，在每个Cl-周围最近的等距离的Cs+亦有8个；在每个Cs+周围最近的等距离的Cs+有6个，在每个Cl-周围最近的等距离的Cl-亦有6个（异8同6）。

（3）CO2晶体。

干冰晶体是一种立方面心结构——每8个CO2构成1个立方体，且在6个面的中心各有1个CO2。干冰的晶体结构如右图所示。在每个二氧化碳周围等距离的最近的CO2有12个。

（4）金刚石晶体。

金刚石晶体是一种立体网状结构——每个C与另4个C以共价键形式结合。前者位于正四面体的中心，后四者位于正四面体的顶点。正四面体向空间扩展，构成一种坚实的、彼此联结的空间网状晶体。由于C—C键能大，因此金刚石硬度大、熔点高。所有价电子都参与成键，使金刚石没有自由电子，所以金刚石不导电。金刚石的晶体结构如右图所示。晶体中所有C—C键长、键角相等（均为109°28′），晶体中最小的碳环是由6个C组成且六者不在同一平面内的六边形。晶体中每个C供12个六边形共用，因此每个六边形只占有个C；晶体中每个C参与4条C—C键的形成，而每条键中的贡献只有一半，故C原子个数与C—C键数之比为

5.晶胞中原子的坐标与计数。

晶胞中的原子可用向量χa+yb+zc中的χ，y，z组成的三数组来表达它在晶胞中的位置，称为原子坐标。如，位于晶胞原点（顶角）的原子的坐标为（0，0，0）；位于晶胞体心的原子的坐标为位于ab 面心的原子坐标为位于ac面心的原子坐标为等等（如图7）。坐标三数组中数的绝对值的取值区间为1＞∣χ（y，z）∣≥0。若取值为1，相当于平移到另一个晶胞，与取值为0毫无差别。可形象地说成“1即是0”。因而，位于晶胞顶角的8个原子的坐标都是（0，0，0），没有差别，它们中的每一个原子均为相邻的8个晶胞共用，平均每个晶胞只占。而且，只要一个顶角上有原子，其他7个顶角上也一定有相同的原子，否则就失去了平移性，不是晶胞。同样道理，坐标为的原子是指两个平行的ab面的面心原子，而且有其一必有其二，否则也失去平移性，晶胞不复存在。反之，坐标不同的原子即使是同种原子，在几何上也不同，不能视为等同原子。例如，坐标为的原子与坐标为的原子是不同的。由此可见，当原子处于晶胞顶角，每个晶胞平均有个原子；当原子处在面上，每个晶胞平均有个原子；当原子处于棱上，每个晶胞平均有个原子；等等。毋庸置疑，如果原子处在晶胞内，则有一个算一个。

图7　晶胞中原子的坐标和个数统计

四、化学反应速率和化学平衡（化学反应速率的表示方法和影响反应速率的因素、化学平衡的理解、化学平衡常数、等效平衡、转化率及平衡移动）

1.质量作用定律。

在基元反应中，或在非基元反应的基元步骤中，反应速率和反应物浓度之间，有严格的数量关系，即遵循质量作用定律。基元反应aA+bB=gG+h H，则：Vi=ki[A]a[B]b

2.阿仑尼乌斯方程。

温度对反应速率的影响，主要体现在对速率常数k的影响上。Arr henius总结了k与T的经验公式：指数式。取自然对数，得对数式。常用对数：

式中：k为反应速率常数，Ea为反应的活化能，R为气体常数，T为反应的温度。e为自然对数的底，e=2.718 28……，lge=0.434 3=1/2.303，A指前因子，单位同k。

应用阿仑尼乌斯方程讨论问题，可以认为Ea，A不随温度变化。由于T在指数上，故对k的影响较大。

根据阿仑尼乌斯方程，知道反应的活化能Ea，A和某温度T1时的k1，即可求出任意温度T2时的k2。

3.化学平衡常数。

对于气相反应，平衡时各物质的分压不变，仍有类似的关系式：平衡时，也是一种经验平衡常数，称为分压平衡常数。而用浓度表示的经验平衡常数，则称为浓度平衡常数Kc。

对于气相反应，既有Kc，也有Kp，表达的是同一平衡态，但数值可以不同。Kc和Kp之间可以相互换算，相关的式子有：pV=nRT，p=（n/V）RT，p=cRT，c为浓度（换算时，要注意各物理量的单位。）

在书写Kc或Kp表达式时，只写浓度或分压可变的溶液相和气压，固态和纯液态物质，不用写入。

对于同一可逆反应而言，K只与温度有关。

五、电离平衡（酸碱理论、缓冲溶液、多元弱酸的电离等）

（一）酸碱理论

在化学史上，从早期化学家波义耳（Boyle，1684年）提出酸碱理论，到1963年皮尔逊（Pearson）提出软硬酸碱理论（SHAB）的将近三百年中，酸碱定义名目颇多，我们只能选择其中有代表性的酸碱理论来讨论。

1.水离子论（Ionic Theory）（1887年Arrhenius）。

（1）定义：在水溶液中，电离出来的阳离子全部是氢离子的化合物，称为酸；电离出来的阴离子全部是氢氧根离子的化合物，称为碱。

（2）优点：能简便地解释水溶液中的酸碱反应，酸碱强度的标度很明确。

（3）缺点：把酸碱限制在水溶液中，碱限制于氢氧化物中。

2.质子论（Proton Theory）（1923年Brφnsted and Lowry）。

（1）定义：酸碱统一在质子上，其关系式为

这种关系称为共轭酸碱对，所以酸碱质子理论又称为共轭酸碱理论。

（2）用质子理论来解释一些反应。

①气相中的酸碱反应

②离解反应（dissociation reactions）：

③水解反应：实际上可以看作水和离子酸、离子碱的反应：

（3）特点。

①质子论中不存在盐的概念。因为在质子论中，组成盐的离子已变成了离子酸和离子碱。

②酸碱是共轭的，弱酸共轭强碱，弱碱共轭强酸。因此已知某酸的强度，就可以知道其共轭碱的强度。

（4）优点。

①把酸碱反应扩大到气相、液相、电离和水解等反应；

②在水溶液中，质子论的酸强度标度与Arrhenius理论中的酸强度标度是一致的。

缺点：不能说明无质子型溶剂（如SO3、BF3）的酸碱反应，酸的定义范围并没有扩大。

3.电子论（Electron Theory）（1923年(www.xing528.com)

G.

N.Lewis)。

（1）定义：凡是能接受电子对的物种（species），称为酸；凡是能给出电子对的物种，称为碱。

（2）一般式：　A　+　→-：B　A：B

（3）碱电子论的提出，可以把所有的化学反应分为三大类：

六、有机化学（不饱和度、有机推断题的解题思路和方法、烯烃炔烃知识介绍）

（一）有关不饱和度的问题

不饱和度又称为“缺氢指数”，用希腊字母Ω来表示，顾名思义，它是反映有机物分子不饱和程度的量化标志。烷烃分子中饱和程度最大，规定其Ω=0，其他有机物分子和同碳原子数的开链烷烃相比，每少2个H，则不饱和度增加1；有机物的不饱和度的确定方法为

（1）已知物质结构简式：可据

（2）若已知物质分子式，可根据下列方法计算：

①如果为烃，其分子式为CχHy，则

②若为卤代烃，把卤原子看成氢原子，再按烃进行计算。

③如果为含氧衍生物，可对氧视而不见，不考虑氧原子的数目，按烃的计算方式计算。

④对于含氮的化合物，由于N原子成三价，可把一个N原子看成一个CH原子团。

（二）有机化合物性质

1.有机化合物常见的反应类型。

有机化学反应主要有加成反应、取代反应、缩合反应三种反应类型，其他化学反应类型均可以从这三种反应类型得到。比如，水解反应、氯代反应、硝化反应等都应属于取代反应的范畴；消去反应应属于“广义”上的脱水反应等。

（1）加成反应。

加成反应具有如下特点：①只有含不饱和键的物质才能发生加成反应；②含不饱和键的物质可与某些单质或化合物反应；含多个不饱和键的物质加成，条件不同，产物则不同，属于竞争反应。③加成产物可能是链状化合物，也可能是环状化合物。

不对称加成具有选择性，加成反应的本质为异性电荷相吸：

（2）取代反应。

取代反应就是有机化合物分子中的一种原子式原子团被其他原子或原子团所代替的化学反应。我们可以把它写成AB形式。

AB的水解反应就是它和H2O发生取代反应：等。

①烷烃的取代反应

②具有α—H的烯烃在加热约500℃左右时发生取代反应

③苯环上的取代反应

④卤代烃的水解反应

⑤醇与氢卤酸的反应

⑥醇与酸的酯化反应

⑦酯的水解反应

（3）缩合反应。

如果把脱去小分子，H2O，HCl，NH3等叫做缩合反应，那么酯化、消去、硝化等均具有缩合特征。缩合的前提是分（离）子中含有可缩去小分子的“基团”，分（离）子中所含这些“基团”的数目，表明它有几次缩合的机会。缩合反应最为常见的就是脱水反应。

如：乙醇在浓硫酸中于170℃脱水：

2.常见的官能团的化学性质。

要很熟悉常见官能团的化学性质。如烯烃、炔烃易发生加成反应和氧化反应；卤代烃易发生取代反应和消去反应等；具有酸性的基团有羧基、酚羟基、醇羟基和部分具有α—H的有机物。

3.常见氧化反应。

（1）烯烃、炔烃的氧化反应。

a.与酸性KMnO4反应

b.与O3反应后，还原条件下水解

（2）炔烃的氧化反应。

4.常见重要的加成反应。

（1）不对称烯烃与不对称试剂的加成反应。

（2）D—A反应：二烯烃与单烯烃的加成反应

其中，双烯体要有给电子基团，亲双烯体要有拉电子基团，有利于反应。

5.金属有机试剂。

常见的是金属镁试剂。其制备方法是卤代烃与Mg在无水乙醚中反应得到。

即，其中R带负电荷，即R-；MgCl带负电荷，即MgCl+。很多化学反应都以此电荷进行反应，一般先发生加成反应，后发生取代反应。如：

6.常见的碳正离子和碳负离子。

（1）C+产生途径。

（三）有机化学推断题的解题思路和方法

1.分子式的确定，在分子式的基础上根据不饱和度推断其可能的结构（官能团、类别）；

2.根据反应的试剂和条件确定有机物类别及反应类型；

3.根据反应物的特点和反应类型确定有机物断键和成键的位置；

4.挖掘题目中所给的信息。

典题精析

类型一　考查基本知识、基本技能类试题

在自主招生的化学试题中，除了常涉及一些非常基础的化学知识，也有在高中化学知识“生长点”上的知识，如：路易斯电子式、溶解沉淀平衡、缓冲溶液、简单的阳离子和阴离子分析、中和滴定中的双指示剂法、简单配位化合物、带有焓变的热化学反应、等电子体、有机物命名、具有不饱和键有机物的氧化或还原等反应、金属有机、碳正离子和碳负离子稳定性、较复杂元素化学（主要是通过计算推断化学物质）、环境化学等。这些延展性知识虽然属于大学化学的知识，但如果领会了试题所给信息，并通过信息抓住了知识的本质，要得到高分也不是很困难的。当然，这不仅取决于考生的综合素质，还取决于考生发散性思维及其创造能力的程度，考前知识的准备与思维能力的训练。

例1　钠和镁着火的原理是什么？该如何灭火？（2017东北师范大学）

【参考答案】

（1）钠着火燃烧生成过氧化钠，而常见的灭火器，如干冰灭火器、泡沫灭火器都是用产生的二氧化碳隔绝氧气的方式灭火，但过氧化钠与二氧化碳反应放出氧气，助燃，因此不可取。钠还可与水反应产生氢气，燃烧可能发生爆炸，更加不可取。因此，最好的灭火方式便是用沙子扑灭。

（2）镁着火燃烧生成氧化镁，镁还能与CO2、O2、N2等气体反应，因此，灭火的方式只有隔绝空气。常见的镁着火灭火方式：①对于少量的镁着火可以用冷水；②在做实验时，可以用湿布直接将它盖住；③在工业上应用沙土掩埋。

（3）灭火通常采用以下几种材料或方式：

①D类灭火器：其材料通常使用氯化钠基粉末或一种经过钝化处理的石墨基粉末，其原理是通过排除氧气来闷熄失火；

②覆盖剂或干砂：小面积着火可用其覆盖，其原理也是通过排除氧气来闷熄失火；

③铸铁碎屑：在没有其他好的灭火材料的情况下也可用之，主要作用是将温度降到镁的燃点以下，而不是将火闷熄；

④或者将没有着火区域的镁及其他可燃物搬离。

说明：无论在什么情况下，都不能用水或任何其他非D型灭火器去扑灭由镁引起的失火。水、其他液体、二氧化碳、泡沫等都会与燃烧着的镁起反应，并且是加强火势而不是抑制火势。（不能用水灭火：Mg+不能用二氧化碳等干粉灭火器灭火：

例2　哪几种气体可以形成喷泉？（2017中国人民大学）

【参考答案】

（1）NH3、HCl、SO2、NO2与水能形成喷泉。这些气体的特点是（极）易溶于水。溶于水后形成的气压差明显，从而形成喷泉。酸性气体与NaOH溶液也能形成喷泉，如CO2与NaOH，SO2与NaOH等。因为这些气体在这些溶液中溶解度较大，也能形成压强差。

（2）NH3（1：700）、HCl（1：500）、SO2（1：40）、NO2与水；溶于水后浓度计算，如下：

设烧瓶体积为V，氯化氢气体物质的量n（HCl）=V/22.4，充满溶液后全溶入水

讨论：假如原来烧瓶有1升气体，那该气体为0.045 mol。

①若不反应，则水有一升，也就是说烧瓶里充满水那这气体可能是一种极易溶于水的气体，如HCl或NH3等。

②若反应，考虑NO2，0.045 mol NO2有变成HNO3，变成NO，方程式为，水进去了L，因此浓度仍为0.045 mol/L。

例3　以下哪种晶体是分子晶体？（2017东南大学）

A.　氢氧化钠

B.　氯　化铵

C.　金　属铜

D.　石　墨

【参考答案】

氢氧化钠和氯化铵都是由阴阳离子有序排列而构成的离子晶体；金属铜是铜离子和自由电子通过金属键形成的金属晶体；石墨是层内每个碳原子的一个sp2杂化轨道上的电子分别与另一个碳原子的sp2杂化轨道上的电子以“头碰头”的形式形成δ键，在同一层的碳原子还各剩下一个p轨道，它们互相重叠，形成离域的π键。石墨严格来讲是混合晶体，不过就此题而言，D是最佳答案。

例4　小汽车的防撞气囊中装有一种能在撞车后10 ms（10-3s）内发生爆炸性反应的物质Na N3（其化学反应方程式为），驾驶员可在汽车遭撞击后受气囊的保护而脱险。此外气囊内还装有陶土、氧化铁粉末等物质，以使袋内产生的N2在100 ms—200 ms内“消失”，同时袋内的钠变成氧化钠。试配平下列方程式：。（2017东南大学）

【参考答案】

因为由Na为+1价，可知3个N总化合价为-1价，所以每个N的化合价为价；根据方程式可以看出，此反应为归中反应，即一个KNO3分子中的N得到5个电子由+5价变为0价；而一个Na N3分子中的N3-失去1个电子由-1价变为0价，所以

例5　简要叙述合成氨工艺的流程、原理以及应用前景。（2016华中师范大学）

【参考答案】

最早的合成是由德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。于1908年申请专利，即“循环法”。在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成反应的方法，氨的含量达到6%以上。这是目前工业普遍采用的直接合成法。在反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应的气体和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。

合成氨反应式：（该反应为可逆反应，等号上方的反应条件为高温、高压，下方为催化剂）

合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。

合成氨是由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。世界上的氨除少量从焦炉气中回收外，绝大部分是合成的氨。

（1）合成氨工艺流程叙述。

①原料气制备　将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸气转化法制取合成气。

②净化　对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

a.一氧化碳变换过程

在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%—40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。

b.脱硫脱碳过程

各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨在生产过程中催化剂中毒，必须在氨合成工序前加以脱除。以天然气为原料的蒸气转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法（Rectisol）、聚乙二醇二甲醚法（Selexol）等。

c.气体精制过程

经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO和CO2总含量不得大于10c m3/m3（体积分数）。因此，原料气在进入合成工序前，必须进行原料气的最终净化，即精制过程。

目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻（＜-100℃）条件下用液氮吸收下的氢氮混合气，深冷分离法通常与空分以及低温甲醇洗结合。甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量（体积分数）一般应小于0.7%。甲烷化法可以将气体中碳的氧化物（CO+CO2）含量脱除到10 cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性气体CH4的含量。甲烷化反应如下：

d.氨合成　将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应式如下

（2）合成氨的催化机理。

热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时，反应的活化能很高，反应几乎不发生。当采用铁作为催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。目前认为，合成氨反应的一种可能机理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。上述反应途径可简单地表示如下：

在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约为335 kJ/mol。加入铁催化剂后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。第一阶段的反应活化能为126 kJ/mol—167 kJ/mol，第二阶段的反应活化能为13 kJ/mol。由于反应途径的改变（生成不稳定的中间化合物），降低了反应的活化能，因而反应速率加快了。

（3）我国合成氨工业的发展情况。

中华人民共和国成立前我国只有两家规模不大的合成氨厂，中华人民共和国成立后合成氨工业有了迅速发展。1949年全国氮肥产量仅0.6万吨，而1982年达到1 021.9万吨，成为世界上产量最高的国家之一。

近几年来，我国引进了一批年产30万吨氮肥的大型化肥厂设备。我国自行设计和建造的上海吴泾化工厂也是年产30万吨氮肥的大型化肥厂。这些化肥厂以天然气、石油、炼油气等为原料，生产中能量损耗低、产量高，技术和设备都很先进。

（4）合成氨的发展趋势。

①原料路线的变化方向；②节能和降耗；③与其他产品联合生产。

例6　实验操作试题：以实验操作的方式测定牛奶中酪蛋白的含量，实验方法是Folin-酚试剂法，实验主要仪器是721分光光度计。要求在写出实验步骤：溶液的制备，数据的测量，仪器的洗涤，最后写出撰写实验报告等。（2017中国药科大学）

【答案提示】

视频介绍721分光光度计的使用方法，然后老师简单讲解注意事项，依据原理开始实验，整个实验150分钟。主要的实验步骤为：配制溶液、测量数据、清洗仪器、撰写实验报告。全程录像，8—10人在一个实验室中同时进行各自的实验。评分老师根据现场表现和录像回放评分。

真题链接

1.氢化植物油的分子结构是什么样子？有什么危害？

2.请用化学原理解释为什么感冒药要在饭后而不是饭前服用？

3.灭火器有哪些种类，有什么不同？

4.如何鉴别正常油和地沟油？

5.水垢是由碳酸钙、硫酸钙和氢氧化镁等物质组成的，你有什么方法除去它们吗？

6.二氧化碳和水生成氢气和一氧化碳，从这个反应中可以得到什么结论？

7.化学键是纯净物分子内或晶体内相邻两个或多个原子间强烈的相互作用力的统称。使原子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键。你所知道的化学键有哪些？

类型二　日常生活、环境污染、工农业生产以及科技发展类试题

与日常生活、环境污染、工农业生产、传统文化以及科技发展等相关的化学问题，也是自主招生考试中经常涉及的考试内容；还经常考查对化学科学发展的关注、理解以及新知识、新信息的整合能力。尤其是传统文化、诺贝尔化学奖、未来科学家大奖、最高科技奖、世界十大科技成就、中国十大科技成就、化学与健康、化学与环境等方面的热点话题。考生回答时，可以把重点放在知道是什么、作用是什么、前景展望、与人类生活的关系等方面。

针对上述试题特点，考生要关注诸如下列问题：

①工业上的“三酸一碱”的生产工艺（包括原理、工艺流程、环境保护等问题）。

②环境保护问题。如南极臭氧空洞问题、光化学烟雾问题、酸雨问题。

③人体相关问题。如血液pH值为何恒定在7.35—7.42之间？何谓酸中毒？何谓碱中毒？如何治疗酸中毒和碱中毒？

④生活中的橡胶、塑料、化纤等问题。如白色污染问题、高分子材料的热固性和热塑性问题。

⑤生产生活中的废弃物问题。如生活垃圾的组成、处理方式问题、产生沼气的原因等问题。

⑥安全生产问题。如煤矿发生瓦斯爆炸的成因、如何预防瓦斯爆炸等。

⑦能源问题。如海底可燃冰的成因、如何开采等问题。用玉米生产燃料汽油问题、乙醇汽油问题、生物柴油问题等。

⑧化工厂的选址问题。（这类问题要结合化学基础知识的同时，还要考虑交通运输、水源、污染及其防治等问题，要求考生全面考虑问题。）

⑨矿物的开采问题。如怎样开采才能避免环境污染？

例1　列举几个中国古代的化学家并说明其贡献。（2017东北师范大学）

【参考答案】

刘安（曾青得铁，则化为铜）、孙思邈（黑火药）、沈括（《梦溪笔谈》提出石油）、宋应星（磷的自燃现象）等。

例2　铅不溶于水，为什么会污染水体？（2017东北师范大学）

【参考答案】

铅污染一般由铅的化合物引起的居多数。铅单质虽然“难溶于水”（绝对不溶的物质是没有的），但是与水接触仍然会有少量进入水体而导致水体污染；铅还能溶于酸形成铅酸盐，易溶于水，致使铅离子污染水体，然后进入人体内部造成慢性中毒。铅是一种严重的环境毒素和神经毒素，长期饮用铅含量超标的水会造成腹绞痛、呕吐、肌肉震颤、中毒性脑炎等急性症状和贫血、疲劳、失眠、麻木、肝肾损伤等慢性症状，尤其是对儿童的生长发育、智力以及学习记忆等健康功能影响极大。目前处理铅含量超标水的备选技术有沉淀法、混凝法、离子交换法等，各地可根据当地的实际情况不同选用或联用。

例3　讨论产生酸雨的原因及危害。（2017清华大学）

【参考答案】

酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，绝大部分是硫酸和硝酸。工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化硫，燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物，经过“云内成雨过程”，即水汽凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上，发生液相氧化反应，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；又经过“云下冲刷过程”，即含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体，形成较大雨滴，最后降落在地面上，形成了酸雨。我国的酸雨是硫酸型酸雨。

酸雨的危害，硫和氮是营养元素。弱酸性降水可溶解地面中矿物质，供植物吸收。如酸度过高，pH值降到5.6以下时，就会产生严重危害。它可以直接使大片森林死亡，农作物枯萎；也会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤离子结合的钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化；还可使湖泊、河流酸化，并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中，毒害鱼类；加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程；可能危及人体健康。

治理措施：控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。

例4　当下的环保新能源有哪些？优缺点是什么？（2017东南大学）

【参考答案】

联合国开发计划署（UNDP）把新能源分为以下三大类：大中型水电；新可再生能源，包括小水电（Smallhydro）、太阳能（Solar）、风能（Wind）、现代生物质能（Modern biomass）、地热能（Geothermal）、海洋能（Ocean）（潮汐能）；传统生物质能（Traditionalbio mass）。

一般地说，常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，而新能源通常是指尚未被大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此，煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源，而太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及核能、氢能等被看作新能源，是指传统能源之外的各种能源形式，又称非常规能源，指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。

（1）太阳能。

优点：太阳能清洁环保，无任何污染，利用价值高，太阳能更没有能源短缺这一说法，其种种优点决定了其在能源更替中的不可取代的地位。

缺点：①分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低；②不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，因此，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度；③效率低和成本高：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，效率偏低，成本较高。

（2）地热能。

优点：可再生；分布广泛；蕴藏量丰富；单位成本低；建造地热厂时间短且容易。

缺点：①高温地热资源的分布与地质构造有关，受地域限制很大；②地热开发的初始投资很高；③开采过程中要采取回灌措施，即将利用以后的地热流体回灌到地下储层之中，难度较大且耗资高；④如果开发利用不当，可能对周围环境造成危害。

（3）风能。

优点：风能为洁净的能量来源。风能设施日趋进步，大量生产可降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于发电机。风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。风力发电是可再生能源，很环保。

缺点：风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类，风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪声，因此要找一些空旷的地方来兴建。

（4）海洋能。

海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点，是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。

（5）生物质能。

生物质能来源于生物质，也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1 730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10—20倍，但目前的利用率不到3%。

（6）海洋渗透能。

如果有两种盐溶液，一种溶液中盐的浓度高，一种溶液中盐的浓度低，那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后，会产生渗透压，水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。江河里流动的是淡水，而海洋中存在的是咸水，两者也存在一定的浓度差。在江河的入海口，淡水的水压比海水的水压高，如果在入海口放置一个涡轮发电机，淡水和海水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。

海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源，它既不产生垃圾，也没有二氧化碳的排放，更不依赖天气的状况，可以说是取之不尽，用之不竭。

（7）地热能。

地球内部热源来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主要热源。

（8）核能。

优点：核能是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合爱因斯坦的方程E=mc2，其中E为能量，m为质量，c为光速常量。核能的释放主要有三种形式：

A.核裂变能：所谓核裂变能是通过一些重原子核（如铀-235、铀-238、钚-239等）的裂变释放出的能量；

B.核聚变能：由两个或两个以上氢原子核（如氢的同位素——氘和氚）结合成一个较重的原子核，同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应，其释放出的能量称为核聚变能；

C.核衰变：核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式，因其能量释放缓慢而难以加以利用。

缺点：①资源利用率低；②反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素，其最终处理技术尚未完全解决；③反应堆的安全问题尚需不断监控及改进；④核不扩散要求的约束，即核电站反应堆中生成的钚-239受控制；⑤核电建设投资费用仍然比常规能源发电的费用高，投资风险较大。

（9）氢能，在众多新能源中，氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而出，将成为21世纪最理想的新能源。氢能可应用于航天航空、汽车的燃料等高热行业。

例5　温室效应是否与二氧化碳排放有关？如何证明？（2017大连理工大学）

【参考答案】

温室效应，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。如果大气不存在这种效应，那么地表温度将会下降约3度或更多。反之，若温室效应不断加强，全球温度也必将逐年持续升高。自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一系列严重问题，引起了全世界各国的关注。

全球变暖主要是温室气体增多的原因，温室气体（Greenhouse Gas，GHG）或温室效应气体是指大气中能产生温室效应的气体成分。大气中最主要的温室气体是水汽（H2O），水汽所产生的温室效应大约占整体温室效应的60%—70%，其次是二氧化碳（CO2）大约占26%，其他还有臭氧（O3）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（又称笑气，N2O）、氟氯碳化物（CFCs）、全氟碳化物（PFCs）、氢氟碳化物（HFCs），含氯氟烃（HCFCs）及六氟化硫（SF6）等。

地球的温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能，它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是使地球表面变热起来。因此，二氧化碳也被称为地球变暖的主要原因。

如何来证明呢？

实验：证明CO2是产生温室效应的气体，要与空气作对比，比较谁的温度变化较大。实验方案如下：

方案一：如图所示，取两个完全相同的塑料瓶，都用连着玻璃管（红墨水封在管中）的塞子塞紧。其中一个瓶中为空气，另外一个瓶中充入高浓度的CO2，同时放在阳光中照射。一段时间后，盛高浓度CO2的瓶子中的红墨水比另一瓶上升得快，表明其温度升高快，气体受热膨胀。证明CO2对太阳光热量吸收率比空气高。

方案二：把方案一中封有红墨水的玻璃管换成温度计即可。

方案三：如图所示的两个瓶子共用一根玻璃管（管中封有一滴红墨水），在阳光下照射观察水滴的移动情况。

例6　谈谈你认识的酸雨形成的过程，二氧化硫只是由煤燃烧形成的吗？（2017南京理工大学）

【参考答案】

雨、雪等在形成和降落过程中，吸收并溶解了空气中的二氧化硫，形成了pH低于5.6的酸性降水。酸雨主要是人为的向大气中排放大量酸性物质所造成的。中国的酸雨主要是因为大量燃烧含硫量高的煤而形成的，多为硫酸雨。此外，各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。二氧化硫形成酸雨的过程，包括：

为消除煤炭燃烧产生的二氧化硫，人们向煤炭中加入石灰石作为固硫剂。燃烧的化学方程式和消除SO2的化学方程式为

二氧化硫的产生，主要由燃煤及燃料油等含硫物质燃烧产生，其次是来自自然界，如火山爆发、森林起火等。

例7　（1）大气中CO2等气体含量增加会导致温室效应，这已引起全世界各国的广泛关注。有人说，用酿造C2H5OH作燃料，不会增加大气中CO2的含量。你认为正确吗？为什么？

（2）酿造乙醇的化学反应原理是什么？大气中CO2参与碳循环的原理是什么？C2H5OH在空气中燃烧的化学反应方程式如何？

【参考答案】

要解决上述问题，还涉及生物等相关知识。解决上述三个化学问题的化学方程式是

粗看起来还不是很明朗。但若将式①代入式②即可得出式③。即用酿造的乙醇作燃料，不会增加大气中CO2的含量。

真题链接

1.谈谈当前存在的环境问题。

2.水蒸气也是温室气体，为什么只治理二氧化碳？

3.汽车尾气是如何产生的？其中有些什么成分，这些成分是如何来的？

4.发馒头用的小苏打是什么？

5.去年冬天南方雨雪冰冻灾害，为什么在结冰的道路上要撒一点盐？

6.干煤和湿煤，哪个更容易燃烧？

7.衣食住行是人们生活中必不可少的，请就“行”这方面说出你知道的出行工具都使用了哪些材料。

类型三　开放性试题

开放性试题具有如下特点：①条件的不完备性：解题的条件不充足，解题依据不明确，也就是题示条件的组成要素不完备。②结论不确定性：在解答开放性问题时可以得到并列的多个答案。根据考生的认知水平的不同和能力的差异，不同的考生可能得出不同的答案。③内涵的可发展性：开放性问题的内涵，随着考生所学化学知识的增多，同一个开放性问题的结论会越来越多，内涵也会越来越丰富。④思维的不确定性：解决开放性问题的思维方向是不唯一的，虽然思维的起点相同，但思维的走向和思维的结果都可能不同。

开放性问题所引发的思维是一种呈扇形发散的思维，不同的考生可能会有不同的解题方案，甚至同一个考生可以同时想到多个可能的解决问题的方向。思维的发散性才能导致思维的求异和创新，思维的发散和开放是开放性问题的本质特征。

通过仔细阅读题面的相关内容，从广泛的化学信息中抓出一些本质的知识出来，然后以此为核心进行深挖，即可得到满意的答案，并能获得较高的分数。

例1　打开冰镇啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯，杯中立即泛起大量泡沫，如何解释这一现象？

【参考答案】

这是由于：①啤酒瓶中二氧化碳气体与啤酒中溶解的二氧化碳达到平衡：。打开啤酒瓶，二氧化碳气体的压力下降，根据勒沙特列原理，平衡向放出二氧化碳气体的方向移动，以减弱气体压力下降对平衡的影响。

②温度是保持平衡的条件，玻璃杯的温度比冰镇啤酒的温度高，根据勒沙特列原理，平衡应向减弱温度升高的方向移动，即应向吸热方向移动，从溶液中放出二氧化碳气体是吸热的，因而，应从溶液中放出二氧化碳气体。

例2　在工业生产中，为何要把原料粉碎呢？或是采取一些措施使反应更有利进行，试举例说明。

【参考答案】

一些工业制法，如硫酸的工业制法中，首先要精选矿石，并将硫铁矿粉碎，然后将硫铁矿粉从沸腾炉上口加入，过量的空气从下口鼓进去，使反应物充分接触，即增大反应物间的比表面积，从而间接增大反应物的浓度，以使化学平衡向生成SO2的方向进行；而在接触室（又称转化器）中进行的SO2转化成SO3的反应中，由于反应放热，不利于化学反应正向进行，我们除了鼓入过量空气外，还采用热交换器将反应器中的温度降低，从而使化学反应较大程度地向SO3转化。

例3　水能变成油吗？（2017中国人民大学）

【参考答案】

水变油技术是一个备受争议的技术，是一种并不科学的讲法，多数情况下只是坊间俚语的一种称谓。水的化学成分是H2O，即水含有氢、氧元素。油通常是指“在常温下为液体的憎水性物质的总称”，由一种或多种液态的碳氢化合物组成。因此油至少要含有碳、氢元素。

水如何变成油？并不是水里的元素转换为碳氢化合物。根据化学元素守恒定律，单纯依靠由只含有H、O元素的水来得到至少含有C、H元素的油是不可行的。但如果有C元素的物质参与，如空气中的二氧化碳（CO2）等，则在水与含碳化合物以及某种条件（如光照、高温等）的共同作用下，产生有机化合物则是可能的。

有国外研究者将二氧化碳和水蒸气装入一种纳米试管中，在光的作用下，开始发生化学反应，转化成俗称“天然气”的甲烷。但这项技术还远不具备将“水变油”做到工业化应用的程度。

所以，水能变成油，在理论上可行，但还不能大规模生产。

例4　食品中的增塑剂与人体健康，你是如何认识的？（2017清华大学）

【参考答案】

增塑剂也称塑化剂，增塑剂是一种高分子材料助剂，也是环境雌激素中的酞酸酯类（PAEs phthalates），其种类繁多，最常见的品种是DEHP（商业名称DOP）。DEHP化学名邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯，是一种无色、无味液体，工业上应用广泛。

（1）邻苯二甲酸酯类（Phthalate Esters，PAEs）是邻苯二甲酸（Phthalate acid）的酯化衍生物，是最常见的塑化剂。

（2）邻苯二甲酸酯类在日常及工业上被广泛使用，以邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯（DEHP）为最大宗，占塑化剂产量的四分之三，其次是邻苯二甲酸二丁酯（DBP）。

（3）邻苯二甲酸酯塑化剂是具些许芳香气味或无气味的无色液体，中等黏度、高稳定性、低挥发性、成本低廉、低水溶解度，但易溶于多数有机溶剂中。

增塑剂是工业上被广泛使用的高分子材料助剂，在塑料加工中添加这种物质，可以使其柔韧性增强，容易加工，可合法用于工业用途。中国台湾厂商用一种常见的增塑剂DEHP（后陆续检出DINP、DNOP、DBP、DMP、DEP等）代替棕榈油配制的起云剂也能产生和乳化剂相似的增稠效果。但是，业内人士指出，DEHP、DINP等塑化剂并不属于食品香料原料。因此，DEHP不仅不能被添加在食物中，甚至不允许使用在食品包装上。

某些塑化剂的分子结构类似荷尔蒙，被称为“环境荷尔蒙”，是台湾环保署列管的毒性化学物质。若长期食用可能引起生殖系统异常、甚至造成畸胎、癌症的危险。

环境荷尔蒙系指外在因素干扰生物体内分泌的化学物质。在环境中残留的微量此类化合物，经由食物链进入体内，形成假性荷尔蒙，传送假性化学讯号，并影响本身体内荷尔蒙含量，进而干扰内分泌之原本机制，会造成内分泌失调。

真题链接

1.有人认为：“水资源短缺是中国未来面临的一个比能源问题更巨大的挑战。”你同意吗？为什么？

2.除了三聚氰胺，你还了解什么食品安全事件，对此有何看法？

3.“火”被古人当成一种物质元素，今天我们如何认识“火”？

4.面对食品安全危机，有人提出应杜绝一切含有有害化学成分的产品。请评价这个观点。

类型四　与其他相关学科交融类试题

以化学知识为主，其他学科知识为辅的所谓学科交叉知识是出题者一个很好的切入点。如：化学知识与物理知识的交叉点在中学主要是溶液的依数性（包括难挥发的非电解质溶液的饱和蒸气压降低、沸点升高；非电解质溶液凝固点降低；渗透压等）、物理学中的电学与化学中的电化学、物理学中的动力学与化学中化学反应速率和化学平衡等；物理学中力的合成与分解和化学中极性分子与非极性分子判断等。数学与化学结合得比较紧密的是数据处理与作图，包括作图后进行外推等，这些都与化学中理想气体和真实气体之间的转换有密切关系。

例1　分别用普通水和海水洗衣服，在相同条件下，哪一种衣服干得快？为什么？（2016上海交通大学）

【参考答案】

本题考查化学中的稀溶液的依数性问题。由于海水中有NaCl、Mg Cl2等电解质，造成海水的饱和蒸气压下降，使水分子运动减缓（与纯水相比较），使海水沸点升高。因此，海水洗衣服干得慢，普通水洗衣服干得快。

例2　火箭喷射过程是如何进行的？有什么化学反应发生？（2016北京理工大学）

【参考答案】

在大气层内，火箭的飞行可以根据牛顿的作用与反作用的理论解释，即火箭向后喷出气体，气体向后推动空气，空气就会给火箭以大小相同的反作用力来推动火箭前进。但是，当火箭飞出了大气层到了宇宙空间时，空气没有了，空气的反作用力也就不存在了，火箭为什么还能继续飞行呢？其实还是要用牛顿定律来解释这一问题，关键是力和作用点的变换。当火箭向前飞行时，燃烧剂和氧化剂在燃烧室迅速燃烧，产生的高温高压燃气以每秒数千米的速度向后喷出。火箭在喷气的时候相当于给气体一个向后的推力，按牛顿定律，喷出的气体就会通过在火箭上的作用点给火箭一个反作用力，使火箭向前飞行。这个物理过程与空气无关，因此即使是在没有空气的宇宙空间，火箭也会照样高速飞行。

“神舟五号”载人飞船的主要燃料是偏二甲肼（用M表示）。在火箭发射时，偏二甲肼与四氧化二氮剧烈反应，产生大量的热，该反应的化学方程式为，还会产生二氧化氮：

真题链接

1.第一次世界大战和第二次世界大战有什么重要的化学事件？

2.数学、物理、化学，你更喜欢哪门学科？

【思路点拨】

第（1）小题考查了化学史的一些知识，也是历史学科和化学学科的综合题。不过这些题目对历史知识的要求并不是很高，只需要知道第一次、第二次世界大战是什么时间范围，然后根据平时积累的化学知识，想一想那个时期有哪些著名的化学家、有哪些重大的化学事件或者有什么重大的化学应用，比如路易斯提出共价键理论和路易斯酸碱理论，卢瑟福成功地进行了第一次人工核反应，居里夫妇发现了新元素镭，德布罗意提出波粒二象性假说，查德威克发现中子，薛定谔提出微粒运动的波动方程（即著名的薛定谔方程），弗莱明发现了青霉素，鲍林提出共振论等。第（2）则根据自己的理解进行解答。

经验分享

2017天津大学（化学）

2017南大学（化学化工学院）

2017中国药科大学（化工与制药）

2017中国药科大学（化学）

2016华中农业大学（农学）

2016华中师范大学（化学）