弘扬传统文化，关注STSE——化学与传统文化及STSE考题解题指南

2019-11-19 06:32湖北

教学考试(高考化学) 2019年6期

湖北

近年来，化学与传统文化及STSE考题已经成为高考热点。这类题起点高，落点低，角度新，范围广，意在弘扬中国优秀传统文化，引领学生对有关的社会热点问题做出正确的价值判断。在高考中常以选择题的形式出现，主要将古诗词、古文献、生活常识、材料、能源、环境等与化学知识结合进行考查。

一、化学与传统文化

中华文化源远流长，传统文化中一些千古流传的文献资料、诗词歌赋不仅仅是非常重要的文学瑰宝，也蕴含了许多化学智慧。

【例1】(2019·全国卷Ⅱ·7)“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”是唐代诗人李商隐的著名诗句，下列关于该诗句中所涉及物质的说法错误的是

( )

A.蚕丝的主要成分是蛋白质

B.蚕丝属于天然高分子材料

C.“蜡炬成灰”过程中发生了氧化反应

D.古代的蜡是高级脂肪酸酯，属于高分子聚合物

【答案】D

【解析】蚕丝的主要成分是蛋白质，蛋白质是天然高分子化合物。“蜡炬成灰”指的是蜡烛在空气中与氧气燃烧，属于氧化反应。古代的蜡是高级脂肪酸酯，高级脂肪酸酯不属于高分子聚合物。

本题以耳熟能详、脍炙人口的诗句为载体，考查蚕丝和蜡烛的成分、物质属类、化学变化，学生在欣赏优美诗句的同时还能品味出其中蕴含的化学知识。结合古诗词、古文献来考查传统文化与化学有关的内容,需要考生具有一定的古文言基础,但更重要的是从中提取有用的化学信息。

这类题的考查主要有以下形式：

1.推测相关物质

相关考题及解题方法总结如下：

①《汉书》中“高奴县有洧水可燃”，其中的“洧水”指石油，石油可燃，可发生氧化反应。

②《咏煤炭》中有“凿开混沌得乌金，蓄藏阳和意最深。爝火燃回春浩浩，洪炉照破夜沉沉。”其中的“乌金”指石油，可以根据煤炭燃烧发出红色的火焰推出。

③《抱朴子内篇·黄白》记载“曾青涂铁，铁赤色如铜”，其中的“曾青”是可溶性铜盐，可以联想铁置换出铜的反应。

④《本草纲目》中有“冬月灶中所烧薪柴之灰，令人以灰淋汁，取碱浣衣”的记载，其中的“碱”指K2CO3，可以联想K2CO3水解显碱性，促进油脂的水解，可用于清洗衣物。

⑤《天工开物》中“凡石灰，经火焚炼为用”里的“石灰”指的是CaCO3，可以联想CaCO3受热分解生成CaO。

⑥《梦溪笔谈·器用》中有“古人以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”，“剂钢”指铁的合金，可以联想合金的硬度大。

2.推测相关反应

二、中国从古至今对化学的突出贡献

中国人民勤劳勇敢、充满智慧，从古至今对化学科学有许多突出贡献。以中华民族对化学的突出贡献为题材的命题，有利于学生提升民族自信心和自豪感。

【例2】(2019·全国卷Ⅰ·7)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是

( )

A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁

B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成

C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐

D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点

【答案】A

【解析】本题取材于陶瓷。秦兵马俑是由陶瓷制成，它被收录到《世界遗产名录》，名扬世界。陶瓷是以天然黏土以及各种天然矿物为主要原料经过粉碎、混炼、成型和煅烧制得的。陶瓷的传统概念是指所有以黏土等无机非金属矿物为原料制成的人工工业产品。氧化铁为棕红色固体，瓷器的青色不是来自氧化铁。

这类考题的主要考查形式有：

1.判断化学反应

中华民族四千多年前用谷物酿造出酒和醋。谷物中的淀粉在酿造过程中发生水解反应得到葡萄糖，葡萄糖在酒化酶作用下分解，生成酒精和二氧化碳，酒精进一步氧化生成醋酸。

中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈。明矾溶液中A13+水解使溶液呈酸性，铜锈的主要成分为Cu2(OH)2CO3，Cu2(OH)2CO3可溶于酸性溶液，故可用明矾溶液的酸性清除铜锈。

2.判断化学成分

商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎，该鼎属于铜合金制品。

3.判断生产原料

汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土。

4.判断提纯方法

屠呦呦用乙醚从青蒿中提取出对疟疾治疗有特效的青蒿素，其原理是利用青蒿素在乙醚中溶解度较大，可将青蒿素提取到乙醚中，属于萃取操作。

5.了解人物及事件

【例3】我国科技创新成果斐然，下列成果中获得诺贝尔奖的是

( )

A.徐光宪建立稀土串级萃取理论

B.屠呦呦发现抗疟新药青蒿素

C.闵恩泽研发重油裂解催化剂

D.侯德榜联合制碱法

【答案】B

【解析】2015年我国科学家屠呦呦发现了抗疟疾的新药——青蒿素，获得了诺贝尔生理学和医学奖。

三、化学与生活

化学与生活密不可分，休戚相关。生活中的化学有：①食品，如食用油、醋、酱油、盐、食用色素、防腐剂、调味品、添加剂、干燥剂等；②烟酒；③油漆、涂料、装饰材料；④化妆品；⑤药品、医疗药物等；⑥饮用水、饮料等。了解化学在生活中的应用，可以激发学生学习化学的兴趣，在教学中发挥积极作用。

【例4】(2019·天津卷·7)化学在人类社会发展中发挥着重要作用，下列事实不涉及化学反应的是

( )

A.利用废弃的秸秆生产生物质燃料乙醇

B.利用石油生产塑料、化纤等高分子材料

C.利用基本的化学原料生产化学合成药物

D.利用反渗透膜从海水中分离出淡水

【答案】D

【解析】化学变化是指有新物质生成的变化，物理变化是指没有新物质生成的变化，化学变化和物理变化的本质区别是有无新物质生成。从海水中分离出淡水，没有产生新物质，属于物理变化。

这类题的主要考查形式有：

1.判断物质的成分、组成

①古代丝绸之路贸易中的商品：瓷器、丝绸、茶叶、中草药，其中属于无机物的是瓷器；

②食品添加剂中的抗氧化剂、调味剂、着色剂、增稠剂，其使用目的与反应速率有关的是抗氧化剂；

③医用消毒酒精中乙醇的浓度(体积分数)为70%；

④蛋白质是由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成的；

⑤“84”消毒液的有效成分是NaClO；

⑥碘酒是指单质碘的乙醇溶液；

⑦煎炸食物中的花生油和牛油都是可皂化的酯类，其中花生油是不饱和的，牛油是饱和的。

2.物质的用途

(1)食品相关

①食盐可作调味剂，也可作食品防腐剂；

②月饼包装盒中的铁粉可以起到抗氧化作用，铁粉作食品袋内的脱氧剂；

③用浸泡过KMnO4溶液的硅藻土保鲜水果是利用KMnO4的氧化性；

④发酵粉中含有较多的NaHCO3，能烘焙出疏松多孔的糕点；

⑤向薯片袋内充入氮气可以防止薯片氧化变质。

(2)医用品、保健品相关

①硫酸钡可用于胃肠X射线造影检查；

②碘酒可用于皮肤外用消毒；

③维生素D可促进人体对钙的吸收；

④甘油可作护肤保湿剂；

⑤肥皂水可作蚊虫叮咬处的清洗剂，其原理是肥皂水具有弱碱性；

⑥氢氧化铝可用于中和过多胃酸，可作胃酸的中和剂。

(3)生活用品相关

①活性炭具有除异味和杀菌的作用；

②碳酸钠可用于去除餐具的油污；

③食醋除水垢；

④明矾作净水剂；

⑤漂白粉可用于生活用水的消毒、漂白粉漂白织物等；

⑥高纯硅可用于制作光感电池。

3.物质的检验

用灼烧的方法可以区分蚕丝和人造纤维。

4.物质的反应

①食用油反复加热会产生稠环芳香烃等有害物质；

②加热能杀死流感病毒是因为蛋白质受热变性；

③磨豆浆的大豆富含蛋白质，豆浆煮沸后蛋白质变性；

④聚乙烯塑料老化是因为发生了氧化反应，因为聚乙烯结构中不存在碳碳双键，故不能发生加成反应。

5.使用注意事项

①疫苗一般应冷藏存放，以避免蛋白质受热变性；

②泡沫灭火器可用于灭火，但不适用于电器灭火，因为泡沫灭火器内有Al2(SO4)3和NaHCO3，混合后，产生含大量CO2气体的泡沫中含有大量水分；

③与铜质水龙头连接处的钢质水管易发生腐蚀，因为会发生电化学腐蚀；

④用含钙离子浓度较大的地下水洗衣服，生成硬脂酸钙沉淀，肥皂去污能力减弱；

⑤食品添加剂可以改善食品品质，延长食品保存期，但在添加时需对其用量进行严格控制；

⑦P2O5不可用作食品干燥剂，因为P2O5是酸性氧化物，与水反应生成磷酸或偏磷酸，磷酸有腐蚀性，而偏磷酸有毒。

四、化学与环境保护

现如今，我们面临着环境日益恶化、生态平衡被破坏等一系列问题，高考题常以此为考查点，由此达到宣传与教育的作用。

【例5】(2017·天津卷·1)下列有关水处理方法不正确的是

( )

A.用石灰、碳酸钠等碱性物质处理废水中的酸

B.用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物

C.用氯气处理水中的Cu2+、Hg+等重金属离子

【答案】C

【解析】氯气可用于水的消毒杀菌，但不与水中的Cu2+、Hg+等重金属离子反应，可以加入硫化物生成沉淀来处理Cu2+、Hg+等重金属离子，故C项错误。

这类题的主要考查形式有：

1.与空气相关

(1)光化学烟雾：指汽车、工厂等污染源排入大气，其中的碳氢化合物和氮氧化合物等一次污染物，在阳光(紫外线)作用下会发生光化学反应生成二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。

(2)酸雨：指pH小于5.6的雨水，它是由人为排放的二氧化硫和氮氧化物转化而成的，绝大部分是硫酸和硝酸。

(3)温室效应：指由于煤、石油、天然气等化石燃料的大量使用，排放到大气中的CO2气体大量增加，使地表温度上升的现象。

“低碳经济”是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态，与采用含碳量低的烃类作为燃料无关。

(4)臭氧空洞：家用电冰箱中使用的制冷剂“氟利昂”以及汽车尾气中的氮氧化物在臭氧转化成氧气的过程中起催化作用，使大气平流层中的臭氧含量减少更快，形成臭氧空洞。

(5)PM2.5：指大气中直径接近2.5×10-6m的颗粒物。其分散在空气中不能形成胶体，因为胶体粒子直径在1 nm～100 nm之间。

(6)空气质量日报：主要内容包括“空气污染指数API”“空气质量级别”“首要污染物”等，目前计入API的项目有二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物等。空气污染指数越小，空气质量越好。CO2不是空气质量报告的项目。

2.与水污染相关

工厂生产及日程生活排放的废水都要合理化处理，否则会对水体产生污染。

使用含磷洗衣粉，会造成水体富营养化。由于迅速繁殖的浮游生物的颜色不同，使水面呈现蓝色、红色或棕色等，这种现象在江、河、湖泊中出现称为“水华”，在海湾中出现称为“赤潮”。

3.固体废弃物

(1)白色污染：指各种塑料垃圾对环境所造成的污染。因为它们很难降解，会破坏土壤结构。推广使用聚二氧化碳可降解塑料，能减少白色污染。不提倡经常使用一次性筷子、纸杯、塑料袋等。

(2)重金属及重金属污染：如铜、锌、银、铬、镉、镍、铅、汞等。重金属的化合物(以及少数重金属单质)对环境的污染称为重金属污染。

4.绿色化学

绿色化学指从根本上消灭污染，能彻底防止污染产生的科学。绿色化学观点：①开发“原子经济”反应；②采用无毒、无害的原料；③采用无毒、无害的催化剂；④采用无毒、无害的溶剂；⑤利用可再生的资源合成化学品；⑥使用对环境友好的产品。

五、化学与能源

能源是人类社会发展进步的物质基础，是向人类提供电能、热能、机械能等一切自然资源的总称。根据开发和使用情况，能源又可分为常规能源(如煤、石油、天然气等)和新能源(如核能、太阳能、地热能、氢能等)。

常见的考查形式有：①甲醇低温所制氢气用于新能源汽车；②开采可燃冰，将其作为能源使用；③利用风力发电，减轻“温室效应”；④氘、氚用作“人造太阳”核聚变燃料；⑤偏二甲肼用作发射“天宫二号”的火箭燃料等。

六、化学与材料

化学是材料发展的基础，以新型材料为背景考查物质的结构、性质及化学原理一直是高考的热点。

【例6】(2019·北京卷·6)下列我国科研成果所涉及材料中，主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是

( )

【答案】A

【解析】本题主要考查有机物与无机物的区分(B选项为有机物，其他均为无机物)，金属材料与非金属材料的区分，同时穿插考查了元素周期表中同主族的概念。碳化硅(SiC)是由碳元素和硅元素组成的无机非金属材料，且碳元素与硅元素均位于元素周期表第ⅣA族。

有关考题常见素材有：

①蚕丝的主要成分均为蛋白质，涤纶、棉花的主要成分为纤维素；

②腈纶和涤纶既属于化学纤维又属于高分子化合物，蚕丝属于高分子化合物，不是化学纤维；

③石墨烯纤维不属于有机高分子；

④“天宫二号”使用的碳纤维，是单质碳，不是有机高分子材料；

⑤阻燃剂Al(OH)3受热分解时吸收能量，使周围环境温度降低；

⑥编织渔网所用的尼龙线的主要成分是合成纤维，不是纤维素；

⑦聚乙烯(PE)可以做食品塑料制品，聚氯乙烯(PVC)不能用于包装食品。

以上对涉及以传统文化及STSE为载体的考题进行了分类总结。根据全国教育大会精神，为落实新时代的育人要求，今后的高考题，将会继续挖掘我国古代文化和科技典籍中的化学信息，设置情境，根植爱国情怀；继续选择我国科学家创造的世界领先科技成果为情景，增强民族自豪感；继续关注STSE，考查学生在真实的科研背景下和实际的工业生产中的应用实践能力和创新思维能力。在教学中，要认真贯彻“五育并举”教育方针，落实立德树人根本任务，突出化学学科特色，扎实开展素质教育，培养全面发展的社会主义建设者和接班人。