馬偉永

(甘肅省山丹縣教育局,甘肅 張掖 734106)

STSE是英語單詞Science(科學)、Technology (技術(shù))、Society (社會)、Environment (環(huán)境)的首字母縮寫成的.這類試題通常是起點高、落點低,與生活、科技和環(huán)境緊密相聯(lián).一般選擇最新科技成果、與社會生活聯(lián)系緊密的材料等來作為命題的載體,知識一般來源于教材,但最終都是用所學過的化學知識來解決問題[1].

1 新科技中的化學知識

例1 (2023·山西,節(jié)選)科技締造生活,創(chuàng)新筑夢未來.我國飛速發(fā)展的科學技術(shù)在讓青少年深成驕傲和自豪的同時,對培養(yǎng)創(chuàng)新意識、科學精神和家國情懷都具有深遠的意義.

(3)我國空間站的問天艙中,通過無土栽培種植了螺旋生長的水稻,其栽培過程用到的營養(yǎng)液中,需要量較大的一種營養(yǎng)元素為____(用符號表示).值得贊譽的是,空間站的太陽能電池翼應(yīng)用了我國自主研發(fā)的、全球第一的砷化鎵太陽能技術(shù).砷化鎵中,砷和鎵的原子結(jié)構(gòu)示意圖依次如圖1、2所示,其中x=____,二者相比,原子結(jié)構(gòu)不同之處為____.

圖1 砷原子結(jié)構(gòu)示意圖 圖2 鎵原子結(jié)構(gòu)示意圖

(4)在航母、高鐵和空間站建設(shè)中,鈦和鈦合金以其優(yōu)良的性能而得到普遍應(yīng)用.鈦是用鋁粉與二氧化鈦(TiO2)在高溫條件下發(fā)生置換反應(yīng)制得的,同時生成氧化鋁,該反應(yīng)的化學方程式為____.

2 新材料中的化學知識

例2(2023·云南)中國某研究團隊受“弓弩”等結(jié)構(gòu)啟發(fā),研制出一種名為“碳彈簧”的新型碳材料,被認為是制造智能磁性材料的理想原料,有望用于外太空探測.

(1)古代弓弩一般使用多層竹、木片制作,竹的主要成分是纖維素,纖維素屬于____(填標號).

A.蛋白質(zhì) B.糖類 C.油脂 D.維生素

(2)“碳彈簧”由多孔碳材料制作而成,碳元素能組成多種碳單質(zhì),它們的物理性質(zhì)存在較大差異的原因是____.

(3)CoFe2O4也是制造智能磁性材料的原料之一,己知CoFe2O4中鐵元素的化合價為+3價,則鈷(Co)元素的化合價為____.鈷在元素周期表中的信息如圖3所示,你能得到的一條信息是____.

圖3 鈷在元素周期表中的信息

(4)發(fā)射外太空探測設(shè)備最理想的燃料是液態(tài)氫.實驗室可通過電解水的方法制取氫氣,反應(yīng)的化學方程式為____,該反應(yīng)屬于基本反應(yīng)類型中的____.

解析(1)纖維素屬于糖類.(2)它們的物理性質(zhì)存在較大差異的原因是碳原子的排列方式不同.(3)根據(jù)在化合物中正負化合價代數(shù)和為零,鐵元素顯+3,氧元素顯-2,設(shè)鈷元素(Co)的化合價是x,則x+(+3)×2+(-2)×4=0,則x=+2.根據(jù)元素周期表中的一格可知,左上角的數(shù)字表示原子序數(shù),該元素的原子序數(shù)為27;鈷帶“钅”字旁,屬于金屬元素;漢字下面的數(shù)字表示相對原子質(zhì)量,該元素的相對原子質(zhì)量為58.93.(4)水在通電的條件下分解為氫氣和氧氣,該反應(yīng)屬于分解反應(yīng).

3 社會熱點事件中的化學知識

例3(2023·陜西)近年來,從“嫦娥”奔月到“天問”探火,中國航天技術(shù)在人類探索浩渺宇宙的前沿不斷創(chuàng)新、突破.

(1)“嫦娥五號”取回的月巖主要成分是鈦酸亞鐵,其化學式為FeTiO3.下列說法正確的是____(填字母).

A.月巖是一種氧化物

B.FeTiO3中鈦元素的化合價為+4

C.FeTiO3中存在Fe3+

(3)航天科技也改變著我們的生活.在太空經(jīng)過基因改良培育的“航西瓜”“航甜瓜”,因其所含糖分、水分高而更加香甜可口,其中糖類屬于____(填“有機”或“無機”)營養(yǎng)素.

解析(1)月巖中含有多種物質(zhì),是一種混合物,A錯誤;FeTiO3中鐵元素的化合價為+2,氧元素顯-2價,設(shè)其中鈦元素的化合價為x,則(+2)+x+(-2)×3=0,x=+4,B正確;FeTiO3中存在Fe2+,C錯誤;(2)由反應(yīng)的化學方程式可知,反應(yīng)前有1個硅原子、2個氧原子和2個碳原子,反應(yīng)后有1個硅原子,由質(zhì)量守恒定律可知,反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變,2個X分子中含有2個氧原子和2個碳原子,則1個X分子中含有1個氧原子和1個碳原子,所以X的化學式為CO;該反應(yīng)屬于置換反應(yīng);(3)糖類是一種含碳元素的化合物,屬于有機營養(yǎng)素.

答案:(1)B (2)CO 置換 (3)有機

4 環(huán)境保護中的化學知識

例4(2023·湖南長沙)為解決溫室效應(yīng)加劇問題,科學家正在研究如圖4所示的二氧化碳新的循環(huán)體系.

圖4 二氧化碳新的循環(huán)體系

(1)罐裝液化石油氣是經(jīng)加壓后壓縮到鋼瓶中的,請你從分子的角度分析并解釋____.

(2)使用汽油為燃料時,機動車尾氣中可能含有的污染空氣的物質(zhì)是____.

(3)若將 36 g水完全分解最多能產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量是____g.

(4)轉(zhuǎn)化大氣中的二氧化碳也能緩解溫室效應(yīng),轉(zhuǎn)化途徑有自然界轉(zhuǎn)化和人為轉(zhuǎn)化.下列屬于自然界轉(zhuǎn)化的是____.

A.光合作用 B.海洋吸收 C..工業(yè)利用

解析(1)罐裝液化石油氣是經(jīng)加壓后壓縮到鋼瓶中的,是因為分子間有間隔,氣體受壓后,分子間的間隔變小;(2)使用汽油為燃料時,機動車尾氣中可能含有的污染空氣的物質(zhì)是一氧化碳、未燃燒的碳氫化合物、炭粒、塵粒、氮的氧化物、含鉛化合物和煙塵等;(3)水通電分解生成氫氣和氧氣,反應(yīng)前后氫元素的質(zhì)量不變,若將36 g水完全分解最多能產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量是36 g×2/18×100%=4 g;(4)轉(zhuǎn)化大氣中的二氧化碳也能緩解溫室效應(yīng),轉(zhuǎn)化途徑有自然界轉(zhuǎn)化和人為轉(zhuǎn)化,光合作用、海洋吸收均屬于自然界轉(zhuǎn)化,工業(yè)利用屬于人為轉(zhuǎn)化.

答案:(1)壓強增大,氣體分子間的間隔減小 (2)一氧化碳、未燃燒的碳氫化合物、炭粒、塵粒、氮的氧化物、含鉛化合物和煙塵(合理即可) (3)4 (4)AB

5 體育運動中的化學知識

例5(2023·江蘇連云港,節(jié)選)激動人心、令人賞心悅目的體育運動中,處處充滿著化學知識.

(2)足球比賽中可向球員受傷部位噴氯乙烷(CH3CH2Cl)來緩解疼痛.從物質(zhì)分類的角度看,氯乙烷屬于____.

(4)體育機構(gòu)允許運動員使用的藥物有:葡萄糖、氨基酸混合物和維生素C等.

①以上三種物質(zhì)中,可以預(yù)防壞血病的是____.

②葡萄糖(C6H12O6)在人體內(nèi)酶的催化下與O2反應(yīng)生成CO2和H2O,同時提供人體所需能量.該反應(yīng)的化學方程式為____.

答案:(略)

6 日常生活、生產(chǎn)中的化學知識

例6(2023·山東棗莊,節(jié)選)化學是推動人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要力量.古今對比,社會生活發(fā)生了重大變革.

(1)凈水——古時主要以自然沉降為主,如今常用高鐵酸鉀(K2FeO4),既能凈水又能消毒.高鐵酸鉀中鐵元素的化合價為____.

(2)出行——古時主要是步行或馬車代步,如今乘坐汽車高鐵、飛機,大大縮短了出行時間.我國高鐵上使用了大量的鋁合金,合金屬于____(填“有機高分子材料”或“金屬材料”).

(3)記錄——古時用墨在竹簡 、絹帛、紙張上記錄信息,如今大量信息可存儲在芯片上.某芯片的主要成分為氮化鎵(GaN),可利用鎵與氨在高溫下反應(yīng)制取,同時生成一種氣體單質(zhì),該氣體單質(zhì)為____(填化學式).

解析(1)高鐵酸鉀中鉀元素顯+1價,氧元素顯-2價,設(shè)鐵元素的化合價為x,根據(jù)化合物中,正、負化合價的代數(shù)和為零,則(+1)×2+x+(-2)×4=0,x=+6.(2)有機高分子材料包括塑料、合成纖維和合成橡膠;金屬材料包括合金和純金屬,鋁合金屬于金屬材料.(3)氮化鎵(GaN)可利用鎵與氨在高溫下反應(yīng)制取,同時生成一種氣體單質(zhì),根據(jù)質(zhì)量守恒定律,化學反應(yīng)前后,元素的種類不變,反應(yīng)物中含Ga、N、H,生成物中含Ga、N,故生成物中還應(yīng)含氫元素,故生成的氣體單質(zhì)是H2.

答案:(1)+6 (2)金屬材料 (3)H2