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化學(xué)與數(shù)學(xué)的結(jié)合
　
化學(xué)計(jì)算解題過(guò)程，主要是化學(xué)知識(shí)的運(yùn)用過(guò)程即結(jié)合題目條件利用物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律建立聯(lián)系，在解題過(guò)程中合理使用數(shù)學(xué)工具可以取得良好效果。
1．利用二元一次方程組解題
有關(guān)混合物計(jì)算是高中化學(xué)中常見(jiàn)的類(lèi)型，其解題過(guò)程大體可分為兩個(gè)階段，第一階段利用化學(xué)知識(shí)找出題目中各物質(zhì)或量的關(guān)系，第二階段利用關(guān)系列出方程計(jì)算得出結(jié)果。值得指出的是化學(xué)計(jì)算中十字交叉法、差量法均是二元一次方程組獨(dú)特的運(yùn)算方法。
例1　 元素X和Y在周期表中位于相鄰的兩個(gè)周期，X和Y兩原子的核外電子數(shù)之和為19，Y原子的原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)比X多3個(gè)，則下列敘述不正確的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ]
A．X和Y都是化學(xué)性質(zhì)很活潑的元素，它們?cè)谧匀唤缰兄荒芤曰蠎B(tài)存在
B．X和Y形成的化合物的化學(xué)式可以是Y2X2
C．元素X形成的化合物種類(lèi)比元素Y形成的化合物種類(lèi)多
D．Y的單質(zhì)能置換出鹽酸中的氫，不能置換出稀CuSO4溶液里的Cu2+
解析：設(shè)元素X和Y核外電子數(shù)分別為x和y，根據(jù)題目條件，列二元一次方程組
這是將化學(xué)關(guān)系抽象成數(shù)學(xué)模型、利用數(shù)學(xué)工具解決化學(xué)問(wèn)題的解題過(guò)程。
答案：A
例2　 取一根鎂條置于坩堝內(nèi)點(diǎn)燃，得到氧化鎂和氮化鎂混合物的總質(zhì)量為0.470g。冷卻后加入足量的水，將反應(yīng)產(chǎn)物加熱蒸干并灼燒，得到的氧化鎂質(zhì)量為0.486g。
（1）寫(xiě)出氮化鎂與水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氨的化學(xué)反應(yīng)方程式。
（2）計(jì)算燃燒所得混合物中氮化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
Mg3N2+6H2O=3Mg（OH）2↓+2NH3↑
設(shè)：燃燒后生成氮化鎂xmol。氧化鎂ymol。
根據(jù)鎂原子守恒Mg3N2～3Mg
解得x=0.0008，氮化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：17.0％。
例3 　1993年報(bào)道的合成烴中，有一種烴A為C1134H1146，其分子中只含有三種結(jié)構(gòu)單元（Ⅰ—Ⅱ）：
化學(xué)式為CnHm的烴，若m＜2n+2，則該烴及該烴的烴基就具有一定的不飽和度（也叫缺氫指數(shù)），化學(xué)式為CnHm的烴的不飽和度計(jì)算式為（2n+2-m）/2；如A的三種結(jié)構(gòu)單元中（Ⅰ）的不飽和度為4，（Ⅱ）的不飽和度為2；（Ⅲ）的不飽和度為0。試求：
①A分子中有上述結(jié)構(gòu)單元Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各多少個(gè)？
②若另一種烴B的化學(xué)式為C1398H1278，則其不飽和度為多少？
分析：本題可用列三元一次方程組的方法解題
①設(shè)：（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）單元各為x個(gè)、y個(gè)、z個(gè)
2．利用排列組合解決化學(xué)問(wèn)題
在分析化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)單元等問(wèn)題時(shí)可以利用排列組合的知識(shí)將具體問(wèn)題抽象化，可以簡(jiǎn)化解題過(guò)程。
A．1　 B．3　 C．5　 D．6
答案：D、C
例5 　現(xiàn)有10種α-氨基酸，①能構(gòu)成多少有三個(gè)不同氨基酸單元的三肽？②能構(gòu)成多少種只有兩種不同氨基酸單元的三肽？
解析：根據(jù)數(shù)學(xué)中的排列組合知識(shí)，確定此題屬于有序性排列。
3．利用等差數(shù)列、極值解決化學(xué)問(wèn)題
例6 　在瀝青中含有稠環(huán)的芳烴，其中偶數(shù)個(gè)苯的可視為同系物，如：
①求第25個(gè)分子的分子式；
②求含碳量的極限。
解析方法1：①經(jīng)觀察分析 A、B、C分子式分別為C10H8、C16H10、H22H12碳原子數(shù)和氫原子數(shù)遞增呈等差數(shù)列，由通項(xiàng)公式an=a1+（n-1）d，求出該一系列有機(jī)物的通式；C原子數(shù)：公差為6，首項(xiàng)是10，an=a1+（n-1）d=10+（n-1）×6=6n+4。
H原子數(shù)：公差是2，首項(xiàng)是8an=a1+（n-1）d=8+（n-1）×2=2n+6。
所以通式為C6n+4H2n+6，第25個(gè)分子的分子式為C154H56。
②求含C量的極限
方法2：求含C量的極限
因?yàn)閚趨于無(wú)窮大
例7　 有一系列α-氨基酸按如下特點(diǎn)排列：
該系列化合物中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最大值為　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ]
A．32％　　　　　　　　 B．46.6％
C．85.7％　　　　　　　 D．無(wú)法確定
4．利用等比數(shù)列解決化學(xué)問(wèn)題
例8 　一定的條件下，將等體積NO和O2的混合氣體置于試管中，并將試管倒立于水槽中，充分反應(yīng)后剩余氣體的體積為原總體積的　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ]
A．1/4　　　　　　　　　　 B．3/4
C．1/8　　　　　　　　　　 D．3/8
解析：設(shè) NO和O2的物質(zhì)的量均為n。則反應(yīng)2NO+O2=2NO2和3NO2+H2O=2HNO3+NO可知，nmolNO與n/2molO2反應(yīng)生成n molNO2，溶于水后得n/3molNO；n/3molNO與n/6molO2反應(yīng)生成n/3 molNO2，溶于水后得n/9molNO；……繼續(xù)反應(yīng)下去，總耗O2量為下列等比數(shù)列各項(xiàng)之和：n/2，n/6，n/18…n/（2×3k-1），依等比數(shù)列的求和公式，得總耗氧量S=（n/2）/（1-1/3）=3n/4，剩余O2為n-3n/4=n/4mol，則剩余O2的體積為原總體積的1/8。故正確答案為C。
說(shuō)明：此題也可以用其他的方法來(lái)求解。
5．利用不等式解題
根據(jù)題設(shè)條件求最大值或最小值，從而確定取值范圍來(lái)解決問(wèn)題，解題過(guò)程中往往可根據(jù)某種物質(zhì)組成的有或無(wú)來(lái)確定最大值或最小值，有時(shí)也可以依據(jù)方程式來(lái)確定。
例9　 今有10.8g堿金屬M(fèi)及其氧化物M2O的混合物與水反應(yīng)，生成堿16g，則M為
A．Li　　　　　　　　　　　 B．Na
C．K　　　　　　　　　　　 D．Rb
解析：假設(shè)10.8g全部是堿金屬M(fèi)，根據(jù)2M+ 2H2O=2MOH+H2解得M的相對(duì)原子質(zhì)量小于35。
假設(shè)10.8g全部是堿金屬氧化物M2O。
根據(jù)M2O+H2O=2MOH解得M的相對(duì)原子質(zhì)量大于11，所以堿金屬相對(duì)原子質(zhì)量在11～35之間。
答案：B
例10 　A、B兩種化合物的溶解度曲線如圖7-1?，F(xiàn)要用結(jié)晶法從A、B的混合物中提取A。（不考慮A、B共存時(shí)，對(duì)各自溶解度的影響）
（1）取50g混合物，溶于100g熱水中，然后冷卻到 20℃，若要使A析出而B(niǎo)不析出，則要求混合物中B的質(zhì)量最高不超過(guò)多少？
（2）取Wg混合物，溶于100g熱水，再冷卻至10℃。若仍要A析出而B(niǎo)不析出，請(qǐng)寫(xiě)出在以下兩種情況下，混合物中A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A％）應(yīng)滿足的條件？（以W、a、b表示）
當(dāng)w＜a+b時(shí)，A％______；
當(dāng)W＞a+b時(shí)，A％______。
分析：當(dāng)W＞a+b時(shí)，只有WB≤b，B才不至于析出，-WB≥-b，兩邊均加W導(dǎo)出W-WB≥W-b，因?yàn)閃-WB=WA，
所以WA≥W-b，兩邊同除以W得出答案。
答案：（1）WB≤20g（2）A％＞a/W　 A％≥（W-b）/W
例11　 在一個(gè)容積固定的反應(yīng)容器中，有一可左右滑動(dòng)的密封隔板，兩側(cè)分別進(jìn)行如下圖所示的可逆反應(yīng)，各物質(zhì)的起始加入量如下：A、B C均為4.0mol，D為6.5mol，F(xiàn)為2.0mol。設(shè)E為xmol， x在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，均可以通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度，使兩側(cè)反應(yīng)都達(dá)到平衡，并且隔板恰好處于反應(yīng)器的正中間位置。填寫(xiě)下列空白：
（1）若x=4.5，則右側(cè)反應(yīng)在起始時(shí)向______方向進(jìn)行。欲使起始反應(yīng)維持向該方向進(jìn)行，則x的取值范圍為_(kāi)_____。
（2）若x分別為4.5和5.0，則在這兩種情況下，當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，A的物質(zhì)的量是否相等？______，其理由是______。
分析：根據(jù)題意列出6.5-a+x-2a+2+2a=12
x-2a＞a且a＞0
x=3.5+a
保持平衡向正向移動(dòng)的前提下解得x＞3.5。
答案：（1）正；3.5～7.0（2）不等；溫度不同，平衡狀態(tài)不同。
例12　 若A是相對(duì)分子質(zhì)量為128的烴，則其分子式只可能是______。若A是易升華的片狀晶體，則其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：______。
解析：設(shè)烴的分子式為CxHy，相對(duì)分子質(zhì)量為M，則M=12x+y；y=M-12x。因?yàn)閥/2（任何烴分子中的氫原子數(shù)大于2，只有乙炔分子中氫原子數(shù)等于2），因?yàn)閥≤2x+2（任何烴分子中的氫原子均不能大于其碳原子數(shù)的兩倍加2），得不等式2≤M-12x≤2x+2。
即A的分子式為C9H2O或C10H8。
由題中所給的已知條件看，解題所得的兩種物質(zhì)，能升華的片狀晶體只能是萘，則其分子式只能是C10H8，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 。
例13 　已知氟化氫氣體中存在著下列平衡2（HF）3 3（HF）2，（HF）2 2HF。
若平衡時(shí)氣體的平均摩爾質(zhì)量是42g/mol，試通過(guò)論證（HF）3的體積分?jǐn)?shù)必大于10％。
解析：解題的前提是相同的條件下，混合氣體中各組分的體積分?jǐn)?shù)等于其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。
解法1：設(shè)（HF）3占體積分?jǐn)?shù)為x，（HF）2占的體積分?jǐn)?shù)為y，HF占1-x-y。
60x+40y+20（1-x-y）=42
2x+y=1.1，因?yàn)?-x-y＞0，x+y＜1。故x=1.1-（x-y）＞0.1，即（HF）3的體積分?jǐn)?shù)必大于10％。
解法2：設(shè)（HF）3占x，（HF）占y，（HF）2占1-x-y。
60x+40y+40（1-x-y）=42，x-y-0.1，因?yàn)閥＞0，所以x＞0.1，即（HF）3的體積分?jǐn)?shù)必大于10％。
解法3：用反證法：①設(shè)（HF）3的體積分?jǐn)?shù)等于10％，HF的體積分?jǐn)?shù)為x，（HF）2的體積分?jǐn)?shù)為0.9-x，則：60×10％+40（0.9-x）+20x=42，x=0，而x不可能為零，故（HF）3的體積分?jǐn)?shù)不等于10％。
②設(shè)（HF）3的體積分?jǐn)?shù)小于10％。
則有40（0.9-x）+20x＞36，x＜0不合理，故（HF）3的體積分?jǐn)?shù)不可能小于10％，綜合①、②結(jié)論，（HF）3的體積分?jǐn)?shù)必大于10％。
6．利用函數(shù)圖象法解決化學(xué)問(wèn)題
解決某些化學(xué)問(wèn)題時(shí)，通過(guò)建立數(shù)學(xué)函數(shù)，通過(guò)研究數(shù)學(xué)函數(shù)或函數(shù)所對(duì)應(yīng)的圖象使所要研究的問(wèn)題直觀化、形象化，并使復(fù)雜問(wèn)題抽象成簡(jiǎn)單關(guān)系進(jìn)行研究。
例14 　在一支10mL的試管中充滿NO2和O2，將其倒立在水槽中，被水充分吸收，若以y/mL表示完全反應(yīng)后試管內(nèi)剩余氣體的體積，以x/mL表示原混合氣體中NO的體積。
（1）試建立y=f（x）的關(guān)系式（討論x為不同值時(shí)，反應(yīng)后的體積為y）。
（2）在坐標(biāo)圖中作出y=f（x）的曲線。
解析：當(dāng)NO2和O2的混合氣體被水全部吸收時(shí)，它們的化學(xué)反應(yīng)式為4NO2+O2+2H2O=4HNO3，由反應(yīng)可知：當(dāng)n（NO2）∶n（O2）=4∶1時(shí)，恰好完全反應(yīng)，無(wú)剩余氣體；當(dāng)n（NO2）∶n（O2）＜4∶1時(shí)，O2過(guò)量，反應(yīng)后剩余氣體是O2；當(dāng)n（NO2）∶n（O2）＞4∶1時(shí)，NO2過(guò)量，過(guò)量的NO2又跟水反應(yīng)；3NO2+H2O=2HNO3+NO，反應(yīng)后剩余氣體是NO。
顯然，就本題來(lái)說(shuō)，NO2氣體的體積有兩種可能情況：即NO2體積大于8和小于8。
設(shè)NO2的體積為xmL，則O2的體積為（10-x）mL。
（1）①若O2過(guò)量，則0≤x＜8，
4NO2+O2+2H2O=4HNO3體積減少
4　　　　　　 1　　　　　　　　　　　　　　　 5
x　　　　　　 x/4　　　　　　　　　　　　　　 5x/4
②若NO2過(guò)量，則8＜x≤10
a．4NO2+O2+2H2O=4HNO3體積減少
4　　　　　　 1　　　　　　　　　　　　　　 5
4（10-x）（10-x）　　　　　　　　　 4（10-x）
b．3NO2+H2O=2HNO3+NO體積減小
x-4（10-x）2　　　　　　　　　　　 （5x-40）/3
y=10-[5（10-x）+2（5x-40）/3]=5x/3-40/3
（2）y與x的關(guān)系如圖7-2所示。
例15　 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將100mLH2S和O2的混合氣體點(diǎn)燃，反應(yīng)后恢復(fù)到原狀況，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)所得氣體的體積V（總）隨混合氣體中O2所占的體積V（O2）的變化而不同，其關(guān)系如圖7-3（氣體的體積均在同溫、同壓下測(cè)定）。
用含V（總）和V（O2）的函數(shù)式表示V（總）和V（O2）的關(guān)系。
解析：此題一看就很容易聯(lián)想到H2S與O2的反應(yīng)，然后根據(jù)H2S或O2過(guò)量的不同情況來(lái)列關(guān)系式。但如果從數(shù)學(xué)的角度來(lái)解此題會(huì)更簡(jiǎn)便。由化學(xué)方程式可知AB，BC段符合線性關(guān)系，所以可以利用數(shù)學(xué)上求分段函數(shù)的知識(shí)得出AB，BC兩段的方程。
AB段的斜率為-3，BC段的斜率為3/2，由截距式和兩點(diǎn)式可得AB，BC段的方程：
AB段
V（總）=100-3V（O2），0＜V（O2）≤33.3。
BC段
V（總）=3V（O2）/2-50，33.3＜V（O2）≤100；即為V（總）和 V（O2）的關(guān)系。
7．利用立體幾何解決化學(xué)問(wèn)題
將化學(xué)問(wèn)題中復(fù)雜抽象的數(shù)量關(guān)系轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)明的幾何圖形，將幾何圖形中包含的有關(guān)化學(xué)問(wèn)題的數(shù)量關(guān)系抽象出來(lái)再加以解決。
例16 　已知某碳?xì)浠衔顰的分子中：
①有6個(gè)碳原子；②每個(gè)碳原子都以3個(gè)鍵長(zhǎng)相等的單鍵分別跟其他3個(gè)碳原子相連，形成2個(gè)90度的碳—碳—碳鍵角和1個(gè)60度的碳—碳—碳鍵角，根據(jù)以上事實(shí)判斷，A的分子式是______，分子中（填“有”或“沒(méi)有”）______碳碳雙鍵，A的結(jié)構(gòu)可以表示為（只要求寫(xiě)出碳架，不需要寫(xiě)出C、H的符號(hào)）______。
分析：（1）已知一個(gè)C原子與三個(gè)C原子相連，所以一個(gè)C原子結(jié)合一個(gè)H原子，所以A的分子式為C6H6。
（2）設(shè)a與b、c、d三個(gè)C原子相連∠ba656c=60度，若∠bad=∠dac=90度，則ad垂直于bac所在平面，所以A的結(jié)構(gòu)只能為圖所示。
答案：分子式為C6H6，無(wú)，示意如圖7-4。
例17　 已知LiI晶體結(jié)構(gòu)為NaCl型，實(shí)驗(yàn)測(cè)得Li+和I-最臨近的距離為3.02×10-10m，假定Li+和I-都是剛性球。試回答下列各問(wèn)：
（1）欲計(jì)算Li+和I-近似半徑，你還須做何種假設(shè)？
（2）計(jì)算Li+和I-的近似半徑。
（3）若用另一方法測(cè)得Li+的半徑為6.0×10-11m～6.8×10-11m，試驗(yàn)證你的假設(shè)是否正確。
解析：（1）由于陰陽(yáng)離子已經(jīng)假定都是剛性球，想求半徑還得假設(shè)離子間相互接觸。
r-=2.14×10-10m，故r+=8.80×10-11m。
（3）由于離子間有間隙（離子不能直接接觸），即r-+r+＜3.02×10-10m。
r+＜8.80×10-11m，所以假設(shè)成立。
8．利用特殊值
利用特殊值是指在化學(xué)計(jì)算中利用化合價(jià)或角標(biāo)數(shù)字只能取自然數(shù)的特點(diǎn)，討論解不定方程的方法。
例18　 某含氧酸的化學(xué)式為HnXO2n-1，該含氧酸受熱分解生成氧化物的化學(xué)式可能是 [　　　 ]
A．XO　　　　　　　　　　 B．XO2
C．X2O3　　　　　　　　　　　 D．XO3
分析：利用化合價(jià)代數(shù)和為零，計(jì)算出X的化合價(jià)為3n-2，運(yùn)用n只能取自然數(shù)即n= 1、2、3、…，分別代入上述計(jì)算式得出結(jié)論。
答案：B
9．利用奇偶數(shù)性質(zhì)
運(yùn)用數(shù)學(xué)運(yùn)算法則中奇數(shù)加偶數(shù)得奇數(shù)，偶數(shù)加偶數(shù)或奇數(shù)加奇數(shù)得偶數(shù)的特點(diǎn)解決化學(xué)實(shí)際問(wèn)題。
例19　 X、Y、Z均為短周期元素，X元素的最外層只有一個(gè)電子，Y元素的原子M層上電子數(shù)是K層、L層電子數(shù)總和的一半，Z元素的原子L層電子數(shù)比Y原子L層電子數(shù)少2個(gè)，則由這三種元素組成的化合物的化學(xué)式不可能的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ]
A．X3YZ4　　　　　　　　　　 B．XYZ3
C．XYZ2　　　　　　　　　　　 D．X2YZ4
分析：此題若在單選題中，根據(jù)題意可知X、Y、Z均為短周期元素，且Z元素原子的最外層有6個(gè)電子、Y元素的原子最外層有5個(gè)電子，導(dǎo)出在化合物中Y與Z化合價(jià)代數(shù)和必為奇數(shù)，X最外層只有一個(gè)電子，所以化學(xué)式中X的角標(biāo)必為奇數(shù)。
答案：D
例20　 X、Y是短周期元素，二者能組成化合物X2Y3，已知X的原子序數(shù)為n，則Y的原子序數(shù)不可能的是
A．n+11　　　　　　　　 B．n-6
C．n+3　　　　　　　　　 D．n+4
分析：根據(jù)化學(xué)式X2Y3可知X價(jià)態(tài)為+3或+6、Y價(jià)態(tài)為-2或-4，但若X為+6、Y為-4不能成立，所以根據(jù)X、Y是短周期元素可以判斷出X為奇數(shù)族數(shù)的元素，Y為偶數(shù)族數(shù)的元素，族數(shù)差必為奇數(shù)。
答案：B、D
10．輔助狀態(tài)
輔助狀態(tài)是指按照常規(guī)方法很難得出結(jié)論。若采取某種中間狀態(tài)做參照物進(jìn)行比較，從而迅速獲得答案的方法，這一思想與數(shù)學(xué)解題過(guò)程中加輔助線的方法同出一轍。
例21　 質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為70％與10％的兩種硫酸等體積混合后，所得硫酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為　　　 [　　　 ]
A．40％　　　　　　　　 B．大于40％
C．小于40％　　　　　 D．無(wú)法確定
分析：根據(jù)題意要計(jì)算溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為70％與10％的兩種硫酸等體積混合后，所得硫酸溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，應(yīng)知道所得溶液中溶質(zhì)和溶液的質(zhì)量，很顯然題目條件不足。直接計(jì)算行不通，能否采取間接方法？通過(guò)題于條件及選項(xiàng)可知，40％是將70％與10％的兩種硫酸等質(zhì)量混合后所得硫酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將等體積混合和等質(zhì)量混合兩種狀況進(jìn)行比較后不難發(fā)現(xiàn)它們的差異是等體積時(shí)硫酸的用量大于等質(zhì)量時(shí)硫酸的用量，進(jìn)而得出結(jié)論。
答案：B
例22　 在一真空恒容容器中盛有1molPCl5，加熱到200℃時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)，PCl5（氣） PCl3（氣）+Cl2（氣），反應(yīng)達(dá)到平衡PCl5所占體積分?jǐn)?shù)為m％，若在同一容器同一溫度下，最初投入的是2molPCl5，反應(yīng)達(dá)平衡后PCl5所占體積分?jǐn)?shù)為n％，則m與n的關(guān)系正確的是　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ]
A．m＞n　　　　　　　　 B．m＜n
C．m=n　　　　　　　　　 D．無(wú)法比較
分析：將容器改為恒壓容器，則反應(yīng)達(dá)平衡后溫度、壓強(qiáng)相同PCl5分解率相同，但平衡2體積是平衡1的兩倍，將平衡2容器壓縮至原來(lái)體積的一半，分析平衡移動(dòng)的方向，得出結(jié)論。投料不變?nèi)萜鞲某珊銐喝萜鳎銐喝萜骶褪且氲闹虚g狀態(tài)。在化學(xué)平衡移動(dòng)有關(guān)判斷中，變化因素較多，各因素間又相互制約，在多因素變化的兩個(gè)狀態(tài)間恰當(dāng)引入中間狀態(tài)，可以避繁就簡(jiǎn)的解決問(wèn)題。
答案：B
例23　 在一個(gè)活塞式的反應(yīng)容器中，通入2molSO2和1molO2，于500℃下發(fā)生化合反應(yīng)并達(dá)到平衡，在保持恒溫、恒壓的條件下，再通入2molSO2和1molO2，下列敘述的內(nèi)容完全正確的是 [　　　 ]
A．v正增大，v逆減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加
B．v正增大，v逆不變，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加
C．v正增大，v逆增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加
D．開(kāi)始時(shí)v正增大，v逆減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；隨后又逐漸恢復(fù)到原反應(yīng)速率和原平衡狀態(tài)，SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變
分析：引入一個(gè)體積是原容器體積兩倍的容器其它條件不變，進(jìn)行兩個(gè)容器比較。
答案：D
　
精選題
　
1．標(biāo)準(zhǔn)狀況下10mLNO與NO2混合氣體的相對(duì)分子質(zhì)量為39.6，通入適量的O2后，氣體體積仍為10 mL，但相對(duì)分子質(zhì)量變?yōu)?2.8，則通入的O2體積為_(kāi)_____。
2．工業(yè)廢氣中氮的氧化物是重要的污染源，有一種治理污染的方法是通入適量的NH3將其還原為無(wú)毒的N2和H2O，現(xiàn)有含氮的氧化物NO和NO2的混合氣體3L，用相同條件下的NH33.5L恰好完全反應(yīng)，則混合氣體中NO和NO2的體積比是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ]
A．1∶4　　　　　　　　 B．1∶3
C．1∶2　　　　　　　　 D．1∶1
3．在容積相同的兩個(gè)密閉容器中A和B保持溫度為423K，若同時(shí)向AB中加入amol及bmol的HI氣體，且a＞b，待反應(yīng)：2HI（氣） H2（氣）+I2（氣）達(dá)到平衡時(shí)，下列說(shuō)法正確的是　　　 [　　　 ]
A．從反應(yīng)開(kāi)始到達(dá)到平衡，所需時(shí)間tA＞tB
B．平衡時(shí)I2的濃度[I2]A=[I2]B
C．平衡時(shí)I2蒸氣在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)A容器中的大于B容器
D．HI的分解率aA=aB
4．晶體具有規(guī)則的幾何構(gòu)型，晶體中最基本的重復(fù)單位稱(chēng)為晶胞。NaCl晶體結(jié)構(gòu)如圖7-6所示
已知FexO晶體結(jié)構(gòu)為NaCl型，x值應(yīng)為1，但由于晶體缺陷，x值小于1。測(cè)得FexO晶體密度為5.71g/cm3，晶體邊長(zhǎng)為4.28×10-10m。試求：（此題鐵原子相對(duì)原子質(zhì)量為55.9，氧原子相對(duì)原子質(zhì)量為16）
（1）FexO中x值（精確至0.01）為_(kāi)_____。
（2）晶體中鐵元素以Fe2+和Fe3+形式存在，在Fe2+和Fe3+的總數(shù)中，F(xiàn)e2+所占分?jǐn)?shù)（用小數(shù)表示，精確至0.01）為_(kāi)_____。
（3）此晶體的化學(xué)式（用FemFenO形式書(shū)寫(xiě)，m和n用小數(shù)，并注明Fe的化合價(jià)）為_(kāi)_____。
（4）與某個(gè)Fe2+（或Fe3+）距離最近且相等的O2-離子所圍成的空間幾何形狀為_(kāi)_____。
（5）在晶體中，鐵元素的離子間最短距離為_(kāi)_____。
5．石油分餾物中含有一種烷烴（A），圖7-7為3種已經(jīng)合成的由2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)A為基本結(jié)構(gòu)單元“模塊”像搭積木一樣“搭”成的較復(fù)雜籠狀烷B、C、D。根據(jù)上述條件推斷并填空：
（1）A的分子式為_(kāi)_____，它是由______個(gè)六元環(huán)構(gòu)成的立體籠狀結(jié)構(gòu)，其中有______個(gè)碳原子為3個(gè)環(huán)共用。
（2）A的一溴取代物有______種同分異構(gòu)體。
（3）藥品“烏洛托品”（六甲基四胺）是生物堿，為共價(jià)化合物，化學(xué)式為C6H12N4，其分子空間結(jié)構(gòu)與A相同，則其分子中每個(gè)氮原子與______個(gè)碳原子結(jié)合，這些氮原子間排列的空間構(gòu)型與無(wú)機(jī)物中______（填化學(xué)式）分子空間結(jié)構(gòu)相同。
（4）鏈狀烷烴同系物的分子通式為CnH2n+2（n=1、2、3、…）。若A、B、C、D…也是同系物關(guān)系，請(qǐng)寫(xiě)出這一系列的分子通式______。
（5）若在D上再加上一個(gè)A“模塊”得到E，E的分子式為_(kāi)_____，A“模塊”的堆積方式是否會(huì)造成E有同分異構(gòu)體（填有或無(wú)）______。
6．某有機(jī)物，CxHmOn完全燃燒時(shí)，需要氧氣的物質(zhì)的量是該有機(jī)物的x倍，則該有機(jī)物的化學(xué)式中x、m、n的關(guān)系可能的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ]
A．x∶m∶n=1∶2∶1
B．m∶n=2∶1
C．m≤2x+2
D．m≥2x+2
7．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，H2和Cl2的混合氣體m mL在一定條件下使之反應(yīng)，所得氣體恰好使n mol NaOH完全轉(zhuǎn)化為鹽，則m和n的關(guān)系不可能的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ]
A．m/22.4=n
B．m/22.4＞n
C．m/22.4＜n
D．m/11.2≤n
8．在密閉容器中充入CO2和CO混合氣體，其密度是相同的條件下氦氣密度的8倍，這時(shí)測(cè)得容器內(nèi)的壓強(qiáng)為p1。若控制容器的體積不變時(shí)，加入足量的Na2O2，充分振蕩并不斷用電火花點(diǎn)燃至反應(yīng)完全，恢復(fù)到開(kāi)始的溫度，再次測(cè)得容器內(nèi)的壓強(qiáng)為p2，則p1和p2之間的關(guān)系是　　　　　　　　　　 [　　　 ]
A．p1=8p2　　　　　　　　　　 B．p1=4p2
C．p1=2p2　　　　　　　　　　 D．p1=p2
9．氯酸鉀和亞硫酸氫鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)：
的物質(zhì)的量濃度的變化來(lái)表示該反應(yīng)速率的速率-時(shí)間圖象，下列說(shuō)法不正確的是 [　　　 ]
A．反應(yīng)開(kāi)始速率增大可能是[H+]增大引起的
B．縱坐標(biāo)為V（Cl-）的速率-時(shí)間曲線與右圖曲線能完全重合
C．后期反應(yīng)速率下降的原因是反應(yīng)物濃度減小
10．乙烯、乙醇等分別燃燒時(shí)，消耗O2和生成CO2的物質(zhì)的量比都是3∶2。若把它們分別看成（CH2）m（CO2）n（H2O）p的形式，當(dāng)m、n、p符合一定的關(guān)系時(shí)成立，可推導(dǎo)其他化合物?，F(xiàn)有甲酸、乙醛酸（OHC—COOH）等有機(jī)物，若使它們分別燃燒。其消耗O2和生成CO2的物質(zhì)的量比為1∶2。
（1）若用上述氧化物形式表示時(shí)，只要分子式符合______形式，分別完全燃燒所耗O2和生成CO2的物質(zhì)的量比為1∶2。
（2）符合上述消耗O2和生成CO2的物質(zhì)的量比為1∶2的無(wú)機(jī)物分子式是_____。
（3）題設(shè)（CH2）m（CO2）n（H2O）p形式的有機(jī)物，燃燒生成CO2和消耗O2的體積比為4∶3時(shí)，m、n、p必須滿足的條件是______。
　
答　 案
　
1．1mL　 2．B
3．容積相同的兩個(gè)密閉容器，說(shuō)明A、B兩個(gè)容器是恒容容器，狀態(tài)A與狀態(tài)B之間投入HI氣體的物質(zhì)的量不相同、壓強(qiáng)也不相同，引入輔助狀態(tài)C，讓C與A之間壓強(qiáng)相同而投入量不同，由于濃度、溫度相等所以反應(yīng)速率相同，達(dá)到平衡狀態(tài)所需時(shí)間相同，平衡時(shí)I2的濃度[I2]A=[I2]C，HI的分解率aA=aC。將C與B比較，濃度不同而投入量相同，由于2HI（氣） H2（氣）+I2（氣）反應(yīng)方程式前后系數(shù)相等，壓強(qiáng)變化對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)無(wú)影響，但濃度大反應(yīng)速率大，從反應(yīng)開(kāi)始到達(dá)到平衡，所需時(shí)間tC＞tB。
4．（1）0.92（2）0.826（3）Fe0.76Fe0.16O（4）正八面體（5）3.03×10-10
5．（1）C10H16　 4，4（2）2（3）3，P4（4）C4n+6H4n+12（n=1，2，3…）（5）C26H32，有
6．B7．D8．A9．A
10．（1）（CO）m（H2O）n和（CH2）m（CO2）2m（H2O）p（2）CO（3m∶n=1∶1，p為任意值
化學(xué)與物理的結(jié)合
　
物理和化學(xué)綜合能力測(cè)試內(nèi)容要求：（1）通過(guò)試驗(yàn)觀察自然現(xiàn)象，根據(jù)圖表、圖形、數(shù)據(jù)解釋說(shuō)明有關(guān)概念或圖示的相關(guān)概念。（2）應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)對(duì)自然現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)的分析和多角度、多層次的描述。（3）正確評(píng)價(jià)人與自然的關(guān)系。（4）體現(xiàn)生態(tài)安全的可持續(xù)發(fā)展的價(jià)值取向。
綜合上述測(cè)試內(nèi)容要求，物理和化學(xué)綜合能力測(cè)試將主要在自然現(xiàn)象、原子核及原子結(jié)構(gòu)、氣態(tài)物質(zhì)的物理及化學(xué)變化、環(huán)境保護(hù)和人類(lèi)生存條件、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活實(shí)際、新能源、新材料、現(xiàn)代科技及現(xiàn)代生活等交叉和滲透及綜合知識(shí)（課題），凡是與這一課題相關(guān)的知識(shí)都會(huì)成為理化綜合測(cè)試題命題的熱點(diǎn)。
1．電學(xué)
氧化還原反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)內(nèi)容重要組成部分，氧化還原過(guò)程中伴有電子轉(zhuǎn)移發(fā)生，電子轉(zhuǎn)移或移動(dòng)恰好是物理學(xué)中的電學(xué)中的內(nèi)容，通過(guò)電子轉(zhuǎn)移將二者聯(lián)系起來(lái)。原電池（或電解池）為氧化還原反應(yīng)的重要的應(yīng)用，形成原電池（或電解池）時(shí)負(fù)極（或陽(yáng)極）失電子總數(shù)和正極（或陰極）得電子總數(shù)相等，電子轉(zhuǎn)移成為它們的橋梁，可以通過(guò)此橋梁求解相關(guān)的量；在有電場(chǎng)存在下正負(fù)電荷分別向高電勢(shì)和低電勢(shì)方向移動(dòng)成為物理學(xué)與化學(xué)的又一結(jié)合點(diǎn)。
例1　 兩根鎳棒分別與電源正、負(fù)極相連，并都插入NiSO4溶液中，若電流強(qiáng)度為I，通電時(shí)間為ts，結(jié)果陽(yáng)極質(zhì)量減少mg。已知每個(gè)電子的電量為1.6×10-19C，則可推知阿伏加德羅常數(shù)為_(kāi)_____。
解析：本題金屬作為陽(yáng)極，由單質(zhì)變成Ni2+失電子總數(shù)和導(dǎo)線中電子流動(dòng)總數(shù)相等形成解題的橋梁。
求得：NA=（58.69×I×t）/（1.6×10-19×2m）
例2　 100.0g無(wú)水氫氧化鉀溶于100.0g水。在T溫度下電解該溶液，電流強(qiáng)度I=6.00A，電解時(shí)間10.00h。電解結(jié)束溫度重新調(diào)至T，分離析出的KOH·2H2O固體后，測(cè)得剩余溶液的總質(zhì)量為164.8g。已知不同的溫度下每100g溶液中無(wú)水氫氧化鉀的質(zhì)量為：
求溫度T，給出計(jì)算過(guò)程，最后計(jì)算結(jié)果只要求兩位有效數(shù)字。
注：法拉第常數(shù)F=9.65×104C/mol，相對(duì)原子質(zhì)量：K39.1 O16.0 H1.01
解析：此題為物理學(xué)和化學(xué)相結(jié)合，根據(jù)電解規(guī)律可知，電解KOH相當(dāng)于電解水，陰陽(yáng)兩極得失電子總數(shù)和電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，此為解題的關(guān)鍵。電解反應(yīng)是水分解為氫和氧。時(shí)間10.00h，電流強(qiáng)度6.00A，總共提供電量Q=It=216×103C，相當(dāng)于2.24mol電子，每電解1mol水需電子2mol，故有1.12mol水，即20.1g水被電解。從剩余溶液的總質(zhì)量可知有35.2g物質(zhì)離開(kāi)溶液，其中有20.1g水被電解，故結(jié)晶的KOH·2H2O的質(zhì)量為15.1g。故：
根據(jù)溶解度數(shù)據(jù)，T應(yīng)在20～30℃之間，故溶解度與溫度的線性關(guān)系方程式為：
T=20℃+（55.1-52.8）/（65.8-52.8）×10℃=28℃
例3　 某學(xué)生試圖用電解法根據(jù)電極上析出物質(zhì)的量來(lái)驗(yàn)證阿伏加德羅常數(shù)，其實(shí)驗(yàn)方案的要點(diǎn)為：
1．用直流電電解氯化銅溶液，所用的儀器如圖7-9。
2．在電流強(qiáng)度為IA，通電時(shí)間為ts后，精確測(cè)得某電極上析出的銅的質(zhì)量為mg。
試回答：
（1）連接這些儀器的正確順序?yàn)椋ㄓ脠D中標(biāo)注的儀器接線柱的英文字母表示。下同）：
E接______，C接______，______接F。
實(shí)驗(yàn)裝置線路中的電流方向?yàn)開(kāi)_____→______→______→______→______→______。
（2）寫(xiě)出 B極發(fā)生反應(yīng)的離子方程式______，G試管中淀粉KI溶液變化的現(xiàn)象為_(kāi)_____，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____。
（3）為精確測(cè)定電極上析出銅的質(zhì)量，所必須的實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序應(yīng)是______（選填下列操作步驟的編號(hào)）。
①稱(chēng)量電解前電極的質(zhì)量②刮下電解后電極上的銅③用蒸餾水沖洗電解后電極④低溫烘干電極后稱(chēng)量⑤高溫烘干電極后稱(chēng)量⑥再次低溫烘干后稱(chēng)量至恒重
（4）已知電子的電量為1.6×10-19C。試列出阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式：
NA=______。
解析：該題要求用電解法根據(jù)電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量來(lái)驗(yàn)證阿伏加德羅常數(shù)數(shù)值，是將物理和化學(xué)有機(jī)融合在一起的試題。它改變了化學(xué)實(shí)驗(yàn)考核僅僅是玻璃儀器連接的考法，不僅要求學(xué)生能正確地把電解裝置中電解池和直流電源相連接，而且要求在電解裝置中串聯(lián)一只電流表。此題最后給出了電子的電量，要求根據(jù)電解后電極上析出銅的質(zhì)量。列出阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算公式。
（1）連接這些儀器的正確順序?yàn)镋接D，C接A，B接F。
連接的實(shí)物圖如圖7-10。
實(shí)驗(yàn)裝置線路中的電流方向?yàn)镕→B→A→C→D→E。
（2）寫(xiě)出B極發(fā)生反應(yīng)的離子方程式2Cl--2e→Cl2↑，G試管中淀粉KI溶液變化藍(lán)色，相應(yīng)的離子方程式Cl2+2I-=2Cl-+I2。
（3）為精確測(cè)定電極上析出銅的質(zhì)量，所必須的實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序應(yīng)是①、③、④、⑥。
本實(shí)驗(yàn)的最終目的是正確的稱(chēng)量電極上析出銅的質(zhì)量，因此，電解前必須正確稱(chēng)量電極的質(zhì)量，電解完成后，正確地稱(chēng)量電解的增加值，是關(guān)鍵的一步。它首先要用蒸餾水清洗電極上殘留的銅離子和氯離子，然后要烘干潔凈的電極，但是要注意不能在較高的溫度下操作，否則電極上的銅易被氧化，造成稱(chēng)量的誤差。為了避免稱(chēng)量中的誤差，對(duì)電極要再次低溫烘干后稱(chēng)量至恒重。
（4）已知電子的電量為1.6×10-19C。在單位時(shí)間內(nèi)電路中通過(guò)的總電量為Q=It。銅失電子總數(shù)和電路中通過(guò)電子總數(shù)相等。
例4　 由實(shí)驗(yàn)得知，用電解法將電解液中的金屬離子還原為金屬單質(zhì)時(shí)，電極所通過(guò)的電量Q正比于金屬的物質(zhì)的量n和金屬離子化合價(jià)a的乘積，其比例系數(shù)F是一個(gè)恒量，稱(chēng)為法拉第常數(shù)，它與金屬的種類(lèi)無(wú)關(guān)。
已知：阿伏加德羅常數(shù)NA=6.023×1023 mol-1，電子電量e=1.60×10-19C
Cu的原子量：64×10-3kg·mol-1
①如果電解硫酸銅溶液獲得1kg的金屬銅，通過(guò)電解槽的電量是多少？
②用電鉸的方法在半徑為R的鋼球殼表面均勻的鍍上很薄的銀層，在電鍍槽中鋼球是陽(yáng)極還是陰極？另一電極是什么材料？若電流強(qiáng)度為I，銀的相對(duì)原子質(zhì)量為A，金屬銀的密度為ρ，求鍍層的厚度 d（其他用本題中的符號(hào)表示，法拉第常數(shù)為9.64×104C·mol-1）。
解析：此題中涉及到內(nèi)容有物理、化學(xué)，還有數(shù)學(xué)等相關(guān)的知識(shí)，是一道綜合性很強(qiáng)的題目。①解答的關(guān)鍵是銅失電子總數(shù)等于電路中電子總數(shù)，②解答線索是通過(guò)電路中提供的電量，可求得析出銀的總質(zhì)量，同時(shí)mAg=ρV=4πR2dρ，即可以求出d。
電量Q=Fan=9.64×104×2×15.6=3.0×106C
②鋼球是陰極，陽(yáng)極材料是銀
由電解定律，It=Fan，此題中，銀，a=1
例5　 圖7-11所示，A與B試管中的電極為多孔的惰性電極；c和d為夾在濕的Na2SO4濾紙條上的鉑夾；電源有a和b兩極。若在A和B試管中充滿KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中。切斷K1，合閉K2和K3，通過(guò)直流電，則：
①在濕的Na2SO4溶液濾紙條上的中心的KMnO4液滴，觀察到的現(xiàn)象是______，理由是______。
②標(biāo)出電源的正、負(fù)極，a為_(kāi)_____極，b為_(kāi)_____極。
③寫(xiě)出電極反應(yīng)式：A中______，B中______。
④若電解一段時(shí)間后，A和B中均有氣體包圍電極。此時(shí)切斷K2和K3，閉合K1，則電流表的指針______（填“會(huì)”或“不會(huì)”）移動(dòng)。
⑤若電流表的指針不移動(dòng)，說(shuō)明理由；若指針移動(dòng)，也說(shuō)明理由（均可用反應(yīng)式表達(dá)）。
解析：此題將物理學(xué)中帶電粒子在電場(chǎng)中的移動(dòng)、并聯(lián)電路、歐姆定律和電極反應(yīng)化學(xué)知識(shí)等結(jié)合起來(lái)，是一道橫跨物理和化學(xué)綜合性很強(qiáng)的題目。本題的解題關(guān)鍵有兩點(diǎn)：（1）電解氫氧化鉀溶液相當(dāng)于電解水；（2）負(fù)電荷在電場(chǎng)中向高電勢(shì)方向移動(dòng)。電解反應(yīng)中陰陽(yáng)兩極得失電子總數(shù)相等時(shí)產(chǎn)生的氫氣體積是氧氣體積的二倍，電解時(shí)陽(yáng)極出氧氣，陰極出氫氣可以判斷a、b電極的正負(fù)情況，通過(guò)a、b的正負(fù)
答案：
②負(fù)；正③A中：4OH--4e=2H2O+O2↑B中2H++2e=H2↑
④會(huì)⑤因A中的O2，B中的H2與KOH溶液形成H2、O2燃料電池。
電極反應(yīng)為：
A：O2+4e+2H2O=4OH-　　　　　　　　 B：2H2-4e+4OH-=2H2O
2．力學(xué)
由阿伏加德羅定律可知同溫、同體積條件下氣體的物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比，由此可知?dú)怏w的物質(zhì)的量和物理學(xué)壓強(qiáng)聯(lián)系起來(lái)形成物理、化學(xué)知識(shí)的一個(gè)結(jié)合點(diǎn)；解決此類(lèi)問(wèn)題必須找出二者之間的聯(lián)系，從而建立關(guān)系。
例1 　高中化學(xué)中，有些知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)只有聯(lián)系物理或數(shù)學(xué)的知識(shí)才能加深理解，如要掌握“噴泉實(shí)驗(yàn)”，還必須弄清以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）是否只有水溶性很大的氣體才能形成噴泉？（2）多大溶解度的氣體才能形成噴泉？（3）噴泉實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵是什么？除了課本中的實(shí)驗(yàn)裝置外能否采用其他裝置？這里就要應(yīng)用物理學(xué)中有關(guān)壓強(qiáng)知識(shí)來(lái)研究分析。
解析：設(shè)實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的燒瓶容積為250mL，玻璃導(dǎo)管長(zhǎng)35cm，膠頭滴管內(nèi)能夠擠出約0.5mL的水，可用壓強(qiáng)知識(shí)計(jì)算出膠頭滴管擠出0.5mL水溶解氣體的最小體積數(shù)。要使水順利噴出，瓶?jī)?nèi)外的壓強(qiáng)差必須超過(guò)一個(gè)特定的值，即這個(gè)壓強(qiáng)差（設(shè)為△p）必須克服玻璃導(dǎo)管水柱的重力作用才能使水順利壓入燒瓶。由壓強(qiáng)知識(shí)知：1個(gè)大氣壓相當(dāng)于由10.34m高的水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，則有：1atm/10.34m=△p/0.35m，△p=0.034atm，即燒瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)至少減少至 0.966atm。由道爾頓分壓定律p總V分=p分V總，得：1atm×V=0.034atm×250mL，所以V=8.5mL。即此壓強(qiáng)差△p相當(dāng)于由8.5 mL氣體所產(chǎn)生的壓強(qiáng)，水就可以噴出。由此可知，當(dāng)氣體的溶解度大于或等于17左右時(shí)，就有可能形成噴泉。進(jìn)而就可得出，諸如HBr、HI、SO2等氣體均可以做類(lèi)似的噴泉實(shí)驗(yàn)，還有像二氧化碳、氯氣等氣體也可以用氫氧化鈉溶液做吸收液來(lái)做噴泉實(shí)驗(yàn)。
例2　 如圖7-12所示裝置。玻璃匙盛硫，金屬絲用于加熱（不和硫反應(yīng)），容器內(nèi)盛氧氣，U形管內(nèi)盛汞，反應(yīng)前兩側(cè)汞液面持平，給金屬絲通電加熱使硫起反應(yīng)。反應(yīng)完成后使容器內(nèi)的溫度恢復(fù)到反應(yīng)前的溫度，U形管兩側(cè)汞液面仍持平。
（1）由實(shí)驗(yàn)結(jié)果能得到結(jié)論是______。
（2）若反應(yīng)前后容器內(nèi)盛空氣或N2O。分別如上實(shí)驗(yàn)并恢復(fù)到原溫度時(shí)（已知二者反應(yīng)后容器內(nèi)所含物質(zhì)種類(lèi)相同，空氣看作由N2和O2組成），U形管兩側(cè)汞面情況（用化學(xué)方程式表示并簡(jiǎn)單說(shuō)明）：
①盛空氣汞液面______（是、否）持平，原因______。
②盛N2O汞液面______（是、否）持平，原因______。
解析：此題為阿伏加德羅定律內(nèi)容的引申，壓強(qiáng)由U型管兩側(cè)汞柱高度表示出來(lái)，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果兩側(cè)汞液面持平（即壓強(qiáng)不變）可以推知反應(yīng)前后氣體體積不變，硫單質(zhì)為固體體積可以忽略不計(jì)，滿足體積不變，也就是每消耗1molO2就得生成1mol氣體?？諝饪醋饔蒒2和O2組成，N2和S不發(fā)生反應(yīng)，硫和氧氣發(fā)生反應(yīng)S+O2=SO2，反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，因此汞液面持平；從題目信息二者反應(yīng)容器內(nèi)所含物質(zhì)種類(lèi)相同可知N2O和S反應(yīng)的產(chǎn)物為N2和SO2，化學(xué)方程式為S+2N2O=2N2+SO2，可以看出反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不同，因此汞液面不持平。
答案：
（1）反應(yīng)前后氣體體積不變，每消耗1molO2就得生成1mol氣體。
（2）①是；S+O2=SO2，反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變。
②否；2N2O+S=2N2+SO2，反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量改變。
例3　 在一燒杯中盛有100mL2mol·L-1的H2SO4溶液，同時(shí)有一表面光滑的塑料小球懸浮于溶液中央（如圖7-13所示）。向該燒杯里緩緩注入0.4 mol·L-1的 Ba（OH）2溶液至恰好完全反應(yīng)，在此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中：
（1）燒杯里觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有：
①______
②______
（2）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的反應(yīng)的離子方程式______。
解析：此題將物理學(xué)中的浮力和化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)物的變化聯(lián)系起來(lái)，反應(yīng)前是硫酸溶液，當(dāng)加入Ba（OH）2溶液后，發(fā)生反應(yīng)而變成水溶液，BaSO4是不溶物，硫酸的密度比水的密度大。物體懸浮在溶液中的條件是溶液的密度和物體的密度相等，變成水溶液后，水的密度小于物體的密度，所受水的浮力小于物體所受的重力，物體下沉。
答案：
（1）①溶液里產(chǎn)生白色沉淀 ②小球沉至燒杯底部（或小球下沉）
3．能量守恒
任何化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生都伴有能量的轉(zhuǎn)換，有的以熱能的形式放出或吸收。物體的運(yùn)動(dòng)、生物的成長(zhǎng)都需要化學(xué)反應(yīng)提供能量。因此能量轉(zhuǎn)換將物理學(xué)中的有關(guān)定律、原理等知識(shí)和化學(xué)聯(lián)系起來(lái)，能量守恒成為解決此類(lèi)問(wèn)題的橋梁。
例1　 在綠色植物光合作用中，每放出1個(gè)氧分子要吸收8個(gè)波長(zhǎng)為6.88×10-7m的光量子。同時(shí)每放出1molO2植物儲(chǔ)存469kJ的能量。綠色植物能量轉(zhuǎn)換效率為（普朗克常數(shù)值：h=6.63×10-37kJ·S）______。
A．34％　　　　　　 B．29％
C．37％　　　　　　 D．40％
解析：此題將物理學(xué)中光能、化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生結(jié)合起來(lái)。根據(jù)能量公式E=hv=hc/λ，放出1molO2的總能量為：
E總=6.63×10-37kJ·s×3×108m·s-1÷6.88×10-7m×8×6.02×1023
=1392.3kJ
η=469kJ÷1392.3kJ×100％=34％
故答案為A。
例2　 某短跑運(yùn)動(dòng)員的體重為70kg，起跑時(shí)能以1/7s沖出1m遠(yuǎn)，能量全部由消耗體內(nèi)的葡萄糖提供，其熱化學(xué)方程式為：
C6H12O6（s）+6O2（g） 6CO2（g）+6H2O（l）+2804kJ
則該短跑運(yùn)動(dòng)員消耗的葡萄糖的質(zhì)量是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ]
A．0.22g　　 B．0.55g　　 C．0.66g　　 D．0.44g
解析：本題將物理學(xué)中的有關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)能定理、沖量定律等知識(shí)和化學(xué)的熱學(xué)知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，考查學(xué)生的結(jié)合物理學(xué)知識(shí)來(lái)解答化學(xué)問(wèn)題的綜合應(yīng)用能力。
再由C6H12O6（s）+6O2（g） 6CO2（g）+6H2O（1）+2804kJ
180g　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2804 kJ
x　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 6.860kJ
解得x=0.44g，故選擇D。
4．運(yùn)動(dòng)學(xué)
例1 　如圖7-14表示容積固定的2L密閉容器中進(jìn)行的某一可逆反應(yīng)A（氣）+2B（氣） 2C（氣），以B的物質(zhì)的量mol/L濃度改變表示的反應(yīng)速率v正，V逆與時(shí)間的關(guān)系圖（1）。已知v的單位為mol·L-1·s-1，則圖中陰影部分的面積可表示　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ]
A．A的物質(zhì)的量濃度的減少
B．B的物質(zhì)的量濃度的減少
C．C的物質(zhì)的量的增加
D．B的物質(zhì)的量的減少
解析：在物理學(xué)中的身變速直線運(yùn)動(dòng)中常用圖7-14（2）來(lái)分析速率、時(shí)間和位移的關(guān)系。時(shí)間t時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移相當(dāng)于圖中陰影部分所占的面積。分別比較勻變速直線運(yùn)動(dòng)中速度與化學(xué)反應(yīng)速率的單位、位移與物質(zhì)的量濃度單位，分別是m/s、mol/L·s和m、mol/L。從中得出（1）中陰影部分來(lái)分析（1）解決本題，可得出可用同樣的方法來(lái)分析應(yīng)該是由于正反應(yīng)而使B的物質(zhì)的量濃度的減少值與由于逆反應(yīng)而使B的物質(zhì)的量濃度增加值之差值。因?yàn)槠鹗颊磻?yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，所以陰影部分是B的物質(zhì)的量濃度的減少值，答案為B。
例2　 根據(jù)“同溫、同壓下氣體擴(kuò)散速率與式量的平方根成反比”的原理，在一根120cm長(zhǎng)玻璃管兩端分別盛有氨氣和氯化氫氣體，當(dāng)兩種氣體同時(shí)擴(kuò)散，在約什么位置相遇而生成白煙？
A．距HCl 48.6cm
B．距NH3 48.6cm
C．距HCl 71.3cm
D．距NH3 60cm
解析：此題是化學(xué)反應(yīng)和物理學(xué)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)相結(jié)合的，利用物理學(xué)的知識(shí)來(lái)解答化學(xué)問(wèn)題，根據(jù)運(yùn)動(dòng)定律可知速率與式量的平方根成反比，氣體分子運(yùn)動(dòng)位移和速率成正比，設(shè)NH3運(yùn)動(dòng)位移為x，則HCl的運(yùn)動(dòng)位移為120-x。
　
精選題
　
1．由于Fe（OH）2極易被氧化，所以實(shí)驗(yàn)室很難用亞鐵鹽溶液與燒堿反應(yīng)制得白色純凈的Fe（OH）2沉淀。應(yīng)用如圖7-15所示電解實(shí)驗(yàn)可制得白色純凈的Fe（OH）2沉淀。兩電極的材料分別為石墨和鐵。
①a電極材料應(yīng)為_(kāi)_____，電極反應(yīng)式為_(kāi)_____。
②電解液c可以是（填編號(hào)）______。
A．純水
B．NaCl
C．NaOH溶液
D．CuCl2溶液
③d為苯，其作用為_(kāi)_____，在加入苯之前對(duì)c應(yīng)作何簡(jiǎn)單處理？
④為了在較短時(shí)間內(nèi)看到白色沉淀，可采取的措施是（填編號(hào)）______。
A．改用稀硫酸作電解液
B．適當(dāng)增大電源的電壓
C．適當(dāng)?shù)臏p小兩電極間的距離
D．適當(dāng)?shù)慕档碗娊庖旱臏囟?br/>2．如圖7-16所示裝置，a和b兩極均為鉑電極，通電一段時(shí)間后，a極上產(chǎn)生了112mL（SPT）氣體，問(wèn)：
①b極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有多少毫升？
②設(shè)想如何利用電子所帶電量設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置，用于獲知陰、陽(yáng)兩極電極產(chǎn)物的物質(zhì)的量，指出所需測(cè)定的物理量。
3．有 A、B、C三種電解質(zhì)溶液分別裝在三個(gè)燒杯中，燒杯中插有石墨電極，并按圖7-17所示方式在電路中連接。閉合開(kāi)關(guān)K后，測(cè)得各支路電流強(qiáng)度IⅠ約等于IⅡ（其中IⅢ略?。Ｈ舫啡，測(cè)得各支路電流強(qiáng)度IA遠(yuǎn)小于IC；若撤去C，并將A和B兩溶液混勻后均分為兩等份，再重置于電路Ⅰ、Ⅱ處測(cè)知通過(guò)A和B混合溶液的電流強(qiáng)度與先前通過(guò)A溶液的電流強(qiáng)度的相對(duì)大小關(guān)系為IAB遠(yuǎn)大于IA。
已知A、B、C分別選自下列溶液：0.1mol·L-1鹽酸、0.1mol·L-1醋酸、0.1mol·L-1氯化鈉溶液，0.1mol·L-1硫酸、0.1mol·L-1NaOH溶液、0.1mol·L-1氨水。且25℃時(shí)，A溶液pH＜7。
回答下列問(wèn)題：
①指出A、B、C是（或可能是）什么溶液？
A______、B_____、C_____
②若向C溶液中滴入酚酞試劑呈紅色，則C是______；將A、B、C分別以等體積進(jìn)行兩兩混合，結(jié)果是哪種組合的混合液中水的電離度最大？（選填A(yù)、B、C回答）_____。
4．將一種化學(xué)式為R（NO3）x·nH2O的硝酸鹽晶體6.05g溶于水配成500mL溶液，用石墨棒作為電極材料對(duì)此溶液進(jìn)行電解。當(dāng)以通過(guò)電流強(qiáng)度為5A的電流16.05min時(shí)，溶液中的金屬離子已全部放電，且其中一極增重1.60g（已知此晶體的摩爾質(zhì)量為242g/mol）。則：
①x=______，②R的原子量為_(kāi)_____，③n=______。
④若反應(yīng)前后體積保持不變，反應(yīng)后溶液的pH=______。
5．用石墨電極電解pH=3的稀硫酸溶液50mL，通電1h停止電解。此時(shí)測(cè)得溶液的pH=2，已知每個(gè)電子所帶電量為1.6×10-19C，則下列說(shuō)法正確的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ]
A．電源的電壓為36V
B．陰、陽(yáng)兩極共產(chǎn)生168L氣體
C．電路中的電流強(qiáng)度約為134 A
D．溶液的質(zhì)量減少15g
6．現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)藥品：一定質(zhì)量的鋅（分片狀和粒狀兩種）、濃硫酸（密度1.84g·cm-1）、水以及圖7-18裝置，圖中量氣管B是由甲、乙兩根玻璃管組成，它們用橡膠管連通，并裝適量的水，甲管有刻度（0～100 mL），甲、乙管可固定在鐵架上，供量氣用，乙管可上下移動(dòng)，以調(diào)節(jié)液面高度，利用此裝置可測(cè)定鋅的相對(duì)原子質(zhì)量（設(shè)鋅全部反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體不超過(guò)50mL）?；卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）實(shí)驗(yàn)前為檢查裝置的氣密性，先將A、甲、乙三管固定，乙管中注入水，液面高于甲液面，靜置片刻，______，說(shuō)明裝置氣密性良好。
（2）按圖示裝置實(shí)驗(yàn)，耍保證不漏H2，應(yīng)如何操作？______
（3）為了準(zhǔn)確地測(cè)量H2的體積，在讀取反應(yīng)后甲管中液面的讀數(shù)時(shí)，應(yīng)注意______（填寫(xiě)序號(hào)）。
A．視線與凹液面最低處相平
B．等待片刻，待乙管液面不再上升時(shí)讀數(shù)
C．讀數(shù)時(shí)應(yīng)上下移動(dòng)乙管，使甲、乙兩管液面相平
D．讀數(shù)時(shí)不一定使甲、乙兩管液面相平
　
答　 案
　
1．①Fe；Fe—2e=Fe2+②B、C③隔絕空氣，防止Fe（OH）2被空氣氧化；加熱一段時(shí)間④B、C
2．①224mL②要求創(chuàng)造性地將電學(xué)中電流的定義（I=Q/t）加以靈活運(yùn)用，要獲知陰陽(yáng)兩極電解產(chǎn)物的物質(zhì)的量，只要求出導(dǎo)線中通過(guò)的電量即可，而求電量?jī)H需測(cè)定時(shí)間和電流強(qiáng)度。在電解電路中增加一個(gè)電流計(jì)即可。
3．①醋酸；氨水；鹽酸或氯化鈉或氫氧化鈉溶液。②NaOH溶液；A和B
4．①2；②64；③3；④1 5．A
6．（1）液面保持不動(dòng)
（2）將A試管膠塞打開(kāi)，加適量水，再沿試管壁慢慢注入少量濃H2SO4，液體體積不超過(guò)試管容積的1/3，振蕩；試管斜放，把鋅片放在試管內(nèi)壁上，塞上膠塞，試管慢慢直立，鋅與稀硫酸接觸。（3）A、C
化學(xué)與生物的結(jié)合
　
化學(xué)和生物綜合測(cè)試題結(jié)合特點(diǎn)有三類(lèi)：一類(lèi)是滲透，如糖類(lèi)、蛋白質(zhì)與細(xì)胞，有機(jī)物和生物遺傳等；二類(lèi)是交叉，如元素、化合物與生物的新陳代謝、污水處理與自然環(huán)境等；三類(lèi)是綜合，如有機(jī)物主要來(lái)源、農(nóng)副產(chǎn)品加工、資源綜合利用，新產(chǎn)品、新能源、新材料與生物的遺傳和生命的起源。這方面的內(nèi)容要求我們教師有意識(shí)地在立足于兩學(xué)科及本學(xué)科的基礎(chǔ)上，挖掘出兩門(mén)學(xué)科相關(guān)的、交叉的教學(xué)資料，拓寬教學(xué)內(nèi)容的廣度，增加交叉的知識(shí)面，主動(dòng)的去滲透，教會(huì)學(xué)生綜合分析的方法。提高學(xué)生運(yùn)用化學(xué)、生物視角去觀察分析生活、生產(chǎn)和社會(huì)中的各類(lèi)有關(guān)實(shí)際問(wèn)題的能力。
例1　 證明“光合作用需要二氧化碳的實(shí)驗(yàn)”可利用圖7-19所示的甲（玻璃缸中盛NaOH溶液），乙（玻璃缸中盛清水）兩個(gè)裝置，將這兩個(gè)裝置同時(shí)放在黑暗處一晝夜，然后一起放到陽(yáng)光下，幾小時(shí)后分別取下甲、乙裝置中的葉片，分別在酒精中熱水浴脫色，用水漂洗后分別加碘，發(fā)現(xiàn)甲裝置中的葉片不變藍(lán)，而乙裝置的葉片卻變藍(lán)。
（1）加碘后甲裝置中的葉片不變藍(lán)，說(shuō)明其葉片沒(méi)有______生成，其原因是甲裝置里的二氧化碳______，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____。
（2）加碘后乙裝置中的葉片變藍(lán)，則細(xì)胞中變藍(lán)的結(jié)構(gòu)是______，其原因?yàn)開(kāi)_____。
解析：
本題為化學(xué)學(xué)科中化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)和生物學(xué)科中光合作用進(jìn)行的場(chǎng)所、實(shí)質(zhì)綜合性的題目，應(yīng)充分利用生物學(xué)的原理解決化學(xué)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析，考查學(xué)生的觀察能力、分析能力。
答案：
（1）淀粉；被氫氧化鈉溶液吸收；CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
（2）葉綠體；植物利用二氧化碳在葉綠體中進(jìn)行了光合作用，合成了糖類(lèi)——淀粉，淀粉遇碘變藍(lán)。
例2　 A、B、C是大家熟悉與生命運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)的三種化合物，它們所含元素不超過(guò)三種，并有下列轉(zhuǎn)化關(guān)系：
其中化合物D也是日常生活中常見(jiàn)的化合物，在一定條件下可與單質(zhì)甲進(jìn)一步發(fā)生如下變化：
回答下列有關(guān)問(wèn)題：
①在A、B、C、D四種化合物中，所含元素相同的是（寫(xiě)物質(zhì)名稱(chēng)）______、______。
②常溫下，A和B是通過(guò)什么途徑轉(zhuǎn)化為C的？______。
③目前，化合物B在自然界中的含量呈上升趨勢(shì)，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了不良的影響，發(fā)生這種變化的主要原因是______。
④化合物D另有一種同分異構(gòu)體，這種異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是______。
解析：
該題以生物、環(huán)境知識(shí)為載體，測(cè)試學(xué)生有機(jī)化學(xué)知識(shí)、閱讀能力及推理能力等。屬于有機(jī)化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、生物化學(xué)等學(xué)科的綜合題。如果能認(rèn)真閱讀題目和所問(wèn)問(wèn)題，聯(lián)系化學(xué)和環(huán)保、生物知識(shí)，可以找到幾個(gè)突破點(diǎn)。
一是A、B、C是與生命運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)的化合物，像水、糖類(lèi)、油脂、蛋白質(zhì)等。人吸進(jìn)氧氣，呼出二氧化碳，所以二氧化碳也是與生命運(yùn)動(dòng)相關(guān)的化合物；
二是“B在自然界中含量成上升趨勢(shì)，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響”，可聯(lián)系大家熟知的二氧化碳在空氣中的含量上升，會(huì)產(chǎn)生一種叫“溫室效應(yīng)”的不良影響，則可推知B可能為二氧化碳；三是“化合物D另有一種同分異構(gòu)體”，同分異構(gòu)體是有機(jī)物特有的現(xiàn)象，進(jìn)而聯(lián)想到D是一種有機(jī)化合物，再結(jié)合方程式：
多數(shù)有機(jī)物完全燃燒后生成水和二氧化碳，則推知單質(zhì)甲為氧氣，化合物A為水。根據(jù)A和B的化學(xué)計(jì)量數(shù)，可知有機(jī)物D中有2個(gè)碳原子，3×2=6個(gè)氫原子，3×1+2×2-3×2=1個(gè)氧原子，即D的分子式為C2H6O。又由于D為日常生活常見(jiàn)的物質(zhì)，應(yīng)為乙醇，它的同分異構(gòu)體為甲醚。而化合物A和化合物B，即水和二氧化碳在植物光合作用下轉(zhuǎn)化為葡萄糖和氧氣?；衔顲就是葡萄糖，葡萄糖又在酒化酶作用下轉(zhuǎn)化成乙醇和二氧化碳，從而解決所有問(wèn)題。
答案：
①C：葡萄糖；D：乙醇或酒精
②水和二氧化碳是通過(guò)植物進(jìn)行光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖的。
③二氧化碳在空氣中含量呈上升趨勢(shì)并產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”的主要原因是：大量燃燒含碳燃料、人口膨脹、森林大面積砍伐等。
④CH3—O—CH3
例3　 據(jù)報(bào)道人從食物中攝取碘后便在甲狀腺上存積下來(lái)，通過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)可形成甲狀腺素。甲狀腺素的結(jié)構(gòu)如下：
（1）甲狀腺素的分子式為_(kāi)_____。
（2）在甲狀腺內(nèi)，甲狀腺素的合成過(guò)程可能是：
試回答下列問(wèn)題：
①上述兩步反應(yīng)分別是______反應(yīng)和______反應(yīng)。
②試寫(xiě)出上述兩步反應(yīng)的化學(xué)方程式______、______。
（3）人體分泌甲狀腺素過(guò)少，嬰兒時(shí)將患______，成人時(shí)將引起______。
解析：
這是一道滲透化學(xué)、生物學(xué)內(nèi)容的綜合能力測(cè)試題，主要考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移能力和運(yùn)用能力，根據(jù)合成過(guò)程，兩步反應(yīng)均應(yīng)屬于取代反應(yīng)。人體缺碘會(huì)影響甲狀腺、腦功能，導(dǎo)致某些病癥的出現(xiàn)，碘缺乏癥統(tǒng)稱(chēng)IDD（英文縮寫(xiě)）。
答案：（1）C15H11NO4I4（2）①取代；取代。
（3）呆小癥；甲狀腺腫
例4　 ATP（三磷酸腺甘）是體內(nèi)生理活動(dòng)所需能量的直接來(lái)源，故稱(chēng)之為“能量分子”。發(fā)現(xiàn)“能量分子”形成過(guò)程的科學(xué)家獲得了1997年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。ATP的結(jié)構(gòu)如下：
（1）ATP的分子式為_(kāi)_____。
（2）ATP分子中含有兩個(gè)P～O高能磷酸鍵，每水解裂開(kāi)一個(gè)P～O鍵時(shí)，反應(yīng)可釋放約30.5kJ/mol能量。高能磷酸鍵的形成與斷裂的反應(yīng)過(guò)程即是“能量分子”傳遞能量的過(guò)程，轉(zhuǎn)化關(guān)系為：
其中ATP與ADP、ADP與AMP的分子量均相差80，則反應(yīng)④是______。
A．釋能反應(yīng)　 B．吸能反應(yīng)　 C．水解反應(yīng)　 D．磷酸化反應(yīng)
（3）寫(xiě)出由AMP形成“能量分子”ATP的化學(xué)反應(yīng)方程式，并標(biāo)出能量的變化值：______。
（4）如圖7-20所示，能正確表示動(dòng)物肌細(xì)胞內(nèi)ATP產(chǎn)生量與O2供給量之間關(guān)系的曲線是______。
A．a(chǎn)　 B．b　 C．c　 D．都不是
（5）每摩高能磷酸鍵水解時(shí)可釋放出30514kJ的能量，而每摩低能磷酸鍵水解時(shí)可釋放14212kJ的能量，如有50.7g的ATP完全發(fā)生水解，則能放出______kJ的能量。如將其加入到2mol/L的氫氧化鈉溶液中，則需消耗______mol的NaOH。
解析：
該題以最新科技成果為載體，要求學(xué)生敏捷地接受新信息，并通過(guò)自學(xué)，結(jié)合化學(xué)、生物知識(shí)，在分析、評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上應(yīng)用新信息。該類(lèi)題型既加快了新知識(shí)傳播的速度和效果，同時(shí)也加大了對(duì)學(xué)生能力的考查力度。分析第（4）題，可以發(fā)現(xiàn)a表示的是ATP的產(chǎn)生量隨O2的供給量增加而增加；b表示的是ATP的產(chǎn)生量隨O2的供給量增加開(kāi)始增加，隨后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，c表示的是ATP的產(chǎn)生量隨O2的供給量增加沒(méi)有發(fā)生變化。動(dòng)物肌細(xì)胞活動(dòng)加強(qiáng)，O2的供給量增多，肌細(xì)胞中有機(jī)物分解加速，釋放大量的能量，合成大量的ATP；但ATP的產(chǎn)生量與O2的供給量、ATP、Pi和酶等有關(guān)，當(dāng)ADP在細(xì)胞內(nèi)達(dá)到一定量時(shí)就達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。因此，比較曲線a，b，c，正確答案應(yīng)該是B。
答案：（1）C10H16N5O13P3　 （2）B、D　 （3）AMP+2H3PO4→ATP+2H2O-61Kj　 （4）B　 （5）7524；0.9
例5　 有機(jī)合成是近代有機(jī)化學(xué)創(chuàng)立的標(biāo)志，在有機(jī)化學(xué)發(fā)展的歷史上有過(guò)幾次重大的突破。
（1）1824年德國(guó)化學(xué)家維勒首次從無(wú)機(jī)物人工合成了有機(jī)物——尿素。實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)述如下：
（2）美國(guó)學(xué)者米勒設(shè)計(jì)的一個(gè)模擬裝置。抽空后將CH4、NH3和H2從圖中7-21中（a）泵入玻璃儀器內(nèi)，再把B中的水煮沸，使水蒸氣驅(qū)動(dòng)混合氣體在玻璃管內(nèi)流動(dòng)，然后在A內(nèi)放電7天，經(jīng)（b）冷卻后，產(chǎn)物沉積在C中，它含有包括氨基酸在內(nèi)的多種氨基酸。
（3）1965年9月，我國(guó)科學(xué)家汪蝤等成功地合成了具有生理活性的結(jié)晶牛胰島素。另外1981年11月，我國(guó)科學(xué)家又在世界上首先人工合成了酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸。
回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出反應(yīng)①、②的化學(xué)方程式______、______。
（2）圖中A內(nèi)模擬______中發(fā)生______。B和C中的液體相當(dāng)于______。
（3）維勒和米勒的實(shí)驗(yàn)表明______。
（4）結(jié)晶牛胰島素合成的化學(xué)意義和生物學(xué)意義分別是什么？
解析：
本題從化學(xué)史、生物史的角度考查現(xiàn)代科學(xué)前沿的有關(guān)簡(jiǎn)單化學(xué)、生物知識(shí)的問(wèn)題。重在測(cè)試學(xué)生分析和綜合、比較和論證等能力。
答案：（1）①NH4Cl+AgCNO=AgCl↓+NH4CNO
②NH4CNO （NH2）2
（2）原始大氣；閃電現(xiàn)象；原始海洋
（3）維勒合成尿素的意義：用非生物體內(nèi)取得的物質(zhì)可合成有機(jī)物，打破了只能從有機(jī)體取得有機(jī)化合物的限制，并在維勒人工合成尿素后，有機(jī)化學(xué)理論迅速建立起來(lái)。米勒實(shí)驗(yàn)表明在生命起源中，從無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物的化學(xué)過(guò)程是完全可能的。
（4）化學(xué)意義：它突破了簡(jiǎn)單有機(jī)物和生物高分子的界限，開(kāi)創(chuàng)了人工合成高分子的新時(shí)期，向人工合成生命物質(zhì)又邁進(jìn)了一大步。生物學(xué)意義：標(biāo)志著人類(lèi)在探索生命奧秘的歷程中，邁進(jìn)了關(guān)鍵的一步，對(duì)揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)奠定了基礎(chǔ)，并推動(dòng)了分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)的發(fā)展。
例6 　已知化學(xué)反應(yīng)aA+bB=dD+eE，反應(yīng)物A與B反應(yīng)生成D和E的反應(yīng)速率滿足公式v=k[A]x[Y]y。式中[A]和[B]分別是A和B的濃度，x，y為其相應(yīng)的指數(shù)，k是速率常數(shù)，對(duì)給定的反應(yīng)，在一定的溫度下是個(gè)常數(shù)，它的單位與x，y的數(shù)值有關(guān)。今有HbCO中血紅蛋白（Hb）與CO的結(jié)合力比HbO2血紅蛋白與O2的結(jié)合力大200倍。當(dāng)空氣中的CO濃度大到50PPm以上，人體就感到缺氧，這時(shí)血液中羰基血紅蛋白（HbCO）達(dá)到10％，通常人肺的血液中O2的溶解度達(dá)1.6×10-6mol/L，而且其中血紅蛋白的濃度穩(wěn)定在8×10-6mol/L。
①設(shè)速率常數(shù)k=2.1×106L/mol·s（37℃時(shí)）求血紅蛋白中HbO2的生成速率。
②在CO中毒情況下，需要將HbO2的生成速率提高到1.1×104mol/L·s，試計(jì)算這時(shí)所需O2的濃度是多少？（假設(shè)血液中血紅蛋白的濃度是恒定的），如果血液中的氧的濃度與進(jìn)入肺的氧分壓成正比，試提出一個(gè)實(shí)際可行的解決問(wèn)題的方案。
解析：
此題是典型的化學(xué)、生物、日常生活相結(jié)合的題目，用生物、化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。在簡(jiǎn)單反應(yīng)aA+bB=dD+eE中，D和E的反應(yīng)速率v=k[A]a[B]b，題目中分別用未知值x、y代表a、b，但是告訴你k的單位與x、y數(shù)值有關(guān)。根據(jù)這個(gè)提示，又知k=2.1×10-6L/mol·s，代入公式有單位關(guān)系：mol/L·s=L/mol·s×[mol/L]a×[mol/L]b，推出a=b=1。因而推知該反應(yīng)的速率方程是：V=k[Hb][O2]，這是解題的出發(fā)點(diǎn)。
v=2.1×106L/mol·s×1.6×106mol/L×8×10-6mol/L=2.69×10-5mol/L·s
若采用加壓空氣，則其壓力達(dá)4×1.01×105Pa以上，對(duì)人體有害。所以比較合理的解救方法只能讓病人吸入純氧或富氧空氣。
　
精選題
　
1．（1）牙齒表面被一層硬的組成為Ca5（PO4）3OH的物質(zhì)保護(hù)著，它在唾液中存在下述平衡：Ca5（PO4）3OH（固） 5Ca2+
a．進(jìn)食后，細(xì)菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機(jī)酸，這時(shí)牙齒就受到腐蝕。其原因是______；
b．已知Ca5（PO4）3F（固）的溶解度比上面的礦化產(chǎn)物更小，質(zhì)地更堅(jiān)固。請(qǐng)用離子方程式表示，當(dāng)牙膏中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原因是______；
c．根據(jù)以上原理，請(qǐng)你提出一種其他促進(jìn)礦化的方法______。
2．通常洗滌劑中含有三磷酸五鈉（Na5P3O10）。洗滌衣物的廢水如直接排入到河湖中，會(huì)造成水質(zhì)富養(yǎng)化，促使藻類(lèi)大量繁殖，藻類(lèi)死亡之后經(jīng)氧化，消耗水中的氧氣，造成水缺氧，致使河水變黑變臭，魚(yú)類(lèi)等生物因缺氧死亡
①經(jīng)測(cè)定某藻類(lèi)的組成為含C：35.80％；O：49.50％；P：0.87％；H：7.37％；N：6.31％。該藻類(lèi)的最簡(jiǎn)式是（相對(duì)一個(gè)P原子______。
②藻類(lèi)被完全氧化的化學(xué)方程式（生成物除氧外其他元素都為最高價(jià)）______
③現(xiàn)有一個(gè)1×106m2，平均水深為20m的湖泊，含氧氣量為9.1g/m3。若每天排入含3％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）三磷酸五鈉的廢水1000kg。湖里氧氣被消耗盡需要______天。
　
答案
　
1．a(chǎn)．生成有機(jī)酸，H+濃度增大，H+和OH-結(jié)合生成H2O，OH-濃度減小，上述平衡向右移動(dòng)。
b．5Ca2++3PO43++OH-+F-=Ca5（PO4）3F+OH-
c．多吃鈣含量高的食物。
2．①C106H263O110N16P
②C106H263O110N16P+138O2=106CO2+16HNO3+H3PO4+122H2O
③169
　

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