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“STS”是科学(Science)、技术(Technology)、社会(Society)的英文缩写。STS教育是以科学、技术、社会的相互关系为侧重点的教育,反映了当今世界教育改革的浪潮。随着科学、技术、社会三者互动关系的增强以及素质教育的实施,STS教育成为高考化学考查的重要内容。2007年高考试卷中有关STS的试题很多,下面选取部分试题归类解析如下,供参考。
一、环保类
环境保护是一个社会问题,关系到每个公民的切身利益。面对日益恶化的环境,如何才能做到人与自然的和谐发展?这是我们每个人都要沉思的问题。下面通过对环保知识的考查,旨在增强考生及全社会的环保意识。
【例1】(广东理综卷第19题)下述做法能改善空气质量的是()
A.以煤等燃料作为主要生活燃料
B.利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源
C.鼓励私人购买和使用汽车代替公交车
D.限制使用电动车
【解析】如何改善空气质量,是全球共同关心的问题。目前最有效的办法是减少化石燃料的使用,降低SO2、碳氧化物、氮氧化物的排放量,大量使用高效清洁能源。A、C、D错误,B项正确。
【答案】 B
【例2】 (广东卷第8题)下列符合化学实验“绿色化”的有()
①在萃取操作的演示实验中,将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水
②在铜和浓硝酸反应的实验中,将铜片改为可调节高度的铜丝
③将实验室的废酸液和废碱液中和后再排放
A.①②B.①③C.②③D.①②③
【解析】绿色化学又称环境无害化学,是以不破坏生态平衡、节约资源和能源为目的,其最大特点是在采用实现污染预防的科学手段,实现过程和终端均为零排放或零污染,反应物100%转换成目标产物。
本题通过对实验方法、原理等方面的改进,体现出绿色化学的新理念及环保意识。碘比溴更易溶解于CCl4中,且溴易挥发,毒性强,更易污染环境,做萃取操作实验,碘比溴效果更佳。铜和浓硝酸反应会产生大量有毒气体(NO2等),把铜片改为可调节的铜丝,可以随时控制反应进行的程度,降低有毒气体的产生和原料的浪费。直接排放废酸液和废碱液,都会导致水污染,中和后再排放,大大的降低水体的酸度或碱度。①②③都符合“绿色化”理念。
【答案】D
二、医药类
随着生活质量的不断提高,人们越来越关注自身的健康,与医药有关的问题也就成了社会热点。这类考题一般以新型有机物为载体,综合考查有机物组成、反应条件、反应类型、有机物结构简式、化学方程式及同分异构体的种类及书写方法等。
【例3】 (广东卷第13题)顺式Pt(NH3)2Cl2(式量为300)是临床广泛使用的搞肿瘤药物。下列有关该物质的说法中正确的是()
A.由4种元素组成
B.含有NH3分子
C.Pt的化合价为+4
D.Pt元素的质量百分含量为65%
【解析】本题以临床医学广泛使用的搞肿瘤药物为背景考查学生对物质类别及组成的认识。药物Pt(NH3)2Cl2属于配合物,组成不可能有NH3分子,否则会逸出且NH3有毒,B项错误。因NH3为0价,故Pt为+2价,C项错误。
【答案】AD
【例4】 (上海卷第19题)莽草酸是一种合成治疗禽流感药物达菲的原料,鞣酸存在于苹果、生石榴等植物中。下列关于这两种有机化合物的说法正确的是()
A.两种酸都能与溴水反应
B.两种酸遇三氯化铁溶液都显色
C.鞣酸分子与莽草酸分子相比多了两个碳碳双键
D.等物质的量的两种酸与足量金属钠反应产生氢气的量相同
【解析】本题通过对比考查了烃的衍生物结构与性质。从两种物质的结构可以看出,莽草酸中含羧基、醇羟基和碳碳双键,鞣酸中含有羧基、酚羟基,再由各官能团性质推知A、D项正确。
【答案】AD
三、生产类
化学是一门实验科学,如何把科研成果转化成生产力,应用到实际生产中去造福人类,还需要每一位青年学子以后不断的努力、探索与创新。
【例5】 (天津理综第12题)下列有关工业生产的叙述正确的是()
A.合成氨生产过程中将NH3液化分离,可加快正反应速率,提高N2、H2的转化率
B.硫酸工业中,在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量
C.电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法,可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室
D.电解精炼铜时,同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小
【解析】氨气液化,减少生成物的量,反应速率降低,但转化率提高。为了提高SO3的吸收效率,吸收塔内安装了大量瓷环;在接触室安装热交换器,及时传递SO2催化氧化释放的热量,提高能量的利用率。离子交换膜阻止阳极室产生的Cl2进入阴极室。电解精炼铜时,由于产生大量的阳极泥,使得阳极溶解铜的质量小于阴极析出铜的质量。综上所述,A、B、C项错误,D项正确。
【答案】D
四、生活类
化学离不开生活,生活也离不开化学,体现了化学实实在在、学以致用的特点,激发了学生热爱生活、热爱化学的情趣。
【例6】(四川理综卷第6题)下列家庭验中不涉及化学变化的是()
A.用熟苹果催熟青香蕉
B.用少量食醋除去水壶中的水垢
C.用糯米、酒曲和水制甜酒酿
D.用鸡蛋壳膜和蒸馏水除去淀粉胶体中的食盐
【解析】熟苹果能释放出乙烯,乙烯是一种催熟剂,即利用成熟水果放出的乙烯催熟生水果。水垢主要成分是Mg(OH)2和CaCO3,与食醋中的醋酸发生化学反应而除去。糯米主要成分是淀粉,先水解成葡萄糖,再在酒曲酶的作用下发酵生酒精。鸡蛋壳膜是一种半透膜,即利用渗析法提纯胶体,它属于物理变化。
【答案】D
【例7】 (山东理综卷第9题)下列叙述正确的是()
A.目前加碘食盐中主要添加的KIO3
B.日常生活中无水乙醇常用于杀菌消毒
C.绿色食品是不含任何化学物质的食品
D.在空气质量日报中CO2含量属于空气污染指数
【解析】杀菌消毒的乙醇浓度一般是75%;绿色食品是指无污染、无公害的安全食品;CO2是空气的成分之一,空气污染指数通常是以SO2、氮氧化物、颗粒物含量为依据。B、C、D项错误,A项正确。
【答案】A
五、能源类
能源问题是人类面对的最紧迫、最现实的问题,人类已经受到能源危机的困扰,节约有限的能源(化石燃料)、开发高效清洁能源已迫在眉睫,让未来社会的主人、建设者认识能源的重要性和危机,正是高考命题的目的和旨意之一。
【例8】 (广东理综卷第34题)下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是()
A.石油裂解得到的汽油是纯净物
B.石油产品都可用于聚合反应
C.天然气是一种清洁的化石燃料
D.水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
【解析】汽油是含有C5~C11的混合烃,属于混合物;石油产品中烯烃、炔烃可以发生加聚反应,而烷烃不发生聚合反应:天然气不完全燃烧同样会释放出CO,它不是理想的清洁能源。A、B、C项错误,D项正确。
【答案】D
【例9】(上海卷第1题)近期我国冀东渤海湾发现储量达10亿吨的大型油田。下列关于石油的说法正确的是()
A.石油属于可再生矿物能源
B.石油主要含有碳、氢两种元素
C.石油的裂化是物理变化
D.石油分馏的各馏分均是纯净物
【解析】本题考查的是石油的组成及性质等知识点。煤、石油等化石能源属于不可再生能源;石油的裂化是将碳链较长的烃断裂成碳链较短的烃,所以石油的裂化是化学变化;石油分馏是依据蒸馏原理将石油中各成分按沸点范围进去分离,得到的各馏分是处于某一温度范围内的混合物。A、C、D项错误,B项正确。
【答案】B
六、资源类
海水中存在大量的资源,科学高效的开发利用是很多国家共同关心的问题,相关进展及成果也是社会的热点之一。
【例10】 (广东卷第4题)许多国家十分重视海水资源的综合利用。不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是()
A.氯、溴、碘
B.钠、镁、铝
C.烧碱、氢气
D.食盐、淡水
【解析】A、B、C项中物质只能通过化学变化取得,D项淡化海水即可。
【答案】D
七、材料类
此类考题一般结合重大事件,紧扣社会热点,综合考查了学生的阅读能力、接受和处理信息的能力。
【例11】 (北京理综卷第5题)将用于2008年北京奥运会的国家游泳中心(水立方)的建筑采用了膜材料ETFE,该材料为四氟乙烯与乙烯的共聚物,四氟乙烯也可与六氟丙烯共聚成全氟乙丙烯。下列说法错误的是()
A.ETFE分子中可能存在“—CH2—CH2—CF2—CF2—”的连接方式
B.合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯的反应均为加聚反应
C.聚全氟乙丙烯分子的结构简式可能:CF2—CF2—CF2—CF—CF3
D.四氟乙烯中既含有极性键又含有非极性键
【解析】CF2=CF2中含有C-F极性键、C=C非极性键。CF2=CF2与CF3CF=CF2都能发生加聚反应,生成的聚全氟乙丙烯结构为CF2—CF2—CF(CF3)—CF2或CF2—CF2—CF2—CF(CF3)。A、C项错误,选AC。
【答案】AC
八、科技类
该类考题一般以是最新的科技成果为情境,具有起点高、落点低,陌生度大、得分率高等特点,它让学生在审题、解题的过程中扩大知识面,开阔眼界,体现了学生的自学能力、阅读能力、迁移能力及应用能力,一直是高考的保留题。
【例12】 (天津理综卷第7题)2007年3月21日,我国公布了111号元素Rg的中文名称。该元素名称及所在周期()
A.钅仑第七周期
B.镭第七周期
C.铼第六周期D.氡第六周期
【解析】本题可以借助零族元素的原子序数及各层电子数的变化规律推断,其中86号元素是氡,同族下一周期应是118号元素,故111号元素位于第七周期、 IB族,A项符合题意。
【答案】A
【例13】(广东卷第9题)科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池,利用细菌将有机物转化为氢气,氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为()
A.H2+2OH-=2H2O+2e-
B.O2+4H++4e-=2H2O
C.H2=2H++2e-
D.O2+2H2O+4e-=4OH-
【解析】电解液为酸性,A项错误;负极通入氢气,正极通入氧气,B、D项错误,C项正确。
【答案】C
可见,STS教育重视理论联系实际,关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境的协调发展,以促进学生在知识和技能、过程和方法、情感、态度和价值观等方面的全面发展,它仍是以后高考命题的热点和亮点。
(审稿:冬镜寰编校:蔡瑞杰)
一、环保类
环境保护是一个社会问题,关系到每个公民的切身利益。面对日益恶化的环境,如何才能做到人与自然的和谐发展?这是我们每个人都要沉思的问题。下面通过对环保知识的考查,旨在增强考生及全社会的环保意识。
【例1】(广东理综卷第19题)下述做法能改善空气质量的是()
A.以煤等燃料作为主要生活燃料
B.利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源
C.鼓励私人购买和使用汽车代替公交车
D.限制使用电动车
【解析】如何改善空气质量,是全球共同关心的问题。目前最有效的办法是减少化石燃料的使用,降低SO2、碳氧化物、氮氧化物的排放量,大量使用高效清洁能源。A、C、D错误,B项正确。
【答案】 B
【例2】 (广东卷第8题)下列符合化学实验“绿色化”的有()
①在萃取操作的演示实验中,将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水
②在铜和浓硝酸反应的实验中,将铜片改为可调节高度的铜丝
③将实验室的废酸液和废碱液中和后再排放
A.①②B.①③C.②③D.①②③
【解析】绿色化学又称环境无害化学,是以不破坏生态平衡、节约资源和能源为目的,其最大特点是在采用实现污染预防的科学手段,实现过程和终端均为零排放或零污染,反应物100%转换成目标产物。
本题通过对实验方法、原理等方面的改进,体现出绿色化学的新理念及环保意识。碘比溴更易溶解于CCl4中,且溴易挥发,毒性强,更易污染环境,做萃取操作实验,碘比溴效果更佳。铜和浓硝酸反应会产生大量有毒气体(NO2等),把铜片改为可调节的铜丝,可以随时控制反应进行的程度,降低有毒气体的产生和原料的浪费。直接排放废酸液和废碱液,都会导致水污染,中和后再排放,大大的降低水体的酸度或碱度。①②③都符合“绿色化”理念。
【答案】D
二、医药类
随着生活质量的不断提高,人们越来越关注自身的健康,与医药有关的问题也就成了社会热点。这类考题一般以新型有机物为载体,综合考查有机物组成、反应条件、反应类型、有机物结构简式、化学方程式及同分异构体的种类及书写方法等。
【例3】 (广东卷第13题)顺式Pt(NH3)2Cl2(式量为300)是临床广泛使用的搞肿瘤药物。下列有关该物质的说法中正确的是()
A.由4种元素组成
B.含有NH3分子
C.Pt的化合价为+4
D.Pt元素的质量百分含量为65%
【解析】本题以临床医学广泛使用的搞肿瘤药物为背景考查学生对物质类别及组成的认识。药物Pt(NH3)2Cl2属于配合物,组成不可能有NH3分子,否则会逸出且NH3有毒,B项错误。因NH3为0价,故Pt为+2价,C项错误。
【答案】AD
【例4】 (上海卷第19题)莽草酸是一种合成治疗禽流感药物达菲的原料,鞣酸存在于苹果、生石榴等植物中。下列关于这两种有机化合物的说法正确的是()
A.两种酸都能与溴水反应
B.两种酸遇三氯化铁溶液都显色
C.鞣酸分子与莽草酸分子相比多了两个碳碳双键
D.等物质的量的两种酸与足量金属钠反应产生氢气的量相同
【解析】本题通过对比考查了烃的衍生物结构与性质。从两种物质的结构可以看出,莽草酸中含羧基、醇羟基和碳碳双键,鞣酸中含有羧基、酚羟基,再由各官能团性质推知A、D项正确。
【答案】AD
三、生产类
化学是一门实验科学,如何把科研成果转化成生产力,应用到实际生产中去造福人类,还需要每一位青年学子以后不断的努力、探索与创新。
【例5】 (天津理综第12题)下列有关工业生产的叙述正确的是()
A.合成氨生产过程中将NH3液化分离,可加快正反应速率,提高N2、H2的转化率
B.硫酸工业中,在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量
C.电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法,可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室
D.电解精炼铜时,同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小
【解析】氨气液化,减少生成物的量,反应速率降低,但转化率提高。为了提高SO3的吸收效率,吸收塔内安装了大量瓷环;在接触室安装热交换器,及时传递SO2催化氧化释放的热量,提高能量的利用率。离子交换膜阻止阳极室产生的Cl2进入阴极室。电解精炼铜时,由于产生大量的阳极泥,使得阳极溶解铜的质量小于阴极析出铜的质量。综上所述,A、B、C项错误,D项正确。
【答案】D
四、生活类
化学离不开生活,生活也离不开化学,体现了化学实实在在、学以致用的特点,激发了学生热爱生活、热爱化学的情趣。
【例6】(四川理综卷第6题)下列家庭验中不涉及化学变化的是()
A.用熟苹果催熟青香蕉
B.用少量食醋除去水壶中的水垢
C.用糯米、酒曲和水制甜酒酿
D.用鸡蛋壳膜和蒸馏水除去淀粉胶体中的食盐
【解析】熟苹果能释放出乙烯,乙烯是一种催熟剂,即利用成熟水果放出的乙烯催熟生水果。水垢主要成分是Mg(OH)2和CaCO3,与食醋中的醋酸发生化学反应而除去。糯米主要成分是淀粉,先水解成葡萄糖,再在酒曲酶的作用下发酵生酒精。鸡蛋壳膜是一种半透膜,即利用渗析法提纯胶体,它属于物理变化。
【答案】D
【例7】 (山东理综卷第9题)下列叙述正确的是()
A.目前加碘食盐中主要添加的KIO3
B.日常生活中无水乙醇常用于杀菌消毒
C.绿色食品是不含任何化学物质的食品
D.在空气质量日报中CO2含量属于空气污染指数
【解析】杀菌消毒的乙醇浓度一般是75%;绿色食品是指无污染、无公害的安全食品;CO2是空气的成分之一,空气污染指数通常是以SO2、氮氧化物、颗粒物含量为依据。B、C、D项错误,A项正确。
【答案】A
五、能源类
能源问题是人类面对的最紧迫、最现实的问题,人类已经受到能源危机的困扰,节约有限的能源(化石燃料)、开发高效清洁能源已迫在眉睫,让未来社会的主人、建设者认识能源的重要性和危机,正是高考命题的目的和旨意之一。
【例8】 (广东理综卷第34题)下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是()
A.石油裂解得到的汽油是纯净物
B.石油产品都可用于聚合反应
C.天然气是一种清洁的化石燃料
D.水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
【解析】汽油是含有C5~C11的混合烃,属于混合物;石油产品中烯烃、炔烃可以发生加聚反应,而烷烃不发生聚合反应:天然气不完全燃烧同样会释放出CO,它不是理想的清洁能源。A、B、C项错误,D项正确。
【答案】D
【例9】(上海卷第1题)近期我国冀东渤海湾发现储量达10亿吨的大型油田。下列关于石油的说法正确的是()
A.石油属于可再生矿物能源
B.石油主要含有碳、氢两种元素
C.石油的裂化是物理变化
D.石油分馏的各馏分均是纯净物
【解析】本题考查的是石油的组成及性质等知识点。煤、石油等化石能源属于不可再生能源;石油的裂化是将碳链较长的烃断裂成碳链较短的烃,所以石油的裂化是化学变化;石油分馏是依据蒸馏原理将石油中各成分按沸点范围进去分离,得到的各馏分是处于某一温度范围内的混合物。A、C、D项错误,B项正确。
【答案】B
六、资源类
海水中存在大量的资源,科学高效的开发利用是很多国家共同关心的问题,相关进展及成果也是社会的热点之一。
【例10】 (广东卷第4题)许多国家十分重视海水资源的综合利用。不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是()
A.氯、溴、碘
B.钠、镁、铝
C.烧碱、氢气
D.食盐、淡水
【解析】A、B、C项中物质只能通过化学变化取得,D项淡化海水即可。
【答案】D
七、材料类
此类考题一般结合重大事件,紧扣社会热点,综合考查了学生的阅读能力、接受和处理信息的能力。
【例11】 (北京理综卷第5题)将用于2008年北京奥运会的国家游泳中心(水立方)的建筑采用了膜材料ETFE,该材料为四氟乙烯与乙烯的共聚物,四氟乙烯也可与六氟丙烯共聚成全氟乙丙烯。下列说法错误的是()
A.ETFE分子中可能存在“—CH2—CH2—CF2—CF2—”的连接方式
B.合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯的反应均为加聚反应
C.聚全氟乙丙烯分子的结构简式可能:CF2—CF2—CF2—CF—CF3
D.四氟乙烯中既含有极性键又含有非极性键
【解析】CF2=CF2中含有C-F极性键、C=C非极性键。CF2=CF2与CF3CF=CF2都能发生加聚反应,生成的聚全氟乙丙烯结构为CF2—CF2—CF(CF3)—CF2或CF2—CF2—CF2—CF(CF3)。A、C项错误,选AC。
【答案】AC
八、科技类
该类考题一般以是最新的科技成果为情境,具有起点高、落点低,陌生度大、得分率高等特点,它让学生在审题、解题的过程中扩大知识面,开阔眼界,体现了学生的自学能力、阅读能力、迁移能力及应用能力,一直是高考的保留题。
【例12】 (天津理综卷第7题)2007年3月21日,我国公布了111号元素Rg的中文名称。该元素名称及所在周期()
A.钅仑第七周期
B.镭第七周期
C.铼第六周期D.氡第六周期
【解析】本题可以借助零族元素的原子序数及各层电子数的变化规律推断,其中86号元素是氡,同族下一周期应是118号元素,故111号元素位于第七周期、 IB族,A项符合题意。
【答案】A
【例13】(广东卷第9题)科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池,利用细菌将有机物转化为氢气,氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为()
A.H2+2OH-=2H2O+2e-
B.O2+4H++4e-=2H2O
C.H2=2H++2e-
D.O2+2H2O+4e-=4OH-
【解析】电解液为酸性,A项错误;负极通入氢气,正极通入氧气,B、D项错误,C项正确。
【答案】C
可见,STS教育重视理论联系实际,关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境的协调发展,以促进学生在知识和技能、过程和方法、情感、态度和价值观等方面的全面发展,它仍是以后高考命题的热点和亮点。
(审稿:冬镜寰编校:蔡瑞杰)