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專題十六STSE 創(chuàng)新題型技巧專題

近年來高考在強調(diào)夯實基礎(chǔ)、抓主干和核心知識的基礎(chǔ)上，試題的命制越來越凸現(xiàn)知識與能力并重，并以基礎(chǔ)知識為載體來強化對能力的考查，因而創(chuàng)新型、開放型試題逐漸成為最受青睞的題型。創(chuàng)新型試題是指不能單純地通過簡單仿效或機械套用或機械記憶去解答的問題，其考查的知識點仍是中學化學的主干知識，但問題解答的方法卻靈活多樣，富有技巧性，提高了對學生綜合應用能力的要求，現(xiàn)對近年來高考化學創(chuàng)新型試題常見題型進行歸類分析，以尋找命題規(guī)律，探究解題技巧。
【考點分析】STSE創(chuàng)新題型應對策略
STSE是由英語單詞Science（科學）、Technology（技術(shù)）、Society（社會）、Environment（環(huán)境）的首字母縮寫而成。
一、STSE創(chuàng)新題的特點
這類題通常是高起點、低落點，與生活、科技和環(huán)境相關(guān)。一般選擇最新科技成果（最近諾貝爾獎成果、科技新發(fā)現(xiàn)、上一年度國內(nèi)或國外十大科技進展等）、與社會、生活聯(lián)系緊密的材料（藥物、食品、新型材料等）作為載體命題，問題設(shè)計嚴格依據(jù)《高考大綱》，知識源于教材，最終都是用化學知識解決問題。這也是考查學生的知識運用能力和理解能力。
二、STSE創(chuàng)新題的類型
以或簡答題等題型出現(xiàn)。在中，通過新材料、新信息介紹，以某點為信息源輻射相關(guān)聯(lián)知識與方法，以判斷正誤、推理為主，考查識記知識，屬于較易題。簡答題要求根據(jù)中學化學知識和原理分析、解釋相關(guān)現(xiàn)象，對邏輯思維、文字表達能力要求較高，屬于中等難度題。
三、STSE創(chuàng)新題的解題方法與思路
第一步??讀題。對于陌生度較高的STSE試題要做到逐字逐句，挖掘關(guān)鍵字，排除干擾信息，找出有效信息。對于新信息中的有機化學方程式，要從斷鍵、成鍵角度分析，找出規(guī)律；對于新物質(zhì)或常見物質(zhì)的新性質(zhì)，要找出其不同點。正所謂“書讀百遍，其義自見”。
第二步??聯(lián)題。在讀題的基礎(chǔ)上，結(jié)合題目中的問題或選項分析本題考查的知識板塊，聯(lián)系中學化學知識體系，尋找要提取的信息。
第三步??析題。找到需要的信息后，需進行分析。分析時要從大腦信息庫中迅速提取所需要的知識，并使思維從新情境回歸到課本、回歸到平時的學習中來。
第四步??解題。解題時要注意根據(jù)題目的要求回答相應問題。如果是簡答題一定要言簡意賅，即一定要做到聯(lián)系化學原理，切入點正確，分析、說理層次清晰，要點全面。
【難點解析】
一、改編、重組、整合教材內(nèi)容，拓寬思維的廣度、深度
這類試題往往以教材實驗、重要文字描述及課后習題為素材，對其進行改編、重組、整合或延伸，所以陌生度不大，故學生在解答時感到簡單，但因問題設(shè)計的角度、深度或說法發(fā)生變化，又易導致答題錯誤。
【例1】某課外研究小組，用含有較多雜質(zhì)的銅粉，通過不同的化學反應制取膽礬。其設(shè)計的實驗過程為：


（1）雜銅中含有大量的有機物，可采用灼燒的方法除去有機物，灼燒時將瓷坩堝置于 上（用以下所給儀器的編號填入，下同），取用坩堝應使用 ，灼燒后的坩堝應放在 上，不能直接放在桌面上。
實驗所用儀器：a．蒸發(fā)皿 b．石棉網(wǎng) c．泥三角 d．表面皿
e．坩堝鉗 f．試管夾
（2）雜銅經(jīng)灼燒后得到的產(chǎn)物是氧化銅及少量銅的混合物，用以制取膽礬。灼燒后含有少量銅的可能原因是 。
a．灼燒過程中部分氧化銅被還原
b．灼燒不充分銅未被完全氧化
c．氧化銅在加熱過程中分解生成銅
d．該條件下銅無法被氧氣氧化
（3）通過途徑Ⅱ?qū)崿F(xiàn)用粗制氧化銅制取膽礬，必須進行的實驗操作步驟：酸溶、加熱通氧氣、過濾、 、冷卻結(jié)晶、 、自然干燥。
（4）由粗制氧化銅通過兩種途徑制取膽礬，與途徑Ⅰ相比，途徑Ⅱ有明顯的兩個優(yōu)點是： 、 。
（5）在測定所得膽礬（CuSO4?xH2O）中結(jié)晶水x值的實驗過程中：稱量操作至少進行 次。
（6）若測定結(jié)果x值偏高，可能的原因是 。
a．加熱溫度過高b．膽礬晶體的顆粒較大
c．加熱后放在空氣中冷卻d．膽礬晶體部分風化
【解析】（1）因坩堝加熱后溫度較高，應放在泥三角上進行加熱，且取用坩堝時要用坩堝鉗，并且為防止坩堝炸裂和燒環(huán)桌面，燒后的坩堝要在石棉網(wǎng)上冷卻，不能直接放在桌面上。
（2）灼燒后含有少量銅其原因可能是灼燒不充分，銅未被完全氧化，也可能是灼燒過程中部分氧化銅被還原。
（3）利用途徑Ⅱ制取膽礬時，必須先加酸將氧化銅溶解，加熱通氧氣將Cu氧化，過濾除去粗制氧化銅中的不溶物雜質(zhì)后，然后再蒸發(fā)溶劑，冷卻結(jié)晶，再過濾得晶體，最后將其干燥，由此可寫出答案。
（4）根據(jù)途徑Ⅰ的反應方程式Cu＋2H2SO4（濃） CuSO4＋SO2↑＋2H2O和途徑Ⅱ的反應方程式2Cu＋O2＋2H2OS4（稀） 2CuSO4＋2H2O，可以看出途徑Ⅱ的優(yōu)點是：①產(chǎn)生等量的膽礬比途徑Ⅰ耗硫酸少；②途徑Ⅱ不產(chǎn)生污染大氣的氣體（SO2）。
（5）稱量操作至少進行4次，分別是：①稱量坩鍋；②稱量加入晶體后的坩堝；③稱量加熱冷卻后的坩堝；④稱量再加熱、再冷卻后的坩堝至兩次稱量的值相差不超過0．1g。
（6）若測定結(jié)果x值偏高，可能是加熱溫度過高使CuSO4晶體中的CuSO4分解了，其他三項均使x值偏低。
【答案】（1）c e b （2）a b （3）蒸發(fā) 過濾
（4）產(chǎn)生等量膽礬途徑Ⅱ消耗硫酸少 途徑Ⅱ不會產(chǎn)生污染大氣的氣體 （5）4 （6）a
【點評】本題以高一化學教材第六章氧族元素、環(huán)境保護復習題（2）:用銅和濃硫酸為原料制取硫酸銅時，可用下列兩種方法：
（1）Cu CuSO4，（2）Cu CuO CuSO4，這兩種方法中，哪種較好？為什么？和高三選修教材上的實驗??硫酸銅晶體中結(jié)晶水含量的測定為題材進行改編、重組，和整合命制的，陌生度小，這類試題的出現(xiàn)，有利于引導對教材知識的進一步整合，融合和思考，拓寬了命題的角度，提升了思維的空間。
【變式訓練】實驗室常利用甲醛法測定（NH4）2SO4樣品中氮的質(zhì)量分數(shù)，其反應原理為：4NH ＋6HCHO＝3H＋＋6H2O＋（CH2）6N4H＋[滴定時，1 mol （CH2）6N4H＋與1 mol H＋相當]，然后用NaOH標準溶液滴定反應生成的酸。某興趣小組用甲醛法進行了如下實驗：
步驟Ⅰ 稱取樣品1．500g。
步驟Ⅱ 將樣品溶解后，完全轉(zhuǎn)移到250 mL容量瓶中，定容，充分搖勻。
步驟Ⅲ 移取25．00 mL樣品溶液于250 mL錐形瓶中，加入10 mL20％的中性甲醛溶液，搖勻、靜置5 min后，加入1～2滴酚酞度液，用NaOH標準溶液滴定至終點。按上述操作方法再重復2次。
（1）根據(jù)步驟Ⅲ：
①堿式滴定管用蒸餾水洗滌后，直接加入NaOH標準溶液進行滴定，則測得樣品中氮的質(zhì)量分數(shù) （填“偏高”、“偏低”或“無影響”）。
②錐形瓶用蒸餾水洗滌后，水未倒盡，則滴定時用去NaOH標準溶液的體積 （填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。
③滴定時邊滴邊搖動錐形瓶，眼睛應觀察 。
A、滴定管內(nèi)液面的變化 B、錐形瓶內(nèi)溶液顏色的變化
④滴定達到終點時，溶液由 色變成 色。
（2）滴定結(jié)果如下表所示：
實驗
編號待測溶液的體積
/mL標準溶液的體積/mL
滴定前刻度滴定后刻度
125．001．0221．03
225．002．0021．99
325．000．2020．20
若NaOH標準溶液的濃度為0．101 0 mol?L－1，則該樣品中氮的質(zhì)量分數(shù)為 。
【答案】（1）①偏高 ②無影響 ③B ④無 粉紅（或淺紅）（2）18．85％
二、以圖表或某一物質(zhì)為載體，強化學科間知識的綜合
以圖表或某一物質(zhì)為載體，將基本概念，基本理論，元素化合物，計算和實驗，無機和有機等知識進行融合創(chuàng)新，具有較高的區(qū)分度，有利于高校選拔人才，是近年來高考化學命題的一大亮點。
【例2】紅磷P（s）和Cl2（g）發(fā)生反應生成PCl3（g）和PCl5（g）。反應過程和能量關(guān)系如圖所示（圖中的△H表示生成1 mol產(chǎn)生的數(shù)據(jù)）。


根據(jù)上圖回答下列問題：
（1）P和Cl2反應生成PCl3的熱化學方程式是 。
（2）PCl3分解成PCl3和Cl2的熱化學方程式是 ，上述分解反應是一個可逆反應，溫度為T1時，在密閉容器中加入0．80 mol PCl5，反應達到平衡時PCl5還剩0．60 mol，其分解率 等于 ；若反應溫度由T1升高到T2，平衡時PCl5的分解率為 ， （填“大于”、“小于”或“等于”）。
（3）工業(yè)上制備PCl5通常分兩步進行，先將P和Cl2反應生成中間產(chǎn)物PCl3，然后降溫，再和Cl2反應生成PCl5。原因是 。
（4）P和Cl2分兩步反應生成1 mol PCl5 的△H4 △H3（填“大于”、“小于”或“等于”）。
（5）PCl5與足量水充分反應，最終生成兩種酸，其化學方程式是 。
【解析】（1）由圖可以看出，1 mol P與Cl2中完全燃燒放出的熱量為306 kJ?mol－1，所以P與Cl2反應生成PCl3的熱化學方程式為P（s）＋ Cl2（g）＝PCl3（g）；△H＝－306 kJ?mol－1。
（2）中間產(chǎn)生PCl3和未完全反應的Cl2的總能量高于最終產(chǎn)物PCl5的能量，其△H＝－93 kJ?mol－1，所以PCl5（g）＝PCl3（g）＋Cl2（g）；△H＝93 kJ?mol－1；分解率 ＝ ×100％＝25％，由熱化學方程式可知，此反應的正反應為吸熱反應，所以升高溫度，平衡向正反應方向移動，PCl5的分解率增大， ＞ 。
（3）由圖可知，P與Cl2反應生成PCl3，PCl3和Cl2進一步反應生成PCl5，都是放熱反應，分兩步進行且第二步降低溫度，有利于PCl5的生成，防止PCl5的分解。
（4）由蓋期定律可知，一步生成PCl5和兩步生成PCl5的總熱效應相等，即△H4＝△H3＝△H1＋△H2＝－306 kJ/mol－93 kJ/mol＝－399 kJ?mol－1。
（5）PCl5與水反應生成H3PO4和HCl，化學方程式為：PCl5＋4H2O＝H3PO4＋5HCl。
【答案】（1）P（s）＋ Cl2（g）＝PCl3（g）；△H＝－306 kJ?mol－1。
（2）PCl5（g）＝PCl3（g）＋Cl2（g）；△H＝93 kJ?mol－1 25% 大于
（3）兩步反應均為放熱反應，降低溫度有利于提高產(chǎn)率，防止產(chǎn)物分解。
（4）－399 kJ?mol－1 等于
（5）PCl5＋4H2O＝H3PO4＋5HCl
【例3】二甲醚（CH3OCH3）被稱為21世紀的新型燃料，它清潔、高效，具有優(yōu)良的環(huán)保性能。四川是利用天然氣生產(chǎn)二甲醚的重要基地之一。
請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br> （1）與二甲醚相對分子質(zhì)量相等且元素種類相同的有機物的結(jié)構(gòu)簡式是： 。
（2）二甲醚可由合成氣（CO＋H2）在一定件下制得。用合成氣制二甲醚時，還產(chǎn)生了一種可參與大氣循環(huán)的無機化合物，該反應的化學方程式可能是： 。
（3）以二甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池。該電池中負極上的電極反應式是： 。

（4）制備二甲醚的合成氣可由甲烷與水蒸氣或二氧化碳經(jīng)高溫催化反應制得。合成氣除制二甲醚外，還可用于冶煉金屬，用它冶煉鐵的生產(chǎn)過程可示意如下：

①在催化反應室中進行的反應均為可逆反應，增大體系的壓強對甲烷轉(zhuǎn)化率的影響是 （填“增大”“減小”或“不變”）。
②在上述煉鐵過程的某時間段內(nèi)，若有x m3（標準狀況）的甲烷進入燃燒室中充分燃燒，還原反應室有5y kg（即 ×103 mol）鐵生成，假設(shè)燃燒室與還原反應室產(chǎn)生的高溫尾氣全部進入催化反應室，則這些高溫尾毛在理論上可產(chǎn)生合成氣 m3（標準狀況）。
【解析】（1）由于醇與等碳原子數(shù)的醚為同分異構(gòu)體，顯然相對分子質(zhì)量相等，C2H5OH符合條件，由于1 mol O的質(zhì)量等于1 mol CH4的質(zhì)量。1 mol碳的質(zhì)量等于12 mol H的質(zhì)量，在C2H6O的基礎(chǔ)上去掉1個CH4而同時增加一個氧即CH2O2應符合條件，經(jīng)驗證，沒有其他的分子符合題意。
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律及規(guī)律可得如下符合條件的化學方程式：3CO＋3H2＝CH3OCH3＋CO2或2CO＋4H2＝CH3OCH3＋H2O。
（3）由原電池原理可知負極發(fā)生氧化反應失電子，由于CH3OCH3被氧化的產(chǎn)物在堿性溶液中不能存在，故負極反應物應為 和H2O，即CH3OCH3＋16OH－?12e－＝2 ＋11H2O。
（4）由CH4＋H2O（g） CO＋3H2①和反應CH4＋CO2 2CO＋2H2② 知，增大壓強可使上述平衡向逆反應方向移動，減少CH4的轉(zhuǎn)化率。由反應CH4＋2O2 CO2＋2H2O知x m3的CH4可產(chǎn)生3x m3的CO2與H2O的混合氣體；又由Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2，F(xiàn)e2O3＋3H2 2Fe＋3H2O知，生成 ×103 mol的Fe產(chǎn)生3y 103的高溫尾氣，故由反應①②知最后可得合成所12（x＋y） m3。
【答案】（1）CH3CH2OH、HCOOH
（2）3CO＋H2＝CH3OCH3＋CO2或2CO＋4H2＝CH3OCH3＋H2O
（3）CH3OCH3＋16OH??12e－＝2 ＋11H2O
（4）①減少 ②12（x＋y）
【點評】例2以圖表為載體，將反應熱的本質(zhì)，熱化學方程式的書寫，反應熱的計算，化學平衡等知識進行融合創(chuàng)新。例3以二甲醚為載體，考查了有機和無機、同分異構(gòu)體、原電池及化學平衡等知識內(nèi)容，這類試題的出現(xiàn)使人感到耳目一新，充分出現(xiàn)了“深化基礎(chǔ)、知識與能力并重、穩(wěn)中求變”的命題特點。
【變式訓練】銅在自然界存在于多種礦石中，如：
礦石名稱黃銅礦斑銅礦輝銅礦孔雀石
主要成分CuFeS2Cu5FeS4Cu2SCuCO3?Cu（OH）2
請回答下列問題：
（1）上表所列銅化合物中，銅的質(zhì)量百分含量最高的是 。
（2）工業(yè)上以黃銅礦為原料，采用火法熔煉工藝生產(chǎn)銅。該工藝的中間過程會發(fā)生反應：2CU2O＋Cu2S 6Cu＋SO2↑，反應的氧化劑是 。
（3）SO2尾氣直接排放到大氣中造成環(huán)境污染的后果是 ；處理該尾氣可得到有價值的化學品，寫出其中1種酸和1種鹽的名稱 。
（4）黃銅礦熔煉后得到的粗銅含少量Fe、Ag、Au等金屬雜質(zhì)，需進一步采用電解法清制。請簡述粗銅電解得到精銅的原理： 。
（5）下表中，對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及其有無因果關(guān)系的判斷都正確的是 （填字母）。
選項陳述Ⅰ陳述Ⅱ判斷
A銅綠的主要成分是堿式碳酸銅可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠Ⅰ對；Ⅱ?qū)�；�?br>B銅表面易形成
致密的氧化膜銅容器可以
盛放濃硫酸Ⅰ對；Ⅱ?qū)�；�?br>C鐵比銅活潑鉚在銅板上的鐵釘在潮濕空氣中不易生銹Ⅰ對；Ⅱ?qū)�；�?br>D藍色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末是物理變化硫酸銅溶液可用作游泳池的消毒劑Ⅰ錯；Ⅱ?qū)�；無
【答案】（1）Cu2S （2）Cu2O和Cu2S
（3）形成酸雨，會對植物和建筑物等造成嚴重危害 硫酸、硫酸銨
（4）電解池中，粗銅作陽極，精銅作陰極，為硫酸銅溶液。陽極上發(fā)生氧化反應，粗銅中的銅以及比銅活潑的金屬失去電子進入溶液，不如銅活潑的金屬沉入電解槽形成“陽極泥”；陰極上發(fā)生還原反應，溶液中的銅離子得到電子變成銅單質(zhì)沉積在純銅上，從而達到精制Cu的目的
（5）AD
三、聯(lián)系科學實踐，體現(xiàn)創(chuàng)新理念
試題注重STSE（科學、技術(shù)、社會、環(huán)境）教育，注重理論聯(lián)系實際，并能應用所學知識解決生產(chǎn)、生活和社會熱點中的實際問題，命題具有創(chuàng)新理念，已成為高考的另一大亮點。
【例4】纖維素是自然界最為豐富的可再生的天然高分子資源。
（1）纖維素可制備用于紡織、造紙等的黏膠纖維[成分是（C6H10O5）n]，生產(chǎn)過程涉及多個化學反應。工藝簡圖如下：

近來，化學家開發(fā)了一種使用NMMO加工纖維素的新方法，產(chǎn)品“Lyocell纖維”成分也是（C6H10O5）n。工藝流程示意圖如下：

①“Lyocell纖維”工藝流程中，可充分循環(huán)利用的物質(zhì)是 。
②與“Lyocell纖維”工藝相比，粘膠纖維工藝中會產(chǎn)生含有 （只填非金屬元素符號）的廢物，并由此增加了生產(chǎn)成本。
③“Lyocell纖維”被譽為“21世紀的綠色纖維”，原因是 。
（2）“Lyocell纖維”工藝流程中的NMMO可按如下路線制備（反應條件均省略）：

其中，化合物Ⅰ可三聚為最簡單的芳香烴，化合物Ⅱ可使溴水褪色。
①化合物Ⅰ也可聚合為在一定條件下具有導電性的高分子化合物，該高分子化合物的化學式為 。
②化合物Ⅱ與氧氣反應的原子利用率達100％，其化學方程式為 。
③關(guān)于化合物Ⅲ、Ⅳ的說法正確的是 （填代號）。
A、都可發(fā)生酯化反應 B、Ⅲ可被氧化，Ⅳ不可被氧化
C、都溶于水 D、Ⅲ可與鈉反應，Ⅳ不可與鈉反應
E、Ⅲ是乙醇的同系物 F、Ⅲ可由鹵代烴的取代反應制備
④寫出合成NMMO最后一步反應的化學方程式
【解析】（1）由工藝流程可知，NMMO被循環(huán)利用。比較兩個生產(chǎn)流程可知在黏膠纖維的生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生含硫、含氯的廢物，從而增加了生產(chǎn)成本，并可能由此產(chǎn)生環(huán)境污染。而新工藝不會產(chǎn)生污染物，具纖維素原料可以再生，故稱為“21世紀綠色纖維”。（2）最簡單的芳香烴為苯，則三聚為苯的烴必為乙炔，其聚合成為高分子化合物的化學方程式為 ；化合物Ⅱ為乙烯，欲使其與O2反應，原子利用率為100％，只有發(fā)生加成反應即2CH2＝CH2＋O2→ 。據(jù)Ⅲ、Ⅳ的分子結(jié)構(gòu)特點不難推知它們所具有的性質(zhì)。
【答案】（1）①NMMO ②S、Cl ③新工藝環(huán)境污染小，纖維素原料可再生

【點評】本題以NMMO加工纖維素的新化學工藝方法為題材，聯(lián)系化工生產(chǎn)實際，考查學生的分析問題和解決問題的能力，第①問從物質(zhì)的循環(huán)利用出發(fā)，強調(diào)了可持續(xù)發(fā)展的觀念；第②問要求對兩種工藝的優(yōu)劣進行評價：第③問題要求考生了解綠色化學的理念；（2）中主要考查有機物的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。
四、提供信息，考查信息遷移能力
這類試題往往“高起點、低落點”，一般是以教材上沒有涉及的知識和平時不做要求的陌生知識為背景而提供明確的信息，然后設(shè)置綜合性的問題進行考查信息提取、與所學知識整合及應用能力。
【例5】 －松油醇可以以下路線合成，小方框中的每一字母各代表一種有機物：


請回答下列問題：
（1）試劑1是 ，試劑2是 。
（2）A至H中，能發(fā)生銀鏡反應的是 （填結(jié)構(gòu)簡式）。
（3）寫出G和H的結(jié)構(gòu)簡式：G ，H 。
（4）E轉(zhuǎn)化為F的反應的化學方程式是 。
【解析】與（CH3）2CHMgI反應的物質(zhì)應含有碳氧雙鍵，所以A為CH3CHO試劑1為O2，可推出B的結(jié)構(gòu)簡式為 ，B在濃H2SO4加熱的條件下發(fā)生消去反應可生成兩種烯烴，依據(jù)F能與 反應，說明F為二烯烴，可推知C應為 ，D為 。C要由單烯烴轉(zhuǎn)變成二烯烴，應先與鹵素加成，再發(fā)生消去反應，所以試劑乙為Br2水，E為 ，F(xiàn)為 ，H為 ，G為 。
【答案】（1）O2； Br2 水

【點評】本題以 －松油醇的合成為情景和信息，它不但考查了考生信息的接受、提取及遷移應用能力，同時也考查了將信息，與已學知識有機整合的能力。本題考查的知識點主要有烯烴、鹵代烴、醇、醛（酮）等性質(zhì)及其相互轉(zhuǎn)化，反應條件、試劑選擇，結(jié)構(gòu)簡式、化學方程式的書寫等知識。、
【變式訓練】已知：
（1）

兩種醛類物質(zhì)（其中一種必須在與醛基相鄰的C原子上有H原子，俗稱 －H）在堿性條件下加熱，可以發(fā)生羰基的加成和消去反應，得到不飽和醛。

甲苯及其鹵代物是有機化工的基本原料，由它出發(fā)可制造某些香料、藥物及廣泛應用于印刷、電子工業(yè)中的感光樹脂的重要中間體，它們之間的關(guān)系如下圖所示：

圖中B、D、E都能使溴水褪色，E在光等輻射能作用下可以發(fā)生二聚加成反應，生成互為同分異構(gòu)體的環(huán)狀化合物F和G；E還可以在一定條件下形成一種優(yōu)質(zhì)高分子感光樹脂的單體H。試回答：
（1）寫出有機物的結(jié)構(gòu)簡式：A 、C 、D 。
（2）反應（Ⅰ）的類型是 ，反應（Ⅱ）的類型是 ．
（3）寫出A→B的化學方程式： 。
（4）同種類、互為同分異構(gòu)體的F和G的結(jié)構(gòu)簡式為F 、G 。
（5）已知：
如果E→H的反應在一定條件下也能實現(xiàn)的話，請你預測所得高分子感光樹脂單體H的最簡單的結(jié)構(gòu)簡式為 。


【答案】

五、設(shè)置綜合性問題，考查思維的嚴密性、流暢性
這類試題的問題設(shè)計往往是考查物質(zhì)合成路線的設(shè)計及評價、實驗方案的設(shè)計及評價、物質(zhì)的檢驗和化學用語等知識。
【例6】已知：①2CH2＝CH2＋O2 2CH3CHO ②CH3CHO＋CH3CHO CH3CH（OH）CH2CHO CH3CH＝CHCHO
（1）兔耳草醛 在食品、化妝品等工業(yè)中用作香料添加劑。其合成流程為（部分產(chǎn)物及反應條件已略去）：

①兔耳草醛的分子式是 ；物質(zhì)A的結(jié)構(gòu)簡式是 。
②檢驗C中含有一般的碳碳雙鍵的簡要實驗步驟是 。
③物質(zhì)A有多種同分異構(gòu)體，其中一類同分異構(gòu)體能使FeCl3溶液顯紫色，結(jié)構(gòu)中不含－CH3，且苯環(huán)上只有兩個互為對位的取代基，其可能的結(jié)構(gòu)簡式為 。
④C＋D的化學方程式為 。
（2）現(xiàn)以CH2＝CH2和其他無機物合成CH3CH＝CHCOOCH2CH2OOCCH＝CHCH3。請用合成反應流程圖表示出最合理的合成方案（注明反應條件）。例，由乙醇合成聚乙烯的反應流程圖可表示為：

【解析】（1）①根據(jù)兔耳草醛的結(jié)構(gòu)簡式即可得其分子式為C13H18O，然后根據(jù)其合成流程圖逆推，可知物質(zhì)D、C、A的結(jié)構(gòu)簡式為

②因為C中含有碳碳雙鍵與醛基，且醛基比碳碳雙鍵更易被氧化，所以檢驗碳碳雙鍵時應先把醛基保護或利用銀氨溶液（或新制氫氧化銅懸濁液）氧化掉，然后再檢驗碳碳雙鍵。
③根據(jù)“能使FeCl3溶液顯紫色，結(jié)構(gòu)中不含－CH3，且苯環(huán)上只有兩個互為對位的取代基”可寫出A的同分異構(gòu)體
（2）分析CH3CH＝CHCOOCH2CH2OOCH＝CHCH3的結(jié)構(gòu)可知，要生成該物質(zhì)就需要先制備出CH3CH＝CHCOOH與HOCH2CH2OH，由CH3CH＝CHCOOH可進一步逆推到CH3CH＝CHCHO→CH3CHO→CH3CH2OH→CH2＝CH2，故其合成路線如圖2所示：

圖2物質(zhì)的合成路線圖
【點評】本題除考查醛、烯烴、醇、脂及其相互轉(zhuǎn)化關(guān)系等知識點外，主要考查了信息處理、實驗檢驗及設(shè)計能力。如“在檢驗C中含有一般的碳碳雙鍵”時，因C中含醛基，就應想到醛基的干擾及處理，這就突出了思維的嚴密性、深刻性。再如合成流程圖的設(shè)計，與傳統(tǒng)的根據(jù)有機合成路線推測有機物的結(jié)構(gòu)正好相反，突出體現(xiàn)了對設(shè)計流程的正誤辨析、優(yōu)化選擇，體現(xiàn)了思維的敏捷性、流暢性。
六、設(shè)置探究性問題、提倡探究性學習
探究性化學試題在近年高考中主要表現(xiàn)在實驗考題上，簡單地說這類試題就是將化學問題或化學實驗教學中出現(xiàn)的疑難問題，通過設(shè)計一系列的實驗并付諸實踐，根據(jù)實驗現(xiàn)象或?qū)嶒灲Y(jié)果進行嚴密推理來解決問題的一種實驗方法。這類試題通過將研究性學習方法和科學探究的方法引入到實驗問題的解決之中，引導考生逐步形成質(zhì)疑，樂于探究的學習習慣；重視對實驗方案的設(shè)計和評價，培養(yǎng)考生分析問題的能力和實驗探究的能力。
【例7】某種催化劑為鐵的氧化物�；瘜W興趣小組在實驗室對該催化劑中鐵元素的價態(tài)進行探究：將適量稀硝酸加入少許樣品中，加熱溶解；取少許溶液，滴加KSCN溶液后出現(xiàn)紅色。一位同學由此得出該催化劑中鐵元素價態(tài)為＋3的結(jié)論。
（1）請指出該結(jié)論是否合理并說明理由 。
（2）請完成對鐵元素價態(tài)的探究：
限選實驗儀器與試劑：燒杯、試管、玻璃棒、藥匙、滴管、酒精燈、試管夾；3 mol?L－1 H2SO4、3％ H2O2、6 mol?L－1 HNO3、0．01 mol?L－1 KMnO4、NaOH稀溶液、0．1 mol?L－1 KI、20％KSCN、蒸餾水。
①提出合理假設(shè)
假設(shè)1： ；
假設(shè)2： ；
假設(shè)3： 。
②設(shè)計實驗方案證明你的假設(shè)
③實驗過程
根據(jù)②的實驗方案，進行實驗。請按下列表格格式寫出實驗操作步驟、預期現(xiàn)象與結(jié)論。
實驗操作預期現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1：
步驟2：

步驟3：
……
【解析】（1）加入KSCN溶液出現(xiàn)血紅色，溶液中一定含有Fe3＋，但由于是用HNO3溶解的鐵的氧化物，HNO3具有強氧化性，能將Fe2＋氧化為Fe3+，所以該同學得出的結(jié)論是不合理的。
（2）①在高中階段常見的鐵的氧化物有FeO（＋2價鐵的氧化物）、Fe2O3（＋3價鐵的氧化物）、Fe3O4（同時含有＋2、＋3價鐵的氧化物），據(jù)此可得出三種假設(shè)。
②由于Fe2＋極易被氧化，所以首先應該把3 mol?L－1 H2SO4煮沸趕走H2SO4中溶解的O2，然后將樣品溶解在煮沸的H2SO4中，根據(jù)Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)差異即可設(shè)計出相應的實驗方案。設(shè)計時本著操作簡單、現(xiàn)象明顯等原則進行。本小問屬于開放性問題，只要設(shè)計方案合理即可。
【答案】（1）不合理。因為稀硝酸有強氧化性，會氧化樣品中可能存在的二價鐵，所以從實驗結(jié)果只能判斷樣品溶解后的溶液中存在三價鐵，而不能確定樣品中鐵元素的價態(tài)。
（2）①假設(shè)1：催化劑中鐵元素全部為＋3價
假設(shè)2：催化劑中鐵元素全部為＋2價
假設(shè)3：催化劑中鐵元素同時存在＋2、＋3價
③
實驗操作預期現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1：用滴管取一定量3 mol?L－1 H2SO4于試管中，加熱煮沸數(shù)分鐘以除去溶于其中的O2
步驟2：用藥匙取少量樣品于試管中，用滴管加入適量已除氧的3 mol?L－1 H2SO4并加熱，充分反應后得A溶液固體溶解，溶液有顏色變化
步驟3：取少許A溶液于試管中，滴加1～2滴20％的KSCN溶液，振蕩（1）若溶液不出現(xiàn)紅色，則假設(shè)2成立
（2）若溶液呈紅色，則假設(shè)1或假設(shè)3成立
步驟4：另取少許A溶液于試管中，滴加1～2滴0．01 mol?L－1 KMnO4溶液，振蕩結(jié)合步驟3中的（2）：
（1）若溶液呈紫紅色且不褪去，則假設(shè)1成立
（2）若溶液紫紅色褪去，則假設(shè)3成立

【點評】本題以探究鐵元素價態(tài)為載體考查考生中信息做出假設(shè)和猜想、自主設(shè)計實驗的科學探究能力。近年來江蘇、廣東的高考化學卷在此方面做了有益的嘗試，符合新課標的要求。
【變式訓練】某混合金屬粉末，除Mg外還含有Al、Zn中的一種或兩種，含量都在10％以上。某研究小組設(shè)計實驗探究該混合金屬粉末中鋁、鋅元素的存在。
所用試劑：樣品、pH試紙、稀H2SO4、NaOH溶液、稀氨水，該小組探究過程如下：
一、查閱資料：
①鎂、鋁、鋅都是白色金屬；
②鋅（Zn）可以與NaOH溶液反應生成H2；
③Zn（OH）2是白色固體，難溶于水，可溶于強堿溶液及氨水；
④Zn2＋易形成絡合物如[Zn（NH3）4]2＋，該絡合物遇強酸分解生成Zn2＋、NH 。
二、提出假設(shè)：
（1）假設(shè)1：該混合金屬粉末中除鎂外還含有 元素；
（2）假設(shè)2：該混合金屬粉末中除鎂外還含有 元素；
假設(shè)3：該該混合金屬粉末中除鎂外還含有鋁、鋅元素。
三、實驗探究：
甲同學基于假設(shè)3設(shè)計實驗方案如下：

乙同學同樣基于假設(shè)3設(shè)計另一實驗方案如下：

（3）試劑M是 。
（4）寫出操作Ⅰ的過程 。
（5）寫出Zn與NaOH溶液反應的化學方程式 。
（6）寫出[Zn（NH3）4]（OH）2溶液與稀硫酸反應的離子方程式 。
（7）丙同學認為乙同學的方案比甲同學的好，理由是 。
（8）丁同學研究了甲、乙兩同學的方案后，用最簡便的方法測定了Wg樣品中金屬鎂（Mg）的質(zhì)量分數(shù)，他的方法是 。
【答案】（1）鋁（或Al） （2）鋅（或Zn）
（3）NaOH溶液（或氫氧化鈉溶液）
（4）在濾液中加入稀硫酸直至生成的沉淀剛好溶解，再加入足量的稀氨水
（5）Zn＋2NaOH＝Na2ZnO2＋H2↑
（6）[Zn（NH3）4]2＋＋2OH－＋6H＋＝Zn2＋＋4NH ＋2H2O
（7）步驟簡單，節(jié)約試劑
（8）將沉淀C洗滌、小心干燥后稱量

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