化学在实际中的运用

孔磊

“关注社会、关注生活”是新课标精神的浓缩。因此近年的高考题在命题形式上不断推陈求新，在试题情境设置上更加贴近生产、生活。当今社会的热点问题，如食品安全问题、环境污染与治理、化学材料的制造和应用等，充分体现了化学在解决社会问题中的重要作用，同时也体现了理论联系实际、学以致用的思想。对于此类问题要认真剖析，充分挖掘与化学知识的结合点，利用化学方法、原理去分析解决实际问题。

[健康问题与化学的联系]

以不同的食品添加剂如着色剂、调味剂、防腐剂、营养强化剂和近几年出现的食品安全问题中非法加入的一些有毒、有害物质为背景进行命题。考查有关物质的组成、结构、性质和制取以及危害等化学知识。

例1  化学与生活密切相关，下列说法不正确的是（   ）

A.乙烯可作水果的催熟剂

B.硅胶可作袋装食品的干燥剂

C.福尔马林可作食品的保鲜剂

D.氢氧化铝可作胃酸的中和剂

解析  乙烯可以作生物调节剂，催熟果实，A项正确。硅胶具有吸水性，可以作干燥剂，B项正确。福尔马林中含有的甲醛具有毒性，不能作为食品的保鲜剂，C项错误。氢氧化铝具有两性，可以中和胃酸，作胃酸中和剂，D项正确。

答案  C

[能源问题与化学的联系]

“节能减排”与“低碳”是近年来的社会热点，在能源日益短缺和环境不断恶化的今天，同时也是世界性的热点问题。以此为背景考查能源的开发和利用、燃料的充分燃烧、能量的相互转化以及反应热等知识，也是高考命题的一个重要角度，应予以足够的重视。

例2  化学与生产、生活息息相关，下列叙述错误的是（   ）

A.铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性

B.用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染

C.大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素

D.含重金属离子的电镀废液不能随意排放

解析  锌的化学性质活泼，生成致密的氧化物保护膜，铁被保护;另镀锌层破坏时，由于锌比铁活泼，其优先氧化，铁被保护，A项正确。聚乳酸塑料易降解，而聚乙烯塑料难降解，是产生白色污染的主要污染物，B项错误。化石燃料燃烧时生成大量的二氧化碳，同时生成一氧化碳、二氧化硫等有害气体，还能产生大量的粉尘等有害颗粒物，故大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素，C项正确。随意排放含重金属离子的电镀废液会造成水体污染，D项正确。

答案  B

例3  烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰（主要含Al2O3、SiO2等）制备碱式硫酸铝[Al2（SO4）x（OH）6-2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。

[酸浸][过滤Ⅰ][调pH=3.6][过滤Ⅱ][吸收][热分解][粉煤灰][H2SO4溶液][CaCO3粉末][含SO2烟气][SO2][滤渣Ⅱ][滤渣Ⅰ]

（1）酸浸时反应的化学方程式为               ;滤渣Ⅰ的主要成分为        （填化学式）。

（2）加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2（SO4）3转化为Al2（SO4）x（OH）6-2x。滤渣Ⅱ的主要成分为        （填化学式）。若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是                          （用离子方程式表示）。

（3）上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是              ;与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将        （填“增大”“减小”或“不变”）。

解析  （1）粉煤灰中的Al2O3能与H2SO4反应生成Al2（SO4）3，而SiO2不能与H2SO4反应，因而滤渣Ⅰ为SiO2。

（2）调pH时Al2（SO4）3与CaCO3反应生成微溶物CaSO4，因而滤渣Ⅱ为CaSO4。溶液中存在Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+，CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑，溶液的pH偏高，碱性增强，会促进Al3+水解，铝元素容易转化为Al（OH）3沉淀而导致溶液中铝元素含量降低。

（3）+4价S具有较强还原性，溶液中的SO32-容易被氧化为SO42-。SO2在水中溶解度较大且SO2溶于水生成H2SO3，在加热时部分H2SO3会被氧化为酸性更强的H2SO4，因而比吸收SO2前酸性增强，pH减小。

答案  （1）Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O  SiO2

（2）CaSO4  3CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O=2Al（OH）3+3CaSO4+3CO2↑

（3）溶液中的部分SO32-被氧化成SO42-  减小

[环境问题与化学的联系]

环境问题、化学和资源的开发利用越来越受到人类的重视。以环境污染、环境治理、资源的开发利用和绿色化学思想为素材的高考题也越来越多，我们应该更加关注有关环境污染原因和环境治理的新技术、新方法及其原理，在资源的开发利用方面充分利用绿色化学思想分析解决实际问题。

例4  雾霾严重影响人们的生活与健康。某地区的雾霾中可能含有如下可溶性无机离子：Na+、NH4+、Mg2+、Al3+、SO42-、NO3-、Cl-。某同学收集了该地区的雾霾，经必要的预处理后得试样溶液，设计并完成了如下实验：

[试样

溶液][过量

Ba（OH）2（aq）][Δ][Δ][CO2][H+][H+][Al/OH-][气体1（遇湿润红色石蕊试纸显蓝色）][溶液1][沉淀1][沉淀部分溶解][沉淀溶解并放出气体][沉淀2][溶液2][气体2（遇湿润红色石蕊试纸显蓝色）][溶液3]

已知：3NO3-+8Al+5OH-+2H2O[△]3NH3↑+8AlO2-

根据以上的实验操作与现象，该同学得出的结论不正确的是（   ）

A.试样中肯定存在NH4+、Mg2+、SO42-和NO3-

B.试样中一定不含Al3+

C.试样中可能存在Na+、Cl-

D.该雾霾中可能存在NaNO3、NH4Cl和MgSO4

解析  由气体1的性质及生成过程知，原试液中含有NH4+;因为在碱性条件下，由气体2的性质及生成过程、题给反应信息知试液中含有NO3-;由沉淀1的性质知其成分为BaSO4与Mg（OH）2，故原试液中含有SO42-、Mg2+;沉淀2中肯定含有BaCO3，由已知信息无法确定溶液中是否含有Na+、Cl-。综合上述分析知A、C、D项正确，B项错误。

答案  B