Question

【題目】閱讀下面材料，回答問題。

人類賴以生存的環境由自然環境和社會環境組成。自然環境由生物圈、巖石圈、大氣圈、水圈組成（如圖所示），四個圈層經過漫長演化，既相對穩定、動態平衡，又相互作用、不斷變化，各圈層之間的物質和能量不停循環，這些循環既跟物質的組成、結構和性質有關，也受人類活動的影響，并通過復雜的物理變化和化學變化實現。

（一）內涵決定身份﹣﹣物質的組成與分類

（l）用化學符號填空：

巖石圈中含量最高的金屬元素是_____。大氣圈中含量最高的物質是_____。水圈中含量最高的元素是_____。土壤中能促進農作物根系發達的元素是_____。

（2）按要求填表：

物質所屬圈層	物質名稱	物質的化學式	用符號表示構成物質的微粒	物質類別
生物圈	蔗糖	_______	_______	_______
大氣圈	氬氣	_______	_______	_______
水圈	氫氧化鈣	_______	_______	_______
巖石圈	_______	_______	Na+、SiO32﹣	_______

（二）甲烷﹣﹣小分子，大作為

在如圖的四大圈層中，有下列6種物質：①甲烷；②水；③二氯化碳；④一氧化碳；⑤氫氣；⑥氧氣。構成這些物質的分子雖然簡單，但這些物質有的是人類賴以生存的基本物質，有的是物質循環關鍵物質，有的是人類社會生產活動必需的物質。請回答：

（1）在這6種物質中，元素種類共有_____種，人類的生命活動不可缺少的物質有_____（填化學式，下同），植物生長必需的物質有_____，元素種類完全相同的物質是_____。

（2）甲烷是最重要的基礎有機物之一，不僅可做燃料，還能發生如下反應：

①在隔絕空氣和1000℃條件下，甲烷分解產生炭黑和氫氣；

②在隔絕空氣和1500℃條件下，甲烷分解產生乙炔和氫氣；

③在1400℃條件下，適當比例的甲烷和氧氣反應生成氫氣和一氧化碳；

④在800℃和催化劑條件下，適當比例的甲烷和二氧化碳反應生成氫氣和一氧化碳。

試寫出上述②～④三個反應的化學方程式：

②_____；

③_____；

④_____；

（3）在反應①～④中，屬于置換反應的有_____。

在反應①和②中，反應物相同，而生成物不同，從微觀的角度看，是因為反應條件不同導致_____。

③和④兩個反應的反應物不同，但生成物相同，從物質組成的角度看，其原因是_____。

在實際生產中，反應③需要按比例控制氧氣不能超量，從物質性質的角度看，原因是_____。

（三）柔之力﹣﹣神奇的水溶液

水在生活、生產和科學實驗中應用廣泛。巖石圈約有四分之三被水覆蓋，其中的某些物質被水溶解，其隨水的天然循環在水圈中富集，富集后的物質可能再次沉積到巖石圈。

如圖是氯化鈉和碳酸鈉的溶解度曲線。據圖回答下列問題：

（1）青海湖區的人們有一種經驗，冬天撈“堿”、夏天曬鹽，這里的“堿”指純堿，鹽指氯化鈉，他們所依據的原理是____。

（2）純堿是一種重要的化工原料，但僅用物理方法從鹽湖中“撈堿”遠遠不能滿足需求，工業上主要利用從水圈中獲得的食鹽來制備純堿，其反應的化學方程式是_____、_____。

（3）為確定某白色固體是碳酸鈉還是氯化鈉，在20℃時，取2.5g樣品加入盛有10g水的燒杯中，充分攪拌后現象如圖所示，則固體粉末是_____。若將該溶液升溫到40℃時，則所得溶液溶質質量分數為_____。

（四）金屬﹣﹣工業的脊梁

金屬及合金廣泛應用于生活、生產和航天軍工。

資料：水圈和巖石圈中含有豐富的鎂元素。工業生產中，可用菱鎂礦做原科制'備金屬鎂，流程如圖所示：

請回答下列問題：

（l）已知①和②屬于分解反應，化學方程式分別為_____和_____。

（2）通過化學反應，以巖石圈的礦石為原料還可以制備很多其他金屬，請舉一例說明（用化學方程式表示其制備原理）_____。

（3）如圖是鎂原子結構示意圖，鎂化學性質活潑，原因是_____。四大圈層中含有下列物質：①硫酸鋅；②氯化鈉；③硫酸；④氫氧化鈣；⑤氧氣。其中能和鐵反應的物質有（填序號）_____。

（4）小梅同學將點燃的鎂條伸入盛二氧化碳的集氣瓶中，看到鎂條劇烈燃燒，發出耀眼白光，瓶壁上有黑色物質生成，她認為這種黑色物質是碳單質。在上述過程中，小梅運用的科學方法有_____。

Answer 1

【答案】Al N2 O P C12H22O11 C12H22O11 有機物 Ar Ar 單質 Ca（OH）2 Ca2+、OH﹣ 堿 硅酸鈉 Na2SiO3 鹽 3 H2O、O2 CO2、H2O、O2 CO、CO2 2CH4 C2H2+3H2 2CH4+O24H2+2CO CH4+CO22H2+2CO ③ 反應條件不同，原子的結合方式不同，導致分子構成不同；反應物的組成元素相同，反應前后元素的種類不變 超過1400℃，氫氣、一氧化碳會與氧氣反應 氯化鈉溶解度受溫度影響較小，夏天溫度高，加快水分蒸發，氯化鈉容易結晶析出。碳酸鈉溶解度受溫度影響較大，冬天溫度低，易結晶析出 NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl； 2 NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O Na2CO3 20% MgCO3MgO+CO2↑ MgC12Mg+C12↑ 3CO+Fe2O32Fe+3CO2。 鎂原子最外層電子數為2．在化學反應中易失電子 ③⑤ 實驗、觀察、推理

【解析】

（一）（1）巖石圈中含量最高的金屬元素是鋁元素，大氣圈中含量最高的物質是氮氣，水圈中含量最高的元素是氧元素，土壤中能促進農作物根系發達的元素是磷元素，對應的化學符號是Al；N2；O；P；
（2）蔗糖的化學式為C12H22O11；是由蔗糖分子構成的，屬于有機物；氬氣的化學式為Ar，是由氬原子構成的，屬于單質；氫氧化鈣的化學式為Ca（OH）2，是由鈣離子和氫氧根離子構成的，屬于堿類物質；由鈉離子和硅酸根離子構成的物質是硅酸鈉，其化學式為Na2SiO3，屬于鹽類物質。

（二）（1）①甲烷中含有碳元素、氫元素；②水中含有氫元素和氧元素；③二氯化碳中含有碳元素和氧元素；④一氧化碳中含有碳元素和氧元素；⑤氫氣中含有氫元素；⑥氧氣中含有氧元素，所以由三種元素組成；人類的生命活動不可缺少的物質有H2O、O2；植物生長必需的物質有CO2、H2O、O2；元素種類完全相同的物質是一氧化碳和二氧化碳，即：CO、CO2；

（2）②在隔絕空氣和1500℃條件下，甲烷分解產生乙炔和氫氣，化學方程式為：2CH4C2H2+3H2；③在1400℃條件下，適當比例的甲烷和氧氣反應生成氫氣和一氧化碳，化學方程式為：2CH4+O24H2+2CO；④在800℃和催化劑條件下，適當比例的甲烷和二氧化碳反應生成氫氣和一氧化碳，化學方程式為：CH4+CO22H2+2CO。

（3）置換反應是指一種單質和一種化合物反應生成另一種單質和另一種化合物，只有③屬于置換反應；反應條件不同，原子的結合方式不同，導致分子構成不同；反應物的組成元素相同，根據質量守恒定律，反應前后元素的種類不變，所以生成物相同；超過1400℃，氫氣、一氧化碳會與氧氣反應；

（三）（1）溶解度受溫度影響較大的物質析出晶體的方法是：降溫結晶；溶解度受溫度影響較小的物質析出晶體的方法是：蒸發結晶，氯化鈉溶解度受溫度影響較小，夏天溫度高，加快水分蒸發，氯化鈉容易結晶析出；碳酸鈉溶解度受溫度影響較大，冬天溫度低，易結晶析出。

（2）氯化鈉、水、二氧化碳、氨氣反應生成氯化銨和碳酸氫鈉，方程式是： NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl；碳酸氫鈉加熱生成碳酸鈉、水和二氧化碳，所方程式是：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。

（3）20℃，碳酸鈉的溶解度小于25g，氯化鈉的溶解度為36g，所以在20℃時，取2.5g樣品加入盛有10g水的燒杯中，不能全部溶解的是碳酸鈉；將該溶液升溫到40℃時，2.5g溶質全部溶解，溶質質量分數為：×100%=20%；

（四）（1）碳酸鎂煅燒生成氧化鎂和二氧化碳，化學方程式為：MgCO3MgO+CO2↑；氯化鎂電解生成鎂和氯氣，化學方程式為：MgC12Mg+C12↑（2）一氧化碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，化學方程式：3CO+Fe2O32Fe+3CO2，（3）鎂原子最外層電子數為2，在化學反應中易失電子；鐵可以和氧氣反應，鐵可以和酸反應，鐵可以和鹽反應，但鐵排在鋅后面，與硫酸鋅不反應，所以選③⑤；

（4）將點燃的鎂條伸入盛二氧化碳的集氣瓶中，看到鎂條劇烈燃燒，發出耀眼白光，瓶壁上有黑色物質生成，這是實驗和觀察，她認為這種黑色物質是碳單質，這是推理。