考點 19硫酸及其鹽

1．復(fù)習(xí)重點

1．硫酸的性質(zhì)及重要用途；濃硫酸的特性：強氧化性、吸水性、脫水性

1．重要硫酸鹽的性質(zhì)及SO的檢驗；

2．難點聚焦

1.利用硫酸的強酸性制備多種物質(zhì)：

（1）制氣體：

制氫氣Zn+H₂SO₄      ZnSO₄+H₂↑;

制H₂S：FeS+H₂SO₄      H₂S↑+FeSO₄

(2)制較弱的酸：

制H₃PO₄；Ca₃(PO₄)₂+3H₂SO₄(濃)    2H₃PO₄+2CaSO₄

制CH₃COOH：2CH₃COONa+H₂SO₄     2CH₃COOH+Na₂SO₄

(3)制化肥：

Ca₃(PO₄)₂+2H₂SO₄(濃)      Ca(H₂PO₄)₂+2CaSO₄

2NH₃+H₂SO₄=(NH₄)₂SO₄

(4)制硫酸鹽：制膽礬：CuO+H₂SO₄+4H₂O      CaSO₄?5H₂O(晶體)

             制綠礬：Fe+H₂SO₄      FeSO₄+H₂↑

2.利用H₂SO₄高沸點性制取易揮發(fā)性酸。

（1）制HF：CaF₂+H₂SO₄(濃)     2HF↑+CaSO₄(鉛皿中)

（2）制HCl：NaCl（固）+H₂SO₄（濃）      NaHSO₄+HCl↑

             NaHSO₄+NaCl       Na₂SO₄+HCl↑

（3）制HNO₃：NaNO₃+H₂SO₄（濃）      HNO₃↑+NaHSO₄

3.利用硫酸的穩(wěn)定性制不穩(wěn)定性酸。

                   Na₂SO₃+H₂SO₄      Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑

4.利用濃H₂SO₄的強氧化性制取SO₂

                Cu+2H₂SO₄(濃)      CuSO₄+SO₂↑+2H₂O

5.利用濃H₂SO₄的脫水性：

（1）制C₂H₄：CH₃CH₂OH          CH₂      CH_2­↑+H₂O

（2）制CO：HCOOH         CO↑+H₂O

6.利用濃H₂SO₄的吸水性做干燥劑。

干燥：O₂、H₂、Cl₂、N₂、CO、CO₂、SO_2­

不干燥：堿性：NH₃    還原性：H₂S、HI、HBr

7.用H₂SO₄作催化劑：

（1）乙烯水化：CH₂―CH₂+H₂O         CH₃CH₂OH

2. 濃硫酸

（1）物理性質(zhì)：

無色油狀液體，常見的濃硫酸質(zhì)量分數(shù)為98.3%，沸點為338℃，高沸點難揮發(fā)性。

思考：濃硫酸的稀釋方法。

（2）化學(xué)性質(zhì)：

① 吸水性（干燥劑）

三種形式：

<1> 與水任意比例混溶，溶于水劇烈放熱。

<2> 吸收氣體中水蒸氣（作為干燥劑，不能干燥硫化氫、溴化氫、碘化氫、氨氣）

<3> 與結(jié)晶水合物反應(yīng)。

實驗：濃硫酸與膽礬反應(yīng)，由膽礬藍色變?yōu)榘咨�說明濃硫酸有吸水性。

② 脫水性（炭化）

實驗6―3：潮濕的紙屑、棉花、木屑中分別滴入幾滴濃硫酸。

現(xiàn)象：三種物質(zhì)都發(fā)生了變化，生成了黑色的炭。

實驗6―4：在200mL燒杯中放入20g蔗糖，加入幾滴水，攪拌均勻。然后再加入15mL溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為98%的濃硫酸，迅速攪拌。觀察實驗現(xiàn)象。

現(xiàn)象：蔗糖逐漸變黑，體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀的炭。

說明：

<1> 脫水性是濃硫酸的性質(zhì)，而非稀硫酸的性質(zhì)，即濃硫酸有脫水性。

<2> 脫水性是濃硫酸的化學(xué)特性，物質(zhì)被濃硫酸脫水的過程是化學(xué)變化的過程。反應(yīng)時，濃硫酸按水分子中氫、氧原子數(shù)的比為奪取有機物中的氫原子和氧原子。

<3> 可被濃硫酸脫水的物質(zhì)一般為含氫、氧元素的有機物，其中蔗糖、木屑、紙屑和棉花等物質(zhì)被子脫水后生成了黑色的炭（炭化）。

③ 強氧化性

實驗6―5：濃硫酸與銅反應(yīng)，請同學(xué)注意反應(yīng)現(xiàn)象，分析反應(yīng)產(chǎn)物存在的依據(jù)。

（濃）

強調(diào)：硫酸所起的作用（氧化劑與酸的作用）。

敘述：濃硫酸也與木炭反應(yīng)，

分析上述反應(yīng)中元素化合價的變化情況，指出氧化劑和還原劑。

思考：請設(shè)計實驗證明濃硫酸與炭反應(yīng)的三種產(chǎn)物，畫出實驗裝置圖。

介紹：鈍化現(xiàn)象及有關(guān)應(yīng)用（分別舉Al、Fe，說明原因）。

拓展：濃硫酸還可與某些還原性化合物反應(yīng)。

請利用氧化還原反應(yīng)規(guī)律寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：

=                

小結(jié)：

<1> 濃硫酸有強氧化性，包括還原性很弱的銀在內(nèi)的很多物質(zhì)，都能在一定條件下被濃硫酸氧化。硫酸之所以能有如此強的氧化性，一個原因是在高濃度下硫酸以分子的形式存在，另一個原因是硫酸中含有非金屬性較強且又呈最高價態(tài)（+6）的硫元素。

<2> 濃硫酸在作氧化劑時，主要是+6價硫的原子得電子，被還原為含低價硫元素的物質(zhì)，一般不會有+1價氫被還原，即一般不會生成氫氣。

<3> 濃硫酸在作氧化劑時，硫元素被還原的程度是一個較復(fù)雜的問題，中學(xué)化學(xué)中常見的還原產(chǎn)物為。

請同學(xué)們根據(jù)硫酸的性質(zhì)，歸納出硫酸的主要用途。

（3）硫酸的用途

思考：和可溶性硫酸鹽在溶液中都能電離出，如何檢驗?zāi)兀?/p>

（二）檢驗

實驗6―6：請同學(xué)們觀察實驗現(xiàn)象，并填表：

加入溶液

加入鹽酸

稀硫酸

現(xiàn)象

化學(xué)方程式

溶液

現(xiàn)象

化學(xué)方程式

溶液

現(xiàn)象

化學(xué)方程式

原理：和硫酸鹽溶于水時都會產(chǎn)生，可以利用的不溶性來檢驗的存在。使用試劑是：可溶性鋇鹽和酸（鹽酸或稀硝酸）。

常用方法：

① 現(xiàn)象（產(chǎn)生白色沉淀）現(xiàn)象（沉淀不消失）

結(jié)論：可能含有、、。

② 現(xiàn)象（產(chǎn)生白色沉淀）現(xiàn)象（沉淀不消失）

結(jié)論：可能含、。

③ 現(xiàn)象（產(chǎn)生白色沉淀）現(xiàn)象（沉淀不消失）

結(jié)論：可能含、。

④ 現(xiàn)象（產(chǎn)生白色沉淀）現(xiàn)象（沉淀不消失）

結(jié)論：可能含、、、。

討論：根據(jù)上述實驗現(xiàn)象，歸納的檢驗方法。

小結(jié)：在中學(xué)化學(xué)里常常先用鹽酸把溶液酸化，以排除、、等可能造成的干擾，再加入溶液，根據(jù)是否有白色沉淀出現(xiàn)來闡明原溶液中是否有存在。

上述實驗中，待測試劑是客觀的，并且是給定范圍的，所以根據(jù)教材中的實驗?zāi)艿贸稣�確的結(jié)論。如果待測液是未知的，就要考慮其它離子的干擾，就要對所加試劑和加入試劑的順序進行恰當(dāng)選擇，否則會得出錯誤結(jié)論。

思考：對于“黑面包”實驗做如下討論。

實驗

現(xiàn)象

原因

問題

結(jié)論

黑

面

包

實

驗

蔗糖變黑。放出大量的熱。

體積膨脹，生成黑色疏松多孔固體。

有刺激性氣味氣生成。

有碳生成。

濃硫酸吸水放熱。

有二氧化硫等氣體生成

① 為什么在實驗開始前要加少量水？

② 不加水行不行？

③ 怎么知道生成的黑色物質(zhì)是什么？

④ 此實驗污染嚴重，如何對它進行改進？

⑤ 怎么知道生成的氣體是什么？

⑥ 不加酸能不能得到碳？如果可以，用什么方法？

⑦ 還可以如何改進？為什么？

⑧ 除了蔗糖以外，別的物質(zhì)能不能進行類似實驗？

產(chǎn)物分別是：

碳、二氧化硫、二氧化碳。

體現(xiàn)的性質(zhì)：

吸水性、脫水性、強氧化性。

自學(xué)：硫酸鈣、硫酸鋇等硫酸鹽。

（三）硫酸鹽

1. 酸式鹽

    、的水溶液顯酸性，因為：，所以，有強酸作用。

2. 正鹽（見表6―2）

表6―2

硫酸鹽

結(jié)晶水合物的俗名

主要用途

生石膏

熟石膏

制粉筆、模型、塑像等

芒硝

制玻璃、造紙工業(yè)

皓礬

收斂劑、防腐劑、顏料

――重晶石

醫(yī)療上用作“鋇餐”

綠礬

補血劑、制藍黑墨水

藍礬、膽礬

制農(nóng)藥、鍍銅液

明礬

凈水劑

閱讀材料：

（1）二氧化硫?qū)θ梭w有什么危害？

二氧化硫是大氣中主要污染物之一，是衡量大氣是否遭到污染的重要標志。在我國的一些城鎮(zhèn)，大氣中二氧化硫的危害較為普遍而又嚴重。

二氧化硫進入呼吸道后，因其易溶于水，故大部分被阻滯在上呼吸道，在濕潤的粘膜上生成具有腐蝕性的亞硫酸、硫酸和硫酸鹽，使刺激作用增強。上呼吸道的平滑肌因有末梢神經(jīng)感受器，遇刺激就會產(chǎn)生窄縮反應(yīng)，使氣管和支氣管的管腔縮小，氣道阻力增加。上呼吸道對二氧化硫的這種阻留作用，在一定程度上可減輕二氧化硫?qū)Ψ尾康拇碳ぁ５�進入血液的二氧化硫仍可通過血液循環(huán)抵達肺部產(chǎn)生刺激作用。

二氧化硫可被吸收進入血液，對全身產(chǎn)生毒副作用，它能破壞酶的活力，從而明顯地影響碳水化合物及蛋白質(zhì)的代謝，對肝臟有一定的損害。動物試驗證明，二氧化硫慢性中毒后，機體的免疫受到明顯抑制。

二氧化硫濃度為10―15 ppm時，呼吸道纖毛運動和粘膜的分泌功能均能受到抑制。濃度達20ppm時，引起咳嗽并刺激眼睛。若每天吸入濃度為100ppm 8小時，支氣管和肺部出現(xiàn)明顯的刺激癥狀，使肺組織受損。濃度達400ppm時可使人產(chǎn)生呼吸困難。二氧化硫與飄塵一起被吸入，飄塵氣溶膠微�？砂讯�氧化硫帶到肺部使毒性增加3―4倍。若飄塵表面吸附金屬微粒，在其催化作用下，使二氧化硫氧化為硫酸霧，其刺激作用比二氧化硫增強約1倍。長期生活在大氣污染的環(huán)境中，由于二氧化硫和飄塵的聯(lián)合作用，可促使肺泡纖維增生。如果增生范圍波及廣泛，形成纖維性病變，發(fā)展下去可使纖維斷裂形成肺氣腫。二氧化硫可以加強致癌物苯并（a）芘的致癌作用。據(jù)動物試驗，在二氧化硫和苯并（a）芘的聯(lián)合作用下，動物肺癌的發(fā)病率高于單個因子的發(fā)病率，在短期內(nèi)即可誘發(fā)肺部扁平細胞癌。

（2）受酸雨危害的地區(qū)主要有哪些？

二十世紀的五、六十年代以前，酸雨只是在局部地區(qū)出現(xiàn)，如北歐地區(qū)受到歐洲中部工業(yè)區(qū)排出的酸性氣體的影響，出現(xiàn)了酸雨。之后，到六十年代末至八十年代初，酸雨的危害全面顯示，其范圍由北歐擴大至中歐，同時北美也出現(xiàn)了大面積的酸雨區(qū)。八十年代以來，在世界各地相繼出現(xiàn)了酸雨，如亞洲的日本、韓國、東南亞各國以及我國，南美的巴西、委內(nèi)瑞拉，非洲的尼日利亞、象牙海岸等都受到了酸雨的危害。

酸雨最集中，面積最大的地區(qū)是歐洲、北美和我國。目前酸雨危害已擴大到中北歐、美國、加拿大，水體受酸雨的影響而酸化的問題也越來越嚴重，加拿大30多萬個湖泊，到二十世紀末，有近5萬個因湖水酸化湖中生物將完全滅絕。酸雨對森林的危害在許多國家已普遍存在，全歐洲1.1億公頃的森林，有5000公頃受酸雨危害而變得脆弱和枯萎。

我國出現(xiàn)酸雨的地區(qū)已由八十年代初期的西南局部地區(qū)擴展到長江以南的大部分地區(qū)，成為我國危害最大的大氣污染問題。目前，我國的酸雨主要分布在長江以南、青藏高原以東地區(qū)及四川盆地。華中地區(qū)酸雨污染最嚴重，其中心區(qū)域酸雨pH年均值低于4.0，酸雨頻率在80%以上；西南地區(qū)南充、宜賓、重慶和遵義等城市的酸雨區(qū)，僅次于華中地區(qū)，其中心區(qū)域的酸雨pH年均值低于5.0，酸雨頻率高于80%；華南沿海地區(qū)的酸雨主要分布在長江下游地區(qū)以及南至廈門的沿海地區(qū)，覆蓋蘇南、皖南、浙江大部及福建沿海地區(qū)；華南地區(qū)的酸雨主要分布于珠江三角洲及廣西的東部地區(qū)，中心區(qū)域酸雨頻率60―90%；北方地區(qū)也有一些城市降水年均pH值低于5.6，如青島、圖門、太原、石家莊等地。

小結(jié)酸雨的形成：

（1）（主要途徑）

（2）

是一種無色固體，熔點，沸點，與反應(yīng)生成，同時放出大量的熱。工業(yè)上常用這兩個反應(yīng)制造硫酸。

3．例題精講

[例1] 已知硫酸溶液的質(zhì)量分數(shù)越大時，其溶液的密度越大，將質(zhì)量分數(shù)為%與%的兩種硫酸溶液等體積混合后，溶液的質(zhì)量分數(shù)（    ）

A. 大于%    B. 小于%    C. 等于%    D. 無法確定

精析：解法一：估算法。假設(shè)兩種硫酸溶液等質(zhì)量混合，則混合后溶液里溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)等于%。因為質(zhì)量分數(shù)為%的溶液的密度大，所以等體積混合后其質(zhì)量大于%的溶液質(zhì)量，因而混合后溶液里溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)大于%。

解法二：設(shè)質(zhì)量分數(shù)為3x%的硫酸溶液密度為，質(zhì)量分數(shù)為x%的硫酸溶液的密度為，兩者體積均勻。則混合后溶液的質(zhì)量分數(shù)為：

∵     ∴     ∴

即    ∴

答案：A

[例2] 現(xiàn)有、、、和五瓶無色溶液，不能根據(jù)聞氣味鑒別氣體，如何把它們一一鑒別出來？

    精析：使沉淀溶解不能加入稀HNO₃­，因為HNO₃能把BaSO₃氧化成BaSO­₄而不溶；也不可用Ba（NO₃）₂和HCl組合，因為此混合溶液中有H⁺和NO₃^-，同樣有HNO­₃。

解法一：如圖

解法二：如圖

[例3]（1）寫出濃硫酸與木炭粉在加熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式，并標出電子轉(zhuǎn)移關(guān)系   

            。

（2）試用上圖所示各裝置設(shè)計一個實驗，驗證上述反應(yīng)所產(chǎn)生的各種產(chǎn)物。這些裝置的連接順序（按產(chǎn)物氣體從左至右的流向）是（填裝置的編號）：     →     →     →

     。

（3）實驗室可觀察到裝置①中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色，A瓶溶液的作用是       ，B瓶溶液的作用是      ，C瓶溶液的作用是        。

（4）裝置②中所加的固體藥品是       ，可確證的產(chǎn)物是       ，確定裝置②在整套裝置中的位置的理由是          。

（5）裝置③中所盛溶液是       ，可驗證的產(chǎn)物是       。

精析：

上述反應(yīng)中的生成物有三個：SO₂、CO₂、H₂O，在檢驗這三種產(chǎn)物時要避免相互干擾，如檢驗CO₂時一般用澄清石灰水，而SO­₂也會使澄清的石灰水變渾濁，所以在檢驗CO₂之前必須先除去SO­₂；同時，在氣體通過水溶液后，水蒸氣會隨之帶出，所以必須在通過水溶液之前檢驗水的存在，由上分析裝置的連接順序是4→2→1→3。

答案：

（1）

（2）④ ② ① ③

（3）驗證的存在  充分吸收  驗證是否已被吸收完全

（4）無水硫酸銅  水  由于產(chǎn)物通過①③時會帶出水蒸氣，所以②必須放在①、③之前

（5）澄清的石灰水 

小結(jié)：品紅是鑒別的試劑，不與品紅作用。和在化學(xué)性質(zhì)上有許多相似之處：都是酸性氧化物；都能溶于水得酸；都與反應(yīng)生成沉淀，通入過量的或時，生成的、沉淀溶解，變成、，溶液重新變澄清。中“C”為高價，中“S”為中間價，都可被還原為低價，因此，、有氧化性。

[例4] 60mL的溶液中加入足量的銅片并加熱，充分反應(yīng)后被還原的硫酸的物質(zhì)的量為（    ）

A. 1.08mol                                        B. 0.54mol

C. 在0.54～1.08mol之間                 D. 小于0.54mol

精析：硫酸中含純1.08mol若完全與Cu反應(yīng)，被還原的為，但濃硫酸與Cu反應(yīng)到一定濃度時，變?yōu)橄×蛩�，稀硫酸不與Cu反應(yīng)，故實際上被還原的的物質(zhì)的量小于0.54mol。

答案：D

錯解分析：誤選B項。原因是沒有考慮到隨反應(yīng)的進行，的濃度會逐漸減小，稀不與Cu反應(yīng)。

[例5] 設(shè)計一個只用溶液及試管鑒別和稀硫酸的實驗，簡要寫出鑒別過程。

解析：雖然和均為白色不溶于水的固體，但前者可溶于酸，而后者不溶于酸。各取試樣少許，分別置于兩支試管A、B中，然后分別向其中加入足量溶液，都生成白色沉淀：

靜置兩支試管，將A試管中的上層清液注入B試管中，若B中沉淀溶解，并有刺激性氣味氣體逸出，則說明試管B中原來盛溶液，A試管中是稀。若試管B中無明顯現(xiàn)象，則證明試管B中原來盛稀硫酸，試管A中是溶液。

答案：略

[例6] 有一定質(zhì)量的與的濃充分反應(yīng)，完全溶解，同時生成標準狀況下的氣體A33.6L，將反應(yīng)后的溶液稀釋到1L，測得溶液中

。則氣體A中各組分的體積比為        。

精析：本題所考知識點為濃硫酸的氧化性，稀硫酸的酸性，氧化還原反應(yīng)，氣體摩爾體積。

反應(yīng)后溶液為1L，，則，故反應(yīng)后溶液中剩余硫酸0.05mol。由于濃硫酸與反應(yīng)過程中濃度變稀，故有、兩種氣體產(chǎn)生。設(shè)、的物質(zhì)的量分別為、。

解得：  

所以A氣體中

答案：

4．實戰(zhàn)演練

試題詳情

長 春 市

2009年高中畢業(yè)班第三次調(diào)研測試

理科綜合能力試題

本試卷分第Ⅰ卷（選擇題）和第Ⅱ卷（非選擇題）兩部分，試卷滿分300分。做題時間為150分鐘�？荚嚱Y(jié)束后，將試卷和答題卡一并交回。

注意事項：

    1．答題前，考生必須將自己的姓名、準考證號碼填寫清楚，將條形碼準確粘貼在條形    碼區(qū)域內(nèi)。

    2．選擇題必須用2B鉛筆填涂；非選擇題必須使用O．5毫米黑色字跡的簽字筆書寫，    字體工整、筆跡清楚。

    3．請按照題號順序在各題目的答題區(qū)域內(nèi)作答，超出答題區(qū)域書寫的答案無效；在草    稿紙、試題卷上答題無效。

4．保持卡面清潔，不要折疊、不要弄破，不準使用涂改液、刮紙刀。

第Ⅱ卷（選擇題）

（本題包括21小題，每小題6分，共126分）

以下數(shù)據(jù)可供解題時參考：

相對原子質(zhì)量（原子量）：H：1  C：12 N：14 O：16  Al：27  C1：35.5  Cu：64

試題詳情

解無機推斷題的“一、二、三、四”

思維容量大、題型多變、能力要求高、推理嚴密，在歷年高考中頻頻出現(xiàn)，且體現(xiàn)出很好的區(qū)分度和選拔功能。

一.一個積累

無機推斷題是集元素化合物知識、基本概念和基本理論于一體，且綜合性強、考查知識面廣，既能檢查學(xué)生掌握元素化合物的知識量及熟練程度，又能考查學(xué)生的邏輯思維能力。如果突然地問這類題型有什么樣的解題方法和技巧，我估計很難說出個所以然來，這就像猜謎語一樣,在謎底出來之前怎么想都想不出來,一旦知道了謎底,才會想起來”哦”原來是這么回事。但是有一點非常重要，那就是：知識的掌握和素材的積累。知識的掌握是掌握什么? 素材的積累要積累什么?

掌握共性知識,積累特殊要點

及時歸納總結(jié)。   每個單元或章節(jié)結(jié)束后，通過反思融會同類知識，使普遍的知識規(guī)律化，零碎的知識系統(tǒng)化。例如：對無機化學(xué)，復(fù)習(xí)元素及其化合物這部分內(nèi)容時，可以以“元素→單質(zhì)→氧化物（氫化物）→存在”為線索；學(xué)習(xí)具體的單質(zhì)、化合物時既可以以“結(jié)構(gòu)→性質(zhì)→用途→制法”為思路，又可以從該單質(zhì)到各類化合物之間的橫向聯(lián)系進行復(fù)習(xí)，同時結(jié)合元素周期律，將元素化合物知識形成一個完整的知識網(wǎng)絡(luò)。對每一章節(jié)的重點內(nèi)容要能夠在合上書本以后，像放電影一樣在頭腦中過一遍，才能將這一章的知識形成完整的印象。

化學(xué)的知識點十分繁雜,在高三要做的就是建立一個立體的知識樹,做到心中有樹，心中有書。

每次考試結(jié)束后要回頭看一看，停下來想一想，自己知識和技能是否得到了鞏固和深化，自己存在什么問題，以便在今后的復(fù)習(xí)中對癥下藥。

要從共性中找特殊   根據(jù)記憶規(guī)律，共性的東西很容易對大腦形成刺激以至于不容易遺忘，我們很容易忽略那些特殊的內(nèi)容，而這些特殊的內(nèi)容往往就是推斷題中喜歡涉及到的。如果記住了這些東西，他就會成為題目中最“顯眼”的地方，亦即解題的突破口――“題眼”，再根據(jù)題意逐步進行邏輯推理分析，進而找到答案。下面就化學(xué)里物質(zhì)推斷題中常作“題眼”的知識點歸納如下，僅供參考。

特征結(jié)構(gòu)：電子式類似于Na₂O₂型的有：CaC₂，F(xiàn)eS₂等等，像07（第26題），08年好像命題組的人對C₂^２-很感興趣。

特征顏色，狀態(tài)，氣味，硬度等

特征反應(yīng)現(xiàn)象：根據(jù)現(xiàn)象就能夠得出相應(yīng)的結(jié)論，例如電解時陽極產(chǎn)生的氣體一般是：Cl₂、O₂，陰極產(chǎn)生的氣體是：H₂。

特殊反應(yīng)條件：高溫條件，高溫高壓催化劑，催化劑、加熱，催化劑、加熱

特征轉(zhuǎn)化關(guān)系：。

共性需要記憶，特殊也同樣需要記憶，我始終認為考試的過程就是一種在理解的同時默寫的過程，就是將自己的思維過程在紙面上真實地反映出來的過程，所以記憶就顯得非常重要。

試題詳情

湖南省岳陽市2009屆高三教學(xué)質(zhì)量檢測（四）

理科綜合能力測試

本試題卷分選擇題和非選擇題兩部分，共11頁。時量150分鐘，滿分300分。

以下數(shù)據(jù)可供解題時參考：

相對原子質(zhì)量（原子量）：H：1    O：16    C：12    Ca：40    Cu：64

試題詳情

高三sts專題突破及相關(guān)答案

氣體流體模型（氣柱模型）

1．（09宣武一模）一艘帆船在湖面上順風(fēng)行駛，在風(fēng)力的推動下做速度v₁=4m/s的勻速直線運動, 已知：

該帆船在勻速行駛的狀態(tài)下突然失去風(fēng)的動力，帆船在

湖面上做勻減速直線運動,經(jīng)過8秒鐘才能恰好靜止；

該帆船的帆面正對風(fēng)的有效面積為S=10m²，帆船的總質(zhì)

量M約為940kg，當(dāng)時的風(fēng)速v₂=10m/s。若假設(shè)帆船在

行駛的過程中受到的阻力始終恒定不變，那么由此估算：

（1）在勻速行駛的狀態(tài)下，帆船受到的動力和阻力分別 為多大？

（2）空氣的密度約為多少？

2．（2008年北京高考）風(fēng)能將成為21世紀大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源。風(fēng)力發(fā)電機是將風(fēng)能（氣流的功能）轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其主要部件包括風(fēng)輪機、齒輪箱，發(fā)電機等。如圖所示。

（1）利用總電阻的線路向外輸送風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)生的電能。輸送功率，輸電電壓，求導(dǎo)線上損失的功率與輸送功率的比值;

（2）風(fēng)輪機葉片旋轉(zhuǎn)所掃過的面積為風(fēng)力發(fā)電機可接受風(fēng)能的面積。設(shè)空氣密度為p，氣流速度為v，風(fēng)輪機葉片長度為r。求單位時間內(nèi)流向風(fēng)輪機的最大風(fēng)能功率P_m;

在風(fēng)速和葉片數(shù)確定的情況下，要提高風(fēng)輪機單位時間接受的風(fēng)能，簡述可采取的措施。

（3）已知風(fēng)力發(fā)電機的輸出電功率P與P_m成正比。某風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)速v₁＝9m/s時能夠輸出電功率P₁=540kW。我國某地區(qū)風(fēng)速不低于v₂=6m/s的時間每年約為5000小時，試估算這臺風(fēng)力發(fā)電機在該地區(qū)的最小年發(fā)電量是多少千瓦時。

3.（08朝陽一模）某課外小組設(shè)計了一種測定風(fēng)速的裝置，其原理如圖所示，一個勁度系數(shù)k＝1300N／m，自然長度L0＝0.5m彈簧一端固定在墻上的M點，另一端N與導(dǎo)電的迎風(fēng)板相連，彈簧穿在光滑水平放置的電阻率較大的金屬桿上，彈簧是不導(dǎo)電的材料制成的。迎風(fēng)板面積S＝0.5m2，工作時總是正對著風(fēng)吹來的方向。電路的一端與迎風(fēng)板相連，另一端在M點與金屬桿相連。迎風(fēng)板可在金屬桿上滑動，且與金屬桿接觸良好。定值電阻R＝1.0Ω，電源的電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝0.5Ω。閉合開關(guān)，沒有風(fēng)吹時，彈簧處于原長，電壓表的示數(shù)U1＝3.0V，某時刻由于風(fēng)吹迎風(fēng)板，電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2＝2.0V。（電壓表可看作理想表）求

（1）金屬桿單位長度的電阻；（2）此時作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力；

（3）假設(shè)風(fēng)（運動的空氣）與迎風(fēng)板作用后的速度變?yōu)榱�，空氣的密度�?st1:chmetcnv TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="False" SourceValue="1.3" UnitName="kg" w:st="on">1.3kg/m3，求風(fēng)速多大。

能量發(fā)光面模型

4．（09年西城一模）節(jié)水噴灌系統(tǒng)已經(jīng)在我國很多地區(qū)使用。某節(jié)水噴灌系統(tǒng)如圖所示，噴口距離地面的高度h = 1.8m，可將水沿水平方向噴出，并能沿水平方向旋轉(zhuǎn)。噴水的最大速率v₀ = 15m/s，每秒噴出水的質(zhì)量m₀ = 4.0kg/s。所用的水是從井下抽取的，井中水面離地面的高度H=1.95m，并一直保持不變。水泵由電動機帶動，電動機電樞線圈電阻r = 5.0Ω。電動機正常工作時，電動機的輸入電壓U = 220V，輸入電流I = 4.0A。不計電動機的摩擦損耗，電動機的輸出功率等于水泵所需要的最大輸入功率。水泵的輸出功率與輸入功率之比為水泵的抽水效率。計算時g 取10m/s²，π 取 3。             

（1）求這個噴灌系統(tǒng)所能噴灌的面積S；

（2）假設(shè)系統(tǒng)總是以最大噴水速度工作，求水泵的抽水效率η；

（3）假設(shè)系統(tǒng)總是以最大噴水速度工作，在某地區(qū)需要用蓄電池將太陽能電池產(chǎn)生的

電能存儲起來供該系統(tǒng)使用，根據(jù)以下數(shù)據(jù)求所需太陽能電池板的最小面積S_m。

太陽光傳播到達地面的過程中大約有30%的能量損耗，太陽輻射的總功率P₀ = 4×10²⁶W，

太陽到地球的距離R = 1.5×10¹¹m，太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為15%，

蓄電池釋放電能的效率約為90%。

5．（07年西城二模）一輛總質(zhì)量為M =6.0×10²kg的太陽能汽車，使用太陽能電池供電。它的集光板能時刻正對著太陽。車上有一個直流電阻r = 4.0Ω的電動機。太陽能電池可以對電動機提供U = 120V的電壓和I = 10A的電流。已知太陽向外輻射能量的總功率為

P_總 = 3.9×10²⁶W。太陽光穿過太空和地球周圍的大氣層到達地面的過程中有大約28%的能量損耗。太陽光垂直照射到地面上時，單位面積的輻射功率為P₀ = 1.0×10³W/m²。半徑為R的球面積公式為S = 4πR²。（取g =10m/s²，）

（1）這輛太陽能汽車正常工作時，車上電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是多少；

（2）若這輛車在行駛過程中所受阻力是車重的0.05倍。求這輛車可能行駛的最大速度；

（3）根據(jù)題目所給出的數(shù)據(jù)，估算太陽到地球表面的距離。

磁流體的應(yīng)用

24．（07年海淀一模）磁流體動力發(fā)電機的原理如圖17所示，一個水平放置的上下、前后封閉的橫截面為矩形的塑料管，其寬度為l，高度為h，管內(nèi)充滿電阻率為ρ的某種導(dǎo)電流體（如水銀）。矩形塑料管的兩端接有渦輪機，由渦輪機提供動力使流體通過管道時具有恒定的水平向右的流速v₀。管道的前、后兩個側(cè)面上各有長為d的相互平行且正對的銅板M和N。實際流體的運動非常復(fù)雜，為簡化起見作如下假設(shè)：①垂直流動方向橫截面上各處流體的速度相同；②流體不可壓縮；③流體流動過程中所受總的摩擦阻力與它的流速成正比，且比例系數(shù)為k。

（1）用電阻可忽略不計的導(dǎo)線將電阻為R的燈泡（不計燈泡電阻隨溫度的變化）接在銅板M、N的外側(cè)之間，由于此時磁場對流體有力的作用，使流體的穩(wěn)定流速變?yōu)関（v<v₀），求磁場對流體的作用力；

（2）現(xiàn)提高渦輪機提供的動力，使液體的流速增加到原來的值v₀，求此時這臺磁流體發(fā)電機的發(fā)電效率及其供電的輸出效率。

20．長方體導(dǎo)電材料，建立如圖34所示的坐標系，和坐標軸的交點坐標分別為x₀、y₀、z₀，導(dǎo)體的電阻率為ρ，導(dǎo)電材料中的自由電荷為電子，電量為e，單位體積中自由電荷的個數(shù)為n，若在垂直于x軸的前后表面加上恒定電壓U，形成沿x軸正方向的電流。則

（1）導(dǎo)體中電流的大��；

（2）導(dǎo)體中自由電荷定向移動的平均速率；

（3）若加上沿y軸正方向、磁感強度為B的勻強磁場，則垂直于z軸方向的上下兩個表面產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象叫霍爾效應(yīng)。分析上下表面誰的電勢高，并求出電勢差的大小。

20．（1）；（2）；（3）

21．在原子反應(yīng)堆中抽動液態(tài)金屬或在醫(yī)療器械中抽動血液等導(dǎo)電液體時，常使用電磁泵。某種電磁泵的結(jié)構(gòu)如圖17所示，把裝有液態(tài)鈉的矩形截面導(dǎo)管（導(dǎo)管是環(huán)形的，圖中只畫出其中一部分）水平放置于勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向與導(dǎo)管垂直。讓電流I按如圖方向橫穿過液態(tài)鈉且電流方向與B垂直。設(shè)導(dǎo)管截面高為a，寬為b，導(dǎo)管有長為l的一部分置于磁場中。由于磁場對液態(tài)鈉的作用力使液態(tài)鈉獲得驅(qū)動力而不斷沿管子向前推進。整個系統(tǒng)是完全密封的。只有金屬鈉本身在其中流動，其余的部件都是固定不動的。

（1）在圖上標出液態(tài)鈉受磁場驅(qū)動力的方向。

（2）假定在液態(tài)鈉不流動的條件下，求導(dǎo)管橫截面上由磁場驅(qū)動力所形成的附加壓強p與上述各量的關(guān)系式。

（3）設(shè)液態(tài)鈉中每個自由電荷所帶電量為q，單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的自由電荷數(shù)為n，求在橫穿液態(tài)鈉的電流I的電流方向上參與導(dǎo)電的自由電荷定向移動的平均速率v₀。

21．（1）F的方向沿導(dǎo)管水平向里，且與B、I垂直

（2）   （3）

電動機原理應(yīng)用

25.（20分）下圖是導(dǎo)軌式電磁炮實驗裝置示意圖。兩根平行長直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定，其間安放金屬滑塊（即實驗用彈丸）�；瑝K可沿導(dǎo)軌無摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。電源提供的強大電流從一根導(dǎo)軌流入，經(jīng)過滑塊，再從另一導(dǎo)軌流回電源。滑塊被導(dǎo)軌中的電流形成的磁場推動而發(fā)射。在發(fā)射過程中，該磁場在滑塊所在位置始終可以簡化為勻強磁場，方向垂直于紙面，其強度與電流的關(guān)系為B=kI，比例常量k=2.5×10^－6T/A。已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距l(xiāng)=1.5cm，滑塊的質(zhì)量m=30g，滑塊沿導(dǎo)軌滑行5m后獲得的發(fā)射速度v=3.0km/s（此過程視為勻加速運動）。

（1）求發(fā)射過程中電源提供的電流強度。

（2）若電源輸出的能量有4%轉(zhuǎn)換為滑塊的動能，則發(fā)射過程中電源的輸出功率和輸出電壓各是多大？

（3）若此滑塊射出后隨即以速度v沿水平方向擊中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度為s'。設(shè)砂箱質(zhì)量為M，滑塊質(zhì)量為m，不計砂箱與水平面之間的摩擦。求滑塊對砂箱平均沖擊力的表達式。

24.(20分)磁流體推進船的動力來源于電流與磁場間的相互作用，圖1是在平靜海面上某實驗船的示意圖，磁流體推進器由磁體、電極和矩形通道（簡稱通道）組成。

如圖2所示，通道尺寸a=2.0m、b=0.15m、c=0.10m，工作時，在通道內(nèi)沿z軸正方向加B=0.8T的勻強磁場；沿x軸負方向加勻強電場，使兩極板間的電壓U=99.6V；海水沿y軸方向流過通道。已知海水的電阻率ρ=0.20Ω?m。

（1）       船靜止時，求電源接通瞬間推進器對海水推力的大小和方向；

（2）       船以v_s=5.0m/s的速度勻速前進。以船為參照物，海水以5.0m/s的速率涌入進水口，由于通道的截面積小于進水口的截面積，在通道內(nèi)海水的速率增加到v_d=8.0m/s。求此時金屬板間的感應(yīng)電動勢U_感。

船行駛時，通道中海水兩側(cè)的電壓按U '=U-U_感計算，海水受到電磁力的80%可以轉(zhuǎn)換為船的動力。當(dāng)船以v_s=5.0m/s的速度勻速前進時，求海水推力的功率。

與生活相關(guān)的習(xí)題

24.(07年宣武二模)電磁爐專用平底鍋的鍋底和鍋壁均由耐高溫絕緣材料制成,起加熱作用的是安裝在鍋底平面的一系列粗細均勻半徑不同的同心導(dǎo)體環(huán)（導(dǎo)體環(huán)的分布如圖所示），導(dǎo)體環(huán)所用材料每米的電阻值為R₀ Ω，從中心向外第n個同心圓環(huán)的半徑為r_n=nr₀  (其中n=1,2,3,…，8,共有8個圓環(huán)，r₀為已知量)，如圖所示。當(dāng)電磁爐開啟后，能產(chǎn)生垂直于鍋底方向的變化磁場，該磁場在環(huán)狀導(dǎo)體上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢規(guī)律為：e=S?2sinωt（式中：e為瞬時感應(yīng)電動勢，S為環(huán)狀導(dǎo)體所包圍的圓平面的面積，ω為已知常數(shù)）,那么，當(dāng)電磁爐正常工作時，求：

（1）第n個導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流的有效值表達式；

（2）前三條（靠近中心的三條）導(dǎo)體環(huán)釋放的總功率有多大？

（3）假設(shè)導(dǎo)體環(huán)產(chǎn)生的熱量全部以波長為λ的紅外線光子輻射出來，  

那么第三條導(dǎo)體環(huán)上t秒鐘內(nèi)射出的光子數(shù)是多少？

（光速c和普朗克常數(shù)h為已知量，t>> 2π/ω）

22．（09年石景山一模）課間休息時，同學(xué)們常用摸高比賽來消除疲憊，振奮精神。一質(zhì)量為60kg的男同學(xué)豎直向上跳起，在將要離地時，他的重心升高了0.4m，接下來重心又繼續(xù)升高了0.8m而到達跳躍的最高點。若他蹬地的那段時間是0.2s，（空氣阻力不計，取g=10m/s²）求：

（1）該男同學(xué)的起跳速率？

（2）在起跳過程中，該同學(xué)做功的平均功率？

（3）在起跳過程中，該同學(xué)蹬地的平均作用力？

【例8】在電視節(jié)目中，我們常能看到一種精彩的水上運動──滑水板運動，如圖所示，運動員在快艇的水平牽引力下，腳踏傾斜滑板在水上滑行，設(shè)滑板是光滑的，滑板的滑水面積為S，滑板與水平方向的夾角為θ（滑板前端抬起的角度），水的密度為ρ。

理論研究表明：水對滑板的作用力大小N=ρSv²sin²θ，式中的v為快艇的牽引速度。

（1）     若人的質(zhì)量為m，求快艇的水平牽引速度v。

（2）   在上述條件下，快艇對運動員的牽引功率為多大？

[答案] (1)   (2)

重慶23.（16分）滑板運動是一項非常刺激的水上運動，研究表明，在進行滑板運動時，水對滑板的作用力F_x垂直于板面，大小為kv²，其中v為滑板速率（水可視為靜止）.某次運動中，在水平牽引力作用下,當(dāng)滑板和水面的夾角θ=37°時（如下圖所示），滑板做勻速直線運動，相應(yīng)的k=54 kg/m，入和滑板的總質(zhì)量為108 kg,試求（重力加速度g取10 m/s²,sin 37°取，忽略空氣阻力）：

（1）水平牽引力的大小；

（2）滑板的速率；

（3）水平牽引力的功率.

【解析】（1）以滑板和運動員為研究對象，其受力如圖所示

由共點力平衡條件可得

           ①

                ②

由①、②聯(lián)立，得

F =810N

(2)

得m/s

(3)水平牽引力的功率

P=Fv=4050 W

25．（04年海淀二模）如圖16甲所示為電視機中顯像管的原理示意圖，電子槍中的燈絲加熱陰極而逸出電子，這些電子再經(jīng)加速電場加速后，從O點進入由磁偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)磁場中，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)磁場后打到熒光屏MN上，使熒光屏發(fā)出熒光形成圖像，不計逸出電子的初速度和重力。已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為e，加速電場的電壓為U。偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場場分布在邊長為l的正方形abcd區(qū)域內(nèi)，磁場方向垂直紙面，且磁感應(yīng)強度隨時間的變化規(guī)律如圖16乙所示。在每個周期內(nèi)磁感應(yīng)強度都是從－B₀均勻變化到B₀。磁場區(qū)域的左邊界的中點與O點重合，ab邊與OO′平行，右邊 界bc與熒光屏之間的距離為s。由于磁場區(qū)域較小，且電子運動的速度很大，所以在每個電子通過磁場區(qū)域的過程中，可認為磁感應(yīng)強度不變，即為勻強磁場，不計電子之間的相互作用。