高三化学化学与物理生物学科间的综合知识精讲通用版文档格式.docx
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P
Q
R
S。
已知P是F的同位素,则()A.Q是G的同位素,R是H的同位素
B.R是E的同位素,S是F的同位素
C.R是G的同位素,S是H的同位素
D.Q是E的同位素,R是F的同位素
解析:
此题涉及到同位素的概念及物理中
衰变和β衰变的知识。
衰变是释放出一个氦核(
)的反应,每发生一次
衰变,元素原子的核电荷数减少2。
β衰变是释放出一个电子的反应,每发生一次β衰变,元素的原子在失去一个电子的同时,核电荷数增加1,质子数不变。
在题干中给出的衰变过程中,若设F的核电荷数为n,可得到其它元素原子的核电荷数分别为,E:
n+2;
G:
n+1;
H:
n–1。
由于P是F的同位素,所以,P的核电荷数也为n,由从P到S的衰变过程,可得到各元素原子的核电荷数分别为,Q:
R:
S:
n。
根据同位素的概念,我们可以根据质子数是否相同,确定出互为同位素的元素:
质子数为n的是P、F、S;
n+1的是:
G、Q;
n+2的是E、R,只有H为n–1。
答案:
选B。
[例2]有一种化学式为R(NO3)x·
nH2O的硝酸盐晶体,现取此晶体6.05g溶于水配制500mL溶液,用石磨棒作电极对此溶液进行电解,当通过电流强度为5A的电流16.05min时,溶液中的金属离子已全部放电,且其中一极增重1.60g(已知此晶体的摩尔质量为246g/mol),则:
(1)x为;
(2)R的相对原子质量为;
(3)n=;
(4)若反应前后体积保持不变,反应后溶液的pH=。
此题电解过程涉及物理学中的电化学问题,是化学与物理知识的综合题。
(1)根据物理知识,电量Q=It=N(电子数)×
e-(e-为一个电子所带电量),再由
得到转移电子的物质的量,所转移电子的物质的量就是金属离子所得电子的物质的量。
Q=It=5C·
s—1×
16.05×
60s=4.815×
103C。
根据一个电子的电量为1.6×
10—19C,
可得电子的物质的量=
=0.05mol。
又因为n(硝酸盐)=
=0.025mol,
则0.025mol金属离子电解过程中得到电子0.05mol,此金属为+2价,即x=2。
(2)另有一极质量增加1.60g,此极必为阴极,且质量的增加即为析出金属的质量,所以,R的摩尔质量M(R)=
=64g/mol,即R的相对原子质量为64。
(3)由246=64+64×
2+18n,得n=3。
(4)根据2R(NO3)2+2H2O===2R+O2↑+4HNO3知,生成HNO3的物质的量=2n(R)=2×
0.025mol=0.05mol,所以pH=―lg{c(H+)}=―lg
=1。
略。
从以上解题过程可见,物理知识在解题中起了桥梁作用。
[例3]喷泉实验是中学化学的一个重要性质实验,也是一种自然现象。
根据下图回答相关问题:
(1)在图A的烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。
下列组合中不可能形成喷泉的是()
A.HCl和H2OB.NH3和H2O
C.CO2和NaOH溶液D.Cl2和饱和NaCl溶液
(2)在图B的锥形瓶中,分别加入足量的下列物质,反应后可能产生喷泉的是()
A.Cu和稀盐酸B.NaHCO3与NaOH溶液
C.NH4HCO3和稀盐酸D.AgNO3和KCl溶液
(3)在图B的锥形瓶外放一水槽,锥形瓶中加入酒精,水槽中加入冷水,再加入足量的下列物质,结果也产生喷泉。
水槽中加入的物质不可能是()
A.生石灰B.硝酸铵C.浓硫酸D.氢氧化钠
本题源于课本,需要结合物理知识解答。
我们知道,产生喷泉的原因是存在压强差,当烧瓶内压强与外部压强差大于长导管中液柱产生的压强时,喷泉即会形成。
要注意到,压强差不仅可以是烧瓶内压强减小引起,也可以是长导管下端压强增大所引起。
亦即是说,这两种情况对于形成喷泉来说是等效的。
(1)答案为D。
显而易见,HCl、NH3都极易溶于水,CO2也容易与NaOH溶液反应,其结果是烧瓶内压强减小。
大气压将液体压入烧瓶,形成喷泉。
(2)中A选项Cu和稀盐酸不发生反应;
B选项反应后无气体产生,不会对压强造成影响;
C选项中NH4HCO3和稀盐酸反应生成气体,增大了锥形瓶中气体压强,导致液体上喷。
D选项虽然AgNO3和KCl溶液发生反应,但没有气体产生。
答案为C。
(3)题中要求产生喷泉,应使酒精挥发,即增大了长导管下端的压强,使液体上喷,水槽中加入的试剂必须是与水作用放出热量的试剂,只有硝酸铵溶于水时吸热,答案是B。
二.化学与生物学科的综合
生物:
1.元素、原子、离子的概念微量元素与人体健康、离子交换吸附
2.同位素的概念同位素在光合作用等过程中的应用
3.化学反应中的能量变化绿色植物光合作用的计算
4.化学平衡原理及应用呼吸作用和光合作用的相关知识
5.化学反应速率酶的催化
6.强、弱电解质概念与应用体液、血液的pH等
7.盐类水解平衡的应用血液中的酸碱平衡
8.氮的固定氮循环
9.磷及化合物的性质ATP与ADP的转化及能量变化
10.二氧化碳的性质碳循环、光合作用、呼吸作用
11.环境污染生物污染、生态平衡
12.铁及化合物性质微量元素在人体中的作用
13.糖类的结构、性质、用途有氧呼吸、无氧呼吸、糖类代谢等
14.酶酶的特性、新陈代谢与酶
15.化学计算ATP等有机分子式的计算等
[例4](2000年全国)尿素是第一个人工合成的有机物,下列关于尿素的叙述不正确的是()
A.尿素是一种氮肥B.尿素是人体新陈代谢的一种产物
C.尿素能发生水解反应D.尿素是一种酸性物质
尿素是1982年合成的第一个不用人和动物器官,仅用加热无机化合物氰酸铵的水溶液而得到的有机物,在生物代谢活动中有重要作用。
尿素含氮量很高,在土壤中受微生物作用,与水反应生成碳酸铵或碳酸氢铵,易被作物吸收利用,所以是常用的氮肥,其产量约占我国氮肥总产量的40%。
A选项正确。
在生物课上学习了物质代谢的内容,蛋白质在肠道内分解成氨基酸,其中一种变化是脱氨基作用,氨基可以转变为尿素排出体外,B选项正确。
尿素是碳酸的酰胺,酰胺键可以发生水解,水溶液呈中性反应。
选D。
本题虽属容易题,但错选C项的学生高达22.1%,表现出对酰胺水解的知识不会迁移,学科间知识的综合能力不够。
[例5](2000年全国)填空:
(1)试写出纤维素与硝酸反应制取纤维素硝酸酯的化学方程式。
(2)磷酸三丁酵酯是一种常用苯取剂,试写出制备它的化学方程式。
(3)核糖是一种五碳糖,它的衍生物腺苷也可与磷酸成酯如三磷酸腺苷,后者的分子简式为。
(4)三磷酸腺苷释放能量的表示式是。
此题综合考查了中学化学和生物学中有关酯的知识。
在化学课上,我们学习了纤维素与硝酸反应制取纤维素硝酸酯的反应,还学习了硝酸跟醇起作用生成硝酸酯和水的反应,在此基础上,第
(2)问要求写出磷酸参与成酯的一个反应,由于磷酸是三元酸,可以形成3个酯。
纤维素是多官能团化合物,参加酯化的是羟基官能团。
与此类似,核糖是五碳糖,其衍生物腺苷与磷酸成酯得腺苷三磷酸(ATP)。
题目并没有要求写出这个酯化反应,只是要求写出分子简式A—P~P~P。
ATP是生命活动所需能量的直接来源,三磷酸腺苷释放能量的表示式是生物课程的内容,若从化学知识来分析,实质上是酯的水解反应,再由能量释放的过程中,有磷酸生成,即高能磷酸键的水解。
(1)[C6H7O2(OH)3]n+3nHNO3
[C6H7O2(ONO2)3]n+3nH2O
(2)3C4H9OH+H3PO4→(C4H9O)3PO+3H2O
(3)A—P~P~P
(4)ATP
ADP+Pi(磷酸)+能量
[例6](2001年全国)在啤酒生产过程中,发酵是重要环节。
生产过程大致如下:
将经过灭菌的麦芽汁充氧,接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。
初期,酵母菌迅速繁殖,糖度下降,产生白色泡沫,溶解氧逐渐耗尽。
随后,酵母菌繁殖速度迅速下降,糖度加速降低,酒精浓度逐渐上升,泡沫不断增多。
当糖浓度下降一定程度后,结束发酵。
最后分别输出有形物质和鲜啤酒。
根据上述过程,回答以下问题:
(1)该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是。
(2)初期,酵母菌迅速繁殖的主要方式是。
(3)经测定酵母菌消耗的糖中,98.5%形成了酒精和其它发酵产物,其余1.5%则是用于。
(4)请写出由麦芽糖→葡萄糖→酒精的反应方程式。
(5)如果酵母菌消耗的糖(设为麦芽糖,其分子量为342)有98.5%(质量分数)形成了酒精(分子量为46.0)和其他发酵产物。
设有500t麦芽汁,其中麦芽糖的质量分数为8.00%,发酵后最多能生产酒糟浓度为3.20%(质量分数)的啤酒多少吨?
该题是以实际问题立意的试题,涉及的知识主要有化学中有机物分子式和利用化学方程式的计算,生物的新陈代谢、生殖等内容。
答题时要综合化学和生物两学科的知识。
(1)答题时应想到生物的异化作用是指生物体在同化作用的基础上,分解自身的原生质,释放能量,把其中产生的代谢废物排出体外的过程。
异化作用方式有两种类型,一是必须不断地从外界环境中摄取氧气来氧化分解自身的组成物质,释放能量,并排出CO2,这种异化类型称为有氧呼吸型;
另一种是在缺氧的条件下,依靠酶的作用使有机物分解,这种异化类型称为无氧呼吸型。
试题所给信息指出“将经过灭菌的麦芽汁充氧,接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。
初期,酵母菌迅速繁殖,糖度下降,产生白色泡沫”,可见酵母菌在有氧的环境中,消耗了有机物并迅速繁殖,表明此期的异化作用为有氧呼吸型;
信息又指出,当氧气耗尽后,“糖度加速降低,酒精浓度逐渐上升,泡沫不断增多”,分解有机物的过程不但没有停止,反而加快,同时开始产生酒精,表明异化作用的无氧呼吸型在加强。
第
(2)问相对比较简单,酵母菌可以通过出芽生殖迅速繁殖。
(3)应理解异化作用和同化作用的关系。
在异化作用分解有机物的过程中,一部分产物成为终产物排出体外,还有一部分中间产物在异化作用所释放能量的推动下,用于自身物质的合成(同化作用),使自身生长和繁殖。
(4)、(5)两小题由化学知识解答。
麦芽糖是二糖,用酸水解或麦芽酶水解得到两分子葡萄糖,葡萄糖可在酶的作用下分解得到乙醇和CO2。
将题设数据代入方程式列出比例式,可算出酒精的质量(或将数据组成方程式计算)。
应注意,啤酒中酒精的质量分数仅为3.20%。
(1)既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸
(2)出芽生殖(3)酵母菌自身的生长和繁殖
(4)C12H22O11+H2O
2C6H12O6
C6H12O6
2C2H5OH+2CO2
(5)C2H5OH的分子量为46.0
500t×
8.00%×
98.5%×
=662t
[例7]某学生在玻璃温室里进行杂交水稻栽培实验,为此他们对室内空气中CO2的含量进行24小时的测定,下图中正确表示其测定结果的是()
此题利用图像考查有关知识。
玻璃温室里空气中CO2的含量,由光和作用进行的程度决定,白天,光合作用时消耗CO2,放出O2,正午,阳光最充足,光合作用的结果使得CO2的浓度最小,而夜间,植物不能进行光合作用,会呼出CO2,所以CO2的浓度最大。
对照图示,B图符合以上分析结果。
【综合测试】
1.钍核
经过6次α衰变和4次β衰变后变成铅核,则()
A.铅核的符号为
,它比
少8个中子
B.铅核的符号为
少16个中子
C.铅核的符号为
D.铅核的符号为
少12个中子
2.以石墨作电极电解氯化铜溶液,电流强度为aA,tmin后阴极质量增加Wg,在阳极得VL标准状况下的纯净气体,则阿伏加德罗常数NA的表达式是(1个电子电量为qC,铜的相对原子质量为M)()
A.
B.
C.
D.无法列式
3.请据图回答,经数小时后,U型管A、B两处的液面会出现下列哪种情况(实验装置足以维持实验期间小白鼠的生命活动,瓶口密封,忽略水蒸气和温度变化对实验结果的影响)
A.A处下降,B处上升B.A、B两处都下降
C.A处上升,B处下降D.A、B两处都不变
4.科学家研究发现,用“汽水”(一种能释放CO2的弱酸性溶液)浇灌植物能促进植物的生长。
原因是它能()
①加强呼吸作用②加强光合作用
③改良碱性土壤、调节pH值④加强植物蒸腾作用
A.②③④B.①②C.③④D.②③
5.如果用硫酸铵溶液培养植物,溶液的pH会()
A.逐渐上升B.逐渐下降C.不变D.无规律
6.糖类、脂肪和蛋白质是维持人体生命活动所必需的三大营养物质。
以下叙述正确的是()
A.植物油不能使溴的四氯化碳溶液褪色
B.葡萄糖能发生氧化反应和水解反应
C.淀粉水解的最终产物是葡萄糖
D.蛋白质溶液遇硫酸铜后产生的沉淀能重新溶于水
7.下图是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图。
其中A、B是两块纯铜片,插在CuSO4稀溶液中,铜片与引出导线相连,引出端分别为x、y。
(1)当以I=0.21A的电流电解60分钟后,测得铜片A的质量增加了0.25g,则图中装置的x端应与直流电的极相连,它是电解池的极。
(2)电解后铜片B的质量。
(答增加、减少或不变)
(3)列式计算实验测得的阿伏加德罗常数NA。
(已知电子电量e=1.60×
10-19C)
8.大气压强对许多物理实验和化学实验有着重要影响。
制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。
(1)写出实验室制取氨气的化学方程式:
。
(2)收集氨气应使用法,要得到干燥的氨气可选用做干燥剂。
(3)用图1装置进行喷泉实验,上部烧瓶已装满干燥氨气,引发水上喷的操作是。
该实验的原理是。
(4)如果只提供如图2的装置,请说明引发喷泉的方法。
图1图2
9.1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇宙不守恒,并由吴健婷用
放射源进行了实验验证。
次年,李、杨二人为此获得诺贝尔物理奖,
的衰变方程是
。
其中
是反中微子,它的电荷为零,静止质量可认为是零。
(1)CO与Fe同周期,它应在周期表的第_____周期。
的核外电子数为____。
在上述衰变方程中,衰变产物
的质量数A是____,核电荷数Z是______。
(2)在衰变前
核静止,根据云室照片可以看出,衰变产物Ni和
e的运动径迹不在一条直线上,如果认为衰变产物只有Ni和
e,那么衰变过程将违背_____守恒定律。
(3)无水CoCl2为深蓝色,吸水后变为粉红色的水合物,水合物受热后又变成无水CoCl2,故常在实验室中用作吸湿剂和空气温度指示剂。
现有无水CoCl265g,吸水后变成CoCl2·
xH2O119g,水合物中x的值是____。
10.为了尽可能地减轻由碰撞引起的伤害,汽车装备了安全气囊系统,这个系统包括传感器、充气器、折叠气囊、点火器、固体颗粒等。
其中固体颗粒的核心成分是NaN3、NaNO3、Fe2O3、SiO2等的混合物,当汽车前方受到高速碰撞时,装在车前端的_____将碰撞信号传给,从而引发NaN3分解生成Na,并释放出大量的单质气体,使折叠气囊迅速膨胀。
起到了阻止人体前冲的作用。
该反应的化学方程式是:
。
11.自然界中的铀和钴都有同位素。
(1)铀主要以三种同位素的形式存在,三种同位素的原子百分含量分别为
U0.005%、
U0.72%、
U99.275%。
请列出计算U元素近似原子量的计算式(不必算出具体数值):
(2)放射性同位素60Co能够产生γ射线。
高速运动的γ射线作用于DNA,能够产生氢键断裂、碱基替换等效应,从而有可能诱发生物产生,使生物体出现可遗传的变异,从而选择和培育出优良品种。
此外用γ射线照射过的食品有利于贮藏,这是因为γ射线能、。
在进行照射生物或食品的操作时,需要注意人体防护。
操作完毕后,人体(可以、不可以)直接触摸射线处理过的材料。
12.放射性同位素的测定也是生物学研究的一种常用的手段。
科学家曾利用14C对河姆渡遗址遗存稻谷的年代进行测定。
稻谷中仅由C、H、O三种元素组成的有机物是脂肪和,因而可对它们进行14C测定。
放射性同位素在遗传学研究上应用的一个典型事例是实验,在该实验中,科学家利用了放射性的35S和32P,从而得到了的直接证据。
13.铁路提速为鲜活水产品、新鲜水果和蔬菜的运输提供了有利条件。
在鲜活鱼的长途运输中,必须考虑以下几点:
水中需要保持适量的O2;
及时除去鱼排出的CO2;
防止细菌的大量繁殖。
现有两种在水中能起供氧灭菌作用的物质,其性能如下:
过氧化钠(Na2O2):
易溶于水,与水反应生成NaOH和O2;
过氧化钙(CaO2):
微溶于水,与水反应生成Ca(OH)2(微溶)和O2。
根据以上介绍,你认为运输鲜活水产品时应选择加入水中。
原因是
。
在不通风场所,苹果会散发的气味,时间久了会腐烂;
马铃薯块茎通过呼吸产生乳酸。
铁路提速可减少鲜果和蔬菜在运输过程中的损耗。
14.磷是存在于自然界和生物体内的重要元素,回答下列与磷及其化合物有关的问题。
(1)磷在叶绿体的构成和光合作用中有何作用?
①。
②。
③。
④。
(2)有机磷农药“乐果”的结构简式是:
其中所含的双键有个。
15.人类的不恰当活动,常造成严重的水质污染,从而破坏了水体环境。
图3、图4及表格是黄河中游某支流一水文站的实测结果。
据此回答:
不同温度下DO(溶解氧)饱和值表
水温(℃)
25
26
27
29
31
32
34
DO饱和值(毫克/升)
8.15
8.00
7.85
7.65
7.43
7.30
7.20
(1)该河月均流量最低值与最高值之比约为______________分之一。
(2)当地的黄金生产及造纸、食品加工等乡镇企业的排污造成该河段枯水期富营养化严重,在凌晨5:
00,河水的DO(溶解氧)含量的饱和度仅为____%,但在午后,DO出现过饱和,如在18:
00,DO饱和度可高达110%。
其主要原因是①________________②________________。
(3)因地制宜地控制该地水污染的措施有_________________________。
[参考答案]
1.C2.B3.A4.D5.B6.C
7.
(1)负,阴
(2)减少
(3)
8.
(1)2NH4Cl+Ca(OH)2
2NH3↑+CaCl2+2H2O
(2)向下排空气;
碱石灰
(3)打开止水夹,挤出胶头滴管中的水。
氢气极易溶解于水,致使烧瓶内气体压强迅速减小。
(4)打开夹子,用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热,氢气受热膨胀,赶出玻璃导管内的空气,氨气与水接触,即发生喷泉。
9.4;
27;
60;
28
解析:
(1)Co和Fe处于同一周期,实际上是间接考查Fe所处的周期——第4周期,根据Co元素的原子组成符号
,可得出其核外电子数为27。
在Co的衰变过程中,质量数和电荷数守恒。
而“反中微子
的电荷为零,静止质量可认为是零”,有衰变方程可推出
的质量数为60,核电荷数为28。
(2)动量(3)6
10.传感器;
点火器;
2NaN3
2Na+3N2↑
11.
(1)(234×
0.005+235×
0.72+238×
99.275)×
10-2
(2)基因突变;
杀虫;
杀菌;
可以
12.糖类(或麦芽糖、淀粉、葡萄糖、蔗糖);
噬菌体侵染;
DNA是遗传物质
13.过氧化钙(或CaO2);
原因:
Na2O2与水反应激烈,生成NaOH溶液的碱性太强(或CaO2在水中逐步溶解,与水缓慢反应不断提供O2);
酒精;
无氧
14.
(1)①磷是叶绿体双层膜和基粒的构成成分
②磷是ATP的成分,ATP在能量转换中起重要作用
③磷是叶绿体DNA的构成成分
④磷在光合作用的物质转化中起重要作用
(2)2
15.
(1)四
(2)68-72①水温增高,饱和值下降;
②光照增强,光合作用产氧量增加;
(3)①污染较重的小工厂停产;
②对工农业及生活污水进行处理;
③减少枯水期用水,使流量增加;
④调整生产过程,适当在洪水期排污
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