科技常识—化学知识是公务员考试、事业单位考试中行测常识判断和公共基础知识的重要组成部分。与物理知识相比,化学知识更贴近日常生活——从厨房里的食盐、食醋,到空气中的氧气、二氧化碳,再到人体必需的钙、铁、碘等元素,化学无处不在。
公职考试中科技部分的考查特点是结合生活,很多内容来自生活常识,考试也常结合具体例子进行考查。相比中学的知识难度,考试中考查的都是应知应会的基础知识,了解并掌握这些内容并不困难。
本文系统梳理科技常识—化学知识的核心考点,涵盖物质的分类(纯净物与混合物、单质与化合物)、常见化学元素(氢、氧、碳、铁、钙等)、常见物质(二氧化碳、一氧化碳、甲烷、甲醛等)、化学变化与物理变化的区别以及生活化学高频考点,帮助考生在短时间内建立清晰的知识框架。志公教育专注广西公考培训,为考生梳理科技常识—化学知识的备考要点。
第1节物质的概况
1.物质的变化与性质
化学变化:有新物质生成。
物理变化:没有新物质生成。
(1)蜡烛及其燃烧现象的探究,放出二氧化碳和水
【蜡烛火焰分为三层:外焰(温度最高)、内焰、焰心(温度最低)】
(2)人体的新陈代谢属于化学变化
【人吸入气体和呼出气体:二氧化碳和水,检验试验是呼出的二氧化碳能够使澄清石灰水变浑浊。】
2.物质的组成
(1)典型的纯净物
①单质——由同种元素组成的纯净物
Ø氧气
物理性质:通常状态下,无色、无味气体,密度比空气大,不易溶于水;
化学性质:能使带火星木条复燃。拉瓦锡最早提出“燃素说”。
Ø氢气(H2)
物理性质:通常状态下,无色、无味气体,密度最小的气体,难溶水。
化学性质:可燃性(用途:高能燃料;氢氧焰焊接,切割金属)
还原性(用途:冶炼金属)
氢能源
三大优点:无污染、放热量高、来源广
②化合物——由两种或两种以上的元素组成的纯净物
水是化合物,常温下是无色透明的液体,沸点100℃,冰点0℃,由氢、氧两种元素组成。1个水分子H2O由2个氢原子和1个氧原子组成。
氯化钠(NaCl)是一种通过盐酸(HCl)和氢氧化钠(NaOH)的化学作用(中和反应)而成的化合物。
(2)混合物
空气是最典型的混合物
空气的组成:氮气(78%)、氧气(21%)、稀有气体(0.94%)、二氧化碳(0.03%)、其他气体及杂质(0.03%)。
3.自然界的水
(1)水的分类
硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水;
软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。
(2)鉴别方法:用肥皂水,有浮渣产生或泡沫较少的是硬水,泡沫较多的是软水。
(3)硬水软化的方法:蒸馏、煮沸。
(4)长期使用硬水的坏处:浪费肥皂,洗不干净衣服;锅炉容易结成水垢,不仅浪费燃料,还易使管道变形甚至引起锅炉爆炸;长期饮用硬水会在人体中形成结石,危害人体健康。
(5)水污染物来源:工业“三废”(废渣、废液、废气);农药、化肥的不合理施用;生活污水的任意排放。
防止水污染:工业三废要经处理达标排放、提倡零排放;生活污水要集中处理达标排放、提倡零排放;合理施用农药、化肥,提倡使用农家肥;加强水质监测。
4.化学中的常见物质
(1)常见的气体物质
①碳和碳的氧化物
金刚石(C)是自然界中最硬的物质,可用于制钻石、刻划玻璃、钻探机的钻头等。
石墨(C)是最软的矿物之一,有优良的导电性,润滑性。可用于制铅笔芯、干电池的电极、电车的滑块等。注意:铅笔里面其实不含铅,是石墨和黏土混合而成的混合物。H代表Hard,坚硬的;B代表Black,黑的。6B最软,颜色最深;6H最硬,HB软硬适中。
无定形碳:由石墨的微小晶体和少量杂质构成。主要有:焦炭,木炭,活性炭,炭黑等。
②二氧化碳的性质
Ø物理性质:无色,无味的气体,密度比空气大,能溶于水,高压低温下可得固体----干冰。
Ø化学性质:一般情况下不能燃烧,也不支持燃烧,不能供给呼吸。
与水反应生成碳酸:CO2+H2O==H2CO3
生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变红,H2CO3==H2O+CO2↑碳酸不稳定,易分解。能使澄清的石灰水变浑浊。
二氧化碳浓度轻度升高会导致呼吸兴奋。
Ø用途:灭火(灭火器原理:Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑)
优点:有流动性好、喷射率高、不腐蚀容器和不易变质等优良性能,用来扑灭图书,档案,贵重设备,精密仪器、600伏以下电气设备及油类的初起火灾。
③一氧化碳的性质
Ø物理性质:无色,无味的气体,密度比空气略小,难溶于水。
Ø化学性质:(H2、CO、C具有相似的化学性质:①可燃性;②还原性)
可燃性:2CO+O2点燃2CO2(可燃性气体点燃前要检验纯度,否则易引起爆炸)
还原性:CO+CuO△Cu+CO2(应用:冶金工业)
Ø煤气的主要成分:因为CO本身无色无味,为了使人们能快速察觉到煤气泄漏,所以在煤气中添加了少量有特殊臭味的硫醇。
(2)燃烧及其利用
①燃烧和灭火
Ø燃烧的条件:
可燃物;氧气(或空气);温度达到着火点
Ø灭火的原理:
消除可燃物;隔绝氧气(或空气);降温到着火点以下
因为燃烧需要氧气,所以灭火器的原理一般都是阻断氧气。
Ø影响燃烧现象的因素:可燃物的性质、氧气的浓度、与氧气的接触面积
使燃料充分燃烧的两个条件:要有足够多的空气;燃料与空气有足够大的接触面积。
Ø爆炸:可燃物在有限的空间内急速燃烧,气体体积迅速膨胀而引起爆炸。
一切可燃性气体、可燃性液体的蒸汽、可燃性粉尘与空气(或氧气)的混合物遇火种均有可能发生爆炸。
②燃料和能量
Ø三大化石燃料:煤、石油、天然气(混合物、均为不可再生能源)
煤:“工业的粮食”(主要含碳元素);
——煤燃烧排放的污染物:SO2、NO2(引起酸雨)、CO、烟尘等。
石油:“工业的血液”(主要含碳、氢元素);
——汽车尾气中污染物:CO、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘。
天然气是气体矿物燃料(主要成分:甲烷),是较清洁的能源。
Ø两种绿色能源:沼气、乙醇
沼气的主要成分:甲烷
——甲烷的化学式:CH4(也是可燃冰的主要成分)
——物理性质:无色,无味的气体,密度比空气小,极难溶于水。
——化学性质:可燃性CH4+2O2点燃CO2+2H2O(发出蓝色火焰)
乙醇(俗称:酒精,化学式:C2H5OH)
——化学性质:可燃性C2H5OH+3O2点燃2CO2+3H2O——工业酒精中常含有有毒的甲醇CH3OH,故不能用工业酒精配制酒!
——乙醇汽油优点:节约石油资源;减少汽车尾气;促进农业发展;乙醇可以再生。
第2节非金属物质
1.氢(H)
氢是宇宙中含量最多的元素,也是元素周期表的第一个元素。
氢气(H₂):最轻(密度最小)的气体,无色无味无臭,极易燃烧。
2.碳(C)
碳是形成化合物种类最多的元素,也是构成细胞最基本的元素。
一氧化碳(CO):易与血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白,使血红蛋白丧失携氧能力,造成组织窒息,严重时死亡。煤气中毒一般指一氧化碳中毒。
二氧化碳(CO₂):固态二氧化碳又叫干冰,在低温保存物品、制造舞台烟雾、人工降雨、制作灭火器等方面有大量应用。
3.氮(N)
氮是空气中最多的元素,是组成氨基酸的基本元素之一,也是农作物肥料三要素(氮、磷、钾)之一。
氮气(N₂):空气(78%氮气、21%氧气)的主要成分,化学性质不活泼,常用来制作防腐剂以及汽车安全气囊。非真空食品袋内的气体通常是二氧化碳或氮气。液氮由液体变为气体时,汽化过程会吸收热量,可作用制冷剂。
4.氧(O)
氧是人体、海洋和地壳中含量最多的元素。除金外的所有金属都能和氧发生反应生成金属氧化物。
【知识拓展】
人体、海洋、地壳中的元素含量排序
人体中主要元素按含量依次递减为:氧、碳、氢、氮、钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁。
海洋中主要元素按含量依次递减为:氧、氢、氯、钠、镁、硫、钙、钾。
地壳中主要元素按含量依次递减为:氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁。
臭氧(O₃):在常温下,是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。主要存在于臭氧层中,可吸收紫外线。
5.硫(S)
二氧化硫(SO₂):是造成酸雨和土壤酸化的主要原因。具有还原性、漂白性,可用作食物的漂白剂和防腐剂。
【知识拓展】
酸雨
酸雨是指pH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水。
酸雨的形成是自然因素与人为因素共同作用的结果,其中人为因素是主导。
主要污染物为二氧化硫(SO₂)和氮氧化物(如NO、NO₂)。
6.氯(C1)
氯气(Cl₂)是一种浅黄绿色、有毒的气体,稍溶于水,氧化能力强。自来水消毒大都采用氯化法。
7.硅(Si)
硅是一种半导体材料,常用于制造半导体器件、太阳能电池板和集成电路。
二氧化硅(SiO₂):是花岗岩等岩石的重要成分。主要用于制玻璃、陶器、耐火材料、光导纤维等。
第3节金属物质
1.金属的物理性质
(1)常温下一般为固态(汞为液态),有金属光泽。
(2)大多数呈银白色(铜为紫红色,且为人类最早使用的金属;金为黄色)
(3)有良好的导热性、导电性、延展性
2.金属之最:
(1)地壳中含量最多的金属元素:铝
(2)人体中含量最多的金属元素:钙
(3)目前世界年产量最多的金属(铁>铝>铜)
(4)导电、导热性最好的金属(银>铜>金>铝)
3.主要金属物质
(1)钛(Ti)
钛由于其稳定的化学性质,良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱,以及高强度、低密度的特性,被誉为“太空金属”。
钛合金可用作人体的植入物,也可用于制造飞机、火箭的结构件。
钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料,钛合金与人体有很好的“相容性”,因此可用来制造人造骨等。
(2)铁(Fe)
铁是日常生活中应用最广泛的金属。铁能和水、氧气反应生成氧化铁,可用作“双吸剂”,防止食品受潮氧化。
钢是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.04%之间的铁合金的统称,是用量最大、用途最广的合金。
不锈钢多指含铬(Cr)量在12%~30%的合金钢。
铁的防护:
①发蓝,即通过化学方法处理铁制品表面,使之生成一层薄薄的致密氧化层,利用该氧化层保护内部不受腐蚀;②镀锌,即马口铁,通过在表面镀一层锌来防止锈蚀;③用保护膜临时防护,在钢铁表面(主要是板材、卷材)粘附一层薄薄的塑料保护膜,阻隔氧气和水,使用时去除;④物理隔绝:比较常见的方法是油漆。
(3)铜(Cu)
纯铜呈紫红色,有极好的导热、导电性,是人类最早使用的金属。
青铜是纯铜加入锌与镍以外的金属(如锡、铅或铝)所产生的合金,是最早出现的合金。
(4)钙(Ca)
钙是生物必需的元素,是人体内含量最多的无机盐。
氧化钙俗名生石灰。氧化钙可用作建筑材料、干燥剂等。
(5)汞(Hg)
汞,俗称水银,在常温常压下以液态存在,是熔点最低的金属。
传统的玻璃式体温计就是利用了水银的热胀冷缩来测量体温。
(6)铅(Pb)
铅是一种耐蚀的重金属材料,质软,熔点低,有毒。
【知识拓展】
生活中的铅
手摇爆米花机的端盖采用可压缩的铅作为密封,在加热过程中,铅会渗透到爆米花中,因此吃太多爆米花容易引起铅中毒。
在松花蛋生产加工过程中,会添加一定量的氧化铅,形成难溶的铅化物,沉积在蛋壳和蛋膜上,堵塞孔隙,以限制腌制过程中碱的过量渗入。因此经常食用松花蛋容易铅中毒。
4.金属分类
黑色金属:通常指铁、锰、铬及它们的合金。铁元素被称之为“黑色金属”是因为铁表面常常覆盖着一层主要成分为黑色四氧化三铁的保护膜。
重金属:如铜、锌、铅等;
轻金属:如钠、镁、铝等;
有色金属:通常是指除黑色金属以外的其他金属。
5.合金
由一种金属跟其他一种或几种金属(或金属与非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质。
一般说来,合金的熔点比各成分低,硬度比各成分大,抗腐蚀性能更好。
优点:(1)熔点高、密度小;(2)可塑性好、易于加工、机械性能好;(3)抗腐蚀性能好。
6.常见金属活动性顺序
(1)钾钙钠镁铝--锌铁锡铅氢--铜汞银铂金
KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu
(2)金属活动性由强逐渐减弱
(3)在金属活动性顺序里:
①金属的位置越靠前,它的活动性就越强
②位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢(不可用浓硫酸、硝酸)
③位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。(除K、Ca、Na)
第4节酸、碱、盐、化肥
酸碱性可用pH值表示。pH值小于7时显酸性,pH值越小则酸性越强;pH值大于7时显碱性,pH值越大则碱性越强。
1.酸
盐酸(HC1):常用于家居清洁、除锈、皮革加工等,是胃酸的主要成分。
硝酸(HNO₃):具有较强的氧化性,浓硝酸几乎能溶解所有的金属及其合金。
浓硫酸(H₂SO₄):纯硫酸一般为无色油状液体。热的浓硫酸具有很强的氧化性和脱水性。稀释时,常将浓硫酸沿器壁缓缓注入水中并不断搅拌,以使稀释产生的热量及时散出。
【知识拓展】
浓盐酸浓硫酸
颜色、状态“纯净”:无色液体
工业用盐酸:黄色(含Fe3+)无色粘稠、油状液体
气味有刺激性气味无(无挥发性)
特性挥发性(敞口置于空气中,瓶口有白雾)吸水性(干燥O2H2CO2SO2)
腐蚀性、脱水性(碳化)
强氧化性(钝化)
用途(无论浓稀)金属除锈、水垢
制造氯化物、药物
人体中含有少量盐酸,助消化
实验室制CO2金属除锈
浓硫酸作某些气体的干燥剂
生产化肥、农药、炸药
精炼石油,中和其中的碱
2.碱
(1)氢氧化钠(NaOH)
①俗称火碱、烧碱、苛性钠,可用于干燥气体、炼油,造纸、炼铝、炼钨、人造丝、人造棉和肥皂制造业等。
②颜色状态:白色固体(颗粒);极易溶于水(溶解放热);容易潮解(做干燥剂)。
③腐蚀性:强
④水溶液:PH>7;涩味;滑腻感。
⑤用途:
NaOH固体作气体(O2H2CONH3)的干燥剂(不能做CO2、SO2、HCl气体的干燥);
化工原料:制肥皂、造纸、纺织、印染;
去除油污:炉具清洁剂中含NaOH。
(2)氢氧化钙(Ca(OH)₂)
①俗称消石灰、熟石灰、,其水溶液俗称澄清石灰水。农业上常用氢氧化钙中和酸性土壤,也用它来配制农药波尔多液。
②颜色状态:白色粉末,微溶于水。
③腐蚀性:有一定腐蚀。
④水溶液:PH>7;水溶液被称为石灰水。
⑤用途:鉴别CO2;建筑材料(石灰浆);可制烧碱、漂白粉;改良酸性土壤;与CUSO4配置可制波尔多液(农药)。
(3)碱的通性(具有通性的原因:离解时所生成的阴离子全部是OH-)
①与指示剂的反应:碱溶液可使紫色石蕊试液变蓝,使无色酚酞试液变红。
②碱的保存:不可露置于空气中。
【知识拓展】
酸碱的鉴别与导电性
酸:能使紫色石蕊溶液变红,能与碱或碱性氧化物反应生成盐和水,能与某些金属反应生成盐和氢气,在水溶液中电离出的阳离子全部是H+。
碱:能使紫色石蕊溶液变蓝,使无色酚酞溶液变红,能与酸或酸性氧化物反应生成盐和水,在水溶液中电离出的阴离子全部是OH-。
酸、碱的水溶液可以导电。
3.盐
碳酸钠(Na₂CO₃):俗称苏打、纯碱,可用来清洁油污。主要用于玻璃制品和陶瓷釉的生产,还广泛用于生活洗涤、酸类中和、食品加工等。
碳酸氢钠(NaHCO₃):俗称小苏打,可作为食品制作过程中的膨松剂,在作用后会残留碳酸钠,使用过多会使成品有碱味。
氯化钠(NaCl):无色立方结晶或细小结晶粉末,是食盐的主要成分。
亚硝酸钠(NaNO₂):在腌渍和熏制食品中含量较高,过量使用时有毒。在烹调和消化过程中,会和氨基酸反应,产生致癌物质亚硝胺类化合物。
碳酸镁(MgCO₃):可用作耐火材料、保温材料、干燥剂。举重、体操或攀岩运动员运动前抓一些碳酸镁,能够吸干手心的汗液,增大手掌与器械之间的摩擦力。
碳酸钙(CaCO3):白色固体,难溶于水。用途——大理石、石灰石;建筑材料;制CO2;补钙剂。
【知识拓展】
1.粗盐中由于含有氯化镁、氯化钙等杂质,易吸收空气中的水分而潮解。
(无水氯化钙可用作干燥剂)
2.碳酸钠从溶液中析出时,会结合一定数目的水分子,化学式为Na2CO3·10H2O。
碳酸钠晶体Na2CO3·10H2O(纯净物),俗称天然碱、石碱、口碱。
风化:常温时在空气中放置一段时间后,失去结晶水而变成粉末。(化学变化)
4.化肥
(1)农家肥料:营养元素含量少,肥效慢而持久、价廉、能改良土壤结构。
(2)化学肥料(氮肥、钾肥、磷肥)
①氮肥
作用:促进植物茎、叶生长茂盛、叶色浓绿(促苗)。
缺氮:叶黄
生物固氮:豆科植物的根瘤菌将氮气转化为含氮的化合物而吸收。
②钾肥
作用:促使作物生长健壮、茎杆粗硬,抗倒伏(壮秆)。
缺钾:叶尖发黄。
常用钾肥草木灰:农村最常用钾肥(主要成分为K2CO3),呈碱性。
K2SO4:长期使用会使土壤酸化、板结。
③磷肥
作用:促进植物根系发达,穗粒增多,饱满(催果)。
缺磷:生长迟缓,产量降低,根系不发达。
常用磷肥:磷矿粉Ca3(PO4)2
过磷酸钙Ca(H2PO4)2和CaSO4不能与碱性物质混合施用。
重过磷酸钙Ca(H2PO4)2:如草木灰、熟石灰
(3)使用化肥、农药对环境的影响
①土壤污染:重金属元素、有毒有机物、放射性物质。
②大气污染:N2O、NH3、H2S、SO2
③引起水体污染:N、P过多,导致水体富营养化,赤潮、水华等现象。
第5节有机化合物
1.甲烷(CH4)
甲烷是最简单的有机物,是天然气、沼气、坑气,瓦斯气等的主要成分。
2.乙烯(C2H4)
乙烯是一种植物激素,会在果实成熟前大量合成,具有促进果实成熟的作用。人们常使用乙烯对水果进行催熟。
3.乙醇(C2H5OH)
乙醇,俗称酒精,在常温常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体。
医用酒精主要指体积浓度为75%左右的乙醇(一般用于杀菌),也包括医学上使用广泛的其他浓度乙醇(如95%乙醇,一般用于器械消毒)。医用酒精并非浓度越高,杀菌效果越好。
工业酒精的纯度一般为95%和99%,往往含有甲醇、醛类、有机酸等杂质,饮用或用于消毒会引起人体中毒,甚至死亡。
【知识拓展】
乙酸乙酯
酒的芳香气味来自乙酸乙酯。新制的酒存放期间,酒里的醛不断氧化为羧酸,而羧酸再和酒精发生酯化反应,生成具有芳香气味的乙酸乙酯。时间越久,就有越多的乙酸乙酯生成,因此酒越陈越香。
4.甲醛(HCHO)
甲醛是一种无色,有强烈刺激性气味的气体,挥发性强,可引发呼吸道炎症和皮肤炎症。主要用于人工合成黏结剂,装修后的房屋往往会散发出甲醛。
纯甲醛为强还原剂,在空气中能缓慢被氧化成甲酸。
福尔马林是甲醛水溶液,无色透明,有强烈刺激性气味,可用于防腐、消毒、漂白。
科技常识—化学知识是公务员考试、事业单位考试中行测常识判断和公共基础知识的必考内容。本文系统梳理了物质的分类(纯净物与混合物、单质与化合物、同素异形体)、常见化学元素(氢、氧、碳、铁、钙等)、常见物质(二氧化碳、一氧化碳、甲烷、甲醛等)、化学变化与物理变化的区别及生活化学高频考点,希望能为你的备考提供清晰的复习方向。
核心考点速记(数字记忆法):
两种变化:物理变化(没有新物质)与化学变化(产生新物质)——判断标志是“是否产生新物质”;
三种同素异形体:碳(金刚石、石墨)、磷(白磷、红磷)、氧(氧气、臭氧);
四大含量排名:地壳(氧>硅>铝>铁)、空气(氮气78%>氧气21%)、人体(氧最多)、化合物种类(碳最多);
五个常见物质别称:干冰(固态CO₂)、福尔马林(甲醛水溶液)、生石灰(CaO)、熟石灰(Ca(OH)₂)、小苏打(NaHCO₃)。
记忆口诀:化学变化生新物,物理变化仅变状;金刚石墨同素体,地壳氧硅铝铁强;一氧化碳最危险,血红蛋白抢得忙;干冰升华舞台雾,福尔马林把菌防。
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