近年的高考题中,对我国优秀传统文化中的化学知识考查颇多,主要围绕经典史籍中的化学成就以及古典文籍中的材料,考查有关物质的名称、成分、制备、基本的物理和化学性质,彰显化学的久远与魅力,反映化学最本质的特征。题目难度不大,解决此类问题,需要在平时练习中注意记录和多积累。今天侯哥化学针对这类情况,为同学们总结了此类问题的常考知识点,来帮助同学们突破化学难关。
陶瓷是传统的硅酸盐材料,它的基本原料是黏土。釉料中主要含有一些金属及其化合物,在高温烧制时金属及其化合物发生不同的氧化还原反应,产生不同颜色的物质。
冶炼青铜的过程大致是先把选好的矿石加入熔剂,再放入炼炉内,点燃木炭熔炼,等火候成熟,弃去炼渣得初铜。初铜经提炼才能获得纯净的红铜。红铜加锡、铅熔成合金,即是青铜。
明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌:“炉甘石十斤,装载入一泥罐内,……然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红,……冷淀,毁罐取出,……,即倭铅也”(注:炉甘石的主要成分为碳酸锌,泥罐中掺有煤炭)。其冶炼Zn的方程式为
银虽有以游离状态或银金合金状态(黄银)存在于自然界的,但很少,主要以硫化矿形式存在,并多与铅矿共生。中国大约在春秋初期才开始采集银,东汉时期发明了以黑锡(铅)结金银的“灰吹法”。明代著作《菽园杂记》、《天工开物》中有翔实记载。
在自然界中虽有游离态汞存在,但量很少,主要以丹砂(硫化汞)状态存在。方士们在密闭的设备中升炼水银,先后利用过石灰石、黄矾、赤铜、黑铅、铁和炭末来促进硫化汞的分解。南宋时期发明了蒸馏水银的工艺,设计了专用的装置,《天工开物》中也有类似记载。在中国的医药化学中还曾利用过铅汞齐、锡汞齐。唐代已开始用银锡汞齐作为补牙剂。
以我国古书《天工开物》卷中所记载的竹纸制造方法为例,步骤如下:
①斩竹漂塘:将新砍下的嫩竹放入池塘中,浸泡一百日以上,利用天然微生物分解并洗去竹子的青皮。
②煮徨足火:放入“徨”桶内与石灰一道蒸煮,利用石灰的碱性脱脂、杀死微生物等。
③舂臼:把上述处理的竹子,放入石臼中打烂,形同泥面。
④荡料入帘:将被打烂的竹料倒入水槽内,并以竹帘在水中荡料,竹料成为薄层附于竹帘上面。
⑤覆帘压纸:将竹帘反过来,使湿纸落于板上。重复荡料与覆帘步骤,叠积上千张湿纸后,加木板重压以挤去大部分的水。
⑥透火焙干:将湿纸逐张扬起,生火焙干。
主要成分:硝酸钾、木炭和硫黄。
反应原理:
先用米曲霉、黑曲霉、黄曲霉等将淀粉分解(水解)为葡萄糖,称为糖化;再用酵母菌将葡萄糖发酵产生酒精,发酵后的混合料经过蒸馏,得到白酒和酒糟。
染色是一个很古老的工艺,即用染料使物品着色。
黄金都是以游离状态存在于自然界,分沙金和脉金(小金)两种。历史上的早期采金技术都是“沙里淘金”。例如《韩非子·内储说上》提到“丽水之中生金”。
1.《汉书》中“高奴县有洧水,可燃”,这里的“洧水”指的是石油。
2.《抱朴子内篇·黄白》中“曾青涂铁,铁赤如铜”,其“曾青”是可溶性铜盐。
3.《本草纲目》中“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”里的“碱”是K₂CO₃。
4.《天工开物》中“凡石灰,经火焚炼为用”里的“石灰”指的是CaCO₃。
5.《神农本草经》中“水银……熔化还复为丹”里的“丹”是HgO。
6.《本草经集注》中区分硝石(KNO₃)和朴消(Na₂SO₄)的方法:“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也”,这是利用了焰色反应。
7.《梦溪笔谈·器用》中“古人以剂钢为刃,柔铁为茎干,不尔则多断折”里的“剂钢”是铁的合金。
8.《本草图经》中“绿矾形似朴消(Na₂SO₄·10H₂O)而绿色,取此物置于铁板上,聚炭,封之囊袋,吹令火炽,其矾即沸,流出,色赤如融金汁者是真也”里的“绿矾”是FeSO₄·7H₂O,描述了绿矾受热分解的现象。
9.唐代刘禹锡撰于818年的《传信方》中有这样一段描述“治气痢巴石丸,取白矾一大斤,以炭火净地烧令汁尽,则其色如雪,谓之巴石”,巴石主要化学成分为KAl(SO₄)₂·12H₂O。
10.战国所著《周礼》中记载沿海古人“煤饼烧蛎房成灰”(“蛎房”即牡蛎壳),并把这种灰称为“蜃”,“蜃”的主要成分为CaO。
11.《咏煤炭》(明·于谦)中“凿开混沌得乌金……不辞辛苦出山林”其中“乌金”的主要成分是煤炭。
12.《天工开物》中有如下描述:“世间丝、麻、裘、褐皆具素质……”文中的“裘”主要成分是蛋白质。
13.《本草纲目拾遗》中在药物名“鼻冲水”条目下写到:贮以玻璃瓶,紧塞其口,勿使泄气,则药力不减。气甚辛烈,触人脑,非有病不可嗅。鼻冲水指的是氨水。
14.古代科学家方以智在其《物理小识》卷七《金石类》中指出:“有硇水者,剪银塊投之,则旋而为水”,“硇水”指的是硝酸;
15.《易经》记载:“泽中有火”,“上火下泽”。“泽中有火”是石油蒸气在湖泊池沼水面上起火现象的描述。石油蒸气是指沼气,即甲烷气体。
16.《天工开物》记载“人贱者短褐、臬裳,冬以御寒,夏以蔽体,其质造物之所具也。属草木者,为臬、麻、苘、葛……”文中的“臬、麻、苘、葛”属于纤维素。
17.傅鹑觚集·太子少傅箴》中写道:“夫金木无常,方园应行,亦有隐括,习与性形。故近朱者赤,近墨者黑。”这里的“朱”指的是HgS。
18.《本草纲目》如下叙述:“本作颇黎。颇黎,国名也。其莹如水,其坚如玉,故名水玉,与水精同名……有酒色、紫色、白色,莹澈与水精相似”——指玻璃。
19.《清嘉录》中记载:“研雄黄末,屑蒲根,和酒以饮,谓之雄黄酒”,其中“雄黄”的主要成分是As₄S₄。
20.《集注》:“鸡屎矾不入药用,惟堪镀作,以合熟铜;投苦酒(醋)中,涂铁皆作铜色,外虽铜色,內质不变”中鸡屎矾指碱式硫酸铜或碱式碳酸铜。
1.“烈火焚烧若等闲”,该过程涉及化学变化——碳酸钙的分解。
2.北宋《千里江山图》中的颜料来自于矿物质,并经研磨、溶解、过滤这三道工序获得,这三道工序涉及的均是物理变化。
3.《本草图经》中“绿矾形似朴消(Na₂SO₄·10H₂O)而绿色,取此物置于铁板上,聚炭,封之囊袋,吹令火炽,其矾即沸,流出,色赤如融金汁者是真也”里的“绿矾”是FeSO₄·7H₂O,描述了绿矾受热分解的现象。该过程为化学变化。
4.“熬胆矾(CuSO₄·5H₂O)铁釜,久之亦化为铜”,涉及的反应类型为置换反应。该过程为化学变化。
四、传统文化中的分离和提纯
1.“自元时始创其法,用浓酒和槽入甄,蒸令气上……其清如水,味极浓烈,盖酒露也。”该过程涉及蒸馏操作。
2.《本草纲目》中记载:“此即地霜也,所在山泽,冬月地上有霜,扫取以水淋汁,后乃煎炼而成”。“煎炼”涉及蒸发、结晶操作。
3.《本草纲目》中对碱式碳酸铅制备过程有如下叙述:“每铅百斤,熔化,削成薄片,卷作筒,安木甑内。甑下甑中各安醋一瓶,外以盐泥固济,纸封甑缝。风炉安火四周,养一七,便扫入水缸内。依旧封养,次次如此,铅尽为度。”文中涉及的操作方法是蒸馏。
4.“凡酸坏之酒,皆可蒸烧”,这种分离方法是蒸馏。
5.《天工开物》中对“海水盐”有如下描述:“凡煎盐锅古谓之牢盆,……其下列灶燃薪,多者十二三眼,少者七八眼,共煎此盘,……火燃釜底,滚沸延及成盐。”文中涉及的操作有加热、蒸发、结晶。
6.《本草纲目》中记载:“近时惟以糯米或粳米或黍或秫或大麦蒸熟,和曲酿瓮中七日,以甑蒸取”。文中涉及的操作为蒸馏。
7.《茶疏》中对泡茶过程有如下记载:“治壶、投茶、出浴、淋壶、烫杯、酾茶、品茶……”,泡茶过程涉及的操作有溶解、过滤。
8.《物理小识》中“以汞和金涂银器上,成白色,入火则汞去而金存,数次即黄”,该过程为汽化。
9.《游宦纪闻》中记载了民间制取花露水的方法:“锡为小甑,实花一重,香骨一重,常使花多于香。窍甑之傍,以泄汗液,以器贮之”。文中涉及的操作气体的冷凝过程。
10.《本草衍义》中对精制砒霜过程有如下叙述:“取砒之法,将生砒就置火上,以器覆之,令砒烟上飞着覆器,遂凝结累然下垂如乳,尖长者为胜,平短者次之。”文中涉及的操作方法是升华。
(一)成语中有关燃烧的知识
1.刀耕火耨(nòu) 2.火树银花 3.炉火纯青 4.石破天惊 5.水火不容 6.抱火厝薪 7.火上浇油 8.抱薪求火
(二)成语中的化学物质
1.信口雌黄 2.味同嚼蜡 3.百炼成钢
(三)成语中生活饮食知识
1.争风吃醋 2.甘之如饴 3.水乳交融 4.涂脂抹粉 5.饮鸩止渴 6.如胶似漆
(四)成语中日常生活知识
1.万紫千红 2.风烛残年 3.陶犬瓦鸡 4.流水不腐 5.染苍染黄 6.撮盐入水 8.恶(wù)醉强酒
例一:(2021·辽宁卷)《天工开物》中记载:“凡乌金纸由苏、杭造成,其纸用东海巨竹膜为质。用豆油点灯,闭塞周围,只留针孔通气,熏染烟光而成此纸,每纸一张打金箔五十度……”下列说法错误的是
A.“乌金纸”的“乌”与豆油不完全燃烧有关
B.“巨竹膜”为造纸的原料,主要成分是纤维素
C.豆油的主要成分油脂属于天然高分子化合物
D.打金成箔,说明金具有良好的延展性
【详解】
A.由题干中熏染烟光而成此纸,可知“乌金纸”的“乌”为不完全燃烧生成炭黑,与豆油不完全燃烧有关,A正确;
B.“巨竹膜”为造纸的原料,竹纤维的主要成分是纤维素,B正确;
C.豆油的主要成分是油脂,但油脂不属于高分子化合物,因此豆油不属于天然高分子化合物,C错误;
D.打金成箔,说明金具有良好的延展性,D正确;
故选C。
例二:(2021·海南卷)元末陶宗仪《辍耕录》中记载:“杭人削松木为小片,其薄为纸,熔硫磺涂木片顶端分许,名日发烛……,盖以发火及代灯烛用也。”下列有关说法错误的是
A.将松木削薄为纸片状有助于发火和燃烧
B.“发烛”发火和燃烧利用了物质的可燃性
C.“发烛”发火和燃烧伴随不同形式的能量转化
D.硫磺是“发烛”发火和燃烧反应的催化剂
【详解】
A.将松木削薄为纸片状可以增大可燃物与氧气接触面积,有助于发火和燃烧,A正确;
B.发烛具有可燃性,“发烛”发火和燃烧利用了物质的可燃性,B正确;
C.“发烛”发火和燃烧伴随不同形式的能量转化,如化学能转化为光能、热能等,C正确;
D.硫磺也燃烧,不是催化剂,D错误;
故选D。
例三:(2020·浙江卷)古籍《天工开物》收录了井盐的生产过程。其中“汲水而上,入于釜中煎炼,顷刻结盐,色成至白”的描述,涉及的物质分离操作为
A.趁热过滤
B.萃取分液
C.常压蒸馏
D.浓缩结晶
【详解】
题干描述的是将海水倒在锅中加热煮沸,看见白色的固体出现,这种白色的固体为盐,此过程涉及浓缩结晶的过程,没有涉及过滤、分液、蒸馏,故选D。