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#化学x古文#化学题中的那些古代知识【内含高考真题】

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爆竹声中一岁除

春风送暖入屠苏



“这是在考化学还是语文啊??

每次考试出到这样的题目

总能听到大家的吐槽

其实,化学和语文的混搭

也会有不一样的火花呢

这期推送就来为大家介绍一下

古文中那些有趣的化学小知识吧


新年到了,不来放个鞭炮吗

火药

Gunpowder

硝石、硫磺和木炭

中国传统火药的基本成分是硝石、硫磺和木炭。而火药的发明,关键是在对硝石(又名焰硝)的识别、性能的了解以及其加工、提纯工艺的进步。



我国利用硝石是很早的,其化学组成是硝酸钾。但是在自然界中又相当广泛地存在一种叫做“芒硝”的物质,化学组成是Na2SO4·10H2O,外貌和硝石颇相似。所以古人,特别是从先秦到南北朝时期,往往把它们混淆.在南北朝时,陶弘景提出了一种鉴定硝石的方法,相当科学,他说:以火烧之,紫青烟起,云是真硝石也。”就是说,把真硝石放在火焰上一烧,它会使火焰呈紫色,与芒硝不同。这就是近代的焰色检定法,我国古代的方士早在1500年前就已经利用过了。但是真的运用这种方法时,又会遇到困难。因为在天然的硝石中总会含有一些芒硝和盐分,而钠所产生的黄色火焰,其亮度远远超过钾的紫色火焰,因此少量钠杂质的存在,这种靠焰色鉴定的方法就大失效力了。

     但在唐代时,炼丹家则更普遍地知道了利用硝石的助燃性可以鉴别它:把一小块待检验的硝石投到赤热的炭上,就会猛烈燃烧起来;而芒硝投火中,则先化成“水”,水蒸发尽后,变成白色似枯矾的粉末,与硝石迥然不同。因此,唐代的炼丹家对硝石性质的认识和多方利用就大步前进了,他们在这时期发明了火药也就不是偶然的了。

陶弘景对硝酸钾有如下记载:

“先时有人得一种物,其色理与朴硝(硫酸钠)大同小异,朏朏如握雪不冰。强烧之,紫青烟起,仍成灰,不停滞,如朴硝,云是真消石(硝酸钾)也。”下列有关说法错误的是

A.朴硝和消石加强热都不分解

B.朴硝和消石都属于强电解质

C.朴硝和消石都既含有离子键又含有共价键

D.”紫青烟起”是由于消石中的K在火焰上灼烧时呈现出特殊颜色


答案:A

    硫磺的研究和利用较硝石要晚些。《神农本草经》记载了它,说它“能化金、银、铜、铁奇物”,表明汉代时已了解到硫磺能化蚀各种金属。不过在汉代时,中原一带也已经开始从黑色含煤黄铁矿(当时叫涅石,因是烧制绿矾的原料,所以也叫矾石)提取硫磺了。那是一种制造绿矾的工艺:在土坯砌成的窑中,把矿石和煤炭垒叠起来,点火焙烧,便发生如下反应:
FeS2+2O2=FeSO4+S↑
    硫磺便从窑的顶部冷凝下来。所以东汉时硫磺又有“矾石液”的别名。硫磺由于可猛烈燃烧,因此被炼丹家们视为火石的精气;又称它为“将军”、“金贼”,大概正是因它能化蚀各种金属。中国炼丹术自始至终主要是采用火炼的方法,而硝石、硫磺又都是最常用的药剂,所以它们在丹鼎中相遭遇,一起被加热的机会是非常多的,若炼丹家又发奇想,再掺入些草药、油脂、蜂蜜之类的东西,就构成了一个原始的火药配方,就难免发生“炸鼎”的灾难事故,这就引导着他们走向火药的发明和火器的研制。


1、唐末五代时期丹学著作《真元妙道要略》中有云“以硫磺、雄黄合硝石并蜜烧之,焰起烧手面及烬屋舍者”。描述的的制作过程是

A.铝热剂

B.黑火药

C.木炭

D.丹药(硫化汞)


答案:B


2、黑火药为中国古代四大发明之一,其主要成分配比为“一硫二硝三碳”。下列有关黑火药说法正确的是(

A.黑火药中的“碳”是指碳酸钾

B.黑火药中的“硝”是指硝酸钾

C.黑火药燃烧时,硫、碳元素被氧化

D.黑火药燃烧时,不会有污染物生成


答案:B



爆竹

    在北宋的后期,火药又被应用到娱乐上。那些早期的爆仗、流星和烟火似乎都是基于军事应用的经验而创造出来的。

    南宋时,汴梁孟元老写了一本《东京梦华录》,追记徽宗崇宁到宣和年间(公元1102—1125年)京师人物丰阜、市衢繁华的情景,就提到宫中放爆竹和烟火,……说在百戏表演过程中有爆仗“一声霹雳,……烟火大起,有假面披发,口吐狼牙烟火、如鬼状者上场”。

    那种爆仗,据施舍所撰《会稽志》记载是“以硫磺作爆药,声尤震厉”,肯定已不是过去燃烧竹子的那种“爆竹”了。到了南宋初期,大概已经有了那种在木架上施放的,有重重帷幕下降,不时出现亭台楼阁、飞禽走兽的大型烟火戏了。其时,吴自牧所撰《梦粱录》中就已有“十二月有卖爆竹、成架烟火之类”的话。宋末元初多才多艺的文人赵孟頫曾有一首描绘当时的烟火,歌颂烟火匠师的诗,诗中写道:

  人间巧艺夺天工,炼药燃灯清昼同。

  柳絮飞残铺地白,桃花落尽满阶红。

  纷纷灿烂如星陨,赫赫喧豗似火攻。

  后夜再翻花上锦,不愁零落向东风。



金属

Metal


    我国青铜冶炼的极盛时代是在殷商到周初(成、康、昭、穆诸王时期),也就是中国的典型的奴隶社会时期。那时铸造了很多大型的青铜器,1939年在安阳武官村出土的“司母戊”大鼎是这一时期青铜器的代表作,它有875公斤,通耳高133厘米,横长110厘米,宽78厘米。当日熔铸情景之壮观可以想见。经对鼎的足部作局部分析,含铜84.8%,含锡11.6%,含铅2.8%。当时青铜器的铸造工艺也已经非常精湛,造型优美,据冶金史家们研究、判断,商代不仅发明了失蜡铸造法,分铸法(接铸法)也已经有了多种形式。

    在殷墟还发现有大块的炼铜渣,有的竟达21.8公斤。那时大概已经有了较大的炼炉,但具体的形制还不清楚,因为没有找到遗物。目前已知的最早的炼铜竖炉出自湖北大冶铜绿山矿冶遗址(那里冶炼铜开始于西周末年),那是春秋晚期的遗物。大略估计,那种竖炉高大约1.2—1.5米,由炉基、炉腔和炉身组成。炉基是用粘土、石块混合逐层夯筑,内有风沟。炉腔横截面呈椭圆形。竖炉不同部位分别用粘土、白瓷土、石英砂、火成岩屑、铁矿粉、木炭粉分层夯筑;炉身也用混合型耐火材料分内、外壁夯筑,再加炉衬。炉的前壁下部设有出铜的“金门”,冶炼时堵塞。其上则开有排渣的孔洞。炉的两侧各有一条略向下倾斜的通风沟,以向炉内鼓风。这种结构已是相当先进了,表明利用炼炉已经有了相当年月的经验。从遗留下的矿石看,所用原料主要仍是孔雀石类型,但也有赤铜矿(主要成分为Cu2O);从矿渣分析看,似乎当时加入了铁矿石做助溶剂,这一发现对探讨我国炼铁起源是很有启发的。







      在中国古代冶铜史上,除了火法冶炼之外,还兴起过独特的“胆水冶铜法”。这种冶铜法就是利用金属铁从含有铜化合物的溶液中置换出铜来,然后把它刮取下来,再经烹炼后,就可以得到铜锭。所谓“胆水”是指天然的含硫酸铜(我国俗称它为石胆、胆矾)的泉水。它的形成是因为天然的硫化铜矿石经风化氧化,一部分便会生成可溶性硫酸铜,经过地下水、雨水的浸泡、淋洗,便会溶解而汇入泉水中。这种胆水只要铜的浓度足够大,就可以做为水法冶铜的原料。

  早在汉代时,我国先民就已经注意到金属铁可置换铜的现象。例如西汉古籍《淮南万毕术》上就有“曾青(碳酸铜类的矿物)得铁,则〔铁〕化为铜”的记载。东汉成书的《神农本草经》有“石胆能化铁为铜”的话。东晋炼丹家葛洪在其《抱朴子·内篇》中讲得更明确:“以曾青涂铁,铁赤色如铜,……而皆外变而内不化也。”不过那时多数人对这种现象没有确切的了解,误以为是铁接触到曾青、石胆就转化为铜了。

  到了元代,由于胆泉水资源有限,逐渐枯竭,加之消耗大量铁,胆铜中铁杂质也较多,质量不如火炼矿铜,所以便渐渐衰退了。明代时有一些恢复,但也规模不大了。






晋葛洪《抱朴子内篇·黄白》记载“曾青涂铁,铁赤色如铜”(“曾青”是指硫酸)。下列说法不正确的是

A.记载中的反应属于置换反应

B.记载中蕴含了湿法炼铜的原理

C.由记载得出铁单质是赤色(红色

D.每生成1 mol铜转移2 mol电子

 


答案:C

  黄铜  

黄铜是铜锌合金。在中国古代是重要性仅次于青铜的另一种铜合金。初时,人们是把红铜与含锌的菱锌矿石〔中国古代称为“炉甘石”,化学成分为ZnCO3或ZnCO3·Zn(OH)2〕加炭一起合炼而得到黄铜的。很久以后才摸索出炼取金属锌的方法。在我国,以金属锌和金属铜来熔炼黄铜大约已经是明代后期了。
  虽然世界上很多地区很早就掌握了以锌矿石点化红铜为黄铜的技艺,但炼取到金属锌则相当晚,因为锌是最难冶炼的金属之一。有这样几方面的原因:以炭还原氧化锌的还原温度为904℃,但锌的沸点仅907℃,所以还原出的金属锌会立即挥发跑掉,很难捕集到;金属锌的蒸气一遇热空气或二氧化碳又会被再度氧化,又恢复成氧化锌;如果把锌蒸气快速冷却,若温度过低,又会凝结成锌粉,而不成锌锭。所以炼锌必须在密闭的反应罐中进行,在罐的上部要创造条件使锌蒸气在大约500℃左右的温度下冷凝下来(锌的熔点是419℃),但又不流回罐的下部加热区。古人哪里懂得这些道理,所以只能是在很长期的摸索后才能逐步取得成功。正因为这样,在古代,炼锌术的发明是一项冶金学和化学上的辉煌成就。
     关于炼锌工艺的现存文字记载,中外学者都承认最早的见于明末宋应星于崇祯十年(公元1637年)所著《天工开物》,那段文字是这样的:

  “每炉甘石十斤,装载入一泥罐中,封裹泥固,以渐砑干,勿使见火拆裂。然后逐层用煤炭饼垫盛。其底铺薪,发火煅红,罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出。每十耗其二,即倭铅也。”

据《天工开物》记载,我国古代以炉甘石(主要成分是ZnCO3)来升炼倭铅(即锌),其原理如上图。已知锌的熔点420 ℃、沸点906 ℃。则下列说法不正确的是(  ) 

A.升炼倭铅过程包含分解反应和氧化还原反应

B.冶炼时锌变为蒸气在兜室冷凝为固体 

C.“泥封”的目的是为了防止得到的锌被氧化 

D.“锌火”是锌蒸气和一氧化碳在空气的燃烧


答案:B

古代制盐工艺

食盐

Salt

NaCl

    天然食盐,总混有不少杂质,主要是镁、钙、钾的氯化物和硫酸盐以及硫酸钠。镁盐味苦,食了会引起腹泻,又容易潮解,所以食盐的加工工艺,就是从各种天然食盐水(海水、井盐水、盐湖水等)中提取食盐、纯化食盐。这种加工工艺的劳作也就随着食盐的开采而兴起,并不断改进着。
    据北宋学者苏颂所撰《图经本草》的记载,那时的海盐生产方法是淋沙制卤和煮卤成盐,分两步进行。但还没有出现晒盐,而且这种工艺一直延续到明代。

  煮盐之法,至迟早在汉代时于巴蜀井盐区已开始采用,所用的方法叫做“敞锅熬盐”,一直延续到现在,但其中细节则不断在改进。据《四川盐法志》和《富顺县志》的记载,可知至迟清代时熬盐的某些举措与今日自贡盐井的工艺已很相似,包含了很多颇有科学意义的技术经验。例如:

A,在煮盐前,往往先进行黄卤与黑卤的搭配,调剂浓度。按黄卤的NaCl浓度大约为100—150克/升,并常含有一些有毒性的BaCl2;黑卤的NaCl浓度约为170—200克/升,并含有较多的硫酸盐。兑卤的比例一般是黄卤比黑卤为6:4或7:3。在此过程中,又可使BaCl2转变为BaSO4而沉淀。


B,当煎煮近于饱和时,往卤水中点加豆浆,可以使钙、镁、铁等的硫酸盐杂质凝聚起来,并以其吸附作用将一些泥沙及悬浮物包藏住,此“渣滓皆浮聚于面”,用瓢舀出,再“入豆汁二、三次”,直至“渣净水澄”。

《四川盐法志》记载了煮盐的过程,当煮盐近于饱和时,往卤水中点加豆汁,至“渣滓皆浮聚于面,用瓢舀出,再入豆汁二三次,至渣净水澄,蒸干即可得盐”下列叙述正确的是(

A.煮盐的过程属于化学变化

B.豆汁的主要成分为淀粉

C.利用豆汁产生的泡沫除杂

D.加入豆汁可以降低NaCl溶解度


答案:C


C,当卤水浓缩、澄清后,点加“母子渣盐”。“母子渣盐”就是在别锅煎制出的、结晶状态良好的食盐晶粒,它可以促使浓缩的卤水析出结晶。《四川盐法志》有很好的说明:“所谓‘子母渣’者,别煮[卤]水,下豆汁,澄清后即灭火力,用微火煴燖(xun寻)。久之,水面盐结成,如雪花。待彼锅盐煮老澄清,挹此入之,盐即成粒。


”D,洗去“硷质”,提高盐质,以防潮解。所谓“硷质”实际上是镁盐(MgSO4、MgCl2等)。盐工们用竹制长网勺从卤水中打捞起盐粒后,“置竹器内”(叫“篾渊”),再用“花水”冲洗盐粒。“花水者别用盐水久煮,入豆汁后即起之水也”,所以花水实际上是澄清了的饱和盐水。因此它可以洗去硷质,又不会溶去盐分。如此所得的精品盐叫做“花盐”,“粒匀而色白,类梅花、冰片。”

本期推送为大家介绍了关于中国古代的火药制作,冶炼金属,制盐的技术哦,在考试中也会经常遇到考察这几个方面的题目,不知道看完我们的推送以及刷完文中的高考题后,大家有没有掌握这几个知识点呢~其实古文题难度不大的,不一定要完全看懂,抓住关键词以及你对这个物质的了解,还是可以选出正确选项的。但是我们也要多了解老祖宗留下来的传统技艺啊~~本文中部分资料引自古诗文翻译网中国古代化学专区,想了解更多的同学可以点击查看原文哦,最后祝大家做一个语文与化学兼优的中国好少年~~

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