第一章 “从实验学化学”知识点归纳(高一期末复习)
第一章“从实验学化学”知识点归纳(期末复习)
一、知识网络
本章包括化学实验基本方法、化学计量在实验中的应用两节内容,其知识框架可整理如下:
二、重点聚焦
本章包括化学实验基本方法和化学计量在实验中的应用两节内容,贯穿于整个高中化学。其主要题型有:(1)实验安全知识及常用危险化学品的分类识别;(2)混合物分离和提纯过程的简单设计;(3)过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等分离方法的选择、涉及的化学仪器及操
作过程等;(4)常见离子(SO2—、CO2——2+
43、Cl、Ca等)的检验;(5)有关物质的量、摩尔质量、阿伏加德罗常数、气体摩尔体积、物质的量浓度等概念的辨析理解;(6)有关化学计量的简单计算;(7)一定物质的量浓度溶液的配制等等。三、知识详解
第一节化学实验基本方法
(一)化学实验安全
1.遵守实验室规则。严格按照实验操作规程进行操作,是避免或减少实验事故的前提。2.了解安全措施。
在实验中要注意防火灾、防爆炸、防倒吸、防污染、防暴沸、防堵塞等。在做有毒气体的实验时,应在通风厨中进行,并注意对尾气进行适当的处理;进行易燃易爆气体的实验时应注意验纯;浓酸沾在皮肤上,用水冲净然后用稀NaHCO3溶液淋洗。3.掌握正确的操作方法。(1)可以直接加热的仪器是试管、蒸发皿、燃烧匙、坩埚(2)长颈漏斗的下端管口要插入液面以下,以防止生成的气体从长颈漏斗口逸出(3)药品的存放一般遵循:固体药品放在广口瓶中,液体药品放在细口瓶中(少量的液体药品可放在滴瓶中),见光易分解药品放在棕色瓶中,少量金属钠存放在煤油中,药品取用一般遵循“三不”原则、少量原则、不污染原则(3)气体收集方法有:排水法、向上排空气法、向下排空气法,尾气处理方法有吸收法、燃烧法、收集法。(4)检查装置气密性方法有:液差法和加热法,加热法是先将导管的一端浸入水中,微热容器外壁,稍停片刻,若导管口有气泡产生,停止微热,导管口部有水柱上升,稍停片刻,水柱并不回落,就说明装置不漏气。
(二)混合物的分离和提纯
1、分离与提纯(分离:是把混合物的各种成分分开,分别得到纯净的物质;提纯:是把物质中所含的杂质除去,以得到纯净的物质)
分离提纯时的三个必须:加试剂必须过量;过量试剂必须除去;必须最佳实验方案。四个原则:不增(新杂质);不减(被提纯物);易分(被提纯物与杂质);复原(被提纯物)。
常见方法有:分离和提纯方法原理主要仪器应用举例倾析从液体中分离密度较大且不溶的固体方法烧杯、玻璃棒分离沙和水过滤从液体中分离不溶的固体的方法溶解和分离两种固体,一种能溶于某溶剂,漏斗、滤纸、铁架台(带粗盐提纯过滤另一种则不溶的方法铁圈)、玻璃棒、烧杯分离食盐和沙烧杯、玻璃棒、蒸发皿、蒸发加热使溶剂不断挥发得到固体溶质的方法铁架台(带铁圈)、酒从海水中提取食盐精灯分液分离两种不互溶的液体分离油和水萃取加入适当溶剂把混合物中某成分溶分液漏斗、铁架台(带解及分离铁圈)、烧杯用苯提取水溶液中的溴蒸馏从溶液中分离溶剂和非挥发性溶质蒸馏烧瓶、冷凝管、锥从海水中制取纯水分馏分离两种互溶而沸点差别较大的液形瓶、酒精灯、石棉网、体铁架台、牛角管、温度石油的分离计升华利用升华和凝华分离两种固体的方铁架台(带铁圈)、酒法精灯、烧杯、圆底烧瓶分离碘和沙吸附利用吸附性除去混合物中的气态或固态杂质的方法干燥管或U形管用活性炭除去黄糖中的有色杂质2、过滤和蒸发实验11粗盐的提纯
粗盐提纯步骤:溶解、过滤、除去可溶性杂质,过滤、蒸发。主要仪器:漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台(带铁圈)、滤纸。步骤现象1.溶解:称取4克粗盐加到盛有12mL水的小烧杯中,用玻璃棒搅粗盐逐渐溶解,溶液浑浊。拌使氯化钠充分溶解2.过滤:组装好仪器,将1中所得到的混合物进行过滤。若滤液滤纸上有不溶物残留,溶液浑浊,要再次过滤,直到滤液澄清为止。澄清。3.蒸发:将过滤后的澄清溶液转入蒸发皿,加热,并用玻璃棒搅蒸发皿中产生了白色固体。拌,防止液滴飞溅。当出现较多固体时停止加热,余热蒸干。过滤时注意事项:一贴,二低,三靠。蒸发时注意事项:用玻璃棒搅拌,防止液滴飞溅。蒸发过程中要不断搅拌;在加热至有大量固体析出时,要用余温加热;热的蒸发皿不能直接放在实验台上,以免烫坏实验台或遇实验台上冷水引起蒸发皿炸裂;取用它用坩埚钳.
溶液中可溶性杂质的除去原则:不增、不减、易分、复原
加入除杂试剂的顺序可以是:1.NaOH→BaCl2→Na2CO3→HCl2.BaCl2→Na2CO3→NaOH→HCl3.BaCl2→NaOH→Na2CO3→HCl原则:1、只要Na2CO3加在BaCl2之后便合理2、最后加入的盐酸适量
3、蒸馏和萃取
(1)蒸馏实验1---3从自来水制取蒸馏水
操作步骤:连接好装置,检查气密性后,先通入冷凝水,再加热。弃去开始蒸馏出的部分液体,用锥形瓶收集约10mL液体,停止加热。
现象:随着加热,烧瓶中水温升高至100度后沸腾,锥形瓶中收集到蒸馏水。注意事项:
①温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处。②蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片-----防液体暴沸。③冷凝管中冷却水从下口进,上口出。④先打开冷凝水,再加热。⑤溶液不可蒸干。(2)萃取
步骤:①检验分液漏斗是否漏水。
②量取10mL碘的饱和溶液倒入分液漏斗,注入4mLCCl4,盖好瓶塞。
③用右手压住分液漏斗口部,左手握住活塞部分,把分液漏斗倒转过来用力振荡。④将分液漏斗放在铁架台上,静置。
⑤待液体分层后,将分液漏斗上的玻璃塞打开,从下端口放出下层溶液,从上端口倒出上层溶液.注意事项:A.检验分液漏斗是否漏水。B.溶质在萃取剂中溶解度远大于在原溶剂的溶解度且萃取剂与原溶剂互不相溶,不能反应。C.上层溶液从上口倒出,下层溶液从下口放出。(三)离子检验
一般来讲,阳离子的检验需选择合适的阴离子,阴离子的检验需选择合适的阳离子,并要求具有特别的明显现象。这就需要选择合适的检验试剂及其添加顺序和用量,以避免其他离子的干扰。待检离子选用试剂反应现象Al3+NaOH白色沉淀,碱过量后沉淀溶解Fe3+KSCN出现血红色溶液Cl-AgNO3HNO3不溶于HNO3的白色沉淀SO2-4BaCl2或Ba(NO3)2HCl或HNO3不溶于强酸的白色沉淀CO-CaCl322或BaCl2白色沉淀,加酸后产生无色无味使澄清石灰水HCl或HNO3变浑浊的气体
第二节化学计量在实验中的应用
(一)物质的量的单位——摩尔n=N/NA
1.物质的量(n)是表示含有一定数目粒子的集体的物理量对象是微观粒子。2.摩尔(mol):把含有6.02×1023个粒子的任何粒子集体计量为1摩尔。3.阿伏加德罗常数(NA):1mol任何粒子所含粒子数约为6.02×1023个,6.02×1023mol-1叫做阿伏加德罗常数。
4.摩尔质量(M)m=nM
(1)定义:单位物质的量的物质所具有的质量叫摩尔质量。(2)单位:g/mol或g..mol-1(3)以g/mol为单位时数值上等于该粒子的相对原子质量或相对分子质量。完成下表:
(二)气体摩尔体积
1.物质体积的影响因素
物质体积的大小取决于构成这种物质的粒子数目、粒子大小和粒子之间的距离。
固态或液态物质,粒子之间的距离是非常小的,故1mol固态或液态物质的体积主要取决于粒子的大小,不同的固态或液态物质,粒子的大小是不相同的,因此,1mol不同的固态或液态物质的体积是不相同的。决定1mol物质体积大小的因素主要有两个方面:粒子半径和粒子间距离。对于气体来说,粒子之间的距离远大于粒子本身的直径,所以1mol气体的体积主要取决于气体粒子之间的距离。而在同温同压下,任何气体粒子之间的距离可以看成是相等的,因此,具有相同物质的量的任何气体都具有相同的体积。2.气体摩尔体积(Vm)n=V/Vm
(1)定义:单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积。(2)单位:L/mol或m3/mol3.气体摩尔体积的数值
气体摩尔体积的数值决定于气体所处的温度和压强。标准状况下即0℃、101kPa时,气体摩
尔体积约为22.4_Lmol-1(较常用);25℃和的条件下,气体摩尔体积约为24.8Lmol-
1。
气体的体积受温度、压强的影响很大,因此,说到气体的体积时,必须指明外界条件,否则就没有意义。Vm=M/ρ
注意事项:(1)22.4_Lmol-
1适用于0℃、1.01×105Pa的气体。例如:“1molH2S的体积约是22.4L”的说法可能是错误的。“1molH2O在标准状况下的体积是22.4L”的说法是错误的。
(2)气体摩尔体积V-
m的常用单位是Lmol1。注意物理量的单位别混淆(3)适用于标准状况下任何气体,包括混合气体。
(4)并不一定只有在标准状况下1mol气体的体积才是22.4L,在非标准状况下,1mol气体也有可能是22.4L。
3.阿伏加德罗定律及其推论
阿伏加德罗定律:当温度、压强一定时,气体粒子之间的距离是相等的,所以,在相同温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。
使用阿伏加德罗定律的注意事项:
(1)阿伏加德罗定律适用的对象是气体,不适用于固体和液体。
(2)本定律又称为“四同定律”。即同温、同压、同体积和同粒子数,只要有三个“同”成立,第四个“同”必定成立。
阿伏加德罗定律的推论:
同温同压下的两种气体,V1V=n1。ρ1=M1。同温同体积下,气体的p1=n1。同温同压同体
2n2ρ2M2p2n2
积下,气体的m1m=M1。同温同压下,同质量的气体V1=M2。同温同体积下,同质量的气体,p1=2M2V2M1p2
M2M。1
(三)物质的量在化学实验中的应用1.物质的量浓度(CB)CB=nB/V
(1)定义:以单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量,叫做溶质B的物质的浓度。(2)单位:mol/L,mol/m3
注意事项①物质的量浓度是以单位体积的溶液为标准,不是以单位体积的溶剂为标准。②它以溶质B的物质的量来表示,不是以溶质B的质量来表示。
③以一定物质的量浓度溶液中取出任意体积溶液,其物质的量浓度不变;但溶液体积不同,则所含溶质的物质的量也不同。
④体积相同,物质的量浓度相同的溶液里,所含溶质的物质的量也相同,但溶质的微粒数目不一定相同,这要根据溶质是否发生电离以及电离产生的离子数目来确定。(3)掌握有关物质的量浓度的计算方法:
溶液中溶质的质量分数与物质的量浓度的换算关系:C1000BBM
B浓溶液的稀释:
①若浓溶液的物质的量浓度为CB1,体积为V1,稀释后溶液的物质的量浓度为CB2,体积为V2,则CB1V1=CB2V2
②两种不同浓度的同种溶液相结合:若不考虑溶液体积变化,则混合溶液的体积为两种不同浓度溶液的体积之和;若考虑到体积变化,则混合溶液的体积应根据混合后溶液的总质量除以溶液的密度来计算。
2.一定物质的量浓度的配制(1)基本原理:根据欲配制溶液的体积和溶质的物质的量浓度,用物质的量浓度计算的方法,求出所需溶质的质量或体积,在烧杯中溶解并在容器内用溶剂稀释为规定的体积,就得欲配制的溶液。
(2)主要仪器:一定规格的容量瓶、(天平)、(量筒)、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、(药匙)。容量瓶是配制一定物质的量浓度溶液的仪器,其常用规格有100mL、250mL、500mL、1000mL等,使用前一定要检查其是否漏水。
(3)操作:A.容量瓶检漏;B.配制溶液○1计算;○2称量;○3溶解;○4转移;○5洗涤;○6定容;○7摇匀;○8装瓶贴签。
注意事项:
A.选用与欲配制溶液体积相同的容量瓶。B.使用前必须检查是否漏水。
C.不能在容量瓶内直接溶解。D.溶解完的溶液等冷却至室温时再转移。E.定容时,当液面离刻度线1—2cm时改用滴管,以平视法观察加水至液面最低处与刻度相切为止。
(4)误差分析:由公式cn
V知,凡是溶质的物质的量减少或使溶液体积增大的操作,都会使c偏低,反之偏高。能引起误差的一些操作因变量m(溶质)V(溶液)c(mol/L)1.天平的砝码沾有其他物质或已生锈增大偏大托2.调整天平零点时,游码放在刻度线的右端减小偏小盘3.药品、砝码左右位置颠倒减小偏小天4.称量易潮解的物质(如NaOH)时间过长减小偏小平5.用滤纸称易潮解的物质(如NaOH)减小偏小6.溶质含有其他杂质减小偏小量7.用量筒量取液体(溶质)时,仰视读数增大偏大筒8.用量筒量取液体(溶质)时,俯视读数减小偏小烧杯9.溶解前烧杯内有水无影响及玻10.搅拌时部分液体溅出减小偏小璃棒11.移液后未洗烧杯和玻璃棒减小偏小12.为冷却到室温就注入容量瓶定容减小偏大13.向容量瓶转移溶液时有少量液体流出减小偏小容14.定容时,水加多了,用滴管吸出减小偏小15.定容后,经振荡、摇匀、静置,液面下降再加水增大偏小量16.定容时,仰视读刻度数减小偏大17.定容时,俯视读刻度数增大偏小瓶18.配好的溶液装入干净的试剂瓶时,不慎溅出部分溶液无影响3.化学计量之间的转化关系
练习
1.下列实验操作中错误的是()
A.蒸馏操作时,先得到的少量液体可能会与器壁等接触而含杂质较多,可以弃掉。B.分液操作时,首先要打开分液漏斗的上口活塞,或使活塞上的凹槽与上口部的小孔对准,然后进行分液。
C.萃取操作时,应选择有机萃取剂,且萃取剂的密度必须比水大。
D.萃取分液后,要得到被萃取的物质,通常还要进行蒸馏,为了更好的控制温度,用水浴加热比直接加热要好。
2.下列各组物质仅用蒸馏水不能鉴别出来的是()
A.苯、酒精、四氯化碳B.食盐、烧碱、硝酸铵
C.蔗糖、硫酸铜粉末、碳酸钙粉末D.氧化铜、二氧化锰、活性炭3.下列说法正确的是()
A.物质的量是物质所含微粒的数量B.阿伏加德罗常数是人们规定的数,没有单位
C.Hmol-1
2的摩尔质量等于NA个H2的质量之和D.标准状况下,H2的摩尔体积为22.4L4.NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是()A.2gH2所含的原子数目为NA
B.标准状况下,22.4L水中含有水分子数为NA
C.常温下,1L0.1molL—1的MgCl—
2溶液中含有的Cl数为0.2NAD.11.2LCH4中含有的氢原子数为2NA
5.配制250mL0.10molL—1
的NaOH溶液时,下列实验操作会使配得的溶液浓度偏大的是()A.转移溶液后未洗涤烧杯和玻璃棒就直接定容B.在容量瓶中进行定容时仰视刻度线C.在容量瓶中进行定容时俯视刻度线
D.定容后把容量瓶倒置摇匀,发现液面低于刻度,再补充几滴水至刻度线6.(201*全国)有A、B、C、D、E、F、G7瓶不同物质的溶液,它们各是Na2CO3、Na2SO4、KCl、AgNO3、MgCl2、Ca(NO3)2和Ba(OH)2溶液中的一种。为了鉴别,各取少量溶液进行两两混合,实验结果如表所示。表中“↓”表示生成沉淀或微溶化合物,“-”表示观察不到明显变化。试回答下面问题。ABCDEFGA↓B↓↓↓C↓↓D↓↓↓↓E↓↓↓F↓↓↓↓↓G↓↓↓↓↓(1)A的化学式是________,G的化学式是________。判断理由是______________________。(2)写出其余几种物质的化学式。
B:________,C:________,D:________,E:________。F:________。
7.粗食盐中除含有钙离子、镁离子、硫酸根离子等可溶性杂质外,还含有泥沙等不溶性杂质。为了除去杂质在实验室中可将粗盐溶于水然后进行下列操作:①过滤;②加入过量的氢氧化钠溶液;③加入适量的盐酸;④加过量Na2CO3溶液;⑤加过量的BaCl2溶液。(1)以上操作的正确顺序是
(2)实验室进行NaCl溶液蒸发时,一般有以下操作过程:①放置酒精灯;②固定铁圈位置;③放上蒸发皿(蒸发皿中盛有NaCl溶液);④加热搅拌;⑤停止加热。其正确的操作顺序为___________。
(3)如何运用最简的方法检验溶液中有无SO—
42离子?______________________________。
如果有,应该如何除去SO42—
离子?___________________________________________。(4)在粗盐经过溶解等步骤后,在过滤前的溶液中滴加饱和Na2CO3溶液,直至不再产生沉淀为止。这步操作的目的是______________________________________________。(5)将经过操作(4)后的溶液过滤。请问这一操作能除掉哪些杂质?
8.标准状况下,1L水可溶解700L氨气,所得氨水密度为0.9g/mL,求氨水的物质的量浓度。
9.用18mol/L的硫酸溶液配制500mL1mol/L的硫酸溶液,有下列操作步骤:(1)将溶解后的硫酸溶液立即沿玻璃棒转入容量瓶中;(2)将量得浓硫酸倒入烧杯中,加水溶解,然后用蒸馏水洗涤量筒2~3次倒入烧杯中;(3)盖上瓶塞,轻轻摇匀即配制完毕。(4)洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,将洗涤液全部转入容量瓶中,加水至离刻度1~2cm处,改用胶头滴管加水至刻度线;(5)用量筒量取27.78mL的浓硫酸。
将以上步骤按实际操作的先后顺序排列:________________指出操作中所有的错误和不妥之处。10.(1)agO2中含N个氧原子,则阿伏加德罗常数为________________;
(2)在标准状况下,VLH2中含有N个氢分子,则阿伏加德罗常数为__________;(3)mgH2和O2的混合气体中含有N1个氢分子和N2个氧分子,则阿伏加德罗常数为________。
(4)常温下20滴水为1mL,水的密度为1g/mL,每滴水含a个水分子,则阿伏加德罗常数为______。
答案
1-5CDDCC
6.(1)KClAgNO3混合时只生成一种沉淀的KCl,生成的沉淀是AgCl,所以A是KCl,G是AgNO3
(2)Na2SO4MgCl2Na2CO3Ca(NO3)2Ba(OH)27.(1)⑤④②①③(2)①②③④⑤
2—
(3)静置,在上层清液处滴加几滴BaCl2溶液,如果出现白色沉淀,则证明溶液中有SO4;
2—
如果不出现白色沉淀,说明SO4已经除尽。在溶液中继续滴加过量的BaCl2溶液
2+2+
(4)除去Ca以及过量的Ba
(5)BaSO4、CaCO3、Mg(OH)2、BaCO3等杂质(6)搅拌,加速固体溶解引流,防止液体溅失
搅拌,防止局部液体过热而飞溅
-1
8.18.4molL9.答案:⑤②①④③
(1)应将溶解后的硫酸冷却到室温再转入容量瓶中;(2)中应将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢倒入预先加有适量水的烧杯中,并边加边用玻璃棒搅拌,并且量筒不需要洗涤;(3)中要反复摇匀容量瓶,使溶液混合均匀;(5)中量筒准确度为0.1mL,量取27.78mL浓硫酸是不可能的。10.(1)
(2)(3)(4)360amol—
扩展阅读:高一第一学期期末复习化学《必修1复习》知识点归纳
高一第一学期期末复习化学《必修1复习》知识点归纳
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第一章从实验学化学
一、化学实验基本方法
1、化学实验安全
(1)遵守实验室规则(2)了解安全措施(化学药品存放和使用、着火和烫伤处理、化学灼伤的处理等等)(3)掌握正确的操作方法(仪器和药品的使用、加热方法、气体收集方法)(4)熟悉污染物和废弃物的处理方法
①做有毒气体的实验时,应在通风厨中进行,并注意对尾气进行适当处理(吸收或点燃等)。进行易燃易爆气体的实验时应注意验纯,尾气应燃烧掉或作适当处理。
②浓酸沾在皮肤上,用水冲净然后用稀NaHCO3溶液淋洗,然后请医生处理。
③浓碱撒在实验台上,先用稀醋酸中和,然后用水冲擦干净。浓碱沾在皮肤上,宜先用大量水冲洗,再涂上硼酸溶液。浓碱溅在眼中,用水洗净后再用硼酸溶液淋洗。④钠、磷等失火宜用沙土扑盖。
⑤酒精及其他易燃有机物小面积失火,应迅速用湿抹布扑盖。⑥可以直接加热的:试管、坩锅、蒸发皿、燃烧匙⑦用石棉网加热的:烧杯、烧瓶、锥形瓶
⑧玻璃棒的作用:1、搅拌加速溶解;2、引流防止飞溅;3、防止局部过热,使小液滴飞溅。2、认识一些常用危险化学品的标志3、混合物的分离和提纯
(1)过滤(2)蒸发(3)蒸馏(4)萃取(5)分液过滤、蒸发、蒸馏、萃取(萃取剂的选择原则等)、分液的操作步骤及注意事项实验1-3从自来水制取蒸馏水
仪器:温度计,蒸馏烧瓶,石棉网,铁架台,酒精灯,冷凝管,牛角管,锥形瓶。注意事项:①温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处。②蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片防液体暴沸。③冷凝管中冷却水从下口进,上口出。④先打开冷凝水,再加热。⑤溶液不可蒸干。
实验1-4萃取操作
原理:用一种溶把溶质从它与另一溶剂所组成的溶液里提取出来。仪器:分液漏斗,烧杯
步骤:①检验分液漏斗是否漏水。
②量取10mL碘的饱和溶液倒入分液漏斗,注入4mLCCl4,盖好瓶塞。
③用右手压住分液漏斗口部,左手握住活塞部分,把分液漏斗倒转过来用力振荡。④将分液漏斗放在铁架台上,静置。
⑤待液体分层后,将分液漏斗上的玻璃塞打开,从下端口放出下层溶液,从上端口倒出上层溶液.
注意事项:A.检验分液漏斗是否漏水。B.萃取剂:互不相溶,不能反应。C.上层溶液从上口倒出,下层溶液从下口放出。
4、化学方法除杂的原则:“不增、不减、易分、复原”
粗盐提纯的步骤:一定注意加入试剂的先后顺序:Na2CO3一定加在BaCl2后面;HCl最后加。
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检验SO42-:先加入HCl,若没有白色沉淀则加入BaCl2,有白色沉淀证明有SO42-。加入盐酸的目的是排除Ag+SO32-CO32-PO43-的干扰。
二、化学计算在实验中的应用
1、物质的量的单位摩尔
(1)物质的量是一个物理量,表示含有一定数目粒子的集合体,它的符号是n。粒子可以是离子、分子、原子或电子、质子、中子等。
(2)12g碳-12所含碳原子数,叫做阿伏加德罗常数,是个物理量,符号为NA,单位为mol-1。
(3)含有阿伏加德罗常数个粒子的任何粒子集体称为1摩尔。摩尔简称摩,符号为mol。(4)物质的量与微粒数之间的关系可以表示为:n=N/NA。
(5)1mol任何粒子或物质的质量是以克为单位,在数值上等于该粒子的相对原子质量或相对分子质量。单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量。摩尔质量的符号为M,常用单位为g/mol。
(6)物质的量、质量和摩尔质量之间的关系:n=m/M2、气体摩尔体积
(1)物质体积的大小取决于粒子数目、粒子的大小和粒子之间的距离等三要素。
(2)单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积,符号为Vm,常用单位为L/mol。(3)在标准状况的条件下,气体摩尔体积为22.4L/mol。(4)物质的量、气体体积和气体摩尔体积的关系:n=V/Vm
(5)阿伏加德罗理论:在相同温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。推论:T、P相同,V1/V2=N1/N2=n1/n23、物质的量在化学实验中的应用
(1)单位体积溶液里所含溶质B的物质的量,称为B的物质的量浓度,符号为CB,常用单位为mol/L。
(2)物质的量浓度可表示为:CB=nB/V(3)配制一定物质的量浓度的溶液
所需的主要仪器:托盘天平或量筒、容量瓶(按需要选择合适的容量瓶)、烧杯、玻棒、胶头滴管。
配制溶液的主要操作步骤:A.检验是否漏水;B.配制溶液○1计算;○2称量;○3溶解;○4移液;○5洗涤;○6定容;○7摇匀;○8贮存溶液。
注意事项:A.选用与欲配制溶液体积相同的容量瓶。B.使用前必须检查是否漏水。C.不能在容量瓶内直接溶解。D.溶解完的溶液等冷却至室温时再转移。E.定容时,当液面离刻度线1—2cm时改用滴管,以平视法观察加水至液面最低处与刻度相切为止。(4)配制物质的量浓度的误差分析:称量、溶解、移液、洗涤、定容等过程都有可能产生误差。
(5)浓溶液配制稀溶液,常用的关系式:C1V1=C2V2
4、质量、物质的量、粒子数、标准状况下气体的体积、溶质的物质的量浓度等相互转化关系:
在一定体积的一种溶液中:离子的物质的量浓度=溶液的物质的量浓度×所含离子的个数。
第二章化学物质及其变化
一、物质的分类
1、简单分类法及应用
(1)分类的方法:交叉分类法、树状分类法
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(2)化学反应的分类:
①根据反应物和生成物的类别以及反应前后物质种类的多少:分解反应、化合反应、复分解反应和置换反应。②根据反应中是否有离子参加:离子反应和非离子反应。③根据反应中是否有电子转移:氧化还原反应和非氧化还原反应。2、分散系及其分类
(1)把一种(或多种)物质分散在另一种(或多种)物质中所得到的体系,叫做分散系。被分散的物质,称作分散质;容纳分散质的作用,称作分散剂。按照分散质或分散剂所处的状态,它们之间可以有9种组合方式。
(2)常见的分散系分为溶液、胶体和浊液。溶液中的溶质粒子直径100nm,胶体粒子,其大小1~100nm。通常浊液不能通过滤纸孔隙,只有溶液可以透过半透膜孔隙。
(3)当光束通过胶体时可以看到光亮的通路,这种现象叫做丁达尔效应。利用丁达尔效应区分溶液和胶体的一种常用物理方法。
二、离子反应
1、在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物叫做电解质,在水溶液里或熔融状态下不能够导电的化合物叫做非电解质。常见的酸、碱、盐、绝大多数金属氧化物、水等都属于电解质。绝多数的非金属氧化物、绝大多数有机物属于非电解质。2、电解质溶于水后自动离解为自由移动离子的过程叫电离,溶液是依靠自由移动离子导电,溶液中离子越多,溶液导电能力越强。电离不需要电,电离方程式书写不需要写条件(有同学与“电解”混淆)。
3、电离时生成的阳离子全部是氢离子的化合物叫做酸,电离时生成的阴离子全部是氢氧根离子的化合物叫做碱,电离时生成金属阳离子和酸根离子的化合物叫做盐。
4、电解质在溶液中进行的反应,称作离子反应。离子反应的判断依据:有否在水溶液中进行。5、用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子叫做离子方程式,离子方程式的书写步骤:写、拆、删、查。离子方程式正误的判断:质量守恒(原子个数)、电荷守恒、反应规则、拆(或留)等。6、离子共存问题
所谓离子在同一溶液中能大量共存,就是指离子之间不发生任何反应;若离子之间能发生反应,则不能大量共存。
判断离子能否大量共存的依据:生成沉淀、放出气体、生成水、结合为弱酸、结合为弱碱。是否发生氧化还原反应
A.结合生成难溶物质的离子不能大量共存:如Ba2+和SO42-、Ag+和Cl-、Ca2+和CO32-、Mg2+和OH-等。
B.结合生成气体或易挥发性物质的离子不能大量共存:如H+和CO32-,HCO3-,SO32-,OH-和NH4+等。
C.结合生成难电离物质(水)的离子不能大量共存:如H+和OH-、CH3COO-,OH-和HCO3-等。
D.发生氧化还原反应等不能大量共存:如H+、NO3-和Fe2+/I-,Fe3+和I-等。
注意:题干中的条件:如无色溶液应排除有色离子:Fe2+、Fe3+、Cu2+、MnO4-等离子,酸性(或碱性)则应考虑所给离子组外,还有大量的H+(或OH-)。
三、氧化还原反应
1、定义:有电子转移(或者化合价升降)的反应2、本质:电子转移(包括电子的得失和偏移)
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3、特征:化合价的升降(判断氧化还原反应的依据)
4、关系:氧化剂(具有氧化性)得电子化合价下降被还原还原产物还原剂(具有还原性)失电子化合价上升被氧化氧化产物口诀:升价失电还原剂,氧化反应要牢记。四种基本反应类型和氧化还原反应关系:(如右图)氧化还原反应5、常用氧化剂和还原剂
化合分解氧化剂:氧气、氯气、浓硫酸、硝复分解酸、高锰酸钾、三氯化铁等
置换还原剂:金属单质、碳、氢气、一氧化碳等
6、注意:a、常见元素的化合价一定要记住,如果对分析化合升降不熟练可以用坐标法来分析。
b、在同一氧化还原反应中,氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数。
第三章金属及其化合物
一、金属的化学性质
1、钠的原子结构及性质结构物理性质化学性质钠原子最外层只有一个电子,化学反应中易失去电子而表现出强还原性质软,银白色,有金属光泽的,有良好导电导热性,密度比水小,比煤油大,熔点较低与非金属单质与化合物存在保存用途钠在常温下切开后表面变暗:4Na+O2==2Na2O(灰白色)钠在氯气中燃烧,黄色火焰,白烟:2Na+Cl2点燃===2NaCl与水反应,现象:浮,游,熔,响,红2Na+2H2O==2NaOH+H2↑与酸反应,现象与水反应相似,更剧烈,钠先与酸反应,再与水反应与盐溶液反应:钠先与水反应,生成NaOH和H2,再考虑NaOH与溶液中的盐反应。如:钠投入CuSO4溶液中,有气体放出,生成蓝色沉淀。2Na+2H2O+CuSO4==Cu(OH)2+Na2SO4+H2↑自然界中只能以化合态存在煤油或石蜡油,使之隔绝空气和水制备钠的化合物,作强还原剂,作电光源2、铝
①物理性质:银白色,较软的固体,导电、导热,延展性②化学性质:Al3e-==Al3+
点燃点燃△
a、与非金属:4Al+3O2====2Al2O3,2Al+3S==Al2S3,2Al+3Cl2===2AlCl3b、与酸:2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑,2Al+3H2SO4==Al2(SO4)3+3H2↑
常温常压下,铝遇浓硫酸或浓硝酸会发生钝化,所以可用铝制容器盛装浓硫酸或浓硝酸
c、与强碱:2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2(偏铝酸钠)+3H2↑(2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑)
大多数金属不与碱反应,但铝却可以
高温
d、铝热反应:2Al+Fe2O3===2Fe+Al2O3,铝具有较强的还原性,可以还原一些金属氧化物
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3、铁①物理性质:银白色光泽,密度大,熔沸点高,延展性,导电导热性较好,能被磁铁吸引。铁在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝,排第四。②化学性质:注意:铁表面不能有氧化膜
点燃点燃△
a、与非金属:Fe+S==FeS,3Fe+2O2===Fe3O4,2Fe+3Cl2===2FeCl3
△b、与水:3Fe+4H2O(g)===Fe3O4+4H2
c、与酸(非氧化性酸):Fe+2H+==Fe2++H2↑
与氧化性酸,如硝酸、浓硫酸,会被氧化成三价铁。d、与盐:如CuCl2、CuSO4等,Fe+Cu2+==Fe2++Cu4、注意:
(1)金属氧化物,活泼金属在空气中易与氧气反应,表面生成一层氧化物。有的氧化膜疏松,不能保护内层金属,如氧化钠;有的氧化膜致密,可以保护内层金属不被继续氧化,如氧化铝等。(2)金属元素在自然界中多以化合态存在,只有极少数不活泼的金属如金等以游离态存在。
二、几种重要的金属化合物
(一)、氧化物
自然界中的金属有很多是以含金属氧化物的矿物的形式存在的,如铝土矿(主要成分是氧化铝)和赤铁矿(主要成分是氧化铁)等。
1、多数金属氧化物不溶于水,只有少数金属氧化物能与水反应,生成可溶或微溶的碱。例如:生石灰与水反应CaO+H2O=Ca(OH)2
2、多数不溶于水的金属氧化物可与酸反应,生成盐和水例如:氧化镁、氧化铁、氧化铜分别与盐酸反应3、氧化钠与过氧化钠化学式氧元素的化合价色、态稳定性与水反应方程式与二氧化碳反应方程式氧化性、漂白性用途氧化钠Na2O2白色,固态不稳定Na2O+H2O==2NaOHNa2O+CO2==Na2CO3无制备NaOH过氧化钠Na2O21淡黄色,固态稳定2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2有供氧剂,氧化剂,漂白剂等4、氧化铝的两性:(1)跟盐酸反应(2)跟氢氧化钠溶液反应5、金属氧化物除可作为冶炼金属的原料外,还有着广泛的用途。氧化铁(俗称铁红)是一种红棕色的粉末,制造红色油漆和涂料;氧化铝白色难熔,耐火材料;制造耐火坩埚和耐火管;氧化铜呈黑色,可制造铜盐;氧化亚铜呈红色,可制造玻璃、搪瓷的红色颜料等。(二)、氢氧化物1、铁的氢氧化物
(1)、氢氧化亚铁制取:硫酸亚铁溶液与氢氧化钠溶液反应
性质:①跟酸反应②易氧化生成氢氧化铁(注意:现象)③受分解
(2)、氢氧化铁制取:三氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应性质:①跟酸反应②受分解
2、氢氧化铝
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(1)、制取三氯化铝溶液与氨水反应(注意为什么用氨水?)Al3++3NH3H2O==Al(OH)3↓+3NH4+(2)、性质:①几乎不溶于水,但能凝聚水中的悬浮物,并能吸附色素。②既能跟酸反应,也能跟强碱反应,是两性氢氧化物。③是医用抗酸药之一。④加热能分解(三)、盐
1、碳酸钠和碳酸氢钠的比校俗名色、态水溶性碱性热稳定性与盐酸反应与氢氧化钠溶液与澄清石灰水与二氧化碳与氯化钙溶液用途碱性(同浓度时,碳酸钠碱性比碳酸氢钠碱性强,pH值大)不易分解Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑不反应Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOHNa2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl重要化工原料,可制玻璃,造纸等Na2CO3纯碱,苏打,面碱白色,固态,粉末>碱性2NaHCO3△==Na2CO3+H2O+CO2↑NaHCO3小苏打白色,固态,晶体NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑NaHCO3+NaOH==Na2CO3+H2ONaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O+NaOH不反应不反应治疗胃酸过多,制作发酵粉等2、明矾:十二水合硫酸铝钾,可用作净水剂3、三价铁的氧化性
(1)Fe2+和Fe3+离子的检验:①溶液是浅绿色的
Fe2+②与KSCN溶液作用不显红色,再滴氯水则变红③加NaOH溶液现象:白色灰绿色红褐色①与无色KSCN溶液作用显红色
Fe3+②溶液显黄色或棕黄色③加入NaOH溶液产生红褐色沉淀
(2)注意:三价铁跟还原剂反应可变成二价铁,二价铁跟强氧化剂反应可变成三价铁4、铜盐溶液有毒,可使蛋白质变性。
5、焰色反应:很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈特殊的颜色,这叫做焰色反应,钠焰色反应黄色,钾焰色反应透过蓝色钴玻璃观察是紫色
三、用途广泛的金属材料
(一)常见合金的重要应用
合金具有许多优良的物理、化学或机械性能,许多方面不同于各成分金属。1、铜合金:青铜、黄铜、白铜2、钢:碳素钢、合金钢(二)正确选用金属材料
主要用途、外观、物理性质、化学性质、价格、加工难度、日常维护、对环境的影响。
第四章非金属及其化合物
一、无机非金属材料的主角硅
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硅在地壳中的含量仅次于氧,硅位于周期表第二周期第ⅣA族,主要形成四价的化合物。(一)、二氧化硅和硅酸
硅是一种亲氧元素,在地壳中主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。1、二氧化硅
地球上存在的天然二氧化硅称为硅石,形态有结晶形和无定形两种。注意:二氧化硅晶体内是没有单个分子存在的。
石英晶体是结晶的二氧化硅,无色透明的石英晶体是水晶,具有彩色环带状或层状的称为玛瑙。沙子中含有小粒的石英晶体。(1)物理性质:不溶于水,熔点高(2)化学性质(很不活泼)
酸性氧化物,是H2SiO3的酸酐,但不溶于水
SiO2+CaO===CaSiO3SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2OSiO2+4HF==SiF4↑+2H2O注意:装碱性物质的试剂瓶不能用玻璃塞
(3)用途:是制造光导纤维的主要原料;石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等;水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等;石英砂常用作制玻璃和建筑材料。2、硅酸
(1)一种很弱的酸,酸性比碳酸还弱,溶解度很小。(2)制取Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓
(3)硅酸胶体溶液称为硅酸溶胶,胶冻状的硅酸称硅酸凝胶,硅酸干凝胶称为硅胶。硅胶是常见的干燥剂。(二)硅酸盐
1、硅酸盐是一种结构复杂的物质,一般都不溶于水,化学性质很稳定。
2、常用的硅酸盐是硅酸钠,其水溶液俗称水玻璃,可用作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。3、硅酸盐产品陶瓷、玻璃、水泥(最重要的无机非金属材料),水泥的原料是黏土和石灰石;玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英,成份是Na2SiO3CaSiO34SiO2;陶瓷的原料是黏土。注意:三大传统硅酸盐产品的制备原料中,只有陶瓷没有用到石灰石。4、用氧化物形式表示硅酸盐的方法:活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。如:滑石Mg3(Si4O10)(OH)2可表示为3MgO4SiO2H2O
5、碳化硅俗称金刚砂,硬度很大,可以作砂轮的磨料;硅钢,导磁性,制变压器铁芯;硅橡胶,耐高温又耐低温;人工制造分子筛,吸附剂和催化剂。(三)硅
单质硅有晶体和无定形两种
(1)物理性质:带有金属光泽的灰黑色固体,熔点高、硬度大、有脆性。(2)化学性质:在常温下化学性质不活泼(只与F2、HF、NaOH反应)。加热能与O2等反应。(3)用途:良好的半导体材料、制成光电池。
二、富集在海水中的元素氯
氯元素位于元素周期表中第三周期第ⅦA族,氯原子很容易得到一个电子形成氯离子,表现为典型的非金属性。
(一)、活泼的黄绿色气体氯气1、物理性质
氯气在通常情况下呈黄绿色,是一种有强烈刺激性气味的有毒气体,在低温加压下可变成液氯。能溶于水,氯气水溶液称为氯水(新制氯水含Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-等微粒)
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2、化学性质
(1)能与大多数金属反应:例如,与钠、铁、铜等金属反应。(2)能与大多数非金属反应:例如,与氢气等反应。(3)能与水反应:Cl2+H2O==HCl+HClO注意:①次氯酸具有强氧化性,能杀死水中的病菌,起消毒作用,也具有漂白作用。②氯水因含有次氯酸具有漂白作用。③次氯酸是很弱的酸(比碳酸的酸性还弱),不稳定,见光易分解。④氯气本身是没有漂白作用的,只有氯气遇水生成次氯酸才有漂白作用。(4)跟强碱溶液反应:氯气跟氢氧化钠溶液反应。注意:①以次氯酸钠为有效成分的称为漂白液,以次氯酸钙为有效成分的称为漂白粉,以次氯酸钙为主要成分的称为漂白精。②漂白液、漂白粉和漂白精既可作漂白棉、麻、纸张的漂白剂,又可用作游泳池及环境的消毒剂。(二)、氯离子的检验
试剂:硝酸银溶液+稀硝酸现象:有白色沉淀,说明含有氯离子3、溴、碘的性质和用途溴碘紫黑色固体,易升华。气态碘在空气中显深紫红色,有刺激性气味深红棕色,密度比水大,液体,强烈刺物理性质激性气味,易挥发,强腐蚀性在水中溶解度很小,易溶于酒精、四氯化碳等有机溶剂化学性质能与氯气反应的金属、非金属一般也能与溴、碘反应,只是反应活性不如氯气。氯、溴、碘的氧化性强弱:Cl2>Br2>I2三、硫和氮的氧化物
空气质量报告的各项指标中,肯定有二氧化硫和二氧化氮的指数。(一)、二氧化硫
1、硫(俗称硫黄)的物理性质(黄色粉末,难溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2),化学性质(跟氧气反应、跟氢气反应、跟金属反应)
2、SO2的物理性质(无色、有刺激性气味、有毒、气体、密度比空气的大、容易液化、易溶于水)
3、化学性质
(1)跟水反应生成亚硫酸,方程式:SO2+H2O=H2SO3(这反应是可逆反应)。注意:二氧化硫是酸性氧化物,所以具有酸性氧化物的通性(跟水反应、与强溶液反应、跟碱性氧化物反应)。
(2)具有漂白作用。注意:与过氧化钠、次氯酸、活性炭的漂白作用进行对比(二)、二氧化氮和一氧化氮1、氮气的性质
通常情况下很稳定,但在高温或放电条件下氮气能与氧气反应,方程式:N2+O2==2NO(无色、不溶于水的气体,有毒)2、一氧化氮的性质
无色的气体,难溶于水,在空气中很容易与氧气反应,
方程式:2NO+O2===2NO2(红棕色、刺激性气味、溶于水气体,有毒)3、二氧化氮的性质
红棕色、有刺激性气味的有毒气体,密度比空气的大,易液化,易溶于水。跟水反应,工业上利用这原理制取硝酸,方程式:3NO2+H2O===2HNO3+NO4、火箭的推动力的来源:偏二甲肼(C2H8N2)+四氧化二氮(N2O4)
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(三)、二氧化硫和二氧化硫对大气的污染
1、含硫或硫化合物的燃烧会生成二氧化硫;汽车尾气含有NO的原因是内燃机内高温下空气中的氮气参与反应生成的。
2、正常雨水PH为5.6,酸雨的PH
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