高中化学必修一《从实验学化学》全章复习整理.docx
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高中化学必修一《从实验学化学》全章复习整理
高中化学必修一《从实验学化学》全章复习(整理)
1.混合物的分离原理和分离方法。
2.混合物分离方法的操作。
3.离子的检验及检验试剂的选择。
4.物质分离与提纯过程的简单设计。
5.物质的量及其单位——摩尔。
6.阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等概念。
7.有关物质的量、微观粒子数、质量、体积、物质的量浓度等之间转化的计算。
8.一定物质的量浓度溶液的配制
【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:
【要点梳理】
要点一、化学实验基本方法
1.实验安全
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,然后在实验中要注意五防,即防止火灾、防止爆炸、防止倒吸引起爆裂、防止有害气体污染空气、防止暴沸。
2.实验中意外事故的处理方法
(1)创伤急救
用药棉或纱布把伤口清理干净,若有碎玻璃片要小心除去,用双氧水擦洗或涂红汞水,也可涂碘酒(红汞与碘酒不可同时使用),再用创可贴外敷。
(2)烫伤和烧伤的急救
可用药棉浸75%—95%的酒精轻涂伤处,也可用3%—5%的KMnO4溶液轻擦伤处到皮肤变棕色,再涂烫伤药膏。
(3)眼睛的化学灼伤
应立即用大量流水冲洗,边洗边眨眼睛。
如为碱灼伤,再用20%的硼酸溶液淋洗;若为酸灼伤,则用3%的NaHCO3溶液淋洗。
(4)浓酸和浓碱等强腐蚀性药品
使用时应特别小心,防止皮肤或衣物被腐蚀。
如果酸(或碱)流在实验桌上,立即用NaHCO3溶液(或稀醋酸)中和,然后用水冲洗,再用抹布擦干。
如果只有少量酸或碱滴到实验桌上,立即用湿抹布擦净,再用水冲洗抹布。
如果不慎将酸沾到皮肤或衣物上,立即用较多的水冲洗,再用3%—5%的NaHCO3溶液冲洗。
如果碱性溶液沾到皮肤上,要用较多的水冲洗,再涂上硼酸溶液。
(5)扑灭化学火灾注意事项
①与水发生剧烈反应的化学药品不能用水扑救。
如钾、钠、钙粉、镁粉、铝粉、电石、PCl3、PCl5、过氧化钠、过氧化钡等着火。
②比水密度小的有机溶剂,如苯、石油等烃类、醇、醚、酮、酯类等着火,不能用水扑灭,否则会扩大燃烧面积;比水密度大且不溶于水的有机溶剂,如CS2着火,可用水扑灭,也可用泡沫灭火器、二氧化碳灭火器扑灭。
③反应器内的燃烧,如是敞口器皿可用石棉布盖灭。
蒸馏加热时,如因冷凝效果不好,易燃蒸气在冷凝器顶端燃着,绝对不可用塞子或其他物件堵塞冷凝管口,应先停止加热,再行扑救,以防爆炸。
要点二、混合物分离和提纯的常用方法
分离和提纯的方法
分离的物质
应用举例
过滤
从液体中分离出不溶的固体物质
除去粗盐中的泥沙
蒸发
获得溶液中的溶质(分离溶剂和溶质)
蒸发NaCl溶液,获得NaCl晶体
蒸馏
分离沸点不同而又相溶的液态混合物(或分离固、液混合物)
分离乙醇和水的混合物(加生石灰)
萃取
分离在不同溶剂中溶解度相差较大的液态混合物
用CCl4萃取碘水中的I2
离子的检验
离子
检验试剂
实验现象
化学方程式(以两种物质为例)
SO42-
加稀盐酸,再加BaCl2溶液
产生不溶于酸的沉淀
Na2SO4+BaCl2==BaSO4↓+2NaCl
CO32-
加稀盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水中
产生的无色无味的气体使澄清石灰水变浑浊
Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑
CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O
要点三、物质的量——化学计算的桥梁
1.主要概念
物质的量:
以阿伏加德罗常数为计数单位计量物质的构成粒子多少的物理量。
常用单位:
mol。
摩尔质量:
单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量,常用单位:
g·mol-1(或g/mol)和kg·mol-1(或kg/mo1)。
气体摩尔体积:
单位物质的量的气体所占有的体积叫做气体摩尔体积。
常用单位:
L·mol-1(或L/mol)和m3·mol-1(或m3/mol)。
物质的量浓度:
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。
常用单位:
mol·L-1(或mol/L)和mol·m-3(或mol/m3)。
2.以物质的量为中心的各量之间的关系
上述关系网的形成,即相关公式如下:
。
要点四、阿伏加德罗定律及其应用
1.在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子,这就是阿伏加德罗定律。
注意:
(1)使用范围:
气体。
(2)使用条件:
同温、同压、同体积。
(3)特例:
气体摩尔体积(
,标准状况下Vm≈22.4L·mol-1)。
2.阿伏加德罗定律的应用。
(1)求气体的密度和相对密度
①标准状况下:
。
②A气体对B气体的相对密度
。
(2)求摩尔质量M(或平均摩尔质量
)
①标准状况下:
M=22.4L·mol-1×
。
②
③
(
为体积分数)。
(3)确定分子的组成
一般思路是:
由体积比导出分子个数比,再根据质量守恒定律确定化学式。
要点五、物质的量浓度在化学实验中的应用
1.物质的量浓度
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的物质的量浓度。
符号cB,单位mol/L,数学表达式
。
2.一定物质的量浓度的溶液的配制
(1)仪器:
托盘天平或量筒、烧杯、玻璃棒、指定规格的容量瓶、胶头滴管,其他辅助用品。
(2)步骤:
①计算;②称量;③溶解;④转移;⑤洗涤;⑥定容;⑦摇匀。
(3)注意事项
①容量瓶在使用前必须检查是否漏水,其程序为加水→倒立、观察→正立→瓶塞旋转180°→倒立、观察。
②定容时,视线、液体凹面最低点、刻度线处于同一水平线。
(4)误差分析
根据
,判断:
①若没有洗涤烧杯内壁,使n减小,使浓度偏低;
②若容量瓶中原有少量蒸馏水或定容后反复摇匀,发现液面低于刻度,则对结果无影响;
③转移或搅拌溶液时有部分液体溅出,致使溶液浓度偏低;
④容量瓶内溶液的温度高于20℃,造成所量取的溶液的体积小于容量瓶上所标注的液体的体积,致使溶液浓度偏高;
⑤在给容量瓶定容时,仰视读数会使溶液的体积偏大,致使溶液浓度偏低;俯视读数会使溶液的体积偏小,致使溶液浓度偏高。
要点诠释:
作为高中阶段为数不多的定量实验,“一定物质的量浓度溶液的配制”仍是需要重视的内容,在配制一定物质的量浓度的溶液时,要特别注意,不能直接将溶质放入容量瓶中进行溶解,而要在烧杯中溶解,待烧杯中溶液的温度恢复到室温时,才能将溶液转移到容量瓶中。
这是因为容量瓶的容积是在20℃时标定的,而绝大多数物质溶解时都会伴随着吸热或放热过程的发生,引起温度的升降,从而影响到溶液的体积,使所配制的溶液的物质的量浓度不准确。
要点六、有关物质的量浓度的计算
1.常见几种计算形式
(1)
(2)
(3)
(4)n(B)=c(B)·V(aq)
2.常见题型解读
(1)利用
进行计算(有时可先用
或
或
)。
(2)质量分数与物质的量浓度的换算
换算依据
,
cB的单位为mol·L-1,
的单位为g·cm-3,M的单位为g·mol-1。
推导:
1000mL即1L溶液的质量为1000mL×
(aq),
1L溶液中所含溶质B的质量为1000mL×
(aq)×w(B)
1L溶液中所含溶质B的物质的量为
所以该溶液中溶质的物质的量浓度为
,
即可表示为
。
(3)溶解度与物质的量浓度的换算
依据饱和溶液的溶解度S,可求算出饱和溶液中溶质的质量分数(w)为
;然后由溶液的物质的量浓度与溶质的质量分数的换算公式c=1000
w/M,即可推得。
(4)一定物质的量浓度溶液的稀释
①溶液稀释定律
a.对于已知质量分数溶液的稀释:
溶质的质量稀释前后不变,即m1w1=m2w2。
b.对于已知物质的量浓度溶液的稀释:
溶质的物质的量稀释前后不变,即c1V1=c2V2。
②相同溶质的溶液混合后溶液浓度的计算
a.等质量混合:
混合后溶液质量分数为原溶液质量分数和的一半(
),与溶液密度无关。
b.等体积混合:
。
(5)已知溶液中某种粒子的物质的量浓度,求其他粒子的物质的量浓度
解答此类题目时要依据两个规律:
①定组成规律
电解质溶液中,阴离子与阳离子浓度之比等于化学组成中离子个数之比,据此可求已知一种离子浓度的溶液中的另一种离子浓度。
如Na2SO4溶液中,c(Na+)=2c(SO42-)=2c(Na2SO4)。
②电荷守恒规律:
因为任何溶液都呈电中性,故溶液中阳离子所带的正电荷总数应等于阴离子所带的负电荷总数,这个规律称为电荷守恒规律。
例如,在Na2SO4溶液中,c(Na+)=2c(SO42-);在K2SO4、MgSO4的混合溶液中,c(K+)+2c(Mg2+)=2c(SO42-)(假定溶液中H+、OH-的浓度相等)。
【典型例题】
类型一、化学实验基本方法
例1.下列实验能达到目的的是()。
A.在容量瓶中加一定体积的水,再加入浓硫酸配制准确浓度的稀硫酸
B.用稀硫酸和锌粒反应制氢气
C.用玻璃棒搅拌漏斗中的液体以加快过滤的速度
D.加入盐酸以除去硫酸钠中的少量碳酸钠杂质
【思路点拨】运用化学实验的基本方法逐项分析各选项的说法是否正确,特别是要注意对实验操作的描述是否准确。
【答案】B
【解析】一定浓度溶液的配制不能直接在容量瓶中进行溶解和稀释,A错;过滤时不可搅拌漏斗中液体,以免划破滤纸,C错;用盐酸除去硫酸钠中的少量碳酸钠杂质时引入了新的杂质NaCl,D错。
【总结升华】此类题型宜采用逐项分析法。
举一反三:
【变式1】下列实验操作与安全事故处理错误的是( )
A.使用温度计测量烧杯中的水浴温度时,不慎打破水银球,用滴管将水银吸出放入水封的小瓶,残破的温度计插入装有硫粉的广口瓶中
B.用试管夹从试管底由下往上夹住距离管口约
处,手持试管夹长柄末端,进行加热
C.将浓硫酸放入容量瓶中,然后加水稀释制取稀硫酸
D.把玻管插入橡胶塞孔时,用厚布护手,紧握用水湿润的玻管插入端,缓慢旋进塞孔中
【答案】C
类型二、混合物分离和提纯的常用方法
例2.电解法制碱的原料是饱和食盐水,由于粗盐中含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42―杂质,不符合电解要求,因此必须经过精制。
某校实验小组精制粗盐水的实验过程如下:
请回答以下问题:
(1)操作a的名称是____________,所用玻璃仪器是________________________________。
(2)在Ⅱ步中,加入过量试剂甲后,生成了两种大量的沉淀,则试剂甲为________溶液。
(3)在第Ⅴ步中,加入试剂丁直到溶液无明显变化时,写出此过程的化学方程式________________。
【思路点拨】先看问题再分析实验过程,问题对于实验过程的分析有一定的提示作用,比如
(2)中加入过量试剂甲后生成了两种大量的沉淀,经分析,能让Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42―中有两种离子沉淀的只有OH-,由此判断试剂甲是一种碱,除去了Mg2+、Fe3+,还有Ca2+、SO42―有待除去。
除去Ca2+用CO32-,除去SO42―用Ba2+,同时为了除去引入的过量的Ba2+,确定了除去Ca2+、SO42―的顺序为先用Ba2+除去SO42―,再用CO32-除去Ba2+、Ca2+。
因此,可以知道液体H的主要成分为NaOH、Na2CO3和NaCl。
【答案】
(1)过滤 玻璃棒、漏斗、烧杯
(2)NaOH
(3)HCl+NaOH==NaCl+H2O Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑
【解析】
(1)把泥沙等不溶性杂质与溶液分离的操作是过滤,过滤操作中所需玻璃仪器是玻璃棒、漏斗和烧杯。
(2)过入试剂甲后生成两种沉淀,分析杂质离子必然是Mg(OH)2和Fe(OH)3,所以甲为NaOH。
(3)液体H中有过量的NaOH和Na2CO3,应加入盐酸可将其除去。
【总结升华】看似比较大的实验题,往往问题都设在一些小的基本操作,所以做好此类题要注意两点:
其一要从宏观把握整个实验方案,其二是准确规范地表述基本操作。
举一反三:
【变式1】关于粗盐提纯的下列说法正确的是( )
A.溶解粗盐时,应尽量使溶液稀些,防止食盐不完全溶解
B.滤去不溶性杂质后,将滤液移至坩埚内加热浓缩
C.当蒸发到剩有少量液体时,停止加热利用余热将液体蒸干
D.将制得的晶体转移到新制过滤器中用大量水进行洗涤
【答案】C
【变式2】
(1)除去NaNO3固体中混有的少量KNO3,所进行的实验操作依次为________、蒸发、结晶、________。
(2)除去KCl溶液中的SO42-,依次加入的溶液为(填溶质的化学式)__________________。
【答案】
(1)溶解 过滤
(2)BaCl2[或Ba(OH)2]、K2CO3、HCl
类型三、物质的量——化学计算的桥梁
例3.NA代表阿伏加德罗常数,下列叙述错误的是()。
A.10mL质量分数为98%的H2SO4,用水稀释至100mL,H2SO4的质量分数为9.8%
B.在H2O2+Cl2==2HCl+O2反应中,每生成32g氧气,则消耗NA个Cl2分子
C.标准状况下,分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4L,质量为28g
D.一定温度下,1L0.50mol·L-1NaCl溶液与2L0.25mol·L-1Na2CO3溶液含Na+的物质的量不同
【思路点拨】逐选项分析该选项中涉及到的物理量之间的关系,计算时要留心有关细节的说法是否正确。
【答案】A
【解析】A项中H2SO4的浓度越大,密度越大,故10mL浓H2SO4稀释至100mL时,体积为原来的10倍,质量小于原来的10倍,则质量分数大于原来的十分之一,A错;B项中,每消耗1molCl2。
就会生成1molO2,32gO2的物质的量为1mol,B正确。
分子数为NA的任何气体(包括混合气体),其物质的量均为1mol,在标准状况下的体积都约为22.4L,CO和C2H4的相对分子质量相同,均为28,故1mol的质量为28g,C正确;D项中1L0.5mol·L-1的NaCl溶液中含有0.5molNa+,而2L0.25mol·L-1的Na2CO3溶液中合有1molNa+,故D正确。
【总结升华】正误判断题是化学高考命题的热点之一,常见的命题设错角度有:
(1)概念的内涵、外延有漏洞;
(2)问题叙述忽略特例,如有“都是”“一定”“全部”等较绝对的词;(3)在概念或物理量的“单位”上设错,如“摩尔质量”的单位设作“g”;(4)推论错误;(5)不考虑条件,如“标准状况”“常温”;(6)计算错误;(7)违背有关定律。
如“质量守恒定律”、“电荷守恒”、“阿伏加德罗定律”等;(8)概念的运用错误。
在分析判断时要关注以上各点。
举一反三:
【变式1】下列叙述错误的是( )
A.0.012kg的12C所含的原子数为6.02×1023
B.1molH2O中含有2molH和1molO
C.2molNaOH溶于1L水中配成溶液的浓度为2mol·L―1
D.1L2mol·L―1NaOH溶液中含有NaOH2mol
【答案】:
C
类型四、阿伏加德罗定律及其应用
例4.在两个密闭容器中,分别充有质量相等的甲、乙两种气体,若两容器的温度和压强均相同,且甲的密度大于乙的密度,则下列说法正确的是()。
A.甲的分子数比乙的分子数多
B.甲的物质的量比乙的物质的量少
C.甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小
D.甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小
【思路点拨】两容器的温度和压强均相同,且气体质量相等,而甲的密度大于乙的密度,由
可知V甲<V乙。
【答案】B
【解析】同温、同压下,气体的物质的量与体积成正比,V甲<V乙,故n甲<n乙,B项正确;气体的分子数与物质的量成正比,甲的分子数比乙的少,A错误;因为气体的摩尔体积在相同温度和压强下相等,C错误;根据
可知M(甲)>M(乙),则Mr(甲)>Mr(乙),D错误。
【总结升华】在解答关于阿伏加德罗常数的问题时,应正确理解相关概念的内涵和外延,缜密细致地分析每一个问题。
举一反三:
【变式1】在下列条件下,两种气体的分子数一定相等的是
A.同温度、同体积的N2和O2 B.同压强、同体积的H2和CH4
C.同质量、不同密度的N2和CO D.同体积、同密度的CO2和N2
【答案】:
C
类型五、物质的量浓度在化学实验中的应用
例5.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。
【思路点拨】求氨水的物质的量浓度需要知道氨气的物质的量和溶液的体积,氨气的物质的量可由标准状况下氨气的体积求得,溶液的体积可由溶液的质量和密度求得,溶液的质量为溶剂的质量和溶质的质量之和,这样来逐步分析,解析过程就变得非常明了。
【答案】18.4mol·L-1
,然后再由
,其中
。
【解析】氨气的物质的量:
,溶液的体积:
,所以
。
【总结升华】本题考查气体溶于水后物质的量浓度的计算。
首先求气体溶质的物质的量,抓住定义表达式,准确理解各物理量的含义,同时化学计算中一定要带单位运算。
类型六、有关物质的量浓度的计算
例6.在aLAl2(SO4)3和(NH4)2SO4的混合溶液中加入bmolBaCl2,恰好使溶液中的SO42-完全沉淀;如加入足量强碱并加热可得到cmolNH3气体,则原溶液中的Al3+浓度(mol/L)为()。
A.
B.
C.
D.
【思路点拨】Ba2++SO42-=BaSO4↓,NH4++OH-
NH3↑+H2O,根据方程式中的数量关系,再运用电荷守恒计算。
【答案】C
【解析】由于产生cmolNH3,则必定有cmolNH4+,使SO42-完全沉淀需bmolBa2+,因此SO42-有bmol。
根据电荷守恒:
2c(SO42-)=c(NH4+)+3c(Al3+),
则
,
。
【总结升华】本题的立足点是有关物质的量浓度的计算,要注意反应中的定量关系和电荷守恒的应用。