知识讲解_《从实验学化学》全章复习与巩固_提高 9页

《从实验学化学》全章复习与巩固 编稿：宋杰 审稿：曹玉婷 【学习目标】 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 产生的无色无味 的气体使澄清石 Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑ CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O 水中 灰水变浑浊 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： m A Vm Nn cVM V N   气 液 。 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（ m VV n  ，标准状况下 Vm≈22.4 L·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： 1 1g mol( ) g L22.4L / mol 22.4 M M    气体 。 ②A 气体对 B 气体的相对密度 ( ) ( ) ( ) ( ) A M Ad B M B    。 （2）求摩尔质量 M（或平均摩尔质量 M ） ①标准状况下：M=22.4 L·mol－1×  。 ② ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) n A M A n B M BM n A n B     ③ ( ) ( ) ( ) ( )M M A A M B B     （ 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 B B nc V  。 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 n mc V MV   ，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） A Nn N  （2） mn M  （3） 1 ( ) 22.4L molm V Vn V    标准状况 （4）n (B)=c (B)·V (aq) 2．常见题型解读 （1）利用 B B (aq) nc V  进行计算（有时可先用 mn M  或 m Vn V  或 A Nn N  ）。 （2）质量分数与物质的量浓度的换算 换算依据 1 B 1000mL L (aq) (B) (B) wc M    ， 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：1000 mL 即 1 L 溶液的质量为 1000 mL×  (aq)， 1 L 溶液中所含溶质 B 的质量为 1000 mL×  (aq)×w (B) 1 L 溶液中所含溶质 B 的物质的量为1000mL (aq) (B) (B) w M   所以该溶液中溶质的物质的量浓度为1000mL (aq) (B) (B) 1L w M    ， 即可表示为 1 B 1000mL L (aq) (B) (B) wc M    。 （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 100%100 S S  ；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（ 1 2% %% 2 a aa  ）， 与溶液密度无关。 b．等体积混合： 1 1 2 2 1 1 2 2 1 2 1 2 % % % %% d V a d V a d a d aa d V d V d d       。 （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．10 mL 质量分数为 98％的 H2SO4，用水稀释至 100 mL，H2SO4 的质量分数为 9.8％ B．在 H2O2+Cl2==2HCl+O2 反应中，每生成 32 g 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 22.4 L，质量为 28 g D．一定温度下，1 L 0.50 mol·L－1 NaCl 溶液与 2 L 0.25 mol·L－1 Na2CO3 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 10 mL 浓 H2SO4 稀释至 100 mL 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 1 mol Cl2。就会生成 1 mol O2，32 g O2 的物质的量为 1 mol，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 1 mol，在标准状况下的体积都约为 22.4 L， CO 和 C2H4 的相对分子质量相同，均为 28，故 1 mol 的质量为 28 g，C 正确；D 项中 1 L 0.5 mol·L－1的NaCl溶液中含有0.5 mol Na+，而2 L 0.25 mol·L－1的Na2CO3溶液中合有1 mol Na+， 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．0.012 kg 的 12C 所含的原子数为 6.02×1023 B．1 mol H2O 中含有 2 mol H 和 1 mol O C．2 mol NaOH 溶于 1 L 水中配成溶液的浓度为 2 mol·L―1 D．1 L 2 mol·L―1 NaOH 溶液中含有 NaOH 2 mol 【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 m V   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 mM n  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，1 L 水可溶解 700 L 氨气，所得氨水密度为 0.9 g / 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】18.4 mol·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 a L Al2(SO4)3 和(NH4)2SO4 的混合溶液中加入 b mol BaCl2，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 c mol NH3 气体，则原溶液中的 Al3+浓度（mol/L） 为（ ）。 A． 2 2 b c a  B． 2( ) 3 b c a  C． 2 3 b c a  D． 2 6 b c a  【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 c mol NH3，则必定有 c mol NH4+，使 SO42－完全沉淀需 b mol Ba2+， 因此 SO42－有 b mol。根据电荷守恒：2c (SO42－)=c (NH4+)+3c (Al3+)， 则 33 (Al ) (2 )mol / Lb cc a a     ， 3 2(Al ) mol / L3 b cc a   。 【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。