(1)化学变化的基本特征是有新物质生成,化学变化的过程常伴随发光、放热、颜色变化、产生气体、生成沉淀等现象。
(2)利用化学反应得到有用的物质或获取能量是人类开展化学研究的基本目的。
(3)人类社会的发展离不开能源,目前人类应用最广泛的能源是煤、石油、天然气等不可再生的化石燃料。
一、化学科学的创造性和实用性
1.化学科学的含义
化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用的一门自然科学。
2.创造性
化学的特征是认识分子和制造分子。
3.实用性
二、化学科学的形成和发展
三、化学科学的探索空间
(1)在微观层面上操纵分子和原子,组装分子材料、分子器件和分子机器等。
(2)在能源和资源的合理开发、安全应用等方面大显身手,将继续推动材料科学的发展。
(3)为环境问题的解决提供有力保障;在分子水平上了解疾病的病理,并寻求防治措施。
1.下列变化不属于化学科学研究范畴的是( )
A.电解水生成氢气和氧气
B.合成有机高分子材料
C.核裂变
D.生产合成纤维和合成橡胶
分析:在化学变化过程中,原子的种类、数目不发生变化,原子之间重新组合生成新物质,如A、B、D三项; 而C项中核裂变会发生原子种类和数目的变化,不属于化学变化,因而不属于化学科学研究的范畴。
答案:C
2.通过对近代化学发展的里程碑的学习,我们体会到化学是在原子、分子水平上研究物质的自然科学,请把重大成果与发现者连起来:
①道尔顿 a.提出化学元素的概念
②波义耳 b.建立氧化学说
③拉瓦锡 c.提出原子学说
④门捷列夫 d.发现元素周期律
答案:①—c,②—a,③—b,④—d
3.判断正误。
(1)为使农作物高产,大量使用化肥和农药( )
(2)推广垃圾分类存放,分类回收,分类处理( )
(3)加大石油、煤炭的开发速度,增加化石燃料的供应( )
(4)随着化学科学的发展,合成材料将越来越多( )
(5)利用化学反应,研制出新药物使许多疑难病症得到有效治疗( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√
化学科学的创造性和实用性
1.化学科学的创造性
化学科学的特征是认识分子和制造分子。
(1)发现物质:从矿物、岩石以及生物体中发现有用物质,并能进行提取。
(2)创造物质:能够根据需要,运用物质结构理论、化学反应的规律和现代技术,设计具有特殊性质或功能的新分子,创造出自然界中不存在的物质。
科学家合成化合物的速度是惊人的,至1990年合成的物质刚刚突破1 000万种大关,21年后的今天,已超过3 700万种。
2.化学科学的实用性
合成氨技术的应用,解决了饥饿对人类的威胁;医药的合成,使人的寿命大大提高;芯片和光导纤维,引导人们进入信息时代;食品添加剂、化妆品、塑料、橡胶、纤维的合成,使我们的生活丰富多彩;新型信息材料、低毒副作用的药物、高效催化剂等的合成,将进一步提高人类的生活质量,促进社会的可持续发展。 因此,化学又是一门在人类生产和生活中有重要作用的实用科学。
[特别提醒] 不同的物质,其分子组成和结构不同,创造新物质是指创造新的分子而不是新的原子。
[例1] 下列描述错误的是( )
A.化学的特征就是认识分子和制造分子,它是一门具有创造性和实用性的科学
B.人们可以利用化学变化制造出新的原子和新的分子
C.制陶、冶金及酿酒等过程中肯定发生化学变化
D.化学家可以利用化学变化制造出自然界中不存在的物质,制造出“第二自然界”
[解析] 化学变化可制造分子,不能制造原子,可看作是原子的重新组合,故B错误。
[答案] B
化学科学的形成和发展
时代
主要成就
实践
理论
特点
古代实
用技术
冶金、制药、造纸、烧制陶瓷
铜、铁合金冶炼;酿酒等
没有科学理论做指导
造其物不知其理
近代化学
原子-分子学说
化学燃料的开采利用;药物化学的兴起;冶金化学的探索等
原子-分子学说的建立,元素周期律的发现等
造其物知其理
现代化学
现代物质结构理论
微观粒子的研究;物质的合成;化学与其他学科的渗透等
现代物质结构理论
知其理造其物
[例2] 在化学史上中国有许多重大的发明和发现,为世界的现代化奠定了基础,以下发明和发现属于化学史上中国对世界的贡献的是( )
①火药 ②指南针 ③造纸 ④印刷术 ⑤炼铜、炼铁、炼钢 ⑥合成有机高分子材料 ⑦人工合成蛋白质 ⑧提出原子—分子学说
A.②④⑥⑧ B.①③⑤⑦
C.④⑤⑦⑧ D.①②③④
[解析] 火药、指南针、造纸术、印刷术是中国古代的四大发明,但指南针、印刷术的发明不是化学史上的成就。中国是最早进行炼铜和掌握炼铁技术的国家;1965年,我国科学家第一次人工合成具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素;合成有机高分子和提出原子-分子学说都不是中国的贡献。
[答案] B
“火药”、“指南针”、“造纸”、“印刷术”是中国的“四大发明”,而题干要求“化学史上”、“世界”等,故不能误选为D。
1.(对应考点一)化学科学将在能源和资源的合理开发、安全应用方面大显身手。当前我国农业地区大量的植物秸秆如何处理的问题备受关注。下列提出的几种植物秸秆处理方法中,不正确的是( )
A.出售给工厂作工业原料
B.应用化学科学的有关原理和方法制成优质的牧畜饲料
C.就地焚烧成草木灰,作植物的钾肥
D.应用化学科学的有关原理和方法制成甲烷作燃料
解析:就地焚烧植物秸秆,不但可能引起火灾,还会因为焚烧过程中产生许多有害气体及浓烟而污染空气,与其燃烧生成的钾肥相比,是弊大于利。
答案:C
2.(对应考点一)下列对化学科学的应用叙述不正确的是( )
A.化学科学将继续推动材料科学的发展
B.化学科学将为环境问题的解决提供有力的保障
C.化学科学在了解疾病的病理方面无能为力
D.化学科学使人类能够更好地利用能源和资源
解析:化学科学具有十分广阔的探索空间,包括材料、能源、环境、生命等各个领域。化学科学可以使研究人员在分子水平上了解疾病的病理,并寻求有效的防治措施。故C错。
答案:C
3.(对应考点二)下列著名科学家的名字、国籍及主要贡献的对应关系中,错误的是( )
A.波义耳——英国——提出化学元素的概念
B.道尔顿——英国——提出原子学说
C.拉瓦锡——意大利——提出带核的原子结构模型
D.门捷列夫——俄国——发现元素周期律
解析:A项,波义耳,英国化学家、物理学家,于1861年提出化学元素的概念,标志着近代化学的诞生;B项,道尔顿,英国化学家、物理学家,于1803年提出原子学说, 为近代化学的发展奠定了坚实的基础;C项,拉瓦锡,法国化学家,于1771年建立燃烧现象的氧化学说,推翻了“燃素说”,使近代化学取得了革命性的进展;D项,门捷列夫,俄国化学家,于1869年发现元素周期律。
答案:C
4.(对应考点二)20世纪,化学科学经历了迅速发展的百年,取得了若干项重大成就。下列各项中,不属于这个时期的重大化学成就的是( )
A.放射性元素的发现
B.现代量子化学理论的建立
C.蛋白质的人工合成
D.制陶技术的成熟应用
解析:远在新石器时代,我们的祖先就已经能够制造陶器,到唐宋时期,制陶水平已经很高,其他三项都是20世纪的成就。
答案:D
5.(热点题)安全生产近年来已成为社会的热点问题,三鹿奶粉事件、鞭炮爆炸、小煤窑问题等都轰动社会。重庆开县天然气井漏事故共夺去了两百多人的生命。气井喷出的气体主要是甲烷,另外还含有大量的硫化氢。硫化氢(H2S)是一种有臭鸡蛋气味、剧毒的无色气体,密度比空气大,能溶于水,其水溶液叫氢硫酸。
(1)据报道,人员伤亡多是因缺乏自救防御常识造成的。下列自救措施合理的是________(填序号)。
A.逃生时应往地势高处逆风跑
B.逃生时应往地势低处顺风跑
C.立即用浸过水或弱碱性溶液的毛巾捂住口鼻
(2)为降低危害程度,人们将喷出的硫化氢点燃,燃烧时生成了两种氧化物,其中一种是最常见的空气污染物,它是________。为减轻该气体对环境的污染,事故处理人员不断向空气中喷洒一种溶液,你认为该溶液可能是一种________(填“酸”或“碱”)性溶液。
(3)违反操作规程或安全设施不完备是引发事故的常见原因。请结合某具体的化学实验,说出避免实验事故应注意的一个问题____________________________________________。
解析:(1)气井喷出的气体会沿风势流动,故逃生时应往地势高处逆风跑。由题意知,硫化氢能溶于水,其水溶液是氢硫酸,显酸性,自救时用浸过水和弱碱性溶液的毛巾捂住口鼻,尽可能减少吸入的气体。(2)硫化氢气体被点燃,燃烧时生成两种氧化物,其中一种是最常见的空气污染物,即SO2。向空气中喷洒碱性溶液有利于吸收SO2、H2S等气体。(3)可从可燃性气体的性质来思考。
答案:(1)AC
(2)二氧化硫(或SO2) 碱
(3)一氧化碳还原氧化铜时,先通一会儿一氧化碳再加热(其他合理答案均可)
(1)化学科学具有创造性和实用性,化学科学的特征是认识分子和制造分子。
(2)波义耳、拉瓦锡、道尔顿、门捷列夫等提出的学说推动了近代化学科学的形成和发展。
(3)现代化学的成就提高和丰富了人类的生活。
(4)化学是一门“中心科学”化学科学具有十分广阔的探索空间。
一、选择题(本题包括5小题,每题4分,共20分)
1.与近代化学科学的诞生无关的是( )
A.化学元素的概念
B.英国化学家、物理学家波义耳
C.著名物理学家爱因斯坦
D.古代的化学实践活动
解析:爱因斯坦是上世纪的人物,他出生时,近代化学已诞生两个世纪。
答案:C
2.下列说法正确的是( )
A.化学是科学家研究的内容,与普通百姓的生活没有多大关系
B.化学研究只能认识分子,不能创造分子
C.化学家可以制造出自然界中不存在的物质
D.化学研究只会造成严重的环境污染,最终人类将毁灭在化学物质中
解析:化学与我们的生产、生活密切相关,如化肥、药物、化纤、塑料等的制造与我们的生活密切相关,故A项错误;化学研究不只是认识分子,还能制造出分子,B项错误;C项正确;化学科学的发展确实对环境造成了一些负面的影响,但利用化学方法也能研制出对环境无害的化学用品和生活用品,通过对环境友好的途径来提高生活质量。依靠化学知识,还可以为治理环境找到快速灵敏的检测手段,并提出防治措施,D项错误。
答案:C
3.化学在人类社会发展中起着重要的作用,展望未来,化学科学具有十分广阔的探索空间。请你分析下列四个选项中现代化学不涉及的研究领域是( )
A.开发新的能源 B.合成新的物质
C.空间形式和数量关系 D.防治环境污染
解析:现代化学作为一门“中心科学”,和人们的生活息息相关。涉及微观世界、能源开发、材料研制、环境保护、生命科学等诸多领域。
答案:C
4.以下物品的发明与开发,属于化学对人体健康方面做出巨大贡献的是( )
A.汽车 B.青霉素
C.农药和化肥 D.电话和电视机
解析:青霉素是一种高效、低毒、临床应用广泛的重要抗生素,它的研制成功大大增强了人类抵抗细菌性感染的能力,带动了抗生素家族的诞生。
答案:B
5.保护环境是每一个公民的责任。下列做法:①推广使用无磷洗衣粉;②城市垃圾分类处理;③推广使用一次性木质筷子;④推广使用清洁能源;⑤过量使用化肥、农药;⑥推广使用无氟冰箱。其中有利于保护环境的是( )
A.①②④⑤ B.②③④⑥
C.①②④⑥ D.③④⑤⑥
解析:①推广使用无磷洗衣粉,可以有效控制“水华”“赤潮”等环境问题;②城市垃圾分类处理,可以有效回收资源,减轻环境污染;③推广使用一次性木质筷子,会浪费大量木材,不利于环境保护;④推广使用清洁能源,能有效控制排入大气的有害气体,减轻“酸雨”等危害;⑤过量使用化肥、农药,会造成环境污染;⑥推广使用无氟冰箱,可以有效地减缓“臭氧层空洞”的形成。
答案:C
二、非选择题(本题包括3个小题,共30分)
6.(8分)(1)“绿色化学”是21世纪化学发展的主导方向。“绿色化学”要求从根本上消除污染,是一门能彻底阻止污染产生的科学。它包括“绿色生产”和“绿色销毁”等内容。据报道,某地在整顿音像市场的活动中,查获了一大批盗版光盘,并进行了“绿色销毁”。以下做法中,属于“绿色销毁”的是________(填字母)。
A.泼上汽油焚烧
B.倾倒入江河中
C.深埋于土壤中
D.碾压粉碎后再回收利用
(2)化学是一门________________科学,它的特征是________________,同时,它也是一门________________科学,在人类的生产和生活中有着重要的作用。
解析:(1)泼上汽油焚烧,浪费能源,并产生污染性气体;倾倒入江河中,会造成水污染;深埋于土壤中,会造成土壤污染和地下水污染;碾压粉碎后再回收利用,可节约资源,实现循环利用,同时减少污染。
(2)化学是一门具有创造性和实用性的科学,它的特征体现在认识分子和制造分子。
答案:(1)D (2)创造性 认识分子和制造分子
实用性
7.(10分)当前人类所面临的挑战有健康问题、能源问题、粮食问题、环境问题等,化学家们希望从化学的角度,通过化学方法解决这些问题,为人类的发展与进步作出更大的贡献。化学界所研究的课题很多,其中有:①合成高效缓释化肥 ②研制开发新型药品 ③寻找高效催化剂用太阳能分解水,得到H2作燃料 ④寻找废塑料、废橡胶等化工产品再利用的途径 ⑤研制人造骨骼、心脏 ⑥在无毒无害的条件下进行化学反应 ⑦研制开发超导材料 ⑧研制高效无磷洗衣粉,
请将有助于解决下列问题的课题序号填在相应的横线上。
(1)健康问题________ (2)环境问题________
(3)能源问题________ (4)粮食问题________
(5)材料问题________
解析:明确各实际具体措施中的化学因素,分析其化学实质,将社会发展的需求与化学科学的研究方向对应起来。
答案:(1)②⑤ (2)④⑥⑧ (3)③ (4)① (5)⑦
8.(12分)家庭厨房实际上就是一个化学世界,柴、米、油、盐、酱、醋、糖等都属于化学物质。请回答。
(1)加碘食盐所含的碘酸钾(KIO3)中,碘元素的化合价是________。
(2)白糖与红糖的主要成分都是蔗糖。利用活性炭的________,可将红糖脱色变成白糖,此变化为________变化。
(3)食醋不慎滴在大理石台面上,会使其表面变得粗糙而失去光泽。这是因为食醋中的________与大理石发生了化学反应。
(4)东部城市部分家庭厨房中的“柴”将被“西气东输”工程送来的“天然气”所替代,请写出天然气主要成分的化学式________,其燃烧的化学方程式为________________。
解析:化合物中元素化合价的代数和为0,钾和氧的化合价分别是+1和-2,故碘的化合价为+5;活性炭具有强吸附性,能吸收色素使红糖脱色;食醋的主要成分是CH3COOH;天然气的主要成分是甲烷。
答案:(1)+5 (2)吸附性 物理
(3)CH3COOH或醋酸 (4)CH4 CH4+2O2CO2+2H2O
第1课时 研究物质性质的基本方法
(1)CuSO4溶液为蓝色,NaCl溶液为无色,故通过观察溶液的颜色可将二者区分开。
(2)将CO2气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊,若继续通入,石灰水由浑浊变澄清。
(3)将等体积的铜片和铁片分别放入等浓度的稀盐酸中,发现铜片上无明显现象,铁片上有气泡冒出,说明金属活泼性强弱顺序为Fe>Cu。
一、研究物质性质的基本方法
常用方法有观察法、实验法、分类法、比较法等,其中观察法是一种有计划、有目的地用感官或借助仪器考察研究对象的方法。
二、金属钠的性质及用途
1.物理性质
颜色
状态
硬度
密度
熔点
银白色
固体
质软
比水的小,
而比煤油的大
较低
2.化学性质
3.保存方法
实验室中,少量的钠保存在煤油中,大量的钠保存在液态石蜡中。
4.用途
钠、钾合金可用做原子反应堆的导热剂,高压钠灯常用做路灯,金属钠还可用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼。
三、过氧化钠的性质和用途
1.物理性质
过氧化钠为淡黄色固体。
2.化学性质
(1)与H2O反应(化学方程式):
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
(2)与CO2反应(化学方程式):
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
3.用途
作为呼吸面具和潜水艇里氧气的来源。
1.将Ⅰ、Ⅱ相关内容用短线连接。
答案:①—c ②—b ③—a、c、d ④—a、c
2.在下列叙述中:
①硬度大 ②硬度小 ③着火时用沙土扑灭 ④熔点低于100℃ ⑤银白色 ⑥在煤油和水的混合物界面处上下跳动 ⑦在空气中燃烧生成淡黄色固体 ⑧用小刀切割后的断面很快变暗与钠的物理性质有关的是________________,与钠的化学性质有关的是____________。
答案:②④⑤⑥ ③⑥⑦⑧
3.金属钠长时间置放于空气中,会发生怎样的变化?请写出主要反应方程式。
答案:钠在空气中放置发生的变化过程与周围环境条件密切相关。一般条件下,银白色(Na)―→变暗(生成Na2O)―→变为白色固体(NaOH)―→表面形成溶液(NaOH潮解)―→结块(吸收CO2形成Na2CO3·10H2O)―→最终变成白色粉末(风化,生成Na2CO3),有关反应如下:
4Na+O2===2Na2O
Na2O+H2O===2NaOH
2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O
Na2CO3+10H2O===Na2CO3·10H2O
Na2CO3·10H2ONa2CO3+10H2O
4.试写出下列化学方程式
Na2O溶于水:_______________________________________________________________
Na2O2溶于水:______________________________________________________________
Na2O与CO2反应:__________________________________________________________
Na2O2与CO2反应:_________________________________________________________
答案:Na2O+H2O===2NaOH 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ Na2O+CO2===Na2CO3 2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
钠与水、酸和盐溶液的反应
1.钠与滴有酚酞的水的反应
现象
分析
钠浮在水面上——浮
证明ρ(Na)<ρ(H2O)
钠块熔成闪亮的小球——熔
钠熔点低,钠与水反应放出热量,使钠块熔成了钠球
钠球迅速向各个方向游动——游
钠与水反应生成气体,推动钠球游动
听到液面上发出嘶嘶的响声——响
钠与水剧烈反应生成气体,与水摩擦发出响声
滴有酚酞的溶液变红色——红
钠与水反应生成了碱
反应实质是Na与水电离出的极少的H+之间的置换反应
2.钠与酸、盐溶液的反应
一般情况下,钠与任何物质水溶液反应,都是钠与溶液中H+发生置换,产生H2。
(1)与酸溶液反应:
①钠与酸反应时,钠与酸中的H+先反应,如2Na+2HCl===2NaCl+H2↑。
②如果钠过量,钠把酸消耗尽之后,再与水反应。
(2)与盐溶液反应:
①先发生反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。
②再看盐溶液中溶质是否与NaOH发生反应。
如a.钠与NaCl稀溶液反应:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,现象:浮、熔、游、响。
b.钠与CuCl2溶液反应:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,
CuCl2+2NaOH===Cu(OH)2↓+2NaCl,
总方程式:2Na+CuCl2+2H2O===Cu(OH)2↓+2NaCl+H2↑。
现象:浮、熔、游、响、有蓝色沉淀生成。
[特别提醒]
将钠投入到饱和溶液,如饱和NaCl溶液,饱和NaOH溶液中,虽然钠与水反应生成的NaOH不再与溶质反应,但由于反应消耗了水,故会有溶质析出,溶液也会变浑浊。
[例1] 将一小块金属钠投入足量的下列溶液中,既能生成气体,又能生成白色沉淀的是( )
A.稀盐酸 B.Ba(OH)2稀溶液
C.MgCl2溶液 D.CuSO4溶液
[解析] Na投入到稀盐酸、Ba(OH)2稀溶液中,只有气体产生;投入到MgCl2溶液中,发生2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,MgCl2+2NaOH===Mg(OH)2↓+2NaCl,Mg(OH)2为白色沉淀;投入到CuSO4溶液中,发生反应为:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4,Cu(OH)2为蓝色沉淀。
[答案] C
活泼性Na>Cu,但Na不能与可溶性铜盐的水溶液发生置换反应而生成Cu单质。
氧化钠与过氧化钠
化学式
Na2O
Na2O2
颜色
白色
淡黄色
状态
固体
固体
氧元素的化合价
-2价
-1价
属类
碱性氧化物
非碱性氧化物
生成条件
常温下缓慢氧化
燃烧或加热
热稳定性
不稳定,易转化为Na2O2
较稳定
与H2O反应
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2=== Na2CO3
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
与HCl反应
Na2O+2HCl===2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑
主要用途
用于制取Na2CO3
强氧化剂、漂白剂、供氧剂
转化:2Na2O+O22Na2O2
[特别提醒]
(1)Na2O2投入酸溶液中,可以认为反应先是Na2O2与H2O生成NaOH,然后再发生中和反应。
(2)Na2O2具有漂白性,可使酸碱指示剂退色,如将Na2O2投入滴有酚酞的水中,溶液先变红后又退色。
(3)Na2O2与CO2和H2O(气)混合气体反应,可视为先与CO2反应,再与H2O(气)反应。
[例2] 下列叙述中不正确的是( )
A.Na2O2是淡黄色固体,Na2O是白色固体,二者都能与水反应生成NaOH
B.Na和O2在加热时反应生成Na2O2,在常温下反应生成Na2O
C.Na2O与CO2发生化合反应生成Na2CO3,Na2O2与CO2发生置换反应生成O2
D.2 g H2充分燃烧后产物被Na2O2完全吸收,Na2O2固体增重2 g
[解析] Na2O2与CO2反应生成O2:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,该反应不是置换反应。2 g H2充分燃烧后生成18 g水,完全被Na2O2固体吸收发生反应2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,由质量守恒可知,固体由Na2O2→NaOH,其质量增加的量等于H2O→O2质量减少的量,18 g水被吸收后生成16 g O2,即Na2O2固体增重为2 g。
[答案] CD
反应2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,由原子守恒可知固体Na2O2只吸收了CO2中的“CO”,H2O中的“H2”。所以a g CO与H2混合气体(或组成为(CO)m·(H2)n的物质)充分燃烧后产物经足量Na2O2固体吸收,固体质量增加a g。
1.(对应考点一)对钠跟水反应的现象叙述完全且正确的是( )
A.钠浮在水面上,反应很快停止
B.钠浮在水面上剧烈燃烧,火焰呈黄色
C.钠熔化成闪亮小球浮在水面上,不断游动,嘶嘶作响
D.钠熔化成闪亮小球,沉在水底,并有气泡产生
解析:钠遇到水后,立即与水发生反应,因为钠的密度小于水,故钠浮在水面上;因为钠与水反应是放热反应,而钠本身的熔点是97.81℃,故与水剧烈反应,熔成银光闪闪的小球;因为产生氢气,故发出嘶嘶声响;并由于气体是在球与水面接触点产生,产生的气体推动小球在水面游动。
答案:C
2.(对应考点一)[双选题]把一块黄豆粒大小的金属钠投入到盛有硫酸铜溶液的烧杯里,观察所发生的现象,下列对观察记录现象的叙述错误的是( )
A.钠浮在液面上,熔化成闪亮的小球
B.钠浮在液面上静止不动
C.溶液里冒出了大量的无色气泡
D.溶液里产生了蓝色沉淀
解析:将钠投入到硫酸铜溶液中,由于钠的密度比水小,故金属钠首先浮在液面上,同时钠跟溶液里的水反应,生成了NaOH和H2,且该反应放热,故钠会熔化成闪亮的小球,放出的气体推动钠在溶液中四处游动;生成的NaOH能与溶液中的CuSO4反应,生成Cu(OH)2蓝色沉淀。故选BC。
答案:BC
3.(对应考点二)下列物质在一定条件下均能产生氧气,其中最适合用于宇航员(宇航员呼吸所需的氧气主要来自太空服中的呼吸面具)出舱时的供氧剂的是( )
A.HNO3 B.H2O2
C.KClO3 D.Na2O2
解析:作为呼吸面具的供氧剂必须是固体,且极易与呼出的CO2及H2O反应产生O2,符合要求的只有Na2O2。
答案:D
4.(对应考点二)下列各组中的两种物质作用时,反应条件或反应物用量的改变,对生成物没有影响的是( )
A.Na2O2和H2O B.Na和O2
C.Ca(OH)2和CO2 D.C和O2
解析:A项中无论反应条件或反应物用量怎么改变,只发生反应:2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;B项中钠与O2反应由于条件的不同可生成Na2O或Na2O2;C项中,少量的CO2与Ca(OH)2溶液反应会生成CaCO3,CO2足量时会生成Ca(HCO3)2;D项中C与O2由于相对量不同可生成CO或CO2或二者混合物。
答案:A
5.(对应考点二)CO与H2混合气体3 g和足量的氧气燃烧后,在150℃时将混合气体通过足量的Na2O2后,Na2O2增重的质量为( )
A.1.5 g B.3 g
C.6 g D.无法计算
解析:2CO+O2===2CO2 ①
2H2+O2===2H2O ②
2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2↑ ③
2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2↑ ④
将①③合并得:CO+Na2O2===Na2CO3 ⑤
将②④合并得:H2+Na2O2===2NaOH ⑥
由⑤⑥式可以看出Na2O2固体增重的质量就是CO和H2的质量。
答案:B
6.(实验题)用脱脂棉包住约0.2 g过氧化钠粉末,置于石棉网上,往脱脂棉上滴水,可观察到脱脂棉剧烈燃烧起来。
(1)由上述实验现象所得出的有关过氧化钠跟水反应的结论是:第一,有氧气生成,第二,_________过氧化钠跟水反应的化学方程式________________。
(2)某研究性学习小组拟用如图所示装置进行实验,以证明上述结论。用以验证第一条结论的实验方法及现象是_____________
用以验证第二条结论的实验方法及现象是:___________。
解析:(1)过氧化钠与水反应生成O2,并且反应放热,达到脱脂棉的燃点,使棉花剧烈燃烧。可在p处收集产生的气体,并用带有余烬的木条检验,在Q处放一盛有水的烧杯,若反应放热,则锥形瓶中气体受热膨胀,水中会有气泡产生。
答案:(1)反应放热 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
(2)在P处收集一试管气体,将带有余烬的木条放在试管口,若木条复燃,则证明生成的气体是O2 在Q处放一盛有水的烧杯,若Q处有气泡产生,则证明反应放出热量。
(1)钠是非常活泼的金属,常温下易与氧气、水等物质反应。钠与金属的盐溶液反应不会置换出金属单质。
(2)Na2O2是一种淡黄色固体,可与CO2、H2O反应生成O2,常用作漂白剂、供氧剂。Na2O2与CO2、H2O反应的化学方程式是2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2↑ 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。
一、选择题(本题包括5小题,每题4分,共20分)
1.下列实验方法错误的是( )
A.人们直接用肉眼观察物质的颜色、状态
B.用鼻子闻物质的气味
C.品尝物质的味道
D.借助仪器进行观察
解析:观察包括用肉眼观察物质的颜色、状态,用鼻子闻物质的气味,也可借助仪器观察。在化学实验中不可品尝任何物质的味道。
答案:C
2.[双选题]在一定温度下,向饱和烧碱溶液中加入一定量的过氧化钠,充分反应后恢复到原温度,下列说法正确的是( )
A.溶液中有晶体析出,Na+数目变小
B.溶液中有气体逸出,Na+数目增加
C.溶质的质量分数增大
D.溶液中Na+数目减少,溶质质量分数未变
解析:加入Na2O2,Na2O2与水反应:2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,消耗水的同时生成NaOH,因此析出晶体,溶液中Na+数目减少,因溶液仍为原温度下的饱和溶液,溶质质量分数不变而溶剂减少。
答案:AD
3.将一小块钠投入下列溶液时,既能产生气体,又能产生沉淀的是( )
A.稀H2SO4 B.NaOH溶液
C.饱和NaCl溶液 D.KCl溶液
解析:Na与稀H2SO4反应只生成H2。与B、C、D三项溶液反应时先与水反应生成H2,由于消耗水,饱和NaCl溶液中会有NaCl晶体析出。
答案:C
4.[双选题]将金属钠分别投入下列物质的溶液中,有气体放出,且溶液质量减轻的是( )
A.稀盐酸 B.K2SO4
C.CuCl2 D.饱和NaOH溶液
解析:钠遇水或水溶液均能发生反应置换出氢气,故以上四个选项均能满足题干中有气体放出这一条件。解题的关键在于题干中的最后“溶液质量减轻”。若投入金属钠的质量小于脱离溶液的物质的质量,则溶液的质量减轻。选项A、B中每有23 g钠进入溶液均生成1 g H2,溶液质量增加22 g。C项中由于钠与水反应生成的NaOH还能进一步与CuCl2反应,析出Cu(OH)2沉淀,所以溶液质量减轻。D选项中NaOH溶液是饱和溶液,投入钠后消耗水,析出氢氧化钠固体,溶液质量也减轻。
答案:CD
5.将10.4 g Na2O和Na2O2的固体混合物投入到水中,充分反应后收集到O2的质量为1.6 g,则混合物中Na2O的质量分数为( )
A.20% B.75%
C.25% D.66%
解析:由生成O2的质量可先求出Na2O2的质量,
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
2×78 32
x 1.6 g
x=7.8 g,
混合物中m(Na2O)=10.4 g-7.8 g=2.6 g,
×100%=25%。
答案:C
二、非选择题(本题包括3个小题,共30分)
6.(8分)有人设计了如图所示的实验装置,目的是做钠与水反应的实验并验证:①钠的物理性质;②钠与水反应的产物。
(1)当进行适当操作时还需要的仪器有________________________________________。
(2)如何进行操作?________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验现象是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:实验目的是通过钠与水的反应验证钠的物理性质及反应的产物,NaOH可用酚酞检验,H2可用爆鸣实验检验,因此还需要酒精灯和小试管。
答案:(1)酒精灯、小试管 (2)将大头针向上提,使钠块落入水中,将小试管扣在细玻璃管上收集反应产生的气体,用拇指堵住试管口移近酒精灯,松开拇指,点燃试管中的气体。
(3)钠浮在水面上,熔化成小球,到处游动,并逐渐消失,水溶液由无色变成红色,点燃小试管中的气体时,有尖锐的爆鸣声。
7.(9分)据如图所示的转化关系及现象,完成下列问题:
(1)固体X的名称为________;
A的化学式为________。
(2)写出反应①③的化学方程式。
①________________________________________________________________________,
③________________________________________________________________________。
解析:推断题的解答关键要找准“题眼”。淡黄色固体可能为Na2O2;与澄清石灰水反应生成白色沉淀,白色沉淀与盐酸反应生成气体,此固体Y可能为碳酸盐,气体可能为CO2,然后通过其他信息验证。
答案:(1)过氧化钠 CO2
(2)①2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
②2Na+O2Na2O2
8.(13分)在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品,用下图中的实验装置进行实验,证明过氧化钠可用作供氧剂。
(1)A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式:___________________。
(2)填写表中空格:
仪器
加入试剂
加入该试剂的目的
B
饱和NaHCO3溶液
除挥发过来的HCl
C
D
(3)写出Na2O2与CO2反应的化学方程式:
________________________________________________________________________
(4)试管中收集满气体后,下一步实验操作及现象、结论是_____________________
________________________________________________________________________。
解析:由装置图可以看到A为CO2发生装置,B、D为洗气装置,C中产生O2,E为收集O2的装置。实验室中使用大理石(CaCO3)和稀盐酸反应制取CO2,会混有少量HCl杂质,可以用NaHCO3饱和溶液除去,反应方程式:NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑。生成的O2可以用带火星的木条检验。
答案:(1)CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
(2)
仪器
加入试剂
加入该试剂的目的
B
饱和NaHCO3溶液
除去CO2中混有的HCl
C
Na2O2
反应生成O2
D
NaOH溶液
吸收没有反应的CO2
(3)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
(4)把E中的导管移出水面,关闭分液漏斗活塞,用拇指堵住试管口,取出试管。把带火星的木条伸入试管口内,木条复燃,证明管中收集的气体是O2
第2课时 研究物质性质的基本程序
(1)研究物质性质的基本方法有观察法、实验法、分类法、比较法。
(2)用化学反应方程式表示下列反应:
①Na与H2O:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。
②Na与稀盐酸:2Na+2HCl===2NaCl+H2↑。
③Na与FeCl3溶液:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,FeCl3+3NaOH===Fe(OH)3↓+3NaCl。
④Na2O2与H2O:2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。
⑤Na2O2与CO2:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。
一、研究物质性质的基本程序
1.观察
了解物质存在的状态、颜色、气味等物理性质。
2.预测
运用分类的方法,根据物质所属的类别或利用有关反应规律预测物质的性质,一般指通性或共性。
3.实验和观察
根据预测设计并实施实验,观察和分析实验现象,归纳出与预测一致的性质;若出现预测之外的特殊现象,则需要进一步研究,提出新问题并做出新预测,并要进行实验,验证新的预测。
4.解释和结论
需要对实验现象进行分析、综合、推论,概括出结论,一般运用比较的方法归纳出物质的通性及特性,并整合实验结论。
二、氯气的性质
1.物理性质
颜色
气味
状态
毒性
密度
水溶性
黄绿色
刺激性
气味
气体
有毒
比空气的
密度大
能溶
2.化学性质
3.次氯酸的性质
(1)酸性:属于弱酸;酸性HClO(2)不稳定性:2HClO2HCl+O2↑。
(3)杀菌、消毒、漂白。
三、研究物质结构的方法
1.假说
以已有事实材料和科学理论为依据,面对未知事实或规律所提出的一种推测性说明。假说提出后需得到实践的证实,才能成为科学理论。
2.模型
以客观事实为依据建立起来的,对事物及其变化的简化模拟,分为物体模型和思维模型两大类。
1.判断正误。
(1)通过观察物质的色、味、态可了解其物理性质,通过实验可了解物质的化学性质( )
(2)由于被研究的物质性质往往具有一定的未知性,所以在研究物质性质的过程中,可能需要在“实验和观察”与“预测物质的性质”两个环节之间反复进行。( )
(3)进行实验时,往往首先要对物质性质进行预测,其次是设计并实施实验来验证所做的预测。( )
(4)研究物质的性质,既需要有一个合理而科学的程序,又需要具体而科学的研究方法。( )
(5)进行实验验证时,对出现的特殊现象不必处理分析,只分析与预测一致的现象。( )
(6)Cl2的性质可以根据O2的性质进行预测( )
答案:(1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)× (6)√
2.两集气瓶中分别盛满Cl2和H2,如何用最简单的方法鉴别?
答案:通过观察气体颜色,可区分二者。黄绿色的是Cl2,无色的是H2。
3.对于下列反应的现象,用以下选项的编号回答:
A.白烟 B.白雾 C.白色烟雾 D.棕黄色烟
E.棕黄色烟雾 F.棕红色烟 G.棕红色烟雾
(1)灼热的铁丝在氯气中燃烧,集气瓶内产生_____________________________________。
(2)氢气在氯气中燃烧,集气瓶口有_____________________________________________。
(3)钠在氯气中燃烧,集气瓶内产生大量的_______________________________________。
(4)灼热的铜丝在氯气中燃烧,集气瓶内产生_____________________________________。
分析:本题中的产物NaCl、CuCl2、FeCl3都是固体,因此,我们看到的是具有特征颜色的烟;HCl是气体,遇到空气中的水蒸气形成盐酸小液滴,因此,我们看到的是雾。
答案:(1)F (2)B (3)A (4)D
4.燃烧是否一定要有O2参加?
答案:任何发光发热的剧烈的化学反应都可以叫做燃烧,燃烧不一定要有O2参加,如H2可在Cl2中燃烧。
氯水的成分和性质
1.氯水的成分
常温常压下,2体积Cl2溶解于1体积水中,得到氯水。溶解于水中的Cl2,一部分以游态形式存在,一部分与水发生反应:Cl2+H2O===HCl+HClO,所以新制氯水中含有H2O、Cl2、HCl、HClO。由于存在电离:H2O??H++OH-,HCl===H++Cl-,HClO??H++ClO-,新制氯水成分表示为:
2.氯水的性质
成分
所加试剂
现象
化学方程式或结论
Cl2
新制氯水为浅黄绿色
氯水中含Cl2
FeCl2溶液
溶液由浅绿变为棕黄色
Cl2+2FeCl2===2FeCl3
H2O
CuSO4白色粉末
白色粉末变蓝
CuSO4+5H2O===CuSO4·5H2O
HCl
AgNO3溶液
白色沉淀
HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3,含Cl-
Na2CO3固体
有无色气味气体产生
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑,含H+
HClO
有色布条
布条退色
HClO具有漂白性
加热或光照
产生气泡
HClO不稳定,
2HClO2HCl+O2↑
HCl和HClO
石蕊试液
先变红后退色
酸性和漂白性
[特别提醒]
(1)AgNO3溶液无法鉴别Cl2和HCl两种气体
(2)新制氯水中含Cl2、HClO、HCl等溶质,由于HClO不稳定,故久置氯水变为稀盐酸。
[例1] 氯水中含有多种成分,因而具有多种性质,根据新制氯水分别与如图四种物质发生的反应填空(a、b、c、d中重合部分代表物质间反应,且氯水足量)。
Ⅰ.(1)能证明氯水具有漂白性的是______________________________________________
(填“a”、“b”、“c”或“d”)。
(2)c过程中的现象是_______________________________________________________,
e过程中的现象是__________________________________________________________,
e过程的反应方程式________________________________________________________,
b过程中的化学方程式为_____________________________________________________。
(3)久置的氯水变为________,用化学反应方程式表示为__________________________。
(4)实验室保存饱和氯水的方法是____________________________________________。
Ⅱ.用滴管将新制的饱和氯水慢慢滴入含酚酞的NaOH稀溶液中。当滴到最后一滴时红色突然退去。试分析退色的原因:
(1)是由于_______________________________________________________________;
(2)是由于_______________________________________________________________。
简述怎样用实验证明红色退去的原因是(1)还是(2):
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[解析] 氯水中含有HCl、Cl2、H2O、HClO等,可以与NaOH、AgNO3溶液、FeCl2溶液、Na2CO3发生反应。HClO具有漂白性,故氯水可使石蕊先变红(HCl的酸性)后退色,但HClO不稳定,见光易分解。
[答案] Ⅰ.(1)d
(2)有白色沉淀生成 氯水的浅黄绿色消失
Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑
(3)稀盐酸 2HClO2HCl+O2↑
(4)在阴凉处置于棕色试剂瓶中密封保存
Ⅱ.(1)氯水与NaOH反应,碱性减弱
(2)氯水中的HClO有漂白性,将酚酞漂白
向退色后的溶液里再加入NaOH溶液,若变红,说明原因(1)正确,否则原因(2)正确
(1)新制氯水可以代替Cl2使用。
(2)氯水和液氯不同,氯水是氯气的水溶液,是混合物;液氯是液态的氯单质,是纯净物。
(3)干燥的Cl2无漂白性,湿润的氯气因含有HClO而具有漂白性。
由Cl2制消毒剂和漂白剂
1.氯水
Cl2无漂白性,而氯水具有漂白性,可杀菌和消毒,原因是含有HClO。
2.次氯酸盐
(1)“84”消毒液:
①制备:由Cl2和NaOH溶液反应制得。
②主要成分:NaCl和NaClO;
有效成分:NaClO。
(2)漂白粉:
①制备:工业上通常用石灰乳和氯气反应来制备漂白粉。
②主要成分:CaCl2和Ca(ClO)2;
有效成分:Ca(ClO)2。
③漂白原理:
漂白粉与稀盐酸或空气中的水和二氧化碳反应,生成HClO。
Ca(ClO)2+2HCl===CaCl2+2HClO,
Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3+2HClO。
④失效原因:
Ca(ClO)2在空气中与CO2和H2O反应生成HClO和CaCO3,HClO不稳定,见光或受热易分解。
因此,漂白粉放置久了易变质失效,应密封保存。
[例2] 下列说法不正确的是( )
A.自来水中通入少量Cl2用于杀菌、消毒是利用了HClO的性质,而Cl2本身不能杀菌、消毒
B.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2
C.漂白粉是由Cl2和NaOH浓溶液制得
D.漂白粉与空气中的CO2和H2O反应而失效
[解析] HClO能杀菌、消毒,而Cl2不能,A正确。漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,B正确。漂白粉是由Cl2和石灰乳制得,C错。漂白粉露置在空气中发生Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3+2HClO,2HClO2HCl+O2↑而失效,D正确。
[答案] C
(1)氯水和“84”消毒液属于溶液,不便贮存和运输,且有效期较短。
(2)漂白粉因在空气中易变质而失去漂白作用,故漂白粉应密封,避光保存。
1.(对应考点一)下列关于氯水的叙述中,正确的是( )
A.新制氯水中既有分子,又有离子
B.新制氯水在光照的条件下,可以产生气体,该气体是氯气
C.新制氯水中滴加硝酸银溶液,没有任何现象
D.新制氯水不可以使干燥的有色布条退色
解析:新制氯水中有分子:H2O、Cl2、HClO,有离子H+、Cl-、ClO-、OH-,故滴入AgNO3溶液会产生白色沉淀AgCl,HClO不稳定,光照时会产生O2,HClO又具有漂白性,故氯水可使有色布条退色。
答案:A
2.(对应考点一)关于新制的氯水和久置的氯水,下列说法不正确的是( )
A.新制的氯水呈浅黄绿色,久置的氯水无色
B.新制的氯水漂白作用强,久置的氯水漂白作用很弱或消失
C.新制的氯水中没有氯离子,久置的氯水中才含有氯离子
D.新制的氯水中含氯气多,久置的氯水中含有极少量的氯气或不含氯气
解析:新制的氯水中存在Cl2、H2O、HClO三种分子,H+、Cl-、OH-、ClO-四种离子;久置后,其中HClO基本分解掉,失去漂白性,而Cl2也基本反应耗尽,颜色消失,最后变成稀盐酸溶液。
答案:C
3.(对应考点二)[双选题]下列关于漂白粉的叙述正确的是( )
A.漂白粉有效成分是Ca(ClO)2和CaCl2
B.漂白粉在空气中久置能变质
C.漂白粉是由Cl2与石灰乳制得的
D.在使用漂白粉时应同时加入浓盐酸
解析:漂白粉的有效成分为Ca(ClO)2,在空气中会发生反应:Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3+2HClO,HClO不稳定,见光易分解,所以久置会变质,故A错误。B正确。漂白粉的制法为将Cl2通入石灰乳中,故C正确。漂白粉中加入浓盐酸,效果反而不好,故D错误。
答案:BC
4.(对应考点二)漂白粉在空气中放置易失效的主要原因是( )
A.Ca(ClO)2不稳定,易分解
B.CaCl2易吸水而潮解
C.Ca(ClO)2跟空气中的水和CO2反应
D.Ca(ClO)2跟空气中的CO2反应
解析:漂白粉在空气中发生反应:Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3+2HClO,2HClO2HCl+O2↑。
答案:C
5.(实验题)右图是一组探究氯气性质的装置。
(1)现关闭活塞K,若有色布条是干燥的,溶液A为浓硫酸,则有色布条________;若溶液A为水,则有色布条________;若溶液A为饱和的NaHCO3溶液,则有色布条________。
(2)现打开K,溶液A为氢氧化钠溶液,通入的氯气是湿润的,布条是干燥的,则有色布条________。
解析:(1)关闭K通入Cl2,若A为浓硫酸,则进入(Ⅱ)的是干燥的Cl2,有色布条不退色;若A为水,则进入(Ⅱ)的是湿润的Cl2,有色布条退色;若A是NaHCO3溶液,则Cl2在(Ⅰ)中被消耗,有色布条不退色。
(2)打开K,尽管A是NaOH溶液,湿润的Cl2还是直接进入(Ⅱ),有色布条退色。
答案:(1)不退色 退色 不退色 (2)退色
(1)研究物质性质的基本程序是:观察、预测、实验和观察、解释和结论。
(2)氯气
(3)研究物质结构的基本方法:假说和模型。
一、选择题(本题包括5小题,每题4分,共20分)
1.下列关于研究物质性质的基本程序:①观察物质的外观性质;②实验并观察现象;③解释现象及得出结论;④预测物质的性质。排序正确的是( )
A.②①③④ B.①②③④
C.①④②③ D.④①②③
答案:C
2.用自来水(以Cl2为杀菌消毒剂)配制下列物质的水溶液,不会出现明显的药品变质问题的是( )
A.Na2CO3 B.AgNO3
C.CuSO4 D.NaOH
解析:Cl2与H2O反应产生HCl和HClO,则配制Na2CO3、AgNO3、NaOH时均会与HCl反应而变质,只有CuSO4不会反应变质。
答案:C
3.下列氯化物中,既能由金属和氯气直接反应制得,又能由金属和盐酸反应制得的是( )
A.CuCl2 B.FeCl3
C.FeCl2 D.AlCl3
解析:氯气化学性质非常活泼,与变价金属反应时生成高价氯化物,如Fe+Cl2―→FeCl3,Cu+Cl2―→CuCl2,故排除C。又由于Cu和盐酸不反应,故A错,Fe和盐酸反应生成FeCl2,故B也错,Al和盐酸反应生成AlCl3,则D正确,特别注意:Fe+2HCl===FeCl2+H2↑,2Fe+3Cl22FeCl3。
答案:D
4.[双选题]生活中难免会遇到一些突发事件,我们要善于利用学过的知识,采取科学、有效的方法保护自己。如果发生了氯气泄漏,以下自救方法得当的是( )
A.只要在室内放一盆水
B.向地势高的地方撤离
C.观察风向,顺风撤离
D.用湿毛巾或蘸有纯碱水的毛巾捂住口鼻撤离
解析:水不易吸收氯气,A项错误;氯气的密度大于空气,故应向地势高的地方、逆风跑,才可以在氯气之上,B项正确,C项错误。D项,纯碱水即为Na2CO3溶液,可以吸收氯气,正确。
答案:BD
5.“绿色化学实验”进课堂,某化学教师为“氯气与金属钠反应”设计了如右图装置与操作以替代相关的实验。实验操作:钠与氯气反应的装置可作如右图改进,将一根玻璃管与氯气发生器相连,玻璃管内放一块黄豆粒大的金属钠(已吸净煤油),玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉花球。先给钠预热,到钠熔融成圆球时,撤火,通入氯气,即可见钠着火燃烧,生成大量白烟。以下叙述中错误的是( )
A.反应生成的大量白烟是氯化钠晶体
B.玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气,以免其污染空气
C.钠着火燃烧产生苍白色火焰
D.发生的反应为2Na+Cl22NaCl
解析:由题目信息可知Na和Cl2发生反应生成NaCl固体,对应的现象是火焰为黄色,有白烟(NaCl)生成,为防止空气污染,用NaOH溶液吸收多余Cl2。
答案:C
二、非选择题(本题包括3个小题,共30分)
6.(8分)在新制氯水中分别进行下列实验,写出相应的现象及原因。
(1)在氯水中加入镁条,现象为_____________________________________________。
原因是_________________________________________________________________。
(2)将氯水滴加到AgNO3溶液中,现象为____________________________________。
原因是_________________________________________________________________。
(3)将红布条放入氯水中,现象为____________________________________________。
原因是__________________________________________________________________。
(4)氯水中滴加紫色石蕊试液,现象为_________________________________________。
原因是___________________________________________________________________。
解析:Cl2+H2O===HCl+HClO,氨水中存在Cl2、H2O、HClO分子,H+、Cl-等离子,因此与不同物质反应时起作用的成分可能不同。
答案:(1)有气体产生 Mg+2HCl===MgCl2+H2↑
(2)产生白色沉淀 AgNO3+HCl===AgCl↓+HNO3
(3)布条退色 氯水中的HClO具有漂白性
(4)先变红后退色 氯水中有H+,显酸性,使石蕊试液变红,其中的HClO使其退色
7.(11分)(2011·潍坊高一)有X、Y、Z三种元素:
①X、Y、Z的单质在常温下均为气体;
②X单质可以在Z的单质中燃烧,生成物为XZ,火焰呈苍白色;
③XZ极易溶于水,在水溶液中电离出X+和Z-,其水溶液能使蓝色石蕊试纸变红;
④每2个X2分子能与1个Y2分子化合成2个X2Y分子,X2Y常温下为液体;
⑤Z单质溶于X2Y中所得溶液具有漂白性。
(1)试写出其元素符号:X__________,Y___________,Z____________。
(2)写出下列化合物的分子式:XZ__________________,X2Y______________。
(3)写出Z单质溶于X2Y中发生反应的化学方程式______________________。
解析:X+Z―→XZ产生苍白色火焰,XZ水溶液使蓝色石蕊试纸变红,可以猜测X为H,Z为Cl。又因为X2Y常温下为液体,故猜测Y为O,代入题中再进行验证是正确的。
答案:(1)H O Cl (2)HCl H2O (3)Cl2+H2O===HCl+HClO
8.(11分)某化学课外活动小组应用下图所示的方法研究物质的性质,其中气体E的主要成分是氯气,杂质是空气和水蒸气。回答下列问题:
(1)该项研究(实验)的主要目的是_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)浓H2SO4的作用是______________________________________________________。
(3)从物质性质的方面来看,这样的实验设计存在事故隐患,事故隐患是_______________________________________________________________________。
请在图中的D处以图的形式表明消除事故隐患的措施。
解析:本题设计了氯气分别与干燥的有色布条和湿润的有色布条作用两个对比实验,通过浓H2SO4干燥的氯气不能使干燥的有色布条退色,说明氯气无漂白性,而氯气能使湿润的有色布条退色,说明有使布条退色的新物质生成, 说明氯气能与水反应,有关反应方程式为:Cl2+H2O===HCl+HClO。事故隐患是Cl2有毒,Cl2易与NaOH溶液发生反应:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,利用此反应可以除去多余的氯气。
答案:(1)探究使有色布条退色的物质
(2)吸收气体E中的水蒸气
(3)多余的Cl2污染空气、危害实验人员身体
第1课时 物质的量及其单位——摩尔 摩尔质量
(1)一个碳12原子中含6个质子、6个中子,6个电子;一个水分子中含2个氢原子、1个氧原子、10个质子、10个电子。
(2)钠在氯气中燃烧的化学方程式2Na+Cl22NaCl,现象是黄色火焰,产生白烟。氯气由氯分子构成,金属钠由钠原子构成,氯化钠由钠离子和氯离子构成,一个钠离子中含质子11个、电子10个。
一、物质的量及其单位——摩尔
1.物质的量
(1)概念:用0.012_kg_12C中所含的原子数目作为标准来衡量其他微粒集体所含微粒数目多少的物理量,用n表示。
(2)应用范围:微观粒子,如分子、原子、离子、质子、中子、电子等或一些特定组合。
(3)意义:把物质的宏观量和微观粒子的数量联系起来。
(4)单位:摩尔(mol)。
2.阿伏加德罗常数
(1)概念:0.012 kg 12C所含的碳原子数为6.02×1023。6.02×1023_mol-1称为阿伏加德罗常数,用NA表示。
(2)单位:mol-1。
3.物质的量(n)、阿伏加德罗常数(NA)与微粒数目(N)的关系
n=。
二、摩尔质量
1.概念
单位物质的量的物质所具有的质量,用M表示,单位:g·mol-1。
2.与物质的量的关系
n=。
3.与相对原子质量(或相对分子质量)的关系
质量以克为单位时,摩尔质量在数值上等于该微粒的相对原子质量(或相对分子质量)。
1.判断正误。
(1)1 mol小米( )
(2)0.5 mol He( )
(3)1 mol H2O中含有1 mol H( )
(4)含有1 mol Na+的Na2SO4的物质的量为1 mol( )
(5)1 mol 12C中含有6 mol电子( )
(6)0.5 mol CO2表示二氧化碳分子的物质的量为0.5 摩尔( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)√
2.若a mol H2SO4中含有b个氧原子,则阿伏加德罗常数可表示为________。
A:a/4b mol-1 B: mol-1
C: mol-1 D: mol-1
分析:n(O)==4a mol,得NA= mol-1,故选D。
答案:D
3.(1)试写出下列物质的摩尔质量:
Na:__________________ Cl2:________________
SO:________________ Fe3+:________________
(2)计算:
①4 g NaOH的物质的量:________
②0.5 mol H2SO4的质量:________
③已知一个Cl2分子的质量为mg,NA表示阿伏加德罗常数,则M(Cl2)=________________
答案:(1)23 g·mol-1 71 g·mol-1 96 g·mol-1
56 g·mol-1
(2)①0.1 mol ②49 g ③m·NA g·mol-1
物质的量及单位
1.物质的量
(1)物质的量是一个专有名词,是一个完整的名称,在读、写时不能添加或删减,如不能说成“物质量”、“物质的质量”等。
(2)它的计量对象是微观粒子,如原子、分子、离子、电子、质子等,或是这些微粒的特定组合,但不能用来计量宏观物质,如不能说:“1 mol小米,1 mol锌粒”等。
2.物质的量的单位——摩尔
[特别提醒]
使用摩尔时必须指明物质微粒的名称、符号或化学式,如1 mol H表示1摩氢原子,1 mol H2表示1摩氢气分子(或表示1摩氢气),1 mol H+表示1摩氢离子。但如果说“1 mol氢”就是错误的,因为氢是元素名称,不是微粒名称,也不是微粒的符号或化学式。
[例1] 下列说法正确的是( )
A.摩尔是表示物质量的单位,每摩尔物质含有6.02×1023个分子
B.2H既可表示2个氢原子,又可表示2 mol氢原子
C.相同物质的量的CO和CO2所含的原子总数目之比为2∶3
D.相同质量的CO和CO2所含的原子总数目之比为1∶1
[解析] 摩尔是物质的量的单位,物质的量是一个专有名词,不能任意删减,并且每摩尔物质含有的微粒不一定只有分子,也可能是原子或离子,A错;2H只表示2个氢原子;B错;相同质量的CO和CO2所含的原子总数目之比为22∶21,D错。
[答案] C
(1)使用摩尔时,必须指明微粒的种类。如1 mol H2中含有2 mol H原子,含1 mol H的H2的物质的量为0.5 mol。
(2)对特定的微粒具有“加合”性。如1 mol CO共含有2 mol原子(其中含1 mol C、1 mol O),1 mol SO3中共含有4 mol原子(其中含1 mol S、3 mol O)。
物质的量、微粒个数、摩尔质量、物质的质量之间的关系
计算关系式(公式)
主要应用
注意事项
n=
在n、N和NA中,已知任意两项求第三项
求n或N时:概念性问题用NA;数字性问题用6.02×1023 mol-1
n=
在M、n和m中,已知任意两项求第三项
M的单位取g·mol-1时,m的单位取g;M的单位取kg·mol-1时,m的单位取kg
m
nN
在m、M、NA和N中,已知任意三项求第四项
与N有关的问题莫忽视微粒的组成和种类
[特别提醒]
(1)阿伏加德罗常数(NA)是一个准确数值,一般使用近似值6.02×1023,其单位是mol-1。
(2)由于电子的质量很小,所以阴、阳离子的摩尔质量数值等于组成元素的各原子相对原子质量之和。
[例2] 下列有关阿伏加德罗常数(NA)的说法错误的是( )
A.32克O2所含的原子数目为NA
B.0.5 mol H2O含有的原子数目为1.5NA,含电子数为5NA
C.1 mol H2O含有的H2O分子数目为NA
D.0.5NA个氯气分子的质量为35.5 g
[解析] A项,32 g O2的物质的量为1 mol,O2为双原子分子,含2 NA个原子,错误。B项,H2O为三原子分子,0.5 mol H2O含原子数为0.5×3NA=1.5NA,电子数=0.5×10NA=5NA,正确。C项,1 mol H2O含分子数为NA ,正确。D项,0.5NA个氯气分子物质的量为0.5 mol,其质量为0.5 mol ×71 g·mol-1=35.5 g,正确。
[答案] A
1.(对应考点一)下列说法正确的是( )
A.物质的量是物质粒子的数量的简称
B.摩尔是用来描述物质所含微粒数目多少的基本物理量
C.我们把含有6.02×1023个粒子的任何粒子的集合体计量为1摩尔
D.1 mol H2中含2 mol电子
解析:物质的量是一个固定概念,专有名词,是用来描述微观粒子数量的物理量,不是物质的数量或质量,A错误;摩尔是物质的量的单位,不是物理量,B错误;含有6.02×1023个粒子的集合体不一定计量为1摩尔,如含6.02×1023个O的O2的物质的量为0.5 mol,C错误。每个H2分子中含有2个电子,故6.02×1023个H2分子中含有2×6.02×1023个电子,即1 mol H2中含有2 mol电子。
答案:D
2.(对应考点一、二)NA代表阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( )
A.0.1 mol CH4所含的电子数为0.1 NA
B.46 g NO2含有的原子数为NA
C.NA个CO2和NA个CO的质量分别是44 g和28 g
D.0.1 mol H2SO4中含有的氢原子数为0.1 mol
解析:1 mol CH4中含10 mol电子,则0.1 mol CH4含NA个电子,A错误。46 g NO2的物质的量是1 mol,含3NA个原子,B错误。NA个CO2和NA个CO的物质的量都是1 mol,其质量分别是44 g和28 g,则C正确。0.1 mol H2SO4中含有0.2 mol H原子,D错误。
答案:C
3.(对应考点一、二)用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是( )
A.4.4 g CO2中含有0.2 NA个氧原子
B.3.9 g钾变为钾离子时失去电子数为0.1 NA
C.18 g H2O中所含的电子数为10 NA
D.35.5克Cl-中所含的质子数为18 NA
解析:A项,4.4 g CO2的物质的量为4.4 g÷44 g·mol-1=0.1 mol,其中含氧原子0.2 mol即0.2 NA,正确。B项:3.9 g钾的物质的量为3.9 g÷39 g·mol-1=0.1 mol,根据K―→K++e-,即1 mol K变为K+失去1 mol电子,则0.1 mol K变为K+时失去电子为0.1 mol,即0.1 NA,正确。C项:18 g H2O的物质的量为18 g÷18 g·mol-1=1 mol,其中含电子数为10 NA,正确。D项35.5克Cl-中含质子数为17 NA,错误。
答案:D
4.(对应考点二)设NA代表阿伏加德罗常数,下列说法中正确的是( )
A.2.3 g金属钠变成钠离子时失去的电子数目为0.2NA
B.2 g氢气所含原子数目为NA
C.17 g NH3所含的分子数为2NA
D.NA个氧分子和NA个氢分子的质量比等于16∶1
解析:A项中,2.3 g钠(即n==0.1 mol)变成Na+时,失电子的物质的量为0.1 mol,即0.1NA;B项中,2 g氢气(即n==1 mol)所含原子的物质的量为2 mol,即2NA;C项中,17 g氨气(即n==1 mol)所含分子的物质的量为1 mol,即NA;D项中NA个氧气分子(物质的量为1 mol,质量为32 g)和NA个氢气分子(物质的量为1 mol,质量为2 g)的质量比等于16∶1,D项正确。
答案:D
5.(热点题)根据所学知识填空(NA为表示阿伏加德罗常数):
(1)0.2 mol Cl2含有________ mol Cl。
(2)2.3 g Na中含有 ________个 Na原子。
(3)1.5 mol H2O中,氢原子与氧原子个数之比为________,质量比为________。
(4)1.204×1022个CO2分子,含O的质量为________。
(5)1 mol OH-中含有________ mol质子,________ mol电子。
答案:(1)0.4 (2)0.1 NA (3)2∶1 1∶8 (4)0.64 g (5)9 10
(1)物质的量是衡量“微粒集体”的物理量,单位是摩尔(mol)。
(2)每摩尔物质含有阿伏加德罗常数个分子约为6.02×1023个,微粒数目(N)与物质的量(n)的关系是:n=。
(3)摩尔质量的单位是g·mol-1时,在数值上等于物质的相对分子(原子)质量。物质的量(n)与物质的质量(m)及摩尔质量(M)关系式是:n=
一、选择题(本题包括5小题,每题4分,共20分)
1.下列说法正确的是( )
A.摩尔是表示物质数量的单位
B.摩尔是表示物质多少的单位
C.摩尔是既能表示物质所含微粒数的数量,又能表示物质质量的具有双重意义的单位
D.摩尔是巨大数目的微粒集合体,表示物质的量的国际单位
解析:物质的量是表示物质所含微粒数目多少的物理量,摩尔是物质的量的单位,1 mol物质含有阿伏加德罗常数个微粒。
答案:D
2.与3.2克SO2所含的氧原子数相等的NO分子的质量为( )
A.6.4克 B.3.2克
C.4.6克 D.3.0克
解析:3.2 g SO2的物质的量为n(SO2)==0.05 mol,n(O)=0.1 mol,两者所含氧原子数相等也即所含氧原子物质的量相等,含0.1 mol O的NO的物质的量为0.1 mol,m(NO)=3.0 g。
答案:D
3.[双选题]设NA代表阿伏加德罗常数,下列说法中正确的是( )
A.2.3 g钠离子所含电子数目为0.2NA
B.2 g氢气所含原子数目为NA
C.17 g NH3所含的电子数为10 NA
D.NA个氧分子和NA个氢分子的质量比等于16∶1
解析:1个Na+中含电子数目为10,则1 mol Na+中含电子数目为10 NA,2.3 g Na+的物质的量为0.1 mol,含电子数目为NA,A错误。2 g H2的物质的量为1 mol,每摩尔H2中含2 mol H原子,数目为2NA,B错误。1个NH3分子中含10个电子,17 g NH3的物质的量为1 mol,含电子数目为10 NA,C正确。NA个O2分子的质量为32 g,NA个H2分子的质量为2 g,质量之比为16∶1,D正确。
答案:CD
4.下列各物质所含原子数由多到少的顺序是( )
①24 g石墨 ②0.7 mol NH3 ③4.6 g钠 ④0.2 mol H2SO4 ⑤4 g He
A.①③②④⑤ B.②①④⑤③
C.②④①⑤③ D.④⑤②①③
解析:石墨和He、Na都由单原子构成,各项中所含原子数分别是:①·NA=2 NA,
②0.7×4 NA=2.8 NA,③·NA=0.2 NA,
④0.2×7NA=1.4 NA,⑤·NA=NA。
答案:B
5.15 g A和10.5 g B完全反应,生成7.2 g C、1.8 g D和0.3 mol E,则E的摩尔质量为( )
A.100 g·mol-1 B.27.5 g·mol-1
C.55 g·mol-1 D.16.5 g·mol-1
解析:根据质量守恒,E的质量为(15+10.5)-(7.2+1.8)=16.5 g,E的物质的量为0.3 mol,所以E的摩尔质量为=55 g·mol-1。
答案:C
二、非选择题(本题包括3个小题,共30分)
6.(6分)3.2 g某物质中含有1.204×1023个分子,则该物质的相对分子质量为________。
解析:相对分子质量在数值于上等于该物质的摩尔质量。由题意可知该物质n===0.2 mol,则M===16 g·mol-1。即相对分子质量为16。
答案:16
7.(10分)(1)1.5 mol NH3的质量为________,其中含有________个氢原子。
(2)等质量的CO2和CO的碳原子数之比为________,氧原子数之比为________,含氧的质量之比为________。
解析:(1)m=n×M=1.5 mol×17 g·mol-1=25.5 g
含N(H)=1.5×3×NA=4.5 NA。
(2)M(CO)=28 g·mol-1 M(CO2)=44 g·mol-1
设CO2和CO的质量都为mg,则n(CO2)∶n(CO)=∶=7∶11,所含原子数之比为(7×3)∶(11×2)=21∶22,氧原子个数之比为(7×2)∶11=14∶11,含氧的质量之比为14∶11。
答案:(1)25.5 g 4.5 NA
(2)7∶11 14∶11 14∶11
8.(14分)已知三种物质NaCl、MgCl2、AlCl3分别溶于水,若溶液中的钠、镁、铝三种元素的质量比为23∶16∶9,则①NaCl、MgCl2、AlCl3三种物质的物质的量之比为__________。②其中所含Cl-物质的量之比为________,③若将三种溶液混合后n(Cl-)=1 mol,则三种溶质的质量为________。
解析:溶液钠、镁、铝三种元素的物质的量之比为n(Na)∶n(Mg)∶n(Al)=∶∶=3∶2∶1,即n(NaCl)∶n(MgCl2)∶n(AlCl3)=3∶2∶1,所含n(Cl-)之比为3∶(2×2)∶(1×3)=3∶4∶3,设:n(NaCl)=3a mol,n(MgCl2)=2a mol,n(AlCl3)=a mol,由题意可得:3a mol+2a mol×2+a mol×3=10a mol=1 mol,故a=0.1。
混合物质量m=0.3 mol×58.5 g·mol-1+0.2 mol×95 g·mol-1+0.1 mol×133.5 g·mol-1=49.9 g。
答案:①3∶2∶1 ②3∶4∶3 ③49.9 g
第2课时 气体摩尔体积
(1)阿伏加德罗常数是指0.012 kg12C中所含的碳原子数,用NA表示,数值为6.02×1023。
(2)物质的摩尔质量是指单位物质的量的物质所具有的质量,单位一般用g·mol-1,数值等于物质的相对分子质量,如M(H2O)=18_g·mol-1,M(SO)=96_g·mol-1。
(3)1 mol液态水的体积小于(填“大于”或“小于”或“等于”)1 mol气态水的体积。
一、影响物质体积的主要因素
二、气体摩尔体积
1.概念
在一定的温度和压强下,单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积,用Vm表示,单位:L·mol-1或m3·mol-1。
2.常用数值
标准状况下(0℃,101 kPa),气体摩尔体积约为22.4_L·mol-1。
3.Vm、V与n之间的关系式
Vm=。
三、阿伏加德罗定律
同温同压下,相同体积的任何气体含有相同数目的分子。
1.在指定的条件下,下列各物质的体积由大到小的顺序是________。
①1 mol CO2气体(常温常压)
②1.5 mol O2(常温、常压)
③56 g铁块(常温常压)
④120℃,常压下,5 mol水蒸气
分析:同温同压下的气体,微粒数目越多,所占体积越大。微粒数目相同时,V固体<V气体。
答案:④②①③
2.①标准状况下,33.6升Cl2的物质的量是________ mol,0.5 mol O2所占体积是________升;②标准状况下,含有1 mol Cl2和1.5 mol O2的混合气体所占体积是________升。
分析:①标准状况下,n===1.5 mol,V(O2)=n·Vm=0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L
②同温同压下的混合气体体积等于各成分气体体积之和,所以V(混)=V(Cl2)+V(O2)=1 mol×22.4 L·mol-1+1.5 mol×22.4 L·mol-1=56 L
答案:①1.5 11.2 ②56
3.同温同压下,相等体积的H2和O2所含分子数比为________,原子数比为________,物质的量比为________,质量比为________。
答案:1∶1 1∶1 1∶1 1∶16
阿伏加德罗定律
1.阿伏加德罗定律及推论
(1)定义: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分子。
(2)推论:
T、p相同
=
同温同压下,气体的分子数与其体积成正比
T、V相同
=
温度、体积相同的气体,压强与其分子数成正比
N、T相同
=
分子数相等、温度相同的气体,压强与其体积成反比
T、p相同
=
同温同压下,气体的密度与其相对分子质量(实际是摩尔质量)成正比
同T、p、V
=
同温同压下,相同体积的任何气体的质量与其摩尔质量成正比
同T、V、m
=
同温、同体积下,相同质量的任何气体的压强与其摩尔质量成反比
2.气体摩尔体积与阿伏加德罗定律的关系
标况准况下的气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的特定情况;二者关系如下:
温度
压强
气体体积
气体所含
分子数目
阿伏加德罗定律
同温
同压
相同体积
相同
1 mol气体
0℃
1.01×105 Pa
22.4 L
6.02×1023个
[特别提醒]
(1)气体摩尔体积受温度和压强的影响,不同条件下,气体摩尔体积可能不同。如标准状况下,Vm=22.4 L·mol-1,但不是标准状况下也可能存在Vm=22.4 L·mol-1。
(2)阿伏加德罗定律只适用于气体,可以是单一气体,也可以是混合气体。
[例1] 以下说法中,正确的是( )
A.在标准状况下1 mol N2的体积是22.4 L·mol-1
B.在标准状况下H2O的摩尔体积约是22.4 L·mol-1
C.同温同压下的两种气体,只要所含微粒数目相同,则所占体积一定相同
D.一定状况下,N2的摩尔体积可能恰好为22.4 L·mol-1
[解析] 标准状况下,1 mol N2的体积是22.4 L,A错。标况下,H2O是液态,摩尔体积远小于22.4 L·mol-1,B错。同温同压下,分子数相等则体积相等,而微粒包括分子、原子、质子、电子等,故C错。在非标准状况下,可能存在Vm=22.4 L·mol-1。
[答案] D
(1)同温同压,若等分子数则等体积,但等原子数不一定是等体积。
(2)标准状况下,气体Vm=22.4 L·mol-1,但气体Vm=22.4 L·mol-1,不一定是在标准状况下。
气体体积与各物理量的转化关系
(1)气体的物质的量n=。
(2)气体的质量m=n·M=·M。
(3)气体的分子数目N=n·NA=·NA。
(4)气体的摩尔质量:M===ρ·Vm,
标准状况下,M(气)=22.4·ρ(ρ的单位是g·L-1)。
[特别提醒]
(1)利用相对密度计算气体的摩尔质量,同温同压时,==ρ(相对)。
(2)M(气)=,既适用于单一气体,也适用于混合气体,混合气体的平均摩尔质量=。
[例2] 下列说法正确的是( )
A.标准状况下,4.48 L CO2气体中含原子数目为0.4 NA
B.标准状况下,3.36 L H2和1.12 L CH4混合后,气体的平均摩尔质量=5.5 g·mol-1
C.常温常压下,8g H2所含电子数为4 NA
D.同温同压下,相同体积的N2和NO气体所含分子数相同,但原子数不同。
[解析] 标准状况下,V(CO2)=4.48 L,则n(CO2)==0.2 mol,所含原子数目N=0.2 mol×3×NA=0.6 NA,A错误。B项中,混合气体的n(混)==0.2 mol,m(混)=m(H2)+m(CH4)=×2 g·mol-1+×16 g·mol-1=0.3 g+0.8 g=1.1 g,则==5.5 g·mol-1,故B正确。C项中电子数目N(e-)=×2×NA=8 NA,故错误,D项中,分子数相同,原子数也相同,故错误。
[答案] B
(1)混合气体平均摩尔质量介于各成分气体摩尔质量之间。
(2)等温等压下,原子组成个数相等的分子气体,若等体积则等原子数。
1.(对应考点一)下列说法中,错误的是( )
A.1 mol物质在标准状况下的体积不一定为22.4 L
B.1 mol任何气体在标准状况下的体积都约为22.4 L
C.标准状况下,体积相同的气体分子数相等
D.气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1
解析:1 mol固体或液体物质的体积在标准状况下不是22.4 L;在标准状况下Vm=22.4 L·mol-1,1 mol任何气体的体积都约为22.4 L;标准状况下,体积相同的气体物质的量相同,所含分子数相等。
答案:D
2.(对应考点一)同温同压下,等质量的下列气体所占有的体积最大的是( )
A.O2 B.CH4
C.CO2 D.SO2
解析:同温同压下,气体的物质的量越大,所占体积则越大。若等质量时,其摩尔质量越小,物质的量越大,所占体积就越大。
答案:B
3.(对应考点二)伦敦奥运会火炬燃烧的燃料主要成分是气体丙烷(分子式为C3H8)。下列关于丙烷的说法中正确的是( )
A.1 mol C3H8的气体体积为22.4 L
B.常温常压下,11.2 L C3H8的物质的量为0.5 mol
C.5 L C3H8和5 L CO2的质量相等
D.丙烷在标准状况下的密度为1.96 g·L-1
解析:A项缺条件;B项缺常温常压下Vm,无法计算,C项缺条件,无法比较其物质的量;由M=Vm ρ得ρ标===1.96 g·L-1。
答案:D
4.(对应考点二)CO2和N2的混合气体对氢气的相对密度为20,则该混合气体的平均摩尔质量为( )
A.20 g·mol-1 B.30 g·mol-1
C.15 g·mol-1 D.40 g·mol-1
解析:==20,则=20×M(H2)=20×2 g·mol-1=40 g·mol-1。
答案:D
5.(对应考点二)设NA代表阿伏加德罗常数的值,完成下列填空:
(1)1 mol CH4含原子个数为________;34 g H2O2所含分子数目和原子数目分别为________、________;
(2)标准状况下,0.5 NA个CO分子所占有的体积为________L。
(3)标准状况下,33.6 L H2和CH4的混合气体所含的分子数目为________。
解析:(1)每个CH4分子中含1个C原子和4个H原子,所以1 mol CH4含原子数目为5NA。每个H2O2分子中含2个H原子和2个O原子,m(H2O2)=34 g即n(H2O2)==1 mol,故含分子数为NA,含原子数为4 NA。
(2)标准状况下,CO为气体,0.5 NA个CO分子物质的量为0.5 mol,所占体积为11.2 L。
(3)标准状况下:Vm=22.4 L·mol-1,则N分子=·NA=NA=1.5 NA
答案:(1)5NA NA 4NA (2)11.2 (3)1.5 NA
(1)每摩尔气体在不同的温度和压强下所占的体积不同,标准状况下,Vm=22.4 L·mol-1。标准状况下,气体的体积(V)与其物质的量(n)关系式为V=n·Vm
(2)阿伏加德罗定律
一、选择题(本题包括5小题,每题4分,共20分)
1.下列叙述正确的是( )
A.一定温度、压强下,气体体积由其分子的大小决定
B.一定温度、压强下,气体体积由气体的物质的量的多少决定
C.气体摩尔体积是指1 mol任何气体所占的体积为22.4 L
D.不同的气体,若体积相等,则它们所含的分子数一定相等
解析:在一定温度和压强下,气体体积由气体的物质的量多少决定,A错,B正确。气体摩尔体积是描述在一定温度和压强下单位物质的量的气体所占的体积,而在标准状况下Vm=22.4 L·mol-1,故C错。不同的气体,只有在同温同压下,同体积才等分子数,故D错。
答案:B
2.[双选题]下列说法正确的是( )
A.32 g O2占有的体积约为22.4 L
B.22.4 L N2含有阿伏加德罗常数个氮分子
C.22 g CO2与标准状况下11.2 L HCl含有相同的分子数
D.质量相同的N2和CO,在同温同压下所占气体体积相同
解析:32 g O2在标准状况下所占体积约为22.4 L,A错误;标准状况下,22.4 L N2为1 mol,含有阿伏加德常数个N2分子,B错误;22 g CO2的物质的量为0.5 mol,含分子数目为0.5 NA,标准状况下11.2 L HCl的物质的量为0.5 mol,含HCl分子数目为0.5 NA,C正确;因M(N2)=M(CO),等质量的N2和CO,物质的量相等,在同温同压下所占气体体积相同,D正确。
答案:CD
3.[双选题]在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体,当这两个容器内温度和气体密度相等时,下列说法正确的是( )
A.两种气体的压强相等
B.O2与O3的质量相等
C.两种气体的分子数相等
D.两种气体的氧原子数相等
解析:等温、等体积、等密度的O2和O3,ρ=,故m(O2)=m(O3),因M=,故n(O2)≠n(O3),则压强不相等,所含分子数不等,但所含原子数一定相等。
答案:BD
4.在标准状况下,与32 g O2的体积相等的N2( )
A.质量为14 g B.分子数为6.02×1024
C.体积为22.4 L D.物质的量为2 mol
解析:n(O2)==1 mol,V(O2)=22.4 L,
因此n(N2)=1 mol,m(N2)=28 g,
N(N2)=6.02×1023,V(N2)=22.4 L。
答案:C
5.下列条件下,两瓶气体所含原子数一定相等的是( )
A.同质量、不同密度的N2和CO
B.同温度、同体积的H2和N2
C.同体积、同密度的C2H4和C2H6
D.同压强、同体积的N2O和CO2
解析:A项N2和CO摩尔质量相同,质量相同时,物质的量相同,分子数相同,所含原子数也相同;B项同温、同体积而压强不同时,H2和N2的物质的量不同,原子数也不同;C项同体积、同密度时两种气体的质量相同,但摩尔质量不同,分子数不同,原子数也不同;D项当同压、同体积时,其温度和物质的量不一定相同,则原子个数不一定相同。
答案:A
二、非选择题(本题包括3个小题,共30分)
6.(10分)在标准状况下,5.6 L氢气、33 g二氧化碳和0.5 mol氯气。
(1)其中物质的量最大的是________,质量最小的是__________;
(2)物质所含分子数目最多的是__________,所含原子数目最多的是____________;
(3)物质所占体积最大的是__________,这三种气体的体积比为________________。
解析:H2:n(H2)==0.25 mol,
m(H2)=0.25 mol×2 g·mol-1=0.5 g,
含分子数0.25 NA,原子数0.5 NA。
CO2:n(CO2)==0.75 mol,
V(CO2)=0.75 mol×22.4 L·mol-1=16.8 L,
N(CO2)=0.75 NA,N(原子)=3×0.75 NA=2.25 NA。
Cl2:V(Cl2)=0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L,
N(Cl2)=0.5 NA,N(原子)=NA,
m(Cl2)=0.5 mol×71 g·mol-1=35.5 g。
答案:(1)CO2 H2
(2)CO2 CO2 (3)CO2
V(H2)∶V(CO2)∶V(Cl2)=1∶3∶2
7.(10分)某双原子分子构成的气体,其摩尔质量为M g·mol-1,该气体的质量为m g,阿伏加德罗常数为NA,则:
(1)该气体在标准状况下的体积为________ L;
(2)该气体在标准状况下的密度为________ g·L-1;
(3)该气体所含的原子总数为________个;
(4)该气体的一个分子的质量为________ g。
解析:气体的物质的量为n== mol,在标准状况下,Vm=22.4 L·mol-1,V=n·Vm= mol·22.4 L·mol-1= L;标准状况下,ρ=== g·L-1;气体中含有原子数为 mol×2×NA=;一个分子的质量为:= g。
答案:(1) (2) (3) (4)
8.(10分)(1)在标准状况下,CO和CO2混合气体的质量为36 g,体积为22.4 L,则CO所占的体积为________L,质量为________ g,CO2的分子数为________个。
(2)在一定温度和压强下,1体积X2(g)和3体积Y2(g)化合生成2体积的一种气态化合物,则该化合物的分子式为________。
A.XY3 B.XY
C.X3Y D.X2Y3
解析:(1)
解得:n(CO)=n(CO2)=0.5 mol。
V(CO)=0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L。
m(CO)=0.5 mol×28 g·mol-1=14 g。
N(CO2)=0.5 NA。
(2)等温等压时,气体体积之比等于其物质的量之比,也等于其分子数目之比。反应方程式可表示为X2(g)+3Y2(g)===2XaYb(g)。由原子守恒可知a=1,b=3,即产物化学式为XY3。
答案:(1)11.2 14 0.5 NA (2)A
第3课时 物质的量浓度
(1)在标准状况下,Vm=22.4_L·mol-1。
(2)在同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。
(3)溶液中溶质的质量分数=×100%。
(4)已知硫酸钠、硫酸镁、硫酸铝三种固体中,含SO的物质的量相同,则n(Na2SO4)∶n(MgSO4)∶n[Al2(SO4)3]=3∶3∶1。
一、物质的量浓度
1.概念
以单位体积溶液中所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量。符号:cB。
2.单位
mol·L-1或mol·m-3。
3.计算式
cB=。
二、一定物质的量浓度溶液的配制
以配制100 mL、1.00 mol·L-1 NaCl溶液为例:
1.主要仪器
托盘天平、量筒、烧杯、100_mL_容量瓶、玻璃棒、胶头滴管等。
2.主要步骤
(1)计算、(2)称量、(3)溶解、(4)移液、(5)定容、
(6)摇匀。
三、从物质的量角度认识化学反应
2Na+Cl22NaCl
化学计量数 2 1 2
物质的量 2 mol 1 mol 2 mol
1.①在稀H2SO4中,若c(H2SO4)=0.2 mol·L-1,则c(H+)=________ mol·L-1,c(SO)=________ mol·L-1。
②在Al2(SO4)3溶液中,若c(SO)=0.3 mol·L-1,则c(Al3+)=________ mol·L-1,c[Al2(SO4)3]=________ mol·L-1。
答案:①0.4 0.2 ②0.2 0.1
2.某溶液的密度为ρ g·cm-3,溶质的质量分数为w,溶质的摩尔质量为M g·mol-1,则溶质物质的量浓度是________ mol·L-1。
分析:任取溶液体积V L,含溶质的物质的量n==,故溶质的物质的量浓度c===。
答案:
3.将1 mol NaCl加到1 L水中,得到的NaCl溶液的浓度是1 mol·L-1吗?
分析:1 L水是溶剂的体积而不是溶液体积,应该先根据溶液密度求出溶液的体积,才能得出结论。
答案:不是。
4.在配制溶液过程中,玻璃棒的作用是①________,加速溶质溶解,②________。
答案:①搅拌 ②引流
5.H2(g)+Cl2(g)2HCl(g),在标准状况下,1 mol H2恰好与22.4 升Cl2反应生成________升HCl。
答案:44.8
一定物质的量浓度溶液的配制和误差分析
1.配制步骤
以上具体操作步骤及使用仪器如图所示:
[特别提醒]
(1)容量瓶的构造:
(2)使用容量瓶注意事项:
①使用前要检漏;②不能溶解固体;③不能稀释浓溶液;④不能加热;⑤不能作反应容器;⑥不能长期贮存溶液。
2.误差分析
浓度误差判断依据:cB==。
可能引起误差的一些操作
因变量
对浓度的影响
m
V
称量过程误差分析
称量时间过长
减小
-
偏低
称NaOH时用滤纸
减小
-
偏低
配制过程误差分析
移液前容量瓶内有少量水
不变
不变
无影响
向容量瓶转移液体时有
少量液体流出
减小
-
偏低
未洗涤烧杯和玻璃棒
减小
-
偏低
未冷却至室温就注入定容
-
减小
偏高
定容时,水加多后用滴管吸出
减小
-
偏低
定容摇匀时液面下降再加水
-
增大
偏低
定容时俯视读刻度
-
减小
偏高
定容时仰视读刻度
-
增大
偏低
[特别提醒]
(1)仰视和俯视刻度线图解:
(2)由于NaOH固体易潮解吸水,故称量时不能用滤纸,应放在小烧杯中称量。
(3)未冷却的NaOH溶液转移至容量瓶中,由于热的NaOH溶液体积膨胀,使最终加水的体积偏小,所配溶液浓度偏高。
[例1] 实验室用固体烧碱配制500 mL 0.10 mol·L-1的NaOH溶液。
(1)配制过程中,不需要使用的仪器是(填写代号)________。
A.烧杯 B.量筒 C.玻璃棒 D.1 000 mL容量瓶
E.锥形瓶 F.胶头滴管 G.500 mL容量瓶
(2)需称量________ g的烧碱固体;固体应放在________中称量。
(3)根据实验的实际需要和(1)中列出的仪器判断,完成实验还缺少的仪器是__________。
(4)在定容的过程中,完成定容操作后期加入少量水的做法是______________________。
(5)下列操作所配溶液浓度是“偏高”、“偏低”还是“无影响”。
①NaOH固体贮存时间过长变质。___________________________________________。
②移液前,容量瓶中有少量蒸馏水。____________________________________________。
③移液前,容量瓶用0.1 mol·L-1 NaOH溶液洗涤。
________________________________________________________________________。
④移液后,烧杯和玻璃棒未洗涤。____________________________________________。
⑤定容时俯视容量瓶刻度线。_______________________________________________。
[解析] m(NaOH)=500 mL×0.1 mol·L-1×40 g·mol-1=2.0 g
(5)依据c(NaOH)==进行判断。
[答案] (1)DE (2)2.0 小烧杯
(3)托盘天平、药匙
(4)用胶头滴管逐滴加水,同时采用平视式观察液面与刻度线的关系,当液面与刻度线相切时,立即停止加水
(5)①偏低 ②无影响 ③偏高 ④偏低 ⑤偏高
(1)碱在空气中易变质,如NaOH·KOH等吸收空气中CO2,变为碳酸盐。
(2)定容时,若液面高于刻度线,不能再吸出溶液重新达刻度线,应重新配制。
物质的量在化学方程式中的应用
化学反应中各反应物和生成物的质量之间符合一定的关系,构成物质的微粒与物质的质量之间又可通过物质的量联系起来,因此物质之间的关系也是组成物质的微粒按一定的数目关系进行的。化学方程式可以明确表示出化学反应中这些微粒之间的数目关系。如:
3H2 + N2 2NH3
化学计量数之比 3 ∶ 1 ∶ 2
分子数之比 3 ∶ 1 ∶ 2
扩大NA倍 3NA ∶ NA ∶ 2NA
物质的量之比 3 mol ∶ 1 mol ∶ 2 mol
气体体积(标准状况) 67.2 L ∶ 22.4 L ∶ 44.8 L
化学方程式中各物质的化学计量数之比,等于组成各物质的微粒数之比,等于各物质的物质的量之比,也等于相同状况下对应气体的体积之比。
[特别提醒]
利用化学反应方程式计算时,同一物质的物理量及单位必须相同,不同物质之间物理量及单位可以不同,但各物理量之间应均能通过物质的量来相互转化,即单位要“上下相同,左右相当。”
如在标准状况下:2H2 + O2 2H2O
2 mol 22.4 L 36 g
x mol y L z g
比例式 ==成立。
[例2] 过氧化钠能与水发生反应,某同学欲用该反应制取标准状况下的氧气1.12 L。
(1)计算至少需要称取过氧化钠的质量。
(2)反应后生成NaOH的物质的量是多少?
(3)若反应后溶液体积为400 mL,求所得溶液溶质的物质的量浓度。
[解析] 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
2×78 g 4 mol 22.4 L
m(Na2O2) n(NaOH) 1.12 L
= m(Na2O2)=7.8 g,
= n(NaOH)=0.2 mol,
c(NaOH)===0.5 mol·L-1。
[答案] (1)7.8 g (2)0.2 mol (3)0.5 mol·L-1
1.(对应考点一)某同学用Na2CO3配制0.10 mol·L-1的Na2CO3溶液的过程如图所示:
你认为该同学的错误步骤有( )
A.1处 B.2处
C.3处 D.4处
解析:错误之处为①⑤处,①处Na2CO3不能直接放在天平托盘上进行称量,⑤处视线应该与凹液面的刻度线相切,所以答案选B。
答案:B
2.(对应考点一)2011年我国南方旱情况严重,有的村民举家迁移到其他地方,为保证人畜饮用水安全,需配制一定浓度的漂白粉溶液对水进行消毒,下列操作导致所配溶液浓度偏高的是( )
A.溶解搅拌时有液体飞溅
B.取漂白粉固体时不慎在表面沾了点蒸馏水
C.定容时俯视容量瓶刻度线
D.定容摇匀后见液面下降,再加水至刻度线
答案:C
3.(对应考点二)使相同物质的量浓度的NaCl、MgCl2、AlCl3溶液中的Cl-完全沉淀时,若用去相同浓度的AgNO3溶液的体积比为3∶2∶1,则上述三种溶液的体积比是( )
A.9∶4∶1 B.3∶2∶1
C.6∶3∶2 D.9∶3∶1
解析:设V(NaCl)=V1,V(MgCl2)=V2,V(AlCl3)=V3
NaCl + AgNO3===AgCl↓+NaNO3
c1V1 mol c1V1mol
MgCl2 + 2AgNO3===2AgCl↓+Mg(NO3)2
c1V1 mol 2 c1V2 mol
AlCl3 + 3AgNO3===3AgCl↓+Al(NO3)3
c1V3 mol 3c1V3 mol
由题意可知,c1V1∶2c1V2∶3c1V3=3∶2∶1,
故V1∶V2∶V3=9∶3∶1。
答案:D
4.(对应考点二)11.2 g Fe与500 mL 2 mol·L-1的盐酸反应,生成标准状况下H2的体积为( )
A.11.2 L B.2.24 L
C.4.48 L D.3.36 L
解析:设Fe完全反应需HCl的物质的量为n,n(Fe)=0.2 mol,则
Fe + 2HCl===FeCl2+H2↑
1 mol 2 mol
0.2 mol n
1∶2=0.2 mol∶n,n=0.4 mol<1 mol
即盐酸过量,用Fe求H2的物质的量,
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
1 mol 22.4 L
0.2 mol V(H2)
得,V(H2)=4.48 L。
答案:C
5.(实验题)取100 mL Na2CO3和Na2SO4混合溶液,加入适量Ba(OH)2溶液100 mL后,恰好完全反应,过滤、干燥后得到14.51 g白色沉淀,再用过量稀硝酸处理沉淀,沉淀的质量减少到4.66 g,并有气体放出。计算(要写出计算步骤):
(1)原混合溶液Na2SO4的物质的量浓度为_______________________________________。
(2)①用固体Na2SO4配制250 mL以上浓度的溶液时,所用到的仪器有________________________________________________________________________。
②定容时若仰视刻度线,会使所配溶液的浓度________(“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
③定容时,不小心液面超过刻度线,再用胶头滴管吸出溶液至凹液面与刻度线相平,会使所配溶液的浓度________(“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
(3)产生的气体在标准状况下的体积为______________________________________。
解析:(1)由题意可知:
m(BaCO3)+m(BaSO4)=14.51 g。
其中m(BaSO4)=4.66 g,即n(BaSO4)=
=0.02 mol,n(BaCO3)==0.05 mol。
故n(SO)=0.02 mol,n(CO)=0.05 mol,
则n(Na2SO4)=0.02 mol,n(Na2CO3)=0.05 mol,
c(Na2SO4)==0.2 mol·L-1。
(2)②仰视刻度线,使溶液体积偏大,则造成浓度偏低。
③吸收一部分溶液,使溶质减小,造成浓度偏低。
(3)Na2CO3+Ba(OH)2===BaCO3↓+2NaOH,
BaCO3+2HNO3===Ba(NO3)2+H2O+CO2↑,
即生成气体的关系式为Na2CO3~CO2↑,
故n(CO2)=n(Na2CO3)=0.05 mol。
标准状况下气体V=0.05 mol×22.4 L·mol-1=1.12 L。
答案:(1)0.2 mol·L-1
(2)①托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、250 mL容量瓶、胶头滴管
②偏低 ③偏低
(3)1.12 L
(1)以单位体积的溶液中所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量是物质的量浓度。计算时c==。
(2)配制溶液时,①主要仪器:托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、量筒、容量瓶、胶头滴管。 ②主要步骤:计算、称量或量取、溶解、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶。
(3)方程式中各物质的系数之比等于其物质的量之比,等于分子数之比,又等于气体体积之比(等温等压)。
一、选择题(本题包括5小题,每题4分,共20分)
1.用容量瓶配制一定物质的量浓度的溶液,该容量瓶必须是( )
A.干燥的 B.瓶塞不漏水的
C.用欲配制的溶液润洗过的 D.以上三项均要求的
解析:容量瓶使用前必须检漏,B正确;容量瓶是定容仪器,内含少量蒸馏水不会产生误差,但不能用欲配溶液润洗。
答案:B
2.将5 mol·L-1的盐酸10 mL稀释到200 mL,从中取出5 mL,这5 mL盐酸的物质的量浓度为( )
A.0.5 mol·L-1 B.0.25 mol·L-1
C.0.1 mol·L-1 D.1 mol·L-1
解析:5 mol·L-1的盐酸10 mL稀释到200 mL,浓度为0.25 mol·L-1,从中取出5 mL,浓度仍为0.25 mol·L-1。
答案:B
3.100 mL 0.3 mol·L-1的Na2SO4溶液和50 mL 0.2 mol·L-1的Al2(SO4)3溶液混合后,溶液中SO的物质的量浓度为(不考虑混合后溶液密度的变化)( )
A.0.20 mol·L-1 B.0.25 mol·L-1
C.0.40 mol·L-1 D.0.50 mol·L-1
解析:因混合后SO的物质的量为:n(SO)=0.3 mol·L-1×0.1 L+0.2 mol·L-1×0.05 L×3=0.06 mol,溶液的体积V=0.1 L+0.05 L=0.15 L,则混合后溶液中SO的物质的量浓度为:c(SO)=n(SO)/V=0.06 mol÷0.15 L=0.40 mol·L-1。
答案:C
4.[双选题]配制250 mL 0.1 mol·L-1盐酸时,下列实验操作将使所配溶液的浓度偏高的是( )
A.用量筒量取所需的浓盐酸时俯视刻度线
B.定容时,俯视容量瓶的标线
C.用量筒取所需浓盐酸倒入烧杯后,再用水洗量筒2~3次,洗涤液倒入烧杯中
D.定容后倒转容量瓶几次,发现液面最低点低于标线,再补几滴水至标线
解析:量取一定体积浓盐酸,俯视量筒刻度线,所量取浓盐酸体积偏小,所配溶液浓度偏低;定容时,俯视容量瓶标线,使溶液体积偏小,浓度偏高。洗涤量筒2~3次,且洗涤液倒入烧杯中,使盐酸偏多,浓度偏高。定容摇匀后再滴入水,使溶液体积偏大,浓度偏低。
答案:BC
5.实验室需用480 mL 0.1 mol·L-1的硫酸铜溶液,以下操作正确的是( )
A.称取7.68 g硫酸铜,加入480 mL水
B.称取12.5 g胆矾,配成480 mL溶液
C.称取8.0 g硫酸铜,加入500 mL水
D.称取12.5 g胆矾,配成500 mL溶液
解析:此题易错选A或C。首先明确实验室没有480 mL的容量瓶,因此配制480 mL溶液只能选取500 mL的容量瓶,配完后再从中取出480 mL。其次计算溶质的物质的量时不能用480 mL,而必须用500 mL来计算,因为实际配制溶液的体积是500 mL。若直接称量硫酸铜,则溶质的质量是m(CuSO4)=n(CuSO4)·M(CuSO4)=0.5 L×0.1 mol·L-1×160 g·mol-1=8.0 g;若直接称量胆矾,则溶质的质量是m(CuSO4·5H2O)=n(CuSO4·5H2O)·M(CuSO4·5H2O)=0.5 L×0.1 mol·L-1×250 g·mol-1=12.5 g。最后容量瓶只有一条刻度线,当加水至凹液面与刻度线相切时,此时溶液的体积恰好为500 mL,但所加水的体积并不是500 mL。
答案:D
二、非选择题(本题包括3个小题,共30分)
6.(8分)(1)对于0.2 mol·L-1的Ba(NO3)2溶液,Ba2+和NO物质的量浓度之比为________,2 L溶液中阴、阳离子总数为________。
(2)在V L硫酸铝溶液中,含有m g Al3+,则这种溶液中SO的物质的量浓度是________ mol·L-1。
解析:(1)0.2 mol·L-1 Ba(NO3)2溶液中,c(Ba2+)=0.2 mol·L-1,c(NO)=0.4 mol·L-1,即c(Ba2+)∶c(NO)=1∶2。
在2 L溶液中,
N(Ba2+)=2 L×0.2 mol·L-1×NA=0.4 NA,
n(NO)=2 L×0.4 mol·L-1×NA=0.8 NA,N(Ba2+)+N(NO)=1.2 NA。
(2)Al2(SO4)3溶液中,n(Al3+)∶n(SO)=2∶3,即c(Al3+)∶c(SO)=2∶3
c(SO)=c(Al3+)=×=。
答案:(1)1∶2 1.2NA (2)
7.(10分) 实验室中经常需配制一定浓度的NaOH溶液,现将24.4 g NaOH固体溶于水配成100 mL溶液,其密度为1.219 g·mL-1。
(1)该溶液中NaOH的物质的量浓度为________。
(2)该溶液中NaOH的质量分数约为________。
(3)从该溶液中取出10 mL,其中NaOH的物质的量浓度为________,含NaOH的质量为________,含NaOH的物质的量为________。
(4)将取出的10 mL溶液加水稀释到100 mL,稀释后溶液中NaOH的物质的量浓度为________。
解析:(1)24.4 g NaOH的物质的量为0.61 mol,c(NaOH)==6.1 mol·L-1。
(2)100 mL NaOH溶液的质量为100 mL×1.219 g·mL-1=121.9 g;NaOH的质量分数为×100%≈20%。
(3)因为溶液是均匀的,所以这10 mL溶液与原100 mL溶液相比,NaOH的物质的量浓度相同,但NaOH的质量和物质的量均为原来的。
(4)这10 mL溶液中NaOH的物质的量浓度为6.1 mol·L-1,稀释到100 mL后,NaOH的物质的量浓度减小为=0.61 mol·L-1。
答案:(1)6.1 mol·L-1 (2)20%
(3)6.1 mol·L-1 2.44 g 0.061 mol
(4)0.61 mol·L-1
8.(12分)用98%的浓H2SO4(ρ=1.84 g·cm-3)配制1 mol·L-1稀H2SO4 100 mL。
(1)实验中应选用的仪器是(填字母)____________。
A.100 mL量筒 B.托盘天平
C.玻璃棒 D.50 mL容量瓶
E.10 mL量筒 F.50 mL烧杯
G.100 mL容量瓶 H.胶头滴管
(2)实验操作
①用100 mL量筒量取98%的浓H2SO4 ________ mL;
②选取对应规格的容量瓶,洗涤,检查是否漏液,将稀释并冷却至室温的H2SO4沿玻璃棒转移到此容量瓶中;
③用少量蒸馏水洗涤小烧杯和玻璃棒2~3次,并将洗涤液转移到容量瓶中;
④在小烧杯内稀释浓H2SO4,稀释时要用玻璃棒不断搅拌;
⑤向容量瓶中直接加蒸馏水至离刻度线1 cm~2 cm处;
⑥盖上容量瓶塞子、摇匀;
⑦用胶头滴管小心加蒸馏水至刻度线;
⑧将配制好的溶液转入洗涤但尚未干燥的试剂瓶中贮存备用。
(3)实验分析
①正确的操作步骤是(填序号)____________。
②此实验中玻璃棒的作用是_________________________________________________。
③实验操作有三处错误,这三处错误是:
Ⅰ.________________________________________________________________________。
Ⅱ.________________________________________________________________________。
Ⅲ.________________________________________________________________________。
④下列操作所配溶液浓度是“偏高”、“偏低”还是“无影响”:
Ⅰ.稀释后的浓H2SO4未经冷却至室温立即转移到容量瓶中________________。
Ⅱ.转移硫酸后,小烧杯未洗涤________________________________________________。
Ⅲ.定容时仰视容量瓶刻度线_______________________________________________。
Ⅳ.定容时,液面超过刻度线再用胶头滴管吸出溶液至液面与刻度线相平________________________________________________________________________。
解析:(1)需浓H2SO4的体积为V:
=
1 mol·L-1×0.1 L
V(H2SO4)=5.4 mL
(2)正确的操作步骤是:①④②③⑤⑦⑥⑧
玻璃棒在稀释浓H2SO4时起到搅拌的作用,防止液体过热造成迸溅,在转移溶液时起到引流的作用。
(3)通过计算需浓H2SO4 5.4 mL,用100 mL量筒量取误差太大,向容量瓶中加液体需用玻璃棒引流,不能直接倒入;若将配好溶液移入尚未干燥的试剂瓶中,会使所配溶液浓度减小。
④Ⅰ.浓H2SO4稀释时放热,会使溶液体积膨胀,未经冷却转移溶液至定容,再冷却到室温时,溶液体积偏小,浓度偏高。
Ⅱ.移液时,小烧杯未洗涤,使H2SO4偏少,浓度偏低。
Ⅲ.定容时仰视刻度,使溶液体积偏高,浓度偏低。
Ⅳ.液面超过刻度线再吸出,所含H2SO4偏小,浓度偏低。
答案:(1)CEFGH (2)5.4 (3)①④②③⑤⑦⑥⑧
搅拌、引流 用100 mL量筒量取5.4 mL H2SO4
向容量瓶中直接加水 试剂瓶未干燥
偏高 偏低 偏低 偏低