(共42张PPT)
第1课时 活泼的金属单质——钠
课前·基础认知
课堂·重难突破
素养·目标定位
随堂训练
素养 目标定位
目 标 素 养
1.通过实验探究,了解钠、氧化钠、过氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠等物质的性质,建构物质间的转化关系,初步认识元素化合物的学习思路,培养变化观念和证据推理与模型认知的化学核心素养。
2.通过实验探究和真实事例,了解钠及其化合物在生产、生活中的应用,提高实验方案设计能力和知识应用能力,培养科学探究与创新意识的学科核心素养。
3.学会焰色试验的基本操作,了解金属的焰色在物质鉴别和生活中的应用。
知 识 概 览
课前·基础认知
1.钠的物理性质。
2.钠的化学性质。
(1)钠的原子结构。
,表现出很强的还原性。
(2)钠与氧气的反应。
微判断1(1)常温下,钠与氧气反应生成淡黄色固体。( )
(2)钠与氧气反应时,条件不同,产物也不同。( )
(3)钠元素在自然界中都以化合物的形式存在。( )
(4)单质钠在氧化还原反应中既可做还原剂,又可做氧化剂。
( )
(5)常温下,钠与过量氧气反应生成Na2O2。( )
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(3)钠与水的反应。
从物质组成和氧化还原反应的角度,预测钠与水反应的产物应为 氢气 和 氢氧化钠 。
实验操作 实验现象 结论或解释
①钠浮在水面上 ①钠的密度比水的密度 小
②钠熔化成小球 ②钠熔点 较低 ,反应放热
③小球在水面上四处游动 ③反应产生的 气体 推动小球运动
④与水反应发出“嘶嘶”声,逐渐变小,最后消失 ④钠与水剧烈反应,产生气体
⑤反应后溶液的颜色逐渐变红色 ⑤有 碱性 物质 氢氧化钠 生成
3.钠的保存。
实验室里金属钠要保存在 石蜡油 或煤油中,隔绝空气和水。
微判断2(1)金属与水反应时,都生成氢氧化物和氢气。( )
(2)钠着火后,能用水灭火。( )
(3)钠与水反应的离子方程式为Na+2H2O══Na++OH-+H2↑。( )
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课堂·重难突破
重难归纳
1.钠与氧气反应的有关判断。
(1)反应产物的判断。
钠与氧气的反应产物只受反应条件的影响,不受氧气量的影响。即钠不论是与少量氧气反应还是与过量氧气反应,在常温下均生成氧化钠,在点燃或加热条件下则生成过氧化钠。
钠的性质
(2)转移电子数目的判断。
钠元素化合价:0价→+1价。
(3)金属钠长期露置于空气中最终完全转变为Na2CO3粉末,此过程中的主要变化与现象有:
发生的主要变化的化学方程式为:
①4Na+O2══2Na2O
②Na2O+H2O══2NaOH
④2NaOH+CO2══Na2CO3+H2O,
Na2CO3+xH2O══Na2CO3·xH2O
⑤Na2CO3·xH2O══Na2CO3+xH2O
2.钠与酸、盐的水溶液反应的规律。
(1)钠与酸溶液的反应。
(2)钠与碱溶液反应时,其实质就是钠与水的反应。
(3)钠与盐溶液的反应:
钠与硫酸铜溶液反应的总化学方程式为2Na+2H2O+CuSO4 ══Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4。
(1)向一只小烧杯中加入等体积的水和煤油,片刻后再向该烧杯中轻缓地加入一绿豆大小的金属钠,可能观察到什么现象 并解释原因。
(2)钠可与TiCl4反应制备金属钛(Ti),反应条件是怎样的 写出反应的化学方程式。
提示:(1)可观察到Na在水与煤油的界面处上下跳动,原因是Na的密度比煤油的大,但比水的小,并且Na与H2O反应能产生H2,有气泡产生。
(2)TiCl4应在熔融状态下与钠反应,不能是水溶液。
反应的化学方程式为4Na+TiCl4(熔融) Ti+4NaCl。
典例剖析
下列关于钠的叙述正确的是( )。
A.钠单质与氯化亚铁溶液反应生成氯化钠和铁单质
B.钠与水反应时熔化成小球的现象说明钠的熔点低,且与水反应放出热量
C.钠与酸溶液反应产生氢气,实质是钠与H2O反应
D.将4.6 g金属钠投入95.4 g水中,所得溶液中溶质的质量分数为8%
答案:B
解析:钠单质与氯化亚铁溶液反应时,钠先与水反应生成氢氧化钠,然后氢氧化钠与氯化亚铁反应生成氢氧化亚铁,不能置换出铁,A项错误。钠与水反应放出大量热,由于钠的熔点低,所以钠会熔化为小球,B项正确。 钠与酸溶液反应的实质是钠与H+反应,C项错误。4.6 g金属钠投入95.4 g水中,生成氢氧化钠的质量为8 g,但反应放出氢气,所得溶液的质量小于100 g,所以溶质的质量分数大于8%,D项错误。
学以致用
1.关于钠的叙述中,正确的是( )。
A.钠是银白色金属,硬度很大
B.将金属钠放在坩埚中用酒精灯加热后,金属钠剧烈燃烧,发出黄色火焰,生成过氧化钠
C.金属钠在空气中燃烧,生成氧化钠
D.金属钠的熔点很高
答案:B
解析:钠是具有银白色金属光泽的固体,硬度小,密度也小,熔点很低,分析各选项,只有B项正确。
2.如图所示,在烧杯中加入水和苯(苯的密度为0.88 g·cm-3,与水互不相溶,且不与钠反应)各50 mL,将一小粒金属钠(密度为0.97 g·cm-3)投入烧杯中,观察到的现象为( )。
A.钠在水层中反应并四处游动
B.钠停留在苯层中不发生反应
C.钠在苯的液面上反应并四处游动
D.钠在苯与水的界面处反应并不断上浮、下沉
答案:D
解析:苯不溶于水,密度比水小,在上层,钠不溶于苯,Na的密度比水的小、比苯的大,在苯和水的界面处,钠与水反应产生气体,使钠上浮,气体脱离后钠又下沉到苯和水的界面处,反复进行,直到Na完全消失。
A.银白色变暗是因为生成了过氧化钠
B.出现液滴是因为NaOH易潮解
C.过程④只发生了物理变化
D.最后得到的白色固体是NaOH
答案:B
解析:银白色变暗是因为生成了氧化钠,过氧化钠呈淡黄色,A项错误。过程②生成的是NaOH,NaOH固体易潮解,在空气中潮解形成NaOH溶液,B项正确。过程④碳酸钠晶体(Na2CO3·xH2O)在干燥的空气中放置逐渐失去结晶水变成Na2CO3白色粉末,过程④既有物理变化,又有化学变化,C项错误。过程④中最后得到的白色固体是Na2CO3,D项错误。
随堂训练
1.下列关于钠的叙述中,不正确的是( )。
A.密度比水小
B.具有氧化性
C.能与水发生化学反应
D.可保存在煤油中
答案:B
2.下列说法中正确的是( )。
A.Na在空气中被氧气氧化生成白色的Na2O2
B.Na在空气中燃烧生成淡黄色的Na2O2
C.Na在空气中燃烧生成淡黄色的Na2O
D.Na在空气中燃烧生成白色的Na2O2
答案:B
解析:钠是一种非常活泼的金属,在常温下被氧气氧化为氧化钠,氧化钠为白色固体,钠在空气中燃烧生成淡黄色的过氧化钠,故B正确。
3.钠与水反应的实验过程如图①、②、③所示,下列有关说法不正确的是( )。
A.图②中钠熔成小球,说明钠与
水反应放热且钠的熔点低
B.图②中钠四处游动并“嘶嘶”
作响,说明反应产生了气体
C.图③中滴加酚酞溶液后溶液变红,说明有碱性物质生成
D.钠与水反应的离子方程式是2Na+2H+══2Na++H2↑
答案:D
解析:水是氧化物,也是难电离物质,不能拆写,应写成2Na+2H2O══2Na++2OH-+H2↑,D项错误。
4.金属钠与下列溶液反应时,既有气体产生又有白色沉淀产生的是( )。
A.MgCl2溶液 B.KCl溶液
C.Na2SO4溶液 D.CuSO4溶液
答案:A
解析:钠首先与水反应生成氢氧化钠和氢气,然后看生成的氢氧化钠能否与盐反应。A项中,氢氧化钠与氯化镁反应可生成氢氧化镁白色沉淀,A项符合题意;B项中,氢氧化钠与氯化钾不反应,没有沉淀生成,B项不符合题意;C项中,氢氧化钠与硫酸钠不反应,没有沉淀生成,C项不符合题意;D项中,氢氧化钠与硫酸铜反应生成不溶性的氢氧化铜蓝色沉淀,D项不符合题意。
5.在实验室里为了研究钠的性质,做了如下实验:
(1)取用浸没在煤油中的金属钠的操作方法是 。
(2)取一块金属钠放在燃烧匙里加热,观察到下列实验现象:
①金属钠先熔化;②在空气中燃烧,放出绿色火花;③燃烧后得到白色固体;④燃烧时火焰为黄色;⑤燃烧后生成淡黄色固体。其中描述正确的是 。
A.①②⑤ B.①②③
C.②③④ D.①④⑤
答案:(1)用镊子取出钠块,用滤纸吸干钠块表面的煤油,在玻璃片上用小刀切去表面的氧化层,再切下一小块备用,余下的钠全部放回试剂瓶中 (2)D
解析:(1)取用金属钠必须用镊子,剩余的金属钠包括碎屑都必须放入原试剂瓶中。(2)钠的熔点只有97.8 ℃,加热后先熔化。钠是一种很活泼的金属,加热时与氧气化合生成淡黄色固体Na2O2。钠在空气中燃烧的火焰为黄色。(共62张PPT)
第2课时 钠的几种化合物
课前·基础认知
课堂·重难突破
随堂训练
课前·基础认知
一、氧化钠和过氧化钠
1.氧化钠的性质。
(1)物理性质。
氧化钠是 白 色的固体。
(2)化学性质。
2.过氧化钠的性质。
(1)物理性质:过氧化钠是 淡黄 色的固体。
(2)化学性质。
①与水反应。
②与CO2反应。
反应的化学方程式为
2Na2O2+2CO2══2Na2CO3+O2 。
(3)重要用途。
过氧化钠可在呼吸面具或潜水艇中作为 氧气 的来源。
微判断1(1)Na2O、Na2O2都是易与水反应的白色固体。( )
(2)Na2O、Na2O2组成元素相同,与CO2反应的产物也相同。( )
(3)2Na2O2+2H2O══4NaOH+O2↑,H2O既不是氧化剂也不是还原剂。( )
(4)Na2O和Na2O2中的氧元素都是-2价。( )
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二、碳酸钠和碳酸氢钠
1.碳酸钠和碳酸氢钠的溶解性。
在两支试管中分别加入少量的碳酸钠和碳酸氢钠(各约1 g),完成下列实验:
初步结论:①Na2CO3加少量水后变为 碳酸钠晶体 。
②Na2CO3和NaHCO3都能溶于水,溶解度大小比较(25 ℃时):Na2CO3 > (填“>”或“<”)NaHCO3。
③Na2CO3、NaHCO3的水溶液都呈 碱 性,强弱比较:上述实验中所得Na2CO3溶液的碱性比NaHCO3溶液的碱性 强 (填“强”或“弱”)。
2.碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性。
实验结论:Na2CO3受热 不分解 ;NaHCO3受热易分解 ,生成物中含有 CO2和H2O 。Na2CO3的热稳定性比NaHCO3的 强 。
微判断2(1)碳酸钠又名纯碱,说明碳酸钠既属于盐类又属于碱类。( )
(2)除去Na2CO3溶液中混有的少量NaHCO3,可以加入适量的盐酸。( )
(3)Na2CO3溶液和NaHCO3溶液都呈碱性。( )
(4)小苏打可用于治疗胃酸过多。( )
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三、焰色试验
1.焰色试验操作。
将铂丝(或光洁无锈的铁丝)用盐酸洗净,在火焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同后,若蘸取碳酸钠溶液,在无色火焰上灼烧,可观察到的现象是火焰呈 黄 色;若蘸取碳酸钾溶液,在无色火焰上灼烧,透过 蓝色钴 玻璃可观察到的现象是火焰呈 紫色 。
2.焰色试验。
很多金属或它们的化合物在燃烧时使火焰呈现出特征的颜色。根据 火焰呈现的特征颜色 ,判断 试样所含的金属元素的定性分析 操作称为焰色试验。
在节日时燃放的焰火会呈现五颜六色的火焰,是因为在焰火中存在多种 金属 元素(如 锂、钠、钾、锶、钡 等)。
微训练 用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧,直接观察到火焰呈黄色,下列各判断正确的是( )。
A.只含有Na+
B.一定含有Na+,可能含有K+
C.既含有Na+,又含有K+
D.可能含有Na+,可能还含有K+
答案:B
解析:由于黄色可遮住紫色,所以只能判断出一定含钠元素;要进一步判断是否含钾元素,需透过蓝色钴玻璃进行观察。
课堂·重难突破
重难归纳
1.氧化钠与过氧化钠的比较。
名称 氧化钠 过氧化钠
化学式 Na2O Na2O2
氧的化合价 -2价 -1价
颜色、状态 白色固体 淡黄色固体
主要用途 — 漂白剂、供氧剂
一 氧化钠与过氧化钠
名称 氧化钠 过氧化钠
化学 性质 相同点 都能与H2O反应生成NaOH,都能与CO2反应生成Na2CO3 不同点 Na2O2与H2O、CO2反应有O2产生,具有强氧化性,而Na2O不具有强氧化性 2.Na2O2与H2O、CO2的反应规律。
反应的化学方程式:2Na2O2+2H2O══4NaOH+O2↑, 2Na2O2+2CO2══2Na2CO3+O2。
电子转移 关系 当Na2O2与CO2、H2O反应时,各物质的系数及转移电子数之间关系为2Na2O2~O2~2e-
固体质量 变化关系 CO2或水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”或水蒸气中的“H2”
3.注意过氧化钠的特殊性。
(1)Na2O2不是碱性氧化物,因其与酸(盐酸、稀硫酸等)反应时除生成盐和水外,还生成O2。
(2)过氧化钠与水或二氧化碳反应发生自身氧化还原反应,放出氧气。
(3)Na2O2具有强氧化性,能氧化S2-、SO2、 、Fe2+、酸碱指示剂等。
(4)Na2O2的水溶液具有漂白性,可以漂白有机色质,如品红、酚酞等,所以将过氧化钠加入含有酚酞的水中,溶液先变红后褪色。
在人类探索太空奥秘时,飞船中宇航员需要某种物质作为供氧剂,潜艇内人员和潜水员潜入海底作业需要充足的氧气源。
(1)飞船中宇航员的供氧剂可以是 (填化学式,下同),能够与人呼吸产生的 、 反应生成氧气。
(2)结合Na2O2的性质可知,实验室中保存Na2O2的方法是 。
(3)长期放置的过氧化钠与空气中的成分发生反应而变质,根据过氧化钠的性质判断久置在空气中的过氧化钠变质生成的物质是 。你能否设计实验证明某包供氧剂中是否还含有过氧化钠
提示:(1)Na2O2 CO2 H2O
(2)Na2O2能够与空气中的CO2、H2O反应,应该密封保存。
(3)Na2CO3 取少量该固体放入试管中,向试管中加入少量水后,将带火星的木条伸入试管内,若木条复燃说明仍含有过氧化钠。
典例剖析
下面是比较过氧化钠和氧化钠性质异同点的有关叙述,其中错误的是( )。
A.过氧化钠和氧化钠长期置于空气中最终所得固体产物相同
B.过氧化钠和氧化钠都能与二氧化碳或水发生化合反应
C.过氧化钠和氧化钠与水反应都有氢氧化钠生成
D.过氧化钠是强氧化剂,而氧化钠只是一种碱性氧化物
答案:B
解析:因2Na2O2+2H2O══4NaOH+O2↑,2Na2O2+2CO2══ 2Na2CO3+O2;Na2O+H2O══2NaOH,Na2O+CO2══ Na2CO3,C、D两项正确,B项错误。Na2O2和Na2O长期置于空气中,最终都变为碳酸钠白色粉末,A项正确。
学以致用
1.对于反应:2Na2O2+2H2O══4NaOH+O2↑,下列说法中正确的是( )。
A.Na2O2是氧化剂,H2O是还原剂
B.Na2O2既是氧化剂,又是还原剂
C.该反应中生成1个O2,转移4个电子
D.氧气是还原产物
答案:B
解析:2Na2O2+2H2O══4NaOH+O2↑反应中,Na2O2中的O元素化合价为-1价,反应后变为0价和-2价,因此Na2O2既是氧化剂,又是还原剂,反应中每生成1个O2转移2个电子,O2为-1价的O化合价升高所得,故O2为氧化产物。
2.下列判断中正确的是( )。
A.可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2
B.可用CO2来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2
C.Na2O比Na2O2稳定
D.将足量的Na2O2、Na2O分别加入酚酞溶液中,最终溶液均为红色
答案:A
解析:CO2、H2O均能与Na2O2、Na2O反应,且CO2、H2O与Na2O2反应时均能产生O2,因为O2、CO2均是无色无味的气体,故Na2O2与CO2的反应无明显现象,而Na2O2与水反应会产生气泡,有明显的现象,A项正确,B项错误。Na2O在空气中加热时会转化为Na2O2,故Na2O2比Na2O稳定,C项错误。Na2O、Na2O2加入酚酞溶液中,两者均先与溶液中的水反应生成碱而使溶液变为红色,但Na2O2的水溶液具有漂白性,又会将红色溶液漂白,D项错误。
重难归纳
1.Na2CO3和NaHCO3的性质比较。
名称 碳酸钠(纯碱或苏打) 碳酸氢钠(小苏打)
物理性质 白色粉末,易溶于水 细小白色晶体,能溶于水,常温下其溶解度比Na2CO3的小
与酸反应 能反应,有气体产生 剧烈反应,有气体产生
二 碳酸钠和碳酸氢钠
2.碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别。
3.除杂(括号内物质为杂质)。
Ⅰ.苏打(Na2CO3)和小苏打(NaHCO3)都可以用作膨松剂,用于做面包、做馒头等,可以让这些面食更为松软。
Ⅱ.某治疗胃酸过多的药品说明书如下。
成分:本品为复方制剂,其组分为碳酸氢钠0.3 g,薄荷油0.001 5 g。
性状:本品为白色片;有薄荷的气味。
请思考下列问题。
(1)Na2CO3与NaHCO3固体加热时都能产生气体吗
(2)治疗胃酸的药物的主要成分能是Na2CO3吗
提示:(1)Na2CO3稳定性强,受热不易分解,而NaHCO3稳定性差,受热分解会产生气体。
(2)不能,因为碳酸钠的碱性太强。
典例剖析
有两份质量相同的NaHCO3,向第一份中加入盐酸使其充分反应;将第二份加热使其完全分解,冷却至原温度,再加入相同浓度的盐酸充分反应,则它们所耗用的盐酸的体积比为( )。
A.2∶1 B.1∶1
C.1∶2 D.4∶1
答案:B
解析:不论NaHCO3是直接与酸反应,还是受热分解后的固体再与酸反应,其中的Na+均转化为NaCl,因为两份质量相同的NaHCO3所含Na+的个数相同,则所需Cl-的个数相同,即消耗HCl的质量相同,所以由守恒式可直接判断出它们所耗用的相同浓度的盐酸的体积相同。
学以致用
(1)Na2CO3固体中混有少量NaHCO3固体,除去杂质的方法是 ,相关的化学方程式是 。
(2)NaHCO3固体中混有少量Na2CO3固体,除杂方法是 ,相关的化学方程式是 。
(3)NaOH固体中混有少量Na2CO3固体,除杂方法是 ,反应的离子方程式是 。
答案:(1)加热 2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑
(2)配成溶液,通入足量CO2后常温风干
Na2CO3+CO2+H2O══2NaHCO3
重难归纳
1.焰色试验产生的火焰颜色与元素的存在状态无关,如:灼烧钠的化合物和单质时,火焰颜色均为黄色。几种常见金属的焰色:锂——紫红色,钠——黄色,钾——紫色(透过蓝色钴玻璃),钙——砖红色,钡——黄绿色,铜——绿色。
三 焰色试验
2.焰色试验操作。
3.焰色试验体现的是元素的性质,没有新物质生成。焰色试验可以鉴别物质,这种鉴别物质的方法属于物理方法,而不是化学方法。
“灯树千光照,花焰七枝开”“东风夜放花千树,更吹落、星如雨。……蓦然回首,那人却在,灯火阑珊处。”
上述诗词中所涉及的现象都和焰色试验有关。思考:
(1)焰色试验用的铂丝或无锈铁丝,能否用铜丝代替
(2)每次焰色试验完成后,为何用盐酸洗净铂丝并灼烧至与原火焰的颜色相同
提示:(1)不能用铜丝,铜在灼烧时焰色呈绿色。
(2)盐酸易挥发,灼烧至与原火焰颜色相同说明洗干净了。
典例剖析
下列说法正确的是( )。
A.焰色试验中产生的焰色为黄色,说明该物质中肯定含有钠元素
B.某物质的焰色试验中产生的焰色不显紫色(未透过蓝色钴玻璃),说明该物质中肯定没有钾元素
C.焰色试验能用于鉴别所有金属元素
D.焰色试验是根据金属元素灼烧时火焰呈现的特征颜色判断试样中所含的金属元素,发生的是化学变化
A
解析:焰色试验时,钠元素的黄色会干扰钾元素的紫色,可用蓝色钴玻璃滤去钠元素的黄色进行观察;焰色试验常可用于鉴别部分金属元素;焰色试验发生的是物理变化。
学以致用
下列说法中正确的是( )。
A.非金属单质燃烧时火焰均为无色
B.NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同
C.观察金属元素的焰色均应透过蓝色钴玻璃观察
D.只有金属单质灼烧时火焰才有颜色
答案:B
解析:硫在空气中燃烧,火焰呈淡蓝色,A项错误。因焰色是金属元素的性质,只要含有的金属元素相同,无论是单质还是化合物灼烧时火焰颜色都相同,B项正确,D项错误。钾的焰色的观察需要透过蓝色钴玻璃滤去黄光,C项错误。
随堂训练
1.下列关于过氧化钠的说法中,不正确的是( )。
A.化学式为Na2O2 B.白色固体
C.能与H2O反应 D.能与CO2反应
答案:B
2.分别灼烧下列各组溶液,火焰呈黄色的是( )。
A.Na2CO3溶液 B.CuCl2溶液
C.稀盐酸 D.KCl溶液
答案:A
3.78 g过氧化钠与168 g碳酸氢钠固体混合后,在密闭容器中加热充分反应,排尽气体后冷却,残留的固体物质是( )。
A.Na2CO3 B.Na2O2、Na2CO3
C.NaOH、Na2CO3 D.Na2O2、NaOH、Na2CO3
答案:A
解析:168 g碳酸氢钠受热分解生成44 g CO2和18 g H2O,44 g CO2与78 g过氧化钠恰好完全反应得到碳酸钠。反应过程中可视为二氧化碳先与Na2O2反应,原因是水与过氧化钠反应生成氢氧化钠,氢氧化钠还要与二氧化碳反应。
4.下列关于碳酸钠和碳酸氢钠的比较中,不正确的是( )。
A.两者在水中的溶解度不同,室温下,碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠
B.两者的热稳定性不同,碳酸钠的热稳定性大于碳酸氢钠
C.两者都能与盐酸反应放出二氧化碳气体,等质量时生成CO2的量一样多
D.两者在一定条件下可以相互转化
答案:C
解析:等质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应生成CO2的量不同,NaHCO3含碳量高,生成CO2的量多。
5.用脱脂棉包住约0.2 g过氧化钠粉末,置于陶土网上,往脱脂棉上滴水,可观察到脱脂棉剧烈燃烧起来。
(1)由实验现象所得出的有关Na2O2和H2O反应的结论是:
a.有氧气生成;b. 。
Na2O2和H2O反应的化学方程式是 。
(2)某研究性学习小组拟用如图套管
装置进行实验,以证明上述结论。
①用以验证结论a的实验方法及现象是 。
②用以验证结论b的实验方法及现象是 。
答案:(1)反应放热 2Na2O2+2H2O══4NaOH+O2↑
(2)①将带火星的木条靠近p管口,木条复燃,证明反应中有氧气生成
②将导管q插入盛水的烧杯中,发现q处有气泡产生,证明反应放热
解析:(1)脱脂棉燃烧需要氧气,且温度达到其着火点,说明过氧化钠与水反应,有氧气生成,同时放热。(共51张PPT)
第1课时 氯气的性质
课前·基础认知
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素养 目标定位
目 标 素 养
1.能通过实验探究氯气的物理性质、化学性质,体会实验对认识和研究物质性质的重要作用,培养证据推理意识。
2.能用氧化还原反应、离子反应的观点预测并解释氯气的化学性质,并能用化学方程式正确表达。
3.以氯及其化合物知识的学习为线索,建立含氯元素的物质间的转化关系,进一步了解研究物质的思路和方法。
4.通过含氯物质性质和用途的学习,感受物质性质和用途的关系,体会化学对生活、环境保护的重要意义,增强社会责任感。
5.了解氯气的发现史,学习科学家的研究精神及勤于钻研、严谨求实的科学态度。初步学会氯气的实验室制备方法,并能根据反应原理确定合适的实验装置,树立安全意识和环保意识。
6.了解氯离子的检验方法,能够排除杂质离子的干扰,培养严谨求实的科学精神。
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课前·基础认知
一、氯的原子结构及氯元素的存在
1.氯的原子结构。
表现出 氧化 性。
2.氯元素的存在形态。
氯是一种重要的“ 成盐 元素”,在自然界中主要以 NaCl 、MgCl2、CaCl2等形式存在于海水中,还存在于陆地的盐湖、盐矿中。
二、氯气的发现和常见性质
1.氯气的发现。
氯气是18世纪70年代,瑞典化学家 舍勒 在研究软锰矿时发现的,但受当时流行学说的影响,他未能确认。直到1810年,英国化学家戴维才确认这种气体是氯气。
2.氯气的物理性质。
氯气是一种 黄绿 色、 有刺激性 气味的气体,密度比空气的 大 ,能溶于水。
微思考1 如何闻氯气的气味 根据氯气的性质,你能推测在实验室中应该怎样收集氯气吗
提示:闻氯气气味的方法:用手在盛有氯气的瓶口上方向鼻孔轻轻扇动,使极少量气体飘进鼻孔。
收集氯气的方法:可采用向上排空气法收集,不能采用排水法,但可以用排饱和食盐水法收集。
三、氯气的化学性质
1.与金属单质的反应。
2.与非金属单质的反应。
微思考2 我们以前学过的燃烧反应,都是物质在氧气中的燃烧。通过观察氢气在氯气中的燃烧,你对燃烧的条件及其本质有什么新的认识
提示:燃烧并不一定需要有氧气参与。燃烧是指发光、发热的剧烈氧化反应。
3.与水的反应。
(1)25 ℃时,1体积水可溶解约 2 体积氯气,氯气的水溶液称为氯水,氯水呈浅黄绿色。
(2)溶于水的氯气部分与水发生反应,化学方程式为Cl2+H2O
HCl+HClO,该反应的氧化剂是 Cl2 ,还原剂是 Cl2 。
(3)次氯酸具有 强氧化 性,能杀死水中的病菌,起到消毒的作用。
(4)验证次氯酸的漂白性。
褪色原因分析:使有色物质褪色的物质 不是氯气本身,而是氯气与水反应生成的次氯酸 。
(5)次氯酸是很弱的酸,只存在于水溶液中。次氯酸不稳定,在光照条件下容易发生分解反应,化学方程式为 2HClO 2HCl+O2↑ 。
4.与碱的反应。
(1)自来水常用氯气来杀菌、消毒,但因氯气的溶解度不大,而且生成的HClO很不稳定,不便于 保存 。因此常用氯气与碱反应制取次氯酸钠、次氯酸钙等具有 漂白 作用的物质。
(2)Cl2与NaOH溶液反应可以得到以 NaClO 为有效成分的漂白液。反应的化学方程式为 2NaOH+Cl2══ NaCl+NaClO+H2O 。
(3)将Cl2通入冷的石灰乳中,可以得到以 Ca(ClO)2 为有效成分的漂白粉。反应的化学方程式为 2Ca(OH)2+2Cl2═CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 。如果Cl2与Ca(OH)2反应充分,并使次氯酸钙成为主要成分,则得到漂粉精。
(4)漂白液、漂白粉、漂粉精可用作漂白棉、麻、纸张等的 漂白 剂,也可用作游泳池等场所的 消毒 剂。
微思考3 漂白粉、漂白液的使用都比较方便,但如果保存不善,它们也容易变质,想一想它们变质后会生成什么物质 应该怎样保存呢
提示:漂白液中的NaClO在空气中会与空气中的CO2作用生成HClO。HClO见光易分解为HCl和O2,因此漂白液最终会变成含有NaCl、HCl的溶液。漂白粉则会变成含有CaCl2和CaCO3的混合物。保存时应注意密封、避光。
微判断(1)漂白粉和漂粉精都属于纯净物。( )
(2)Cl2与H2O反应的离子方程式为Cl2+H2O 2H++Cl-+ClO-。( )
×
×
课堂·重难突破
重难归纳
1.Cl2的主要性质。
(1)氯气与金属反应时表现出强氧化性,与变价金属反应时得到高价的氯化物(如与Fe反应生成FeCl3);氯气不但能与活泼金属反应,也能与某些不活泼金属发生反应(如与铜反应)。
(2)H2与Cl2的反应条件可以是点燃,用于制HCl,然后溶于水制备盐酸,也可以是加热或光照二者的混合气体,但发生爆炸。
一 氯气的性质规律
(3)溶于水的部分氯气与水发生反应,氯水中仍有剩余的Cl2分子。
(4)Cl2与碱反应可用于工业上制漂白液和漂白粉。
制漂 白粉 2Cl2+2Ca(OH)2══CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
[有效成分:Ca(ClO)2]
制漂 白液 Cl2+2NaOH══NaCl+NaClO+H2O
(有效成分:NaClO)
2.次氯酸的性质。
3.含氯漂白剂的使用注意事项。
(1)漂白液、漂白粉在空气中久置会变质失效,都必须密封保存。
(2)浓盐酸与次氯酸钙能发生下列反应: Ca(ClO)2+4HCl(浓)══CaCl2+2Cl2↑+2H2O,所以不能将浓盐酸和漂白粉混合在一起使用。用贮存很久的漂白粉与浓盐酸反应制得的氯气中,可能含有的杂质气体有CO2、HCl。
(1)某氯气泄漏事故现场人员撤离时均用一块毛巾捂住口鼻以防止吸入氯气,请说明应急处理毛巾的方法。
(2)消防人员在某氯气泄漏事故现场向空中喷洒石灰水进行处理,请说明这样处理的原理(用化学方程式说明)。
提示:(1)可以将毛巾蘸肥皂水或小苏打水等呈弱碱性的溶液。
(2)2Cl2+2Ca(OH)2══CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
典例剖析
下图所示是验证氯气性质的微型实验,a、b、c、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4固体上滴加一滴浓盐酸后,立即用另一培养皿
扣在上面。
已知:
2KMnO4+16HCl(浓)══2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O, Cl2+2NaBr══2NaCl+Br2,Cl2+2KI══2KCl+I2,Fe3+遇KSCN溶液变红色。
对实验现象的“解释或结论”正确的是( )。
选项 实验现象 解释或结论
A a处变蓝,b处变红棕色 可证明氧化性:Cl2>Br2>I2
B c处先变红,后褪色 氯气与水生成了酸性物质
C d处立即褪色 氯气与水生成了漂白性物质
D e处变红色 还原性:Fe2+>Cl-
答案:D
解析:向KMnO4固体滴加一滴浓盐酸后,产生的氯气会与a~e处的物质发生反应。a处发生反应Cl2+2KI══2KCl+I2,可知氧化性: Cl2>I2,b处发生反应Cl2+2NaBr══2NaCl+Br2,可知氧化性Cl2>Br2,但无法比较Br2与I2的氧化性强弱,A项错误。c处蓝色石蕊试纸先变红后褪色,可知在此过程中有酸性物质生成,同时生成了漂白性物质,B项错误。d处立即褪色,在此过程中只能判断溶液不再显碱性,无法判断有无漂白性物质生成,C项错误。e处变红,说明Fe2+被Cl2氧化为Fe3+,而Cl2被还原为Cl-,还原剂Fe2+的还原性强于还原产物Cl-的还原性,D项正确。
学以致用
1.下列各化合物不能由单质直接化合制取的是( )。
A.FeCl3 B.CuCl2
C.AlCl3 D.FeCl2
答案:D
解析:因Cl2化学性质很活泼,与变价金属反应时生成高价态金属氯化物,Fe元素有+2价、+3价,Cu元素有+1价、+2价,Al元素只有+3价,所以D项符合题意。
2.漂粉精暴露在潮湿的空气中易失效,其原因与下列叙述无关的是( )。
A.HClO的酸性比H2CO3的弱
B.Ca(ClO)2是盐
C.HClO见光易分解
D.Ca(ClO)2能与碳酸反应
答案:B
解析:HClO的酸性比H2CO3的弱,漂粉精暴露在潮湿的空气中,其主要成分Ca(ClO)2易吸收空气中的H2O和CO2生成HClO,Ca(ClO)2+H2O+CO2══CaCO3↓+2HClO,HClO见光易分 解2HClO 2HCl+O2↑,生成无漂白性的物质而失效,该过程与Ca(ClO)2是盐无关,故选B。
重难归纳
1.氯水成分分析。
氯水中存在反应:Cl2+H2O HCl+HClO,HClO和HCl发生电离。氯水中含有以下粒子:
二 氯水的成分与性质
2.新制氯水的性质。
氯水中存在多种粒子,决定了它具有多重性质。
3.液氯、新制氯水和久置氯水的比较。
(1)区别。
比较项目 液氯 新制氯水 久置氯水
粒子种类 Cl2 H2O、Cl2、H+、Cl-、HClO、ClO-、OH- H2O、H+、Cl-、OH-
分类 纯净物 混合物 混合物
颜色 黄绿色 浅黄绿色 无色
性质 氧化性 酸性、氧化性、漂白性等 酸性
保存 特制钢瓶 棕色试剂瓶装,密封放置在冷暗处,一般现用现配 —
(2)变化的原因。
用经氯气消毒的自来水养金鱼,应将自来水放置在阳光照射的地方两天以上,才容易使金鱼适应新的水源。
(1)自来水经过太阳照射一段时间后,才适宜养金鱼的原因是什么(用必要文字和化学方程式表示)
(2)将盛有氯水的烧瓶置于阳光下照射有气泡产生,此气泡成分是什么 烧瓶内溶液的酸碱性变化是怎样的
(3)向含有酚酞的氢氧化钠溶液中滴加氯水,可以观察到什么现象 产生此现象的可能原因是什么 并设计实验验证产生此现象的可能原因。
提示:(1)用氯气消毒的自来水中,含有少量氯气和次氯酸,次氯酸有强氧化性,经过阳光照射,发生化学反应2HClO 2HCl+O2↑,放出氧气。
(2)气泡的成分是氧气。烧瓶内溶液酸性增强。
(3)溶液红色褪去,可能有两种原因:①氯水中含具有强氧化性的HClO,它的漂白性使溶液褪色;②氢氧化钠与氯水中含有的酸性物质反应,溶液的碱性减弱而使溶液褪色。向褪色后的溶液中再加入氢氧化钠溶液,若溶液重新变为红色则是原因②;若溶液无明显变化,则是原因①。
典例剖析
在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列实验现象及得出的结论不正确的是( )。
A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2
B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-
C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+
D.蓝色石蕊试纸滴加氯水只是变红,说明氯水中含有H+
D
解析:A项,氯水因含氯气分子而呈浅黄绿色,正确;B项,Ag+与Cl-生成AgCl白色沉淀,正确;C项,碳酸氢钠与酸发生反应: H++ ══H2O+CO2↑,正确;D项,蓝色石蕊试纸滴加氯水后变红说明氯水中含有H+,但氯水中还含有HClO,会使变红的试纸再褪色,错误。
学以致用
下列有关氯及其化合物的说法不正确的是( )。
A.工业上以氯气和澄清石灰水为原料制造漂白粉
B.氢气在氯气中燃烧,火焰呈苍白色
C.光照新制氯水有气体逸出,该气体是氧气
D.次氯酸能使染料等有机色素褪色,有漂白性,还能杀死水中的细菌,起消毒作用
答案:A
解析:Ca(OH)2在水中的溶解度较小,工业上常以氯气和石灰乳为原料制造漂白粉,A项错误。
随堂训练
1.下列有关氯气的性质或用途的叙述中错误的是( )。
A.工业上用氯气与消石灰反应来制漂白粉
B.用向上排空气法可收集氯气
C.氯气有毒,制取氯气的尾气要用碱溶液来吸收
D.氯气能使有色的鲜花变色,说明氯气具有漂白性
答案:D
解析:Cl2使有色的鲜花变色,是因为Cl2与水反应生成的HClO具有漂白性,D项错误。
2.下列实验过程中,不会产生气体的是( )。
答案:C
解析:A项,氯水中的HClO见光分解生成氧气;B项,氯水中的H+与发酵粉中的NaHCO3反应生成CO2;C项,氯水滴入KI溶液反应生成I2和KCl,没有气体产生;D项,H2O与Na2O2反应产生O2。
3.实验室为了使用方便,通常将氯气溶解于水中形成氯水或将其降温加压形成液氯来使用。下列有关这两种液体的实验描述都正确的是( )。
A.两种液体都可以使干燥的有色布条褪色
B.两种液体都可以使干燥的蓝色石蕊试纸变红
C.这两种液体都可用于消毒
D.分别向这两种液体中投入几颗金属锌粒均有气泡产生
答案:C
解析:液氯成分为Cl2,氯水(新制)成分为Cl2、HCl、HClO、H2O,液氯无漂白性、无酸性,氯水(新制)有漂白性和酸性,液氯溶于水得氯水,故选C。
4.室温下,单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体,在合适反应条件下,它们可按下面框图进行反应。又知E溶液是无色的。
请回答下列问题。
(1)A是 ,B是 ,C是 (填化学式)。
(2)反应①的化学方程式为 。
(3)反应③的离子方程式为 。
(4)反应④的化学方程式为 。
答案:(1)Fe Cl2 H2
(3)Fe+2H+══Fe2++H2↑
(4)2FeCl2+Cl2══2FeCl3(共49张PPT)
第2课时 氯气的实验室制法
氯离子的检验
课前·基础认知
课堂·重难突破
随堂训练
课前·基础认知
一、氯气的实验室制备
1.实验室制备氯气的原理是 MnO2+4HCl(浓) MnCl2 +Cl2↑+2H2O ;该实验过程中使用的盐酸必须是 浓盐酸 。
2.收集氯气的方法:向 上 排空气法(氯气的密度 大于 空气的密度)。
排饱和食盐水法(氯气在饱和食盐水中的溶解度很小)。
3.实验装置。
烧杯中NaOH溶液的作用是 吸收多余的Cl2,防止污染环境 。
微判断1(1)制氯气时,用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体。( )
(2)实验室制备Cl2时常用澄清石灰水进行尾气处理。( )
(3)为了加快反应,在制取Cl2时,加热温度越高越好。( )
×
×
×
4.实验室制备气体的常见装置。
根据已学习过的气体实验室制法填写下表:
微思考 在设计实验室制备气体的装置时,应考虑哪方面的问题
提示:设计实验室制备气体的装置时,要考虑反应物的状态、是否加热、生成气体的性质等。对于有毒气体还要考虑尾气处理等内容。
二、氯离子的检验
1.实验探究:
在三支试管中分别加入稀盐酸、氯化钠溶液和碳酸钠溶液,再各滴入几滴硝酸银溶液,观察现象,再加入稀硝酸观察现象。
2.实验结论。
如果溶液中存在 时,用AgNO3溶液检验Cl-的实验会受到干扰。因此,在用AgNO3溶液检验Cl-时,一般先在被检测溶液中加入稀硝酸酸化,目的是 排除 等的干扰,因为Ag2CO3等可溶于稀硝酸,而AgCl不溶。
3.氯离子的检验方法。
原理—Ag++Cl-══AgCl↓
↓
试剂— 稀硝酸 + AgNO3 溶液
↓
操作—先加适量稀硝酸,再加 AgNO3 溶液
↓
现象—产生 白色沉淀
↓
结论—含有 Cl-
微判断2(1)溶液中加入AgNO3溶液有沉淀,说明溶液中一定含Cl-。( )
(2)NaClO中含有氯元素,向NaClO溶液中加入用硝酸酸化的AgNO3溶液,可产生白色沉淀。( )
×
×
课堂·重难突破
重难归纳
1.实验装置。
氯气的实验室制备
2.制备流程。
反应原理—用氧化剂(如MnO2)氧化浓盐酸
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
↓
制备装置类型—固体+液体 气体
↓
净化方法—通过盛放饱和食盐水的洗气瓶除去HCl,再通过盛放浓硫酸的洗气瓶除去水蒸气
↓
收集气体—向上排空气法或排饱和食盐水法
↓
尾气吸收—用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收
3.验满的方法。
操作 现象 结论
观察法 观察到集气瓶内充满了黄绿色气体 证明已经收集满气体
将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近集气瓶口 试纸变蓝 将湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶口 试纸先变红后又褪色 4.实验室气体制备的一般流程。
Ⅰ.制备Cl2的其他化学反应原理:
①14HCl(浓)+K2Cr2O7══2KCl+2CrCl3+7H2O+3Cl2↑;
②16HCl(浓)+2KMnO4══2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑;
③6HCl(浓)+KClO3══KCl+3H2O+3Cl2↑;
④4HCl(浓)+Ca(ClO)2══CaCl2+2Cl2↑+2H2O。
Ⅱ.海洋是一个重要的资源宝库,大部分氯以氯化物的形式存在于海洋中。
请回答以下问题。
(1)怎样验证海水中含有Cl-
(2)将Cl-转化为Cl2的过程,发生氧化反应还是还原反应 需要加入氧化剂还是还原剂
(3)在实验室制取少量的氯气的实质是用氧化剂把浓盐酸中的-1价氯元素氧化到0价,请列举合适的氧化剂(至少举出2种物质)。
提示:(1)取少量海水加入试管中,先加稀硝酸酸化,再滴加AgNO3溶液,如果产生白色沉淀则说明海水中含有Cl-。
(2)发生氧化反应,应加入氧化剂。
(3)MnO2、K2Cr2O7、KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等。
典例剖析
(1)实验室制取Cl2时,下列操作不正确的是 (填序号)。
①装置Ⅰ可用于制取少量Cl2
②用装置Ⅱ除去Cl2中的少量HCl
③用装置Ⅲ制取Cl2
④用装置Ⅳ干燥Cl2
(2)实验室制取干燥、纯净的氯气,除了二氧化锰、浓盐酸外还需要 、 、 。
(3)已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。
若用如下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气及验证它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置,其中有错误的是 (填字母,下同)。
(4)在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的装置正确的是 。
答案:(1)①②③④
(2)饱和食盐水 浓硫酸 NaOH溶液
(3)BD
(4)C
解析:(1)①实验室制取Cl2用浓盐酸与MnO2反应,而不用稀盐酸;②除去Cl2中的HCl气体用饱和食盐水,将含有少量HCl的Cl2通入NaHCO3溶液会发生反应并放出CO2气体,且气体应“长进短出”;③MnO2与浓盐酸需在加热条件下反应;④干燥Cl2使用浓硫酸洗气瓶,气体应“长进短出”。(2)制取纯净Cl2还需饱和食盐水除去HCl气体,浓硫酸干燥Cl2,NaOH溶液除去多余的Cl2。(3)B处NaOH溶液与Cl2能反应;D处试管缺少出气导管且将导管末端通入NaOH溶液中。
(4)集气瓶中使用单孔橡胶塞塞紧,只能进气,不能排气,则瓶内压强增大到一定程度,可能将橡胶塞压出,A项错误。因为Cl2比空气的密度大,Cl2应短管进,B项错误;该装置既能收集Cl2,又能进行尾气处理且防倒吸,C项正确。由于Cl2与NaOH反应,所以不能收集到Cl2,D项错误。
学以致用
1.实验室用下列两种方法制氯气:①用含HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应;②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气( )。
A.①比②多 B.②比①多
C.一样多 D.无法比较
答案:B
解析:由化学方程式:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+ 2H2O知,87 g MnO2与146 g HCl恰好反应。①随反应进行浓盐酸变稀而停止反应,②中是足量浓盐酸,因此②放出Cl2更多。
2.在制氯气时有如下操作,正确的操作顺序是( )。
①连接好装置,检查气密性
②缓缓加热,加快反应,使气体均匀逸出
③在圆底烧瓶中加入二氧化锰粉末
④从盛有浓盐酸的分液漏斗中将浓盐酸缓缓滴入烧瓶中
⑤将多余的Cl2用NaOH溶液吸收
⑥用向上排空气法收集氯气
A.①②③④⑤⑥ B.③④②①⑥⑤
C.①④③②⑥⑤ D.①③④②⑥⑤
D
解析:确定实验室制取气体的操作顺序要注意:①连接好装置后,要先检查气密性,后装试剂;②装试剂的顺序是先加固体,后加液体;③对于有毒的气体,一定要有尾气处理装置。
随堂训练
1.实验室制取氯气,常用排饱和食盐水的方法收集,原因是
( )。
A.可产生更多的氯气
B.只有饱和食盐水才能除去HCl杂质
C.既能除去HCl,又能防止Cl2的溶解
D.食盐水易得到
答案:C
解析:实验室用二氧化锰固体和浓盐酸加热制取氯气,氯化氢是易挥发的气体,所以制取的氯气中常含有氯化氢杂质,由于氯气难溶于饱和食盐水,用排饱和食盐水的方法收集既能除去HCl,又能防止Cl2的溶解,C项正确。
2.某同学用下列装置制备并进行有关Cl2的实验。
下列说法中正确的是( )。
A.Ⅰ图中:如果MnO2过量,浓盐酸就可被全部消耗
B.Ⅱ图中:闻Cl2的气味
C.Ⅲ图中:生成蓝色的烟
D.Ⅳ图中:若气球干瘪,证明Cl2可与NaOH反应
答案:B
解析:二氧化锰只与浓盐酸反应,不与稀盐酸反应,MnO2与浓盐酸反应时,会出现盐酸变稀而导致反应中止的情况,因此A中浓盐酸不可能被全部消耗,A项错误。Cl2有毒,闻其气味时应用手轻轻在瓶口扇动,仅使极少量气体飘入鼻孔中,B项正确。Cu丝在Cl2中燃烧生成棕黄色的烟,C项错误。若Cl2能与NaOH溶液反应,烧瓶内压强减小,气球就会鼓起,D项错误。
3.向稀硝酸酸化的某溶液滴加AgNO3溶液后,有白色沉淀生成,则该溶液一定含有( )。
A.Na+ B.Cl-
C.Al3+ D.
答案:B
解析:向稀硝酸酸化的某溶液滴加AgNO3溶液后,有白色沉淀生成,白色沉淀为AgCl,B项正确。
4.现有盐酸、氯化钠溶液、氢氧化钠溶液和氯水四种溶液,可用来区别它们的一种试剂是( )。
A.AgNO3溶液 B.酚酞溶液
C.紫色石蕊溶液 D.饱和食盐水
答案:C
解析:盐酸使紫色石蕊溶液变红;NaCl遇紫色石蕊溶液无明显现象;NaOH溶液使紫色石蕊溶液变蓝;氯水使紫色石蕊溶液先变红,后褪色。
5.在实验室中用二氧化锰与浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此实验,所用仪器如图:
(1)上述仪器的正确连接顺序为(填各接口处的字母): 。
(2)装置中,饱和食盐水的作用是 ;NaOH溶液的作用是 。
(3)化学实验中常用湿润的碘化钾淀粉试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生,可观察到 ,反应的化学方程式为 。
(4)写出下列反应的化学方程式。
①气体发生装置中进行反应的化学方程式: ;
②NaOH溶液中发生反应的化学方程式: 。
答案:(1)E→C→D→A→B→H→G→F
(2)除去氯气中的HCl 吸收过量的氯气,防止污染空气
(3)淀粉碘化钾试纸变蓝 2KI+Cl2══2KCl+I2
(4)①MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
②2NaOH+Cl2══NaCl+NaClO+H2O
解析:(1)实验目的为制备干燥纯净的氯气,发生装置中制出的氯气中混有HCl和水蒸气,先用饱和食盐水除去HCl,即E→C→D,然后通过浓硫酸进行干燥,即D→A→B,因为氯气的密度大于空气的密度,因此B→H→G,氯气有毒,必须处理尾气,即G→F。
(2)上述装置中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl;浓硫酸的作用是除去Cl2中的水;NaOH溶液的作用是吸收过量的Cl2防止污染空气。
(3)Cl2可以与KI反应生成I2,淀粉遇I2变蓝。
(4)①制备氯气的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+ Cl2↑+2H2O;
②氯气与NaOH溶液反应:
2NaOH+Cl2══NaCl+NaClO+H2O。(共47张PPT)
第1课时 物质的量的单位——摩尔
课前·基础认知
课堂·重难突破
素养·目标定位
随堂训练
素养 目标定位
目 标 素 养
1.了解物质的量及其单位——摩尔。
2.通过对比、类比、归纳、演绎等多种研究方法,了解阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度的含义和应用,体会定量研究对化学科学的重要作用。
3.能基于物质的量认识物质的组成及其化学变化,并运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积之间的相互关系进行简单计算。知道从定量角度认识宏观物质和微观粒子的相互关系是研究化学问题的科学方法之一。
4.了解物质的体积大小的决定因素,知道气体体积与温度、压强的关系,并能从微观角度进行分析物质体积的影响因素。
5.认识容量瓶,初步学会配制一定物质的量浓度的溶液的方法和技能,通过对实验细节的分析,增强定量研究的意识。
6.通过了解生产、生活、科研中的多种计量方法,认识化学计量方法的选择取决于实际需要,初步学会从实际需求的角度审视化学问题。
知 识 概 览
课前·基础认知
一、物质的量及其单位
1.定义:物质的量是一个 物理量 ,表示含有 一定数目粒子 的集合体。符号为 n 。
2.单位:单位为 摩尔 ,简称摩,符号为 mol 。
3.衡量标准:国际上规定,1 mol粒子集合体所含的粒子数约为6.02×1023。
4.阿伏加德罗常数: 1 mol 任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数,符号为 NA ,通常用 6.02×1023 mol-1 表示。
5.物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数之间的关系:
n= 。其中n表示物质的量,NA表示阿伏加德罗常数,N表示 粒子数 。
微判断1(1)物质的量就是物质的质量。( )
(2)1 mol NH3所含原子数约是2.408×1024。( )
(3)物质的量的单位——摩尔只适用于分子、原子和离子。
( )
×
√
×
二、摩尔质量
1.摩尔质量的定义: 单位物质的量的物质具有的质量 叫做摩尔质量。
2.符号和单位:符号为 M ,常用的单位为 g/mol 或 g·mol-1 。
如钠的摩尔质量是23 g·mol-1。
3.物质的量(n)、质量(m)和摩尔质量(M)之间的关系:
n= 。
微判断2(1)1 mol HCl的质量是36.5 g·mol-1。( )
(2)硫酸根离子的摩尔质量是96 g·mol-1。( )
(3)32 g O2中约含有6.02×1023个氧原子。( )
×
√
×
课堂·重难突破
重难归纳
1.使用物质的量时要注意以下四点。
(1)专有化:物质的量是一个专用名词,在表述时不可增减,“物质的量”是一个物理量。
(2)微观化:物质的量的单位是摩尔,只用于表示分子、原子、离子、质子、中子、电子等微观粒子的多少,不能表示宏观物质的数量。
一 物质的量及其单位
(3)具体化:在使用物质的量表示物质时,必须具体指明粒子的种类。如1 mol氢的表述是错误的,没有指明氢元素微观粒子的名称,可以写成1 mol H或1 mol H2,明确微观粒子。
2.阿伏加德罗常数。
(1)阿伏加德罗常数的单位为 mol-1。
(2)阿伏加德罗常数是指1 mol任何粒子的粒子数,这里的粒子指同种粒子,如1 mol O2中的分子数为NA,而1 mol O2中的氧原子数为2NA。
(3)阿伏加德罗常数精确值为1 mol粒子含有的粒子数,近似值为6.02×1023 mol-1。
3.关于摩尔质量的三个要点。
(1)摩尔质量以g·mol-1为单位时,只是在数值上与相对分子质量或相对原子质量相等,其含义和单位是不同的。
(2)对于指定的物质来说,其摩尔质量的值是一个定值,不随物质的物质的量的多少而改变。
(3)电子的质量非常微小,所以粒子的摩尔质量以 g· mol-1为单位时,其数值近似等于该粒子的相对分子质量或相对原子质量。
(1)1 mol H、1 mol H+、
1 mol H2所表示的含义是
否相同
(2)每天适量喝水是保证健
康的好习惯。某同学每天坚持喝约2 L的水。
①该同学每天喝的水的物质的量是多少 (设水的密度为1 g·mL-1)
②该同学一天喝的水分子个数大约是多少
提示:(1)不同。虽然都是1 mol粒子,但粒子种类不同,它们分别表示1 mol氢原子、1 mol氢离子和1 mol氢分子。
(2)①111.1 mol ②6.7×1025
典例剖析
水是生命之源,了解水的组成也是化学学习的内容之一。设NA代表阿伏加德罗常数的值,下列有关说法正确的是( )。
A.1 mol H2O约含有6.02×1023个氢原子
B.H2O的摩尔质量是18 g
C.1 mol O2的质量是32 g,含有的氧原子数为2NA
D.2NA个H2O的摩尔质量为36 g· mol-1
答案:C
解析:A项,1 mol H2O含有2 mol氢原子,约2×6.02×1023个氢原子;B项,摩尔质量的单位为g· mol-1;D项,摩尔质量与物质的量的多少无关,错误。
学以致用
1.下列有关说法正确的是( )。
A.摩尔是国际单位制中7个物理量之一
B.1摩尔氯含有6.02×1023 个氯分子
C.阿伏加德罗常数就是6.02×1023
D.0.5 mol O2含有6.02×1023 个氧原子
答案:D
解析:摩尔是单位,不是物理量,故A项错误。“1摩尔氯”指代不明,没有指出是氯原子还是氯气分子,故B项错误。阿伏加德罗常数指的是1 mol任何粒子含有的粒子数,是一个物理量,其单位是mol-1,故C项错误。0.5 mol O2含有氧原子的物质的量n(O)=0.5 mol×2=1 mol,故氧原子数N(O)=n·NA=6.02×1023 ,故D项正确。
2.下列说法中正确的是( )。
A.摩尔是用来描述微观粒子的物理量
B.0.5 mol H2O中含有的原子数目为1.5NA
C.64 g氧相当于2 mol氧
D.1 mol任何物质都含有6.02×1023个原子
答案:B
解析:摩尔是物质的量的单位,而不是物理量,A项不正确。0.5 mol H2O中含有1 mol H原子和0.5 mol O原子,共1.5 mol原子,即1.5NA,B项正确。2 mol氧未指明粒子种类,C项不正确。1 mol任何物质不一定含有6.02×1023个原子,如1 mol O2,D项不正确。
重难归纳
基本关系式
二 关于物质的量、摩尔质量、粒子数目的简单计算
(1)一种粒子的摩尔质量就是1 mol该粒子的质量,这种说法对吗 为什么
(2)物质摩尔质量如何确定
提示:(1)不对。摩尔质量的单位是g·mol-1,物质的质量单位是g,两者的意义不同。
(2)①摩尔质量(g·mol-1)在数值上等于相对分子质量或相对原子质量。
②已知一个分子的质量时:M=m(分子)×NA。
典例剖析
【例1】 下列说法不正确的是( )。
A.硫酸的摩尔质量(单位:g·mol-1)与6.02×1023个磷酸分子的质量(单位:g)在数值上相等
B.6.02×1023个N2和6.02×1023个O2的质量比等于7∶8
C.3.2 g O2所含的原子数目约为0.2×6.02×1023
D.常温、常压下,0.5×6.02×1023个二氧化碳分子质量是44g
答案:D
解析:H2SO4的摩尔质量为98 g·mol-1,6.02×1023个H3PO4分子的质量为98 g,两者数值相等,A项正确。6.02×1023个N2和6.02×1023个O2的质量比为两者的相对分子质量之比,即28∶32=7∶8,B项正确。3.2 g O2物质的量为 =0.1 mol,含氧原子数约为0.1×2×6.02×1023,C项正确。0.5×6.02× 1023个CO2物质的量为0.5 mol,质量为0.5 mol×44 g·mol-1=22 g,D项不正确。
【例2】 在14.2 g Na2SO4中:
(1)含有的Na+的数目是 ;
(2)含有的 的质量是 ;
(3)含氧原子的物质的量是 。
答案:(1)1.204×1023
(2)9.6 g
(3)0.4 mol
解析:由化学式Na2SO4可得如下关系式:
所以有:
(1)n(Na+)=2n(Na2SO4)=0.2 mol,
N(Na+)=0.2 mol×6.02×1023 mol-1=1.204×1023;
学以致用
1.下列有关物质的量和摩尔质量的叙述,正确的是( )。
A.水的摩尔质量是18 g
B.12 g C中约含有6.02×1023个碳原子
C.1 mol水中约含有6.02×1023个氢原子
D.1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子
答案:B
解析:摩尔质量的单位是g·mol-1,A项错误。12 g C的物质的量n= =1 mol,近似为6.02×1023 mol-1,B项正确。在1 mol水中约含有2×6.02×1023个氢原子,C项错误。构成物质的基本粒子有分子、原子和离子等,并非任何物质都是由分子构成的,D项错误。
2.已知3.2 g某气体中所含的分子数约为3.01×1022,此气体的摩尔质量为( )。
A.64 g·mol-1 B.64 mol
C.64 g D.32 g·mol-1
答案:A
随堂训练
1.下列表示错误的是( )。
A.1 mol H2
B.1 mol Fe
C.1 mol
D.1 mol小米
答案:D
解析:物质的量不适用于描述宏观物质。
2.下列说法中正确的是( )。
A.1 mol氢约含有阿伏加德罗常数个氢
B.1 mol CaCl2含有1 mol Cl-
C.1 mol电子约含有6.02×1023个电子
D.1 mol H2O含有1 mol H2和1 mol O
答案:C
解析:未指明粒子的种类,A项错误。1 mol CaCl2应含有2 mol Cl-,B项错误。正确的表述为1 mol H2O含有2 mol H和1 mol O,D项错误。
3.下列有关摩尔质量的描述或应用中正确的是( )。
A.1 mol OH-的质量为17 g·mol-1
B.二氧化碳的摩尔质量为44 g
C.铁原子的摩尔质量等于它的相对原子质量
答案:D
解析:A项中质量的单位为“g”;B项单位应为“g·mol-1”;C项没有指出以“g·mol-1”为单位,也没有指出在数值上相等;D项中可用1 mol Na的质量除以1 mol Na的原子数,求得每个钠原子的质量。
4.下列物质中,与0.3 mol H2O含有相同氢原子数的物质是
( )。
A.18.9 g HNO3 B.3.612×1023个HCl分子
C.0.1 mol H3PO4 D.0.2NA个CH4分子
答案:B
解析:0.3 mol H2O含氢原子0.6 mol。A中HNO3的物质的量为0.3 mol,含氢原子为0.3 mol;B中HCl的物质的量为0.6 mol,含氢原子为0.6 mol;C中含氢原子为0.3 mol;D中CH4的物质的量为0.2 mol,含氢原子为0.8 mol。
5.设NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是
( )。
A.2.4 g金属镁变成镁离子时失去的电子数为0.1NA
B.2 g氢气中含有的原子数为NA
C.3.01×1023个氮分子中含有的原子数为2NA
D.18 g水中含有的电子数为10NA
答案:D
解析:2.4 g Mg的物质的量为0.1 mol,而1 mol Mg变成Mg2+时失去2 mol电子,所以2.4 g Mg应失去0.2NA个电子,A项错误。H2为双原子分子,2 g氢气即1 mol H2,应含有2 mol H,所含氢原子个数为2NA,B项错误。N2为双原子分子,3.01×1023个氮气分子中所含原子数应为2×3.01×1023,即NA,C项错误。1个水分子含有10个电子,18 g H2O的物质的量为1 mol,含有的电子数为10NA,D项正确。
6.(1)请填写下表:
(2)O2和O3是氧元素的两种单质。
等质量的O2和O3所含分子数之比为 ,原子个数之比为 。
(3)摩尔质量是指单位物质的量的物质所含有的质量。
①已知NH3的相对分子质量为17,则NH3的摩尔质量为 。
②NA为阿伏加德罗常数,已知a g某气体中含分子数为b,则该气体的摩尔质量为 。
③已知一个铁原子的质量为b g,则铁的摩尔质量为 。
④1.28 g某气体含有的分子数目为1.204×1022,则该气体的摩尔质量为 。
答案:(1)
(2)3∶2 1∶1
解析:(1)M(SO2)=64 g·mol-1,
2 mol SO2的质量为2 mol×64 g·mol-1=128 g,
2 mol SO2的分子数目为2 mol×6.02×1023 mol-1=1.204×1024,(共47张PPT)
第2课时 气体摩尔体积
课前·基础认知
课堂·重难突破
随堂训练
课前·基础认知
一、决定物质体积大小的因素
结论:
(1)在相同条件下粒子数相同的不同固态或液态物质的体积 不相同 ;
(2)在同温同压条件下,粒子数相同的任何气体的体积都 相同 。
微训练1 同温同压下,1 mol H2和1 mol O2,它们的( )。
A.质量相同,体积不同 B.分子数相同,质量不同
C.体积相同,分子数不同 D.体积相同,原子数不同
答案:B
解析:同温同压下,1 mol H2和1 mol O2的分子数相同,原子数相同,但质量不同。
二、气体摩尔体积
1.气体摩尔体积。
2.在相同的温度和压强下,相同 体积 的任何气体都含有 相同数目的粒子 。
微判断(1)设NA为阿伏加德罗常数的值。22.4 L氧气中含有NA个氧气分子。( )
(2)标准状况下,气体摩尔体积约为22.4 L。( )
(3)标准状况下,1 mol任何物质的体积都约为22.4 L。( )
(4)在标准状况下,22.4 L H2和N2的混合气体的物质的量约为1 mol。( )
(5)44 g CO2的体积约为22.4 L。( )
(6)标准状况下,0.5 mol H2O的体积约为11.2 L。( )
(7)单位物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积。( )
×
×
×
√
×
×
√
微训练2 下列四幅图中,小白球代表的是氢原子,大灰球代表的是氦原子。最适合表示同温同压下,等质量的氢气与氦气的混合气体的图示是( )。
答案:C
课堂·重难突破
重难归纳
1.粒子数目相同的物质体积关系。
一 影响物质体积大小的因素
2.在气体分子个数、温度、压强一定时,气体体积的大小决定于气体分子间的平均距离,与分子种类无关。如相同温度和压强下,1 mol O2和1 mol空气的体积相同,因为当温度和压强相同时,任何气体分子的间距都近似相等,所以不管1 mol单一气体还是混合气体的体积都近似相等。
同温同压下,相同质量的H2和O2所占的体积相同吗 其体积比是多少
提示:不相同。设两者质量均为1 g,同温同压下,气体的物质
典例剖析
下列关于决定物质体积大小的因素的说法不正确的是
( )。
A.物质的体积取决于粒子数目、粒子大小和粒子间距离
B.相同条件下,粒子数相同的任何气体都具有相同的体积
C.同温同压下,1 mol任何物质所占有的体积均相同
D.等质量的H2,压强越小、温度越高,气体所占体积越大
答案:C
解析:从微观角度来说,物质的体积由粒子数目、粒子大小和粒子之间的距离决定,A项正确。相同条件下气体分子间的距离相同,故粒子数相同的气体,体积也相同,B项正确。C项结论只适用于气体,C项错误。等质量的气体,压强越小、温度越高,体积越大,D项正确。
学以致用
同温同压下,若两种气体所占体积不同,其主要原因是( )。
A.气体分子的大小不同
B.气体分子间平均距离不同
C.气体的物质的量不同
D.气体的摩尔质量不同
答案:C
重难归纳
1.标准状况下的气体摩尔体积。
二 气体摩尔体积
(1)1个条件:必须为标准状况。非标准状况下,1 mol气体的体积不一定是22.4 L。因此在使用气体摩尔体积时,一定要看清气体所处的状态。
(2)1种状态:必须为气体。如水、酒精、CCl4等物质在标准状况下不是气体。
(3)2个数据:“1 mol”“约22.4 L”。
2.气体摩尔体积的适用范围。
气体摩尔体积的适用范围是气体,可以是单一气体,也可以是混合气体,如0.2 mol H2与0.8 mol O2的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L。
下图表示了气体(标准状况下)的物质的量与体积、粒子数、质量、密度、摩尔质量的关系,你能写出有关计算公式吗
典例剖析
设NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )。
A.在常温常压下,11.2 L Cl2含有的分子数为 0.5NA
B.在常温常压下,1 mol氦气含有的原子数为NA
C.32 g氧气含原子数为NA
D.NA个O2的质量只有在标准状况下才是32 g
答案:B
解析:在A中,标准状况下,11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA,而题中为常温常压,故A项错误。B中氦气为单原子分子,1 mol氦气含有的原子数目为NA,B项正确。C中O2的摩尔质量为32 g·mol-1 ,且O2为双原子分子,所以32 g O2含原子数为
×2NA mol-1=2NA,C项错误。NA个O2的质量为32 g,与状态无关,与外界条件无关,D项错误。
学以致用
下列叙述正确的是( )。
A.1 mol任何气体的体积都为22.4 L
B.1 mol固体在标准状况下所占的体积为22.4 L
C.只有在标准状况下,气体摩尔体积才约为22.4 L·mol-1
D.标准状况下,22.4 L任何气体的物质的量都是1 mol
答案:D
解析:A中没有指明该物质所处的条件,即温度、压强,错误; B中1 mol固体在标准状况下体积不是22.4 L,错误;C中在非标准状况下,气体的摩尔体积也可能是22.4 L·mol-1,错误;D中是对气体摩尔体积概念的应用,正确。
重难归纳
1.阿伏加德罗定律。
(1)内容:同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。
(2)适用范围:阿伏加德罗定律及其推论适用于气体,可以是单一气体,也可以是混合气体,对固体和液体不适用。
(3)“三同定一同”规律:同温、同压、同体积、同分子数中只要有“三同”,则必有“第四同”。
三 阿伏加德罗定律及重要推论
2.阿伏加德罗定律的推论。
验证“同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同的数目的分子”。查阅资料:HCl和NH3均不溶于石蜡油,也不与之反应。HCl和NH3会完全反应生成白色固体氯化铵(NH4Cl)。HCl在空气中容易形成白色酸雾。该小组同学设计了如图所示的装置,图中B管的容积是A管的2倍,固定装置和尾气处理装置略。
步骤1:连接装置并检查装置气密性。
步骤2:B管用排石蜡油法收集氨气,使集气管中充满与大气压强相等的纯净氨气,关闭活塞K4、K5。
步骤3:在A管中充满与大气压强相等的干燥HCl气体。操作是 。
步骤4:缓慢开启活塞K3,A管中的现象是 。
问题讨论:要达到实验目的,当反应完成并恢复到室温时,B管中预期的现象是 。
提示:步骤3:关闭活塞K3,打开活塞K1、K2,从K2处通入干燥的HCl气体,直到K1出现白色酸雾时,关闭K1、K2
步骤4:产生白烟 问题讨论:石蜡油充满B管
典例剖析
在容积相同的两个密闭容器中分别充满气体O2、O3,当这两个容器内温度和压强相等时,下列说法正确的是( )。
A.两种气体的物质的量不相等
B.两种气体的质量相等
C.两种气体所含的原子数目相等
D.两种气体的分子数目相等
答案:D
解析:等温等压等体积的气体具有相等的物质的量和分子数,A项错误,D项正确。因O2和O3的摩尔质量不相等,两者的质量不相等,B项错误。因O2和O3的分子组成不相同,在分子数相同的前提下,两者的原子数是不相同的,C项错误。
学以致用
1.下列叙述正确的是( )。
A.同温同压下,相同体积的物质,其物质的量必然相等
B.任何条件下,等物质的量的氧气和一氧化碳所含的分子数必然相等
C.1 L一氧化碳气体一定比1 L氧气的质量小
D.同温同压下,等体积的物质所含的分子数一定相等
答案:B
解析:只有气体物质才符合阿伏加德罗定律——在同温同压下,具有相同体积的气体的物质的量相等。具有相同物质的量的两种由分子构成的物质具有相同的分子数。因温度、压强不能确定,故1 L CO和1 L O2的物质的量大小也不能确定,即两者的质量大小无法比较,C项错误。
2.如图有两瓶体积相等的气体,在同温同压下瓶内气体的关系一定正确的是( )。
A.原子数相等
B.密度相等
C.质量相等
D.摩尔质量相等
答案:A
的物质的量相同,又都是双原子分子,所以原子的物质的量相同,由原子个数之比等于其物质的量之比可得两瓶内分子所含原子数相同,A项正确;两瓶内分子的物质的量相等,由m=nM,M不一定相等,故m不一定相等,同时由ρ= 也可得ρ不一定相等。
随堂训练
1.下列物质的体积约为22.4 L的是( )。
A.标准状况下1 mol CO2
B.28 g N2
C.标准状况下1 mol H2O
D.1 mol H2
答案:A
解析:标准状况下1 mol CO2的体积约为22.4 L,A项正确;28 g N2的物质的量= =1 mol,但没有指明是否为标准状况,无法确定其体积,B项错误;标准状况下H2O不是气体,1 mol H2O的体积不是22.4 L,C项错误;没有指明是否为标准状况,无法确定1 mol H2的体积,D项错误。
2.下列说法正确的是( )。
A.20 ℃、1.01×105 Pa时,同体积的O2和CO2含有相同数目的分子数
B.1 mol气态物质,当体积为22.4 L时,该气体一定处于标准状况
C.常温常压下,2 mol任何气体体积都约为44.8 L
D.同温同压下,相同体积的任何气体单质所含分子数和原子数都相同
答案:A
解析:根据阿伏加德罗定律,同温同压下,同体积的任何气体都含有相同数目的分子数,A项正确,D项错误。B项中,1 mol气态物质在非标准状况时,体积也有可能等于22.4 L。C项中,标准状况下,气体的摩尔体积才是22.4 L·mol-1。
3.标准状况下,若11.2 L氧气含有x个氧原子,则阿伏加德罗常数的数值可表示为( )。
A.4x B.3x
C.2x D.x
答案:D
4.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是( )。
A.NA个氧分子与NA个氢分子的质量比等于16∶1
B.标准状况下,22.4 L以任意比混合的氢气和一氧化碳混合物所含原子数为2NA
C.标准状况下,0.5NA个H2O分子所占体积约为11.2 L
D.16 g O2和O3的混合物中共含有NA个氧原子
答案:C
解析:标准状况下,H2O不是气态,则0.5 mol H2O体积不是11.2 L,C项错误。
5.现有a g某气体,它由双原子分子构成,它的摩尔质量为b g·mol-1。若阿伏加德罗常数的值用NA表示,则:
(1)该气体的物质的量为 mol;
(2)该气体所含原子总数为 个;
(3)该气体在标准状况下的体积为 L;
(4)该气体在标准状况下的密度为 g·L-1;
(5)该气体一个分子的质量为 g。 (共66张PPT)
第3课时 物质的量浓度
课前·基础认知
课堂·重难突破
随堂训练
课前·基础认知
一、物质的量浓度
1.溶液组成及表示溶液组成的物理量。
溶液是指 将一种(或多种)物质溶解在另一种物质中形成的均一、稳定 的混合物。表示溶液组成可以用溶质质量分数这个物理量,它是以 溶质的质量 与 溶液的质量 之比来表示溶液中溶质与溶液质量关系的。
2.物质的量浓度。
含义—用来表示 单位体积 的溶液里所含溶质B的
物质的量 的物理量
↓
符号—符号为 cB
↓
单位—常用单位为 mol·L-1 (或 mol/L )
↓
表达式—表达式 cB= 。如1 L 溶液 中含有 1 mol 溶质,溶质的物质的量浓度就是1 mol·L-1
微思考 在1 L水中溶解1 mol NaOH,所得溶液的物质的量浓度是1 mol·L-1吗 为什么
提示:不是。因为所得溶液的体积不是1 L。
二、配制一定物质的量浓度的溶液
1.认识容量瓶。
(1)构造与用途。
(2)容量瓶的使用方法。
使用容量瓶时注意以下几点:
①容量瓶 瓶塞须用结实的细绳系在瓶颈上 ,以防止损坏或丢失。
②在使用前,首先要检查容量瓶是否完好,瓶口处是否漏水。经检查不漏水的容量瓶才能使用。
③容量瓶使用完毕,应 洗净、晾干 。(玻璃磨口瓶塞应在瓶塞与瓶口处垫一张纸条,以免瓶塞与瓶口粘连)
2.配制一定物质的量浓度溶液的方法。
在用固体试剂配制溶液时,首先需要根据所配制溶液的体积和溶质的物质的量浓度,计算出所需溶质的质量。然后根据所要配制的溶液的体积,选用合适的容量瓶。
[实验]配制100 mL 1 mol·L-1 NaCl溶液。
(1)主要仪器。
托盘天平、烧杯、玻璃棒、100 mL容量瓶、胶头滴管等。
(2)配制过程。
3.浓溶液的稀释。
稀释公式: c(浓溶液)·V(浓溶液)= c(稀溶液)·V(稀溶液) 。
微判断(1)用固体配制溶液时,可直接将固体在容量瓶中进行溶解。( )
(2)实验室需要950 mL 0.1 mol· L-1的NaCl溶液,配制时应选用1 000 mL容量瓶。( )
(3)洗净的容量瓶要放进烘箱中烘干。( )
(4)配制0.100 0 mol· L-1氯化钠溶液时,将液体转移到容量瓶中需用玻璃棒引流。( )
(5)配制一定物质的量浓度的溶液时,若液面超过刻度线,应立即用胶头滴管吸出多的部分。( )
×
√
×
√
×
课堂·重难突破
重难归纳
1.计算物质的量浓度时的“五注意”。
(1)溶质用物质的量表示,而不是质量。如给出的条件是溶质的质量或气体的体积等,应根据有关公式换算为物质的量。
(2)V表示溶液的体积,而不是溶剂的体积,单位一般用“L”,也可用其他单位,但要注意单位的换算和统一。
一 有关物质的量浓度的理解及简单计算
(3)由于溶液具有均一性,对于一定物质的量浓度的溶液来说,从中取出任意体积的溶液,物质的量浓度不变,但其中所含溶质的物质的量与所取溶液体积有关。
(4)整体与部分的关系:如0.1 mol·L-1 AlCl3溶液中,c(Al3+)=0.1 mol·L-1,c(Cl-)=0.3 mol·L-1。
(5)带有结晶水的物质作为溶质时,其“物质的量”的计算:用带有结晶水的物质的质量除以带有结晶水的物质的摩尔质量。
在100 mL 1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液中,c(Fe3+)、c( )分别为多少 两者有何关系
2.物质的量浓度有关计算。
(1)由溶液中溶质的质量或粒子数计算溶质的物质的量浓度。
(2)标准状况下,气体溶质的物质的量浓度的计算。
(3)物质的量浓度与溶质的质量分数的换算:
①换算公式。
②推导方法。
设溶液体积为1 L,则
a.溶质的质量:m=1 L×1 000 mL·L-1×ρ ×w
=1 000 mL×ρw(m的单位为g)
(4)溶液稀释与混合的计算。
①浓溶液的稀释。
溶质的物质的量不变:c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀);
溶质的质量不变:m(浓)·w(浓)=m(稀)·w(稀);
溶液的质量:m(稀)=m(浓)+m(水)(溶液体积一般不能直接相加)。
②含相同溶质的两溶液混合。
溶质的物质的量不变:c1V1+c2V2=c(混)·V(混);
溶质的质量不变:m1w1+m2w2=m(混)·w(混)。
典例剖析
用1 L水吸收560 L氨气(标准状况),所得氨水的密度是0.90 g·mL-1。求:
(1)氨气的物质的量是 。
(2)所得氨水的物质的量浓度是 。
答案:(1)25 mol (2)15.8 mol·L-1
解析:要求氨水的物质的量浓度,需要知道溶质氨气的物质的量和溶液的体积(溶液的体积并不是水的体积,必须依据溶液的质量和密度计算求出)。氨气的物质的量
学以致用
1.下列溶液中物质的量浓度为 1 mol·L-1的是( )。
A.将40 g NaOH溶解于1 L水中
B.将22.4 L HCl气体溶于水配成1 L溶液
C.将1 L 10 mol·L-1的浓盐酸与9 L水混合
D.将250 g胆矾(CuSO4·5H2O)溶于少量水,然后再将此溶液稀释至1 L
答案:D
解析:1 mol·L-1的含义是1 L溶液中含溶质的物质的量为 1 mol,A项中的体积是溶剂水的体积,错误;B项中气体没指明是不是在标准状况下,错误;C项中,液体体积一般不能直接相加,错误;D项正确。
2.(1)用14.2 g无水硫酸钠配制成500 mL溶液,其物质的量浓度为 mol·L-1。
(2)若从(1)中所得溶液中取出50 mL,其物质的量浓度为 mol·L-1;溶质的质量为 g。
(3)若将这50 mL溶液用水稀释到100 mL,所得溶液中Na+的物质的量浓度为 mol·L-1, 的物质的量浓度为
mol·L-1。
答案:(1)0.2 (2)0.2 1.42 (3)0.2 0.1
(2)从(1)中所得溶液中取出50 mL溶液,浓度仍为0.2 mol·L-1。从500 mL中取出50 mL,则溶质为原溶液的 ,其质量为1.42 g。
(3)50 mL溶液用水稀释到100 mL,据c(浓)·V(浓)=
重难归纳
1.配制一定物质的量浓度溶液的主要步骤和仪器。
(1)容量瓶的选择与使用。
①容量瓶是配制一定物质的量浓度溶液的专用仪器,选择容量瓶应遵循“大而近”的原则:所配溶液的体积等于或略小于容量瓶的容积。
二 配制一定物质的量浓度的溶液
②使用前要检验容量瓶是否漏水。检验程序:加水→塞瓶塞→倒立→查漏→正立→瓶塞旋转180°→倒立→查漏。
③使用容量瓶的“五不”原则:不能进行加热;不能用来溶解;不能用来稀释;不能作为反应容器;不能长时间贮存溶液。
(2)配制步骤:计算→称量(或量取)→溶解(或稀释)并冷却→转移→洗涤→定容→摇匀→装瓶。
2.配制溶液过程中的误差及分析。
(1)误差的分析方法。
根据c= 可知,M为定值(溶质的摩尔质量),实验过程中不规范的操作会导致m或V的值发生变化,从而使所配制溶液的物质的量浓度产生误差。若实验操作导致m偏大,则c偏大;若实验操作导致V偏大,则c偏小。
(2)以“配制一定物质的量浓度的NaOH溶液”为例分析溶液配制过程中可能产生的误差:
能引起误差的一些操作 因变量 c/(mol·L-1)
m(溶质) V(溶液) 托盘 天平 ①天平的砝码沾有其他物质或已生锈 增大 — 偏大
②药品、砝码左右位置颠倒(使用游码) 减小 — 偏小
③称量易潮解的物质(如NaOH)时间过长 减小 — 偏小
能引起误差的一些操作 因变量 c/(mol·L-1)
m(溶质) V(溶液) 托盘 天平 ④用滤纸称易潮解的物质(如NaOH) 减小 — 偏小
⑤溶质含有其他杂质 减小 — 偏小
量筒 ⑥用量筒量取液体(溶质)时,仰视读数 增大 — 偏大
⑦用量筒量取液体(溶质)时,俯视读数 减小 — 偏小
能引起误差的一些操作 因变量 c/(mol·L-1)
m(溶质) V(溶液) 烧杯 及玻 璃棒 ⑧溶解前烧杯内有水 — — 无影响
⑨搅拌时部分液体溅出 减小 — 偏小
⑩移液后未洗涤烧杯和玻璃棒 减小 — 偏小
(3)仰视、俯视对结果的影响(如下图):
①仰视刻度线:由于操作时以刻度线为基准加水,加水量增多,导致溶液体积偏大,c偏小,如图a。
②俯视刻度线:加水量偏少,导致溶液体积偏小,故c偏大,如图b。
医院中常用5%的葡萄糖(分子式为C6H12O6)溶液(密度近似认为1 g·mL-1)给患者输液。
5%表示的是什么 该葡萄糖溶液的物质的量浓度是多少 (分析计算过程)
典例剖析
某学生计划用12 mol·L-1的浓盐酸配制450 mL 0.10 mol·L-1的稀盐酸。回答下列问题。
(1)实验过程中,不必使用的是 (填字母)。
A.天平 B.量筒
C.容量瓶 D.250 mL烧杯
E.胶头滴管 F.500 mL试剂瓶
(2)除上述仪器中可使用的以外,还缺少的仪器是 ;在该实验中的用途是 。
(3)关于容量瓶的使用,下列操作正确的是 (填字母)。
a.使用前要检验容量瓶是否漏液
b.用蒸馏水洗涤后必须要将容量瓶烘干
c.为了便于操作,浓溶液稀释或固体溶解可直接在容量瓶中进行
d.为了使所配溶液浓度均匀,定容结束后,要摇匀
e.用500 mL的容量瓶可以直接配制450 mL溶液
f.当用容量瓶配制完溶液后,可用容量瓶存放配制的试剂
(4)量取浓盐酸的体积为 mL,应选用的量筒规格为 。
(5)配制时应选用的容量瓶规格为 。
(6)下列情况会导致所配制的溶液浓度偏高的是 。
A.容量瓶使用前没有烘干,里面有少量水
B.配制过程中,未用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒
C.俯视确定凹液面与容量瓶颈部的刻度线相切
答案:(1)A
(2)玻璃棒 稀释浓盐酸时起搅拌作用,使溶液混合均匀;将烧杯中稀释后的溶液转移到容量瓶中和定容时起引流作用
(3)ad
(4)4.2 10 mL
(5)500 mL
(6)C
解析:(1)用浓溶液配制稀溶液时,应选用量筒,而不用天平;配制稀盐酸450 mL,由于没有此种规格的容量瓶,所以用500 mL的容量瓶。
(4)设需量取浓盐酸的体积为V,根据稀释前后HCl的物质的量守恒建立关系式:12 mol·L-1×V=0.10 mol·L-1×500 mL,V=4.2 mL,故应选取10 mL量筒量取浓盐酸。
(6)A项,容量瓶在使用前有水不影响所配制溶液的浓度;B项,配制过程中,未用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒,溶质损失,所配制溶液的浓度偏低;C项,俯视确定凹液面与容量瓶颈部的刻度线相切,结果使加水量少,所配制溶液的体积小于500 mL,所配制溶液的浓度偏高。
学以致用
1.某同学用Na2CO3固体配制0.10 mol·L-1 Na2CO3溶液的过程如图所示。你认为该同学的操作错误的有( )。
A.①⑤⑥ B.②④⑦
C.①⑥ D.⑤⑥⑦
答案:C
解析:称量Na2CO3固体时,应将被称量物放在天平的左盘,砝码放在右盘,①错误;定容时,视线应与凹液面最低处相切,⑥错误;故C项正确。
2.用NaOH固体配制250 mL 0.2 mol·L-1的NaOH溶液。
(1)在下列实验仪器中,不必使用的是 (填字母)。
A.天平 B.500 mL试剂瓶 C.500 mL容量瓶 D.250 mL烧杯 E.250 mL容量瓶 F.玻璃棒
(2)除上述仪器中可使用的以外,还缺少的仪器是 ;在该实验中的用途是 。
答案:(1)C
(2)胶头滴管 将蒸馏水注入容量瓶至液面离容量瓶颈部的刻度线1~2 cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液的凹液面与刻度线相切
解析:天平用于称量NaOH固体;固体需溶解,故需用250 mL烧杯;因是配制250 mL的溶液,故不需要500 mL容量瓶,而应使用250 mL容量瓶;因容量瓶不能用来长期保存试剂,故需500 mL试剂瓶来盛装溶液。
随堂训练
1.100 mL 2.0 mol·L-1的盐酸中Cl-的物质的量为( )。
A.2.0 mol
B.0.20 mol
C.1.0 mol
D.0.10 mol
答案:B
2.NaCl溶液的物质的量浓度的含义是( )。
A.每升水含NaCl的质量
B.每升溶液含NaCl的质量
C.每升水含NaCl的物质的量
D.每升溶液含NaCl的物质的量
答案:D
解析:NaCl溶液的物质的量浓度的含义为每升溶液含NaCl的物质的量,故选D。
3.与50 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中的钠离子的物质的量浓度相同的溶液是( )。
A.25 mL 0.2 mol·L-1的NaCl溶液
B.100 mL 0.1 mol·L-1的NaCl溶液
C.25 mL 0.2 mol·L-1的Na2SO4溶液
D.10 mL 0.5 mol·L-1的Na2CO3溶液
答案:A
解析:50 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中的钠离子的物质的量浓度为0.2 mol·L-1。A项中钠离子的物质的量浓度为0.2 mol·L-1;B项中钠离子的物质的量浓度为0.1 mol·L-1;C项中钠离子的物质的量浓度为0.4 mol·L-1;D项中钠离子的物质的量浓度为1 mol·L-1;故答案选A。
4.实验室中需要950 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液,配制时应选用的容量瓶的规格和称取的NaOH的质量分别是( )。
A.950 mL,96.0 g B.500 mL,80.0 g
C.1 000 mL,80.0 g D.1 000 mL,76.0 g
答案:C
解析:配制950 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液需选用1 000 mL的容量瓶,需称取NaOH固体的质量为1 L×2 mol·L-1×40 g·mol-1 =80.0 g。
5.实验室用氢氧化钠固体配制500 mL 1.00 mol·L-1的NaOH溶液,请回答下列问题。
(1)请补充完整实验的简要步骤:
①计算;②称量NaOH固体 g;③溶解;④冷却并移液;⑤洗涤并转移;⑥ ;⑦摇匀。
(2)本实验用到的基本仪器已有烧杯、托盘天平(带砝码)、镊子、量筒、玻璃棒,还缺少的仪器是 、 。
(3)上述实验操作②③都要用到小烧杯,其作用分别是
和 。
(4)如图是该同学转移溶液的示意图,图中有两处错误,请写出:
① ;
② 。
(5)在配制过程中,其他操作都是正确的,下列操作会引起所配溶液浓度偏高的是 (填字母)。
A.转移溶液时不慎有少量液体洒到容量瓶外面
B.定容时俯视刻度线
C.未冷却到室温就将溶液转移到容量瓶中并定容
D.定容后塞上瓶塞反复摇匀,静置后,发现液面低于刻度线,再加水至刻度线
答案:(1)②20.0 ⑥定容
(2)500 mL容量瓶 胶头滴管
(3)用烧杯称量NaOH固体,防止NaOH腐蚀天平的托盘 用烧杯做溶解用的容器
(4)①没有用玻璃棒引流 ②应选用500 mL的容量瓶
(5)BC
解析:(1)m(NaOH)=1.00 mol·L-1×0.500 L×40 g·mol-1=20.0 g。配制一定物质的量浓度的溶液时,要遵循计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀的顺序。
(2)配制一定物质的量浓度的溶液使用的仪器有一定规格的容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、托盘天平(带砝码)、量筒。
(3)NaOH固体具有强腐蚀性,为防止其腐蚀天平的托盘,称量时常用小烧杯盛放。溶解NaOH固体时要在小烧杯中进行。
(4)配制500 mL的溶液,应选用500 mL的容量瓶;在转移溶液时,一定要用玻璃棒引流,防止溶液溅到瓶外,引起所配溶液浓度偏低。
(5)A项的操作使溶质的物质的量减小,所配制溶液的浓度偏低;B、C项的操作使溶液体积减小,所配制溶液的浓度偏高;D项的操作多加了水,溶液体积偏大,所配制溶液的浓度偏低。
章末知识体系构建
1.用分类思想和转化思想研究钠、氯及其化合物的性质及相互转化。
2.用定量思想研究物质的量及其桥梁作用。
3.钠、氯及其化合物的性质。(共13张PPT)
实验活动1 配制一定物质的量浓度的溶液
一、实验准备
(一)实验目的
1.通过练习配制溶液,巩固对容量瓶构造的认识,熟悉容量瓶的使用方法。
2.通过用固体和浓溶液配制一定物质的量浓度的溶液,学会溶液的配制方法,增强实验操作能力。
3.通过配制一定物质的量浓度溶液的实践,加深对物质的量浓度概念的认识。
(二)实验原理
2.用浓溶液配制稀溶液:溶液在稀释过程中溶质的物质的量不变,c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)。
(三)实验用品
1.仪器:烧杯、容量瓶(100 mL)、胶头滴管、量筒、玻璃棒、药匙、滤纸、天平。
2.试剂:NaCl、蒸馏水。
二、探究过程
(一)实验步骤
1.配制100 mL 1.00 mol·L-1 NaCl溶液。
(1)计算溶质的质量:
配制100 mL 1.00 mol·L-1 NaCl溶液需要NaCl固体的质量为 m(NaCl)=0.1 L×1.00 mol·L-1×58.5 g·mol-1=5.85 g (写出计算过程)。
(2)称量:在天平上称量出所需质量的NaCl固体。
(3)配制溶液:
把称好的NaCl固体放入烧杯中,再向烧杯中加入约40 mL蒸馏水,用玻璃棒搅拌,使NaCl固体完全溶解。
将烧杯中的溶液沿玻璃棒注入100 mL容量瓶,用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2~3次,并将洗涤液也都注入容量瓶。轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀。
继续向容量瓶中加入蒸馏水,直到液面在刻度线以下1~2 cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水,至液面与刻度线相切。盖好容量瓶瓶塞,反复上下颠倒,摇匀。
(4)将配制好的溶液倒入指定试剂瓶中,贴好标签。
2.用1.00 mol·L-1 NaCl溶液配制100 mL 0.50 mol·L-1 NaCl溶液。
(1)计算配制100 mL 0.50 mol·L-1 NaCl溶液所需1.00 mol·L-1 NaCl溶液的体积为V= 50 mL。
(2)量取1.00 mol·L-1 NaCl溶液的体积:
用量筒量取所需体积的1.00 mol·L-1 NaCl溶液并注入烧杯中。
(3)配制溶液:
向盛有1.00 mol·L-1 NaCl溶液的烧杯中加入20 mL蒸馏水,用玻璃棒慢慢搅动,使其混合均匀。
将烧杯中的溶液沿玻璃棒注入容量瓶。用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2~3次,并将洗涤液也都注入容量瓶。
继续向容量瓶中加入蒸馏水,直到液面在刻度线以下1~2 cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水,至液面与刻度线相切。盖好容量瓶瓶塞,反复上下颠倒,摇匀。
(4)将配制好的100 mL 0.50 mol·L-1 NaCl溶液倒入指定试剂瓶中,贴好标签。
(二)实验注意事项
1.容量瓶在使用前需要检查是否漏水。
2.配制溶液所用烧杯和玻璃棒一定要洗涤,且洗涤液也要全部转移到容量瓶中。
3.定容时如果不小心超过刻度线,应重新配制。
三、思考与交流
1.在本实验中,玻璃棒有什么作用
答案:溶解固体或稀释溶液时,用玻璃棒搅拌,以加速溶解;在转移溶液时,用玻璃棒引流。
2.最后定容是非常关键的,液体不能加多也不能加少,你知道怎样操作吗
答案:在加入蒸馏水直到液面在刻度线以下1~2 cm时,应改用胶头滴管滴加蒸馏水,视线与容量瓶刻度线相平,眼睛注视容量瓶内液面变化,直至液面与刻度线相切。
3.用固体配制溶液和用浓溶液配制稀溶液在操作步骤和使用的仪器上有何不同
答案:用固体配制溶液需要用天平称量所需固体的质量;用浓溶液配制稀溶液时,需要用量筒量取所需浓溶液的体积。
4.即便是正确的操作,实验时也会产生误差。你能分析误差产生的原因吗 利用图示说明定容时仰视和俯视产生的误差。
答案:产生误差的原因主要来自两个方面,一个是溶质的量不准确,一个是溶液的体积不准确。造成溶质的量不准确的原因主要有:称量误差、转移时未洗涤或转移时部分溶液洒到外面等。造成溶液体积不准确的原因主要有:未冷却至室温即转移、定容时仰视或俯视造成溶液体积不准确等。
仰视、俯视对结果的影响(如下图)
①仰视刻度线:由于操作时以刻度线为基准加水,故加水量偏多,导致溶液体积偏大,所配溶液中溶质的浓度偏低,如图a。
②俯视刻度线:加水量偏少,溶液体积偏小,故所配溶液中溶质的浓度偏高,如图b。
