本章知识体系构建与核心素养提升
1.
2.
3.
认识化学科学对社会发展的重大贡献,从而增强探索未知、崇尚真理的意识和造福人类的社会责任意识。
化学研究重点是在原子、分子(微观)水平上认识物质的结构、组成、性质和变化规律,并据此改变或创造物质(宏观)。如在研究物质性质的实验中,常通过观察宏观实验现象进行验证,并分析推理书写反应的化学方程式,从微观的角度揭示物质变化的本质。
科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动;能发现和提出有探究价值的问题;能从问题和假设出发,确定研究目的,设计探究方案,进行实验探究;在探究中学会合作,面对“异常”现象敢于提出自己的见解,从而在这一过程中培养探究的思维品质和创新意识。
例1 现有14.4 g CO和CO2的混合气体,在标准状况下所占的体积约为8.96 L。
回答下列问题:
(1)该混合气体的平均摩尔质量为 。
(2)混合气体中碳原子的个数: (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(3)将混合气体依次通过如图装置(浓硫酸作干燥剂),最后收集在气球中。
①气球中收集到气体的相对分子质量为 。
②标准状况下,气球中收集到的气体的体积为 。
③气球中收集到的气体的电子总数为 (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
例2 (2023·宁波高一期中联考)如图是某硫酸试剂瓶标签上的内容。某学生要配制480 mL 0.5 mol·L-1的H2SO4溶液,请回答下列问题。
硫酸 化学纯(CP) (500 mL) 品名:硫酸 化学式:H2SO4 相对分子质量:98 密度:1.84 g·cm-3 质量分数:98%
(1)实验中除量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管外,还需要的主要仪器有 。
(2)容量瓶上标记有 (填序号)。
①质量 ②温度 ③刻度线 ④浓度 ⑤容积
(3)所需上述硫酸试剂的体积为 mL。
(4)在量取硫酸试剂后,进行了下列操作:
①待稀释后的硫酸溶液冷却至室温后,沿玻璃棒注入容量瓶中;
②往容量瓶中小心加蒸馏水至液面距离容量瓶刻度线下1~2 cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液凹液面与刻度线相切;
③将量取的硫酸试剂稀释;
④用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,并将洗涤液全部注入容量瓶。
上述操作中,正确的顺序是 (填序号)。第③步中稀释硫酸试剂的操作是 。
(5)下列操作会引起所配溶液浓度偏大的是 (填字母)。
A.用量筒量取硫酸试剂时,仰视量筒的刻度
B.向容量瓶中移液时,有少量液体溅出
C.定容时仰视刻度线
D.移液前容量瓶中有少量蒸馏水
例3 (2023·锦州高一检测)FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3。
已知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:
①检验装置的气密性;
②通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;
④……
⑤体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的H2赶尽Cl2,将收集器密封。
请回答下列问题:
(1)装置A中发生反应的化学方程式为 。
第③步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A右端,要使沉积的FeCl3进入收集器,第④步操作是 。
(2)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有 (填步骤序号)。
(3)装置B中冷水浴的作用为 ;
装置C的名称为 。
(4)为将尾气吸收完全,在虚线框中可以使用的装置有 (填字母)。
(5)装置D吸收氯气属于化合反应,写出该反应的化学方程式: 。
例4 膨松剂是一种食品添加剂。它在面包制作过程中发生反应产生气体,使面包变得松软,膨松剂产生气体的量是检验膨松剂品质的一项重要指标。已知某膨松剂含碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或两种,某化学兴趣小组对该膨松剂进行了探究。
探究 Ⅰ:检验膨松剂的成分:在硬质玻璃管中加入该膨松剂,按如图所示连接好装置(装置气密性良好,且装置内空气已排尽)。
[观察与分析 Ⅰ] 点燃酒精灯。
(1)关闭止水夹2,打开止水夹1,澄清石灰水变浑浊,说明产物中有二氧化碳,该反应的化学方程式为 。
(2)打开止水夹2,关闭止水夹1,观察到的现象是 ,说明产物中有氨气。
(3)充分加热后,硬质玻璃管中 (填“有”或“无”)固体剩余。
[实验结论] 该膨松剂是碳酸氢钠和碳酸氢铵的混合物。
探究 Ⅱ:测定该膨松剂受热产生气体的质量:用如图所示装置测定该膨松剂样品产生的二氧化碳和氨气的质量(装置气密性良好,各装置中气体吸收剂足量)。
[观察与分析 Ⅱ ]
(4)通过测定实验前后装置D的质量,其质量差即为样品产生二氧化碳的质量,装置C的作用是 ,
装置D的作用是 ,
若没有装置E,会造成测定结果 (填“偏大”“不变”或“偏小”)。
(5)实验过程中必须向装置内通入空气,装置A的作用是除去空气中的________(填名称)。停止加热后,继续通入空气一段时间,目的是 。
(6)若对装置C、D、E连接顺序进行调整,即可用于测定另一份同质量的相同样品受热分解产生的氨气的质量。则装置C、D、E连接顺序为 ,通过测定实验前后装置C的质量,其质量差即为样品产生氨气的质量。
答案精析
知识体系构建
3.摩尔(mol) g·mol-1 6.02×1023 Vm=
22.4 L·mol-1
典例剖析
例1 (1)36 g·mol-1 (2)0.4NA
(3)①28 ②4.48 L ③2.8NA
解析 (1)n(混合气体)==0.4 mol,则混合气体的平均摩尔质量为=36 g·mol-1。
(2)1个CO分子和1个CO2分子中都含有1个碳原子,则混合气体中碳原子的物质的量为0.4 mol,碳原子数为0.4NA。
(3)①气体通过NaOH溶液时CO2被吸收,通过浓硫酸时H2O被吸收,最后收集在气球中的气体为CO,CO的相对分子质量为28。
②根据题意可得
联立两式解得n(CO)=n(CO2)=0.2 mol,则标准状况下气球中收集到的CO的体积为0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L。③1个CO分子中含14个电子,则气球中收集到的CO所含电子的物质的量为0.2 mol×14=2.8 mol,电子数为2.8NA。
例2 (1)500 mL容量瓶 (2)②③⑤ (3)13.6
(4)③①④② 将硫酸试剂沿器壁缓缓倒入水中,并用玻璃棒不断搅拌 (5)A
解析 配制480 mL 0.5 mol·L-1 H2SO4溶液,需要500 mL 容量瓶,需要经过计算、量取、稀释、移液、洗涤、定容、装瓶等步骤。(3)题给浓硫酸的物质的量浓度c== mol·L-1= 18.4 mol·L-1,稀释前后硫酸的物质的量不变,设所需题给硫酸的体积约为V L,则有0.5 L×0.5 mol·L-1=V L×18.4 mol·L-1,解得V≈0.013 6 L=13.6 mL。(5)用量筒量取题给硫酸试剂时,仰视量筒的刻度,量取的硫酸试剂的体积偏大,所配溶液浓度偏大,A项正确;向容量瓶中移液时,有少量液体溅出,硫酸的物质的量减少,所配溶液浓度偏小,B项错误;定容时仰视刻度线,所加入蒸馏水的体积偏大,所配溶液浓度偏小,C项错误;移液前容量瓶中有少量蒸馏水,对所配溶液浓度没有影响,D项错误。
例3 (1)2Fe+3Cl22FeCl3 在沉积的FeCl3固体下方加热 (2)②⑤ (3)冷却,使FeCl3沉积,便于收集产品 球形干燥管 (4)AD (5)2FeCl2+Cl2===2FeCl3
解析 装置A中铁与氯气反应生成氯化铁,B中冷水的作用是冷却FeCl3使其沉积,便于收集产品;为防止外界空气中的水蒸气进入装置使FeCl3潮解,所以用装置C来吸水,装置D中用FeCl2溶液吸收Cl2生成氯化铁。(1)氯气与铁反应生成氯化铁,第③步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,第④步操作是对沉积的FeCl3加热,使其升华进入收集器。(4)氯气是有毒气体,为防止污染空气,尾气吸收试剂选用碱性物质,澄清石灰水中溶质氢氧化钙的含量较少,吸收氯气的效果不佳,NaOH溶液、碱石灰能完全吸收氯气,故选A、D。(5)装置D吸收氯气属于化合反应,根据元素守恒可知氯化亚铁和氯气反应生成氯化铁,该反应的化学方程式为2FeCl2+Cl2===2FeCl3。
例4 (1)Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O (2)无色酚酞溶液变红 (3)有 (4)除去氨气和水蒸气 吸收二氧化碳 偏大 (5)二氧化碳 将装置B中产生的CO2全部赶入装置D中 (6)DCE
解析 (1)碳酸氢钠、碳酸氢铵受热分解都能产生二氧化碳,关闭止水夹2,打开止水夹1,澄清石灰水变浑浊,氢氧化钙和二氧化碳反应的化学方程式为Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O。(2)如果有氨气生成,则氨气进入酚酞溶液中会和水反应生成一水合氨,一水合氨显碱性,能使酚酞溶液变红。(3)由结论可知该膨松剂是碳酸氢钠和碳酸氢铵的混合物。NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2、H2O,故硬质玻璃管中仍有固体剩余。(4)浓硫酸具有吸水性,所以能除去气体中的水蒸气,硫酸能与氨气反应生成硫酸铵,所以也可除去氨气;装置D中碱石灰的作用是吸收二氧化碳气体;装置E是为了防止空气中二氧化碳和水蒸气进入装置D中,如果没有装置E,空气中的二氧化碳和水蒸气会进入装置D,造成测定结果偏大。(5)装置A中氢氧化钠溶液的作用是除去空气中的二氧化碳;停止加热后,继续通入空气一段时间,目的是将装置B中产生的二氧化碳全部赶入装置D中,否则会影响测定结果。(6)先将气体通入装置D中,将水蒸气、二氧化碳除去,再通入装置C中,装置C的质量的增加量就是氨气的质量,装置E是为了防止空气中的水蒸气进入装置C中。(共40张PPT)
第1章
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知识体系构建
核心素养提升
知识体系构建
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1.
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摩尔(mol)
g·mol－1
6.02×1023
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核心素养提升
认识化学科学对社会发展的重大贡献，从而增强探索未知、崇尚真理的意识和造福人类的社会责任意识。
化学研究重点是在原子、分子(微观)水平上认识物质的结构、组成、性质和变化规律，并据此改变或创造物质(宏观)。如在研究物质性质的实验中，常通过观察宏观实验现象进行验证，并分析推理书写反应的化学方程式，从微观的角度揭示物质变化的本质。
核心素养提升
科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动；能发现和提出有探究价值的问题；能从问题和假设出发，确定研究目的，设计探究方案，进行实验探究；在探究中学会合作，面对“异常”现象敢于提出自己的见解，从而在这一过程中培养探究的思维品质和创新意识。
例1 现有14.4 g CO和CO2的混合气体，在标准状况下所占的体积约为8.96 L。
回答下列问题：
(1)该混合气体的平均摩尔质量为 。
典例剖析
36 g·mol-1
n(混合气体)==0.4 mol，则混合气体的平均摩尔质量为=36 g·mol-1。
(2)混合气体中碳原子的个数： (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
典例剖析
0.4NA
1个CO分子和1个CO2分子中都含有1个碳原子，则混合气体中碳原子的物质的量为0.4 mol，碳原子数为0.4NA。
(3)将混合气体依次通过如图装置(浓硫酸作干
燥剂)，最后收集在气球中。
①气球中收集到气体的相对分子质量为 。
典例剖析
28
气体通过NaOH溶液时CO2被吸收，通过浓硫酸时H2O被吸收，最后收集在气球中的气体为CO，CO的相对分子质量为28。
②标准状况下，气球中收集到的气体的体积为 。
典例剖析
4.48 L
根据题意可得
联立两式解得n(CO)=n(CO2)=0.2 mol，则标准状况下气球中收集到的CO的体积为0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L。
③气球中收集到的气体的电子总数为 (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
典例剖析
2.8NA
1个CO分子中含14个电子，则气球中收集到的CO所含电子的物质的量为0.2 mol×14=2.8 mol，电子数为2.8NA。
例2 (2023·宁波高一期中联考)如图是某硫酸试剂瓶标签上的内容。某学生要配制480 mL 0.5 mol·L-1的H2SO4溶液，请回答下列问题。
(1)实验中除量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要的主要仪器有 。
典例剖析
硫酸 化学纯(CP) (500 mL)
品名：硫酸
化学式：H2SO4
相对分子质量：98
密度：1.84 g·cm-3
质量分数：98%
500 mL容量瓶
(2)容量瓶上标记有 (填
序号)。
①质量 ②温度 ③刻度线
④浓度 ⑤容积
(3)所需题述硫酸试剂的体积为
mL。
典例剖析
硫酸 化学纯(CP) (500 mL)
品名：硫酸
化学式：H2SO4
相对分子质量：98
密度：1.84 g·cm-3
质量分数：98%
②③⑤
13.6
配制480 mL 0.5 mol·L-1 H2SO4溶液，需要500 mL 容量瓶，需要经过计算、量取、稀释、移液、洗涤、定容、装瓶等步骤。
题给浓硫酸的物质的量浓度c== mol·L-1=
18.4 mol·L-1，稀释前后硫酸的物质的量不变，设所需题给硫酸的体积约为V L，则有0.5 L×0.5 mol·L-1=V L×18.4 mol·L-1，解得V≈ 0.013 6 L=13.6 mL。
典例剖析
(4)在量取硫酸试剂后，进行了下列操作：
①待稀释后的硫酸溶液冷却至室温后，沿玻璃棒注入容量瓶中；
②往容量瓶中小心加蒸馏水至液面距离容量瓶刻度线下1~2 cm时，改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液凹液面与刻度线相切；
③将量取的硫酸试剂稀释；
④用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次，并将洗涤液全部注入容量瓶。
上述操作中，正确的顺序是 (填序号)。第③步中稀释硫酸试剂的操作是 。
典例剖析
③①④②
将硫酸试剂沿器壁缓缓倒入水中，并用玻璃棒不断搅拌
(5)下列操作会引起所配溶液浓度偏大的是 (填字母)。
A.用量筒量取硫酸试剂时，仰视量筒的刻度
B.向容量瓶中移液时，有少量液体溅出
C.定容时仰视刻度线
D.移液前容量瓶中有少量蒸馏水
典例剖析
A
用量筒量取题给硫酸试剂时，仰视量筒的刻度，量取的硫酸试剂的体积偏大，所配溶液浓度偏大，A项正确；
向容量瓶中移液时，有少量液体溅出，硫酸的物质的量减少，所配溶液浓度偏小，B项错误；
定容时仰视刻度线，所加入蒸馏水的体积偏大，所配溶液浓度偏小，C项错误；
移液前容量瓶中有少量蒸馏水，对所配溶液浓度没有影响，D项错误。
典例剖析
例3 (2023·锦州高一检测)FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3。
已知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下：
典例剖析
①检验装置的气密性；
②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；
④……
⑤体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的H2赶尽Cl2，将收集器密封。
典例剖析
请回答下列问题：
(1)装置A中发生反应的化学方程式为
。
第③步加热后，生成的烟状FeCl3大
部分进入收集器，少量沉积在反应管A右端，要使沉积的FeCl3进入收集器，第④步操作是 。
典例剖析
2Fe+3Cl2 2FeCl3
在沉积的FeCl3固体下方加热
装置A中铁与氯气反应生成氯化铁，B中
冷水的作用是冷却FeCl3使其沉积，便于
收集产品；为防止外界空气中的水蒸气
进入装置使FeCl3潮解，所以用装置C来
吸水，装置D中用FeCl2溶液吸收Cl2生成氯化铁。
氯气与铁反应生成氯化铁，第③步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，第④步操作是对沉积的FeCl3加热，使其升华进入收集器。
典例剖析
(2)操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采
取的措施有 (填步骤序号)。
(3)装置B中冷水浴的作用为_________
；装置C
的名称为 。
典例剖析
②⑤
冷却，使
FeCl3沉积，便于收集产品
球形干燥管
(4)为将尾气吸收完全，在虚线框中可以使用的装置有 (填字母)。
典例剖析
AD
氯气是有毒气体，为防止污染空气，尾气吸收试剂选用碱性物质，澄清石灰水中溶质氢氧化钙的含量较少，吸收氯气的效果不佳，NaOH溶液、碱石灰能完全吸收氯气，故选A、D。
(5)装置D吸收氯气属于化合反应，写出该反应的化学方程式：__________
。
典例剖析
2FeCl2+Cl2
装置D吸收氯气属于化合反应，根据元素守恒可知氯化亚铁和氯气反应生成氯化铁，该反应的化学方程式为2FeCl2+Cl2===2FeCl3。
===2FeCl3
例4 膨松剂是一种食品添加剂。它在面包制作过程中发生反应产生气体，使面包变得松软，膨松剂产生气体的量是检验膨松剂品质的一项重要指标。已知某膨松剂含碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或两种，某化学兴趣小组对该膨松剂进行了探究。
典例剖析
方程式为 。
探究Ⅰ：检验膨松剂的成分：在硬质玻璃管中加入该膨松剂，按如图所示连接好装置(装置气密性良好，且装置内空气已排尽)。
典例剖析
[观察与分析Ⅰ] 点燃酒精灯。
(1)关闭止水夹2，打开止水夹1，澄清石灰水变浑浊，说明产物中有二氧化碳，该反应的化学
Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O
碳酸氢钠、碳酸氢铵受热分解都能产生二氧化碳，关闭止水夹2，打开止水夹1，澄清石灰水变浑浊，氢氧化钙和二氧化碳反应的化学方程式为Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O。
(2)打开止水夹2，关闭止水夹1，观察到的现象是__________________，说明产物中有氨气。
典例剖析
无色酚酞溶液变红
如果有氨气生成，则氨气进入酚酞溶液中会和水反应生成一水合氨，一水合氨显碱性，能使酚酞溶液变红。
(3)充分加热后，硬质玻璃管中 (填“有”或“无”)固体剩余。
典例剖析
有
由结论可知该膨松剂是碳酸氢钠和碳酸氢铵的混合物。NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2、H2O，故硬质玻璃管中仍有固体剩余。
[实验结论] 该膨松剂是碳酸氢钠和碳酸氢铵的混合物。
探究Ⅱ：测定该膨松剂受热产生气体的质量：用如图所示装置测定该膨松剂样品产生的二氧化碳和氨气的质量(装置气密性良好，各装置中气体吸收剂足量)。
典例剖析
[观察与分析Ⅱ]
(4)通过测定实验前后装置D的质量，其质量差即为样品产生二氧化碳的质量，装置C的作用是 ，装置D的作用是_______
，若没有装置E，会造成测定结果 (填“偏大”“不变”或“偏小”)。
典例剖析
除去氨气和水蒸气
吸收二
氧化碳
偏大
典例剖析
浓硫酸具有吸水性，所以能除去气体中的水蒸气，硫酸能与氨气反应生成硫酸铵，所以也可除去氨气；装置D中碱石灰的作用是吸收二氧化碳气体；装置E是为了防止空气中二氧化碳和水蒸气进入装置D中，如果没有装置E，空气中的二氧化碳和水蒸气会进入装置D，造成测定结果偏大。
(5)实验过程中必须向装置内通入空气，装置A的作用是除去空气中的
(填名称)。停止加热后，继续通入空气一段时间，目的是 。
典例剖析
二氧化碳
将装置B中产生的CO2全部赶入装置D中
典例剖析
装置A中氢氧化钠溶液的作用是除去空气中的二氧化碳；停止加热后，继续通入空气一段时间，目的是将装置B中产生的二氧化碳全部赶入装置D中，否则会影响测定结果。
(6)若对装置C、D、E连接顺序进行调整，即可用于测定另一份同质量的相同样品受热分解产生的氨气的质量。则装置C、D、E连接顺序为 ，通过测定实验前后装置C的质量，其质量差即为样品产生氨气的质量。
典例剖析
DCE
典例剖析
先将气体通入装置D中，将水蒸气、二氧化碳除去，再通入装置C中，装置C的质量的增加量就是氨气的质量，装置E是为了防止空气中的水蒸气进入装置C中。
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