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校本教材上

发布时间:2014-01-28 09:51:31  

1.1 从葡萄干面包模型到原子结构的行星模型

【学习目标】1了解原子结构的模型

2掌握原子结构各微粒之间的关系

【学习内容】

科学家的探索之旅

约翰·道尔顿 约瑟夫·约翰·汤姆生

约翰·道尔顿(1766—1844)是英国化学家、物理学家。1808年他发表了《道尔顿原子学》,从而被誉为原子理论的创建人。他认为原子是构成物质的最小微粒,不可再分。

约瑟夫·约翰·汤姆生,(Joseph John Thomson)1856年12月18日生于英国曼彻斯特郊区。1876年入剑桥大学三一学院,毕业后,进入卡文迪许实验室。1884年,年仅28岁便当选为皇家学会会员。同年末,又继瑞利之后担任卡文迪许实验室教授,第一个原子结构模型—葡萄干面包模型的提出者。

欧内斯特·卢瑟福是汤姆生的研究生(Ernest

Rutherford,1871年8月30日-1937年10月19日),新西兰著名物理学家,被称为核物理之父,开拓了原子的轨道理论,特别是在他的金箔实验中发现了卢瑟福散射现象,而且提出了新的原子结构模型—

卢瑟福原子结构模型。

欧内斯特·卢瑟福(1871-1937)

1895年德国物理学家伦琴发现了一种能穿透

金属箔、硬纸片、玻璃等并能通过黑纸感光的射

线,由于本质不清楚故命名为X射线,而且不同

金属有自己的特征射线,并用他的发现为夫人拍 伦琴夫人的手

1

了第一张手骨照片。于是人们得出结论:原子可能还不是最小的。

伦琴的发现引起了研究射线的热潮,在此过程中法国物理学家发现了铀的放射性。而我们熟知的居里夫人对此做进一步研究发现了钋和镭。天然放射性物质放射出几种不同的射线,都是原子核自发裂变产生的。由此可见原子是不可再分的说法已存在问题。

通过对阴极射线的研究,后来汤姆生又发现阴极射线是带负电的,并命名为电子。由此,汤姆生提出了模型—葡萄干面包模型。道尔顿的原子结构模型被彻底否定了。

α粒子散射实验

葡萄干面包模型

1909年卢瑟福建议其学生兼助手盖革和罗斯顿用α粒子轰击金箔去验证汤姆孙原子模型。

据推算:根据汤姆孙原子模型α粒子穿过金箔时产生大角度散射的几率是10-3500,最大散射角不超过10°,(下图)——实验前预言的α粒子穿过金箔时的结果。

类比:α粒子的质量是电子的7000倍左右,相当于

7kg的铅球滚动时碰到1g的乒乓球,铅球的运动速度会

改变吗?

(2)α粒子通过时原子正电部分对它产生的库仑斥力的

影响,因为正电荷在球体内均匀分布,所以两侧的斥力

绝大部分相互抵消,也不会使运动方向发生较大改变。

α粒子散射实验结果(上图)

结论:绝大部分的α粒子都直线穿了过去,极少数

α粒子穿过时发生偏转,个别α粒子竟然偏转了180°。

实验结果与之前的预测完全不一致,所以原子结构模型须重新构思。

因此,卢瑟福结合实验结果和计算提出原子结构的行星模型(solar systerm model),即原子是由带正电荷的、质量很集中的、体积很小的核和在它外面运动着的带负电荷的电子组成的,就像行星绕太阳运转一样。

卢瑟福原子模型

原子是由原子核和电子构成

原子核是由质子和中子构成

卢瑟福原子结构模型图

2

1.2 原子结构、同位素

【学习目标】

知道原子的结构、知道同位素的概念

【学习内容】

??质子Z个?原子核??原子??中子(A?Z)个

?A(X)?核外电子Z个 Z

质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)

核电荷数=元素的原子序数=质子数=核外电子数

2.元素符号角标含义

A——代表质量数

Z——代表核电荷数

c——代表离子所带的电荷数

d——代表化合价

e——代表原子个数

3.同位素

(1)概念:质子数相同,中子数不同的原子是同一种元素的不同原子,互称同位素。

(2)同位素的质量数不同,核外电子数相同,化学性质相同。

(3)同位素的不同原子构成的单质是化学性质几乎相同的不同单质。 A c+ - - Z e (4)同位素构成的化合物是不同的化合物,H2O、D2O、T2O的物理性质不同,化学性质几乎相同。

(5)元素的相对原子质量(元素的原子量):这种元素的各种同位素的相对原子质量的平均值。

(6)元素的近似相对原子质量:用同位素的质量数代替相对原子质量进行计算得出的数值。

4.相对原子质量的有关计算

在天然存在的某种元素里,不论是游离态还是化合态,各种同位素所占的原子百分比一般是不变的。我们平常所说的某种元素的相对原子质量,是按各种天然同位素原子丰度算出来的平均值。下面,我们介绍各元素相对原子质量平均值的算法。

设问:对于具有同位素原子的元素来讲,应该怎样求其同位素的相对原子质量呢?

如8O的相对原子质量可以通过以下数值求出:已知一个8O的质量为2.657×10-26 kg,一个6C的质量为1.993×10-26 kg,

3 121818

2.657?10?26kg

181.993?10?26kg×O的相对原子质量=12=15.998 8

只要我们知道了某元素的各种同位素的相对原子质量,及在自然界中各同位素原子丰度。根据元素相对原子质量的含义,就可得到其值。以氯元素为例,求氯元素的相对原子质量:

氯元素的相对原子质量=34.969×75.77%+36.966×24.23%=35.45

元素周期表中各元素的相对原子质量就是这样算出来的。在数值上,同位素的相对原子质量近似等于质量数,我们平常做题时,常用质量数代替同位素的相对原子质量来计算元素的近似相对原子质量。

【模拟试题】

一. 选择题:

1. 在一个电中性的原子中,一定含有的微粒是( )

A. 质子,中子,电子 B. 质子,中子 C. 质子,电子 D. 中子,电子

2. 某微粒用ZRAn?表示,下列关于这种微粒的叙述正确的是( )

A. 所含质子数?A?n B. 所含中子数?A?Z

C. 所含电子数?Z?N D. 质量数?Z?A

3. 元素的相对原子质量是( )

A. 此元素一个原子的质量与12C原子质量的比值

B. 此元素一个原子的质量与12C原子质量的1/12比值

C. 按此元素各种天然同位素的相对原子质量与这些同位素所占的原子百分比计算出的平均值

D. 按此元素各种天然同位素的质量与这些同位素所占的原子百分比计算出的平均值

4. 硼有两种同位素:5B和5B,硼的相对原子质量为10.8,则5B和5B的原子个数比是( )

A. 1:3 B. 1:4 C. 1:2 D. 1:1

5. 与27.0克水含有相同中子数的D2O质量为( )

A. 13.2g B. 20.1g C. 24.0g D. 30.0g

6. 某元素所形成的气态单质分子M2有三种,其式量分别为70,72,74。三种分子的物质的量之比9:6:1时,下列说法正确的是( )

A. M有三种同位素

B. M2的平均式量为72

C. 质量数为35的同位素占原子总数的75%

D. M的一种同位素的质量数为37

7.硼有两种天然同位素105B和115B,已知硼元素的原子量为10.8。下列对硼元素中105B的质量分数的判断正确的是( ) 10111011

4

A.等于20% B.略小于20% C.略大于20% D.等于80%

8.核内中子数为N的R2的离子,质量数为A,则n克它的氧化物中所含质子的物质的量为( ) +

A? nn(A-N+8) B? (A-N+10) A?16A?16 C? (A-N+2) D? n(A-N+6) A

9.11H、21H、31H、H+、H2是

A? 氢的五种同位素 B. 五种氢元素

C? 氢的五种同素异形体 D. 氢元素的五种不同微粒

10.据最新报道,放射性同位素钬16667Ho可有效地治疗肝癌。该同位素原子核内的中子数与核外电子数之差是( )

A? 32 B? 67 C? 99 D? 166

11.已知自然界氧的同位素有16O、17O、18O,氢的同位素有 H、D,从水分子的原子组成来看,自然界的水一共有( )

A. 3种 B. 6种 C. 9种 D. 12种

12.13C—NMR(核磁共振)、15N—NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构,KurtW ü thrich等人为此获得2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是

A? 13C与15N有相同的中子数 B? 13C与C60互为同素异形体

C? 15N与14N互为同位素 D? 15N的核外电子数与中子数相同

13.下列关于原子的几种描述中,不正确的是( )

A 18O与19F具有相同的中子数 B 16O与17O具有相同的电子数

C 12C与13C具有相同的质量数 D 15N与14N具有相同的质子数?

14.据报道,月球上有大量3He存在,以下关于3He的说法正确的是( )

A. 是4He的同分异构体 B. 比4He多一个中子

C. 是4He的同位素 D. 比4He少一个质子

15.下列各组物质中,互为同位素的是( )

A、重氢、超重氢 B、氧、臭氧

二. 填空题:

AB C、红磷、白磷 D、乙酸、丙酸 16. 非金属元素X有两种同位素ZX和ZX,由X元素形成的双原子单质分子可能有

_______种,它们的式量分别为___________。

17. 已知Cl和3537Cl的平均相对原子质量为35.5,由23Na、35Cl、37Cl等微粒构成的

37NaCl晶体11.7g中含有Cl的质量为_____________。

5

18. 由1H、1H、1H、8O、8O形成类似于H2O分子的三原子化合物分子共有_____ ________种。

三. 计算题:

19.由11Na分别跟17Cl和17Cl所构成的10g氯化钠中含17Cl的质量为多少?

20.电解H2O和D2O的混合液,通电一段时间后,阳极产生氧气,阴极生成H2和D2的混合气体。若两极产生18.5g气体,在标准状况下体积为33.6L。试求生成的H2和D2物质的量之比。

6 233537371231816

1.3 原子核外电子的排布

【学习目标】

知道核外电子是分层排布的并了解1~18号元素的电子排布情况

了解活泼金属元素和活泼非金属元素的原子在化学反应过程中常通过电子得失使最外层达到8电子稳定结构的事实

掌握1—18号元素核外电子排布情况;从核外电子的排布规律认识元素化合价与核外电子数的关系

【学习内容】

经过几代科学家的不懈努力,现代量子力学原子结构模型(电子云模型)认为:①原子由原子核和核外电子构成②电子运动的规律跟宏观物体运动的规律截然不同③对于多电子的原子,电子在核外一定的空间近似于分层排布。

一、核外电子运动的特点

1.电子的质量极微小(9.1*10-31千克);

2.电子绕核运动是在原子这样极其微小的空间(原子的直径约10-10米)中进行;

3.电子绕核运动的速度每秒钟在106米以上。

所以:电子绕核运动没有确定的轨道,不能精确测定或计算电子在任一时刻所在的位置,也不能描绘出其运动轨迹。这是核外电子运动的根本特征--完全不同于普通物体如行星、炮弹、尘粒的运动状况。

二、核外电子的运动规律

原子核外电子运动没有确定的轨道,但是有确定的运动规律,其运动状况可用电子云来形象地描述。电子云密集的地方电子出现的机会多;电子云稀疏的地方,电子出现的机会较少。

在含有多个电子的原子中,一方面每个电子和核之间因带异性电荷而有吸引力,这个吸引力倾向于把电子尽可能拉得靠近核;另一方面,电子与电子之间带同性电荷而相互排斥,这个排斥力要迫使电子彼此尽可能远离。当吸引和排斥达成平衡时,核外电子就分布在离核不同的区域里运动,有不同的能量。离核远的电子能量高。

因此,在含有多个电子的原子里,电子的能量是不同的。有些电子能量较小,在离核较近的区域里运动;有些电子能量较大在离核较远的区域里运动。科学上把能量不同的电子运动的区域成为电子层。由此可见,正是吸引和排斥这个基本矛盾决定了含有多个电子的原子中核外电子的分层排布。把能量最低、离核最近的一些电子,称它们运动在第一电子层上;能量稍高、运动在离核稍远的一些电子称它们运动在第二电子层上,由里往外,依次类推,叫三、四、五、六、七层。也可以把它们依次叫K、L、M、N、O、P、Q层。

三、原子核外电子排布规律

1、能量最低原理:电子总是尽先排布在能量最低的电子层里, 然后由往外,依次排在能量逐步升高的电子层里,即先排K层,排满K层后再排L层,排满L层后再排M层;

2、每个电子层最多只能容纳2n2个电子;

3、最外层最多只能容纳 8个电子(K层为最外层时不能超过2个),次外层电子数目不超过18个,倒数第三层电子数目不超过32个。

四、原子结构与元素性质的关系(结构决定性质)

1、稳定结构:最外层电子数为8(注意:He最外层为2),原子既不容易失去电子又不容易得到电子。

2、不稳定结构:最外层电子数不为8,因此可能失去电子或者得到电子转变为稳定结构——最外层为8(氢原子变为0或2 )个电子。

一般最外层电子数小于4个的多为金属,在化学反应中容易失电子;最外层电子数大于 7

等于4个的多为非金属,在化学反应中容易得电子。(在化学反应中发生电子得失时,原子核不发生变化)

五、原子最外层电子数与元素化合价的关系

元素化合价在数值上等于原子失去或得到的电子数目(失为正,得为负)

原子 ①最外层电子数﹤4时,容易失去电子:化合价=+失去的电子数目

②最外层电子数≥4时,容易得到电子:化合价=最外层电子数-8 倾听,理解。

六、离子

1、定义:带电荷的原子或原子团(正阳、负阴;阴阳离子由于静电作用可以形成化合物,

且所形成的化合物为电中性)

2、写法:先写元素符号,在元素符号的右上角标上离子所带电荷和正负号,电荷写在前面,

电性正负号写在后面,当电荷数为1时省略不写,如Na+、F-

3、意义:离子符号前面的系数表示离子个数,右上角的数字表示每个离子所带的电荷数。

(2Na2+)

5、常见的原子团(由几个原子形成的集团带有电荷)

NH4+、OH-、NO3-、HCO3-、SO42-、CO32-

【疑难解析】

既然原子核带有正电荷,电子带有负电荷,异性电荷之间有静电吸引力,原子核的质量又远大于电子,那么电子为什么不会被吸进原子核里?

解答:带正电的原子核对带负电的电子有吸引力,如果电子静止就会被吸进原子核里,但是电子绕核作高速运动具有较大动能,可以克服原子核的吸引,电子就不会落入原子核中,而是稳定地绕核运动。若电子动能很大超过吸引作用,电子将离核而去;若电子动能很小不足以克服吸引作用,电子就会落入何种。由此可见,原子是吸引和排斥这两种相反倾向互相对立又互相依存的统一体,失去任何一方,原子就不复存在。

【模拟试题】

1.下列所画原子结构示意图正确的是 ( )

A. B. C. D.

2.某元素核外有三个电子层,其最外层电子数是次外层电子数的一半,则此元素是( )

A.S B.C C.Si D.Cl

8

3.已知aXm+和bYn-的电子层结构相同,则下列关系式正确的是 ( )

A. a=b+m+n B. a=b-m+n C. a=b+m-n D. a=b-m-n

4.和氖原子有相同的电子层的微粒是 ( )

+-A.He B.K C.Cl D.

16 5.17

8O和 8O原子核外电子数(判断前后两者的关系) ( )

A.大于 B.小于 C.等于 D.不能肯定

6.核外电子排布相同的离子Am+和Bn-,两种元素的质子数,前者与后者的关系是 ( )

A.大于 B.小于 C.等于 D.不能肯定

7.核外电子层结构相同的一组粒子是 ( )

++-+--A.Mg2、Al3、Cl、Ne B.Na、F、S2、Ar

++-++--C.K、Ca2、S2、Ar D.Mg2、Na、Cl、S2

8.在第n电子层中,当它作为原子的最外电子层时,能容纳的最多电子数与n-1层相同,当它作为原子的次外层时。其电子数比n+1层最多能多10个,则此电子层是 ( )

A.K层 B.L层 C.M层 D.N层

9.一种粒子的质子数和电子数与另一种粒子的质子数和电子数相等,则下列关于两种粒子之间的关系说法错误的是 ( )

A.它们可能是同位素 B.可能是不同分子

C.可能是相同的原子 D.可能是一种分子和一种离子

10.下列叙述中,正确的是 ( )

A.两种微粒,若核外电子排布完全相同,则其化学性质一定相同

B.凡单原子形成的离子,一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布

C.两原子的核外电子排布相同,则一定属于同种元素

D.不存在两种质子数和电子数均相同的阳离子和阴离子

11.1~18号元素中,最外层电子数是次外层电子数二倍的元素是图 ,能与氧形成的氧化物的化学式 、 。

12.各题中的物质均由核电荷数为1~10的元素组成,按要求填写化学式

⑴只有两个原子核和两个电子组成的分子是

⑵最外层分别为4个和6个电子的原子形成的化合物是

⑶最外层有5个电子的原子所形成的氢化物

⑷由3个原子组成的电子总数为10的化合物是

⑸离子化合物AB中阴阳离子的电子层结构相同,则化合物AB是

13.A+、B-、C、D四种微粒中均有氢原子,且电子总数均为10个。溶液中的A+和B-在加热时相互反应可转化为C和D。则A+为 ,B-为 C和D为、

物质的量

【学习目标】

1.初步理解摩尔的意义,了解物质的微粒数、物质的质量、摩尔质量之间的关系,了解摩尔质量与式量的联系与区别,并能较熟练地进行摩尔质量的计算。

2.了解引进摩尔这一单位的重要性和必要性,懂得阿伏加德罗常数的涵义。

【重、难点】

1.对摩尔概念的内涵的理解;

2.运用摩尔进行有关计算。

9

一、物质的量(n)

1、物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一。

2、用物质的量可以衡量组成该物质的基本单元(即微观粒子群)的数目的多少,它的单位是摩尔,即一个微观粒子群为1摩尔。

3、摩尔是物质的量的单位。摩尔是国际单位制中七个基本单位之一,它的符号是mol。

4、“物质的量”是以摩尔为单位来计量物质所含结构微粒数的物理量。

5、摩尔的量度对象是构成物质的基本微粒(如分子、原子、离子、质子、中子、电子等)或它们的特定组合。如1molCaCl2可以说含1molCa2+,2molCl-或3mol阴阳离子,或含54mol质子,54mol电子。摩尔不能量度宏观物质,如果说“1mol氢”就违反了使用准则,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。

6、使用摩尔时必须指明物质微粒的名称或符号或化学式或符号的特定组合。

二、阿伏加德罗常数(NA):

1、定义值(标准):以0.012kg(即12克)碳-12原子的数目为标准;1摩任何物质的指定微粒所含的指定微粒数目都是阿伏加德罗常数个。

2、近似值(测定值):经过科学测定,阿伏加德罗常数的近似值一般取6.02×1023,单位是mol-1,用符号NA表示。

三、摩尔质量(M):

1、定义:1mol某微粒的质量。

2、定义公式:,

3、摩尔质量的单位:克/摩。

4、数值:某物质的摩尔质量在数值上等于该物质的原子量、分子量或化学式式量。⑤注意:摩尔质量有单位,是克/摩,而原子量、分子量或化学式的式量无单位。

四、有关计算

1、同种物质的质量、物质的量和微粒之间的换算方法,

×NA

M---摩尔质量 NA---阿伏加德罗常数

2、同种物质的质量、物质的量和微粒数之间的换算。

NA

M---摩尔质量 NA---阿伏加德罗常数

3、不同种物质的质量、物质的量和微粒之间的换算。

微粒数之比 == 物质的量之比

4、有关化学方程式的计算。

⑴化学方程式系数比 == 物质的量之比 == 微粒数之比

⑵.只要上下单位一致,左右关系对应,则可列比例式计算

[疑难解析] 易混淆的概念辨析

1、 物质的量与摩尔:“物质的量”是用来计量物质所含结构微粒数的物理量;摩尔是物质的

量的单位。

10

2、 摩尔质量与相对分子质量或相对原子质量:

摩尔质量是指单位物质的量的物质所具有的质量,它是一个有单位的量,单位为g·mol-1;相对原子质量或相对分子质量是一个相对质量,没有单位。摩尔质量与其相对原子质量或相对分子质量数值相同。

3、质量与摩尔质量:质量是SI制中7个基本物理量之一,其单位是kg;摩尔质量是1摩

-尔物质的质量,其单位是g·mol1;二者可通过物质的量建立联系。

【模拟试题】

1、计算下列物质的微粒数或物质的量

⑴0.5molH2中的氢分子数

⑵1mol中的氯离子数

⑶1mol中的氧原子数

⑷1.204×1024个水分子的物质的量

2、计算下列物质的物质的量或质量

⑴9.8gH2SO4的物质的量

⑵5.3gNa2CO3的物质的量

⑶0.25molCaCO3的质量

⑷2.0molH2O的质量3、483gNa2SO4·10H2O中所含的Na+和SO42-的物质的量各是多少?所含水分子的数目是多少?

气体摩尔体积

【学习目标】

1.使学生正确理解和掌握气体摩尔体积的概念,学会有关气体摩尔体积的计算。

2.通过气体摩尔体积及其有关计算的教学,培养学生分析推理、解题归纳的能力。

【重、难点】气体摩尔体积的概念以及有关的计算。

【学习内容】

微粒的大小

微粒间的距离

1、定义:标准状况下,1mol任何气体(纯净的和不纯净)的体积约为22.4L。 这个体积叫做气体摩尔体积。单位:L/ mol。

2、注意以下几点

⑴ 气体在不同状况下,气体摩尔体积不同,气体摩尔体积与温度和压强有关。

⑵ 在温度为0℃,压强为101Kpa下,此时气体的摩尔体积约为22.4L/mol也就是标准 11

状况下的气体摩尔体积。

⑶ 气体摩尔体积仅仅是针对气体(混合气体)而言。

⑷ 气体的体积,在同温同压下气体的微粒数目有关,而与气体分子的种类无关 所以,讨论气体的摩尔体积时必需在一定条件下讨论才有意义。

四要素:

①状态:气体 ②状况:标准状况 ③定量:1mol ④数值:22.4L

3、物质的量和气体摩尔体积之间又有什么关系呢?

三、阿伏加德罗定律:在同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同的分子数 推论1:同温同压任何气体体积比等于其物质的量比V1n1? V2n2

推论2:同温同压任何气体密度比等于其摩尔质量(式量)之比?1M1? ?2M2

推论3:同温同压等质量的任何气体,密度之比等于其物质的量(体积)的反比

?1V21n2 ?? ?2V1n1

推论4:同温同体积的任何气体,压强之比一定等于其物质的量之比P1n1? P2n2

四.标准状况下气体密度的计算

根据初中所学知识,密度=质量÷体积,下面我们取标准状况下1mol某气体,则该气体的质量在数值上等于摩尔质量,体积在数值上等于摩尔体积,所以可得如下计算公式:

-1-1标况下气体的密度(g·L)=气体的摩尔质量(g·mol)÷标况下气体的摩尔体积

-1(L·mol)。

【例题精选】:

例1:设阿伏加德罗常数为NA,下列说法正确的是( )

A.标况下,任何气体的摩尔体积都是22.4L。

B.标况下,NA个水分子所占的体积约为22.4L。

C.11.2 L CO2中含11 NA个电子。

D.101 kPa、4℃时18mL水和202 kPa,27℃时32g O2所含分子数均为1 NA。 分

12

析:要正确解答这类题,必须准确掌握有关概念的内涵与外延。

A中任何气体摩尔体积都应约是22.4 L/mol,不正确。

B中气体摩尔体积研究的对象是气体,而水是液态,所以不正确。

C中缺“条件”,因此无法确定11.2L气体物质的量,也就无法计算其电子数。 D中,18mL水在101 kPa、4℃时恰好是18g,为1 mol 水,含水分子数为1 NA,而32g O2也是1 mol O2,也含1 NA个O2分子且不受温度、压强的影响,所以正确。 答案:D。

例2:在同温、同压下,氧气(O2)和臭氧(O3)的体积比为3∶2,分别求出它们物质的量之比,分子数之比,质量之比,密度之比和原子个数比。

分析:根据阿伏加德罗定律及其推论:

同T、同P时,任何两气体V1n1??分子个数比。 V2n2

解: O2 O3

已知:体积比 3 ∶ 2

求:物质的量比 3 ∶ 2

分子个数比 3 ∶ 2

所含原子个数比 3×2 ∶ 2×3=1∶1

质量比 3×32 ∶ 2×48=1∶1

(提示:O2式量=32,O3式量=48)

1 3m(提示:??) v 密度比 ∶ 1=2∶3 2

例3:在相同条件下,3L H2和2L CO2混合,混合气体的平均密度是相同条件下氧气密度的多少倍?

分析:根据阿伏加德罗定律及其推论可知:同T、同P下的任何两气体:

(1)M1?1? M2?2(2)V1n1? V2n2解:(1)求混合气的平均式量: H2的式量=2 H2的摩尔质量=2 g / mol

CO2的式量=44 CO2的摩尔质量= 44g/mol

又?已知VH2:VCO2?3:2

?

nH2:nCO2?3:2

2g/mol?3mol?44g/mol?2mol则:M混气??18.8g/mol3mol?2mol

?混气平均式量?18.8O2的式量?32

(2)根据式量之比求密度比(即相对密度) ?混气?O2?M混18.8??0.59(倍) MO232答:H2和CO2组成的混合气的平均密度是氧气密度的0.59倍。 13

例4:标况下,向10L由H2、CO2、CO、N2组成的混合气体中通入6L O2,用电火花引燃,使之充分反应后,测得气体体积为7.5L,将这些气体通过盛有过量NaOH溶液的洗气瓶,气体体积变为2L,这2L气体的密度是相同状况下H2密度的15.5倍。求原混合气体中各种气体的体积。(以上数据均在标况下测得)

分析:在H2、CO2、CO和N2中,只有H2和CO能与O2反应。反应后O2剩余,用最大值法,可检验出O2过量,因此2L气体中含有N2和O2。由平均分子量可以求出其中N2和O2体积,根据消耗的O2体积,可求出H2与CO总体积,从而求出起始CO2体积。再根据CO2总量,可求出CO体积,最后得出H2体积。

解:(1)最大值法——判断出O2过量。

设10 L 气体全部是H2或全部是CO

则根据2H2 + O2 → 2H2O 2CO + O2 = 2CO2 2L 1L 2L 1L

10L 5L<6L 10L 5L<6L

所以,由此可推断出6L O2必过量。

(2)反应后剩余的2L是由N2和O2组成的混合气体,求其平均分子量:

∵同T、同P下,?混气

?H2?M混气?155. MH2

∴M混气?2?15.5?31 (3)求2L混合气体中N2和O2的体积 设混合气体中N2的体积为x,则反应后剩余O2的体积为(2-x) ∵同T、同P下,VN2

VO2?nN2nO2

28x?32(2?x)?31 2解得x?0.5(L) ∴(4)求原混合气体中各种气体的体积 反应掉的O2体积:6-(2-0.5 )=4.5(L) ∵2H2 + O2 ???? 点燃2H2O ?? 2CO2 2CO + O2 ??点燃 2L 1L 2L 1L 两反应中,H2和CO与O2反应时的体积比均为2∶1 已推算出耗O2 4.5L ∴参加反应的H2和CO体积共为: 4.5L×2 = 9L 则原混合气中CO2体积为: 10L-0.5L-9L = 0.5L ∵燃烧后的7.5L气体中含CO2、N2和剩余O2,生成的水为液态, ∴燃烧后共含CO2:7.5L-2L = 5.5L 由CO燃烧生成的CO2体积为5.5L-0.5L = 5L 由CO生成CO2的体积比为1∶1 ∴原混合气中CO体积为5L。 14

则原混合气中含H2体积为:9L-5L = 4L。

答:原混合气体中H2:4L,CO2:0.5L,CO:5L,N2:0.5L。

【模拟试题】:

一、选择题:

1、阿佛加德罗定律能够成立的本质原因是在一定温度和压强下( )

A.气体体积的大小只随分子数的多少而变化

B.不同气体分子的大小几乎相等

C.不同气体分子间的平均距离几乎相等

D.气体分子间的平均距离与分子本身的大小成正比

2、在标况下,下列气体含有的分子数最多的是( )

A.36.5g HCl B.22.4L O2 C.4g H2 D.0.5mol SO2

3、在1.01×105Pa,20℃时,下列气体各2.8L,其质量最大的是( )

A.N2 B.Cl2 C.NH3 D.SO2

4、在同温、同压下、A容器中的H2与B容器中的NH3所含原子总数相等,则A与B的体积之比为( )

A.2∶1 B.1∶2 C.1∶1 D.3∶2

5、400ml某气体的质量是同温、同压下同体积H2质量的23倍,则该气体的式量为( )

A.23 B.46 C.11.5 D.5.75

6、同温同压下,50ml气体A2和100ml气体B2化合生成50ml 气体C,则C的化学式为( )

A.AB2 B.A2B C.A2B4 D.AB

7、某金属0.1 mol跟足量盐酸反应,得标况下H2 3.36L,则金属的化合价为( )

A.+1 B.+2 C.+3 D.+4

8、同温同压下,等质量的SO2与CO2相比较,下列叙述正确的( )

A.密度之比为16∶11 B.密度之比为11∶16

C.体积之比为1∶1 D.体积之比为11∶16

9、下列各组物质中,摩尔质量相同的是( )

A.1g CH4 与标况下1L N2 B.同温同压下,等体积CO2与H2

C.3mol O2与2mol O3 D.1L标况下的CO与1g N2

10、设NA表示阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( )

A.20℃时,28g N2所含的原子数为2NA个

B.标况下,0.5NA个水分子所占体积约为11.2L

C.CH4的摩摩尔质量在数值上等于NA个甲烷分子的质量之和

D.1g CO与1g CO2所含碳原子数之比为1∶1

11、关于a g H2和b g He,下列说法正确的是( )

A.同温同压下,H2与He的体积比为a∶2b

B.同温同压下,若a = b,则H2与He的物质的量之比为2∶1

C.体积相同时,He的质量一定大于H2的质量

D.同温同压下,若二者物质的量相同,其体积也相同

12、欲使3L CO与H2的混合气体完全燃烧,所需O2的体积在同温同压时为( )

A.1L B.1.5L C.3L D.无法确定 13、24ml H2和O2的混合气体,点燃充分反应后,再恢复到原温度和压强,剩余气体3ml,则原混合气体中H2与O2的分子个数比可能为( )

A.1∶16 B.16∶1 C.17∶7 D.7∶5

14、A气体的摩尔质量是B气体的n倍,同温同压下同体积的B气体的质量是空气质量的 15

m倍,则A的化学式式量为( )

A.m·n B.29mn C.29m n D.29n m

15、在密闭容器中盛有H2、O2、Cl2的混合气,通过电火花,使这三种气体恰好反应,冷却得到的溶液溶质的质量分数为28.9%,则容器内H2、O2、Cl2的体积比为( )

A.9∶4∶1 B.8∶2∶4 C.11∶5∶1 D.9∶4∶2

二、填空题:

16、在相同状况下,g O2 与1.4g N2所占的体积比为4∶1。

17、在标况下,一个装满Cl2的容器为74.6g,若装满N2,则质量为66g,则此容器的容积为 L。

18.0.1molO2约含有 个氧原子,约含有 个质 子,它可与镁完全反应,此时可获得mol电子。

19.阿伏加德罗常数为NA,若已知R元素的原子质量为m kg,则R元素的相对原子质量是 。若已知Y元素的相对原子质量为M,则该原子的实际质量为。

20.含有相同数目氧原子的CO和CO2,它们的质量之比是 ,物质的量之 比是

21.在一密闭容器中加入3LCO,6L CO2,3L N2和1L NO,则此混合气体的平均摩尔质量 为 。

三、计算题:

22、标况下,一个装满Cl2的容器为74.6g,若装满N2,则质量为66g,则此容器的容积为多少升?

23、取A、B、C三种金属各0.1mol,分别与足量盐酸反应,共得H2 6.72L(标况下),其中B和C产生H2的体积比为2∶1,B和C产生H2之和与A产生的H2体积相等。求A、B、C的化合价各是多少?

第三节 物质的量浓度

【学习目标】

16

1.正确理解和掌握物质的量浓度的概念,学会有关物质的量浓度的计算。

2.通过物质的量浓度及其有关计算的教学,培养分析推理、解题归纳的能力。

【重、难点】: 物质的量浓度的概念以及有关的计算。

【学习内容】:

一.物质的量浓度

1.概念: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。用CB表示。

单位: mol/L

表达式:CB =nB/V

例1、判断下列说法是否正确?

(1)1L水溶解了22.4LHCl, C=1mol·L-1?(错,溶液体积不为1L,物质的量不一定是1mol)

(2)160g胆矾溶于水配成1L溶液C=1mol·L-1?(错,溶质物质的量小于1mol)

(3)74gCa (OH)2溶于水配成1L溶液C=1mol·L-1?(错,Ca (OH)2微溶)

例2、标况下,盛满HCl烧瓶与用排空气法收集的HCl(VHCl占75%)烧瓶例置于水 中,其物质的量浓度关系?(相等,均等于

2.溶液的物质的量浓度

系: 1) 22.4与溶液中溶质质量分数ω及溶液密度ρ(g·cm-3)之间的关

3.一定物质的量浓度溶液的配制

(1)配制步骤:

①计算所需溶质的量

③溶解或稀释:注意冷却或升温至室温

④移液:把烧杯液体引流入容量瓶。

⑤洗涤:洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,洗涤液一并移入容量瓶。

⑥定容:向容量瓶中注入蒸馏水至距离刻度线2~3 cm处改用胶头滴管滴蒸馏水至溶液的凹液面与刻度线正好相切。

⑦摇匀:盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀。

⑧装瓶:

(2)使用的仪器:

托盘天平或量筒(滴定管)、烧杯、容量瓶、玻璃棒、胶头滴管、药匙等。

(3)重点注意事项:

①容量瓶使用之前一定要检查瓶塞是否漏水;

②配制一定体积的溶液时,选用容量瓶的规格必须与要配制的溶液的体积相同; ③不能把溶质直接放入容量瓶中溶解或稀释;

④溶解时放热的必须冷却至室温后才能移液;

⑤定容后,经反复颠倒,摇匀后会出现容量瓶中的液面低于容量瓶刻度线的情况,这时不能 17

再向容量瓶中加入蒸馏水。因为定容后液体的体积刚好为容量瓶标定容积。上述情况的出现主要是部分溶液在润湿容量瓶磨口时有所损失;

⑥如果加水定容时超过了刻度线,不能将超出部分再吸走,必须重新配制。

(4)实验误差分析:

实验过程中的错误操作会使实验结果有误差:

<1>使所配溶液的物质的量浓度偏高的主要原因

①天平的砝码沾有其他物质或已锈蚀。使所称溶质的质量偏高,物质的量浓度偏大 ②调整天平零点时,没调平,指针向左偏转(同①)。

③用量筒量取液体时仰视读数(使所取液体体积偏大)。

④把量筒中残留的液体用蒸馏水洗出倒入烧杯中(使所量液体体积偏大)。

⑤把高于20℃的液体转移进容量瓶中(使所量液体体积小于容量瓶所标注 的液体的体积)。

⑥定容时,俯视容量瓶刻度线(使液体体积偏小)。

<2>使所配溶液的物质的量浓度偏低的主要原因

①称量时,物码倒置,并动用游码(使所称溶质的质量偏低,物质的量偏小)。 ②调整天平零点时,没调平,指针向右偏转(同①)。

③用量筒量取液体时俯视读数(使所取液体体积偏小)。

④没洗涤烧杯和玻璃棒或洗涤液没移入容量瓶中(使溶质的物质的量减少)。

⑤定容时,仰视容量瓶刻度线(使溶液体积偏大)。

⑥定容加水时,不慎超过了刻度线,又将超出部分吸出(使溶质的物质的量减少)。

<3>对实验结果无影响的操作

①使用蒸馏水洗涤后未干燥的小烧杯溶解溶质。

②配溶液用的容量瓶用蒸馏水洗涤后未经干燥。

(5)实验思考题:

①怎样称量NaOH固体?

②配制一定物质的量浓度的溶液时,若取用5 mL浓盐酸,常用10 mL量筒而不用100 mL 量筒,为什么?

【提示】

①因NaOH固体易潮解,且有腐蚀性,必须用带盖的称量瓶或小烧杯快速称量,称量过程中时间越长,吸水越多,误差越大,若直接在纸上称NaOH,则有损失且易腐蚀托盘。 ②为了减少误差。因为100 mL量筒读数误差较大,且倾出液体后,内壁残留液体较多。

[重点归纳] 物质的量的有关计算

1、关于物质的量浓度的计算。计算时运用的基本公式是:

溶质的质量分数与物质的量浓度两浓度基本公式的换算关系:

18

3、一定物质的量浓度的稀释计算。

浓、稀溶液运算的基本公式是:

[例题解析]

1、注意溶质是什么

溶液中的溶质是什么,是运用物质的量浓度表达式进行计算时首先要考虑的,对有些特殊情况,如SO3、CuSO4?5H2O等溶于水后所得溶质及氨水中溶质是什么等,要注意辨别。

例1:标准状况下,用一定量的水吸收氨气后制得物质的量浓度为12.0mol?L?1、密度为0.915g?mL?1的氨水。试计算1体积水吸收多少体积的氨气可制得上述氨水。(本题中氨 19

的相对分子质量为17.0,水的密度为1.0g?mL?1)

解析:很多同学认为氨水中的溶质为NH3?H2O,导致计算出错。其实,我们习惯认为氨水中的溶质为NH3。设水的体积为1L,根据物质的量浓度表达式可得:

V(NH3)

22.4L?mol?1?12.0mol?L?1 V(NH3)?13?1?17.0g?mol?10mL?1.0g?mL22.4L?mol?1

解得V(NH3)?378L,故1体积水吸收378体积的氨气可制得上述氨水。

2、注意溶液的体积

主要注意两点:一是不能用水的体积代替溶液的体积;二是当题设未给出溶液的密度时,可将各溶液(一般为稀溶液)的体积相加(如溶液混合、稀释),认为其和为溶液的总体积;当给出密度后则需通过密度进行换算求溶液的体积。

例2:在100g浓度为18mol?L?1、密度为?g?mL?1的浓硫酸中加入一定量的水稀释成?103mL?L?1?0.915g?mL?19mol?L?1的硫酸,则加入水的体积( )

A. 小于100mL

C. 大于100mL B. 等于100mL 100D. 等于mL ?

解析:一些同学未考虑浓硫酸加水稀释后,溶液的密度会发生变化(减小),而直接将

100100?x?1溶液和水的质量加和求体积。设加入水的体积为x mL,则18?,解得?9???

x=100,导致错选B项。

设加入水的体积为ymL,由c1V1?c2V2得:

18??100?y100200?浓?1,即y<100。故答案为A项。 ?9?,化简得100?y?稀?浓?稀

3、注意单位运算

在概念理解及应用中,要注意各物理量的单位,一是各物理量的单位要相互匹配;二是注意从单位运算入手,能简化解题思路,快捷求解。

例3:标准状况下,1体积水大约溶解560体积氨。求:(1)所得氨水中溶质的质量分数?(2)若测得上述氨水的密度为0.91g?mL?1,则此氨水的物质的量浓度为多少?(3)取此氨水10mL,加水稀释到1L,所得稀氨水的物质的量浓度为多少?

解析:(1)注意单位量及比例关系。设取用水的体积为1L(水的质量为1000g),则溶解标准状况下氨气的体积为560L,即所得到氨水中溶质的质量分数:

20

560L

?1×100%=29.8%。 w?560L1000g?17g?mol?1?22.4L?mol?1

(2)可用不同公式解答: 17g?mol?1?

c?1000???w29.8%?1。 ?1000mL?L?1?0.91g?mL?1??16.0mol?L?1M17g?mol

(3)要注意将mL转化为L。根据公式c1V1?c2V2,解得c2?0.16mol?L?1。

4、注意溶解度的影响

第一,物质的量浓度适合于表示不饱和及饱和溶液中溶质与溶剂的关系,不适合于过饱和溶液(溶质未溶解完全);第二,注意一些典型问题,如Ca(OH)2的溶解度情况及气体物质在溶液中的溶解问题等。

例4:将12.6g无水亚硫酸钠固体加入100mL 8mol?L?1的硫酸中以制取SO2气体,反应完全后,若溶液中+4价硫元素的物质的量浓度为0.2mol?L?1,假定溶液的体积不变,忽略溶液及导管中的气体体积。求:(1)溶液中硫元素的质量。(2)收集到SO2气体的体积。

(3)溶液中Na?和H?的物质的量浓度(不考虑弱电解质的电离)。

解析:本题涉及SO2气体在溶液中的溶解问题,只有SO2在水中溶解量达到饱和后,才有气体逸出,因此,在计算收集到的气体体积时要减除溶解量。根据题意有以下关系量:

Na2SO3?H2SO4?Na2SO4?SO2??H2O

0.1mol 0.8mol(过量) 0.02mol(溶解量)

(1)m(S)?(0.8mol?0.02mol)?32g?mol?1?26.24g。

(2)V(SO2)?(0.1mol?0.02mol)?22.4L?mol?1?1.792L。

0.1mol0.7mol?2mol?L?1,c(H?)?2??14mol?L?1。 0.1L0.1L

5、注意密度变化规律

在溶液混合和溶液稀释等问题中,在注意溶液体积变化的同时,还要考虑溶液密度的变化对溶液物质的量浓度的影响。如强酸、强碱、盐等溶液的密度随浓度增大而增大;氨水、乙醇等溶液的密度随浓度增大而减小。 (3)c(Na?)?2?

例5:若以w1和w2分别表示浓度为amol?L?1和bmol?L?1氨水的质量分数,且知2a=b,则下列推断正确的是(氨水的密度比纯水小)( )

A. 2w1?w2 B. 2w2?w1

21

C. w2?2w1 D. w1?w2?2w1

解析:设溶液的体积为VL,密度为?g?mL?1,溶质的摩尔质量为M g·mol?1,质量分数为w,物质的量浓度为cmol?L?1。根据溶液物质的量浓度的表达方式不同,但其溶质的量不变,有V L×103 mL·L?1??g?mL?1?w3?w?1,即。?VL?cmol?Lc?10?1MMg?mol

依题意有a?103?1w1?w,b?10322,因2a=b,所以有2?1w1??2w2,又由于氨水的密1717

度比纯水小,且浓度越大,密度越小,即?2??1,代入上式w2?2w1。故答案为C项。

6、注意实验情景

在计算溶液配制或溶液稀释等问题中溶液物质的量浓度时,一要注意不能把水的体积当作溶液的体积;二是在配制溶液时,要注意容量瓶规格与实际配制溶液体积的关系。

例6:实验室需用480mL 0.1mol?L?1的硫酸铜溶液,现选取500mL容量瓶进行配制,以下操作正确的是( )

A. 称取7.68g硫酸铜,加入500mL水

B. 称取12.0g胆矾配成500mL溶液

C. 称取8.0g硫酸铜,加入500mL水

D. 称取12.5g胆矾配成500mL溶液

解析:一些同学通过计算,得溶质的质量

1m(CuSO4)?0.1mol?L?1?0.48L?160g?m?o l

?7.68g,选A项;也有一些同学选C项,这里包含两个错误:一是用500mL容量瓶进行配制时,溶质的质量应满足500mL容量瓶的需求;二是错把溶剂的体积当作溶液的体积,正确情况应该是“称取8.0g硫酸铜(或12.5g胆矾),加水至500mL。”故答案为D项。

7、注意物质与其组成微粒的关系

物质与其组成微粒的物质的量、物质的量浓度之间的关系可以通过电离方程式进行分析。组成微粒的某量=对应物质的某量×物质组成中该微粒的数目。此类问题在近几年高考中出现频率较高,需引起注意。

例7:今有300mL 0.1mol?L?1Na2SO4溶液、200mL0.1mol?L?1MgSO4溶液和

?100mL0.1mol?L?1 Al2(SO4)3溶液,这三种溶液中SO2

4的浓度之比为( )

A. 1:1:1 B. 3:2:1 C. 3:2:3 D. 1:1:3

解析:本题易错选A项或C项,错选A项是对物质与其组成微粒的关系把握不准造成的;错选C项是因为审题不仔细,有些同学看到浓度、体积就想到求物质的量,将题设数

?据分别相乘,再比较得到C项,而未细看题目要求。本题是要计算SO2

4的浓度之比,审题

仔细后,很容易得到答案为D项。

【模拟试题】

22

1.取100mL0.3mol/L和300mL0.25mol/L的硫酸溶液,混合后稀释到500 mL,则得到的混合溶液中H离子的物质的量浓度为 ( )

A. 0.21mol/L B. 0.56mol/L C. 0.42mol/L D. 0.26mol/L

2.已知1.0L盐酸和硫酸的混合液中含有0.1mol的Cl和0.2mol SO4,则此溶液中H离子的浓度为 ( )

A.0.1mol/L B.0.2mol/L C.0.5mol/L D.1 mol/L

3. 某Al2(SO4)3溶液V mL中含有a g Al,取出V/4 mL溶液稀释成4V mL后,SO4的物质的量浓度为 ( )

A. 125a/54V mol·L B. 125a/36V mol·L C. 125a/18V mol·L D.125a/V mol·L

4. 已知25%氨水的密度为0.91g.cm,5%氨水的密度为0.98g.cm,若将上述两溶液等体积混合,所得氨水溶液的质量分数是 ( )

A.等于15% B.大于15% C.小于15% D.无法估算

5.某温度下,将150mL溶质质量分数为22%的硝酸钠溶液中加100g水稀释,溶液中溶质的质量分数变为11%,求原溶液的物质的量浓度是多少?

6.实验室使用的浓盐酸的质量分数一般为36.5%,密度为1.19g·cm3。若要配制该浓度的盐--3-3-1-1-1 -13+2--2-++

酸1.00L,需多少升标准状况下的HCl气体溶解在其中?

7.为测定苛性钾(KOH)的纯度,取样品0.5600 g溶于水配制成1 L溶液,取此溶液25.00mL,用去0.0050mol/L H2SO4溶液24.00mL,恰好反应完全,则苛性钾的纯度为(杂质不与酸反应)多少?

8.将标准状况下的aL氯化氢气体溶于1000克水中,得到盐酸的密度为bg/ml,则该盐酸的物质的量的浓度是多少?

23

9.在标准状况下,将盛满氯化氢气体的试管倒置于水中,当试管中充满水时立刻取出,则此时试管中溶液的物质的量浓度约为多少?

10.常温下,将质量分数为14%的NaCl溶液20g与质量分数为24%的NaCl溶液30g混合,

3得到密度为1.15g/cm的混合液。计算

(1)该混合溶液中氯化钠的物质的量浓度

(2)在1000g水中溶解多少mol NaCl,才能使其物质的量浓度恰好与上述混合液的物质的

量浓度相等?

物质的量小结

一.以物质的量为核心的换算关系

(1)NA 、M 、Vm 、C 四个定义式的含义及相互换算关系:

24

(2)与物质的量有关的物理量知识总结

二、四个定义公式:

1

例1、m 克NH3含有a 个氢原子,求阿佛加德罗常数

25

2

例2、m 克Na2RO3含有a 个钠原子,求Na2RO3的摩尔质量

3

例3、在标准状况下,m 克H2R气体中含有a 个氢原子,求H2R的摩尔质量和体积

3例4、m 克Na2CO3溶于V升水中,所得溶液的密度为1.2g/ml。求所得溶液的质量分数和物质的量浓度

例5、在标准状况下,500mlHCl气体溶于V升水中,所得溶液的密度为ρ g/ml。求所得溶液的质量分数和物质的量浓度

三、一个定律多个推论:

1、阿佛加德罗定律:

同温同压下,相同体积的任何气体,含有的分子数相同。

2、阿佛加德罗定律的推论:

(1)同温同压下,气体的体积之比等于气体的分子数之比,也等于气体分子的物质的量之比

(2)同温同压下,气体的密度之比等于气体的摩尔质量之比(即相对密度)

(3)同温同体积下,气体的压强之比等于气体的分子数之比,也等于气体分子的物质的量之比

3、对同一种物质:

26

物质的质量之比=物质的量之比=物质的分子数之比

4、同温同压下,对同一种气体物质:

物质的质量之比=物质的量之比=物质的分子数之比=气体的体积之比

5

(1 n(混)=m(混) ÷M(混)

例6: N2和H2气按体积比为1:2

混合,求该混合气体的平均摩尔质量

(2 V(混气体) = n(混分子总数).Vm 例7: 在标准状况下,N2和H2混合气体的密度为0.67g/L 。求该混合气体中N2和H2的体积比

【模拟试题】

1、设NA为阿佛加德罗常数,下列说法正确的是( )

(1)1.6g NH2-离子含有的电子数为NA

(2) 62g Na2O溶于水所得溶液中含O2-NA个

(3)16g氧气和16g臭氧含有的原子数目都是NA

(4)18g水所含的电子数为8 NA

(5)22.4L氯气所含的原子数为2 NA

(6)醋酸的摩尔质量与NA个醋酸分子的质量在数值上相等

(7)2.3g钠由原子变为离子时,失电子数为0.1 NA (8)18g重水所含的电子数为10 NA

(9)28g氮气所含的原子数为NA

(10)20℃、1atm时,11.2L氧气所含的原子数为NA

(11)22.4L氖气中所含原子数为NA

(12)标况下,VL水含有的氧原子个数为

(13)4℃时,5.4mL水所含的水分子数为0.3 NA

(14)从任何金属盐溶液中沉淀出1mol金属原子所需的电子数为NA

(15)标况下22.4LH2所含的中子数为2NA

(16)2L1mol/L K2SO4溶液中离子总数为3 NA

(17)HCl气体的摩尔质量等于NA个氯气分子和NA个氢气分子的质量之和

(18)121g CF2Cl2(氟利昂)所含氯原子数为2NA

2、三个容积不相同的密闭容器分别装满CO2、O2、N2三种气体,当这些容器内的气体温度和密度都相同时,这三个密闭容器内压强由大到小的顺序是( ) 27

A、P(CO2)>P(N2)>P(O2) B、P(CO2)>P(O2)>P(N2)

C、P(N2)>P(O2)>P(CO2) D、P(O2)>P(N2)>P(CO2)

3、由CO2、H2、CO组成的混合气在同温同压下与氮气的密度相同,这该混合气中CO2、H2、CO的体积比是( )

A、29:8:13 B、21:1:14

C、13:8:29 D、26:16:17

4、甲、乙、丙三种不同浓度的稀H2SO4,分别跟等物质的量的Al、KHCO3和K2CO3刚好完全反应完全,所耗去甲、乙、丙三种酸的体积比为1:2:3,则甲、乙、丙三种酸物质的量浓度之比应是( )

A、1:1:1 B、3:1:2

C、6:2:3 D、18:3:4

1412 5、由CO和CO 组成的混合气与同温同压下空气(平均相对分子量为29)的密度相同,则下列关系正确的是( )

1412 A、混合气中CO和CO的分子数之比为14:15

1412 B、混合气中CO和CO的物质的量之比为1:1

1412 C、混合气中CO和CO的质量之比为14:15

1412 D、混合气中CO和CO的密度之比为1:1

14 6、C是碳的一种同位素原子,NA为阿佛加德罗常数值,下列说法不正确的是( )

14 A、1/8 mol CH4分子所含中子数为NA

14 B、7gC原子形成的石墨中所含质子数为3NA

14 C、常温常压下,17g甲基(-CH3)所含电子数为8NA

14 D、常温常压下,22.4L含C的二氧化碳中分子数大于NA

7、标准状况下某种氧气和氮气的混合气体mg含有b个分子,则ng该混合气体在标况下所占的体积(L)应是(NA为阿佛加德罗常数)( )

8、下列叙述正确的是( )

A、同温同压下,相同体积的物质,它们的物质的量必相等

B、任何条件下,等物质的量的乙烯和一氧化碳所含的分子数必相等

C、1L一氧化碳气体一定比1L氧气的质量小

+ D、等体积、等物质的量浓度的强酸中所含的H数一定相等

9、下列说法不正确的是( )

23 A、硫酸的摩尔质量与6.02×10个磷酸分子的质量在数值上相等

2323 B、6.02 ×10个氮分子和6.02×10个氢分子的质量比等于14:1

23 C、32 g氧气所含的原子数目为2×6.02×10

23 D、常温常压下,0.5 ×6.02 ×10个一氧化碳分子所占体积是11.2 L

10、NA代表阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( )

A、9g重水所含有的电子数为5NA

B、1mol MgCl2中含有离子数为NA

C、7.1g氯气与足量NaOH溶液反应转移的电子数为0.2 NA

D、1mol C10H22分子中共价键总数为31 NA

11、由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混和物10克,与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2升,则混和物中一定含有的金属是( )

28

A、锌 B、铁 C、铝 D、镁

12、将一定质量的Mg,Zn,Al混合物与足量稀H2SO4反应,生成H2 2.8L(标准状况),原混合物的质量可能是( )

A、2g B、4g C、8g D、10g

D、1:2:6

13、下列各组中,两种气体的分子数一定相等的( )

A、温度相同、体积相同O2和N2

B、质量相等、密度不等的N2和C2H4

C、体积相等、密度相等的CO和C2H4

D、压强相同、体积相同的N2和O2

14、质量相等的两份气体样品,一份是CO,另一份是 CO2,这两份气体样品中,CO与CO2所含氧原子的原子个数之比是( )

A、1:2 B、1:4 C、11:14 D、11:28

215、用1L 1.0mol/L NaOH溶液吸收0.8molCO2,所得溶液中CO3—和HCO3—的浓度之比约是

( )

A、1:3 B、1:2 C、2:3 D、3:2

16、常温常压下,某容器真空时质量为201.0g,当它盛满甲烷时质量为203.4g,而盛满某气体Y时质量为205.5g,则Y气体可能是( )

A、氧气 B、氮气 C、乙烷 D、一氧化氮

17、现有200mL H2SO4和Na2SO4的混合溶液,其中硫酸的物质的量浓度为1mol/L,硫酸钠的物质的量浓度为0.5mol/L。若要配制硫酸和硫酸钠的物质的量浓度分别为2mol/L和0.2mol/L的溶液,应加入55.8%的硫酸溶液(密度为1.35g/cm3)多少毫升?再加蒸馏水稀释至多少毫升?

-18、100 mL 0.3mol/L Na2SO4溶液和50 mL 0.2mol/L Al2(SO4)3溶液混合后,溶液中SO42的

物质的量浓度为多少?(对于浓度不超过1mol·L-1的稀溶液,混合时体积变化不大,可以作近似计算:用原溶液的体积相加得混合后的溶液体积)

-19、在含有Na2SO4和Fe2(SO4)3混合溶液中,测得Na+浓度为1mol/L,SO42的浓度为

0.71mol/L,其中硫酸铁的物质的量浓度为多少?

29

20、将0.65 g锌加到50ml,浓度为1mol/L的盐酸中,计算:(1)S.P.T.下可生成多少毫升氢气?(2)若反应完成后,溶液的体积仍为50ml,这时溶液中的锌离子和氢离子的物质的量浓度各是多少?

21、在S.P.T.下,某气体的质量是1.825g,将它完全溶于水,制成500mL的某一元酸溶液,将此溶液分成相等的两份,取其中的一份加入含有杂质的碳酸钠(杂质不参加反应)1.44g,恰好完全反应,并产生0.28L的气体(S.P.T.)。试求:(1)碳酸钠的纯度;(2)一元酸溶液的物质的量浓度;(3)某气体的式量。

氯气

【学习目标】

1、知道氯气的物理性质和化学性质

2、理解氯水和漂粉精的消毒原理

【学习内容】

一. 氯气

学习元素及化合物知识,首先要明确,物质的结构决定物质的性质。氯原子最外电子层有7个电子,决定了它易得1个电子变成稳定结构,因此Cl2具有强氧化性。

1. 氯气的化学性质

(1)与金属反应,Cl2均作氧化剂,得电子变成Cl?离子。金属都作还原剂失电子。变价金属铁、铜与Cl2反应都生成较高价态。

2Fe?3Cl2?点燃???2FeCl3

还原剂氧化剂氧化产物(Fe3?)

还原产物(Cl?)

Cu?Cl2?点燃???CuCl2

还原剂氧化剂氧化产物(Cu2?)

还原产物(Cl?)

30

(2)与非金属反应

Cl2与非金属除F、O之外,非金属均作还原剂被氧化,Cl2作氧化剂被还原。

H2?Cl2?点燃???2HCl

2P?5Cl2(足量)?点燃???2PCl5(白色烟雾)

2P?3Cl2(不足量)?点燃???2PC3l

(3)与水与碱反应

Cl2与水的反应属于自氧化还原反应中的歧化反应。在歧化反应中,不仅氧化剂与还原剂是同一种物质,还必须是同种元素的中间价态物质。

Cl2?H2O?HCl?HClO

氧化剂0?1?1还原产物氧化产物

还原剂

HClO不稳定,光照会分解放出氧气。

????2HCl?O2? 2HClO

Cl2与碱溶液之间的反应也是歧化反应。方程式不用记忆。只要用碱去中和Cl2与水反应生成的HCl和HClO就能写出生成产物。 光照

Cl2?2NaOH?NaCl?NaClO?H2O

2Cl2?2Ca(OH)2?CaCl2?Ca(ClO)?2H2O

2、氯气的实验室制法

(1)药品:浓盐酸和MnO2。或浓盐酸和KMnO4。

(2)反应原理:用氧化剂(MnO2或KMnO4)氧化浓盐酸中的HCl而生成Cl2,发生的是氧化还原反应。

MnO2+4HCl??MnCl2+Cl2?+2H2O ?漂白粉

2KMnO2+16HCl == 2KCl+2MnCl2+5Cl2?+8H2O

(3)发生装置:制取氯气时所用的MnO2为固态粉未,所用的浓盐酸为液态,且需要在加热的条件下才能反应。故制取氯气的发生装置使用的仪器主要有圆底烧瓶、分液漏斗、铁架台、石棉网、酒精灯。

(4)收集方法:因氯气的密度(约3.2g/L) 比空气大,且能溶于水,故可用向上排空气法收集氯气。又因为Cl2难溶于饱和食盐水,所以也可用排饱和食盐水的方法收集氯气。

(5)验满方法:

①因Cl2是黄绿色气体,可观察到整个集气瓶内都已充满黄绿色气体,则已收集满氯气。

②可在集气瓶口放一湿润的淀粉碘化钾试纸,若底纸变蓝则说明集气瓶内已收集满氯气。

2KI+Cl2 ==2KCl+I2 (I2遇淀粉变蓝色)

(6)尾气的吸收:氯气不毒,为防止污染,多余的氯气可用碱溶液来吸收。一般用NaOH 31

溶液吸收多余的氯气,而不用石灰水吸收,这是因为Ca(OH)2溶解度小,吸收氯气的能力小。 注意:不能用水吸收多余的氯气,因为氯气不易溶于水。

(7)氯气的净化:因为浓盐酸有挥发性,能挥发出氯化氢气,在加热时挥发加剧。因此,用MnO2与浓盐酸反应生成的氯气中常混有氯化氢气和水蒸气。为了得到纯净而又干燥的氯气应将气体先通入盛有饱和食盐水或水的洗气瓶,以除去氯气中混有的氯化氢气;再通过盛有浓硫酸的洗气瓶,以除去氯气中混有的水蒸气。然后再用向上排空气法收集,便可得到纯净而又干燥的氯气。

由上列叙述可知, 在实验室一套完整的制取氯气的装置如下图所示:

这是实验室制取气体的三种典型装置之一,它适用于固体和液体或液体和液体加热制取气体。除制取Cl2外,还可用于制取HCl、HBr等气体。

一套完整的制取气体的装置,应当由四部分组成:

对于这套制取气体的装置,一定要认识各仪器并准确叫出名称,还要明确各装置的作用、原理及注意事项。

A——分液漏斗,用来往烧瓶中加浓盐酸

B——圆底烧瓶,MnO2与浓盐酸发生反应的反应器。加热时要垫上石棉网。 甲——洗气瓶,内盛饱和食盐水。

乙——洗气瓶,内盛浓硫酸。

丙——集气瓶,收集Cl2,进气管伸入瓶底。

丁——尾气吸收装置,内盛NaOH溶液。

3. 氯气用途

氯气的性质决定了氯气的用途。Cl2具有强氧化性,Cl2与H2O反应生成的HClO氧化能力更强。因此Cl2用于杀菌消毒,漂白以及处理工业上具有还原性物的废水(含H2S或含酚、氰化物等)。

【知识详解】氯水的多重性

(1)新制氯水的成分与长期放置的氯水的成分

新制氯水的成分:

32

Cl2?H2OHCl?HClO

HCl?H??Cl?

注:“→”号式只存在生成物;“HCl H ? ClO ( * H2O??H??OH?)

新制氯水的成分为:分子:Cl2、H2O、HClO(三分子)

离子;H、Cl、ClO、OH(四离子)

长期放置的氯水;由于HClO分解,Cl2全部反应掉,这长期放置的氯水已变成HCl水溶液,即盐酸,则所含成分为:H、Cl、OH、H2O

(2)氯水是一种常见试剂,围绕氯水而出现的各类问题也较多。因为氯水成分比较复杂,一时抓不住要点,答题时常感困惑,错误较多,对于什么情况下考虚Cl2的性质,什么情况下考虑HClO的性质,什么情况下考虑H、Cl的性质,很多同学拿不准,下面针对这个问题作一分析:

1?考虑氯气的性质:

新制氯水中存在着大量Cl2分子,Cl2是新制氯水的主要成分,为了方便,有时实验室中常用氯水代替Cl2,如将新制氯水滴加到淀粉碘化钾溶液中和通入Cl2的效果一样,都是?????????Cl2分子将I?氧化成I2使淀粉变蓝。

Cl2?2KI?2KCl?I2。类似的还有KBr、FeCl2、H2S,但Na2SO3、SO2、H2SO3等与氯水的反应,Cl2和H2O都参加反应。

2?考虑HClO的性质

HClO表现有三性:见光受热分解的不稳定性、强氧化性及极弱的酸性,出题多考查不稳定性和强氧化性。如不稳定性有:将新制氯水光照有何现象?长期放置的氯水跟新制氯水成分有何不同?关于强氧化性的有:为什么Cl2能用于自来水的消毒?为什么氯水能漂白?为什么将石蕊试液滴加到新制氯水中先变红后又褪色了?

3?考虑H的性质:

将NaHCO3、CaCO3等加入到新制氯水中有何现象;要考虑盐酸电离出的H跟??NaHCO3、CaCO3等发生反应产生CO2气体。

33

NaHCO3?HCl?NaCl?CO2??H2O

CaCO3?2HCl?CaCl2?CO2??H2O

再如将石蕊试液滴加到新制氯水中为什么变红等,需考虑H?的性质。

4?考虑Cl?的性质:

向新制氯水中滴加AgNO3溶液有何现象?这个问题需考虑Cl?的性质,

l(AgN3O?HCl?AgC?l?HNO Ag?Cl?AgC?产生AgCl的白色沉淀。 3)

注意:AgClO不是沉淀。

??【疑难解答】

某温度下,将Cl2通入NaOH溶液中,反应得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合液,经测定ClO与ClO3的离子数之比为1:3,则Cl2与NaOH溶液反应时被还原的Cl元素与被氧化的氯元素的质量比为( )

A. 21:5 B. 11:3 C. 3:1 D. 4:1 ??

解析:Cl2与NaOH溶液在加热的条件下也能歧化为+5价氯NaClO3和?1价氯。 写出并配平下列两个歧化反应方程式:

Cl2?2NaOH?NaCl?NaClO?H2O

?1?53Cl2?6NaOH?5NaCl?NaClO3?3H2O

NaCl3O电离出的ClO3数是NaClO电离出的ClO离子数的3倍,因此要将后边的方程式系数扩大3倍。 ??

?15NaC?l3NaCl3O?9H2O 9Cl2?18NaOH

反应中被还原的氯元素是指作氧化剂得电子的氯元素,反应后必然变成NaCl中的Cl离子。反应中被氧化的氯元素是指作还原剂失电子的氯元素,反应后必然要变成NaClO(ClO)和NaClO3(ClO3)。因此被还原的氯元素与被氧化的氯元素的质量比应为两方程式中NaCl系数之和与NaClO与NaClO3系数之和比。(1?15):(1?3)?41:。 34 ???

故D为正确选项。

【例题分析】

例1. 下列有关氯水的叙述中,正确的是( )

A. 新制氯水中只含Cl2和H2O分子

B. 新制氯水能消毒杀菌是因为其中含有Cl2有毒,能消毒、杀菌

C. 光照氯水有气泡逸出,该气体是Cl2

D. 氯水放置数天后酸性增强

解析:本题是通过氯水中含有氯气,以及少量Cl2与H2O反应生成的HClO这一知识点变换形式进行发散思维。A. 新制的氯水中还含有HClO分子。B. 是HClO杀菌、消毒,而不是Cl2分子。C. 逸出的气体应为O2;由于氯水放置数天后HClO的分解,生成更多的盐酸,所以酸性增强,需要注意的是即使HClO全部分解,由于氯水的浓度不大,得到的也仅是很稀的盐酸。

答案:D

例2. 当不慎有大量Cl2逸出周围空间时,可以用浸有一定浓度某种物质的水溶液的毛巾捂住鼻子,该物质最适宜采用的是:

A. NaOH B. NaCl C. KBr D. Na2CO3

解析:选择合适的物质时必须同时比较两个方面,一是要能够吸收氯气;二是本身无毒无腐蚀性,对人体无害,同时吸收氯气时的产物也应对人体无害。从以上两点可以得出(A)NaOH有腐蚀性;(B)NaCl不能吸收氯气;(C)生成Br2有毒;(D)综合考虑两个方面,Na2CO3可用。

答案:D

例3. 下列物质能使红墨水褪色的是( )

A. 活性炭

B. 二氧化碳 D. 酸化了的NaClO溶液 C. NaCl溶液

解析:通过比较:活性炭具有吸附作用,吸附色素而使红墨水褪色;CO2和NaCl溶液不能使红墨水褪色;NaClO酸化后有HClO生成,HClO具有漂白性,使红墨水褪色。 答案:D

例4. 实验室用二氧化锰和浓盐酸来制取氯气,主要操作有:

(1)将蒸馏烧瓶固定在铁架台上;

(2)把酒精灯放在铁架台上,根据酒精灯确定铁圈的高度、固定铁圈放好石棉网;

(3)用药匙向蒸馏烧瓶中加入MnO2,再向分液漏斗中加浓盐酸,并将导管放入集气瓶中;

(4)检查装置的气密性;

35

(5)在蒸馏烧瓶上装好分液漏斗,连结好导气管,最好的实验操作顺序是

A. (2)(3)(4)(1)(5)

B. (2)(1)(3)(5)(4)

C. (2)(1)(5)(4)(3)

D. (2)(1)(3)(4)(5)

解析:装置的安装顺序为“由下而上”,另外需注意的是,加入药品前检查装置的气密性,则这两点不难得出选C。

答案:C

例5. 今有H2、Cl2混合气体100mL(标准状况),其中一种气体体积为45mL,另一种气体为55mL。光照使两种气体发生反应后,恢复到标态,气体体积为_________mL。为了证明反应后气体中H2和Cl2有剩余,使气体通过10mL水,并使剩余气体干燥后恢复到标态,若:

(1)剩余_________mL气体,证明有________剩余,理由是:____________。

(2)溶液有_______性质,证明有____________剩余,理由是:____________。 解析:由H2?Cl2?2HCl,该反应前后气体分子数不变,在相同状况下,反应前后气体体积不变,所以反应后的体积不变仍为100mL;使反应后的气体通过水后,氯化氢全部被吸收,如果仍有10mL气体,说明H2过量,因为H2难溶于水,若氯气过量,溶于水后使溶液有漂白性。

答案:100mL(1)10mL H2 H2难溶于水;

(2)漂白性 Cl2 Cl2与H2O反应生成具有漂白性的HClO。

【模拟试题】

一. 选择题:

1. 经氯气消毒后的自来水配制下列物质的溶液,不会产生明显的药品变质问题的是( )

A. NaOH B. AgNO3 C. Na2SO3 D. AlCl3

2. 在密闭容器中盛H2、O2、Cl2混合气体,用电火花使三种气体恰好完全反应,冷至室温得液态产物质量分数为25.3%,则容器内原有H2、O2、Cl2的体积比为( )

A. 6:3:1

B. 9:6:1 C. 10:6:1 D. 13:6:1

3. 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

36

4. 不能用Cl2跟金属单质直接化合制取的物质是( )。

A. AlCl3 B. FeCl3 C. CuCl2 D. FeCl2

5. 氯气通入石灰乳中得漂白粉,其主要成分是Ca(OH)2?3CaCl(ClO)?nH2O,过量盐酸和漂白粉作用生成Cl2的质量和漂白粉质量之比(可换算为百分比)称为“有效率”。现有一种漂白粉的“有效氯”为35%,若该漂白粉的组成和上述化学式相符,则式中n值应是( )

A. 6.5 B. 8 C. 8.5 D. 10

6. 下列关于氯水的叙述,正确的是( ).

A. 新制的氯水中只含有Cl2和H2O

B. 新制氯水使蓝色石蕊试纸先变红后褪色

C. 光照氯水有气泡逸出,该气体是Cl2

D. 氯水放置数天后,pH将变小

7. 在标准状况下,a L氢气和氯气的混合气体经光照反应后,所得气体恰好使b mol

。 NaOH完全转化为盐,那么a与b的关系不可能是( )

aaaa A. b? B. b? C. b? D. b? 22.422.422.4112.

8. 常用氯气给自来水消毒,某学生用自来水配制下列物质的溶液,不会产生明显药品变质的是( )。

A. 石蕊 B. 硝酸银 C. 亚硫酸钾 D. 氯化镁

9. 检验氯化氢气体中是否混有Cl2,可采用的方法是( )。

A. 用干燥的蓝色石蕊试纸

B. 用干燥的有色布条

C. 将气体通入硝酸银溶液

D. 用湿润的淀粉碘化钾试纸

10. 实验室制取氯气的试管壁上沾附有MnO2,除去沾附MnO2可用的试剂是( )。

A. 蒸馏水 B. 氢氧化钾溶液 C. 稀盐酸 D. 热的浓盐酸

11. 浓盐酸和次氯酸钙能发生如下反应:

Ca(ClO)2?4HCl(浓)?CaCl2?Cl2??2H2O

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是( )。

(1)CO2 (2)HCl (3)H2O (4)O2

A. (1)(2)(3)

C. (2)(3) B. (2)(3)(4) D. (1)(4)

B. 次氯酸不稳定,见光易分解

37 12. 可以证明次氯酸为弱酸的实验事实是( )。 A. 次氯酸具有强氧化性

C. 可与强碱发生中和反应 D. 其盐和弱酸发生复分解反应

二. 加热某物质A生成无色气体B;往A分解后的固体物质中加入浓H2SO4继续加热则生成有刺激性气味气体C;加热MnO2与C的浓的水溶液则生成黄绿色气体D;气体E在D中燃烧发出苍白色火焰并生成C。

1. 写出A、B、C、D、E物质化学式

2. 写出所发生反应的化学方程式。

三. 常温下2KMnO4?16HCl?2KCl?2MnCl2?8H2O?5Cl2?若有36.5%的密度为119.g/cm3的浓盐酸20mL,与足量KMnO4完全反应可生成Cl2多少克?

氯化氢

[学习目标]

1.了解氯化氢的物理性质,理解并掌握氯化氢的实验室制法。

2.了解制取并收集气体的一般实验过程,学会相关实验的基本操作。

[学习内容]

一、氯化氢的分子结构

氯化氢分子是由1个氢原子和1个氯原子共用一对电子形成的共价分子。因氯原子吸引电子能力比氢原子大,故电子对偏向于氯原子。

二、氯化氢的物理性质

1、无色,有刺激性气味的气体。

2、极易溶于水。在标准状况下,1体积水约能溶解500体积氯化

氢。用氯化氢可做喷泉实验。

氯化氢的水溶液是盐酸,因此氯化氢在潮湿的空气中会形成白雾,

这是氯化氢与空气中的水蒸气结合形成盐酸的小液滴所致。

3、氯化氢的密度比空气的密度大。

三、氯化氢的实验室制法

1、药品:浓H2SO4和食盐(固体)。

2、反应原理:用高沸点酸与低沸点酸的盐发生复分解反应来制取低沸点酸。或者说,用难挥发酸与易挥发酸的盐发生复分解反应来制取易挥发酸。

浓H2SO4是高沸点酸,难挥发酸。盐酸是低沸点酸,易挥发酸。

浓H2SO4与食盐发生反应的化学方程式为:

NaCl(固)+H2SO4(浓)?微热???NaHSO4+HCl?

38

NaHSO4(固)+NaCl(固)????Na2SO4+HCl?(500~600℃) 2NaCl(固)+H2SO4(浓)????Na2SO4+2HCl?(500~600℃) 加热加热

注意:①反应物的状态,一定要是NaCl固体与浓H2SO4反应才能生成氯化氢,若是NaCl溶液与稀H2SO4则不发生反应。

②注意反应条件对产物的影响。反应物相同,反应时温度不同,所得产物也可能不同。浓H2SO4与NaCl固体的反应中,微热或不加热时生成NaHSO4和HCl气,加热到500~600℃时生成Na2SO4和HCl气。

3、发生装置:实验室制取氯化氢与制取氯气时,所用反应物的状态相同(都是固体与液体),且反应时都需要加热,因此制取氯化氢与制取Cl2的发生装置相同。

4、收集方法:因氯化氢密度比空气大,且极易溶于水,因此收集HCl气体只能用向上排空气法。

5、验满方法:

①当观察到集气瓶口有白雾出现时,可证明集气瓶内已收集满HCl气体。

②将湿润的蓝色石蕊试纸放在集气瓶口附近,若蓝试纸变红时,证明已收集满HCl气体。 ③将蘸有浓氨水的玻璃棒靠近集气瓶口,若有白烟(NH4Cl固体)生成,则证明集气瓶内已收集满HCl气体。

6、尾气吸收:可用水吸收多余的氯化氢气,但吸收装置与Cl2的吸收装置不相同。用水吸收多余的HCl气体或用水吸收HCl气制盐酸时,应加一个倒扣的漏斗,如下图中的A所示:

A B

这样,一方面扩大了HCl气体与水的接触面积,有利用HCl气体的充分吸收;另一方面,更得要的是可以防止倒吸。因为漏斗内容积较大,当漏斗内液面上升时,烧杯中的液面就会下降,漏斗口便脱离液面,由于重力的作用使漏斗内的液体又回落到烧杯内,从而防止了倒吸。凡极易溶于水的气体,如HBr、NH3等都可用这种装置来进行吸收。

四、氯化氢与盐酸的比较

1、组成:氯化氢是纯净物,只含有一种分子——氯化氢分子。盐酸是氯化氢气的水溶

-液,是混合物,由H+、Cl、H2O等多种微粒组成。

2、状态:氯化氢在常温下为气态。盐酸在常温下为元色液态。

3、导电性:氯化氢无论在气态、液态、固态时均不能导电。盐酸中有自由移动的离子,因此盐酸能够导电。

4、与石蕊试纸:氯化氢不能使干燥的石蕊试纸变红,但能使湿润的石蕊试纸变红。盐酸可使石蕊试纸变红。

5、化学性质:氯化氢的化学性质不活泼,在高温下表现出还原性。例如:

4HCl+O2???2H2O+Cl2 (地康法制Cl2)

500?C

-CuCl2 盐酸的化学性质活泼,溶于水氯化氢电离出H+、Cl,故盐酸具有酸类的通性,H+的氧

-化性及Cl的还原性。例如:

HCl+NaOH → NaCl+H2O (酸性)

39

Zn+2HCl → ZnCl2+H2? (氧化性) MnO2+4HCl(浓)????MnCl2+2H2O+Cl2? 加热(还原性)

【例题精选】:

例1 怎样用化学方法证明氯酸钾中含有氯元素?简述实验步骤、现象,并写出有关反应的化学方程式。

-- 解析:因为KClO3溶于水后发生电离:KClO3 →K++ClO3,所以溶液中并无Cl,向溶

液中加入AgNO3溶液也无沉淀产生(AgClO3可溶),无法检验出氯元素的存在。根据我们

-掌握的知识,只能先将KClO3分解,使KClO3中的氯元素转化成含Cl的化合物再加以检验

即可证明。

答:取少量氯酸钾固体加MnO2后加热,充分反应,待不产生气体后停止加热,冷却后将残留物溶于水过滤,弃去沉淀物,在滤液中滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,再加少量稀HNO3,沉淀不消失,即说明原KClO3中含有氯元素。

2KClO3

2KCl+3O2?

KCl+AgNO3→AgCl?+KNO3

例2 如何利用氯酸钾与二氧化锰的混合物,通过适当反应来制取氯气?写出有关反应的化学方程式。

解析:KClO3与MnO2的混合物充分加热后的残渣成分为KCl和MnO2,MnO2与浓盐酸共热可产生Cl2,但无浓盐酸,这时可利用KCl与浓H2SO4反应来制取即可达到目的。 答:向KClO3和MnO2混合物充分加热分解后的残渣中加入浓H2SO4,共热,即可制出Cl2。

2KClO3

2KCl+3O2? K2SO4+2HCl? MnCl2+2H2O+Cl2? 2KCl+H2SO4(浓

) MnO2

+4HCl

例3 食盐和足量浓硫酸混和并加强热,将生成的气体用100毫升水吸收制成溶液,向该溶液中加足量硝酸银充分反应后,得沉淀28.7g,求食盐的质量。

解析:据题意分析发生的反应首先生成的气体是氯化氢,溶于水则成盐酸,向该溶液加AgNO3溶液后生成的沉淀是AgCl,应根据有关反应方程式,利用起始物(食盐)与最终物(AgCl)之间的质量关系建立关系式求解,就可将多步反应的运算转化成一步计算,可简化其运算过程。

解:设需食盐的质量为x

∵2NaCl+ H2SO4(浓

) Na 2SO4+2HCl? HCl+ AgNO3→AgCl?+HNO3 ∴关系式 NaCl——HCl——AgCl 58.5 143.5 x 28.7g 40

58.5∶x=143.5∶28.7g

x=11.7g

答:略

【模拟试题】:

一、选择题:

1、氯化氢可以用浓硫酸作用于氯化物来制取,主要是因为浓硫酸是 ( )

A 强酸 B 高沸点酸 C 脱水剂 D 强氧化剂

2、浓硫酸可用来制取氯化氢是因为它是( )

A.强酸 B.脱水剂 C.干燥剂 D.难挥发

3、把二氧化锰和食盐固体混合后,加入浓硫酸并进行加热,产生的气体是( )

A.O2 B.Cl2 C.HCl D.H2

4、实验室制取下列各组气体时,所用气体发生装置相同的是( )

A.H2和O2 B.Cl2和HCl C.O2和Cl2 D.H2和CO2

5、下列各气体中,能用排水法收集的是( )

A.CO2 B.Cl2 C.HCl D.H2

6、能与硝酸银溶液反应产生白色沉淀的是( )

A.BaCl2 B.KClO3 C.NaClO D.氯水

7、将37%的浓盐酸加热蒸发掉20g水,则盐酸的浓度( )

A.不变 B.增大 C.减小 D.无法确定

8、氯化氢和盐酸的本质区别是 ( )

A. 氯化氢是气体,盐酸是液体

B. 氯化氢不能使干燥的蓝色石蕊试纸变红,盐酸能使干燥的石蕊试纸变红

C. 氯化氢是非电解质,盐酸是电解质

D. 氯化氢是纯净物,盐酸是电解质

9.实验室欲获得纯净干燥的氯化氢气体,应将制得的氯化氢通过 ( )

A. 水 B. 浓硫酸 C. 先水后浓硫酸 D. 先饱和食盐水后浓硫酸

10、为了除去氯气中含有少量氯化氢气体,应使气体通过

A. 浓硫酸 B. NaOH溶液 C. 生石灰 D. 饱和的食盐水

11、有三种黑色粉末:炭粉、氧化铜粉、二氧化锰粉末,用一种试剂可将它们鉴别,这种试剂是( )

A.稀硫酸 B.浓氢氧化钠溶液 C.浓盐酸 D.稀盐酸

12、结晶氯化钙CaCl2·xH2O 2克投入到过量的硝酸银溶液中,得沉淀2.62g。则x值等于( )

A.2 B.4 C.6 D.8

13、实验室用浓硫酸和氯化钠反应制取氯化氢气体。有人设计了安装实验装置的四步操作: ?在烧瓶上装好分液漏斗、接好导气管;

?把酒精灯放在铁架台上,根据酒精灯火焰的高度确定铁圈的高度,之后放上石棉 网;

?把烧瓶固定在铁架台上,烧瓶中放入食盐固体,向分液漏斗中加入浓硫酸,并将导 管插入集气瓶中;

?检查装置的气密性。

正确的操作顺序是( )

A.???? B.???? C.???? D.????

二、填空题:

41

14、干燥的液氯可贮存在钢瓶里,而一旦液氯中混有水蒸气则钢瓶会很快被腐蚀。这是

因为 。

15、实验室制取Cl2的装置为什么和制氯化氢的装置相同 ,检验Cl2集满的方法

是 ,检验HCl气体集满的方法是 ,收集氯化氢气体时,常用向上排空气法,因为氯

化氢 。用水吸收氯化氢尾气时必须漏斗倒置在水面稍下,因为 。氯化氢气体易进行

“喷泉”实验,可证明氯化氢气体。

16、有一种无色混合气体,可能含有NH3、Cl2、CO2、和HCl中的一种和几种。今做

下列实验:①加入AgNO3溶液有白色沉淀;②倒入澄清的石灰水,无混浊现象;③把混合

气体通过少量水后,再通过澄清石灰水,发现有白色沉淀产生。试推断该混合气体一定含有 气体;一定没有 。

17、今有H2、Cl2混合气体100mL(标况),其中一种气体体积为45mL,另一气体体积

为55mL。光照使两种气体发生反应后恢复到标况,气体体积为 mL.为了证明反应后气体

中H2或Cl2有剩余,使气体通过10mL水,并使剩余气体干燥后恢复到标况,若:(1)剩

余 mL气体,证明有 剩余;理由是

(2)溶液有 性质,证明有 剩余 ;

理由是 。

三、计算题:

18、37%的盐酸为1.19g/cm3,假设常温、常压下24.45L氯化氢气体的质量是36.5g,这

种盐酸相当于1L水中溶解多少升氯化氢?

19、有17.75g氯气与1g氢气混合点燃爆炸,将生成的气体通入足量硝酸银溶液,求生

成的沉淀质量为多少克?哪种气体有剩余?剩余多少克?

20.5.85g氯化钠与足量的浓硫酸及MnO2混和加热,逸出的氯气又与过量的氢气发生

爆炸反应。爆炸后的气体溶于水中与过量的锌作用,问在标准状况下(0℃、1大气压)生

成氢气多少升?(已知标准状况下,氢气的密度是1/11.

氧化还原反应

【学习目标】

掌握氧化还原反应的原理及反应规律,以及氧化还原规律的应用。

【学习内容】

1. 氧化还原反应基础知识

42

???实质:有电子转移(即得失与偏移)??特征:反应前后元素的化合价发生变化???化合价降低,得电子,被还原(发生还原反应)????氧化还原反应?有关概念?概念?

?及转化关系?及?:?还原剂?氧化产物???(氧化性)(还原性)?转化???????????

????单线桥表示法????指向得电子元素,表示转移电子数时,无需“得”、?????“失”二字氧化还原反应?有关概念???及转化关系?电子转移表示法????双线桥表示法????同种元素。表示转移电子数时,需标明“得”或????“失”?????

??原则:氧化剂化合价降低总数?还原剂化合价升高总数??方程式配平??步骤:“一标、二找、三定、四平、五查”即“标好价、找变化、定总数、 氧化还原反应? ?配系数、再检查”????有关计算:关键是依据氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等,列出守恒关系式求解

2. 物质氧化性或还原性强弱的比较

(1)由元素的金属性或非金属性比较

<1>金属阳离子的氧化性随其单质还原性的增强而减弱

单质的还原性逐渐减弱

K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au

对应阳离子的氧化性逐渐减弱

<2>非金属阴离子的还原性随其单质的氧化性增强而减弱

单质的氧化性逐渐减弱

F、Cl、Br、I

对应阴离子的还原性逐渐减弱

(2)由反应条件的难易比较

不同的氧化剂与同一还原剂反应时,反应条件越易,其氧化剂的氧化性越强。如: 2KMnO4?16HCl?2KCl?2MnCl2?5Cl2??8H2O(常温)

43

MnOl浓)2?4HC(?MnC2l?Cl2??2H2O(加热)

前者比后者容易发生反应,可判断氧化性:KMnO4?MnO2。同理,不同的还原剂与同一氧化剂反应时,反应条件越易,其还原剂的还原性越强。

(3)根据被氧化或被还原的程度不同进行比较

当不同的氧化剂与同一还原剂反应时,还原剂被氧化的程度越大,氧化剂的氧化性就越强。如2Fe?3Cl2?2FeCl3,Fe?S?FeS,根据铁被氧化程度的不同(Fe3?、Fe2?),可判断氧化性:Cl2?S。同理,当不同的还原剂与同一氧化剂反应时,氧化剂被还原的程度越大,还原剂的还原性就越强。

(4)根据反应方程式进行比较

氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物

氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物

(5)根据元素周期律进行比较

一般地,氧化性:上>下,右>左;还原性:下>上,左>右。

(6)某些氧化剂的氧化性或还原剂的还原性与下列因素有关:

温度:如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。

浓度:如浓硝酸的氧化性比稀硝酸的强。

酸碱性:如中性环境中NO3不显氧化性,酸性环境中NO3显氧化性;又如KMnO4溶液的氧化性随溶液的酸性增强而增强。

注意:物质的氧化性或还原性的强弱只决定于得到或失去电子的难易,与得失电子的多少无关。如还原性:Na?Mg?Al,氧化性:浓HNO3>稀HNO3。

【知识详解】 氧化还原反应中的几条基本规律。

(1)守恒关系:化合价升降总数相等,电子得失数目相等。

(2)元素处于最高价态时,只有氧化性;元素处于最低价态时,只有还原性;元素处于中间价态时,既有氧化性又有还原性。如硫元素:浓H2SO4中的S处于+6价,是最高价,只有氧化性;H2S、Na2S中的S处于?2价,是最低价,只有还原性;SO2、 ??Na2SO3中的S为中间价态+4价,既具有氧化性,又具有还原性。

(3)强氧化剂与强还原剂之间一般都能发生氧化还原反应。中学化学中常见的强氧化剂有浓H2SO4、HNO3、KMnO4、Cl2、Br2、O2、HClO、KClO3、H2O2、

Na2O2、O3等;常见的强还原剂有活泼金属单质、C、H2、CO、H2S、Fe2?、SO2等。

(4)同一氧化还原反应中,反应物与生成物间氧化性与还原性强弱对比的一般规律是: 氧化性 氧化剂>氧化产物;

还原性 还原剂>还原产物。

44

即强氧化剂和强还原剂生成弱氧化剂和弱还原剂。

(5)金属单质还原性越强,其对应阳离子的氧化性越弱;非金属单质氧化性越强,其对应阴离子的还原性越弱。

(6)氧化还原反应中,元素以相邻价态间的转化最易发生;同种元素不同价态之间若发生反应,元素的化合价只靠近而不交叉;同种元素,相邻价态间不发生氧化还原反应。

【典型例题】

例1.制备氰氨基化钙的化学方程式为

CaCO3?2HCN?CaCN2?CO??H2??CO2?,在反应中( )

A. 氢元素被氧化,碳元素被还原

B. HCN既是氧化剂又是还原剂

C. CaCN2是氧化产物,H2是还原产物

D. CO为氧化产物,H2为还原产物

解析:本题考查氧化还原反应的有关概念。解题时要仔细分析反应物和生成物的分子式,正确标出化合价,然后根据“价升高?失电子?还原剂?氧化反应?氧化产物;价降低?得电子?氧化剂?还原反应?还原产物”确定有关概念。CaCO3?2HCN?CaCN2?CO?H2?CO2(注意生成物CO2中碳元素来自

它的化合价在反应前后没有发生变化),即氢元素化合价降低,碳元素化合价升高,CaCO3,

故HCN既是氧化剂又是还原剂,CaCN2是氧化产物,H2是还原产物。

答案:B、C。

点评:此类结合实例确定氧化还原反应的有关概念的试题,其解题方法是:找变价?判类型?分升降?定其他。其中“找变价”是非常关键的一步,特别是反应物中含有同种元素的氧化还原反应(如本题反应物均含有碳元素),必须弄清它的变化情况。

例2.对于司机酒后驾车,可对其呼出的气体进行检验而查出,所利用的化学反应如下: ?1?2?40

?6H2O 2CrO3(红色)?3C2H5OH?3H2SO4?Cr2(SO4)3(绿色)?3CH3CHO

被检测的气体成分是_____________,上述反应中氧化剂是______________,还原剂是___________。

解析:氧化还原反应有关概念的确定都是从分析元素化合价有无变化及其升降情况入手,有机反应也不例外。本题的关键是如何确定有机物中各元素的价态,通常的处理方法是:把H、O的价态分别定为+1、?2(即它们的价态不变),碳元素价态可变,其价态根据化合物中化合价的代数和为零进行推算,据此有:

C2H6O(C2H5OH)?C2H4O(CH3CHO),显然C2H5OH是还原剂。由于?2?1

CrO3?Cr2(SO4)3,故CrO3是氧化剂。

答案:C2H5OH?6?3CrO3C2H5OH

45

点评:本题也可依据氧化还原反应的规律进行推理得解,即:在CrO3、H2SO4两反应物中,只有Cr的化合价降低,而任何氧化还原反应中元素的化合价有升有降,故C2H5OH中必含化合价升高的元素,C2H5OH是还原剂。

例3.下列叙述正确的是( )

A. 含金属元素的离子不一定都是阳离子

B. 在氧化还原反应中,非金属单质一定是氧化剂

C. 某元素从化合态变为游离态时,该元素一定被还原

D. 金属阳离子被还原不一定得到金属单质

解析:本题主要是考查氧化还原反应概念正误的判断。

A. 含金属元素的离子不一定是阳离子。如AlO2、Cr2O7、MnO4等。A正确。

B. 物质的氧化性、还原性与元素的价态有关。一般地,处于最低价态的元素不能再得电子,只有还原性,如金属单质、Cl、S

3?2???2???2?等;处于最高价态的元素不能再失电子,只有000

氧化性,如Fe、Cu、Ag等;处于中间价态的元素,如S、H2、Cl2等既有氧化性又有还原性,当遇强氧化剂时,它做还原剂,当遇强还原剂时,它做氧化剂,如

???SO2,S是还原剂,B不正确。 2Na?S?Na2S,S是氧化剂,S?O2?加热

C. 元素处于化合态,其价态本身有高、低价态之分,所以从化合态变为游离态,其价态可能是从高价态降为0价,也可能是从低价态升为0价,如

?20?10Fe?CuSO4?FeSO4?Cu和Cl2?2NaBr?2NaCl?Br2,因此该元素可能被还原,也可能被氧化。C不正确。

D. 金属阳离子被还原,只表明金属阳离子的化合价降低,其产物不一定是单质,如高价金属阳离子被较弱的还原剂还原时,可被还原成低价态的金属阳离子:3?2?2?2Fe?Cu?2Fe?Cu。D正确。

答案:A、D。

点评:解此类有关概念辨析的试题应遵循“理解概念抓实质”的原则,若是再辅以具体实例,会使抽象的问题具体化,其判断结果更具有可靠性。

例4.已知I、Fe、SO2和H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为?2?

SO2?I??H2O2?Fe2?。则下列反应不能发生的是( )

A. 2Fe3?2??SO2?2H2O?2Fe2??SO4?4H?

B. I2?SO2?2H2O?H2SO4?2HI

C. H2O2?H2SO4?SO2?O2?2H2O

46

D. 2Fe2??I2?2Fe3??2I?

解析:解题时可先假设各选项反应均能发生,推出选项中相应微粒还原性的强弱顺序,然后对照已知微粒还原性强弱顺序,从而确定反应能否发生。

由还原性强弱顺序的判断规律可知,各选项有关微粒还原性强弱顺序为:A. SO2?Fe2?;B. SO2?I?;C. H2O2?SO2;D. Fe2??I?,对比SO2?I??H2O2?Fe2?,C、D与此相违背,故C、D反应不能发生。

答案:C、D。

点评:氧化还原反应能否发生,其规律是:强氧化剂+强还原剂?弱氧化剂+弱还原剂,或者说氧化性、还原性体现“以强制弱”的原则。

例5.根据下列反应判断有关物质还原性由强到弱的顺序是( )

(1)H2SO3?I2?H2O?2HI?H2SO4

(2)2FeCl3?2HI?2FeCl2?2HCl?I2

(3)3FeCl2?4HNO3?2FeCl3?NO??2H2O?Fe(NO3)3

A. H2SO3?I

B. I???Fe2??NO ?Fe2??H2SO3?NO

2? C. Fe?I??H2SO3?NO

2? D. NO?Fe?H2SO3?I?

解析:本题是根据物质氧化性或还原性强弱的规律解题。在同一氧化还原反应中,氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物,还原性:还原剂>还原产物;氧化性:氧化剂>氧化产物,概括为:左>右。据此规律,由反应式(1)可知还原性H2SO3?HI,由(2)可知还原性

(2)(3)得:HI?FeCl2,由(3)可知还原性FeC2l?NO。综合(1)

H2SO3?I??Fe2??NO。

答案:A

点评:根据氧化还原反应,判断有关微粒的氧化性、还原性的强弱是化学中的一条重要规律的应用,也是高考考查的热点知识。

【模拟试题】

1. 对于反应XeF4?2CH3?CH?CH2?2CH3CH2CHF2?Xe,下列说法正确的是( )

A. XeF4被氧化 B. CH3?CH?CH2是还原剂

47

C. 该反应是非氧化还原反应

2.对于反应H? D. XeF4既是氧化剂又是还原剂 ?NH3?H2?NH2?的正确说法是( )

B. H?是还原剂 D. H2既是氧化产物又是还原产物 A. 属于置换反应 C. NH3是还原剂

3. 常温下,在下列溶液中发生如下反应:

(1)16H?10Z?2XO4?2X

(2)2A2????2??5Z2?8H2O ?B2?2A3??2B?

? (3)2B?Z2?B2?2Z

由此判断,下列说法错误的是( )

A. 反应Z2?2A2???2A3??2Z?可以进行

B. Z元素在(1)(3)反应中均被还原

C. 氧化性由强到弱顺序是XO4?Z2?B2?A

D. 还原性由强到弱顺序是A2??3??B??Z??X2?

4. 今有下列三个氧化还原反应:

(1)2FeCl3?2KI?2FeCl2?2KCl?I2

(2)2FeCl2?Cl2?2FeCl3

(3)2KMnO4?16HCl?2KCl?2MnCl2?5Cl2??8H2O

若某溶液中有Fe

是( )。

A. Cl2 B. KMnO4 C. FeCl3 D. 浓盐酸 2?和I共存,要氧化除去I而又不影响Fe??2?和Cl,可加入的试剂?

5.a、b、c、d、e五种物质,它们是硫及其化合物,已知在一定条件下有如下转化关系(未配平):

a?b?c?H2O

d?b?c?H2O c?e?b?H2O c?I2?H2O?d?HI

则这些物质中硫元素的化合价或平均化合价由低到高的顺序是( )

A. a、b、c、d、e

B.d、c、a、b、e 48

C. e、b、a、c、d D. b、a、c、e、d

6. bg某金属与足量的稀硫酸反应,生成该金属的三价正盐和ag氢气。则该金属的相对原子质量为( )

A. 2b a

3? B. 3b 2a C. 3b a D. a 3b 7.已知在酸性溶液中,下列物质氧化KI时,自身发生如下变化: Fe?Fe2?;MnO4??Mn2?;Cl2?2Cl?;HNO2?NO

如果分别用等物质的量的这些物质氧化足量的KI,得到I2最多的是( )

A. Fe3? B. MnO4 ? C. Cl2 D. HNO2

8.某温度下,将Cl2通入NaOH溶液中,反应得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合液,经测定ClO?与ClO3的浓度之比为1:3,则Cl2与NaOH溶液反应时被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为( )

A. 21:5 B. 11:3 C. 3:1 D. 4:1

9.某金属单质跟一定浓度的硝酸反应,假定只产生单一的还原产物。当参加反应的单质与被还原硝酸的物质的量之比为2:1时,还原产物是( )

A. NO2

n?? B. NO C. N2O ? D. N2 n?2?2? 10. R2O8离子在一定条件下能把Mn氧化为MnO4,若反应后R2O8转化为RO4。又知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为5:2,有关叙述正确的是( )。

A. n值为2

B. n值为3

C. 氧化剂与氧化产物的物质的量之比为2:1

D. 氧化产物与还原产物的物质的量之比为1:5

二. 填空题:

1. 在氧化还原反应中,氧化剂____________电子,发生的反应是_________反应,还原剂__________电子,发生的反应是_________反应。铁与氯气的反应方程式为__________,生成物中的铁是_______价,铁与盐酸的反应方程式为_________,生成物中铁是_____价,事实证明氯气的氧化性比盐酸的氧化性(强、弱)__________。

2. 在Fe、Fe、Fe、Cl2、Cl、Na几种微粒中,只有氧化性的是________,只有还原性的是__________,既有氧化性又有还原性的是_________。

3. 在2KMnO4?16HCl?2KCl?2MnCl2?5Cl2??8H2O反应中,氧化剂是_____,氧化产物是________,氧化产物与还原产物质量之比为_________,被氧化与未被氧化的2?3???HCl的质量之比为_______,电子转移的总数为_____,若有7.3gHCl被氧化,产生Cl2的 49

质量为________g。

4. 历史上曾用“地康法”制氯气。这一方法是用CuCl2作催化剂,在450?C时用空气中氧气跟氯化氢起反应制得氯气。

(1)写出反应的化学方程式___________

(2)此反应所属的基本反应类型为_____________

(3)由此反应可知氧化性_____强于________。

11. 智利硝石矿层中含有碘酸钠,可用亚硫酸氢钠与其反应来制备单质碘,其化学方程式为:2NaIO3?5NaHSO3?3NaHSO4?2Na2SO4?I2?H2O

(1)反应中______元素被氧化,__________是氧化剂

(2)用短线标出电子转移方向和总数。

(3)反应产物中,所得氧化产物与还原产物质量之比为________。

12. 某强氧化剂XO(OH)2被亚硫酸钠还原到较低价态,如果还原24个XO(OH)2离子到较低价态,需用含60个SO3离子的溶液,那么X元素的最终价态为________。

三. 书写化学方程式(标出电子转移的方向和数目,指出氧化剂、还原剂)

1. 是化合反应,也是氧化还原反应

2. 是分解反应,也是氧化还原反应

3. 不属于四种基本反应类型的氧化还原反应

4. 有金属单质Cu参加的置换反应

5. 一种非金属单质还原一种氧化物

6. 一种氧化物还原另一种氧化物

氧化还原反应反应方程式配平

[学习目标]

1.氧化还原反应方程式的配平原则。

2.掌握配平氧化还原反应方程式的一般步骤。

[学习内容]

一、氧化还原反应的配平依据:

1.化合价升降规律:氧化剂得电子总数跟还原剂失电子总数必相等,表现在化合价上就有被氧化元素化合价升高的价数必定跟被还原元素化合价降低的价数必定相等。

2.质量守恒定律:任何化学反应前后,各元素原子个数必定守恒。

二、配平的一般步骤: 2???

50

(1)找出反应前后化合价发生变化的元素;

(2)分析各变价元素的化合价升、降的价数;

(3)以化学式为单位,求出化合价升、降价数的最小公倍数,使有关元素的化合价升、降总价数相等。

(4)用观察法配平其它元素的化学计量数。

(其中1、2、3是为了保证电子得失数相等,第4步是保证反应符合质量守恒定律)

三、例题 配平下列方程式

1.标价态 观察分析并标出发生氧化反应和还原反应的各元素反应前后的化合价。

C?HNO3 — NO2?CO2+ H2O

2.列变化 标出反应前后元素化合价的变化情况

化合价升高4

C?HNO—— NO2?CO2+ H2O 3

化合价降低1

3.令相等,配计量数 找它们的最小公倍数,这样就可使化合价升高和降低的总数相等。

化合价升高4

C?4N3—— 4NO2?CO2+ H2O O

化合价降低1×4

4.观察配平,单线变箭头

C?4HN3→ 4NO2?CO2+ H2O O

但有时候,对于氧化还原反应中的反应物来说,只有一部分参加了氧化还原反应,此..................................时,应先用化合价升降法确定氧化剂或还原剂的化学计量数,然后再将没有参加氧化还原...................................反应的原子(或原子团)数加到有关氧化剂或还原剂的化学计量数上。 ..............................

[例题] 配平铜与稀硝酸反应的化学方程式。

化合价升高2×3

3Cu + 2H3 (稀) —— 3Cu(NO3)2 + 2NO + H2O

化合价降低3×2

—[提示]在上述反应里,3个Cu(NO3)2 中的6个NO3并没有参与氧化还原反应,所以应在2

个HNO3的基础上加上6个,即HNO3的化学计量数应为8,由此也可知H2O的化学计量数应该为4。

3Cu + 8HNO3 (稀) →3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O

1、配平原则:在氧化还原反应元素间得失电子总数(或化合价升降总数)相等。

2、配平方法:一标、二找、三定、四平、五查 00?5?4?40?5?4?40?5?4?40?5?4?4?5?2?2

51

[模拟试题]

1.根据以上步骤,配平以下氧化还原反应方程式:

(1)□Cr3++□Na2O2+□OH-—□CrO42-+□Na++□H2O

(2)□CrI3+□Cl2+□KOH—□K2Cr2O7+□KIO4+□KCl+□H2O

(3)□P4+□HNO3+□H2O—□H3PO4+□NO↑

(4)□Mn2++□S2O82-+□H2O—□SO42-+□MnO4-+□H2O

(5)□Zn+□H++□NO3-—□Zn2++□NO+□H2O

(6)□HClO4+□P+□H2O—□HCl+□H3PO4

卤族元素

【学习目标】

1. 了解卤族元素性质变化的规律。

3. 对卤化银的性质、用途及碘对人体健康等知识有一个大致印象。

【学习内容】

52

(二)实验: 1. 萃取、分液

将两种不互溶的液体用分液漏斗分开的实验操作叫分液。

萃取是用萃取剂将溶液中的溶质提取出来的一种方法。其原理是溶质在萃取剂中的溶解度要远大于原溶液中的溶解度。另外萃取剂与原溶液必须不互溶,能用分液漏斗分开。 2. 实验室制取Cl2和HCl比较

53

(1)制取装置相同

都是用固体与液体在加热条件下的反应,都用分液漏斗和烧瓶。

(2)制法原理不同

Cl2是单质气体,从化合物制单质,元素的化合价必定要改变。因此制Cl2要利用的是氧化还原反应。

HCl是酸性气体,用酸跟盐的复分解反应制取,属于非氧化还原反应。

(3)气体收集方法相似不相同

Cl2和HCl都是比空气重的气体,都用向上排气集气法收集。不同的是Cl2有毒,集气瓶要加橡胶塞。Cl2与水反应,HCl极易溶于水,因此都不能用排水法收集。

(4)气体干燥方法相同

都能用浓H2SO4进行干燥。

(5)气体检验方法不同

Cl2用湿润的淀粉KI试纸检验。HCl用浓氨水或湿润的蓝色石蕊试纸检验。

3. 卤素单质与卤素离子检验方法比较

Cl2气、Br2蒸气都用湿的淀粉KI试纸检验。卤素离子用酸化的硝酸银溶液检验,分别生成AgCl白色沉淀,AgBr浅黄色沉淀,AgI黄色沉淀。这三种沉淀都是强酸银盐沉淀,不溶于稀酸。氢氟酸是弱酸,AgF可溶。

【例题分析】

例1. 随着卤素原子半径的增大,下列递变规律正确的是( )

A. 单质的熔沸点逐渐降低 B. 卤素离子的还原性逐渐增强

D. 单质氧化性逐渐增强 C. 气态氢化物稳定性逐渐增强

解析:卤族元素均为分子晶体,按原子序数递增的顺序,单质相对分子质量逐渐增大,晶体中分子间作用力逐渐增大,物理性质表现为颜色逐渐加深、熔沸点逐渐升高。

卤族元素的化学性质的变化是随原子结构的有规律变化而变化的。规律是:随着原子序数的逐渐增加,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的吸引逐渐减弱,得电子能力逐渐减弱,则单质的氧化性逐渐减弱,离子或气态氢化物的还原性逐渐增强,气态氢化物形成逐渐变难,稳定性逐渐减弱。

答案:B

例2. 砹(At)是核电荷数最多的卤族元素,推测砹或砹的化合物最不可能具有的性质是( )

A. 砹化氢HAt很稳定

C. 砹是有色固体 B. 砹易溶于某些有机溶剂 D. AgAt不溶于水,NaAt的熔点较高

解析:卤素氢化物的稳定性是随着非金属活泼性增强而递增的,氟的非金属性最强,所 54

以氟化氢最稳定。砹的活泼性较F、Cl、Br、I都差,其氢化物应该比碘化氢还不稳定。 卤素单质有易溶于某些有机溶剂的特性,砹为卤素,其单质也应易溶于某些有机溶剂。 卤素单质氟、氯、溴碘均有颜色,砹单质也必然有颜色。卤素单质随分子量递增熔沸点递增,氟氯单质为气态,溴单质为液态,碘单质为固态,砹是比碘分子量还大的卤素,肯定为固态。

AgC、lAgB、rAgI均为不溶于水的固体,依次可推知AgAt也不溶于水。NaC、lNaB、rNaI等卤素的碱金属盐都属于离子晶体,NaAt也属于离子晶体,因此有较高的熔沸点。

答案:A。

例3. 甲、乙、丙三溶液各含有一种X(X为Cl、Br或I)离子,向甲中加入淀粉溶液和氯水,则溶液变为橙色,再加丙溶液,颜色无明显变化。则甲、乙、丙依次含有( )

A. Br、I、Cl

C. I、Br、Cl ??????????? B. Br、Cl、I D. Cl、I、Br ??????

解析:向甲种加入淀粉溶液和氯水,溶液变为橙色,应是Br2水的颜色,则甲种必含有Br?,被Cl2置换生成了Br2,由此否定了C、D,再加丙溶液,颜色无明显变化,说明丙溶液中不含I,否则加入后应被Br2所置换,生成I2,溶液应为蓝色,与题给条件不符,则丙溶液只

含有Cl、I必在乙溶液中。因此甲、乙、丙溶液依次含有Br、I、Cl。 答案:A

例4. 在50g含有1.17g氯化钠和0.84g氟化钠的溶液中滴入过量的硝酸银溶液,充分搅拌静置、过滤、洗涤、干燥,称量得到2.87g固体,由此可以得出的正确结论是( )

A. 氯离子只有一部分参加反应

B. 氟离子只有一部分参加反应

C. 氟化银难溶于水

D. 氟化钠和硝酸银在溶液中无沉淀生成

解析:从已知条件来看,溶液中既有NaCl,又有NaF。加入AgNO3溶液后,NaCl能生成AgCl沉淀,但不知道AgF是否沉淀。这样我们应计算1.17gNaCl能生成多少克??????AgCl沉淀,若生成的AgCl质量小于2.87g,则AgF是难溶的,若生成的AgCl质量等于

2.87g,则AgF是可溶的。通过计算,确定生成的AgCl的质量正好等于2.87g。 55

例5. 向5mLNaCl溶液里滴入一滴AgNO3溶液,出现白色沉淀,继续滴加一滴KI溶液,沉淀变为黄色,再滴入一滴硫化钠溶液,沉淀又变成黑色。根据上述变化过程,分析此三种沉淀物的溶解程度关系为( )

A. AgCl?AgI?Ag2S

C. AgCl?AgI?Ag2S B. AgCl?AgI?Ag2S D. AgI?AgCl?Ag2S

解析:这是一个信息给予题,在初中我们认为盐和盐的反应一定要两者均可溶,但事实上这个看法不全面,如本题中所描述的,NaCl溶液中加入AgNO3溶液后,首先生成白色AgCl沉淀,再加入NaI,生成黄色沉淀,显然是AgI,再加入Na2S,生成黑色沉淀,显然是Ag2S,由此可简单说明,肯定发生了化学反应。根据反应的实际情况,应总结出,在溶液中进行的化学反应,总是朝降低离子浓度的方向进行,所以溶解程度AgCl?AgI?Ag2S。

答案:C。

例6. 氰气分子式为(CN)2,它的性质和卤素相似,称为拟卤素,对其性质和有关化合物性质的叙述正确的是( )

A. NaCN和AgCN都易溶于水

B. HCl和HCN都易形成白雾

C. HCl和HCN的水溶液都有极强的酸性

D. (CN)2和NaOH溶液反应生成NaCN,NaCNO和H2O

解析:对于(CN)2——氰气、(SCN)2——硫氰和(OCN)2——氧氰,在自由状态时,其性质与卤素单质很相似,所以我们称之为拟卤素。同卤素一样均可形成负一价的离子如:氰离子CN,氰酸根离子OCN,硫氰酸根离子SCN。所以我们对比卤素和拟卤素时,要注意其共性同时也需注意其差异性。当拟卤素和金属化合成盐时,与卤素相似,它们的银盐均难溶于水,所以AgCN难溶;氰化氢是无色气体,可以和水以任意比例互溶,水溶液为氢氰酸,酸性极弱,所以C不正确;和Cl2一样(CN)2可与NaOH反应,反应式为 ???

(CN)2?2NaOH?NaCN?NaOCN?H2O

答案:BD。

【疑难解答】

根据下图实验,填空和回答问题

(1)烧瓶中所发生的主要反应的化学方程式是________________________________ 56

___________________________________。

装置(II)的烧杯中冷水所起的作用是__________;装置(III)的烧杯中液体的作用是__________。

(2)进行此实验时,烧瓶内的橡皮塞最好用锡箔包住,用橡皮管连接的两玻璃管口要相互紧靠,这是因为__________________________________________________。

(3)装置(III)的烧杯中使用倒置漏斗可防止液体倒吸,试简述其原因。 答:____________________________________________________________

想、重组所学过的有关知识,深入思考分析,从而得出正确结论。

(1)由所给物质(浓H2SO4、MnO2、NaBr)可知,在加热条件下,浓H2SO4、MnO2都有氧化性,特别是在强酸性条件下MnO2氧化性很强,NaBr中的Br?有还原性,因此一定能发生氧化还原反应,把Br离子氧化成溴单质。酸性条件下MnO2作氧化剂,还原产物是Mn2??。方程式可以写总的反应的方程式,也可以分两步写,先写出NaBr与浓H2SO4反应制HBr,然后再写HBr被MnO2氧化制溴单质。

由于主要产物是溴蒸气,结合常温下Br2是液态,就可知(II)烧杯中冷水的作用是冷凝。考虑未冷凝的溴蒸气和少量HBr(甚至有少量SO2)等将成为尾气,因此(III)烧杯 57

中液体应该是碱液,起的是吸收未冷凝气体的作用。

(2)题中给出橡皮塞、橡皮管,产生的气体又主要是溴蒸气,联想到橡胶的主要成分是聚异戊二烯等,其中有双键,能与溴发生加成反应,从而可得出溴蒸气会腐蚀橡皮塞和橡胶管的结论。

(3)题设是防止液体倒吸的装置,要简述其原因。应从所给装置与防止倒吸两方面来考虑。吸收的条件是吸收液能跟气体反应,或是气体在该吸收液中溶解度很大。这两种情况下,体系的压力都减小,很容易造成体系负压,使得外界气压大于体系的压力,因而发生倒吸。题目所给的装置是倒置的漏斗,又是漏斗口刚刚没入吸收液中,从而明确当气体被吸收时,液体上升到漏斗中。由于漏斗的容积较大,导致烧杯中液面明显下降,使漏斗口脱离液面,漏斗中的液体又流回烧杯内,从而防止了倒吸。

答案:

(1)2NaBr?3H2SO4?MnO2

或2NaBr?2H2SO4?MnO2

分步方程式为:

NaB?rH2SO4(浓)?2NaHSO4?MnSO4?2H2O?Br2? ?Na2SO4?MnSO4?2H2O?Br2? ?NaHSO4?HBr?

?Na2SO4?2HBr?) (或2NaBr?H2SO4(浓)

4HBr?MnO2?MnB2r?2H2O?Br2?

冷凝;吸收未冷凝的气体。

(2)溴蒸气会腐蚀橡皮塞和橡胶管。

(3)当气体被吸收时,液体上升到漏斗中。由于漏斗容积大,导致烧杯中液面下降,使漏斗口脱离液面,漏斗中的液体又流回烧杯中,从而防止了倒吸。

【模拟试题】

一. 选择题:

1. 下列关于物质的保存不正确的是( )

A. AgI、I2、AgBr应保存在棕色瓶中

B. 氢氟酸应保存在塑料瓶中

C. 溴应用水封存

D. 漂白粉可露置于空气中保存

2. 对于I离子性质的叙述中,正确的是( )

A. 能发生升华现象

C. 易发生还原反应 D. 具有较强的还原性

3. 砹是卤族元素中核电荷数最大的一种元素,推测下列单质或化合物的性质中有明显错误的是( )

A. 砹单质有颜色 B. 砹的化合物较稳定

C. 砹单质不易溶于水 D. 砹的最高价氧化物的水化物为强酸

58 ?B. 能使淀粉溶液变蓝

4. 卤素单质的性质与F2?Cl2?Br2?I2的变化规律不符合的是( )

A. 与H2反应剧烈程度

C. 单质的氧化性

A. 液溴和水 D. 熔沸点 B. 碘和食盐

D. AgI和AgBr B. 非金属的活泼性 5. 下列物质可用加热方法分离的是( ) C. KClO3和KCl

6. 只用一种试剂就能区别NaCl、NaBr、NaI三种溶液,该试剂可用( )

A. AgNO3溶液 B. 氯水 C. 溴水 D. 碘水

7. 下列关于卤素的叙述正确的是( )

A. 卤素单质与水反应的通式是 X2?H2OHX?HXO

B. 能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体,一定是氯气

C. KI久置显黄色,是因为I被氧化所致

D. 卤化氢可用相应的卤化物与不挥发的浓H2SO4共热制取

8. 下列物质,可用来人工降雨的是( )

A. 氟化钙 B. 氢氟酸 C. 溴化银

??D. 碘化银 9. 下列变化中,加入适当的氧化剂才能进行的是( ) A. HCl?H2

2?2? B. Br2?2Br D. H2S?S C. SO3?SO4

10. 11.7 g食盐跟10 g浓度为98%的浓硫酸反应,微热时可生成氯化氢( )

A. 7.1 g B. 3.65 g C. 7.3 g D. 9.8 g

11.碘被人们称为“智力元素”,主要是因为严重缺碘会造成儿童智力低下,甚至痴呆。防止碘缺乏病,以食用含碘食盐为方便,含碘食盐中的碘是以化合态的碘酸钾形式存在的。已知在酸性溶液中,IO3可和I发生下述反应:IO3?5I?6H?3I2?3H2O。现有下列物质:(1)pH试纸、(2)稀硫酸、(3)淀粉—碘化钾溶液、(4)淀粉溶液、(5)硫酸钠溶液,利用上述反应,可用来检验含碘盐中是否含有IO3的是( )

A. (2)(3) B. (1)(3) C. (2)(4) D. (1)(4) ??????

12. 在含有KBr和KI的混合溶液中,通入过量的Cl2,充分反应后把溶液蒸干,最后得到的固体物质是( )

A. HBr B. KI C. KCl D. KBr和KI

59

13. 在实验室不能用固体KI与浓H2SO4反应制取HI气体,是因为( )

A. 反应速度太慢

B. 浓H2SO4不能与碘化钾反应

C. 浓H2SO4有强氧化性,碘化氢有强还原性,得不到纯净HI

D. 既发生复分解反应生成HI,又发生氧化还原反应生成I2

14. 下列叙述中错误的是( )

A. 卤素离子还原能力I??Br??Cl??F?

B. 氢溴酸、氢碘酸是强酸,氢氟酸是弱酸

C. 卤素气态氢化物稳定性HF?HCl?HBr?HI

D. HClO4比HClO酸性强,所以HClO4氧化性也比HClO强

15. 用化学方法鉴别HCl气体和Cl2气,应采用的方法是( )

A. 加AgNO3溶液

C. 湿酚酞试纸

二. 实验题:

为了比较卤素单质氧化性的强弱,可在实验室先制取氯气,并将氯气分别通入溴化钠溶液和碘化钾淀粉溶液中,下面是实验室制氯气,并按顺序通入溴化钠溶液和碘化钾淀粉液所需用的仪器和药品:

B. 湿淀粉KI试纸 D. 淀粉溶液

1. 若所制气体从左向右流向时,上述各仪器装置的正确连接顺序是(填各接口的序号) ________接________,________接________,________接________,________接________。

2. 实验开始后,装置(5)的烧瓶中发生反应的化学方程式为

____________________________________________________________________。 60

3. 装置(3)的作用是________________,发生反应的化学方程式为

____________________________________________________________________。

4. 装置(2)中发生的反应现象是________________,发生反应的化学方程式为 ___________________________________________________________________。

5. 装置(1)中发生的反应现象是________________,发生反应的化学方程式为 ____________________________________________________________________。

6. 若通入过量氯气,(1)中溶液会褪色。试分析产生此现象可能的原因是

___________________________________________________________________。

化学键

【学习目标】

1. 理解离子键、共价键的概念,能用电子式表示离子化合物和共价化合物的形成

2. 了解化学键的概念和化学反应的本质

【学习内容】

一、 离子键

使阴、阳离子结合成化合物的静电作用,叫做离子键。

从下列几个方面掌握离子键:

1、成键的微粒:阴离子和阳离子

2、键的本质:阴离子和阳离子之间的静电作用。

3、键的形成条件:

?ne?活泼金属??Mn?化合?M??,排斥

??????吸引????离子键??mem?达到平衡活泼非金???X?X???

4、⑸成键的主要原因:

⑴ 原子容易相互得、失电子形成阴、阳离子;

⑵ 离子间的吸引和排斥达到平衡;

⑶ 成键后体系的能量降低

5、通过离子键形成的化合物均为离子化合物,如强碱、大多数盐以及典型的金属氧化物等。

6、离子键的强弱及其意义:

⑴影响离子键强弱的因素有:离子的半径和电荷,即离子半径越小,带电荷越多,阴、阳离子间的作用就越强。

⑵强弱与性质的关系:影响该离子化合物的熔点、沸点和溶解性等。例如:r(Na)

,所以离子键NaCl较KCl强,熔点NaCl比KCl高;又如Al2O3和MgO,?r(K?)

它们均由半径小、高电荷(Al3??、Mg2?、O2?)的离子构成,离子键很强,所以它们均为高熔点物质,常用作耐火材料。

7、电子式:

用来表示原子、离子或分子的一种化学符号。

⑴原子的电子式:常把其最外层电子数用小黑点“·”或小叉“×”来表示。

61

例如:硫原子:?S? 钾原子:K? 氖原子::Ne: ........

⑵>阴离子的电子式:不但要画出最外层电子数,而且还应用括号“[]”括起来,并在右上角标出“n”电荷字样。例如:

?.2? 氧离子:[??O?] 氟离子:[:F:] ....?....

⑶阳离子的电子式:不要求画出离子最外层电子数,只要在元素符号右上角标出“n”电荷字样。例如:

钠离子:Na 镁离子:Mg?2?? 钡离子:Ba2?

⑷原子团的电子式:不仅要画出各原子最外层电子数,而且还应用括号“[]”括起来,并在右上角标出“n”或“n”电荷字样。例如: ??

H..

..? 铵根离子:[H:N:H] 氢氧根离子:[:O:H]? ....H

? ⑸离子化合物的电子式:由阴、阳离子的电子式组成,但对相同的离子不得合并。例如: .....2??2??. K2S:K[?S?]K CaO:Ca[?O:]?? ....

.......2?? ?2?.???. CaFNa2:[:F?]Ca[?F:] Na2O2:Na[.O:O?]..........

⑹ 离子键形成的表示法:

?.? NaH:Na???H?Na[?H]

?..?..????2??? MgC:Mg??2?Cl:??:Cl??Mg??Cl:? 2l..?..??..????????..?

(原子电子式)(化合物电子式)

8、书写离子化合物的电子式的方法:

⑴每个离子都要单独写,如

?2???.Cl:]?(错) [:Cl?.]Ca[.Cl:](对) Ca[?22?............

⑵在阳离子元素符号的外面不需再写出新成为最外层的8个电子,而应在右上角注明阳离子所带的正电荷数。如镁离子Mg2?。

? ⑶在阴离子元素符号的周围应用小黑点画其最外层的8个电子(H最外层2个电子),

并用方括号跟阳离子隔开,再在括号外的右上角注明阴离子所带的负电荷数。如溴离子

[:Br?.]?。 ....

62

⑷离子的电荷数要注意与化合价相区别。如:

..

???2?

....?2? [.O.](错) [.O.](对) ..

..

????2?.]2?Na?(对) Na[.O.]Na(错) Na[.O?

..??....

⑸离子要标出离子电荷数,阴离子、原子团要加括号。如:

Mg[N.]Mg[.N?]Mg(错) ....??..??..?

Mg[N.]Mg[.N?]3?Mg2?(对) ....2???..?3?2??..?

Li??.F:?(错) ..

..

.....F:]?(对) Li[??

二、共价键

原子间通过共用电子对所形成的相互作用,叫做共价键。

从下面几个方面掌握共价键:

1、成键的微粒:一般为非金属原子(相同或不相同)

2、键的本质:原子间通过共用电子对(即电子云重叠)产生的强烈作用。

3、键的形成条件:一般是非金属元素之间,且成键的原子最外层电子未达到饱和状态,则在两原子之间通过形成共用电子对成键。

4、键能:分子中所含键的键能越大,分子越稳定。

(反应物总键能-生成物总键能)?0,反应吸热。

(反应物总键能-生成物总键能)?0,反应放热。

5、共价键形成的表示方法:

电子式 结构式(一根短线表示一对共用电子) N2::N???N:?:N??N: N?N

H2S:2H??.S.?H.S.H H?S?H ......?..?

CO2:??C?2.O.?O:C:O O?C?O ......??....????..

三、化学键

相邻的原子之间强烈的相互作用,通常叫做化学键。

1、离子键、共价键的比较:

63

2、化学反应的本质:

一个化学反应的过程,本质就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。 【例题分析】

例1、下列叙述错误的是( )

A、带相反电荷离子之间的相互吸引称为离子键

B、金属元素与非金属元素化合时,不一定形成离子键

C、某元素的原子最外层只有一个电子,它跟卤素结合时所形成的化学键不一定是离子键 D、非金属原子间不可能形成离子键

[解析]相互作用包括相互吸引和相互排斥两个方面,A错;B正确,如Acl3是由活泼金属与活泼非金属形成的共价化合物;C正确,如HCl是通过共价键形成的;D错,如NH4+是由非金属元素形成的阳离子,铵盐为离子化合物。 答案:AD

变形题:下面有关离子化合物的说法正确的是( )

A、 离子化合物中一定含有金属元素,含金属元素的化合物一定是离子化合物 B、 离子键只存在与离子化合物中,离子化合物中一定含有离子键 C、 离子化合物中不可能含有共价键

D、 离子化合物受热熔化破坏化学键,吸收热量,属于化学变化

答案:B

例2、下列电子式书写正确的是( )

[解析]Na2S的电子式漏写了一对电子且中括号标错,NH3的电子式漏写了一对电子,H2S是共价化合物。 答案:B

[规律总结]书写化合物的电子式时,首先判断它是离子化合物还是共价化合物,共价化合物的电子式中不使用括号和电荷数。离子化合物中要使用括号和电荷数,阴离子一定加括号,阳离子中只有原子团才使用括号。

例3、下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是( )。 A. 光气(COCl2) B. 六氟化硫 C. 二氟化氙 D. 三氟化硼

64

解析:四个选项给出的物质都为共价化合物,原子间通过共用电子对相结合。A项可由

?CO2结构联想:O:?..:Cl:?...C?.Cl:,符合题意。B、C项,SF6中S有6个共用电子对;XeF2..

中Xe有2个共用电子对,S与Xe最外层均多于8个电子。D项中B最外层只有3个电子与3个F原子形成3条共价键后,最外层只有6个电子。故本题选A。

例4. 化合物A是一种不稳定的物质,它的分子组成可用OxFy表示。10mLA气体能分解生成15mLO2和10mLF2(同温、同压下)。

(1)A的化学式是___________,推断时的依据是__________。

(2)已知A分子中x个氧原子呈…O—O—O……链状排列,则A分子的电子式是______________,结构式是______________。

解析:依题意:V(A):V(O2):V(F2)?10:15:10?2:3:2,根据阿伏加德罗定律,写出化学式方程式:2A?3O2?2F2;根据质量守恒定律,A的化学式为O3F2。 答:(1)O3F2;阿伏加德罗定律和质量守恒定律。

(2):F:O:O:O:F:;F—O—O—O—F。 ....................

【模拟试题】

一. 选择题:

1. 下列各数值表示有关元素的原子序数,其所表示的各原子组中能以离子键相互结合成稳定化合物的是( )

A. 10与19 B. 6与16 C. 11与17 D. 14与8

2. 下列物质中,只有共价键的是( )

A. NaOH B. NaCl C. H2 D. H2S

3. 下列物质中,既有离子键,又有共价键的是( )

A. H2O B. CaCl2 C. KOH D. Cl2

4. 下列叙述中正确的是( )

A. 化学键只存在于分子之间 B. 化学键只存在于离子之间

C. 化学键是相邻的原子之间强烈的相互作用

D. 化学键是相邻的分子之间强烈的相互作用

5. 关于化学键的下列叙述中正确的是( )

A. 离子化合物中可能含有共价键 B. 共价化合物中可能含有离子键

C. 离子化合物中只有离子键 D. 共价化合物中不含离子键

6. 两种元素能形成AB2型离子化合物,则A和B的原子序数可能为( )

A. 6和8 B. 11和16 C. 20和18 D. 20和17

7. 最近,科学家发现一种新分子,它具有空心的类似足球状结构,化学式为C60,下列 65

说法正确的是( )

A. C60是一种新型化合物 B. C60和石墨都是碳的同素异形体

C. C60中含有离子键 D. C60的式量是720

8.下列关于化学键的叙述中,正确的是( )

A.离子化合物中一定含有金属阳离子 B.共价化合物中可能含离子键

C.离子化合物中可能含共价键 D.共价键只存在于共价化合物中

9.下列叙述中正确的是( )

A.构成单质分子的微粒中一定存在共价键

B.由非金属元素形成的化合物不一定是共价化合物

C.非极性键只存在于双原子单质分子中

D.由极性键结合成的分子不一定是极性分子

10. 对比以下几个反应式:Cl+Cl→Cl2+247KJ;O+O→O2+493KJ;N+N→N2+946KJ 可以得出的结论是( )

A.常温下,氮气比氧气和氯气稳定 B.氮、氧和氯的单质常温下为气体

C.氮、氧和氯都是双原子分子 D.氮气、氯气和氧气的密度不同

11.下列分子结构中,原子的最外层电子不能都满足8电子稳定结构的是( )

A.CH4 B.PCl3 C.CO2 D.BF3

12.下列各物质的电子式书写错误的是( )

A.H ∶N∶ H B.H∶Cl∶O∶ ????????????

H

C.Na[∶S∶] Na D.Na[∶O∶ H]- ????+??2-++??

13、与Ne的核外电子排布相同的离子跟与Ar的核外电子排布相同的离子所形成的化合物是( )

A、MgBr2 B、Na2S C、KCl D、KF

14、下列性质中,可以证明某化合物内一定存在离子键的是( )

A、可溶于水 B、具有较高的熔点

C、水溶液能导电 D、熔融状态能导电

15、能用键能大小来解释的是( )

A. N2的化学性质比O2更稳定 B.金刚石的熔点高于晶体硅

C. 情况气体一般难发生化学反应 D. 通常情况下,Br2呈液态,碘呈固态

二、填空题

16、下列物质中:N2、H2O、Na2O2、CaCl2、KOH、NaF,只含有共价键的物质是 ; 66

只含有离子键的物质是 ;既含有离子键有含有共价键的物质是 。

17、在H、Na、O、Cl四种元素中,由两种元素组成的离子化合物有、 、

18、某化合物XY2中,各离子的电子层结构相同,且外电子总数为54。则XY2的化学式为。

19、用电子式表示下列物质的形成过程

(1)Na2S:

(2)CaF2: 。

(3)LiBr:

(4)K2O2: 。

晶体结构

【学习目标】

理解晶体结构的重点知识。

【学习内容】

一、晶体结构:

原子晶体 离子晶体 分子晶体

作用力形式 共价键 离子键 分子间作用力 熔沸点 最高 较高 低

硬度 最高 较高 低

实例 金刚石、晶体硅、SiC、SiO2 盐、强碱 P4、干冰、硫、H3PO4(固)

二、晶体熔沸点比较规律:

1. 不同晶体类型的物质:

原子晶体>离子晶体>分子晶体(一般规律)

2. 同种晶体类型的物质

需比较各种晶体内部作用力的大小,作用力越大其熔沸点越高。

??共价键的键能(键长越短,键能越高) 原子晶体??比较

??离子键强弱?? 离子晶体??比较?阴、阳离子所带电荷数越高

?离子半径越小?键能越高

如MgO?MgCl2?NaCl?NaI

?相同类型?分子量越大,作用力越大

?如I2?Br2?Cl2?F2?比较??分子间作用力?? 分子晶体??

?不同类型?分子极性越大,作用力越大

?如CO?N2?

【例题分析】

例1. 下列各组物质中,按熔点由低到高排列正确的是( )

A. O2、I2、Hg

C. Na、K、Pb

B. CO2、KCl、SiO2 D. SiC、NaCl、SO2 67

答案:B

分析:本题是晶体物理性质比较的题型,在B选项中干冰为分子晶体,KCl为离子晶体,SiO2为原子晶体,正确。A选项易误选,应按在通常情况下,几种物质的状态来进行比较,应为O2、Hg、I2。

例2. 下列各分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是( )

A. BeCl2 B. PCl3 C. PCl5

?

?????.?...?D. N2 ?????? 分析:B选项:PCl3的电子式为ClPCl?

?.?Cl????,既然PCl3满足最外层8电子结构,

那么PCl5将不属于此范畴。

答案:BD

例3.下列说法正确的是( )

(1)非金属元素不可能组成离子化合物

(2)构成分子晶体的微粒一定含有共价键

(3)共价化合物中可能含有离子键

(4)离子化合物中可能含有共价键

(5)非极性键只存在于双原子单质分子里

(6)不同元素组成的多原子分子里的化学键一定都是极性键

A. (1)(2)(4)(6) B. (2)(4)(5)(6) C. (1)(3)(5)(6) D. 只有(4)

答案:D

分析:(1)错。如NH4Cl;(2)错,如稀有气体;(3)错,若有离子键即为离子化合物;(4)对;(5)错,还可能在Na2O2这样的离子化合物中;(6)错,还可以有非极性键或配位键。

【模拟试题】

1. 下列叙述正确的是( )

A. 两种元素构成的共价化合物分子中的化学键都是极性键

B. 两种非金属元素原子之间形成的化学键都是极性键

C. 含有极性键的化合物分子一定不含非极性键

D. 只要是离子化合物,其熔点就比共价化合物的熔点高

2. 下列每组物质发生状态变化所克服微粒间的相互作用属于同种类型的是( )

A. 食盐和蔗糖熔化 B. 钠和硫熔化

C. 碘和干冰升华 D. 二氧化硅和氯化钠熔化

3.下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是( )

A. 光气(COCl2) B. 六氟化硫 C. 二氟化氙 D. 三氟化硼

4. 关于晶体的下列说法正确的是( )

A. 在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子

B. 在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子

68

C. 原子晶体的熔点一定比金属晶体的高

D. 分子晶体的熔点一定比金属晶体的低

5. 下列物质的熔沸点高低顺序正确的是( )

A. 金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅

C. HgO?H2O?O2?N2 B. CI4?CBr4?CCl4?CH4 D. 金刚石>生铁>纯铁>钠

6. NaF、NaI、MgO均为离子化合物,现有下列数据,试判断这三种化合物熔点高低顺序是( )

A. (1)>(2)>(3) B. (3)>(1)>(2) C. (3)>(2)>(1) D. (2)>(1)>(3)

7.下列物质为固态时,必定是分子晶体的是( )

A. 酸性氧化物 B. 非金属单质 C. 碱性氧化物 D. 含氧酸

8.下列化学式可表示一个分子的是 ( )

A. SiO2 B. NH4Cl C. CCl4 D. C

9.实现下列变化时,需克服相同类型作用力的是 ( )

A. 二氧化硅和干冰的熔化 B. 液溴和液汞的气化

C. 食盐和冰的熔化 D. 纯碱和烧碱的熔化

10.下列各组物质各自形成的晶体,均属于分子晶体的化合物是( )

A NH3,HD,C10H8 B PCl3,CO2,H2SO4

C SO2,SiO2,P2O5 D CCl4,Na2S,H2O2

11. 1999年美国《科学》杂志报道:在40GPa高压下,用激光器加热到1800K,人们成功制得了原子晶体干冰,下列推断正确的是( )

A.原子晶体干冰有很高的熔点、沸点,有很大的硬度

B、原子晶体干冰易气化,可用作制冷材料

C、原子晶体干冰硬度大,可用作耐磨材料

D、每摩尔原子晶体干冰中含2mol C—O键

12.下列说法中,正确的是 ( )

A.冰融化时,分子中H—O键发生断裂

B.原子晶体中,共价键的键长越短,通常熔点就越高

C.分子晶体中,共价键键能越大,该分子的熔沸点就越高

D.分子晶体中,分子间作用力越大,则分子越稳定

13.20世纪80年代中期,科学家发现并证明碳还以新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。90年代初,科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子。(如图1-5):下列说法错误的是 ( )

69

A.金刚石和石墨的熔点肯定要比C60高

B.据估计C60熔点比金刚石和石墨要高

C.无论是球碳分子,还是管状碳分子、洋葱状碳分子,都应看作是碳的同素异形体

D.球碳分子是碳的同素异形体,而管状碳分子、洋葱状碳分子则不一定

14.据报道,科研人员应用电子计算机模拟出类似C60的物质N60,试推测出该物质不可能具有的性质是 ( )

A.N60易溶于水 B.稳定性:N60<N2

C.等物质的量时,分解吸收的热量:N60>N2 D.熔点:N60<N2

15、下列变化:①I2升华 ②烧碱熔化 ③NaCl溶于水 ④HCl溶于水 ⑤O2溶于水 ⑥Na2O2溶于水

(1)未发生化学键破坏的是:

(2)仅发生离子键破坏的是:

(3)仅发生共价键破坏的是:

(4)既发生离子键破坏,又发生共价键破坏的是 :

化学反应中的能量变化

[学习目标]

1.从能量的角度考虑化学反应的问题,分析常见放热反应、吸热反应并运用化学键知识理解反应热的涵义。

2.热化学方程式的书写和应用

[学习内容]

一、反应热

1.反应热的概念

在化学反应中,发生物质变化的同时,还伴随有能量变化,这种能量变化,常以热能的形式表现出来。在化学反应过程中放出或吸收的能量,通常叫做反应热。 许多化学反应的反应热可以直接测量,其测量仪器叫做量热计。中学阶段,一般研究的是在一定的温度和压强下,在敞开容器中发生的反应所放出或吸收的热量。

2.放热反应和吸热反应

(1)放热反应:即有热量放出的化学反应,其反应物的总能量大于生成物的总能量。

(2)吸热反应:即吸收热量的化学反应,其反应物的总能量小于生成物的总能量。 由能量守恒可得:

反应物的总能量:生成物的总能量+热量(放热反应)

应物的总能量:生成物的总能量-热量(吸热反应)

反应热符号有正负之分,当Q <0时,为吸热反应,Q >0时,为放热反应。

3.反应热的微观解释

70

化学变化一定生成新的物质,形成新的化学键,故必然要破坏旧的化学键。化学反应在本质上来说也就是旧键的断裂和新键的形成过程。破坏旧键时需要克服原子间的相互作用,这需要吸收能量;形成新键时又要释放能量。在不做其他功的情况下,当前者大于后者时,就是吸热反应;当前者小于后者时,为放热反应。

放热反应的反应物具有的总能量大于生成物所具有的总能量,导致反应物转化为生成物时放出热量;吸热反应是由于反应物具有的总能量小于生成物所具有的总能量,反应物需通过加热、光照等条件吸收能量,而使反应物本身的能量升高才能转化为生成物。

4.化学反应中的能量变化示意图对于该“示意图”可理解为下列形式:

量 能量

反应过程 反应过程

二、热化学方程式

1.热化学方程式的意义

热化学方程式是用来表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式。因此热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。

例如:

热化学方程式:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+92.38kJ ,表示的意义为1mol氮气与3mol氢气反应完全生成2mol氨气,放出92.38kJ的热量

2.热化学方程式书写

(1)应注意反应温度和压强,因为反应的温度和压强不同时,其热量变化 也不同。

(2)要注明反应物和生成物的聚集状态。因为物质呈现哪一种聚集状态,与它们所具有的能量有关,物质的三态之间的变化本身就伴随有吸热或放热的过程。例如:冰熔化成水时需吸收热量,水蒸发成水蒸气时,也需吸收热。

常以g、s、l、aq分别表示气、固、液态及水溶液。

(3)要有表明反应热的“+”、“-”符号。

(4)与一般化学方程式不同,热化学方程式各物质化学式前的化学计量数不是表示分子个数而是表示其物质的量,故化学计量数可以是整数,也可以是分数。对于相同物质的反应,当化学计量数不同,其Q 也不同。

(5)热化学方程式的各物质化学式前的化学计量数与反应热成正比。例如:相同物质的下列化学反应,前者的反应热是后者的两倍。

H2(g)+Cl2(g) →2HCl(g)+184.6kJ

H2(g)+ Cl2(g) →HCl(g)+92.3kJ

[例题解析]

1、概念辨析

例1:下列说法正确的是( )

A.需要加热才能发生的化学反应一定是吸热反应

71

B.任何放热反应在常温条件下一定能发生

C.反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热

D.吸热反应在一定条件下(如常温、加热等)也能发生

分析:化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热。反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应在一定的条件下都能发生。反应开始时需加热的反应可能是吸热反应,也可能是放热反应。

答案:CD

2、判断反应类型

例2:下列反应既属于氧化还原反应,又是吸热反应的是( )

A.镁与稀盐酸的反应 B.NaOH与H2SO4的反应

C.灼热的碳与CO2的反应 D.木炭在空气中的燃烧反应

分析:A项中反应Mg?2HCl?MgCl2?H2?,既是氧化还原反应,同时也是放热反应;B项中反应是非氧化还原反应(即复分解反应),同时也是放热反应;C项中反应C?CO2?2CO,既是氧化还原反应,同时也是吸热反应;D项中反应是典型的氧化还原反应,同时也是放热反应。

答案:C

3、比较物质的稳定性

例3:12g石墨与氧气反应生成二氧化碳气体放出393.51kJ热量,12g金刚石与氧气反应生成二氧化碳气体放出395.41kJ热量,试比较金刚石与石墨的稳定性( )

A.金刚石比石墨稳定 B.石墨比金刚石稳定

C.石墨和金刚石同样稳定 D.无法确定

分析:石墨比金刚石稳定,因为相同质量的石墨和金刚石都与相同质量氧气反应,生成相同质量的二氧化碳气体。同质量的氧气具有相同的内能,而金刚石燃烧放出的热量比石墨燃烧放出的热量多,是因为金刚石具有的内能比石墨大,即石墨的稳定性比金刚石好。 答案:B

4、燃料的充分燃烧

例4:我国锅炉燃煤采用沸腾炉逐渐增多,采用沸腾炉的好处在于( )

A.增大煤炭燃烧时的燃烧热

B.减少炉中杂质气体(如SO2等)的形成

C.使得化学反应更容易进行

D.使得燃料燃烧充分,从而提高燃料的利用率

分析:燃煤采用沸腾炉可增大燃煤与空气的接触面,使之燃烧充分,提高燃烧效率。 答案:D

5、联系生活实际

例5:天然气(CH4)、液化石油气(C3H8)燃烧的化学方程式分别为CH4?2O2 点燃2?2H2O、C3H8?5O2点燃3CO2?4H2O。现有一套以天然气为燃料的灶具,欲改为燃烧液化石油气,应采取的正确措施是( )

A.减少空气进入量,增大石油气进入量

72

B.增大空气进入量,减少石油气进入量

C.增大空气进入量,也增大石油气进入量

D.增大空气进入量,或减少石油气进入量

分析:从题给的化学方程式可知,等体积的液化石油气充分燃烧时需要的氧气量比天然气多,故正确措施应为D项。A项显然错误;B项会使空气大大过量,造成热量损失,也不正确;C项两者同时增大,也会使液化石油气燃烧不充分,不符合题意。

答案:D

6、联系实验

例6:如图所示,把试管放入盛有25℃饱和石灰水的烧杯中,试管中开始放入几小块镁片,再用滴管滴入5mL盐酸于试管中。试回答下列问题:

(1)实验中观察到的现象是________________________。

(2)产生上述现象的原因是________________________。

(3)写出有关反应的化学方程式:________________________。

(4)由实验推知,MgCl2溶液和H2的总能量________________________(填“大于”、“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。

分析:由教材中铝与盐酸反应是放热反应类推镁与盐酸反应也为放热反应,类推方法是拓展知识的重要思维方法。

答案:

(1)①镁片上有大量气泡产生;②镁片逐渐溶解;③烧杯中析出晶体

(2)镁与盐酸反应产生氢气,该反应为放热反应,Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升高而减小,故析出Ca(OH)2晶体

(3)Mg + 2HCl→MgCl2 + H2↑(4)小于

7、有关计算

例7.已知甲烷和一氧化碳的混合气共0.75mol,完全燃烧后,生成二氧化碳气体和18g液态水,并放出515kJ的热量,若甲烷的燃烧热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)+890kJ,则CO气体燃烧的热化学方程式为__________

[分析]

要写出CO燃烧的热化学方程式,关键在于算出混合气体中CO为多少摩,燃烧后放出多少热量,由混合气体燃烧产生18g水以及CH4的热化学方程式可计算出CH4的物质的量及燃烧放出的热量。这样就可算出混合气体中的CO的物质的量及其燃烧放出的热量,从而就能写出CO燃烧的热化学方程式。

[解] 设混合气体中含CH4xmol,燃烧产生的热量为ykJ。由CH4燃烧的热化学方程式可知: CH4~2H2O(l)~Q

1mol 2×18g 890kJ

xmol 18g ykJ

73

得:xmol∶1mol=18g∶(2×18)g=ykJ∶890kJ

解之得:x=0.5;y=445

故CO燃烧放出的热量为515kJ-445kJ=70kJ

因为CO占0.75mol-0.5mol=0.25mol,由其燃烧放出的热为70kJ可求得1molCO燃烧放出的热量为70kJ/0.25mol=280kJ。故CO燃烧的热化学方程式为:2CO(g)+O2(g)→2CO2(g)+560kJ。

[模拟试题]

一、选择题

1.近年来,北京市公共汽车大部分采用天然气作为汽车的燃料,其主要目的是( )

A.防止石油短缺 B.降低成本

C.减少对大气的污染 D.加大发动机的动力

2.下列说法不正确的是( )

A.物质燃烧总是放热的

B.大多数化合反应是放热的,大多数分解反应是吸热的

C.有些放热反应,在引发反应时必须加热

D.放热反应在反应发生时都不需要加热

3.有关水煤气和干馏煤气的成分说法正确的是( )

A.含有完全相同的成分

B.成分虽然不同,但都含CH4

C.成分不同,水煤气含有CH4

D.成分不同,水煤气为CO和H2,干馏煤气主要成分为H2、CO、CH4

4.下列关于能量转换的认识中不正确的是( )

A.电解水生成氢气和氧气时,电能转变成化学能

B.白炽灯工作时电能全部转化成光能

C.绿色植物光合作用过程中太阳能转变成化学能

D. 煤燃烧时化学能主要转变成热能

5.下列过程需要吸热的是( )

A.O2→O+O B.H+Cl→HCl C.CaO+H2O→Ca(OH)2 D.浓硫酸稀释

6.下列措施可以提高燃料燃烧效果的是( )

①固体燃料粉碎 ②液体燃料雾化 ③煤经气化处理 ④通入足量的空气

A.①③ B.①②③ C.①③④ D.全部

7.下列反应既属于氧化还原反应,又是吸热反应的是 ( )

A.灼热的碳与CO2的反应 B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应

C.铝片与稀盐酸的反应 D.甲烷在氧气中的燃烧反应

8.关于吸热反应的说法正确的是( )

A.CO2与CaO化合是放热反应,则CaCO3分解是吸热反应

B.只有分解反应才是吸热反应

C.使用催化剂的反应是吸热反应

D.凡需加热的反应一定是吸热反应

9.下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是( )

A.碳酸钙受热分解 B.乙醇燃烧

C.铝粉与氧化铁粉末反应 D.氧化钙溶于水

10.下列观点你不赞成的是( )

A.氢气让人喜欢让人忧

74

B.煤为人类提供能源和化工原料的同时,也埋下了祸根

C.煤气化能提高市民的生活质量,同时也是潜伏着的无形杀手

D.水虽然是取之不尽的,但个别地区存在用水危机

11.下列反应过程一定吸收能量的是( )

A.化合反应 B.加成反应 C. 分子解离为原子 D.原子组成分子

12.下列关于燃料充分燃烧的说法.不正确的是( )

A.空气量越多越好 B.应通入适量的空气

C.固体燃料燃烧前要粉碎 D.液体燃料燃烧时可以以雾状喷出

13、下列说法正确的是 ① 干冰蒸发吸收大量的热,这就是化学反应中的吸热现象② 酒精常被用作酒精灯和内燃机中的燃料,说明酒精燃烧是放热反应③ 木炭常温下不燃烧,加热才能燃烧,说明木炭燃烧是吸热反应④ 人们用氢氧焰焊接金属,主要是利用了H2和O2化合时所放出的热量( )

A.① ② B.② ④ C.① ③ D. ③ ④

14.天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式分别为CH4+2O2→CO2+2H2O C3H8+5O2→3CO2↑+4H2O现有一套以天然气为燃料的灶具,今改为烧液化石油气,应采用正确措施是( )

A、减少空气进入量,增大石油气进气量 B、增大空气进入量,减少石油气进气量

C、减少空气进入量,减少石油气进气量 D、增大空气进入量,增大石油气进气量

15、下列变化属于吸热反应的是:①液态水汽化 ②将胆矾加热变为白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④氯酸钾分解制氧气 ⑤生石灰与水反应生成熟石灰 ( )

A.①④ B.②③ C.①④⑤ D.②④

16. 根据化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成过程,下列变化中不属于化学变化的是( )

A.白磷在260℃转化为红磷 B.石墨在高温高压下转化为金刚石

C.干冰转化为CO2气体 D.固态S8加热到444.6℃转化为硫蒸气S2

17.新的替代能源主要包括( )

①核能 ②柴草 ③焦炭 ④太阳能 ⑤氢能 ⑥液化石油气 ⑦水煤气 ⑧天然气

A.②③⑥⑦ B.①④⑤ C.③④⑦⑧ D.①②④

18. 下列说法错误的是( )

A.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因

B.放热反应和吸热反应决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小

C.化学反应中能量变化,通常主要表现为热量的变化------放热或者吸热

D.凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应

19、对于放热反应2H2+O2点燃2H2O,下列说法正确的是( )

A.产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量

B.反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量

C.反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量

D.反应物H2和O2所有的能量相等

20、下列反应属于放热反应的是( )

A.氢气还原氧化铜 B.NH4Cl晶体和Ba(OH)2 ·8H2O混合搅拌

C.氢氧化钾和硫酸中和 D.碳酸钙高温分解成氧化钙和二氧化碳

21、下列说法正确的是

A. 在101kPa时,1mol物质完全燃烧时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热

75

B. 酸和碱发生中和反应生成1mol水,这时的反应热叫中和热

C. 燃烧热或中和热是反应热的种类之一

D. 在稀溶液中,1molCH3COOH和1mol NaOH完全中和时放出的热量为57.3kJ

22、25℃、101kPa时,1g甲醇完全燃烧生成CO2和液态H2O,同时放出22.68kJ热量。下列表示该反应的热化学方程式中正确的是

A、 CH4O(l)+3/2O2(g) →CO2(g)+2H2O(l)+725.8kJ

B、 2CH4O(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(l)-1451.6 kJ

C、 2CH4O+O2 → 2CO2+4H2O(l)+22.68kJ

D、 CH4O(l)+3/2O2(g) →CO2(g)+2H2O(g+725.8kJ

23、已知25℃、101 kPa下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为

C(石墨)+O2(g) → CO2(g) +393.51 kJ C (金刚石) +O2 (g) → CO2(g)+395.41 kJ

据此判断,下列说法正确的是 ( )

A.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低

B.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高

C.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低

D.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高

24、以NA代表阿伏加德罗常数,则关于反应:

C2H2(g)+2/5O2(g)→2CO2 (g )+H2O(l)+1300kJ热化学方程式的说法正确的是( )

A.有10NA个电子转移时,该反应放出1300kJ的能量

B.有NA个水分子生成且为液体时,吸收1300kJ的能量

C.有2NA个碳氧共用电子对生成时,放出1300kJ的能量

D.有8NA个碳氧共用电子对生成时,放出1300kJ的能量

25、已知反应X+Y→M+N为放热反应,对该反应的下列说法中正确的 ( )

A.X的能量一定高于M B. Y的能量一定高于N

C. X和Y的总能量一定高于M和N的总能量

D. 因该反应为放热反应,故不必加热就可发生

二、填空题

26、由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ,写出该反应的热化学方程式:____________________________________。

27、热化学方程式:2H2(g)+O2(g)→2H2O(l) + 571.6kJ表示的意义是

28、已知H+(aq)+OH-(aq) →H2O(I)+ 57.3kJ ,计算下列中和反应中放出的热量。

⑴用20gNaOH配成稀溶液跟足量的稀盐酸反应,能放出______________kJ的热量。 ⑵用0.1molBa(OH)2配成稀溶液跟足量的稀硝酸反应,能放出______________kJ的热量。 ⑶用1.00L1.00mol/L醋酸溶液与2.00L1.00mol/LNaOH溶液反应,放出的热量______________(填“大于”“小于”或“等于”)57.3kJ,理由是

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原电池

【学习目标】

掌握原电池的原理以及金属的电化学腐蚀的原理及防护

【学习内容】

一、原电池的概念:将化学能转变为电能的装置。

二、原电池的组成条件

(1)活泼性不同的金属(或石墨)作为两极。活泼性不同是为了使两极产生电势差。

(2)电解质溶液 电解质溶液中离子定向移动,传递电荷,接通内电路。

(3)两极连接,形成闭合电路。

我们可以根据这三个组成条件来判断某装置是否能构成原电池。

例如:下列装置是原电池的是( )

A.Fe——C(NaCl溶液) B.Zn——Cu(C2H5OH)

C.Fe——Fe(稀H2SO4) D.Fe——C(稀H2SO4)

答案:A、D。

这里要注意:原电池中的电极和电解质溶液不一定发生反应。

例如:

Fe——C(NaCl溶液)

电极反应为: (-)Fe—2e—→Fe2+

(+)O2+2H2O+4e—→4OH—

电池总反应式:2Fe+O2+2H2O→2Fe(OH)2

在这里Fe并没有和溶液中溶质NaCl发生反应,而是和O2发生氧化还原反应。可见在原电池中只要有能释放能量的氧化还原反应发生,就可以产生电流。

三、原电池的工作原理

活泼金属(负极)——失电子——氧化反应——电子流出

不活泼金属(或石墨)(正极)——得电子——还原反应——电子流入

四、原电池的应用

(一)做电源

要了解常见的一些电池,由所给条件判断两极符号、电极反应、电池反应、电解质溶液浓度、pH变化等。

(二)金属的腐蚀和防护

1.金属腐蚀的本质是:

金属单质失电子被氧化成金属阳离子的过程,M—ne—→Mn+

金属被腐蚀就是金属在自然环境中失去电子变成金属阳离子的过程。金属的腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类。

2. 化学腐蚀

金属直接与环境中的氧化剂发生反应。如看到钢花四溅或轧钢时表皮不断脱落,都是Fe与空气中O2反应生成四氧化三铁的过程。电解食盐水的工厂有氯气逸出就会与金属铁发生反应生成FeCl3。

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3. 电化学腐蚀

电化学腐蚀是在有电解质溶液存在条件下金属发生的腐蚀,在腐蚀过程中金属表面形成无数多的微小原电池。

钢铁的电化腐蚀又分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。在酸性溶液中发生析氢腐蚀,反应如下: 负极:Fe?2e??Fe2?

正极:2H??2e??H2?

吸氧腐蚀更为普遍,即溶解在水中的氧气作氧化剂使Fe腐蚀,反应如下:

负极:2Fe?4e??2Fe2?

正极:2H2O?O2?4e??4OH?

金属腐蚀的防护主要有以下三种方法:

⑴. 改变金属结构使其耐腐蚀,如制成不锈钢等。

⑵. 加防护层,如涂油脂、电镀、热镀、搪瓷,加塑料保护层等。

⑶. 电化学防护法,有外加直流电源的保护法及牺牲阳极的阴极保护法。

钢铁在电解质溶液中形成原电池时,铁发生氧化反应作阳极,若找个比铁活泼的金属与铁相连,发生电化学反应时,较活泼金属作阳极被腐蚀,而钢铁被保护作阴极,这就叫牺牲阳极的阴极保护法。如在军舰的船骨上焊上铝合金就可以有效地防止钢铁军舰被海水腐蚀。

(三)加快反应速率

例如:纯锌与稀H2SO4反应速率较慢,当加入CuSO4溶液以后,反应速率加快,因为Zn+Cu2+→Cu+Zn2+析出的Cu与Zn接触,在稀H2SO4中形成原电池,加快反应速率。

(四)判断金属活动性

根据活泼金属为负极,不活泼金属为正极,可通过组成原电池判断金属活动性。

五、其他电池

根据原电池的原理,可以生产研制多种实用电池,如干电池、蓄电池、充电电池、高能电池等,以满足现代生活、生产和科学技术发展的需要。

干电池的电极反应:

负极(锌皮):Zn?2e?Zn

?2? 正极(石墨棒):2NH4?2e?2NH3?H2

总反应:Zn?2NH4?Zn

铅蓄电池中的电极反应:

负极(铅板):Pb?SO4?2e?PbSO4

正极(氧化铅板):PbO2?4H?SO4?2e?PbSO4?2H2O

总反应: Pb?PbO2?2H2SO42PbSO4?2H2O 【模拟试题】 ?2?2??2??2NH3?H2

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一、选择题

1.下列装置中,电流计G中有电流通过的是( )

2.如图:电流计的指针会偏转,M极变粗,N极变细符合这种情况的是( )

A.M是铜,N是锌,R是硫酸溶液

B.M是锌,N是铜,R是硫酸铜溶液

C.M是银,N是锌,R是硝酸银溶液

D.M是铁,N是铜,R是硝酸铜溶液

3.电子表中电源常用银—锌微型电池,其电极分别为Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,电极反应分别为Zn+2OH——2e—→ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e—→2Ag+2OH—,总反应式:Ag2O+Zn→2Ag+ZnO,根据上述变化,下列判断正确的是( )

A.Zn为正极,Ag2O为负极

B.工作时电池负极区溶液的pH减小

C.工作时电子由Ag2O极经外电路流向Zn极

D.Zn为负极,Ag2O为正极

4.铅蓄电池放电时,发生下列变化:

负极:Pb+SO42—→PbSO4+2e—

正极:PbO2+4H++SO42—+2e—→PbSO4+2H2O

使用该电池来电解NaCl(熔融),当电路中转移0.1mol电子时,这时铅蓄电池内消耗硫酸( )

A.0.025mol B.0.05mol C.0.1mol D.0.2mol

5.把铁棒和锌棒用导线连接插入硫酸铜溶液中,当电路中有0.2mol电子通过时,负极的质量变化是( )

A.增加6.5克 B.减少6.5克 C.减少5.6克 D.增加6.4克

6.下列说法正确的是( )

A.钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀,所以合金都不耐腐蚀

B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因,故不能用来减缓金属的腐蚀

C.钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同,引起正极反应不同

D.无论哪种类型的腐蚀,其实质都是金属被氧化

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7.根据下列实验事实:

(1)X+Y2+=X2++Y

(2)Z+2H2OZ(OH)2+H2↑

(3)Z2+离子的氧化性比X2+弱

(4)由Y、W作电极组成的原电池反应为:Y—2e—→Y2+

由此可知,X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是( )

A.X>Y>Z>W B.Y>X>W>Z

C.Z>X>Y>W D.Z>Y>X>W

8.将金属A和金属B分别放入稀H2SO4中有氢气生成。若将金属A和金属B相连后投入稀H2SO4中发现A被腐蚀,B未被腐蚀。关于A、B的叙述是( )

A.金属活动性A>B B.还原性B>A

C.在后者装置中金属A发生还原反应,金属B发生氧化反应

D.金属B的表面有明显气泡产生,金属A表面无明显现象

9.下列事实与电化腐蚀无关的是( )

A.埋在地下的铁管比在地面上的更易被腐蚀

B.为保护海船的螺旋浆和船壳,往往在螺旋浆和船壳上镶入锌块

C.在空气中金属银的表面生成一层黑色物质

D.镀银的铁制品,镀层部分受损后,露出的铁表面暴露在潮湿空气中更易腐蚀

11.右图为番茄电池,下列说法正确的是( )

A.一段时间后,锌片质量会变小 B.铜电极附近会出现蓝色

C.电子由铜通过导线流向锌 D.锌电极是该电池的正极

12.对于锌一铜一稀硫酸组成的原电池装置中,当导线中有1 mol电子通过时,理论上的两极变化是( )

①锌片溶解了32.5 g②锌片增重32.5 g③铜片上析出l g H2 ④铜片上析出1 mol H2

A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④

13.X、Y、Z三种金属,X、Y组成原电池,X是负极;把Y放在Z的硝酸银溶液中,Y表面有Z析出。其活泼顺序是( )

A. X>Y>Z B. Z>Y>X C. X>Z>Y D. Y>X>Z

14.下列变化中属于原电池反应的是( )

A.白铁(镀Zn铁)表面有划损时,不能阻止铁被氧化

B.在空气中金属铝表面迅速被氧化形成保护膜

C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝色保护层

D.在铁与稀H2SO4反应时,加几滴CuSO4溶液,可加快H2的产生

15.将锌片和铜片用导线连接置于同一稀硫酸溶液中,下列各项叙述正确的是( )

-A.正极附近的SO42浓度逐渐增大

-B.负极附近的SO42浓度逐渐减小

-C.负极附近的SO42浓度逐渐增大

-D.正负极附近的SO42浓度基本不变

16.常温下镀锌铁片表面破损发生析氢腐蚀时,若有0.2mol电子发生转移,下列说法一定正确的是( )

A.有5.6g金属被腐蚀 B.有4.48L气体放出

C.有6.5g金属被腐蚀 D.有2.24L气体放出

17.下列叙述中不正确的是( )

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A.镀锡的铁皮,破损后铁皮反而易被腐蚀

B.纯铁比生铁更易被腐蚀

C.金属的电化腐蚀比化学腐蚀普遍

-+D.金属腐蚀的本质是M-ne→Mn而被损耗

18. 下列各装置中均盛有海水,纯铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序是( )

A. ④②①③ B. ②①③④ C. ④③②① D. ③②④①

二、填空题

19.原电池反应通常是放热反应,在理论上可设计成原电池的化学反应是,理由是 。

20.常用锌锰干电池在放电时的总反应可表示为:Zn+2MnO2+2NH4→Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O。该电池Zn作负极,发生)反应;若电池放电时,有0.1mol电子转移,消耗Zn的质量是 。

21.市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等,热敷袋启用之前用塑料袋密封使其与空气隔绝,启用时,打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量,使用完后,会发现有大量的铁锈存在,请回答下列问题:

⑴ 热敷袋使用时,为什么会放出热量?

⑵ 碳粉的主要作用是什么?氯化钠又起了什么作用?

⑶ 试写出有关的电极反应式和化学方程式。

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