下载文档原格式
第4章非金属及其化合物1．工业合成氨【知识点的认识】反应原理：N2+3H22NH3（正反应为放热反应），这是一个气体总体积缩小的、放热的可逆反应．原料气的制取：N2：将空气液化、蒸发分离出N2或者将空气中的O2与碳作用生成CO2，然后除去CO2，得到N2．H2：用水和燃料（煤、焦碳、石油、天然气等）在高温下制取．用煤和水制取H2的主要反应为C+H2O（g）CO+H2；CO+H2O（g）CO2+H2O制得的N2、H2需净化、除杂质．在用高压机缩压至高压．合成氨适宜条件的选择：催化剂：虽不能改变化学平衡，但可以加快反应速率，提高单位时间内的产量．温度：升高温度可加快反应速率，但从平衡移动考虑，此反应温度不宜太高．使催化剂的活性最大也是选择温度的另一个重要因素．压强：增大压强既可以加快反应速率又可以使化学平衡向正反应方向移动．但生产设备能不能承受那么大的压强，产生压强所需的动力、能源又是限制压强的因素．浓度：在生产过程中，不断补充N2和H2，及时分离出NH3，不但可以加快反应速率，还能使平衡右移，提高NH3的产量．合成氨的适宜条件：压强：20～50MPa温度：500℃左右（此时催化剂的活性最大）催化器：铁触媒（以铁为主体的多成分催化剂）【命题的方向】本考点主要考察合成氨反应特点，如何寻找到最佳的反应条件，如何提高转化率．【解题思路点拔】合成氨最佳反应条件的选择：合成氨是一个气体总体积缩小的、放热的需要催化剂的可逆反应，高压和低温适宜，但考虑到催化剂的活性，选择适宜的温度．2．离子方程式的书写【知识点的认识】一、离子方程式的概念：离子方程式，用实际参加反应的离子符号表示离子反应的式子．二、离子方程式的书写步骤：1、写：明确写出有关反应的化学方程式．2、拆：（1）可溶性的强电解质（强酸、强碱、可溶性盐）一律用离子符号表示，其它难溶的物质、难电离的物质、气体、氧化物、水等仍用化学式表示．（2）对于微溶物质来说在离子反应中通常以离子形式存在（溶液中），但是如果是在浊液里则需要写出完整的化学式，例如，石灰水中的氢氧化钙写离子符号，石灰乳中的氢氧化钙用化学式表示．浓硫酸中由于存在的主要是硫酸分子，也书写化学式．浓硝酸、盐酸是完全电离的，所以写离子式．实例如下：1）拆分的物质如Ca（HCO3）2+2H+═Ca2++2CO2↑+2H2O，错在未将Ca（HCO3）2拆分成Ca2+和HCO3﹣．应为：HCO3﹣+H+═CO2↑+H2O．可见：能拆分的物质一般为强酸（如盐酸HCl）、强碱（如氢氧化钠NaOH）、和大多数可溶性盐（氯化钠NaCl）．2）不能拆分的物质①难溶物不拆例l：向碳酸钙中加入过量盐酸．错误：CO32﹣+2H+=CO2+H2O原因：CaCO3难溶于水，像BaSO4、AgCl、Cu（0H）2、H2SiO3、FeS、CuS，等在书写离子方程式时均不能拆开，应写成化学式．正确：CaCO3+2H+=CO2+Ca2++H2O②微溶物作生成物不拆（98%浓硫酸，石灰乳（Ca（OH）2）等特殊的要注意）例2：向氯化钙溶液中加入硫酸钠溶液．错误：该反应不能发生．原因：CaSO4是微溶物，像Ag2SO4、MgCO3、Ca（OH）2等微溶物，若作为生成物在书写离子方程式时均不能拆开，应写成化学式．正确：SO42﹣+Ca2+=CaSO4↓说明：微溶物作生成物，浓度较小时拆成离子式，浓度较大时应写成化学式．③弱电解质不拆（CH3COOH，HF，HClO，H2CO3，H2S，H2SO3，NH3•H2O）例3：向氯化铝溶液中加入过量氨水．错误：Al3++30H﹣=Al（0H）3↓原因：氨水为弱电解质，像H2O、HF、CH3COOH等弱电解质在书写离子方程式时均不能拆开，应写成化学式．正确：Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3 ↓+3NH4+④氧化物不拆（MnO2，CuO，Fe2O3，Al2O3，Na2O，Na2O2）例4：将氧化钠加入水中．错误：O2﹣+H20=20H﹣原因：Na2O是氧化物，氧化物不论是否溶于水在书写离子方程式时均不能拆开，应写成化学式．正确：Na2O+H2O=2Na++20H﹣⑤弱酸的酸式酸根不拆（包括HCO3﹣，HS﹣，HSO3﹣，H2PO4﹣，HPO42﹣）例5：向碳酸氢钠溶液中加入稀盐酸．错误：2H++CO32﹣=CO2↑+H2O原因．HCO3﹣是弱酸H2C03的酸式酸根，像HSO3﹣，、HS﹣、H2PO4﹣等离子在书写离子方程式时均不能拆开，应写成化学式．正确：HCO3﹣+H+=C02↑+H20注意：对于强酸的酸式盐，如NaHSO4其阴离子在稀溶液中应拆开写成H+与SO42﹣形式，在浓溶液中不拆开，仍写成HSO4﹣．⑥固相反应不拆例6：将氯化铵固体与氢氧化钙固体混合加热．错误：NH4++OH﹣=NH3↑+H20原因：写离子反应的前提是在水溶液中或熔融状态下进行的反应，固体与固体的反应尽管是离子反应，只能写化学方程式，不写离子方程式．正确：2NH4Cl+Ca（0H）2=CaCl2+2NH3↑+2H2O（化学反应方程式）⑦非电解质不拆蔗糖、乙醇等大多数有机物是非电解质，在书写离子方程式时均不能拆开，应写分子式．3、删：删去方程式两边相同的离子和分子．4、查：检查式子两边的各种原子的个数及电荷数是否相等，是否配平，还要看所得式子化学计量数是不是最简整数比，若不是，要化成最简整数比．三、离子方程式书写遵守的原则：1、客观事实原则：如2Fe+6H+═2Fe3++3H2↑，错在H+不能把Fe氧化成Fe3+，而只能氧化成Fe2+．应为：Fe+2H+═Fe2++H2↑．2、质量守恒原则：如Na+H20═Na++OH﹣+H2↑，错在反应前后H原子的数目不等．应为：2Na+2H2O═2Na++2OH﹣+H2↑．3、电荷守恒原则：如Fe3++Cu═Fe2++Cu2+，错在左右两边电荷不守恒．应为：2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+．4、定组成原则：如稀硫酸与Ba（OH）2溶液反应：H++SO42﹣+Ba2++OH﹣═BaSO4↓+H2O，错在SO42﹣和H+，Ba2+和OH﹣未遵循1：2这一定组成．应为：2H++SO42﹣+Ba2++2OH﹣═BaSO4↓+2H2O．【命题方向】本考点主要考察离子方程式的书写规则，需要重点掌握．第一类错误：拆分不合理（详见“拆”步骤中）第二类错误：不符合客观事实典例1：（2010•湖北）能正确表示下列反应的离子方程式是（）A．将铁粉加入稀硫酸中2Fe+6H+═2Fe3++3H2↑ B．将磁性氧化铁溶于盐酸Fe3O4+8H+═3Fe3++4H2OC．将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合Fe2++4H++NO3﹣═Fe3++2H2O+NO↑ D．将铜屑加Fe3+溶液中2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+分析：A、铁和非氧化性的酸反应生成亚铁盐；B、磁性氧化铁中的铁元素有正二价和正三价两种；C、离子反应要遵循电荷守恒；D、铜和三价铁反应生成亚铁离子和铜离子．解答：A、铁和稀硫酸反应生成亚铁盐，Fe+2H+=Fe2++H2↑，故A错误；B、磁性氧化铁溶于盐酸发生的反应为：Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O，故B错误；C、氯化亚铁溶液能被稀硝酸氧化，电荷不守恒，3Fe2++4H++NO3﹣=3Fe3++2H2O+NO↑，故C错误；D、铜和三价铁反应生成亚铁离子和铜离子，铜不能置换出铁，即2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，故D正确．故选D．点评：本题主要考查学生离子方程时的书写知识，要注意原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒的思想，是现在考试的热点．第三类错误：配平有误，不守恒典例2：（2014•德庆县一模）下列反应的离子方程式正确的是（）A．向Ba（OH）2溶液中滴加稀盐酸：2H++2Cl﹣+Ba2++2OH﹣═2H2O+BaCl2B．向FeCl3溶液中加铁粉：2Fe3++Fe═3Fe2+C．向澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca2++2OH﹣+CO2═CaCO3↓+H2OD．向FeCl3溶液中加入Cu粉：Fe3++Cu═Fe2++Cu2+分析：A．反应生成氯化钡和水，氢氧化钡为溶于水的强碱；B．反应生成氯化亚铁、电子、电荷均守恒；C．过量二氧化碳，反应生成碳酸氢钙；D．电子、电荷不守恒．解答：A．向Ba（OH）2溶液中滴加稀盐酸的离子反应为H++OH﹣═H2O，故A错误；B．向FeCl3溶液中加铁粉的离子反应为2Fe3++Fe═3Fe2+，故B正确；C．向澄清石灰水中通入过量二氧化碳的离子反应为OH﹣+CO2═HCO3﹣，故C错误；D．向FeCl3溶液中加入Cu粉的离子反应为2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+，故D错误；故选B．点评：本题考查离子反应方程式的书写，明确发生的化学反应为解答的关键，注意把握氧化还原反应中电子、电荷守恒即可解答，题目难度不大．第四类错误：未考虑反应物中量的关系（详见下面的难点突破）第五类错误：忽略隐含信息1）能发生氧化还原反应的离子：SO2通入NaClO溶液中：反应的离子方程式为SO2+ClO﹣+H2O=SO42﹣+Cl﹣+2H+．2）胶体不带沉淀符号：3）无论是“少量”还是“过量”的CO2通入苯酚钠中均生成NaHCO3（因为碳酸钠和苯酚不能共存）：4）CO2（SO2）通入NaOH少量和过量的情况：少量CO2：CO2+2OH﹣=H2O+CO32﹣；过量CO2：CO2+OH﹣=HCO3﹣；【解题思路点拨】难点突破：1、反应试剂的滴加顺序：（1）第一类：1）NaOH溶液和AlCl3溶液①NaOH溶液滴加到AlCl3溶液中的离子反应：先是Al3++3OH﹣=Al（OH）3↓，后是Al（OH）3+OH﹣=AlO2﹣+2H2O；②AlCl3溶液滴加到NaOH溶液中时：先是Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O，后是Al3++3AlO2﹣+6H2O=4Al（OH）3↓．2）盐酸和NaAlO2溶液①盐酸滴加到NaAlO2溶液中的离子反应：先是AlO2﹣+H++H2O=Al（OH）3↓，后是Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O；②当NaAlO2溶液滴加到盐酸溶液中时：先是AlO2﹣+4H+=Al3++2H2O，后是Al3++3AlO2﹣+6H2O=4Al（OH）3↓．3）氨水和AgNO3溶液①氨水滴加到AgNO3溶液中：先是Ag++NH3•H2O=AgOH↓+NH+4，后是AgOH+2NH3•H2O=[Ag（NH3）2]++OH﹣+2H2O，②当AgNO3溶液滴加到氨水中：Ag++2NH3•H2O=[Ag（NH3）2]++2H2O．（2）第二类：1）NaHSO4溶液和Ba（OH）2溶液①向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液至中性：解析：因NaHSO4是二元强酸的酸式盐，故全部电离．当反应后溶液呈中性时，其反应的化学方程式是：2NaHSO4+Ba（OH）2=BaSO4↓+Na2SO4+2H2O，其离子方程式是：2H++SO42﹣+Ba2++2OH﹣=BaSO4↓+2H2O②在上述中性溶液里，继续滴加Ba（OH）2溶液：解析：这时在①中存在的溶质只有Na2SO4，继续滴加Ba（OH）2溶液的离子方程式是：SO42﹣+Ba2+=BaSO4↓③向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液至SO42﹣恰好完全沉淀：解析：当SO42﹣恰好完全沉淀，则Ba（OH）2溶液中的Ba2+与SO42﹣恰好是按1：1反应，且H+与 OH﹣的比也是1：1，这时溶液中的溶质是NaOH．其离子方程式是：H++SO42﹣+Ba2++OH﹣=BaSO4↓+H2O④向Ba（OH）2溶液中逐滴加入NaHSO4溶液直至过量：解析：向Ba（OH）2溶液中逐滴加入NaHSO4溶液直至过量，SO42﹣与Ba2+的比为1：1反应，H+与 OH﹣的比为2：2反应．其离子方程式是：2H++SO42﹣+Ba2++2OH﹣=BaSO4↓+2H2O2）Ba（OH）2溶液和NaHCO3溶液⑤向Ba（OH）2溶液中逐滴加入过量的NaHCO3溶液：解析：该问相当于2mol OH﹣与过量的HCO3﹣反应，且生成的CO32﹣再与1mol Ba2+结合．Ba2++2OH﹣+2 HCO3﹣=BaCO3↓+2H2O+CO32﹣3）Ca（OH）2溶液和NaHCO3溶液①少量的Ca（OH）2和足量的NaHCO3溶液混合（向NaHCO3溶液中滴入Ca（OH）2）：2OH﹣+Ca2++2HCO3﹣=CaCO3↓+CO32﹣+2H2O；②足量的Ca（OH）2和少量的NaHCO3溶液混合（向Ca（OH）2溶液中滴入NaHCO3）：OH﹣+Ca2++HCO3﹣=CaCO3↓+H2O；③少量的Ca（HCO3）2溶液和足量的NaOH溶液混合（向NaOH溶液中滴入Ca（HCO3）2）：Ca2++2HCO3﹣+2OH﹣=CaCO3↓+CO32﹣+2H2O；④向Ba（OH）2溶液中逐滴加入KAl（SO4）2溶液至Ba2+恰好完全沉淀；在上述溶液中继续滴加KAl （SO4）2溶液时，该步反应的离子方程式是解析：这时相当于2 mol Ba（OH）2和1 mol KAl（SO4）2反应，其离子方程式是：Al3++2SO42﹣+2Ba2++4OH﹣=2BaSO4↓+AlO2﹣+2H2O在上述溶液中继续滴加KAl（SO4）2溶液时，Al3+和AlO2﹣发生双水解反应，其离子方程式是：Al3++3AlO2﹣+6H2O=4Al（OH）3↓⑤向KAl（SO4）2溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液直至溶液中的SO42﹣恰好完全沉淀；当沉淀的物质的量达到最大时反应的离子方程式是解析：这时相当于1 mol KAl（SO4）2和2 mol Ba（OH）2反应，其离子方程式是：Al3++2SO42﹣+2Ba2++4OH﹣=2BaSO4↓+AlO2﹣+2H2O当沉淀的物质的量达到最大时，相当于2 mol KAl（SO4）2和3 mol Ba（OH）2反应，其离子方程式是：2Al3++3SO42﹣+3Ba2++6OH﹣=3BaSO4↓+2Al（OH）3↓2、反应试剂的用量：如将CO2分别以“少量”“过量”通入到NaOH、NaAlO2、NaSiO3、Ca（ClO）2的溶液中发生的离子反应方程式是不同的．少量CO2与上述各溶液反应的离子方程式分别是：CO2+2OH﹣=H2O+CO32﹣；CO2+2AlO2﹣+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32﹣；CO2+SiO32﹣+H2O=H2SiO3↓+CO32﹣；CO2+Ca2++2ClO﹣+H2O=CaCO3↓+2HClO．过量的CO2与上述各溶液反应的离子方程式分别是：CO2+OH﹣=HCO3﹣；CO2+AlO2﹣+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3﹣；2CO2+SiO32﹣+2H2O=H2SiO3↓+2HCO3﹣；CO2+ClO﹣+H2O=HCO3﹣+HClO．但是无论是“少量”还是“过量”的CO2通入苯酚钠中均生成NaHCO3（因为碳酸钠和苯酚不能共存）其离子方程式是：CO2+H2O+→+HCO3﹣3、氧化还原反应的顺序与试剂用量的关系：如少量Cl2通入FeI2溶液时，还原性强的I﹣先和Cl2反应：2I﹣+Cl2=2Cl﹣+I2．这时若继续通入Cl2到过量，Cl2再和Fe2+反应：2Fe2++Cl2=2Cl﹣+2 Fe3+．那么足量的Cl2通入Fe I2溶液时的离子方程式是二者的加和：2Fe2++4I﹣+3Cl2=2 Fe3++6Cl﹣+2I2；又如少量Na2S溶液滴加到FeCl3溶液中，具有氧化性的Fe3+过量，反应的离子方程式是：2Fe3++S2﹣=S↓+2Fe2+；当少量FeCl3溶液滴加到Na2S溶液中，具有还原性的S2﹣过量，反应的离子方程式是：3S2﹣+2Fe3+=2FeS↓+S↓．4、不要漏写参加反应离子的比值及离子数：如Ba（OH）2溶液和H2SO4溶液混合，SO42﹣与Ba2+的比为1：1反应，H+与 OH﹣的比为2：2反应．其离子方程式是：2H++SO42﹣+Ba2++2OH﹣=BaSO4↓+2H2O，切不可写成：H++SO42﹣+Ba2++OH﹣=BaSO4↓+H2O，而导致错误．再如Ba（OH）2溶液和CuSO4溶液混合，正确的离子方程式是：Ba2++2OH﹣+Cu2++SO42﹣=BaSO4↓+Cu（OH）2↓，切不可写成：SO42﹣+Ba2+=BaSO4↓遗失离子而导致错误．3．化学方程式的有关计算【知识点的认识】化学常用计算方法：主要有：差量法、十字交叉法、平均法、守恒法、极值法、关系式法等．一、差量法在一定量溶剂的饱和溶液中，由于温度改变（升高或降低），使溶质的溶解度发生变化，从而造成溶质（或饱和溶液）质量的差量；每个物质均有固定的化学组成，任意两个物质的物理量之间均存在差量；同样，在一个封闭体系中进行的化学反应，尽管反应前后质量守恒，但物质的量、固液气各态物质质量、气体体积等会发生变化，形成差量．差量法就是根据这些差量值，列出比例式来求解的一种化学计算方法．常见的类型有：溶解度差、组成差、质量差、体积差、物质的量差等．在运用时要注意物质的状态相相同，差量物质的物理量单位要一致．二、十字交叉法凡能列出一个二元一次方程组来求解的命题，即二组分的平均值，均可用十字交叉法，此法把乘除运算转化为加减运算，给计算带来很大的方便．十字交叉法的表达式推导如下：设A、B表示十字交叉法的两个分量，表示两个分量合成的平均量，x A、x B分别表示A和B占平均量的百分数，且x A+x B=1，则有：A•x A+B•x B=（x A+x B），化简得三、平均法对于含有平均含义的定量或半定量习题，利用平均原理这一技巧性方法，可省去复杂的计算，迅速地作出判断，巧妙地得出答案，对提高解题能力大有益处．平均法实际上是对十字交叉所含原理的进一步运用．解题时，常与十字交叉结合使用，达到速解之目的．原理如下：若A＞B，且符合==A•x A%+B•x B%，则必有A＞＞B，其中是A、B的相应平均值或式，x A、x B分别是A、B的份数．四、守恒法学反应中存在一系列守恒现象，如：质量守恒（含原子守恒、元素守恒）、电荷守恒、电子得失守恒、能量守恒等，利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法．电荷守恒即对任一电中性的体系，如化合物、混和物、溶液、胶体等，电荷的代数和为零，即正电荷总数和负电荷总数相等．电子得失守恒是指在发生氧化﹣还原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数，无论是自发进行的氧化﹣还原反应还是以后将要学习的原电池或电解池均如此．1、质量守恒2、电荷守恒3、得失电子守恒五、极值法“极值法”即“极端假设法”，是用数学方法解决化学问题的常用方法，一般解答有关混合物计算时采用．可分别假设原混合物是某一纯净物，进行计算，确定最大值、最小值，再进行分析、讨论、得出结论．六、关系式法化工生产中以及化学工作者进行科学研究时，往往涉及到多步反应：从原料到产品可能要经过若干步反应；测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程．对于多步反应体系，依据若干化学反应方程式，找出起始物质与最终物质的量的关系，并据此列比例式进行计算求解方法，称为“关系式”法．利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤，避免计算错误，并能迅速准确地获得结果．用关系式解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法主要有：1、利用微粒守恒关系建立关系式，2、利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式，3、利用方程式的加合建立关系式．【命题方向】题型一：差量法典例1：加热10.0g碳酸钠和碳酸氢钠的混合物至质量不在变化，剩余固体的质量为8.45g，求混合物中碳酸钠的质量分数．分析：加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物时，碳酸钠不分解，碳酸氢钠不稳定，加热时分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，利用差量法，根据2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O计算碳酸氢钠的质量，进而计算碳酸钠的质量分数．解答：加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物时，碳酸钠不分解，碳酸氢钠不稳定，加热时分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，发生反应为2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O，则固体质量减少的原因是由于碳酸氢钠分解的缘故，设混合物中碳酸氢钠的质量为m，利用差量法计算，则2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O△m2×84g 62gm 10.0g﹣8.45g=1.55gm==4.2g，所以混合物中碳酸钠的质量为10.0g﹣4.2g=5.8g，混合物中碳酸钠的质量分数为：×100%=58%．答：混合物中碳酸钠的质量分数为58%．点评：本题考查混合物的计算，题目难度不大，注意根据碳酸氢钠不稳定的性质，利用差量法计算．题型二：十字交叉法典例2：实验测得C2H4与O2混合气体的密度是H2的14.5倍，可知其中乙烯的质量分数为（）A.25.0% B.27.6% C.72.4% D.75.0%分析：由，十字交叉得出物质的量之比为3：1，据此解答．解答：由，十字交叉得出物质的量之比为3：1，则乙烯的质量分数为×100%≈72.4%，故选C．点评：本题主要考察十字交叉法的应用，十字交叉法虽然能给计算带来很大的方便，但也不是万能的，要注意适用场合，如果掌握不好，建议还是采用常规方法解题．题型三：平均法典例3：10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO20.1mol，则此样品中可能含有的杂质是（）A．KHCO3和MgCO3 B．MgCO3和SiO2 C．K2CO3和SiO2 D．无法确定分析：由“10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO20.1mol”得出样品的平均相对分子质量是100，碳酸钙也是100，则样品中一种的相对分子质量比100大，另一种比100少，二氧化硅不与盐酸反应，认为相对分子质量比碳酸钙大．解答：由“10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO20.1mol”得出样品中物质的平均相对分子质量是100，A．KHCO3的相对分子质量为100，MgCO3的相对分子质量为84，则平均值不可能为100，故A错误；B．MgCO3的相对分子质量为84，SiO2不与盐酸反应，认为相对分子质量比碳酸钙大，则平均值可能为100，故B正确；C．K2CO3的相对分子质量为为138，SiO2不与盐酸反应，认为相对分子质量比碳酸钙大，则平均值不可能为100，故C错误；D．由B可知，可以判断混合物的可能性，故D错误．故选B．点评：本题考查混合物的计算，题目难度不大，注意用平均值的方法进行比较和判断．题型四：质量守恒或元素守恒典例4：向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100ml浓度为1mol/L的硫酸，恰好使混合物完全溶解，放出标况下224ml的气体．所得溶液中加入KSCN溶液后无血红色出现．若用足量的H2在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是（）分析：硫酸恰好使混合物完全溶解，硫酸没有剩余，向反应所得溶液加KSCN溶液无血红色出现，说明溶液为FeSO4溶液，根据硫酸根守恒可知n（FeSO4）=n（H2SO4）；用足量的H2在高温下还原相同质量的混合物得到铁，根据铁元素守恒可知n（Fe）=n（FeSO4），据此结合m=nM计算得到的铁的质量．解答：硫酸恰好使混合物完全溶解，硫酸没有剩余，向反应所得溶液加KSCN溶液无血红色出现，说明溶液为FeSO4溶液，根据硫酸根守恒可知n（FeSO4）=n（H2SO4）=0.1L×1mol/L=0.1mol；用足量的H2在高温下还原相同质量的混合物得到铁，根据铁元素守恒可知n（Fe）=n（FeSO4）=0.1mol，故得到Fe的质量为0.1mol×56g/mol=5.6g，故选B．点评：本题考查混合物的计算，难度中等，利用元素守恒判断铁的物质的量是解题关键，注意守恒思想的运用．题型五：电荷守恒典例5：将8g Fe2O3投入150mL某浓度的稀硫酸中，再投入7g铁粉收集到1.68L H2（标准状况），同时，Fe和Fe2O3均无剩余，为了中和过量的硫酸，且使溶液中铁元素完全沉淀，共消耗4mol•L﹣1的NaOH溶液150mL．则原硫酸的物质的量浓度为（）A．1.5mol•L﹣1 B．0.5mol•L﹣1 C．2mol•L﹣1 D．1.2mol•L﹣1分析：Fe和Fe2O3均无剩余，而硫酸过量，加入氢氧化钠溶液使溶液中铁元素完全沉淀，最终溶液中的溶质是Na2SO4，由钠离子守恒可知n（NaOH）=n（Na2SO4），由硫酸根守恒可知n（Na2SO4）=n（H2SO4），再根据c=计算．解答：Fe和Fe2O3均无剩余，而硫酸过量，加入氢氧化钠溶液使溶液中铁元素完全沉淀，最终溶液中的溶质是Na2SO4，由钠离子守恒可知：n（NaOH）=n（Na2SO4）=0.15L×4mol/L=0.6mol，故n（Na2SO4）=0.3mol，由硫酸根守恒可知n（H2SO4）=n（Na2SO4）=0.3mol，则c（H2SO4）==2 mol•L﹣1，故选C．点评：本题考查物质的量浓度计算、化学方程式有关计算，清楚发生的反应是关键，注意利用守恒思想进行计算，侧重对解题方法与学生思维能力的考查，难度中等．题型六、得失电子守恒典例6：将一定量铁粉投入到500mL某浓度的稀硝酸中，恰好完全反应，在标准状况下产生NO气体11.2L，所得溶液中Fe2+和Fe3+的浓度之比为1：2，则该硝酸溶液的物质的量浓度为（）A．1mol•L﹣1 B．2 mol•L﹣1 C．3 mol•L﹣1 D．4 mol•L﹣1分析：铁与硝酸反应所得溶液中Fe2+和Fe3+的浓度之比为1：2，则Fe与硝酸都完全反应，二者都没有剩余，根据电子转移守恒计算n（Fe2+）、（Fe3+），由N原子守恒可知n（HNO3）=2n（Fe2+）+3（Fe3+）+n（NO），结合c=计算．解答：n（NO）==0.5mol，铁与硝酸反应所得溶液中Fe2+和Fe3+的浓度之比为1：2，则Fe与硝酸都完全反应，二者都没有剩余，令n（Fe2+）=ymol、则n（Fe3+）=2y mol，根据电子转移守恒，则：ymol×2+2ymol×3=0.5mol×（5﹣2）解得y=mol则n（Fe3+）=2y mol=mol×2=mol由N原子守恒可知n（HNO3）=2n（Fe2+）+3（Fe3+）+n（NO）=mol×2+mol×3+0.5mol=2mol，故原硝酸的浓度==4mol/L，故选D．点评：本题考查氧化还原反应的计算，理解原子守恒、得失电子守恒是解答本题的关键，侧重解题方法技巧的考查，题目难度中等．题型七：极值法典例7：已知相对原子质量：Li为6.9；Na为23；K为39；Rb为85．今有某碱金属R及其氧化物R2O的混合物10.8g，加足量的水，充分反应后，溶液经蒸发、干燥，得16g固体．试经计算确定是哪一种金属．分析：本题可采用极值法进行解题，假设混合物全是碱金属和全是碱金属氧化物两种情况进行分析．解答：设R的相对原子质量为M，（1）假设混合物全是碱金属，则有2R+2H2O=2ROH+H2↑2M 2（M+17）10.8g 16g解得：M=35.5（2）假设混合物全是碱金属氧化物，则有R2O+H2O=2ROH2M+16 2（R+17）10.8g 16g解得：M=10.7 因10.7＜M＜35.5 所以碱金属R为钠．点评：本题主要考察极值法的应用，通过极值法可以得出最大值和最小值，从而得出答案，难度不大．【解题思路点拨】化学计算方法很多，关键是解题时能选出恰当的方法进行解题．4．离子方程式的有关计算【知识点的认识】离子方程式计算的常用方法包括：1、原子守恒法2、电荷守恒法3、得失电子守恒法4、关系式法【命题方向】题型一：原子守恒典例1：用1L 1.0mol•L﹣1 NaOH溶液吸收0.8mol CO2，所得溶液中的CO32﹣和HCO3﹣的浓度之比约是（）A．1：3 B．1：2 C．2：3 D．3：2分析：氢氧化钠的物质的量=1.0mol/L×1L=1mol，当n（NaOH）：n（ CO2）≥2，二者反应生成碳酸钠，当n（NaOH）：n（ CO2）≤1时，二者反应生成碳酸氢钠，但2＞n（NaOH）：n（ CO2）＞1时，二者反应生成碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，氢氧化钠和二氧化碳的物质的量之比为1mol：0.8mol=5：4，则二者反应生成碳酸钠和碳酸氢钠，根据原子守恒分析解答．解答：氢氧化钠的物质的量=1.0mol/L×1L=1mol，当n（NaOH）：n（ CO2）≥2，二者反应生成碳酸钠，当n（NaOH）：n（ CO2）≤1时，二者反应生成碳酸氢钠，但2＞n（NaOH）：n（ CO2）＞1时，二者反应生成碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，氢氧化钠和二氧化碳的物质的量之比为1mol：0.8mol=5：4，则二者反应生成碳酸钠和碳酸氢钠，设碳酸钠的物质的量是x，碳酸氢钠的物质的量是y，根据碳原子守恒得x+y=0.8①根据钠原子守恒得：2x+y=1②，根据①②得x=0.2 y=0.6，所以CO32﹣和HCO3﹣的浓度之比=0.2mol：0.6mol=1：3，故选A．点评：本题考查物质的量浓度的计算，题目难度不大，注意从原子守恒的角度分析．题型二：电荷守恒典例2：将NaCl和NaBr的混合物m g溶于足量水，配制成500mL溶液A，再向A中通入足量氯气，充分反应后，蒸发溶液至干得晶体（m﹣2）g．则A溶液中Na+、C1﹣、Br﹣的物质的量之比肯定不正确的是（）A．3：2：1 B．3：1：2 C．4：3：1 D．3：1：4分析：向氯化钠、溴化钠的混合物中通入足量氯气，氯气和溴化钠反应生成氯化钠和溴，反应方程式为：Cl2+2NaBr=Br2+2NaCl，蒸发溶液蒸干时，溴挥发导致得到的晶体是氯化钠，任何溶液中都存在电荷守恒，氯化钠和溴化钠都是强酸强碱盐，其溶液呈中性，根据电荷守恒判断．解答：向氯化钠、溴化钠的混合物中通入足量氯气，氯气和溴化钠反应生成氯化钠和溴，反应方程式为Cl2+2NaBr=Br2+2NaCl，蒸发溶液蒸干时，溴挥发导致得到的晶体是氯化钠，任何溶液中都存在电荷守恒，氯化钠和溴化钠都是强酸强碱盐，其溶液呈中性，所以c（H+）=c（OH﹣），所以溶液中c （Na+）=c（Cl﹣）+c（Br﹣），同一溶液中体积相等，所以n（Na+）=n（Cl﹣）+n（Br﹣），A．当Na+、C1﹣、Br﹣的物质的量之比3：2：1时，符合n（Na+）=n（Cl﹣）+n（Br﹣），故A正确；B．当Na+、C1﹣、Br﹣的物质的量之比3：1：2时，符合n（Na+）=n（Cl﹣）+n（Br﹣），故B正确；C．当Na+、C1﹣、Br﹣的物质的量之比4：3：1时，符合n（Na+）=n（Cl﹣）+n（Br﹣），故C正确；D．当Na+、C1﹣、Br﹣的物质的量之比3：1：4时，符合n（Na+）＜n（Cl﹣）+n（Br﹣），不符合电荷守恒，故D错误；故选D．点评：本题考查了离子方程式的计算，如果采用方程式进行计算，比较麻烦，采用电荷守恒来分析解答即可，较简便，难度中等．题型三：关系式法典例3：向等体积等物质的量浓度的NaCl、MgCl2两溶液中分别滴加等浓度的AgNO3溶液使Cl﹣恰好沉淀完全，则消耗AgNO3溶液的体积之比为（）A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．1：3分析：等体积、等物质的量浓度的NaCl、MgCl2两种溶液中溶质的物质的量相等，分别与等物质的量浓度的AgNO3溶液恰好完全反应，则消耗的硝酸银的物质的量之比等于它们的体积比．解答：设等体积、等物质的量浓度的NaCl、MgCl2溶液中溶质的物质的量均为1mol，则与等物质的量浓度的AgNO3溶液恰好完全反应时存在：1molNaCl～1molAgNO3，1molMgCl2～2molAgNO3，由n=cV可知，物质的量之比等于溶液的体积之比，所以与NaCl、MgCl2两种溶液反应的AgNO3溶液的体积比为1：2，故选B．点评：本题考查物质的量浓度的计算，明确物质的量、浓度及物质的构成的关系，氯离子与银离子的反应是解答本题的关键，难度不大．题型四：得失电子守恒典例4：Fe与硝酸反应随温度和硝酸的浓度不同而产物不同．已知0.2mol HNO3做氧化剂时，恰好把0.4mol Fe氧化为Fe2+，则HNO3将被还原成（）A．NH4+B．N2O C．NO D．NO2分析：0.2molHNO3做氧化剂时，氮元素的化合价会降低，0.4mol Fe氧化为Fe2+，化合价升高，铁原子失去电子，氮原子是得到电子，根据得失电子守恒来计算HNO3的还原产物中N元素的价态．解答：设硝酸被还原到的产物中，N元素的价态是x，则根据反应中得失电子守恒：0.4mol×（2﹣0）=0.2mol×（5﹣x），解得x=1，所以硝酸被还原到的产物中，N元素的价态是+1价，应该是N2O．故选B．点评：本题是一道关于电子守恒的计算题，电子守恒的灵活应用是考试的热点，难度不大．【解题思路点拔】本考点是关于离子方程式的计算方法，相对于化学方程式，离子方程式的计算方法更纯粹一点，最重要的是守恒方法和关系式法，要重点掌握．5．物质的量浓度的相关计算【知识点的认识】1、物质的量浓度：（1）概念：溶质（用字母B表示）的物质的量浓度是指单位体积溶液中所含溶质B的物质的量，用符号c B表示．。
第一节碳、硅及无机非金属材料[基础知识诊断]知识点一碳、硅单质的主要性质及应用1．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。
碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。
(2)单质的结构、物理性质与用途比较2.碳和硅的化学性质(1)碳单质的化学性质——还原性。
①与O 2的反应：O 2不足：2C ＋O 2=====点燃2CO ；O 2充足：C ＋O 2=====点燃CO 2。
②与其他物质的反应：a ．与CuO 反应：2CuO ＋C=====高温2Cu＋CO 2↑(可用于金属的冶炼)；b ．与CO 2反应：CO 2＋C=====高温2CO ；c ．与水蒸气反应：C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2(制水煤气)；d ．与浓硫酸反应：C ＋2H 2SO 4(浓)=====△CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O 。
(2)硅的化学性质——还原性。
①与氢氟酸反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑；②与NaOH 溶液反应：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑；③与O 2反应：Si ＋O 2=====△SiO 2。
[基础诊断]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)C 、Si 在自然界中均存在游离态( )(2)高纯度的硅广泛用于制作计算机芯片( )(3)硅可由二氧化硅还原制得( )(4)对于反应3C ＋SiO 2=====高温SiC ＋2CO ↑，被氧化的物质与被还原的物质的质量比为2∶1( )【答案】 (1)× (2)√ (3)√(4)√2．从元素周期表的位置看，碳和硅均为ⅣA 族元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然界中有硅的单质吗？为什么？【答案】 没有，因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难分离，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在。
