【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一化学:分析浓度的一把钥匙:物质的量浓度
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高中化学专题突破——高考常见计算
编稿老师计志坚一校程文军二校黄楠审核尹新伟
一、以物质的量为中心的计算
二、以化学式为中心的计算
质量守恒定律
配平的化学方程式 各物质的分子数之比、物质的量之比 各物质的质量之比 气态物质的体积之比
根据已知条件选择适当关系进行化学计算 纯 量
计
算
过
量 计 算
产率、
纯度
、利用率
平
衡
计 算
多
步
反 应
计 算
混合物分析计算
综
合
计
算
体 现
类
型
反
映
体
现
体 现
三、酸、碱溶液及pH 计算
酸+碱
c (OH -)
酸+碱
c (H +)
酸+碱
酸+碱
pH
余OH
-
余H +
先求 先求c (OH -) 利用Kw -
利用Kw -
四、有关电化学的计算
原电池、电解池原理上是把氧化还原反应拆分为氧化和还原两个过程,使其分别发生在两个电极上。
所以,在放电或充电过程中,相同的时间内装置内转移的电荷数是一定的,即阳极(负极)失去的电子等于阴极(正极)获取的电子。
4e -~4H +~4OH -
~4Ag ~2Cu ~2H 2~O 2~2Cl 2
五、数形结合的计算
关键是读图(表)的能力。
从表中提取有效数据,从坐标图中找出关键数据(起点、。
2. 除杂原则
不增加新的杂质
不减少被提纯的物质
被提纯物质与杂质易分离
被提纯物质要容易复原
例题1(安徽模拟)除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42−及泥沙,可将粗盐溶于水,然后进行下列五项操作①过滤;②加过量的氢氧化钠溶液;③加适量的盐酸;④加过量的碳酸钠溶液;⑤加过量的氯化钡溶液,下列正确的操作顺序是()
A. ①④②⑤③
B. ②⑤④①③
C. ⑤②①④③
D. ④①②⑤③
解析:除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42−及泥沙,盐酸要放在最后加,以便除去过量的氢氧化钠和碳酸钠,三种试剂:氢氧化钠、碳酸钠和氯化钡,要先加过量的氯化钡除去硫酸根离子,然后用碳酸钠除去过量的钡离子,即碳酸钠必须加在氯化钡之后,而氢氧化钠的顺序无要求。
答案:B。
【特别提醒】①吸热反应完成后体系能量增加,故ΔH >0,为正值。
放热反应完成后体系能量减少,故ΔH <0,为负值。
②比较反应热(ΔH )的大小时,不要忽视“+”、“-”号。
放热越多,ΔH 就越小。
③ΔH 的单位中mol -1的含义表明参加反应的各物质的量与化学方程式中各物质的化学式的化学计量数相同,称为每摩尔反应,不是指1mol 反应物。
例如:H 2(g )+21O 2(g )=H 2O (l );ΔH =-285.8kJ·mol -1,表示298K 时,1molH 2(g )与0.5molO 2(g )反应生成1molH 2O (l ),放热285.8kJ 。
常见的放热反应和吸热反应 放热反应吸热反应① 可燃物的燃烧; ② 酸碱中和反应;③ 大多数化合反应;① 大多数分解反应;② 盐的水解和弱电解质的电离;③ Ba (OH )·8HO 与【特别提醒】反应是否需要加热,只是引发反应的条件,与反应是放热还是吸热并无直接关系。
许多放热反应也需要加热引发反应,也有部分吸热反应不需加热,在常温时就可以进行。
4. 从能量和键能两个角度计算反应热(1)ΔH=反应物中化学键断裂吸收的能量之和(反应物的总键能)-生成物中化学键形成放出的能量之和(生成物的总键能)。
(2)ΔH=生成物总能量-反应物总能量。
【特别提醒】键能、物质的稳定性与本身具有能量之间的关系:物质键能越小,破坏它需要的能量就越小,稳定性越弱,说明本身具有的能量越高;反之物质键能越大,破坏它需要的能量就越大,稳定性越强,说明本身具有的能量越低。
例题1 (全国大纲理综化学卷)反应A+B →C (△H <0)分两步进行①A+B →X (△H >0)②X →C (△H <0)下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是( )A B C D解析:由反应A+B →C (△H <0)分两步进行①A+B →X (△H >0)②X →C (△H <0)。
一、浓硫酸1. 浓H2SO4稀释的方法将浓H2SO4沿容器壁慢慢注入水中并不断搅拌。
2. 浓H2SO4的特性二、SO42-的检验方法(1)防止Ag+的干扰先用盐酸酸化,能防止Ag+干扰,因为Ag++Cl-=AgCl↓。
(2)防止CO32-、SO32-的干扰①因为BaCO3、BaSO4也是白色沉淀,与BaSO4白色沉淀所不同的是,这些沉淀能溶于强酸中。
因此检验SO42-时,必须用盐酸酸化(不能用HNO3酸化)。
例如:BaCO3+2H+=H2O+CO2↑+Ba2+。
②不能选用Ba(NO3)2溶液作试剂,因为在酸性条件下,SO32-、HSO3-、SO2等会被溶液中的NO3-氧化为SO42-,从而得出错误的结论。
因此,检验SO42-的正确操作为:例题 1 在下图所示的实验装置中,实验开始一段时间后,观察到的现象不正确的是()A. 苹果块会干瘪B. 胆矾晶体表面有“白斑”C. 小试管内有晶体析出D. pH试纸变红解析:浓硫酸具有吸水性,会吸收试管内空气中的水蒸气,造成空气中水分减少,苹果块、胆矾晶体、饱和硝酸钾溶液均会失水,导致苹果块干瘪、胆矾晶体表面有“白斑”、小试管内有晶体析出。
浓硫酸具有脱水性,会使pH试纸炭化变黑。
答案:D例题2 某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况,用下图所示装置进行了有关实验:(1)B是用来收集实验中产生的气体的装置,但未将导管画全,请直接在原图上把导管补充完整。
(2)实验中他们取6.4 g铜片和12 mL 18 mol/L浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,直到反应完毕,最后发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。
①请写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式:;②为什么有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解,你认为原因是;。
一、氨气的性质(2)化学性质①与水反应:NH3+H2O NH3·H2O NH4++OH-②与酸反应(如与浓盐酸)③与盐反应(如与AlCl3):Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+④与O2反应:4NH3+5O24NO+6H2O(3)用途制HNO3、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。
二、氨气的制法(一)氨气的实验室制法1. 加热固态铵盐和碱的混合物一般加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物:2NH4Cl+Ca(OH)2∆2NH3↑+CaCl2+2H2O。
−∆气体”(与用KClO3或KMnO4制O2的装置相同)。
(1)装置:“固体+固体−→(2)收集:只能用向下排空气法。
(3)干燥:用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物)。
(4)验满方法:①用湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变蓝色;②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有白烟产生。
(5)棉花球作用:收集时,一般在管口塞一团棉花球,可减小NH3在空气的对流速度,收集到纯净的NH3。
(二)氨气的工业制法N2+3H22NH3。
三、铵盐的性质(1)物理性质:白色晶体,都易溶于水。
(2)化学性质①不稳定性NH4Cl、NH4HCO3受热分解的化学方程式:NH4Cl∆NH3↑+HCl↑;NH4HCO3∆NH3↑+H2O↑+CO2↑。
②与强碱反应NH4Cl与NaOH反应并微热搅拌的离子方程式:NH4++OH-∆NH3↑+H2O。
(3)NH4+的检验例题已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜,用示意图中的装置可以实现该反应。
回答下列问题:(1)A中加入的物质是__________,发生反应的化学方程式是_________________;(2)B中加入的物质是________,其作用是;(3)实验时在C中观察到的现象是______________,发生反应的化学方程式是_______________________________;(4)实验时在D中观察到的现象是________________,D中收集到的物质是________。
一、化学反应中能量变化1. 化学反应中能量变化的原因2. 化学反应中能量变化的决定因素(1)化学键大小决定能量变化(2)物质能量高低决定能量变化注意:物质具有的能量越低越稳定,参加反应时,化学键断裂时吸收的能量就越多,而新化学键形成时放出的能量也越多。
同样,物质具有的能量越高越不稳定,参加反应时化学键断裂所需的能量就越低,而形成该物质时,放出的能量就越少。
二、放热反应与吸热反应1. 常见的吸热反应与放热反应2. 吸热反应和放热反应的判断方法(1)化学键角度:在化学反应过程中,如果新化学键形成时释放的能量大于破坏旧化学键所需要吸收的能量,即E(放)>E(吸),则为放热反应;若破坏旧化学键所需吸收的能量大于形成新化学键时放出的能量,即E吸>E放,则为吸热反应。
(2)从物质本身所具有的能量角度:各种物质所具有的能量不同。
若发生化学反应时,反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量,那么有一部分能量就会以热能形式释放出来,这就是放热反应。
若反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量,在发生化学反应时,反应物需吸收一定的能量才能转化成生成物,这就是吸热反应。
例题1已知反应X+Y=M+N为吸热反应,对这个反应的下列说法中正确的是()A. X的能量一定低于M的,Y的能量一定低于N的B. 因为该反应为吸热反应,故一定要加热,反应才能进行C. 破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量D. X和Y的总能量一定低于M和N的总能量解析:吸热反应中反应物的总能量小于生成物的总能量,不能单指某一种反应物与某一种生成物的能量大小,A项错误,D项正确;吸热反应不一定必须加热才能发生,B项错误;从微观角度解释,吸热反应中破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量,C项错误。
答案:D例题2某同学做如下实验,以检验反应中的能量变化。
1. 主要仪器介绍:容量瓶【注意事项】⑴使用前要检查是否漏水(检漏):加水-塞塞-倒立观察-若不漏-正立旋转180°-再倒立观察-不漏则用。
⑵溶解或稀释的操作不能在容量瓶中进行。
⑶不能存放溶液或进行化学反应。
⑷根据所配溶液的体积选取容量瓶是应本着“宁大勿小,相等更好”的原则,即如需配制450mL溶液,应选择500mL容量瓶。
⑸使用时手握瓶颈刻度线以上部位,考虑温度因素。
2. 操作步骤(以配制0.5mol·L-1的NaCl溶液250mL为例):口诀: 计算、称量、溶解、冷却、移液、洗涤、转移、摇匀、定容、摇匀、装瓶贴签。
3. 误差分析 由计算公式液质V c n ,可知要对该实验进行误差分析,关键是抓住n 、v 的分析: 若实验操作使得溶质的n↑(增大),则浓度c↑(偏高);若n↓(减小),则浓度c↓(偏低);若实验操作使得溶液的v↑(增大),则浓度c↓(偏低);若v↓(减小),则浓度c↑(偏高)。
【特别提醒】在判断仰视或俯视引起的误差时一定注意看清是定容时,还是用量筒量取待稀释溶液时引起的误差,两者结果相反。
定容时若俯视容量瓶,则所配浓度偏高;若仰视,则偏低,即俯高仰低。
例题1 (高考组合)下列有关仪器使用正确的是( )A. (山东—11C 改编)用烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶(省略夹持装置),可用固体配制0.5mol/LNaCl 溶液B. (大纲全国—10A ) 配制100 mL 1.0 mol·L -1 CuSO 4溶液:将25 g CuSO 4·5H 2O 溶于100mL 蒸馏水中C. (福建—10C )配制0.1 000 mol ·L-1 NaCl 溶液时,将液体转移到容量瓶中需用玻璃棒引流D. (天津—4B )用容量瓶配制溶液,定容时俯视刻度线,所配溶液浓度偏小解析:A 项缺少托盘天平;B 项所得溶液的体积不是100mL ,故其物质的量浓度不是1.0 mol·L -1; D 项定容时俯视刻度线,会使所配溶液浓度偏大。
1.合成路线的选择(1)常见的有机合成路线:①一元合成路线:R—CH=CHHX−−−−→一定条件卤代烃2a/N OH H O∆−−−−→一元醇―→一元醛―→一元羧酸―→酯②二元合成路线:③芳香化合物合成路线:(2)有机合成中常见官能团的保护:①酚羟基的保护:因酚羟基易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应,把—OH变为—ONa(或—OCH3)将其保护起来,待氧化后再酸化将其转变为—OH。
②碳碳双键的保护:碳碳双键也容易被氧化,在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来,待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。
③氨基(—NH2)的保护:如在对硝基甲苯对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后,再把—NO2还原为—NH2。
防止当KMnO4氧化—CH3时,—NH2(具有还原性)也被氧化。
2. 碳架的构建(1)链的增长:有机合成题中碳链的增长,一般会以信息形式给出,常见的方式如下所示:①与HCN的加成反应:②加聚或缩聚反应:(2)链的减短:①脱羧反应:R—COONa+NaOH R—H+Na2CO3。
②氧化反应:③水解反应:主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。
④烃的裂化或裂解反应:C16H34C8H18+C8H16;C8H18C4H10+C4H8。
(3)常见由链成环的方法:①羟基酸酯化成环:②氨基酸成环:③二元羧酸成环:3. 有机合成中官能团的转化①利用衍变关系引入官能团。
②通过不同的反应途径增加官能团的个数。
如③通过不同的反应,改变官能团的位置。
如。
二、化学计量n 、M 、V m 、N A 、c 的关系
例题 1 若以1w 和2w 分别表示浓度为1L mol a -⋅和1L mol b -⋅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. 21w w 2=
B. 12w w 2=
C. 12w 2w >
D. 121w 2w w <<
解析:设溶液的体积为VL ,密度为1mL g -⋅ρ,溶质的摩尔质量为M g·1mol -,质量分数为w ,物质的量浓度为1L mol c -⋅。
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·1
1
11L cmol VL mol
Mg w mL g L ----⋅⨯=⋅⨯⋅ρ⨯,即M w 10c 3ρ=。
依题意有17
w
10,b 17w 10a 223113
ρ=ρ=,因2a=b ,所以有2211w w 2ρ=ρ,又由于氨水的密度比纯水小,且浓度越大,密度越小,即12ρ<ρ,代入上式12w 2w >。
答案:C
例题2 将12.6g 无水亚硫酸钠固体加入100mL 1L mol 8-⋅的硫酸中以制取2SO 气体,反应完全后,若溶液中+4价硫元素的物质的量浓度为1L mol 2.0-⋅,假定溶液的体积不变,忽略溶液及导管中的气体体积,并在标准状况下。
求:
(1)溶液中硫元素的质量。
(2)收集到2SO 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2SO 气体在溶液中的溶解问题,只有2SO 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去溶解量。
并要判断出硫酸过量。
答案:(1)溶液中硫元素包含原硫酸中硫元素和溶解的四价硫元素: 0.1L×8mol/L+0.1L×0.2mol/L=0.82mol ,
溶液中硫元素的质量为0.82mol×32g/mol=26.24g , 答:溶液中硫元素的质量为26.24g ; (2)12.6g 无水亚硫酸钠固体的物质的量为 mol
g g
/1266.12=0.1mol ,溶液中剩余
四价硫的物质的量为0.1L×0.2mol/L=0.02mol
则反应的亚硫酸钠固体的物质的量为0.1mol-0.02mol=0.08mol ,根据方程式及计算: Na 2SO 3+H 2SO 4=SO 2↑+Na 2SO 4+H 2O 1mol 1 mol 22.4L 0.08mol V V=
mol
L
mol 14.2208.0⨯=1.792L ,即1792ml ,
答:收集到SO 2气体标准状况下的体积为1792ml.
(3)溶液中钠离子来自加入的固体亚硫酸钠,氢离子来自反应后剩余的硫酸。
c (Na +)=0.1mol×2 / 0.1L= 2 mol/L c (H +)=L
mol mol 1.02
)1.08.0(⨯-=14 mol/L
【高频疑点】物质的量浓度有关计算要注意以下几方面的问题: 一、注意溶质是什么。