鲁科版高中化学必修第一册微专题大素养①导学案
展开微专题·大素养① 微专题一 钠、氯及其化合物的性质1.钠及其几种重要的化合物钠是一种很活泼的金属单质,在常温或一定条件下能与很多物质发生化学反应。如2Na+S eq \o(=====,\s\up7(△)) Na2S、2Na+Cl2点燃2NaCl、4Na+O2===2Na2O(白色)、2Na+O2 eq \o(=====,\s\up7(△)) Na2O2、2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。2.氯及其化合物的性质[微训练一]1.工业上,向500~600 ℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁;向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。现用如图所示的装置模拟上述过程进行实验。回答下列问题:(1)制取无水氯化铁的实验中,A中反应的化学方程式为______________________________,装置B中加入的试剂是________________。(2)制取无水氯化亚铁的实验中,装置A用来制取________。尾气的成分是________。若仍用D装置进行尾气处理,存在的问题是________、________。(3)若操作不当,制得的FeCl2会含有少量FeCl3。欲制得纯净的FeCl2,在实验操作中应先________,再________。2.Na2O2是重要的化工原料,具有多种用途。(1)Na2O2具有氧化性,可以与SO2反应生成硫酸钠,写出该反应的化学方程式:________________________。(2)Na2O2与CO2反应可以产生氧气,某同学通过下列装置验证Na2O2能否与CO2反应(图中铁架台等装置已略去)。①装置A的名称是________,A中的固体为________,装置B中试剂的作用为________________________________________________________________________。②若Na2O2能与CO2反应,则装置C中的现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)碱石灰是干燥剂,在a处收集气体,检测发现该气体中几乎都是CO2气体(过氧化钠足量),则说明过氧化钠与CO2气体不反应。该同学查阅相关文献,然后撤掉装置B,其他都保留(包括试剂),连接好装置后再次进行实验,重新收集气体检测,发现得到的气体几乎都是氧气,该实验结果说明过氧化钠与CO2气体反应需要有________存在。(4)将一定量的Na2O2固体投入到含有下列离子的溶液中:NO3-、HCO3-、CO32-、Na+,反应完毕后,溶液中上述离子数目几乎不变的有(不考虑溶液体积的变化)________________(填离子符号)。 微专题二 以物质的量为中心的计算1.物质的量的计算关系总结2.物质的量在化学计算中的万能恒等式n=mM=V气体Vm=NNA=c·V(溶液)利用质量、气体体积、粒子数等之间的等量关系进行计算时,可直接进行换算,不用再计算出物质的量。3.考查一定量的物质中的粒子数目(1)一定质量的物质中所含原子数、电子数,其中考查较多的是H2O、N2、O2、H2、NH3、P4等。(2)一定体积的物质中所含原子数、分子数,常考的物质有Cl2、NH3、CH4、O2、N2等。(3)一定体积和一定物质的量浓度溶液中所含的离子数、分子数,如稀硫酸、Mg(NO3)2溶液、Na2SO4溶液等。(4)细微知识点(易出错):水、CCl4等在标准状况下不是气体;注意D2O,T2O、18O2等物质的摩尔质量;注意Ne、O3、白磷(P4)等物质分子中的原子个数。4.考查阿伏加德罗定律及推论(1)三同定一同:T、p、V、n中任意三个量相同,另一个量一定相同。同温同压:V1V2=N1N2=n1n2,ρ1ρ2=M1M2;同温同体积:n1n2=p1p2。(2)应用①确定气体的分子组成一般思路:根据阿伏加德罗定律,由体积比推导出分子个数比,再根据质量守恒定律确定化学式。如同温同压下,2体积气体Ax与1体积气体By恰好完全反应生成2体积A2B,由阿伏加德罗定律可知:气体的物质的量之比等于其体积之比,即n(Ax)∶n(By)∶n(A2B)=2∶1∶2,所以两气体反应物均为双原子分子,即A2和B2。②确定气体的摩尔质量(或相对分子质量)一般思路:根据pV=nRT、n=mM得出MAMB=mAmB(同T、p、V)进行计算;根据同温同压下阿伏加德罗定律的推论ρ1ρ2=M1M2可知,知道两种气体的相对密度(或两种气体的密度)及其中一种气体的摩尔质量(或相对分子质量),可求另一种气体的摩尔质量(或相对分子质量)。5.物质的量浓度的相关计算考查内容主要有溶质质量(m)、溶液体积(V)、溶液质量[m(aq)]与溶液物质的量浓度(c)的关系;溶液稀释后的物质的量浓度;气体溶于水形成溶液的物质的量浓度;等体积或等质量溶液混合时溶质质量分数的变化规律等。[微训练二]1.以物质的量为中心的计算是化学计算的基础,下列与物质的量相关的计算正确的是( )A.有CO、CO2、O3三种气体,它们各含有1 mol氧原子,则三种气体的物质的量之比为3∶2∶1B.n g Cl2中有m个氯原子,则阿伏加德罗常数NA的值可表示为35.5mnC.常温、常压下,a L氧气和氮气的混合气体中含有的分子数是a22.4×6.02×1023D.28 g CO和22.4 L CO2中含有的碳原子数一定相等2.(1)某双原子分子构成的气体,其摩尔质量为M g·mol-1,该气体的质量为m g,阿伏加德罗常数为NA,则:①该气体在标准状况下的体积为________ L。②该气体在标准状况下的密度为________ g·L-1。③该气体所含的原子总数为________个。④该气体一个分子的质量为________ g。(2)标准状况下,1.6 g某气态氧化物RO2的体积为0.56 L。该气体的摩尔质量是________。 微专题三 阿伏加德罗常数(NA)应用中的陷阱1.陷阱一 气体摩尔体积的适用条件22.4 L·mol-1是指标准状况(0 ℃、1.01×105 Pa)下的气体摩尔体积。许多题目中常设置常温常压(非标准状况)下的气体体积,学生易当作标准状况下处理,根据n=V气体22.4 L·mol-1进行计算,误入陷阱。例如,常温常压下,11.2 L二氧化碳气体含有的分子数为0.5NA(×)。分析:常温常压下,气体摩尔体积Vm≠22.4 L·mol-1,11.2 L二氧化碳气体的物质的量不是0.5 mol,故含有的分子数不是0.5NA。2.陷阱二 物质的聚集状态22.4 L·mol-1的适用对象是气体(可以是单一气体,也可以是混合气体)。许多题目中常设置一些容易被忽视的液态或固态物质,如水、乙醇、食盐等,学生易误当作气体而落入陷阱。例如,标准状况下,22.4 L H2O中所含分子数为NA(×)。分析:在标准状况下H2O不是气体,22.4 L H2O的物质的量不是1 mol,则所含分子数不是NA。3.陷阱三 物质的量(或质量)与状态物质的物质的量(或质量)与温度、压强等外界条件无关。许多题目常给出常温常压下气体的物质的量(或质量),干扰学生的正确判断,部分学生误以为无法求出物质所含的粒子数。例如,常温常压下,8 g O2所含氧原子数为0.5NA(√)。分析:常温常压下,8 g O2的物质的量为8 g 32 g·mol-1=0.25 mol,含有0.5 mol氧原子,故所含氧原子数为0.5NA。4.陷阱四 单质的组成气体单质常见的有双原子分子,还有单原子分子(如稀有气体)、三原子分子(如O3)等,学生易忽视这一点而误入陷阱。例如,标准状况下,11.2 L臭氧所含氧原子数为NA(×)。分析:标准状况下,11.2 L臭氧的物质的量为0.5 mol,1个臭氧分子含有3个氧原子,则所含氧原子数为1.5NA。5.陷阱五 溶液的体积确定溶液中所含溶质的物质的量时,要依据“n=cV”进行计算。许多题目常只给出物质的量浓度,学生易按1 L溶液进行计算,误入陷阱。例如,0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液中含有Na+数目为NA(×)。分析:题目未提供0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液的体积,无法计算n(Na2CO3)及所含Na+数目。6.陷阱六 溶剂的组成确定某物质水溶液中所含氧或氢原子数目时,要考虑溶剂水的组成。许多题目常提供溶液的物质的量浓度、体积,学生易忽视溶剂水的组成而误入陷阱。例如,1 L 0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液中所含氧原子数为2NA(×)。分析:1 L 0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液中n(Na2SO4)=1 L×0.5 mol·L-1=0.5 mol,则Na2SO4含有2 mol氧原子,考虑溶剂水含有氧原子,故所含氧原子数大于2NA。7.陷阱七 粒子的数目粒子种类一般有分子、原子、离子、质子、中子、电子等。1 mol指定粒子的数目即为阿伏加德罗常数,由此可计算分子、原子、离子、质子、中子、电子等粒子的数目。许多题目中常通过NA与粒子数目(N)的换算,巧设陷阱。例如,常温常压下,1 mol NaCl和1 mol HCl中含有的分子数目均为NA(×)。分析:NaCl由Na+和Cl-构成,NaCl固体中不存在NaCl分子;1 mol HCl中含有NA个HCl分子。[微训练三]1.用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述中正确的是( )A.常温常压下,14 g由N2与CO组成的混合气体含有的原子数目为NAB.标准状况下,22.4 L N2和H2混合气体中含NA个原子C.标准状况下,22.4 L盐酸含有NA个HCl分子D.23 g Na与足量H2O反应完全后可生成NA个H2分子2.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )A.22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NAB.标准状况下,2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NAC.标准状况下,2.24 L CCl4含有的氯原子数为0.4NAD.1 L 0.1 mol·L-1硫酸钠溶液中含有的氧原子数为0.4NA微专题·大素养① 章末共享[微训练一]1.解析:(1)制备无水FeCl3时,需要先制备Cl2,实验室用MnO2和浓盐酸在加热条件下反应制取氯气,制备的Cl2中会混有H2O(g),用浓硫酸干燥。(2)制备无水FeCl2时,需要先制备干燥的HCl,HCl与铁屑反应生成FeCl2和H2,尾气中含有生成的H2和过量的HCl。D装置存在的问题:D装置中的导管插入液面以下,易发生倒吸,且H2没有被处理。(3)反应发生前装置中有空气,应先通入一段时间HCl,将装置中的空气赶出,再点燃C处的酒精灯。答案:(1)MnO2+4HCl(浓) eq \o(=====,\s\up7(△)) MnCl2+Cl2↑+2H2O 浓硫酸(2)氯化氢 氯化氢、氢气 易发生倒吸 没有处理氢气(3)通入氯化氢(赶尽装置中的空气) 点燃C处的酒精灯2.解析:(1)Na2O2与SO2反应生成硫酸钠,该反应的化学方程式为Na2O2+SO2===Na2SO4。(2)①装置A的名称是锥形瓶;硫酸与碳酸钠固体反应产生的二氧化碳气体中混有少量水蒸气,因此需用浓硫酸进行干燥,所以装置B中试剂的作用为干燥二氧化碳气体;②Na2O2为淡黄色固体,能与CO2发生反应生成白色碳酸钠固体,则装置C中的现象是淡黄色固体变成白色固体。(3)根据信息可知,过氧化钠与CO2气体不反应,然后撤掉装置B,不再用浓硫酸吸收水蒸气,其他都保留(包括试剂),连接好装置后再次进行实验,重新收集气体检测,发现得到的气体几乎都是氧气,该实验结果说明过氧化钠与CO2气体反应需要有水存在。(4)Na2O2与水反应生成氢氧化钠和氧气,NaOH能与NaHCO3发生反应生成Na2CO3,所以溶液中n(HCO3-)减小,n(CO32-)增大,n(Na+)增大,n(NO3-)不变。答案:(1)Na2O2+SO2===Na2SO4(2)①锥形瓶 碳酸钠(合理即可) 干燥二氧化碳气体 ②淡黄色固体变成白色固体(3)水 (4) NO3-[微训练二]1.解析:含1 mol氧原子的CO、CO2、O3的物质的量分别是1 mol、0.5 mol、13 mol,三种气体物质的量之比为6∶3∶2,A项错误;n g Cl2的物质的量为n71 mol,含氯原子数为n71×2×NA=m,因此NA=35.5 mn,B项正确;常温、常压下,气体的摩尔体积大于22.4 L/mol,a L氧气和氮气的混合气体中含有的分子数不是a22.4×6.02×1023,C项错误;28 g CO的物质的量是1 mol,22.4 L CO2的物质的量不一定是1 mol,不能比较二者含有的碳原子数,D项错误。答案:B2.解析:(1)根据n=mM=V(g)Vm=NNA及ρ=mV等公式进行计算。①V=m gM g·mol-1×22.4 L·mol-1=22.4mM L;②ρ=mV=MVm=M g·mol-122.4 L·mol-1=M22.4g·L-1;③所含分子数N=mM·NA,则所含原子总数为m gM g·mol-1×NA mol-1×2=2mNAM;④一个分子的质量为M g·mol-1NAmol-1=MNA g。(2)由mM=V(g)Vm可知,M=1.6 g×22.4 L·mol-10.56 L=64 g·mol-1。答案:(1)①22.4mM ②M22.4 ③2mNAM ④MNA (2)64 g·mol-1[微训练三]1.解析:可设N2的质量为x g,则CO的质量为(14-x)g,则混合气体含原子的数目为[x g28 g·mol-1×2+(14-x) g28 g·mol-1×2] NA mol-1=NA,A正确;标准状况下,22.4 L N2和H2混合气体中含有2NA个原子,B错误;盐酸在标准状况下呈液态,C错误;由化学方程式2Na+2H2O===2NaOH+H2↑知,23 g Na与足量H2O反应生成0.5NA个H2分子,D错误。答案:A2.解析:氩气是单原子分子,1 mol Ar含18 mol质子,A项正确;标准状况下,2.24 L该混合气体中含有的分子数为0.1NA,B项错误;标准状况下,CCl4为液态,2.24 L CCl4含有的氯原子数不是0.4NA,C项错误;溶剂水中也含有氧原子,D项错误。答案:A与水反应与CO2反应与HCl反应Na2ONa2O+H2O===2NaOHNa2O+CO2===Na2CO3Na2O+2HCl===2NaCl+H2ONa2O22Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O22Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑NaOH—2NaOH+CO2===Na2CO3+H2ONaOH+HCl===NaCl+H2ONa2CO3—Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑NaHCO3——NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑
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