高中化学人教版 (新课标)必修1第一章 从实验学化学综合与测试学案

《从实验学化学》全章复习与巩固

编稿：宋杰     审稿：曹玉婷

【学习目标】

1．混合物的分离原理和分离方法。
　　2．混合物分离方法的操作。
　　3．离子的检验及检验试剂的选择。
　　4．物质分离与提纯过程的简单设计。
　　5．物质的量及其单位——摩尔。
　　6．阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等概念。
　　7．有关物质的量、微观粒子数、质量、体积、物质的量浓度等之间转化的计算。
　　8．一定物质的量浓度溶液的配制

【知识网络】

本章包括化学实验基本方法、化学计量在实验中的应用两节内容，其知识框架可整理如下：
　 　　　　　

【要点梳理】

要点一、化学实验基本方法

1．    实验安全

严格按照实验操作规程进行操作，是避免或减少实验事故的前提，然后在实验中要注意五防，即防止火灾、防止爆炸、防止倒吸引起爆裂、防止有害气体污染空气、防止暴沸。
  2．实验中意外事故的处理方法
（1）创伤急救
　　用药棉或纱布把伤口清理干净，若有碎玻璃片要小心除去，用双氧水擦洗或涂红汞水，也可涂碘酒（红汞与碘酒不可同时使用），再用创可贴外敷。

（2）烫伤和烧伤的急救
　　可用药棉浸75%—95%的酒精轻涂伤处，也可用3%—5%的KMnO4溶液轻擦伤处到皮肤变棕色，再涂烫伤药膏。

（3）眼睛的化学灼伤
　　应立即用大量流水冲洗，边洗边眨眼睛。如为碱灼伤，再用20%的硼酸溶液淋洗；若为酸灼伤，则用3%的NaHCO3溶液淋洗。

（4）浓酸和浓碱等强腐蚀性药品
　　使用时应特别小心，防止皮肤或衣物被腐蚀。如果酸（或碱）流在实验桌上，立即用NaHCO3溶液（或稀醋酸）中和，然后用水冲洗，再用抹布擦干。如果只有少量酸或碱滴到实验桌上，立即用湿抹布擦净，再用水冲洗抹布。
　　如果不慎将酸沾到皮肤或衣物上，立即用较多的水冲洗，再用3%—5%的NaHCO3溶液冲洗。如果碱性溶液沾到皮肤上，要用较多的水冲洗，再涂上硼酸溶液。

（5）扑灭化学火灾注意事项
　　①与水发生剧烈反应的化学药品不能用水扑救。如钾、钠、钙粉、镁粉、铝粉、电石、PCl3、PCl5、过氧化钠、过氧化钡等着火。
　　②比水密度小的有机溶剂，如苯、石油等烃类、醇、醚、酮、酯类等着火，不能用水扑灭，否则会扩大燃烧面积；比水密度大且不溶于水的有机溶剂，如CS2着火，可用水扑灭，也可用泡沫灭火器、二氧化碳灭火器扑灭。
　　③反应器内的燃烧，如是敞口器皿可用石棉布盖灭。蒸馏加热时，如因冷凝效果不好，易燃蒸气在冷凝器顶端燃着，绝对不可用塞子或其他物件堵塞冷凝管口，应先停止加热，再行扑救，以防爆炸。

要点二、混合物分离和提纯的常用方法

离子的检验

要点三、物质的量——化学计算的桥梁

    1．主要概念

    物质的量：以阿伏加德罗常数为计数单位计量物质的构成粒子多少的物理量。常用单位：mol。

    摩尔质量：单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量，常用单位：g·mol－1（或g/mol）和kg·mol－1（或kg/mo1）。

    气体摩尔体积：单位物质的量的气体所占有的体积叫做气体摩尔体积。常用单位：L·mol－1（或L/mol）和m3·mol－1（或m3/mol）。

    物质的量浓度：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。常用单位：mol·L－1（或mol/L）和mol·m－3（或mol/m3）。

2．以物质的量为中心的各量之间的关系
　 　　　
上述关系网的形成，即相关公式如下：

。

要点四、阿伏加德罗定律及其应用

    1．在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子，这就是阿伏加德罗定律。

    注意：（1）使用范围：气体。

    （2）使用条件：同温、同压、同体积。

    （3）特例：气体摩尔体积（，标准状况下Vm≈22.4 L·mol－1）。

    2．阿伏加德罗定律的应用。

    （1）求气体的密度和相对密度

    ①标准状况下：。

    ②A气体对B气体的相对密度。

    （2）求摩尔质量M（或平均摩尔质量）

    ①标准状况下：M=22.4 L·mol－1×。

    ②

    ③（为体积分数）。

    （3）确定分子的组成

    一般思路是：由体积比导出分子个数比，再根据质量守恒定律确定化学式。

   要点五、物质的量浓度在化学实验中的应用

    1．物质的量浓度

    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。符号cB，单位mol/L，数学表达式。

    2．一定物质的量浓度的溶液的配制

    （1）仪器：托盘天平或量筒、烧杯、玻璃棒、指定规格的容量瓶、胶头滴管，其他辅助用品。

    （2）步骤：①计算；②称量；③溶解；④转移；⑤洗涤；⑥定容；⑦摇匀。

    （3）注意事项

    ①容量瓶在使用前必须检查是否漏水，其程序为加水→倒立、观察→正立→瓶塞旋转180°→倒立、观察。

    ②定容时，视线、液体凹面最低点、刻度线处于同一水平线。

    （4）误差分析

    根据，判断：

    ①若没有洗涤烧杯内壁，使n减小，使浓度偏低；

    ②若容量瓶中原有少量蒸馏水或定容后反复摇匀，发现液面低于刻度，则对结果无影响；

③转移或搅拌溶液时有部分液体溅出，致使溶液浓度偏低；

    ④容量瓶内溶液的温度高于20℃，造成所量取的溶液的体积小于容量瓶上所标注的液体的体积，致使溶液浓度偏高；

    ⑤在给容量瓶定容时，仰视读数会使溶液的体积偏大，致使溶液浓度偏低；俯视读数会使溶液的体积偏小，致使溶液浓度偏高。

   要点诠释：作为高中阶段为数不多的定量实验，“一定物质的量浓度溶液的配制”仍是需要重视的内容，在配制一定物质的量浓度的溶液时，要特别注意，不能直接将溶质放入容量瓶中进行溶解，而要在烧杯中溶解，待烧杯中溶液的温度恢复到室温时，才能将溶液转移到容量瓶中。这是因为容量瓶的容积是在20℃时标定的，而绝大多数物质溶解时都会伴随着吸热或放热过程的发生，引起温度的升降，从而影响到溶液的体积，使所配制的溶液的物质的量浓度不准确。

要点六、有关物质的量浓度的计算

1．常见几种计算形式

（1）    （2）    （3）

（4）n (B)=c (B)·V (aq)

2．常见题型解读

（1）利用进行计算（有时可先用或或）。

（2）质量分数与物质的量浓度的换算

换算依据，

    cB的单位为mol·L－1，的单位为g·cm－3，M的单位为g·mol－1。

    推导：1000 mL即1 L溶液的质量为1000 mL×(aq)，

    1 L溶液中所含溶质B的质量为1000 mL×(aq)×w (B)

    1 L溶液中所含溶质B的物质的量为

    所以该溶液中溶质的物质的量浓度为，

即可表示为。

    （3）溶解度与物质的量浓度的换算

    依据饱和溶液的溶解度S，可求算出饱和溶液中溶质的质量分数（w）为；然后由溶液的物质的量浓度与溶质的质量分数的换算公式c=1000w/M，即可推得。

    （4）一定物质的量浓度溶液的稀释

    ①溶液稀释定律

    a．对于已知质量分数溶液的稀释：溶质的质量稀释前后不变，即m1w1=m2w2。

    b．对于已知物质的量浓度溶液的稀释：溶质的物质的量稀释前后不变，即c1V1=c2V2。

    ②相同溶质的溶液混合后溶液浓度的计算

    a．等质量混合：混合后溶液质量分数为原溶液质量分数和的一半（），与溶液密度无关。

    b．等体积混合：。

    （5）已知溶液中某种粒子的物质的量浓度，求其他粒子的物质的量浓度

    解答此类题目时要依据两个规律：

    ①定组成规律

    电解质溶液中，阴离子与阳离子浓度之比等于化学组成中离子个数之比，据此可求已知一种离子浓度的溶液中的另一种离子浓度。

    如Na2SO4溶液中，c (Na+)=2c (SO42－)=2c (Na2SO4)。

    ②电荷守恒规律：因为任何溶液都呈电中性，故溶液中阳离子所带的正电荷总数应等于阴离子所带的负电荷总数，这个规律称为电荷守恒规律。

    例如，在Na2SO4溶液中，c (Na+)=2c (SO42－)；在K2SO4、MgSO4的混合溶液中，c (K+)+2c (Mg2+)=2c (SO42－)（假定溶液中H+、OH－的浓度相等）。

【典型例题】

类型一、化学实验基本方法

例1．下列实验能达到目的的是（    ）。

    A．在容量瓶中加一定体积的水，再加入浓硫酸配制准确浓度的稀硫酸

    B．用稀硫酸和锌粒反应制氢气

    C．用玻璃棒搅拌漏斗中的液体以加快过滤的速度

D．加入盐酸以除去硫酸钠中的少量碳酸钠杂质

【思路点拨】运用化学实验的基本方法逐项分析各选项的说法是否正确，特别是要注意对实验操作的描述是否准确。

【答案】  B

   【解析】 一定浓度溶液的配制不能直接在容量瓶中进行溶解和稀释，A错；过滤时不可搅拌漏斗中液体，以免划破滤纸，C错；用盐酸除去硫酸钠中的少量碳酸钠杂质时引入了新的杂质NaCl，D错。

   【总结升华】 此类题型宜采用逐项分析法。

举一反三：

   【变式1】下列实验操作与安全事故处理错误的是（　 ）
　　A．使用温度计测量烧杯中的水浴温度时，不慎打破水银球，用滴管将水银吸出放入水封的小瓶，残破的温度计插入装有硫粉的广口瓶中
　　B．用试管夹从试管底由下往上夹住距离管口约处，手持试管夹长柄末端，进行加热
　　C．将浓硫酸放入容量瓶中，然后加水稀释制取稀硫酸
　　D．把玻管插入橡胶塞孔时，用厚布护手，紧握用水湿润的玻管插入端，缓慢旋进塞孔中
　　【答案】C

类型二、混合物分离和提纯的常用方法

例2.电解法制碱的原料是饱和食盐水，由于粗盐中含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42―杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。某校实验小组精制粗盐水的实验过程如下：

请回答以下问题：
　　（1）操作a的名称是____________，所用玻璃仪器是________________________________。
　　（2）在Ⅱ步中，加入过量试剂甲后，生成了两种大量的沉淀，则试剂甲为________溶液。
　　（3）在第Ⅴ步中，加入试剂丁直到溶液无明显变化时，写出此过程的化学方程式________________。

【思路点拨】先看问题再分析实验过程，问题对于实验过程的分析有一定的提示作用，比如（2）中加入过量试剂甲后生成了两种大量的沉淀，经分析，能让Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42―中有两种离子沉淀的只有OH-，由此判断试剂甲是一种碱，除去了Mg2+、Fe3+，还有Ca2+、SO42―有待除去。除去Ca2+用CO32-，除去SO42―用Ba2+，同时为了除去引入的过量的Ba2+，确定了除去Ca2+、SO42―的顺序为先用Ba2+除去SO42―，再用CO32-除去Ba2+、Ca2+。因此，可以知道液体H的主要成分为NaOH、Na2CO3和NaCl。

【答案】（1）过滤　 玻璃棒、漏斗、烧杯
　　（2）NaOH
　　（3）HCl+NaOH==NaCl+H2O　 Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑

【解析】（1）把泥沙等不溶性杂质与溶液分离的操作是过滤，过滤操作中所需玻璃仪器是玻璃棒、漏斗和烧杯。
　　（2）过入试剂甲后生成两种沉淀，分析杂质离子必然是Mg(OH)2和Fe(OH)3，所以甲为NaOH。
　　（3）液体H中有过量的NaOH和Na2CO3，应加入盐酸可将其除去。
　【总结升华】看似比较大的实验题，往往问题都设在一些小的基本操作，所以做好此类题要注意两点：其一要从宏观把握整个实验方案，其二是准确规范地表述基本操作。

举一反三：

   【变式1】关于粗盐提纯的下列说法正确的是（　 ）
　　A．溶解粗盐时，应尽量使溶液稀些，防止食盐不完全溶解
　　B．滤去不溶性杂质后，将滤液移至坩埚内加热浓缩
　　C．当蒸发到剩有少量液体时，停止加热利用余热将液体蒸干
　　D．将制得的晶体转移到新制过滤器中用大量水进行洗涤
　　【答案】C

　【变式2】　　（1）除去NaNO3固体中混有的少量KNO3，所进行的实验操作依次为________、蒸发、结晶、________。
　　（2）除去KCl溶液中的SO42－，依次加入的溶液为（填溶质的化学式）__________________。
　　【答案】
　　（1）溶解　 过滤
　　（2）BaCl2 [或Ba(OH)2]、K2CO3、HCl

类型三、物质的量——化学计算的桥梁

例3.NA代表阿伏加德罗常数，下列叙述错误的是（    ）。

A．10 mL质量分数为98％的H2SO4，用水稀释至100 mL，H2SO4的质量分数为9.8％

    B．在H2O2+Cl2==2HCl+O2反应中，每生成32 g氧气，则消耗NA个Cl2分子

    C．标准状况下，分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4 L，质量为28 g

D．一定温度下，1 L 0.50 mol·L－1 NaCl溶液与2 L 0.25 mol·L－1 Na2CO3溶液含Na+的物质的量不同

【思路点拨】逐选项分析该选项中涉及到的物理量之间的关系，计算时要留心有关细节的说法是否正确。

【答案】A

    【解析】A项中H2SO4的浓度越大，密度越大，故10 mL浓H2SO4稀释至100 mL时，体积为原来的10倍，质量小于原来的10倍，则质量分数大于原来的十分之一，A错；B项中，每消耗1 mol Cl2。就会生成1 mol O2，32 g O2的物质的量为1 mol，B正确。分子数为NA的任何气体（包括混合气体），其物质的量均为1 mol，在标准状况下的体积都约为22.4 L，CO和C2H4的相对分子质量相同，均为28，故1 mol的质量为28 g，C正确；D项中1 L 0.5 mol·L－1的NaCl溶液中含有0.5 mol Na+，而2 L 0.25 mol·L－1的Na2CO3溶液中合有1 mol Na+，故D正确。

   【总结升华】正误判断题是化学高考命题的热点之一，常见的命题设错角度有：（1）概念的内涵、外延有漏洞；（2）问题叙述忽略特例，如有“都是”“一定”“全部”等较绝对的词；（3）在概念或物理量的“单位”上设错，如“摩尔质量”的单位设作“g”；（4）推论错误；（5）不考虑条件，如“标准状况”“常温”；（6）计算错误；（7）违背有关定律。如“质量守恒定律”、“电荷守恒”、“阿伏加德罗定律”等；（8）概念的运用错误。在分析判断时要关注以上各点。

举一反三：

   【变式1】下列叙述错误的是（　 ）
A．0.012 kg的12C所含的原子数为6.02×1023
B．1 mol H2O中含有2 mol H和1 mol O
C．2 mol NaOH溶于1 L水中配成溶液的浓度为2 mol·L―1
D．1 L 2 mol·L―1 NaOH溶液中含有NaOH 2 mol
【答案】： C

类型四、阿伏加德罗定律及其应用

例4.在两个密闭容器中，分别充有质量相等的甲、乙两种气体，若两容器的温度和压强均相同，且甲的密度大于乙的密度，则下列说法正确的是（    ）。

    A．甲的分子数比乙的分子数多

    B．甲的物质的量比乙的物质的量少

    C．甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小

D．甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小

【思路点拨】两容器的温度和压强均相同，且气体质量相等，而甲的密度大于乙的密度，由可知V甲＜V乙。

【答案】B

【解析】同温、同压下，气体的物质的量与体积成正比，V甲＜V乙，故n甲＜n乙，B项正确；气体的分子数与物质的量成正比，甲的分子数比乙的少，A错误；因为气体的摩尔体积在相同温度和压强下相等，C错误；根据可知M (甲)＞M (乙)，则Mr (甲)＞Mr (乙)，D错误。

   【总结升华】在解答关于阿伏加德罗常数的问题时，应正确理解相关概念的内涵和外延，缜密细致地分析每一个问题。

举一反三：

   【变式1】在下列条件下，两种气体的分子数一定相等的是
A．同温度、同体积的N2和O2　　　　　　　　　　　B．同压强、同体积的H2和CH4
C．同质量、不同密度的N2和CO　　　　　　　　　　D．同体积、同密度的CO2和N2
【答案】：C

类型五、物质的量浓度在化学实验中的应用

例5.标准状况下，1 L水可溶解700 L氨气，所得氨水密度为0.9 g / mL，求氨水的物质的量浓度。

【思路点拨】求氨水的物质的量浓度需要知道氨气的物质的量和溶液的体积，氨气的物质的量可由标准状况下氨气的体积求得，溶液的体积可由溶液的质量和密度求得，溶液的质量为溶剂的质量和溶质的质量之和，这样来逐步分析，解析过程就变得非常明了。

【答案】18.4 mol·L－1
，然后再由，其中。
    【解析】氨气的物质的量：，溶液的体积：
，所以
。

    【总结升华】本题考查气体溶于水后物质的量浓度的计算。首先求气体溶质的物质的量，抓住定义表达式，准确理解各物理量的含义，同时化学计算中一定要带单位运算。

类型六、有关物质的量浓度的计算
例6.在 a L Al2(SO4)3和(NH4)2SO4的混合溶液中加入b mol BaCl2，恰好使溶液中的SO42－完全沉淀；如加入足量强碱并加热可得到c mol NH3气体，则原溶液中的Al3+浓度（mol/L）为（    ）。

A．    B．    C．    D．

【思路点拨】Ba2++ SO42－= BaSO4↓，NH4++OH- NH3↑+H2O，根据方程式中的数量关系，再运用电荷守恒计算。

【答案】C

【解析】由于产生c mol NH3，则必定有c mol NH4+，使SO42－完全沉淀需b mol Ba2+，因此SO42－有b mol。根据电荷守恒：2c (SO42－)=c (NH4+)+3c (Al3+)，

则，。

【总结升华】本题的立足点是有关物质的量浓度的计算，要注意反应中的定量关系和电荷守恒的应用。