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第2讲　食品中的有机化合物
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知道乙醇、乙酸、糖类、油脂、蛋白质的组成和主要性质，认识其在日常生活中的应用。
一、乙醇
1．乙醇分子式为______________，结构式为__________________________，结构简式为______________或__________________，官能团为__________，名称为________。乙醇俗称__________，是无色透明、具有特殊香味的液体，密度比水________，和水以任意比互溶。
2．结合下列乙醇的关系图，完成有关反应。
①__________________________________________；
②__________________________________________；
③__________________________________________；
④__________________________________________。
特别提示：羟基与氢氧根离子的区别：
名称 羟基 氢氧根离子
符号 —OH OH－
电子式 ·H [H]－
电性 呈电中性 带负电荷
即时训练1关于乙醇的说法中正确的是(　　)。
A．乙醇结构中有—OH，所以乙醇溶解于水，可以电离出OH－而显碱性
B．乙醇燃烧生成二氧化碳和水，说明乙醇具有氧化性
C．乙醇与钠反应可以产生氢气，所以乙醇显酸性
D．乙醇与钠反应非常平缓，所以乙醇羟基上的氢原子不如水中的氢原子活泼
二、乙酸
1．乙酸的分子式为______________，结构简式为________________，是食醋的主要成分，俗称________。是一种有____________气味的____色液体，沸点117.9 ℃，熔点16.6 ℃，当温度低于16.6 ℃，凝结成像冰一样的晶体，所以无水乙酸又称________。
2．(1)写出有关证明乙酸具有酸性的反应方程式：___________________________。
(2)制取乙酸乙酯的反应方程式：________________________________。该反应属于________反应，又属于________反应。
即时训练2下列说法正确的是________。
①乙醇与乙酸都能与Na反应生成氢气　②乙醇、乙酸与Na反应生成氢气的速率相等　③可以用紫色石蕊溶液鉴别乙醇与乙酸　④可以用碳酸钠溶液鉴别乙醇与乙酸　⑤可以用高锰酸钾酸性溶液鉴别乙醇与乙酸　⑥可以用溴水鉴别乙醇与乙酸
三、酯和油脂
1．酯的密度一般比水____，____溶于水，易溶于______________。乙酸乙酯是____色具有______味的____体，能发生__________反应。它在酸性和碱性条件下发生反应方程式：____________________________________、______________________________________。
2．油脂是人类不可缺少的食物，其化学成分是____。植物油脂通常呈________，叫做油；动物油脂通常呈________，叫做脂肪。常见的高级脂肪酸，如硬脂酸______________________。油脂的组成是____________________________，在适当条件下能发生水解反应，生成相应的________________和________。
即时训练3下列关于油脂的叙述不正确的是(　　)。
A．油脂属于酯类
B．油脂密度比水小，不溶于水，会浮于水的上层
C．油脂在酸性或碱性条件下都比在纯水中难水解
D．各种油脂水解后的产物中都有甘油
四、糖类、蛋白质
1．糖类的通式大多可表示为____________。根据其能否水解及水解产物的不同来分为单糖(如______________)、双糖(如________________)和多糖(如________________)。
2．葡萄糖的化学式为__________________________。葡萄糖与新制Cu(OH)2悬浊液煮沸，现象为____________________；与银氨溶液反应，现象为________________。常见的多糖有________和________，其组成单元均为________单元，组成通式为______________________，____________同分异构体，没有甜味，水解的最终产物均为____________，水解反应为________________________________。
3．蛋白质由______________________等元素组成，属于天然有机________________化合物。
(1)蛋白质最终水解生成各种____________。
甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸的结构简式分别为__________________、___________________、_______________________。
(2)向蛋白质溶液中加入____________时，会使蛋白质________而析出。加入水时，蛋白质仍然可以溶解，不会影响蛋白质的生理活性。
(3)蛋白质失去____________而变质叫做蛋白质的变性。使蛋白质变性的途径有：______________、__________、____________、______、______及某些____________的作用。聚沉后的蛋白质不能复原。
(4)蛋白质跟__________作用时呈__________。
(5)蛋白质被灼烧时，产生____________的气味，利用此性质可鉴别丝织品。
即时训练4下列关于有机物的说法中，正确的是__________。
①淀粉、油脂、蛋白质在一定条件下都能发生水解反应
②“乙醇汽油”是在汽油里加入适量乙醇而成的一种燃料，它是一种新型化合物
③除去乙酸乙酯中残留的乙酸，可加过量饱和Na2CO3溶液振荡后，静置分液
④石油的分馏、裂化和煤的干馏都是化学变化
⑤淀粉遇碘酒变蓝色，葡萄糖能与新制Cu(OH)2发生反应
⑥塑料、橡胶和纤维都是合成高分子材料
一、乙醇、乙酸的结构与性质
乙醇(醇类)、乙酸(羧酸类)的分子结构中均有—OH，可分别称为“醇羟基”和“羧羟基”。由于这些—OH相连的基团不同，—OH受相连基团的影响就不同，因而羟基上氢原子的活性也就不同，表现在性质上也有较大差别，比较如下：
【例1】下列物质，都能与Na反应放出H2，其产生H2的速率排列顺序正确的是(　　)。
①C2H5OH　②CH3COOH(aq)　③NaOH (aq)
A．①＞②＞③ B．②＞①＞③
C．③＞①＞② D．②＞③＞①
拓展应用1下列关于乙酸的说法不正确的是(　　)。
A．乙酸是甲基与羧基相连而构成的化合物
B．乙酸分子里含有4个氢原子所以乙酸不是一元酸
C．乙酸具有酸的通性且其酸性比碳酸还强
D．乙酸能与乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯
二、乙酸乙酯的制取
乙酸跟乙醇反应的装置图：
1．反应机理：酸脱羟基醇脱氢。
反应原理：
＋H2O(可逆反应)
浓硫酸的作用：催化剂、吸水剂。
2．试剂的加入顺序及体积关系：①顺序：乙醇―→浓硫酸―→乙酸；②体积关系：3 mL―→2 mL―→2 mL。
3．装置：(液—液加热反应)，用烧瓶或试管，试管倾斜成45°角(使试管受热面积大)。
弯导管起冷凝回流作用。导气管不能伸入饱和Na2CO3溶液中(防止Na2CO3溶液倒吸入反应装置中)。对反应物加热不能太急，以减少反应物的挥发。
4．饱和Na2CO3溶液的作用：(1)乙酸乙酯在饱和Na2CO3溶液中的溶解度较小，减少溶解，利于分层；(2)挥发出的乙酸与Na2CO3反应，除掉乙酸；挥发出的乙醇被Na2CO3溶液吸收，避免乙醇特殊气味干扰乙酸乙酯的气味。
【例2】制取乙酸乙酯的装置正确的是(　　)。
拓展应用2下图是分离乙酸乙酯、乙酸和乙醇混合物的实验操作流程图。
在上述实验过程中，所涉及的三次分离操作分别是(　　)。
A．①蒸馏　②过滤　③分液
B．①分液　②蒸馏　③蒸馏
C．①蒸馏　②分液　③分液
D．①分液　②蒸馏　③结晶、过滤
三、常见有机物的检验
物质 试剂与方法 现象与结论
烷烃和含双键的物质 加入溴水或酸性KMnO4溶液 褪色的是含双键的物质
苯与含双键的物质 同上 同上
醛基检验 加入新制的Cu(OH)2悬浊液 煮沸后有砖红色沉淀生成
乙醇 加入活泼金属钠；加乙酸、浓硫酸 有气体放出；有果香味酯生成
乙酸21世纪教育网 加紫色石蕊试液；加Na2CO3溶液 显红色；有气体逸出
酯 闻气味；加稀硫酸 果香味；检验水解产物
淀粉检验 加碘水 显蓝色
蛋白质检验 加浓硝酸微热(或灼烧) 显黄色(烧焦羽毛气味)
【例3】物质的鉴别有多种方法。下列能达到鉴别目的的是(　　)。
①用水鉴别苯、乙醇、硝基苯
②用酸性高锰酸钾溶液鉴别乙烷、乙烯、SO2
③点燃鉴别甲烷和乙烯
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
拓展应用3下列物质中可使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能使溴水褪色的是(　　)。
A．甲烷 B．乙烯
C．乙醇 D．苯
乙酸乙酯的制备
酯是重要的有机合成中间体，广泛应用于溶剂、增塑剂、香料、黏合剂及印刷、纺织等工业。
【实验典例】21世纪教育网
已知下列数据：
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/(g·cm－3)
乙醇 －117.0 78.5 0.789
乙酸 16.6 117.9 1.05[来源:21世纪教育网]
乙酸乙酯 －83.6 77.5 0.90
浓硫酸(98%) — 338.0 1.84
学生在实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下：21世纪教育网
①在30 mL的大试管A中按体积比1∶4∶4的比例配制浓硫酸、乙醇和乙酸的混合溶液；
②按图连接好装置(装置气密性良好)，用小火均匀地加热装有混合溶液的大试管5～10 min；
③待试管B收集到一定量产物后停止加热，撤去试管B并用力振荡，然后静置待分层；
④分离出乙酸乙酯层、洗涤、干燥。请根据题目要求回答下列问题：
(1)写出制取乙酸乙酯的化学方程式：_________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是(填字母)________。
A．中和乙酸和乙醇
B．中和乙酸并吸收部分乙醇
C．乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度比在水中更小，有利于分层析出
D．加速酯的生成，提高其产率
(3)步骤②中需要小火均匀加热操作，其主要理由是__________________________
________________________________________________________________________。
(4)指出步骤③所观察到的现象：_____________________________________________
_____________________________________________________。
(5)某化学课外小组设计了如图所示的制取乙酸乙酯的装置(图中的铁架台、铁夹、加热装置已略去)，与上图装置相比，此装置的主要优点有_________________________________
____________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
1．(改编组合)下列说法都正确的一组是(　　)。
①医学上可用CuSO4溶液和NaOH溶液检验糖尿病人尿液中的葡萄糖
②蛋白质水解的最终产物是多肽
③米酒变酸的过程涉及氧化反应
④石油裂解和油脂皂化都是由高分子生成小分子的过程
⑤淀粉、油脂、蛋白质都能水解，但水解产物不同
⑥乙醇、乙酸、乙酸乙酯都能发生取代反应，乙酸乙酯中的少量乙酸可用饱和Na2CO3溶液除去
⑦将灼烧发黑的铜丝趁热插入乙醇中，铜丝表面黑色消失
⑧鸡蛋白溶液遇浓硝酸→黄色
⑨淀粉溶液遇碘化钾→蓝色
⑩葡萄糖和蔗糖是同系物，淀粉和纤维素是同分异构体
A．①②③④⑧⑨ B．③⑤⑥⑦⑩
C．①③⑤⑥⑦⑧ D．②④⑦⑨⑩
2．油脂是油与脂肪的总称，它是多种高级脂肪酸的甘油酯的混合物。油脂既是重要食物，又是重要的化工原料，油脂的以下性质和用途与其含有的不饱和碳碳双键()有关的是(　　)。
A．适量摄入油脂，有助于人体吸收多种脂溶性维生素和胡萝卜素
B．利用油脂在碱性条件下的水解，可以生产甘油和肥皂
C．植物油通过氢化可以制造植物奶油(人造奶油)
D．脂肪是有机体组织里储存能量的重要物质
3．如图是某有机分子的比例模型，黑色的是碳原子，白色的是氢原子，灰色的是氧原子。对该物质下列说法正确的是(　　)。
A．该物质的水溶液可除去水瓶胆中的水垢
B．该物质是室内装潢的夹板中散发出的一种对人体有害的气体
C．它与乙醇混合加热就能产生具有水果香味的物质
D．该物质属电解质，在熔融状态下可导电21世纪教育网
4．某实验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验。
(1)实验过程中铜网出现红色和黑色交替的现象，请写出相应的化学反应方程式：__________________。在不断鼓入空气的情况下，熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明该乙醇氧化反应是______反应。
(2)甲和乙两个水浴作用不相同。
甲的作用是______________________；乙的作用是____________________。
(3)反应进行一段时间后，干燥试管a中能收集到不同的物质，它们是____________________。集气瓶中收集到的气体的主要成分是________。
参考答案
基础梳理整合
一、1．C2H6O　　CH3CH2OH　C2H5OH　—OH　羟基　酒精　小
2．2C2H5OH＋2Na―→2C2H5ONa＋H2↑　C2H5OH＋3O22CO2＋3H2O　2C2H5OH＋O22CH3CHO＋2H2O　C2H5OH＋CH3COOHCH3COOC2H5＋H2O
即时训练1
D　解析：乙醇不能电离出氢氧根离子，—OH和OH－是完全不同的粒子；乙醇的氧化反应表现的是乙醇的还原性；乙醇与钠反应可以产生氢气，此时，并不是氢离子的性质，不能说明乙醇显酸性；乙醇与钠反应比水与钠反应平缓，说明乙醇羟基上的氢原子不如水中的氢原子活泼。
二、1．C2H4O2　CH3COOH　醋酸　刺激性　无　冰醋酸
2．(1)CH3COOH＋NaOH―→CH3COONa＋H2O[或Mg＋2CH3COOH―→(CH3COO)2Mg＋H2↑]
(2)CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O　酯化　取代
即时训练2
答案：①③④⑤
三、1．轻　难　有机溶剂　无　香　液　水解　CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH　CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋C2H5OH
2．酯　液态　固态　C17H35COOH　　高级脂肪酸　甘油
即时训练3
C　解析：油脂是高级脂肪酸和甘油生成的酯，密度比水小，在酸、碱性条件下能水解，水解产物中都有甘油。
四、1．Cn (H2O)m　葡萄糖、果糖　蔗糖、麦芽糖　淀粉、纤维素
2．C6H12O6　有砖红色沉淀生成　有光亮的银镜产生　淀粉　纤维素　葡萄糖　(C6H10O5)n　不互为　葡萄糖
(C6H10O5)n＋nH2OnC6H12O6
3．碳、氢、氧、氮、硫　高分子
(2)浓的盐溶液　凝聚
(3)生理活性　紫外线照射　加热　有机物　酸　碱　重金属盐
(4)浓硝酸　黄色
(5)烧焦羽毛
即时训练4
答案：①③⑤
核心归纳突破
【例1】D　解析：③与Na反应实际是Na与NaOH溶液中的水反应，三者的活动性顺序为—COOH、H—OH、—OH，故选D。
拓展应用1 　B
【例2】A　解析：由于B和D的玻璃导管是插入到小试管内液面以下，会引起倒吸，B、D错误；C的小试管中的试剂NaOH会与生成的乙酸乙酯反应。
拓展应用2 　B　解析：乙酸和乙醇均溶于水在下层，乙酸乙酯在上层，分液后将下层液体A蒸馏，可将乙醇蒸出，然后在乙酸钠中加入H2SO4使之反应生成乙酸，再将乙酸蒸出。
【例3】B　解析：苯、硝基苯不溶于水，当二者与水混合时，苯在上层，硝基苯在下层，乙醇和水互溶，①能达到鉴别目的。乙烯、SO2均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以②达不到鉴别目的。甲烷燃烧产生淡蓝色火焰，乙烯燃烧产生明亮的火焰，并且伴有烟，③能达到鉴别目的。
拓展应用3 　C　解析：甲烷、苯均不能使酸性高锰酸钾溶液及溴水褪色，乙烯可使两者都褪色。
实验探究拓展
答案：(1)CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O　(2)BC
(3)因为反应物乙醇、乙酸的沸点较低，若用大火加热，反应物大量随产物蒸出而损失原料；温度过高可能发生其他副反应
(4)在浅红色碳酸钠溶液层上方有无色液体，可以闻到水果香味，振荡后碳酸钠溶液层红色变浅
(5)增加了温度计，有利于控制发生装置中反应液温度。增加了分液漏斗，有利于及时补充反应混合液以提高乙酸乙酯产量。增加了水冷凝装置，有利于收集产物
演练巩固提升
1．C　解析：①把病人尿液与新制氢氧化铜悬浊液混合加热，如果有红色沉淀生成则是糖尿病人，正确；②蛋白质水解的最终产物是氨基酸，错误；③乙醇生成乙酸是氧化反应，正确；④油脂不是高分子化合物，错误；⑤正确；⑥乙醇与乙酸的酯化反应，乙酸乙酯的水解均是取代反应，正确；⑦氧化铜与乙醇反应生成铜，正确；⑨淀粉遇碘单质变蓝，错误；⑩葡萄糖和蔗糖分子之间相差的不是n个CH2，淀粉和纤维素中的n不同，即分子式不同，错误。
2．C　解析：本题要求选出“与其含有的不饱和双键有关”的性质，这是解题的关键，也是容易导致出错的地方。A、B、D三项是油脂的共性，与结构中是否含有双键无关。C项中的“氢化”就是与H2的加成反应，是不饱和双键的特性。
3．A　解析：由图示可知，该有机分子的结构简式为，即为乙酸。A项乙酸水溶液可溶解水垢中的CaCO3、Mg(OH)2。B项室内装潢的夹板中散发出的对人体有害的气体，主要是甲醛、苯等。C项乙酸和乙醇发生酯化反应需要加浓硫酸、加热才能进行。D项乙酸属共价化合物类电解质，熔融状态下不能导电。
4．答案：(1)2Cu＋O22CuO，CH3CH2OH＋CuOCH3CHO＋Cu＋H2O　放热　(2)加热　冷却　(3)乙醛、乙醇、水　氮气
解析：(1)铜网由红变黑是由于Cu与O2反应生成CuO。再由黑变红是由于CuO被C2H5OH还原生成Cu和CH3CHO。起初反应需加热，熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明该乙醇氧化反应是放热反应。
(2)甲中产生的乙醇蒸气进入玻璃管中，所以甲需要加热，产生的乙醛蒸气要冷凝成液体，所以乙的作用是冷却。
(3)试管a中除能收集到CH3CHO外，肯定有未被氧化的乙醇及生成的水。空气中O2参与反应后，剩下的主要气体为N2，所以集气瓶中收集到的气体的主要成分是N2。
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第八单元　非金属及其重要化合物
第1讲　氯、溴、碘及其化合物
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1．以ⅦA族为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。
2．了解ⅦA族元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。
3．了解ⅦA族元素单质及其重要化合物对环境的影响。
一、氯气
1．物理性质
颜色 状态 气味 密度 毒性 溶解性
____色 ____体，易液化 比空气__ 有毒 常温常压下，1体积的水能溶解2体积的氯气
2．化学性质
3．Cl2的生产原理
(1)工业生产：______________，称为“氯碱工业”。
①a处产物为________，用____法验证；
②b处产物为__________，用____________试纸验证，现象：________________；
③生成____溶液，用____试剂验证，现象：___________________________________
_____________________________________；
④生成Cl2的反应方程式：________________________________________________
________________________。
(2)实验室制法：____________________________(反应方程式)。
即时训练1生活中难免会遇到一些突发事件，我们要善于利用学过的知识，采取科学、有效的方法保护自己。如果发生了氯气泄漏，以下自救方法得当的是(　　)。
A．只要在室内放一盆水
B．向地势低的地方撤离
C．观察风向，顺风撤离
D．用湿毛巾或蘸有石碱水的毛巾捂住口鼻撤离
即时训练2化学小组用如图所示的装置制取氯气，下列说法不正确的是(　　)。
A．该装置图中至少存在两处明显错误
B．该实验中收集氯气的方法不正确
C．为了防止氯气污染空气，必须进行尾气处理
D．在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸可以证明是否有氯气逸出
二、氯的重要化合物
1．次氯酸(HClO)
(1)不稳定性：化学方程式为____________________。
(2)弱酸性：比碳酸酸性____，电离方程式为__________________。
(3)强氧化性：具有____性。
2．漂白粉
(1)制取原理：______________________________；
(2)漂白粉的主要成分：________________，有效成分：________；
(3)漂白粉漂白原理：_______________________________________________________；
(4)漂白粉失效原理：________________________________，所以漂白粉必须____保存。
3．Cl－的检验
先加____酸化，再加入____溶液，若有________产生，证明有Cl－存在。
即时训练3在新制氯水中存在的各种粒子中：
(1)使氯水呈黄绿色的是________(用化学式或离子符号填写，下同)；
(2)能使硝酸银溶液产生白色沉淀的是________；
(3)能使紫色石蕊溶液显红色的是________；
(4)能使湿润的红纸褪色的是________；
(5)能使无水硫酸铜变蓝的是________；
(6)能与碳酸氢钠溶液反应放出气体的是________。
三、溴、碘的提取及性质
1．溴、碘的提取
(1)海水中的溴主要以____形式存在，被人们称为“____元素”，从海水中提取溴的一般过程为：
(2)海水中的碘浓度很低，一般从海产品，如海带中提取。
2．溴、碘的性质
(1)单质的物理性质
Br2 I2
颜色
状态
溶解性 水中[来源:21世纪教育网] 溶解度不大21世纪教育网 溶解度不大21世纪教育网
有机溶剂中
(2)化学性质——单质间的置换反应
Cl2与KBr反应：_________________________________________________________
Cl2与KI反应：___________________________________________________________
Br2与KI反应：____________________________________________________________
以上实验说明了三种单质间的氧化性顺序为___________________________________
___________________________________________。
即时训练4海带中含碘元素，从海带中提取碘有如下步骤：
①通入足量Cl2　②将海带焙烧成灰后加水搅拌　③加CCl4振荡　④用分液漏斗分液　⑤过滤
合理的操作顺序是________________。
一、氯水的成分及性质
1．氯水的成分
(1)Cl2溶于水的溶液叫“氯水”，在氯水中大部分氯分子以Cl2分子的形式存在于水中，少部分氯分子与H2O反应。所以新配制的氯水呈黄绿色，有刺激性气味。
(2)在新制氯水中存在三个平衡：①Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO；②HClOH＋＋ClO－；③H2OH＋＋OH－，故新制氯水中存在的微粒有：
三种分子：Cl2、H2O、HClO；
四种离子：H＋、Cl－、ClO－、OH－(极少量)。
2．氯水的性质
氯水的多种成分决定了氯水的化学性质表现出多样性：
(1)Cl2的强氧化性；
(2)HCl的强酸性；
(3)HClO的强氧化性、弱酸性和不稳定性；
(4)Cl－的性质。
在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下：
参与反应的微粒 所加试剂 实验现象 离子方程式或解释
Cl－ AgNO3溶液 白色沉淀 Cl－＋Ag＋===AgCl↓
H＋ Na2CO3固体 有气泡产生 2H＋＋CO===CO2↑＋H2O
HClO 有色布条 布条颜色褪去 漂白性
Cl2 FeCl2溶液 溶液变棕黄色 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
Cl2、H2O SO2 黄绿色褪去 SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO
HClO、H＋ 石蕊溶液 先变红后褪色 酸性和漂白性
Cl2、H＋ 镁粉 氯水的颜色褪去并有气泡产生 Mg＋Cl2===Mg2＋＋2Cl－Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
3．液氯、新制氯水与久置氯水比较
液氯 新制氯水 久置氯水
分类 纯净物 混合物 混合物
颜色 黄绿色 浅黄绿色 无色
性质 氧化性 酸性、氧化性、漂白性 酸性
粒子种类 Cl2 Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－、OH－ H2O、H＋、Cl－、OH－
因HClO的分解，久置的氯水变质为稀盐酸，故氯水通常随用随配，如需贮存备用，宜放在棕色瓶中置于冷暗处。
【例1】某学习小组设计以下四个实验探究氯水的成分，请根据下表回答问题。
实验序号 实验方法 实验现象 结论
① 将氯水滴加到AgNO3溶液中 生成白色沉淀
② 将氯水滴加到含有酚酞的NaOH溶液中
③ 淀粉－KI试纸变蓝色 氯水中含有Cl2
④ 将足量的氯水滴加到Na2CO3溶液中 氯水中含有H＋
(1)实验①得出的结论__________。
(2)指出实验②和实验④中的“实验现象”：
②________________；④________________。
(3)实验③中“实验方法”的具体操作过程是________________________。
(4)通过实验②的“实验现象”，同学们得出两个不同的结论。这两个结论可能是：a．________________；b．__________________。
请设计简单的实验证明哪一个是正确的__________________________。
拓展应用1新制氯水中含有多种粒子，某校化学研究性学习小组的同学为探究其性质，做了如下实验，请你帮助完成：
(1)氯气能使湿润的红色布条褪色。使其褪色的微粒的化学式是__________。
(2)将氯水光照一段时间，溶液颜色逐渐变浅，其有关反应的化学方程式为__________________________、__________________________。
(3)平衡常数表明了封闭体系的可逆反应在给定的温度下进行的程度，对于同一个类型的反应，平衡常数越大，表明反应进行的程度越大。
H2CO3HCO＋H＋　Ka1(H2CO3)＝4.45×10－7
HCOCO＋H＋　Ka2(HCO)＝5.61×10－11
HClOH＋＋ClO－　Ka(HClO)＝2.95×10－8
请依据以上电离平衡常数，写出将少量的氯气通入到过量的碳酸钠溶液中所发生反应的离子方程式为______________________________________。
(4)饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓HClO溶液的方法之一。
定性研究实验：
a．在试管中加入过量的块状碳酸钙，再加入约20 mL饱和氯水，充分反应，有少量气泡产生，溶液浅黄绿色褪去；
b．过滤，将滤液滴在有色布条上，发现其比氯水的漂白性更强；
c．为了确定反应产物，将滤液分为三份，分别进行以下实验：
第一份与石灰水混合，立即产生大量白色沉淀；
第二份与稀盐酸混合，立即产生大量无色气体；
将第三份加热，看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生。
经检测，上述实验中产生的无色气体均为CO2。
请回答：
①反应后所得的溶液漂白性增强的原因是____________________。
②依据上述实验可推知：b的滤液中的溶质除CaCl2、HClO外，还含有____________。
二、氯气的实验室制备
1．反应的原理：用强氧化性物质(如MnO2、KMnO4等)和浓盐酸反应。
MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
2．制气类型：固＋液气(注意：KMnO4与浓盐酸的反应不需加热)。
3．收集装置：向上排空气法或排饱和食盐水法(Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小)。
4．净化装置：用饱和食盐水洗气法除去HCl，再用浓硫酸干燥。
5．尾气吸收装置：用强碱溶液吸收多余的Cl2，防止污染空气。
6．验满方法
(1)将湿润的KI－淀粉试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。
(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。
(3)实验室制取Cl2时，常常根据氯气的颜色判断是否收集满。
7．注意事项
(1)为了减少制得的Cl2中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，减少HCl挥发。
(2)必须用浓盐酸，稀盐酸与MnO2不反应。
(3)实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。
(4)尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为Ca(OH)2在水中的溶解度小，溶液中含Ca(OH)2量少，吸收不完全。
特别提示
(1)一套完整的制取气体的实验装置包括四个部分：发生装置→净化装置→收集或性质验证装置→尾气处理装置。在组合装置制取气体时，可按此顺序选择需要的仪器和相应的药品，对有毒气体必须有尾气处理装置。
(2)制Cl2的装置，可适用于具有“固体(或液体)＋液体气体”特点的反应。
【例2】某校化学实验兴趣小组为了探究在实验室制备Cl2的过程中有水蒸气和HCl挥发出来，同时证明氯气的某些性质，甲同学设计了如下图所示的实验装置(支撑用的铁架台省略)，按要求回答问题。
(1)下列方法中，可制得氯气的正确组合是________。
①MnO2和浓盐酸混合共热　②KMnO4和浓盐酸混合
③次氯酸钠和浓盐酸混合　④K2Cr2O7和浓盐酸混合
⑤KClO3和浓盐酸混合共热
A．①②⑤　B．②④⑤　C．①②④　D．①②③④⑤
(2)若用含有0.2 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制取Cl2，制得的Cl2体积(标准状况下)总是小于1.12 L的原因是________________________。
(3)①装置B的现象及作用是________________。
②装置C和D出现的不同现象说明的问题是_________________________________
________________________________________________________________________。
③装置E的作用是______________。
④装置F中发生反应的离子方程式是_________________________________________。
(4)乙同学认为甲同学的实验有缺陷，不能确保最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种。为了确保实验结论的可靠性，证明最终通入AgNO3溶液的气体只有一种，乙同学提出在某两个装置之间再加一个装置。你认为装置应加在______与______之间(填装置字母序号)，装置中应放______试剂。
拓展应用2某同学用下列装置制备并检验Cl2的性质，下列说法正确的是(　　)。
A．Ⅰ图中：如果MnO2过量，浓盐酸就可全部消耗
B．Ⅱ图中：湿润的有色布条能褪色，将硫酸溶液滴入烧杯中，至溶液显酸性，结果有Cl2生成
C．Ⅲ图中：生成蓝色的烟
D．Ⅳ图中：量筒中发生了加成反应，量筒内液面上升，量筒壁上有无色液滴出现
氯气的性质和用途探究
制备和性质结合设置实验题，是元素化合物部分的常见实验题型。
为高质量解答此类实验题，应善于关注两条线思考问题。
1．实验操作部分：理清相关气体制备的实验原理，以及与之相配套的除杂、干燥、尾气处理等相关问题；同时结合考虑一些实验基本操作的考查点，如防倒吸、检查气密性等等。
2．知识内容部分：确认本实验涉及的有关物质的性质，注意筛选，以确保答题时在知识内容方面的精准度，防止偏题或跑题。
【实验典例】
为了讲授“氯气的性质和用途”，李老师以二氧化锰和浓盐酸为主要原料，设计了如图所示装置(其中A是连有注射器针头的橡皮管，针头已插入并穿过橡皮塞)进行了教学。
试回答下列问题：
(1)乙中的现象是________________，丙中的现象是________________，丁中的现象是________________，分离丁中液体的方法是________________；
(2)橡皮管连通后，分液漏斗中的气体压强p1与烧瓶中的气体压强p2的关系为p1________p2(填“＞”“＜”或“＝”)，连接橡皮管的目的是________________________
________________________________________________________________________；
(3)烧瓶内发生反应的离子方程式为______________；
(4)已知氯气与冷水的反应为Cl2＋H2OHCl＋HClO。
①你认为使有色布条褪色的是什么物质？______。
②试用实验验证你的推论，写出操作方法、假设和推论。
1．海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源等(如下图所示)。
下列有关说法正确的是(　　)。
A．大量的氮、磷废水排入海洋，易引发赤潮
B．工段②中结晶出的MgCl2·6H2O可在空气中受热分解制无水MgCl2
C．在工段③④⑤中溴元素均被氧化
D．工段①中除去粗盐中的SO、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，加入的药品顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
2．碘是一种与人的生命活动密切相关的元素，已知I2能溶于NaOH或KI溶液，反应方程式分别为：3I2＋6OH－===5I－＋IO＋3H2O(HIO不稳定，易发生歧化反应)和I2＋I－===I，溴化碘(IBr)是一种卤素互化物，具有与卤素单质相似的性质，下列反应方程式中不正确的是(　　)。
A．IBr加入Na2S溶液中产生黄色浑浊：IBr＋S2－===I－＋Br－＋S↓
B．IBr加入KI溶液中：IBr＋2I－===Br－＋I
C．IBr加入NaOH溶液中：IBr＋2OH－===IO－＋Br－＋H2O
D．IBr加入AgNO3溶液中：3IBr＋5Ag＋＋3H2O===3AgBr↓＋2AgI↓＋IO＋6H＋
3．对氯水处理或氯水与下列物质反应过程中不会产生气体的是(　　)。
4．已知氯水中存在下列平衡Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，今有甲、乙、丙三瓶等体积的新制氯水、浓度均为0.1 mol·L－1。如果在甲瓶中加入少量的NaHCO3晶体(m mol)，在乙瓶中加入少量的NaHSO3晶体(m mol)，丙瓶不变，片刻后，甲、乙、丙三瓶溶液中HClO的物质的量浓度的大小关系是(溶液体积的变化忽略不计)(　　)。
A．甲＝乙＞丙 B．甲＞丙＞乙
C．丙＞甲＞乙 D．乙＞丙＞甲
5．(2012浙江杭州学军中学月考)NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质(如图)。下列说法正确的是(　　)。
A．25 ℃，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大
B．石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂
C．常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存，所以Cl2不与铁反应
D．如图所示转化反应都是氧化还原反应
6．由于用氯气对饮用水消毒，会使水中的有机物发生氯代，生成有机含氯化合物，对人体有害，世界环保联盟即将全面禁止使用这种消毒方法，建议采用广谱性具有强氧化性的高效消毒剂二氧化氯(ClO2)气体。ClO2极易爆炸，生产和使用时尽量用惰性气体稀释，避免光照、震动或加热。
(1)在ClO2分子中氯元素的化合价是________。
(2)欧洲一些国家用NaClO3氧化浓盐酸来制取ClO2，同时有Cl2生成，且Cl2体积为ClO2的一半。表示这一反应的化学方程式是________________________。
(3)我国广泛采用用干燥空气稀释的氯气，通入填有固体亚氯酸钠(NaClO2)的柱内制得ClO2，表示这一反应的化学方程式是____________________________，和欧洲的方法相比，我国这一方法的主要优点是生产出的ClO2中不含Cl2杂质。
参考答案
基础梳理整合
一、1．黄绿　气　刺激性气味　大
2．2Na＋Cl22NaCl　产生白烟
2Fe＋3Cl22FeCl3　产生棕色的烟
Cu＋Cl2CuCl2　产生棕黄色烟
H2＋Cl22HCl　发出苍白色火焰，有白雾生成　工业制盐酸
H2＋Cl22HCl　会发生爆炸
Cl2＋H2OHCl＋HClO
Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
用于Cl2的尾气处理或吸收多余的Cl2
2Cl2＋2Ca(OH)2===Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O
用于制漂白粉
2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
2KI＋Cl2===2KCl＋I2
Na2S＋Cl2===S↓＋2NaCl
CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl　取代反应
CH2===CH2＋Cl2―→　加成反应
3．石墨　石墨　饱和食盐水　NaOH溶液
(1)电解饱和食盐水　①H2　爆鸣
②Cl2　湿润的KI－淀粉　试剂变蓝
③NaOH　酚酞　溶液变红
④2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
即时训练1
D　解析：氯气与水可发生化学反应，但反应慢且反应不充分，A项错；氯气的密度大于空气，所以Cl2聚集在地势低的地方，故应向地势高的地方、逆风跑，B、C项均错；D项中石碱水即为Na2CO3溶液，可以吸收氯气，D正确。
即时训练2
B　解析：应使用酒精灯加热，尾气应处理，A、C项正确；用向上排空气法收集Cl2方法正确，B项错误；在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸可以证明是否有氯气逸出，若有则变蓝，反之则不变色，D项正确。
二、1．(1)2HClO2HCl＋O2↑
(2)弱　HClOH＋＋ClO－
(3)漂白
2．(1)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
(2)CaCl2、Ca(ClO)2　Ca(ClO)2
(3)Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO
(4)Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，2HClO2HCl＋O2↑　密封
3．HNO3　AgNO3　白色沉淀
即时训练3
答案：(1)Cl2　(2)Cl－　(3)H＋　(4)HClO　(5)H2O
(6)H＋
解析：氯水中存在反应：Cl2＋H2OHClO＋HCl。氯气是黄绿色气体；氯离子与银离子结合生成白色氯化银沉淀；酸溶液能使紫色石蕊溶液变红；次氯酸具有漂白性，能使湿润的红纸褪色；无水硫酸铜遇水变蓝；氯水中的H＋能与碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳。
三、1．(1)Br－　海洋
2．(1)深红棕色　紫黑色　液体　固体　易溶　易溶
(2)Cl2＋2KBr===2KCl＋Br2　Cl2＋2KI===2KCl＋I2　Br2＋2KI===2KBr＋I2　Cl2＞Br2＞I2
即时训练4
答案：②⑤①③④
核心归纳突破
【例1】答案：(1)氯水中含有Cl－
(2)②溶液褪色　④有气泡冒出
(3)取一片KI－淀粉试纸，置于表面皿或玻璃片上，用洁净的玻璃棒蘸取氯水，滴在试纸上
(4)a．氯水中含有HClO，其漂白作用使溶液褪色
b．氯水中含有H＋，中和OH－使溶液褪色
向褪色后的溶液中滴加NaOH溶液至溶液显碱性，若溶液不再显红色，证明红色消失是HClO的漂白作用引起的；若溶液重新显红色，证明是H＋的中和作用引起的
解析：根据氯水的成分，结合实验的特点，可根据现象判断可能的成分。如①：加AgNO3产生白色沉淀，可证明有Cl－；也可根据结论判断可能的现象，如④：因为氯水中含有H＋，所以能发生反应2H＋＋CO===H2O＋CO2↑，即产生气体；而③是考查试纸的使用基本操作；②是由氯水的成分推断的验证性实验。
拓展应用1　答案：(1)HClO
(2)H2O＋Cl2HCl＋HClO　2HClO2HCl＋O2↑
(3)Cl2＋2CO＋H2O===2HCO＋Cl－＋ClO－
(4)①CaCO3消耗了氯水中的HCl，使H2O＋Cl2HCl＋HClO平衡向右移动，HClO浓度增大
②Ca(HCO3)2
解析：(3)由电离平衡常数可知酸性大小为H2CO3＞HClO＞HCO，又因为Na2CO3过量，所以HCl、HClO与CO反应均生成HCO；(4)由第二份实验可知溶液中一定含有CO或HCO，由第三份实验可知溶液中一定含有Ca2＋，综合可知溶液中一定无CO，所以溶液一定为Ca(HCO3)2。
【例2】答案：(1)D
(2)浓盐酸随着反应的进行浓度逐渐降低，最终变为稀盐酸，反应不再产生Cl2
(3)①白色固体变蓝；证明Cl2中含有水蒸气　②Cl2无漂白性，Cl2与H2O反应生成的HClO有漂白性　③吸收Cl2　④Ag＋＋Cl－===AgCl↓
(4)E　F　湿润的KI－淀粉试纸(或湿润的有色布条)
解析：本题结合实验主要考查Cl2的性质、制法等。(1)此题应用氧化还原反应原理进行分析，用浓盐酸与强氧化剂反应制取氯气，上述5种组合中都有强氧化剂，所以D正确。(2)由方程式可知若0.2 mol HCl完全反应，恰好生成标准状况下1.12 L Cl2，但浓盐酸的浓度随着反应的进行降低，稀盐酸不与MnO2反应。(3)依据题意，检验水用无水硫酸铜，依据氯气的物理性质，氯气易溶于四氯化碳，所以E的作用是吸收氯气，防止氯气进入F中干扰HCl的检验。(4)经分析HCl中的氯气，经过E后不能确定是否完全除去，所以还应检验HCl气体中是否还含有氯气。
拓展应用2　B　解析：MnO2不与稀盐酸反应，A错误；烧杯中有NaCl和NaClO生成，依据H2O＋Cl2H＋＋Cl－＋HClO可知加入硫酸使平衡左移，生成氯气，B选项正确；C选项，生成棕黄色的烟，错误；D选项发生取代反应，错误。
实验探究拓展
实验典例
答案：(1)干红布条不褪色　湿红布条褪色　下层CCl4层呈紫红色
分液　(2)＝　有利于球形分液漏斗里浓盐酸顺利流入烧瓶中　(3)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O　(4)①HClO　②实验验证方法：a．干燥的Cl2不能使干燥的有色布条褪色，说明Cl2本身没有漂白作用。b．在干燥有色布条上滴加盐酸，结果没有褪色现象，说明盐酸及水没有漂白作用。c．在干燥有色布条上滴加新制氯水，结果有色布条褪色。在氯水中存在反应：Cl2＋H2OHCl＋HClO，说明HClO有漂白作用。
解析：利用题图所示装置制备Cl2，制得Cl2通过浓硫酸(甲中)，浓硫酸干燥Cl2；Cl2与干红布条不反应(乙中)；Cl2与H2O反应生成的HClO起漂白作用(丙中)；Cl2与KI溶液反应生成I2单质，CCl4萃取碘单质，溶液分层(丁中下层是I2的CCl4溶液)；用向上排空气法收集Cl2(戊中)；进行尾气吸收(己中)。利用针头连接后，分液漏斗与烧瓶内气压相等，有利于液体流下。
演练巩固提升
1．A　解析：本题考查海水的综合开发与利用。海水中含有大量的氮、磷等元素能引起赤潮，A项正确；结晶出的MgCl2·6H2O需要在HCl气氛中制无水MgCl2，否则由于水解而最终得到氧化镁，B项错误；反应④为Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，溴元素被还原，C项错误；粗盐提纯的顺序中要注意两点，一是Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入，二是盐酸最后加入，D项错误。
2．C　解析：选项A中化学方程式相当于卤素单质氧化S2－，易判断是正确的；对于选项C，IBr加入NaOH溶液中相当于IBr在水中先发生水解，最初产物应为HIO和HBr，因此最终产物必有Br－，但HIO发生歧化反应转化为HI和HIO3，故选项C不正确；同理IBr加入AgNO3溶液中可看成IBr在水中先发生水解，最初产物应为HIO和HBr，HIO发生歧化反应转化为HI和HIO3，再分别与Ag＋作用形成沉淀，所以选项D正确。
3．C　解析：A项，氯水中的HClO见光分解生成氧气；B项，氯水中的H＋与发酵粉中的NaHCO3反应生成CO2；氯水滴入NaBr溶液反应生成Br2和NaCl，没有气体产生，氯水滴入Na2O2中会产生O2。
4．B　解析：氯水中存在下列平衡：Cl2＋H2OHCl＋HClO，加入NaHCO3后，因为酸性HCl＞H2CO3＞HClO，所以NaHCO3与HCl反应而不与HClO反应，平衡向右移动，HClO的浓度增大；又因为HClO具有强氧化性，可将NaHSO3氧化，从而使HClO的浓度下降。
5．B　解析：相同温度下NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的小，A错；常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存，不能说明Cl2不与铁反应，也可能是反应速率很慢，事实上潮湿的Cl2不能用钢瓶贮存，因H2O对Fe与Cl2的反应有催化作用，故C错；D项中NaCl→NaHCO3→Na2CO3是非氧化还原反应，D错。
6．答案：(1)＋4
(2)2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O＋2NaCl
(3)2NaClO2＋Cl2===2ClO2＋2NaCl
解析：(1)根据化合价规则可写出氯元素的化合价。(2)反应物已经确定了，生成物的主要成分也知道，而且有比例关系，所以可以将化学方程式配平。(3)根据原子守恒和元素守恒就可以写出相应化学方程式。
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第3讲　化学电源　金属的腐蚀与防护
考纲点击
1．知道常见化学电源的种类，能根据已知的电池总反应式判断电池的正、负极，书写电极反应式。
2．认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能选用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。
一、化学电源
1．铅蓄电池是一种用途极广的二次电池，其电极反应式为
总反应式：__________________________________________________________________
2．燃料电池是通过燃料气体与氧气分别在两个电极上发生电极反应，将化学能转化为电能的装置。氢氧燃料电池的电极反应式为(电解质溶液显酸性)
总反应式：___________________________________________________________________
电池的电解质溶液也可以是碱性，其电极反应式为
正极：______________________________________________________________________
负极：_______________________________________________________________________
总反应式：___________________________________________________________________
特别提示：根据离子的存在条件要求可知，氢氧燃料电池的电极反应方程式书写时应注意电极产物的差异：
溶液性质 H2氧化后存在形式 O2还原后存在形式
酸性 H＋ H2O
中性 H＋ OH－
碱性 H2O OH－21世纪教育网
即时训练1最近美国科研人员研制出一种新型的镍镉长效电池，并设法降低了其毒性。镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是(　　)。
A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O
B．充电过程是化学能转化为电能的过程
C．放电时负极附近溶液的碱性不变
D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
即时训练2研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是(　　)。
A．水既是氧化剂又是溶剂
B．放电时正极上有氢气生成
C．放电时OH－向正极移动
D．总反应为：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
二、金属的腐蚀和防护
1．金属的电化学腐蚀
(1)金属的腐蚀是指金属与周围接触到的气体或液体物质发生____________而引起损耗的现象。金属腐蚀的本质是____________________，发生____反应；一般可分为____腐蚀和______腐蚀。
(2)电化学腐蚀：不纯的金属跟__________接触时，会发生______反应，______的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做__________。
①钢铁的析氢腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液酸性较强时，将发生析氢腐蚀。____是负极，____是正极；发生的电极反应为：负极________________；正极________________；生成的Fe(OH)2在空气中发生变化的化学方程式是________________________。
②钢铁的吸氧腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液______或呈______并溶有____时，将会发生吸氧腐蚀。负极反应为__________________；正极反应为____________________；总反应的方程式为________________________。
2．金属的电化学防护
金属防护的基本思路是：①防止____与__________直接接触。②防止金属形成________________。
金属防护的常用方法有：①改变金属的内部结构，使金属性质改变，成为耐腐蚀金属，如不锈钢等。②加保护层，如采用______、______、____、____或________等方法使金属与空气、水等物质隔离，以防金属氧化腐蚀。③电化学方法防腐蚀。
牺牲阳极的阴极保护法
这种方法通常是在被保护的钢铁设备(如锅炉内壁、船体外壳等)上装上若干____，作原电池的____极，不断遭受腐蚀，定期拆换，而使作为____极的钢铁设备被保护下来。
外加电流的阴极保护法
这种方法是将被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为____，用惰性电极作为____，两者均存在于______________，接上________；通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面产生______的积累，这样就抑制了______________，从而防止了__________。
特别提示：(1)原电池形成的三个条件必须同时具备，缺一不可，一旦形成原电池，化学反应速率将加快。在原电池反应中，正、负两极分别发生还原反应和氧化反应，得失电子总数相等。
(2)判断金属的腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀
①首先看金属：如金属是纯金属，也不与其他金属接触，则发生的腐蚀可能为化学腐蚀；若金属不纯或与其他金属接触，则发生的腐蚀为电化学腐蚀。
②其次看接触的物质：如接触的物质是干燥的物质、非电解质、气体单质等，金属发生的腐蚀为化学腐蚀；如接触的物质是电解质溶液，则发生的腐蚀可能为电化学腐蚀。
即时训练3下列有关金属腐蚀的说法正确的是(　　)。
A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程
B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程
C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气最终转化为铁锈
D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生
即时训练4下列事实不能用电化学理论解释的是(　　)。
A．轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块
B．镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用
C．铝片不需要用特殊方法保存
D．锌跟稀硫酸反应时，滴加少量硫酸铜溶液后，反应速率加快
一、化学电源
1．化学电源的分类
化学电源
2．常见化学电源大全
名称 电极材料 电解质溶液 电极反应 电池反应
酸性锌锰干电池 正极：石墨负极：锌 NH4Cl和ZnCl2 负极：Zn－2e－===Zn2＋正极：2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑ 2NH＋Zn===Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑
碱性锌锰干电池 正极：MnO2负极：锌 KOH溶液 负极：Zn＋2OH－－2e－==Zn(OH)2正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnOOH
铅蓄电池 正极：PbO2负极：Pb21世纪教育网 30% H2SO4溶液 负极：Pb＋SO－2e－PbSO421世纪教育网正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－PbSO4＋2H2O Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O
氢氧燃料电池 正极：石墨负极：石墨 KOH溶液 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 2H2＋O2===2H2O
铝—空气—海水电池 正极：空气负极：Al 海水 负极：4Al－12e－===4Al3＋正极：3O2＋12e－＋6H2O===12OH－ 4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
锌银电池 正极：Ag2O负极：Zn KOH溶液 负极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag
锂电池 正极：石墨负极：Li LiAlCl4SOCl2 负极：8Li－8e－===8Li＋正极：3SOCl2＋8e－===SO＋2S＋6Cl－ 8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S
【例1】下图所示是某太空空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH溶液为电解液，下列有关说法中正确的是(　　)。
A．该能量转化系统工作时，需不断补充H2O
B．该转化系统的能量本质上来源于太阳能
C．水电解系统中的阴极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．燃料电池放电时的负极反应：H2－2e－===2H＋
方法归纳
在书写电极反应式时往往只是考虑电极上的反应而忽视了电极反应后产生的物质与电解质溶液中的某些离子反应，因此要注意考虑离子反应、离子共存的情况；要根据化合价的变化判断正负极。
拓展应用1在全球电池十大排行榜中，南孚电池名列前茅。下列有关电池的说法不正确的是(　　)。
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
二、金属的腐蚀与防护
1．金属的腐蚀
(1)定义：金属或合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程。
(2)实质：M－ne－===Mn＋
(3)金属腐蚀的类型
化学腐蚀 电化学腐蚀
含义 直接与具有腐蚀性的化学物质接触发生氧化还原反应而消耗的过程 与电解质接触发生原电池反应而消耗的过程
发生的条件 金属 纯金属或合金 不纯金属或合金21世纪教育网21世纪教育网
氧化剂 非电解质为主(如O2、Cl2等) 电解质溶液中的溶质
电子得失 金属直接将电子转移给有氧化性的物质 活泼金属将电子间接转移给氧化性较强的物质
电流 无电流产生 有微电流产生
腐蚀对象 金属单质 较活泼金属
相互关系 化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时存在，以电化学腐蚀为主
(4)吸氧腐蚀与析氢腐蚀(以钢铁为例)
类型 吸氧腐蚀 析氢腐蚀
条件 水膜呈弱酸性或中性 水膜呈酸性
正极反应(C) O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 2H＋＋2e－===H2↑
负极反应(Fe) Fe－2e－===Fe2＋
其他反应 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈
2．金属的防护
金属的腐蚀取决于金属的本性和介质两个方面，因而金属防护一般可采用以下几种方法：
(1)保持金属表面干燥、洁净。
(2)制成合金，改善金属的性能(如在普通钢里掺入Cr、Ni制成不锈钢)。
(3)表面覆盖保护层
①涂油漆、搪瓷等；
②镀上一层不易被腐蚀的金属(如电镀)；
③用化学方法在金属表面生成一层致密的氧化物保护膜。
(4)电化学保护法。如把金属连接在电源的负极上，这样就能消除引起金属腐蚀的原电池反应(外加电流的阴极保护法)，也可在金属上铆接比它更活泼的另一种金属，发生金属腐蚀时是较活泼的金属被腐蚀而金属本身受到保护(牺牲阳极的保护法)。
【例2】如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(　　)。
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是：Fe－2e－===Fe2＋
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
方法归纳
(1)判断金属腐蚀快慢的规律
不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成微电池发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关：
①与构成微电池的材料有关。两极材料的活动性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速率就越快。
②与金属所接触的电解质强弱有关。活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。
一般来说可用下列原则判断：
电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐蚀措施的腐蚀。
(2)化学腐蚀和电化学腐蚀的过程
化学腐蚀：金属被氧化
电化学腐蚀：活泼金属被氧化
拓展应用2钢铁生锈过程发生如下反应：①2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2；②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；③2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O。下列说法正确的是(　　)。
A．反应①、②中电子转移数目相等
B．反应①中氧化剂是氧气和水
C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀
D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
关于金属腐蚀速率快慢的实验探究
金属腐蚀速率快慢的影响因素主要有：
1．电极材料的影响。
2．电解质溶液及其浓度的影响。
3．外加电源的影响。
4．其他条件的影响。
【实验典例】
取6根铁钉，6支干净的试管及其他材料，准备如下图
试管①放入一根铁钉，再注入蒸馏水，使铁钉和空气及水接触。
试管②的试管底放入硅胶(是一种干燥剂)，再放入铁钉，用棉花团堵住试管口，使铁钉和干燥空气接触。
试管③先放入一根铁钉，趁热倒入煮沸的蒸馏水(赶出原先溶解在蒸馏水中的空气)浸没铁钉，再加上一层植物油，使铁钉不能跟空气接触。
试管④中放入铁钉注入食盐水，使铁钉和空气及食盐水接触。
试管⑤放入相连的铁钉和锌片，注入自来水，浸没铁钉和锌片。
试管⑥放入相连的铁钉和铜丝，注入自来水浸没铁钉和铜丝。
把6支试管放在试管架上，几天后观察铁钉被腐蚀的情况。其中______试管内的铁钉未被腐蚀。从铁钉被腐蚀的情况可知引起和促进铁钉腐蚀的条件是_____________________
________________________________________________________________________。
1．化学与工农业生产和人类生活密切相关。下列说法中，正确的是(　　)。
A．钢铁在海水中比在河水中更易生锈
B．铜的金属活泼性比铁的弱，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀
C．铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应
D．用惰性电极分别电解CuCl2溶液和MgCl2溶液分别得到单质Cu和Mg
2．将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是(　　)。
A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移
B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH―形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈
D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋
3．用下列装置能达到预期目的的是(　　)。
A．甲图装置可用于电解精炼铝
B．乙图装置可得到持续、稳定的电流
C．丙图装置可达到保护钢闸门的目的
D．丁图装置可达到保护钢闸门的目的
4．据报道，摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电，其电池反应为2CH3OH＋3O2＋4OH－2CO＋6H2O，则下列说法中错误的是(　　)。
A．放电时，CH3OH参与反应的电极为负极
B．充电时，电解质溶液的pH逐渐减小
C．放电时，负极的电极反应为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
D．充电时，每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子
5．铁生锈是比较常见的现象，某实验小组为研究铁生锈的条件，设计了以下快速、易行的方法：
首先检查制取氧气装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象为：①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；③广口瓶中潮湿的铁丝表面依然光亮。
试回答以下问题：
(1)由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于______。能表示其原理的反应方程式为__________________________________________________。
(2)仪器A的名称为______，其中装的药品可以是______，其作用是_________________
________________________________________________________________________。
(3)由实验可知，该类铁生锈的条件为____________________________________________
________________________________________________________________________。
参考答案
基础梳理整合
一、1．PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O
Pb＋SO－2e－===PbSO4
Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
2．O2＋4H＋＋4e－===2H2O　2H2－4e－===4H＋　2H2＋O2===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－　2H2＋4OH－－4e－===4H2O　2H2＋O2===2H2O
即时训练1
A　解析：由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价的变化可知，充电时Ni(OH)2作阳极，电解质溶液为KOH溶液，所以电极反应式为：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O；Cd(OH) 2作阴极，Cd(OH)2＋2e－===Cd＋2OH－；充电的过程是将电能转化为化学能；放电时，Cd作负极，Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，Cd电极周围的c(OH－)减小，OH－向负极移动。
即时训练2
C　解析：放电时OH－向负极移动。
二、1．(1)氧化还原反应　金属失去电子变成阳离子　氧化　化学　电化学
(2)电解质溶液　原电池　较活泼　电化学腐蚀
①Fe　C　Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑　4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
②呈中性　弱酸性　O2　Fe－2e－===Fe2＋　2H2O＋O2＋4e－===4OH－　2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2
2．金属　氧化性介质　表面电解质溶液层
喷油漆　涂油脂　电镀　喷镀　表面钝化
锌块　负　正　阴极　阳极　电解质溶液中　直流电源　负电荷　钢铁失去电子的作用　钢铁的腐蚀
即时训练3
D
即时训练4
C
核心归纳突破
【例1】B　解析：水电解时阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，C项错误；燃料电池放电时负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O，故D项错误；A项中H2O可以循环利用，错误；B项正确。
拓展应用1　B　解析：二次电池，即可充电电池，所以A项对。在原电池中，活泼金属Zn是负极，负极失电子发生氧化反应，因此电子的流向是由负极(锌电极)流向正极(铜电极)，B项错。
【例2】B　解析：a为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故B项错。
拓展应用2　A　解析：反应①中水既不是氧化剂，也不是还原剂，B错。选项C中钢质(主要成分是Fe)水管与铜质(主要成分是Cu)水龙头构成原电池，较活泼的钢质水管腐蚀速率加快，C错。钢铁可认为是铁碳合金，在潮湿的空气中构成了原电池，易发生电化学腐蚀而使铁生锈，D错。
实验探究拓展
实验典例
答案：②③⑤　水、空气、电解质溶液、不活泼金属杂质的存在
解析：此题实际是利用原电池形成的条件及原理解释金属腐蚀速率问题。由于②③两个试管不具备构成原电池的条件，不能发生电化学腐蚀，所以暂未被腐蚀。而试管⑤尽管具备构成原电池的条件，但Zn比铁活泼，在原电池中作负极，使铁失电子的反应难以发生，所以铁也暂未被腐蚀。引起和促进铁钉被腐蚀的条件是：水、空气、电解质溶液和不活泼金属杂质的存在。
演练巩固提升
1．A　解析：A选项，海水中电解质浓度大，易形成原电池，正确；C选项，均发生的是氧化反应；D选项，Mg的活泼性大于H的，所以不会生成Mg单质，错误。
2．B　解析：NaCl溶液滴到一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后在液滴覆盖的圆周中心区(a)被腐蚀变暗，实际上是发生了吸氧腐蚀，这时，负极电极反应为：Fe－2e－===Fe2＋，正极电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，在液滴外沿，由于Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，形成了棕色铁锈环(b)。若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，由于Fe的金属活动性比铜强，Fe仍为负极，负极发生的电极反应为：Fe－2e－===Fe2＋。又根据在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极的规律，Cl－应由b区向a区迁移。所以A、C、D选项均错误，B选项正确。
3．D　解析：AlCl3溶液中存在Al3＋、H＋，通电时后者先得电子，故阴极得到的不是铝，而是氢气，A不能达到目的；乙图所示的这种原电池中，电流会迅速衰减，乙装置不能达到目的；丙装置中阳极材料应为活泼的金属，故不能达到预期目的。
4．B　解析：放电时为原电池，从化合价判断CH3OH在电池的负极上反应，电极反应为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；充电时为电解池，阴极反应为CO＋6H2O＋6e－===CH3OH＋8OH－，溶液的pH增大；从电极反应来看，每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子，综上所述错误的为B项。
5．答案：(1)电化学腐蚀　负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－[也可以写总反应方程式，多写Fe(OH)2→Fe(OH)3的反应方程式也不算错]
(2)球形干燥管　碱石灰(或无水CaCl2)　干燥O2
(3)①与O2接触，②与水接触
解析：这是一道实验设计题，要求证明铁生锈是两个条件共同作用造成的。
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第3讲　生产生活中的含氮化合物
考纲点击
1．了解N的单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2．了解N的单质及其重要化合物对环境的影响。
3．N及其重要化合物各部分知识的综合应用。
一、氮气及氮氧化物的产生和转化
1．氮气
(1)氮的固定
①含义：使空气中______的氮转化为________的过程。
②方法
(2)氮气的结构和物理性质
电子式 结构式 颜色 气味 水溶性 密度
____溶于水
(3)氮气的化学性质
通常情况下，N2化学性质很稳定，只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。
写出相关反应方程式
2．氮的氧化物
3．环境保护
将下列环境问题与对应污染物用线连接起来。
即时训练1氮元素在地球上含量丰富，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。下列叙述与氮元素的循环无关的是(　　)。
A．工业合成氨的过程是固氮的过程
B．自然界中，氨是动物体特别是蛋白质腐败后的产物
C．为防止粮食、罐头、水果等食品腐烂，常用氮气作保护气
D．电闪雷鸣的雨天，N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收
即时训练2(1)用化学方程式表示“雷雨发庄稼”的原理。
①________________________________________________________________________，
②________________________________________________________________________，
③________________________________________________________________________。
雨水中的HNO3进入土壤与矿物质作用生成______，其中______被植物根系吸收。
(2)NO2与溴蒸气都是红棕色气体，请说出一种简单的鉴别方法。
二、氮肥的生产及使用
1．NH3的生产
德国化学家____首次合成出了氨，反应方程式为____________________________。
2．NH3的结构和物理性质
电子式 结构式[来源:21世纪教育网] 密度 颜色 气味 水溶性 沸点
____液化
3．NH3的化学性质
特别提示：因为NH3的还原性，NH3在常温下较易与Cl2反应：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl，故NH3、Cl2在常温下不能共存。
4．氨气的制法21世纪教育网
(1)工业制法
________________________________________________________________________。21世纪教育网
(2)实验室制法
①原理_________________________________________________________________。：
②装置：______________。
③干燥剂：______。
④收集方法：____________。
⑤验满：__________________。
5．铵盐
(1)常见铵盐及氮肥
俗名 硫铵 氯铵 碳铵 硝铵 尿素
化学式
(2)物理性质：都是白色或无色晶体，都____溶于水。
(3)化学性质
①不稳定性
写出NH4Cl、NH4HCO3受热分解的化学方程式：
____________________；____________________。
②与强碱反应
写出NH4Cl与NaOH加热反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
(4)NH的检验
取少许样品(固体或溶液)与强碱(固体或溶液)共热，产生的气体能够使____________试纸____。
6．自然界氮的循环
即时训练3下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是(　　)。
A．①② B．②③ C．③④ D．①③
即时训练4氨气溶于水得到氨水，氯气溶于水得到氯水，下列关于新制的氨水、氯水的描述正确的是(　　)。
A．“两水”都是混合物，溶液中含有的粒子种类、数目相同
B．“两水”都有刺激性气味，都能漂白有机色素21世纪教育网
C．“两水”中都存在可逆反应的化学平衡和弱电解质的电离平衡
D．“两水”放置时间较久后都会因为相同的原理而变质
三、硝酸
1．物理性质
气味 颜色 挥发性 溶解性
____色，久置呈____色
2．化学性质
(1)强酸性：硝酸具有酸的通性。
紫色石蕊溶液——说明氧化性：______________。
(2)不稳定性
硝酸见光或受热易分解，化学方程式为：_______________________________________
________________________________________________________________________。
存放HNO3时，应放在____试剂瓶里，并置于阴凉处。
(3)强氧化性
①与金属的反应(除Au、Pt外，大部分金属能与硝酸反应)，都不产生H2。
a．Cu与浓、稀硝酸都能反应，其反应的化学方程式分别为：____________________，____________________。
b．铁、铝遇冷的浓硝酸能发生____，故可用铁、铝容器运输冷的浓硝酸。
②与非金属(如木炭)反应______________________。
③与某些还原性化合物(如Fe2＋等)反应，离子方程式为：___________________________。
(4)参与有机反应
硝化反应、酯化反应以及与蛋白质发生的颜色反应等。
3．制备
工业制备过程
①________________________________________________________________________，
②________________________________________________________________________，
③________________________________________________________________________。
即时训练5下列反应中，浓硝酸既表现氧化性，又表现出酸性的是(　　)。
①浓硝酸中滴入石蕊溶液并微热　②氧化亚铁与浓硝酸反应　③氢氧化铝与浓硝酸反应　④碳与浓硝酸反应
A．①②　　 B．③④　　 C．①④　　 D．②③
即时训练6如图所示，A、B、C、D、E五种物质的相互转化关系。
请完成下列问题：
(1)若A通常状态下为固态单质，则分别为(写化学式)：A________，B________，D________。
E→C的化学方程式为_____________________________________________________。
(2)若A通常状态下为气态单质，则分别为(写化学式)：A________，D________。
B→C的化学方程式为______________________________________________________。
一、氮的氧化物溶于水的计算
1．NO2溶于水的计算
NO2或NO2与N2(非O2且不溶于水)混合气体溶于水，可依据：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，利用气体体积差值进行计算，V(NO2)＝ΔV(ΔV表示体积差)。
2．NO2和O2混合气体溶于水的计算
由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，当体积比：
V(NO2)∶V(O2)
(1)当O2过量时
V(NO2)＝ΔV，V(O2)＝V总－V(NO2)。
(2)当NO2过量时
剩余NO的体积为V余，相当于NO2体积为3V余，则V(O2)＝(V总－3V余)，V(NO2)＝(V总－3V余)＋3V余。
3．NO与O2同时通入水中的计算
发生反应：2NO＋O2===2NO2，
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
总反应方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。
当体积比：
V(NO)∶V(O2)
4．NO2、NO、O2三种混合气体通入水中的计算
(1)可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。
(2)也可先将NO2和H2O反应转化为NO，按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。
(3)还可以利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断：
N∶O
【例1】同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们分别是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是(　　)。
A．V1＞V2＞V3 B．V1＞V3＞V2
C．V2＞V3＞V1 D．V3＞V1＞V2
二、金属与硝酸的反应
1．金属与HNO3反应的一般通式
(1)金属＋浓硝酸―→金属硝酸盐＋NO2↑＋H2O
(2)金属＋稀硝酸―→金属硝酸盐＋NO↑＋H2O
2．反应规律
(1)金属与硝酸反应一般不生成H2。浓硝酸一般被还原为NO2，稀硝酸一般被还原为NO。
(2)铁与稀硝酸反应，先生成Fe(NO3)3，若Fe过量，Fe(NO3)3再和Fe反应生成Fe(NO3)2。
(3)铜与浓硝酸反应，若Cu过量，开始时硝酸的还原产物为NO2，随着反应的进行，浓硝酸变稀，硝酸的还原产物为NO，最终应得到NO2和NO的混合气体。
3．计算方法
(1)原子守恒法
HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。
(2)得失电子守恒法
HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。
(3)电荷守恒法
HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)则有：
c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。
(4)离子方程式计算法
金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。
【例2】锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水。当生成1 mol硝酸锌时，被还原的硝酸的物质的量为(　　)。
A．2 mol B．1 mol C．0.5 mol D．0.25 mol
拓展应用将11.2 g的MgCu混合物完全溶解于足量的硝酸中，收集反应产生的X气体。再向所得溶液中加入适量的氢氧化钠溶液，产生21.4 g沉淀。根据题意推断气体X的成分可能是(　　)。
A．0.3 mol NO2和0.3 mol NO
B．0.1 mol NO、0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4
C．0.2 mol NO2和0.1 mol N2O4
D．0.6 mol NO
1．在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。下列说法不正确的是(　　)。
A．NO2是该过程的中间产物
B．NO和O2必须在催化剂表面才能反应
C．汽车尾气的主要污染成分包括CO和NO
D．催化转化总反应为：2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2
2．硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是(　　)。
A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性
B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
3．将充有n mL NO和m mL NO2气体的试管倒立于盛水的水槽中，然后通入n mL O2。气体体积均在同温同压下测定，且m＞n，则充分反应后，试管中气体在同温同压下的体积为(　　)。
A．(m－n)/3 mL　　 　　　 B．(n－m)/3 mL
C．(4m－1)/13 mL D．3/(m－n) mL
4．(双选)气体X可能由NH3、Cl2、HBr、CO2中的一种或几种组成，已知X通入AgNO3溶液时产生浅黄色沉淀，该沉淀不溶于稀硝酸溶液，若将X通入澄清石灰水中，却不见沉淀产生，则有关气体X的成分的下列说法正确的是(　　)。
A．一定含有HBr，可能含有CO2
B．一定不含CO2
C．一定不含NH3、Cl2
D．可能含有Cl2、CO2
5．将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答：
(1)NO的体积为______ L， NO2的体积为______ L。
(2)待产生的气体全部释放后，向溶液加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为______ mol·L－1。
(3)欲使铜和硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的H2O2______ g。
参考答案
基础梳理整合
一、1．(1)①游离态　化合态氮
②生物　合成氨
(2)∶N N∶　N≡N　无色　无味　难　与空气接近
(3)N2＋3H22NH3
N2＋O22NO
N2＋3MgMg3N2
2．无色　红棕色　有毒　有毒　微溶　能溶　2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　①与血红蛋白结合使人中毒　②转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾　形成酸雨、光化学烟雾
3.
即时训练1
C
即时训练2
答案：(1)①N2＋O22NO　②2NO＋O2===2NO2　③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　硝酸盐　NO
(2)方法一：AgNO3溶液法，产生淡黄色沉淀的是溴蒸气，无现象的是NO2；
方法二：水洗法，溶于水后溶液呈无色的为NO2，呈橙黄色的是溴蒸气；
方法三：CCl4法，不溶于CCl4的是NO2，溶于CCl4的是溴蒸气。
二、1．哈伯　N2＋3H22NH3
2．H∶∶H　　比空气小　无色　刺激性　极易溶
高，易
3．NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－　红　NH3＋HCl===NH4Cl　2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4　4NH3＋5O24NO＋6H2O　还原
4．(1)N2＋3H22NH3[来源:21世纪教育网]
(2)①2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
②固＋固气　③碱石灰　④向下排空气法　⑤用湿润的红色石蕊试纸
5．(1)(NH4)2SO4　NH4Cl　NH4HCO3　NH4NO3　CO(NH2)2
(2)易　(3)①NH4ClNH3↑＋HCl↑　NH4HCO3NH3↑＋H2O↑＋CO2↑　②NH＋OH－NH3↑＋H2O　(4)湿润的红色石蕊　变蓝
即时训练3
D　解析：NH4Cl受热可产生NH3和HCl，但两者遇冷会重新反应生成NH4Cl，在此过程中还有可能出现堵塞导管的情况，因此不能用①的方法制取氨气。③中试管口未向下倾斜，会导致液体倒流入试管而使试管炸裂，③不可行。浓氨水滴入氧化钙固体中，会发生CaO＋2NH3·H2O===Ca(OH)2＋2NH3↑，故可用②的方法制取氨气。浓氨水受热产生氨气，通过碱石灰吸收水蒸气后即得干燥的NH3，所以④符合要求。
即时训练4
C　解析：氯水中存在的微粒有：Cl2、H2O和HClO、Cl－、ClO－、H＋、OH－，氨水中存在的微粒有：NH3、H2O和NH3·H2O、NH、H＋、OH－，A错；氨水无漂白性，B错；氯水变质是因为HClO见光分解，氨水变质是由于氨气的挥发，D错。
三、1．刺激性　无　黄　易挥发　易溶于水
2．(1)浓硝酸＞稀硝酸　(2)4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O　棕色　(3)①a.Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　b．钝化
②C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O　③3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
3．①4NH3＋5O24NO＋6H2O　②2NO＋O2===2NO2　③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
即时训练5
A
即时训练6
答案：(1)S　H2S　SO3　Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(2)N2　NO2　4NH3＋5O24NO＋6H2O
核心归纳突破
【例1】B　解析：本题考查了氮的氧化物NO2和NO的性质以及它们与H2O反应的体积的变化，着重考查学生分析问题、解决问题的能力。
①NO与H2O不反应，设原有NO、NO2各3体积，则由反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，3体积的NO2与H2O反应后，变为1体积NO，此时剩余NO的总体积与原来气体的体积比为4∶6。②由反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知等体积的NO2和O2混合溶于水时O2过量，若二者皆为4体积，则剩余3体积氧气，与原来总体积的比为3∶8。③N2不与水反应，NH3与H2O完全反应，气体剩余体积为原来的一半。显然有V1＞V3＞V2。
【例2】D　解析：方法一：根据题给信息可得方程式：4Zn＋10HNO3===4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O，稀硝酸的还原产物是NH4NO3，由方程式可知：当生成4 mol Zn(NO3)2时被还原的HNO3为1 mol，故生成1 mol Zn(NO3)2时，被还原的HNO3为0.25 mol，D项正确。
方法二：由电子得失守恒可知：～(NO3)2～失2e－；HO3～H4NO3～得8e－，即关系式为：4Zn(NO3)2～HNO3，D正确。
拓展应用　B　解析：本题考查得失电子守恒与原子守恒在金属与酸反应中的应用。沉淀的质量减去金属的质量等于氢氧根的质量，所以n(OH－)＝＝0.6 mol，转移电子的物质的量也为0.6 mol。A中对应电子的物质的量为0.3×1 mol＋0. 3×3 mol＝1.2 mol；B中对应电子的物质的量为0.1×3 mol＋0.2×1 mol＋0.05×2×1 mol＝0.6 mol；C中对应电子的物质的量为0.2×1 mol＋0.1×2×1 mol＝0.4 mol；D中对应电子的物质的量为0.6×3 mol＝1.8 mol。
演练巩固提升
1．B　解析：根据图示，汽车排放的有毒气体是NO、CO，NO跟空气接触转变为NO2，经过催化剂最终转化为无毒气体CO2和N2，所以反应物中没有NO2，生成物中也没有，NO2是中间产物，选项A、C、D正确；NO和O2反应不需要催化剂，一接触就会反应，所以不需要在催化剂表面进行，选项B不正确。
2．D　解析：使滴有酚酞的NaOH溶液红色褪去，是因为HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2O，而不是因为强氧化性，D错误。
3．A　解析：(1)设氮氧化物全部反应，则氧气剩余，由反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，参加反应的O2的体积为m mol，再：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，参加反应的O2的体积为n mL，故剩余气体的体积为：n－m－n＝(n－m)/4，因m＞n，故不符合题意；
(2)设氧气全部反应，氮氧化物剩余，充分反应后，最终剩余的气体为NO；根据电荷守恒，剩余气体的体积为(3n＋m－4n)/3 mL＝(m－n)/3 mL，A项正确。
4．AC　解析：X与AgNO3溶液反应生成不溶于硝酸的淡黄色沉淀，则一定有HBr，而NH3和Cl2与HBr不共存，所以一定没有NH3和Cl2，HBr溶于水是强酸，CaCO3能溶于酸中，所以不能确定CO2是否存在。
5．答案：(1)5.824　5.376
(2)
(3)57.8
解析：(1)设反应得到的NO为x mol，NO2为y mol。
解题思路为化合价升降相等(铜元素化合价的升高等于N元素化合价的降低)
　解得　
(2)溶液中HNO3的物质的量为n(NaOH)＋n(NOx)，所以c(HNO3)＝(aV×10－3＋0.5)/0.14 mol·L－1。
(3)加入双氧水的目的是将氮氧化物氧化成＋5价的硝酸盐。根据氧化还原反应的电子得失相等(电子守恒)，双氧水得到的电子数和铜失去的电子数相等，即：30%的双氧水的质量为(0.51×2×) g＝57.8 g。
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第3讲　盐类的水解
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1．掌握盐类水解的原理，能正确分析盐类水解的原因。
2．掌握盐水解的规律，正确书写盐类水解方程式。
3．了解影响盐类水解的因素，能分析促进和抑制盐类水解的条件。
4．了解盐类水解的应用，能分析和解释常见的盐类水解现象。
一、盐类的水解反应
1．盐类水解反应的本质
盐类水解反应的本质是在溶液中盐电离出的________或__________跟水电离出来的H＋或OH－结合生成弱电解质，从而破坏了水的电离平衡，增大了水的电离程度，造成溶液中氢离子浓度与氢氧根离子浓度不相等，使溶液显示不同程度的酸碱性。因此盐水解时一定有____________生成。
盐类水解反应可看成是酸碱中和反应的逆反应。即盐＋水酸＋碱。
2．水解方程式的书写
(1)一般地说，盐类水解的程度不大，应该用可逆号“”表示。盐水解一般不会产生沉淀和气体，所以不用符号“↓”和“↑”表示。如：
Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋[来源:21世纪教育网]
NH＋H2ONH3·H2O＋H＋
(2)多元弱酸盐的水解是分步进行的，可用多步水解方程式表示。
如Na2CO3溶液的水解反应为：
CO＋H2OHCO＋OH－
HCO＋H2OH2CO3＋OH－
(3)发生相互促进的双水解并有难溶物生成时，由于反应彻底，故生成物中出现的不溶于水的沉淀或气体物质均要注明状态，即标上“↓”和“↑”符号，中间用“===”连接，如Al3＋与HCO发生双水解的离子方程式为______________________________。
3．盐类水解反应的规律
盐的类型 实例 是否水解 发生水解的离子 溶液酸碱性
强酸强碱盐 NaCl、KNO3、BaCl2 不水解21世纪教育网 — 中性
强酸弱碱盐 NH4Cl、CuSO4 水解 NH＋4、Cu2＋ 酸性
强碱弱酸盐 Na2CO3、Na2S 水解 CO2－3、S2－ 碱性
弱酸弱碱盐 NH4F、CH3COONH4 水解 NH＋4、F－、CH3COO－ 可能显酸性、中性或碱性，由两弱离子的水解程度决定
盐类水解规律可用四句话来概括：“有______才水解，谁______谁水解，越______越水解，谁______显谁性。”
特别提示：盐类水解方程式的书写要与弱电解质的电离方程式的书写联系记忆，都用“”不能用“===”(彻底的双水解反应除外)；多元弱酸的电离与弱酸根离子的水解都是分步完成的，书写时以第一步为主；多元弱碱的电离方程式与多元弱碱阳离子的水解方程式都不要求分步书写。
即时训练1在纯碱溶液中滴入酚酞，所观察到的现象是__________________________，其原因是(以离子方程式和简要文字说明)：________________________。
二、影响盐类水解的因素
1．影响盐类水解的因素
(1)内因：盐本身的性质
①弱碱越弱，其阳离子的水解程度就越______，溶液酸性越______。
②弱酸越弱，其阴离子的水解程度就越______，溶液碱性越______。
(2)外因
①温度：升高温度，水解平衡______，水解程度______。
②浓度
增大盐溶液的浓度，水解平衡______，水解程度______，但水解产生的离子浓度______，加水稀释，水解平衡______，水解程度______，但水解产生的离子浓度______。
______c(H＋)，促进弱酸强碱盐的水解，抑制强酸弱碱盐的水解；______c(OH－)，促进强酸弱碱盐的水解，抑制弱酸强碱盐的水解。
2．盐类水解的应用
(1)通常在配制FeCl3、SnCl2等盐溶液时，常将它们溶于________中，然后再用水______________，以抑制________________。配制FeCl2溶液时，既要加__________，其作用是______________，又要加________，其作用是________________。
(2)要使FeCl3溶液里的FeCl3尽可能地水解，常用的措施是______________。
即时训练2下列措施能使Na2S溶液中c(Na＋)/c(S2－)的值减小的是(　　)。
A．加入盐酸
B．加入适量的NaOH溶液
C．加入适量的KOH溶液
D．升温
一、盐类水解的类型及影响因素
1．盐类水解的类型
盐的类型 是否水解 常见能水解的离子 溶液pH
强碱弱酸盐 水解 一价：CH3COO－、HS－、AlO、ClO－、HCO等；二价：S2－、CO、SiO、HPO、SO等；三价：PO、AsO等 pH＞7
强酸弱碱盐 水解 一价：NH、Ag＋等；二价：Fe2＋、Cu2＋、Sn2＋、Zn2＋等；三价：Al3＋、Fe3＋等 pH＜7
强酸强碱盐 不水解 — pH＝7
2．影响盐类水解的因素[来源:21世纪教育网]
(1)主要因素是盐本身的性质
组成盐的酸根对应的酸越弱，水解程度越大，溶液碱性就越强，pH越大。
组成盐的阳离子对应的碱越弱，水解程度越大，溶液酸性就越强，pH越小。
(2)影响盐类水解的外界因素
①温度：盐的水解是吸热反应，因此升高温度水解程度增大。
②浓度：盐浓度越小，水解程度越大；盐浓度越大，水解程度越小。
③外加酸碱能促进或抑制盐的水解。例如水解呈酸性的盐溶液加酸则抑制水解。
【例1】物质的量浓度相同的下列溶液，pH由大到小排列正确的是(　　)。
A．Ba(OH)2、Na2SO3、FeCl3、KCl
B．Na2SiO3、Na2CO3、KNO3、NH4Cl
C．NH3·H2O、H3PO4、Na2SO4、H2SO4
D．NaHCO3、C6H5COOH、C2H5OH、HCl
二、盐类水解的应用
1．判断溶液的酸碱性时要考虑盐的水解，特别是在判断酸与碱恰好完全反应所得溶液的酸碱性时，要注意生成的盐能否水解。
酸式盐的水溶液显什么性，这要看该盐的组成粒子的性质。
(1)强酸的酸式盐只电离，不水解，一定显酸性。如NaHSO4。21世纪教育网
(2)弱酸酸式盐存在两种趋势：HR－H＋＋R2－(电离，显酸性)，HR－＋H2OH2R＋OH－(水解，显碱性)。
很显然如果电离趋势占优势，则显酸性，如H2PO、HSO；如果水解趋势占优势，则显碱性，如HCO、HS－、HPO等。
2．判断溶液中离子能否大量共存时要考虑盐的水解。如Al3＋、Fe3＋与HCO、CO、AlO等不能大量共存。
3．配制易水解的盐溶液时，应考虑抑制盐的水解。如配制FeCl3溶液时，需加几滴盐酸，抑制Fe3＋的水解。
4．某些试剂的贮存要考虑盐的水解。例如Na2CO3溶液、Na2SiO3溶液等，因水解呈碱性，试剂瓶必须用橡胶塞。
5．加热浓缩某盐溶液时要考虑盐的水解。如浓缩FeCl2、FeCl3、AlCl3溶液(挥发性酸的弱碱盐灼烧后，由于酸挥发，生成的弱碱热稳定性差，最后得氧化物。但要注意加热时有的可能发生氧化还原反应等。由浓缩到烧干，不同阶段产物不同)。
6．某些物质的制取或除杂：如实验室中制备氢氧化铁胶体：将少量饱和三氯化铁溶液滴入沸腾的水中，反应为：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋。如除去CuCl2溶液中FeCl3杂质可采用加入CuO或加水稀释，而后过滤的方法。
7．解释生活、生产中的一些化学现象：如用明矾净水：Al3＋＋3H2O===Al(OH)3(胶体)＋3H＋；科学施肥：铵态氮肥不能和草木灰混施等。
8．比较盐溶液中离子浓度的大小。如NH4Cl溶液中离子浓度由大到小的顺序是c(Cl－)＞c(NH)＞c(H＋)＞c(OH－)。
9．制备某些盐时要考虑水解：Al2S3、MgS、Mg3N2等物质极易与水作用，它们在溶液中不能稳定存在，所以制取这些物质时，不能用复分解反应的方法在溶液中制取，而只能用干法制备。
10．某些活泼金属与强酸弱碱溶液反应，要考虑水解：如Mg、Al、Zn等活泼金属与NH4Cl、CuSO4、AlCl3等溶液反应。
11．判断中和滴定终点时溶液酸碱性，选择指示剂以及当pH＝7时酸或碱过量的判断等问题时，应考虑到盐的水解。如CH3COOH与NaOH刚好反应时pH＞7，若二者反应后溶液pH＝7，则CH3COOH过量。
12．净水剂的选择：如KAl(SO4)2·12H2O、FeCl3等均可作净水剂，应从水解的角度解释。
13．某些显酸性的盐溶液和某些显碱性的盐溶液反应，如Al2(SO4)3溶液与NaHCO3溶液反应会产生大量CO2——泡沫灭火器的制造原理，其反应的离子方程式为Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑。
【例2】下列根据反应原理设计的应用，不正确的是(　　)。
A．CO＋H2OHCO＋OH－　热的纯碱溶液清洗油污
B．Al3＋＋3H2O===Al(OH)3(胶体)＋3H＋　明矾净水
C．Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑　泡沫灭火器灭火
D．SnCl2＋H2O===Sn(OH)Cl↓＋HCl　配制氯化亚锡溶液时加入氢氧化钠
三、溶液中离子浓度分析
1．溶液中离子浓度大小比较的规律
(1)理清一条思路，掌握分析方法
(2)熟悉两大理论，构建思维基点
①电离理论
a．弱电解质的电离是微弱的，电离产生的微粒都非常少，同时还要考虑水的电离，如氨水溶液中：
c(NH3·H2O)＞c(OH－)＞c(NH)
b．多元弱酸的电离是分步进行的，其主要是第一级电离。如在H2S溶液中：
c(H2S)＞c(H＋)＞c(HS－)＞c(S2－)
②水解理论
a．弱离子的水解损失是微量的(双水解除外)，但由于水的电离，故水解后酸性溶液中c(H＋)或碱性溶液中c(OH－)总是大于水解产生的弱电解质溶液的浓度。如NH4Cl溶液中：c(Cl－)＞c(NH)＞c(H＋)＞c(NH3·H2O)
b．多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的，其主要是第一步水解，如在Na2CO3溶液中：
c(CO)＞c(HCO)＞c(H2CO3)
(3)把握三种守恒，明确等量关系
①电荷守恒　②物料守恒　③质子守恒
2．溶液中的守恒关系
(1)电荷守恒规律：电解质溶液中，不论存在多少种离子，溶液总是呈电中性，即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数，这就是所谓的电荷守恒规律。如NaHCO3溶液中存在着Na＋、H＋、HCO、CO、OH－，且存在如下关系：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO)＋c(OH－)＋2c(CO)。
(2)物料守恒规律：电解质溶液中，由于某些离子能够水解或电离，离子种类增多了，但某些关键性的原子总是守恒的。如K2S溶液中S2－、HS－都能水解，故硫元素以S2－、HS－、H2S三种形式存在，它们之间有如下守恒关系：c(K＋)＝2c(S2－)＋2c(HS－)＋2c(H2S)。
(3)质子守恒规律
质子守恒：指溶液中酸碱反应的结果，得质子后的产物得到质子的物质的量应该与失质子后的产物失去质子的物质的量相等。如Na2CO3溶液中的质子守恒关系为c(H＋)＋c(HCO)＋2c(H2CO3)＝c(OH－)。
【例3－1】对于0.1 mol·L－1 Na2SO3溶液，正确的是(　　)。
A．升高温度，溶液pH降低
B．c(Na＋)＝2c(SO)＋c(HSO)＋c(H2SO3)
C．c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(SO)＋2c(HSO)＋c(OH－)
D．加入少量NaOH固体，c(SO)与c(Na＋)均增大21世纪教育网
【例3－2】向体积为Va的0.05 mol·L－1 CH3COOH溶液中加入体积为Vb的0.05 mol·L－1 KOH溶液，下列关系错误的是(　　)。
A．Va＞Vb时：c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＞c(K＋)
B．Va＝Vb时：c(CH3COOH)＋c(H＋)＝c(OH－)
C．Va＜Vb时：c(CH3COO－)＞c(K＋)＞c(OH－)＞c(H＋)
D．Va与Vb任意比时：c(K＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(CH3COO－)
水解原理在化学反应中的应用实验
水解原理在化学反应中的应用主要表现在：
1．判断酸、碱性强弱。
2．判断离子浓度大小。
3．判断物质的类型。
【实验典例】
(Ⅰ)常温下，将某一元酸HA(甲、乙、丙、丁代表不同的一元酸)和NaOH溶液等体积混合，两种溶液的物质的量浓度和混合溶液的pH如下表所示：
实验编号 HA的物质的量浓度/(mol·L－1) NaOH的物质的量浓度/(mol·L－1) 混合后溶液的pH
甲 0.1 0.1 pH＝a
乙 0.12 0.1 pH＝7
丙 0.2 0.1 pH＞7
丁 0.1 0.1 pH＝10
(1)从甲组情况分析，如何判断HA是强酸还是弱酸？
________________________________________________________________________。
(2)乙组混合溶液中粒子浓度c(A－)和c(Na＋)的大小关系______。
A．前者大 B．后者大
C．两者相等 D．无法判断
(3)从丙组实验结果分析，该混合溶液中离子浓度由大到小的顺序是________________________。
(4)分析丁组实验数据，写出混合溶液中下列算式的精确结果(列式)：
c(Na＋)－c(A－)＝______mol·L－1
(Ⅱ)某二元酸(化学式用H2B表示)在水中的电离方程式是：H2B===H＋＋HB－　HB－H＋＋B2－
回答下列问题：
(5)在0.1 mol·L－1的Na2B溶液中，下列粒子浓度关系式正确的是______。
A．c(B2－)＋c(HB－)＝0.1 mol·L－1
B．c(B2－)＋c(HB－)＋c(H2B)＝0.1 mol·L－1
C．c(OH－)＝c(H＋)＋c(HB－)
D．c(Na＋)＋c(OH－)＝c(H＋)＋c(HB－)
1．下列事实不属于盐类水解应用的是(　　)。
A．明矾、氯化铁晶体常用于净水
B．铵盐类氮肥和草木灰不宜混施
C．泡沫灭火器的使用原理
D．硫酸跟过量的锌片反应，加入数滴硫酸铜溶液，生成氢气速率加快
2．下列反应不属于水解反应或水解方程式不正确的是(　　)。
①HR－＋H2OR2－＋H3O＋
②Zn2＋＋2H2O===Zn(OH)2＋2H＋
③CO＋2H2OH2CO3＋2OH－
④Br－＋H2OHBr＋OH－
A．①② B．③④
C．①②④ D．全部
3．25 ℃时，在pH都等于9的NaOH和CH3COONa两种溶液中，设由水电离产生的OH－浓度分别为A mol·L－1和B mol·L－1，则A与B的关系为(　　)。
A．A＞B B．A＝10－4B
C．B＝10－4A D．A＝B
4．已知25 ℃时有关弱酸的电离平衡常数：
弱酸化学式 CH3COOH HCN H2CO3
电离平衡常数(25 ℃) 1.8×10－5 6.2×10－10 K1＝4.4×10－7K2＝4.7×10－11
则下列有关说法正确的是(　　)。
A．等物质的量浓度的各溶液pH关系为：pH(NaCN)＞pH(Na2CO3)＞pH(CH3COONa)
B．a mol·L－1 HCN溶液与b mol·L－1 NaOH溶液等体积混合后，所得溶液中c(Na＋)＞c(CN－)，则a一定大于b
C．冰醋酸中逐滴加水，则溶液的导电性、醋酸的电离度、pH均先增大后减小
D．NaHCO3和Na2CO3混合溶液中，一定存在c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HCO)＋2c(CO)
参考答案
基础梳理整合
一、1．阴离子　阳离子　弱电解质
2．Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑
3．弱　弱　弱　强
即时训练1
溶液变红　纯碱溶液中滴入酚酞，由于CO水解溶液显碱性，使溶液呈红色，CO＋H2OHCO＋OH－
二、1．(1)①大　强　②大　强
(2)①正向移动　增大　②正向移动　减小　增大　正向移动　增大　减小　增大　增大
2．(1)浓盐酸　稀释至所需浓度　Fe3＋、Sn2＋的水解　稀盐酸　抑制Fe2＋的水解　铁粉　防止Fe2＋被氧化
(2)增大溶液的pH
即时训练2
C　解析：在Na2S溶液中存在S2－＋H2OHS－＋OH－，A项加入盐酸时，氢离子中和氢氧根离子，水解平衡右移，n(S2－)减小，c(Na＋)/c(S2－)的值增大；B项加入适量的NaOH溶液，c(OH－)增大，使平衡左移，n(S2－)增大，而n(Na＋)增大的更多，故c(Na＋)/c(S2－)的值增大；C项加入适量的KOH溶液，n(OH－)增大，平衡左移，n(S2－)增大，而n(Na＋)不变，故c(Na＋)/c(S2－)的值减小；D项升温，水解程度增大，n(S2－)的值减小，而n(Na＋)不变，故c(Na＋)/c(S2－)的值增大。
核心归纳突破
【例1】B　解析：本题考查同浓度不同溶液酸碱性的比较，重点考查盐类水解规律的灵活应用。KCl、KNO3、Na2SO4均为强酸强碱盐，不水解，溶液显中性，而A中Na2SO3、FeCl3分别水解而使溶液显碱性、酸性；B中由于酸性H2SiO3＜H2CO3，根据越弱越水解可判断溶液碱性Na2SiO3＞Na2CO3，NH4Cl水解显酸性；C中pH大小关系应为NH3·H2O＞Na2SO4＞H3PO4＞H2SO4；D中NaHCO3的水解程度大于它的电离程度而显碱性，C2H5OH对水的电离平衡无影响，pH＝7。故只有B项正确。
【例2】D　解析：加热能促进水解，CO水解生成OH－越多，与油污发生反应越彻底，A正确；Al3＋水解能力较强，生成的Al(OH)3形成Al(OH)3胶体，具有吸附性，达到净水目的；Al3＋与HCO发生相互促进的水解反应，生成CO2、Al(OH)3均能隔绝可燃物与O2的接触，达到灭火目的；NaOH能与SnCl2水解生成的HCl反应，促进SnCl2水解，使SnCl2溶液所含杂质更多，D错误。
【例3－1】D　解析：A项，SO＋H2OHSO＋OH－，升高温度可以使平衡右移，OH－浓度增大，pH增大；B项，按原子守恒，应为c(Na＋)＝2c(SO)＋2c(HSO)＋2c(H2SO3)；C项，按电荷守恒，应为c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(SO)＋c(HSO)＋c(OH－)；D项，加入固体NaOH，会使SO＋H2OHSO＋OH－平衡左移，SO和Na＋的浓度都增大，D项正确。
【例3－2】C　解析：此题以完全反应时为参照点：若Va＝Vb，则酸和碱正好完全反应生成CH3COOK，①根据质子守恒：c(CH3COOH)＋c(H＋)＝c(OH－)，B项正确；②根据物料守恒：c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝c(K＋)，可判断出：Va＞Vb时，即酸过量时，A项正确；③根据电荷守恒(适于各种量变)：c(K＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(CH3COO－)，可判断出：D项正确、C项错误。
实验探究拓展
实验典例
答案：(1)a＝7时，HA是强酸；a＞7时，HA是弱酸
(2)C
(3)c(Na＋)＞c(A—)＞c(OH—)＞c(H＋)
(4)10－4－10－10　(5)AC
解析：(1)若HA是强酸，恰好与NaOH溶液反应生成强酸强碱盐，pH＝7；若HA是弱酸，生成的NaA水解显碱性，pH＞7。(2)混合溶液中存在电荷守恒c(Na＋)＋c(H＋)＝c(A－)＋c(OH－)，由于pH＝7，则c(Na＋)＝c(A－)，C项正确。(3)混合溶液的溶质为等物质的量的HA和NaA，pH＞7说明A－的水解大于HA的电离，所以离子浓度由大到小的顺序为c(Na＋)＞c(A－)＞c(OH－)＞c(H＋)。(4)由电荷守恒关系式变形得c(Na＋)－c(A－)＝c(OH－)－c(H＋)＝(10－4－10－10) mol·L－1。(5)在Na2B中存在水解平衡：B2－＋H2OHB－＋OH－，HB－不会进一步水解，所以溶液中没有H2B分子，B项错。A项是物料守恒关系式。根据质子守恒关系可知C项正确，D项错。
演练巩固提升
1．D　解析：A项明矾(Al3＋)、氯化铁晶体(Fe3＋)等在水中水解生成氢氧化物胶体，可吸附水中污物。B项铵盐类氮肥和碳酸钾不宜混施，如混施会发生双水解反应：2NH4Cl＋K2CO3===2KCl＋H2O＋2NH3↑＋CO2↑造成有效成分损失。C项碳酸氢钠与硫酸铝的双水解反应：Al2(SO4)3＋6NaHCO3===3Na2SO4＋2Al(OH)3↓＋6CO2↑其中氢氧化铝为胶态沉淀，加上二氧化碳气体产生泡沫。D项Zn与置换出的Cu在电解质溶液中构成原电池，加快反应速率。
2．D　解析：①不是水解反应，而是HR－的电离反应。②不正确。Zn2＋的水解是可逆的，应写“”号，不应写“===”号。正确的写法是Zn2＋＋2H2OZn(OH)2＋2H＋。③不正确。多元弱酸根的水解是分步进行的，以第一步为主，可分步写，也可只写第一步，不可多步合写为一步。正确的写法是CO＋H2OHCO＋OH－(HCO＋H2OH2CO3＋OH－)。④不正确。因为氢溴酸是强酸，Br－不发生水解。
3．B　解析：25 ℃，纯水中，水电离出的c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7 mol·L－1，当向纯水中加入酸或碱时，增大了溶液中H＋的浓度或OH－的浓度，水的电离程度减小，水自身电离出的c(H＋)和c(OH－)必然减小。当向纯水中加入能水解的盐时，由于盐能促进水的电离，水电离出的c(H＋)和c(OH－)必然增大。在pH＝9的NaOH溶液中，c(H＋)溶液＝c(H＋)水＝10－9 mol·L－1，而c(OH－)水＝c(H＋)水＝1×10－9 mol·L－1。在pH＝9的CH3COONa溶液中，c(OH－)溶液＝c(OH－)水＝＝mol·L－1＝10－5 mol·L－1，故A＝10－4B。
4．D　解析：D符合混合溶液中的离子电荷守恒。A项中，因为碳酸的二级电离平衡常数K2小于氢氰酸的电离常数，所以pH(Na2CO3)＞pH(NaCN)＞pH(NaHCO3)＞pH(CH3COONa)，A错误；B选项，若a＝b，等体积混合后恰好生成NaCN，考虑到水解也是c(Na＋)＞c(CN－)，甚至a＜b时也有c(Na＋)＞c(CN－)，B错误；C选项，冰醋酸中逐滴加水，溶液的导电性先增大后减小，醋酸的电离度一直增大，pH先增大后趋近不变，C项错误。
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第4讲　难溶电解质的沉淀溶解平衡
考纲点击
1．掌握溶解平衡的概念，理解溶解平衡的含义。
2．了解物质的溶解度、溶解平衡的特征及其影响因素，能解释溶解平衡的移动。
3．了解溶度积Ksp的概念，能进行Ksp的简单计算。
一、沉淀溶解平衡原理
1．沉淀溶解平衡的建立
(1)以AgCl为例，尽管AgCl溶解度很小，但并不是绝对不溶。
从固体溶解平衡角度认识：AgCl在溶液中存在下述两个过程：一方面，在水分子作用下，少量______和______脱离________溶入水中；另一方面，溶液中的______和______受AgCl表面____________的吸引，________AgCl表面，析出________。
在一定温度下，当____________和____________的速率相等时，得到AgCl的________溶液，即建立下列动态平衡：______________________。
(2)溶解平衡的特征
动：______________________________
等：______________________________
定：______________________________
变：______________________________
2．影响沉淀溶解平衡的因素
(1)内因：________________。
(2)外因：遵循勒夏特列原理。
①浓度：加水，平衡向____________移动。
②温度：绝大多数难溶盐的溶解是________过程，升高温度，多数平衡向________方向移动。少数平衡向生成沉淀的方向移动，如Ca(OH)2的溶解平衡。
3．溶度积(Ksp)
(1)概念：在一定________下，难溶强电解质MmAn溶于水形成________溶液时，溶质的离子与该固态物质之间建立动态平衡，这时的离子浓度幂的乘积是一个常数，叫做溶度积常数，简称溶度积。符号为Ksp。
(2)表达式：如AgClAg＋＋Cl－　Ksp＝c(Ag＋)·c(Cl－)
(3)意义：溶度积Ksp反映了难溶电解质在水中的____________，Ksp的大小和溶质的溶解度不同，它只与________有关，与____________________无关。
即时训练1下列说法正确的是(　　)。
A．难溶电解质的溶度积Ksp越小，则它的溶解度越小
B．任何难溶物在水中都存在沉淀溶解平衡，溶解度大小都可以用Ksp表示
C．溶度积常数Ksp与温度有关，温度越高，溶度积越大
D．升高温度，某沉淀溶解平衡逆向移动，说明它的溶解度是减小的，Ksp也变小
二、沉淀溶解平衡原理的应用
1．沉淀的生成
(1)沉淀生成的应用：在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中，常利用生成沉淀达到分离某些离子的目的。
(2)沉淀的方法
①调节pH法：例如除去硫酸铜溶液中混有的少量铁离子，可向溶液中加入______或________________，调节pH至________，铁离子会全部转化为氢氧化铁沉淀除去。
②加沉淀剂法：加入适当沉淀剂，使生成的沉淀溶度积较小，以达到完全沉淀的目的。
2．沉淀的溶解
沉淀溶解的原理：根据平衡移动原理，对于处在水中的难溶电解质，只要不断________溶解平衡体系中的相应离子，平衡就向____________方向移动，从而使沉淀________。
3．沉淀的转化
(1)沉淀的转化是________________________的过程，其实质是沉淀溶解平衡的移动。一般说来，溶解度________的沉淀转化成溶解度________的沉淀容易实现。
(2)沉淀转化在工业中的应用
如：AgCl＋I－AgI＋Cl－
BaSO4＋COBaCO3＋SO
特别提示：沉淀的转化一般为难溶性物质转化为更难溶的物质，但也有例外，如BaSO4可转化为BaCO3。
即时训练2已知：25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp[MgF2]＝7.42×10－11。下列说法正确的是(　　)。
A．25 ℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2＋)大
B．25 ℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl 固体，c(Mg2＋)增大
C．25 ℃时，Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 mol·L－1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 mol·L－1 NH4Cl溶液中的Ksp小
D．25 ℃时，在Mg(OH)2悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化为MgF2
一、沉淀溶解平衡
1．四种重要的动态平衡的比较
比较项目 化学平衡 电离平衡 水解平衡 沉淀溶解平衡
平衡特征21世纪教育网 逆、动、等、定、变
v(正)＝v(逆) v(电离)＝v(结合) v(水解)＝v(中和) v(沉淀)＝v(溶解)
举例 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) CH3COOHCH3COO－＋H＋ CO＋H2OHCO＋H－ AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)
存在条件 一定条件下的可逆反应中 一定条件下弱电解质的水溶液中 一定条件下含“弱”的盐溶液中 一定条件下(微溶、难溶)盐的饱和溶液中
影响因素 ①温度；②浓度；③压强 ①温度；②浓度；③同离子、酸、碱、盐和化学反应等 ①温度；②浓度；③外加电解质和化学反应 ①温度；②浓度；③酸、碱、盐
平衡限度 平衡常数K、Ka(Kb)、KW、Ksp以及转化率或电离度或水解率α
平衡移动判据 勒夏特列原理(向减弱条件改变的方向移动)
在研究四种动态平衡的影响因素时，外界条件的影响依据勒夏特列原理，但不要忽略了各种物质本身的性质是主要因素。
2．外界条件对沉淀溶解平衡的影响
浓度 加水稀释，平衡向溶解方向移动；再加难溶物，平衡不移动
温度 升温，多数平衡向溶解方向移动；少数平衡向生成沉淀的方向移动，如Ca(OH)2的溶解平衡
同离子效应 向平衡体系中加入难溶物产生的离子，平衡逆向移动
其他 向平衡体系中加入与体系中某种离子反应生成更难溶物质或难电离物质或气体的离子时，平衡向溶解方向移动
3．溶度积常数
(1)溶度积常数及表示
根据化学平衡的研究方法，我们可以用平衡常数来描述难溶电解质的沉淀溶解平衡，其平衡常数称为溶度积常数或简称溶度积。在一定温度下，当沉淀溶解达到平衡时，溶解出来的离子浓度幂的乘积是一个常数，用Ksp表示。例如，AgClAg＋＋Cl－，Ksp＝c(Ag＋)·c(Cl－)；Ba3(PO4)2(s)3Ba2＋＋2PO，Ksp＝c3(Ba2＋)·c2(PO)。
(2)Ksp的意义
①Ksp的大小只与反应温度有关。
②表达式中的浓度是沉淀溶解达平衡时离子的浓度。
③由Ksp的大小可以比较同种类型难溶电解质的溶解度的大小。如：AgCl可以与AgI比较，但不能与Ag2CrO4比较。
【例1－1】下列说法正确的是(　　)。
A．硫酸钡放入水中不导电，则硫酸钡是非电解质
B．物质溶于水达到饱和时，溶解过程就停止了
C．绝对不溶解的物质是不存在的
D．某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0
方法归纳
溶度积的应用
溶度积规则：在难溶电解质的溶液中，各离子浓度幂的乘积称为离子积：Qc＝cm(Mn＋)·cn(Am－)。溶度积与离子积有以下关系：
当Qc＞Ksp时：溶液为过饱和溶液，沉淀析出。
当Qc＝Ksp时：溶液为饱和溶液，处于平衡状态。
当Qc＜Ksp时：溶液为不饱和溶液，沉淀溶解。
【例1－2】某温度下，Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液pH，金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析，下列判断错误的是(　　)。
A．Ksp[Fe(OH)3]＜Ksp[Cu(OH)2]
B．加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
C．c、d两点代表的溶液中c(H＋)与c(OH－)乘积相等
D．Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和
二、沉淀溶解平衡的应用
1．沉淀的生成
(1)调节pH法：如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于H2O，再加入氨水调节pH至7～8，可使Fe3＋转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下：Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。(2)加沉淀剂法：如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子如Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。反应如下：
Cu2＋＋S2－===CuS↓，Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋，Hg2＋＋S2－===HgS↓，Hg2＋＋H2S===HgS↓＋2H＋。
2．沉淀的溶解
常用的沉淀溶解方法有：(1)酸碱溶解法。加入酸或碱与溶解平衡体系中的相应离子反应，降低离子浓度，使平衡向溶解方向移动。如难溶于水的BaCO3可溶于酸中。
(2)发生氧化还原反应使沉淀溶解。有些金属硫化物如CuS、HgS等，其溶度积特别小，在其饱和溶液中c(S2－)特别小，不溶于非氧化性强酸，只有氧化性酸(如硝酸、王水等)可使S2－被氧化以减小其浓度，而达到沉淀溶解的目的。此法适用于那些具有明显氧化性或还原性的难溶物。
(3)生成络合物使沉淀溶解。向沉淀溶解平衡体系中加入适当的络合剂，使溶液中某种离子生成稳定的络合物，以减小其离子浓度，从而使沉淀溶解。如AgCl可加入氨水以生成[Ag(NH3)2]＋而使AgCl溶解。
3．沉淀的转化
溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。如水垢的除去方法：水垢中含有的CaSO4，可用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3，而后用酸去除。
说明：(1)利用生成沉淀分离或除去某种离子时，首先要使生成沉淀的反应能够发生；其次是沉淀生成的反应进行得越完全越好。
(2)在除杂过程中，不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时，沉淀已经完全。
【例2】海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案：
Na＋ Mg2＋ Ca2＋ Cl－ HCO
0.439 0. 050 0.011 0.560 0.001
注：溶液中某种离子的浓度小于1.0×10－5 mol·L－1，可认为该离子不存在；
实验过程中，假设溶液体积不变。
Ksp[CaCO3]＝4.96×10－9
Ksp[MgCO3]＝6.82×10－6
Ksp[Ca(OH)2]＝4.68×10－6
Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12
下列说法正确的是(　　)。
A．沉淀物X为CaCO3
B．滤液M中存在Mg2＋，不存在Ca2＋
C．滤液N中存在Mg2＋、Ca2＋
D．步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体，沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物
1．已知25 ℃时BaSO4饱和溶液中存在BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq)，Ksp＝1.102 5×10－10，下列有关BaSO4的溶度积和溶解平衡的叙述正确的是(　　)。
A．25 ℃时，向c(SO)＝1.05×10－5 mol·L－1的BaSO4溶液中，加入BaSO4固体，c(SO)增大
B．向该饱和溶液中加入Ba(NO3)2固体，则BaSO4的溶度积常数增大
C．向该饱和溶液中加入Na2SO4固体，则该溶液中c(Ba2＋)＞c(SO)
D．向该饱和溶液中加入BaCl2固体，则该溶液中c(SO)减小
2．Cu(OH)2在水溶液中存在着如下沉淀溶解平衡：Cu(OH)2(s)Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)，在常温下Ksp＝2×10－20。在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀，需要向0.02 mol·L－1 的CuSO4溶液中加入固体碱来调整溶液的pH，使溶液的pH大于(　　)。
A．2 B．3 C．4 D．5
3．某温度时，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡如图所示，下列说法正确的是(　　)。
A．加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点
B．通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
C．d点无BaSO4沉淀生成
D．a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp
4．一定温度下的难溶电解质AmBn在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，其平衡常数Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)，称为难溶电解质的溶度积。已知下表数据：
物质 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3
Ksp(25 ℃) 8.0×10－16 2.2×10－20 4.0×10－38
完全沉淀时的pH范围 ≥9.6 ≥6.4 3～4
对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法，不科学的是(　　)。
A．向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先看到红褐色沉淀
B．该溶液中c(SO)∶[c(Cu2＋)＋c(Fe2＋)＋c(Fe3＋)]＞5∶4
C．向该溶液中加入适量氯水，并调节pH到3～4后过滤，可获得纯净的CuSO4溶液
D．在pH＝5的溶液中Fe3＋不能大量存在
参考答案
基础梳理整合
一、1．(1)Ag＋　Cl－　AgCl表面　Ag＋　Cl－　正负离子　回到
沉淀　沉淀溶解　沉淀生成　饱和　AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)
(2)v(溶解)＝v(沉淀)≠0的动态平衡　v(溶解)＝v(沉淀)　达到平衡时，溶液中离子的浓度保持不变　条件改变，平衡破坏，发生移动
2．(1)难溶电解质自身的性质
(2)①溶解方向　②吸热　溶解
3．(1)温度　饱和
(3)溶解能力　温度　难溶电解质的质量或浓度
即时训练1
D
二、1．(2)①Cu(OH)2　Cu2(OH)2CO3(或CuO)　3～4
2．移去　沉淀溶解　溶解
3．(1)由一种难溶物转化为另一种难溶物　小　更小
即时训练2
B
核心归纳突破
【例1－1】C　解析：A项，硫酸钡是强电解质，不导电是因其在水中的溶解度比较小，错误；B项，溶解平衡为动态平衡，错误；D项，残留离子浓度小于10－5 mol·L－1时，则认为该离子沉淀完全，错误。
【例1－2】B　解析：根据题意，图中曲线为沉淀溶解平衡曲线，曲线上的所有点对应的溶液都是达到沉淀溶解平衡的溶液，D正确；选取曲线上的b、c两点，当溶液中两种阳离子浓度相同时，Fe(OH)3饱和溶液中的OH－浓度小于Cu(OH)2饱和溶液中的OH－浓度，所以Ksp[Fe(OH)3]＜Ksp[Cu(OH)2]，A正确；向Fe(OH)3饱和溶液中加入NH4Cl固体，促进了氢氧化铁的溶解，溶液中铁离子浓度增大，B错误；由于一定温度下的水溶液中，水的离子积是一个常数，所以c、d两点代表的溶液中c(H＋)与c(OH－)乘积相等，C正确。
【例2】A　解析：步骤①加入NaOH溶液，OH－与HCO反应生成CO，CO与Ca2＋结合生成CaCO3沉淀，A正确；假设操作①加入的OH－全部与HCO反应最多生成1.0×10－3 mol CO，而模拟海水中n(Ca2＋)＝0.011 mol，所以M中c(Ca2＋)至少为0.01 mol·L－1，B错误；滤液M中加NaOH固体后，c(OH－)＝1.0×10－3 mol·L－1，滤液N中含c(Mg2＋)＝mol·L－1＝5.61×10－6 mol·L－1＜1.0×10－5 mol·L－1，即不存在Mg2＋，C错误；加入4.2 g NaOH后，溶液中c(OH－)＝0.105 mol·L－1，与Mg2＋反应完后c(OH－)≈0.005 mol·L－1，c(Ca2＋)·c2(OH－)＝2.5×10－7＜4.68×10－6，故无Ca(OH)2沉淀生成，D错误。
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1．D　解析：BaSO4的溶度积等于c(Ba2＋)和c(SO)的乘积，故饱和溶液中c(SO)＝1.05×10－5 mol·L－1，再加入BaSO4固体不溶解，c(SO)不变，A错误；溶度积常数只与温度有关，B错误；加入Na2SO4固体，溶解平衡向左移动，c(Ba2＋)减小，C错误；加入BaCl2固体，溶解平衡向左移动，c(SO)减小，D正确。
2．D　解析：由溶度积的公式有，Ksp＝c(Cu2＋)·c2(OH－)＝2×10－20，若要使0.02 mol·L－1的Cu2＋沉淀，则需c(OH－)＝1×10－9 mol·L－1，再根据水的离子积常数得，c(H＋)＝1×10－14/1×10－9 mol·L－1＝1×10－5 mol·L－1，则pH＝5。
3．C　解析：在温度不变时，无论是改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲线上变化，不能出现在曲线外的点(如b、d)，A选项错误；由d点变化到c点，表示溶液中硫酸根离子浓度不变，但钡离子浓度增大，但是在蒸发时，溶液中两种离子的浓度变化有两种情况：原溶液不饱和时要增大，都增大；原溶液饱和时，都不变，B选项错误；溶度积常数与温度有关，而与溶液中溶质的离子浓度无关，在a点和c点的溶度积常数相同，D选项错误。
4．C　解析：根据溶度积常数可判断A项正确；由于c(Cu2＋)、c(Fe2＋)、c(Fe3＋)在溶液中均发生水解反应而使金属阳离子浓度减小，因此B项正确；由选项C的操作可知，溶液中还有氯离子，即溶液中还存在CuCl2，C错误；由表中数据知Fe3＋在pH＝3～4的环境中已沉淀完全，因此选项D正确。
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第七单元　金属及其重要化合物
第1讲　钠、镁及其重要化合物
考纲点击
1．以ⅠA族为例，掌握同一主族内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
2．了解金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。
3．了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。
一、钠的性质与应用
1．物理性质
钠是____色金属，硬度：________(可用小刀切割)；密度：比水____，比煤油____(钠的保存：一般放在____中)；熔点：____(受热易熔化)，具有良好的导电、导热性。
2．化学性质
(1)结构特点：Na原子的原子结构示意图________，最外层只有1个电子，容易____，故Na具有较强的____性。
(2)主要反应：
完成下列相关反应方程式
(3)Na与滴有酚酞的水反应的实验现象：
现象 原因
“浮”：______________
“熔”：__________________
“游”：__________________
“响”：________________
“红”：__________________
3．钠的制备和用途
(1)制备原理：____________________________。
(2)用途
①制取钠的化合物；
②冶炼特殊金属，如制钛：______________________________；
③钠钾合金常温下为____态，用于________________；
④高压钠灯发出的____射程远，用于照明。
特别提示：钠投入盐溶液，其反应应先考虑Na与H2O反应，再考虑溶质盐是否与NaOH反应。
即时训练1将一小块钠投入盛饱和澄清石灰水的烧杯里，不可能观察到的现象是(　　)。
A．钠熔成小球并在液面上游动
B．溶液底部有银白色物质生成
C．有气体生成
D．溶液变浑浊
即时训练2将一块银白色的金属钠放在空气中会发生一系列的变化：表面迅速变暗→“出汗”→变成白色固体(粉末)，下列有关叙述不正确的是(　　)。
A．表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了氧化钠
B．“出汗”是因为生成的氢氧化钠吸收空气中的水蒸气在表面形成了溶液
C．最后变成碳酸钠粉末
D．该过程的所有化学反应均为氧化还原反应
二、钠的重要化合物的性质及应用
1．过氧化钠和氧化钠
名称 氧化钠 过氧化钠
化学式
电子式
阴、阳离子个数比
氧元素化合价 21世纪教育网
颜色状态
热稳定性 ____＞____
与水反应
与CO2反应
与盐酸等酸反应
用途 用于制取少量Na2O2 强氧化剂、漂白剂、供氧剂
2．碳酸钠和碳酸氢钠
(1)性质比较
化学式 Na2CO3 NaHCO3
俗名
颜色状态
主要性质21世纪教育网 溶解性 ______水 ______水(相同温度下比Na2CO3溶解度____)21世纪教育网
水溶液酸碱性 ________性 __________性(相同浓度下比Na2CO3溶液的pH________________________________________________________________________)
热稳定性 稳定 受热易分解______________________________________________________________________________________________________________________________________
与酸反应
与Ca(OH)2等碱反应 _____________________________________(碱足量)______________________________________(碱不足量)
与Al2(SO4)3反应
用途 玻璃、肥皂、造纸、纺织等广泛应________用 食品______；医疗上治疗________________
相互转化 Na2CO3NaHCO3
(2)纯碱的制备
①天然纯碱主要来自于碱湖和固体碱矿。
②工业生产：侯氏制碱法。
反应原理为____________________________________________________(用方程式表示)。
即时训练3为鉴别K2CO3和NaHCO3两种白色固体，有4位同学分别设计了下列四种不同的方法，其中不可行的是(　　)。
A．分别逐滴加入1 mol·L－1的盐酸，看气泡产生的快慢
B．分别取样在试管中加热，将可能产生的气体通入澄清石灰水，观察有无白色浑浊
C．分别取样配成溶液，滴加Ba(OH)2溶液，观察有无白色沉淀
D．分别配成溶液，做焰色反应实验，观察火焰的颜色
即时训练4将0.01 mol下列物质分别加入100 mL 蒸馏水中，恢复至室温，所得溶液中阴离子浓度的大小顺序是(溶液体积变化忽略不计)(　　)。
①Na2O2　②Na2O　③Na2CO3　④NaCl
A．①＞②＞③＞④　　　　B．①＞②＞④＞③
C．①＝②＞③＞④ D．①＝②＞③＝④
即时训练5实验室里常用Na2O2与H2O反应快速制取少量的O2，下面装置用来制取O2并演示Na在O2中的燃烧实验。
(1)关闭装置中的止水夹a后，开启活塞b，漏斗中液体不断地往下滴，没过漏斗后全部流入试管。试判断装置是否漏气________(填“漏气”“不漏气”或“无法确定”)，判断理由是________________________________________________________________________。
(2)写出A装置中反应的化学方程式并标出电子得失情况：________________________
________________________________________________________________________。
(3)B装置中盛放的试剂是_________________________________________________，
其作用是_________________________________________________________________。
(4)C装置中观察到的现象是____________________。
三、镁的提取及应用
1．镁的提取
(1)流程
(2)有关反应的化学方程式：___________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为什么不用电解熔融MgO的方法制取镁？
2．镁的性质及应用
(1)物理性质及用途
色，密度较____，镁合金密度____，但硬度和强度均____，用于制________________部件等；镁在冶金工业上还常用作还原剂和脱氧剂。
(2)化学性质及用途
即时训练6从海水中提取金属镁的生产步骤有：①浓缩结晶；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤熔融电解，正确的生产顺序是(　　)。
A．①②③④⑤　　　　　B．⑤④③①②
C．②④③①⑤ D．③④②①⑤
一、Na2O2及其性质
1．Na2O2的强氧化性
(1)化合价与性质的关系
Na2O2既有氧化性，又有还原性，但主要表现强氧化性。
(2)常见表现强氧化性的反应：
因为Na2O2的强氧化性，使其也表现出一定的漂白性。
①Na2O2投入品红溶液，能使品红溶液褪色。
②Na2O2投入滴有酚酞的水中，现象是先变红后褪色。
2．有关Na2O2与CO2、H2O反应的重要关系
2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2
2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑
(1)物质的量关系
无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2∶1。
(2)气体体积关系
若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2，气体体积的减少量等于原混合气体体积的，也等于生成氧气的量。
(3)电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时，物质的量关系为2Na2O2～O2～2e－。
(4)固体质量关系
相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”或H2O中的“H2”；可以看作发生相应的反应：Na2O2＋CO―→Na2CO3、Na2O2＋H2―→2NaOH(实际上两反应不能发生)。
(5)先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物的反应，可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完全后，Na2O2再与H2O发生反应。
【例1】一定条件下将质量为X g的有机物在O2中完全燃烧，燃烧后全部产物通过足量Na2O2，过氧化钠的质量增重Y g，下列对应关系一定正确的是(　　)。
选项 有机物 X Y
A C2H4O2 m 15m/7
B HCOOH m 15m/23
C CH3OH和CH3COOH的混合物 m 2m/3
D HCOOH和CH3COOCH3的混合物 m 2m
拓展应用1取a g某物质在氧气中完全燃烧，将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应，反应后固体的质量恰好也增加了a g。下列物质中不能满足上述结果的是(　　)。
A．H2　　 B．CO　　 C．C6H12O6　　 D．C12H22O11
二、Na2CO3和NaHCO3性质的应用
1．溶解性
相同条件下，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3，如向饱和Na2CO3溶液中通入足量的CO2有NaHCO3晶体析出 (因为NaHCO3的溶解度比Na2CO3小)。
2．与足量盐酸反应的比较
(1)速率：由于Na2CO3需逐步结合两个H＋才放出CO2，故NaHCO3与盐酸反应放出CO2的速率快。
(2)耗酸量：等质量的Na2CO3与NaHCO3前者耗酸多，等物质的量时前者耗酸多。
(3)CO2的生成量：等物质的量时产生的CO2相等，等质量时NaHCO3产生的CO2多。
3．鉴别方法
(1)热稳定性不同(加热法)
固体
(2)和酸反应生成气体的速率不同(酸化法)
固体(或溶液)
(3)阴离子不同(沉淀法)
溶液
(4)溶液的酸碱性(pH测定法)
溶液
4．Na2CO3与NaHCO3的相互转化
Na2CO3NaHCO3
【例2】有两个分别装有Na2CO3和NaHCO3固体的试剂瓶，因标签破损而无法区分。有4位同学为鉴别它们，分别设计了下列四种不同的方法，其中可行的是(　　)。
A．分别取样配成溶液，再加入澄清石灰水，观察是否有沉淀生成
B．分别取样配成溶液，滴加酚酞溶液，观察溶液颜色的变化
C．分别取样加热，再检验是否有使澄清石灰水变浑浊的气体产生
D．分别取样配成溶液，在火焰上灼烧，观察火焰的颜色
拓展应用2有A、B两个完全相同的装置，某同学分别在它们的侧管中装入1.06 g Na2CO3和0.84 g NaHCO3，A、B中分别有10 mL相同浓度的盐酸，将两个侧管中的物质同时倒入各自的试管中，下列叙述正确的是(　　)。
A．A装置的气球膨胀速率快
B．若最终两气球体积相同，则盐酸的浓度一定大于或等于2 mol·L－1
C．若最终两气球体积不同，则盐酸的浓度一定小于或等于1 mol·L－1
D．最终两溶液中Na＋、Cl－的物质的量相同
Na2CO3的制备
1．在非金属及其化合物部分，实验题设置多以气体的制备和气体的相关性质验证组合实验，而金属及其化合物部分物质的制备通常以化工流程的形式呈现。
2．此类题目往往以化工流程的形式出现，考查物质制备原理的理解与应用，并结合与溶液有关的基本实验操作(如过滤、结晶、萃取、分液等)，还有与流程相关的物质循环、环境保护等，要善于筛选或确认，再者也要学会对数据的处理或识别由数据“读出”的对实验操作有导向性的信息。
【实验典例】
(1)以前实验室制备纯碱(Na2CO3)的主要步骤为：将饱和NaCl溶液倒入烧杯加热，控制30～35 ℃，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕，保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体。用少量蒸馏水洗涤除去杂质、抽干，转入蒸发皿中灼烧得Na2CO3固体。
四种盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g水)
①反应控制在30～35 ℃，是因为高于35 ℃ NH4HCO3会分解，低于30 ℃则反应速率降低，为控制此温度范围，通常采取的加热方法为____________________________________；
②加料完毕，保温30分钟，目的是_____________________________________________；
③静置后只析出NaHCO3晶体的原因___________________________________________；
④过滤所得母液中含有NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3，加入适当试剂并作进一步处理，使______(填化学式)循环使用，回收得到NH4Cl晶体。
(2)我国科学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，使其更加先进，被称为侯氏制碱法，生产流程为：
⑤沉淀池中反应的化学方程式：_______________________________________________；
⑥检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠的操作方法为________________________________
________________________________________________________________________；
⑦循环Ⅰ中应该加入或通入物质的化学式为__________________________________。
1．下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是(　　)。
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ 判断
A 碳酸钠溶液可用于治疗胃酸过多 Na2CO3可与盐酸反应 Ⅰ对，Ⅱ对，有
B 向Na2O2水溶液中滴入酚酞变红色 Na2O2与水反应生成氢氧化钠 Ⅰ对，Ⅱ错，无
C 金属钠具有强还原性 高压钠灯发出透雾性强的黄光 Ⅰ对，Ⅱ对，有
D 过氧化钠可用作航天员的供氧剂 Na2O2能与CO2或H2O反应生成O2 Ⅰ对，Ⅱ对，有
2．从海水中提取镁的工艺流程图可表示如下：
下列说法不正确的是(　　)。
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气
C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水
D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
3．(2012福建安溪、养正、惠安三校联考)在FeCl2和AlCl3的混合溶液中加入过量的Na2O2，直至溶液中沉淀的量不再改变为止。过滤、洗涤，然后将所得沉淀干燥、灼烧，最终剩余固体的成分是(　　)。
A．Fe2O3、Al2O3 B．Fe2O3
C．Fe(OH)2、Al(OH)3 D．Fe(OH)3、Al(OH)3
4．(2013浙江温州十校高三期中联考)将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100 mL 2 mol·L－1盐酸反应，实验测得生成气体的体积V(已折合为标准状况)与时间t的关系如图，下列说法错误的是(　　)。
A．反应中，三种金属中有两种金属过量
B．参加反应的金属Na、Mg、Al的物质的量之比为6∶3∶2
C．镁的物质的量为0.1 mol
D．x＝2.24
5．科学研究往往建立在合理的假设之上。下面是两个对照实验：
实验一：石棉网上放一团棉花棉花燃烧火焰熄灭
实验二：石棉网上放一团棉花(其中包有适量浅黄色Na2O2固体)棉花剧烈燃烧
(1)提出问题：实验一中的CO2能灭火，而实验二中的CO2为何能“点火”？
(2)对实验二提出假设与猜想：
猜想1：CO2被Na2O2吸收，可能生成Na2CO3；
猜想2：棉花被点燃，说明上述反应____________________________________________；
猜想3：棉花燃烧剧烈，说明上述反应_________________________________________。
(3)设计并进行实验，观察、解释和总结。
实验步骤 实验现象 实验目的或分析
Ⅰ 分两组收集满CO2，加入不同量浅黄色的Na2O2；振荡后用带火星的木条伸向瓶中 第1组放入少量的Na2O2 木条未复燃，固体由浅黄色全部变为白色 木条未复燃说明：________________________________________________________________________________________________________________________________________________
第2组放入的Na2O2稍多一些 木条复燃，固体部分变为白色 木条复燃，可以验证猜想________________________________________________________________________
Ⅱ 两小组均用手触摸瓶的底部 瓶底________________________________________________________________________ 验证猜想________________________________________________________________________
Ⅲ 各取少量白色固体于试管中，滴入稀盐酸并______，将产生的气体通入______ 有气泡放出，________________________________________________________________________ 可以验证猜想________
(4)类比推理与实验解释：Na2O2与H2O反应后应该有NaOH和O2生成。若用脱脂棉包裹Na2O2，然后加水也应该有燃烧现象。下面是一同学的实验记录：向小烧杯(底部垫沙子)中包有Na2O2的脱脂棉上滴水，发现有气泡产生，杯底发热，棉花没有燃烧，分析可能的原因________________________________________________________________________；
向杯中的溶液滴入酚酞，溶液变红色，振荡后红色消失，其原因可能是_____________
___________________________________________________________。
参考答案
基础梳理整合
一、1．银白　小(质软)　小　大　煤油　较低
2．(1)　失去　还原
(2)4Na＋O2===2Na2O
2Na＋O2Na2O2
2Na＋Cl22NaCl　剧烈燃烧，产生大量白烟
2Na＋SNa2S
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑
(3)钠粒浮在水面上　钠的密度比水小　钠迅速熔化成一个闪亮的小球　钠的熔点低，该反应放热　钠球在水面上四处游动　钠与水剧烈反应，产生H2使钠球受力不平衡　反应时，听到“嘶嘶”的响声　钠与水反应生成的H2与O2反应产生爆鸣声　反应后，滴有酚酞的水溶液变红　钠与水反应生成NaOH，NaOH使酚酞变红
3．(1)2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
(2)②TiCl4＋4NaTi＋4NaCl　③液　核反应的热交换剂　④黄光
即时训练1
B
即时训练2
D　解析：Na2O＋H2O===2NaOH及2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O均不是氧化还原反应。
二、1．Na2O　Na2O2　Na＋[∶∶]2－Na＋　Na＋[∶∶∶]2－Na＋　1∶2　1∶2　－2　－1　白色固体　淡黄色固体　Na2O2　Na2O　Na2O＋H2O===2NaOH　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑　Na2O＋CO2===Na2CO3　2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O　2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋O2↑＋2H2O
2．(1)纯碱或苏打　小苏打　白色粉末，Na2CO3·10H2O为晶体
白色晶体　易溶于　易溶于　小　碱　碱　小　2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　CO＋2H＋===H2O＋CO2↑　HCO＋H＋===H2O＋CO2↑　Ca2＋＋CO===CaCO3↓　Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O　Ca2＋＋2HCO＋2OH－===CaCO3↓＋2H2O＋CO　2Al3＋＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑　Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑　发酵粉　胃酸过多
(2)②NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
即时训练3
C
即时训练4
C
即时训练5
答案：(1)漏气　漏斗中的液体能全部流入试管说明试管中压强与外界相同
(2)
(3)浓硫酸　除去O2中的水蒸气
(4)剧烈燃烧，发出黄光，有淡黄色物质生成
三、1．(1)CaO　Ca(OH)2　Mg(OH)2　Mg　MgCl2　HCl
(2)CaCO3CaO＋CO2↑；CaO＋H2O===Ca(OH)2；Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2；Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
(3)MgO熔点高，熔化时能耗高，不经济。
2．(1)银白　小　小　较高　火箭、导弹、飞机
(2)耀眼的白光　信号弹和焰火　MgO　耐高温材料
2Mg＋O22MgO　3Mg＋N2Mg3N2　Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑　2Mg＋CO22MgO＋C
即时训练6
C　解析：海水中含有Mg2＋，加入Ca(OH)2可生成Mg(OH)2沉淀：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，过滤可得到Mg(OH)2固体。如何由Mg(OH)2制取金属镁？由Mg(OH)2制取金属镁根据金属的冶炼方法知应电解含Mg2＋的熔融化合物。若直接加热Mg(OH)2，则Mg(OH)2发生分解生成MgO：Mg(OH)2MgO＋H2O，MgO熔点高，很难熔融；工业上不采用电解熔融MgO的方法，而是将Mg(OH)2转化为MgCl2，MgCl2熔点低，电解熔融MgCl2可得金属镁：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
核心归纳突破
【例1】B　解析：Na2O2与CO2反应生成Na2CO3，Na2O2增加的质量相当于结合CO的质量 (Na2O2＋CO―→Na2CO3)；Na2O2与H2O反应生成NaOH，Na2O2增加的质量相当于结合H2的质量(Na2O2＋H2―→2NaOH)。C2H4O2可看作2CO·2H2，该物质与氧气充分反应后，再与Na2O2反应，增加的质量就是2CO·2H2的质量，即Y为m。同理，C项CH3OH(CO·2H2)和CH3COOH(2CO·2H2)的混合物充分燃烧后增加的质量也为m g。B项，HCOOH不符合CO·H2的整数关系，但多余的O原子在氧气中充分反应对最后增加的质量无影响(即有机物中O原子的量与过氧化钠的增加质量无关)，增加的质量为M(CO·H2)/M(HCOOH)×m g＝15m/23 g。同理，D项是HCOOH和CH3COOCH3的混合物，增加的质量应小于m。
拓展应用1　D　解析：分析题意要满足题给条件。必须是物质燃烧消耗氧气的量，等于CO2和H2O与过氧化钠反应产生氧气的量。
H2＋Na2O2―→2NaOH
CO＋Na2O2―→Na2CO3
所以：A、B满足上述结果；C项可以改写为(CO)6·(H2)6的形式，故C正确；而D项C12H22O11可改写为(CO)11·(H2)11·C的形式，故D错误。
【例2】C　解析：Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH、2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，现象相同，A项错误；Na2CO3溶液和NaHCO3溶液都呈碱性，滴加酚酞溶液后溶液都变红，B项错误；2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，C项正确；焰色反应均呈黄色而不能鉴别，D项错误。
拓展应用2　B　解析：与相同浓度的盐酸反应，NaHCO3的反应速率比Na2CO3的大，故B装置的气球膨胀快。NaHCO3和Na2CO3均为0.01 mol，与10 mL盐酸反应，产生CO2的体积取决于盐酸的浓度。当c(HCl)≥2 mol·L－1时，NaHCO3和Na2CO3均完全反应，产生CO2的体积相同；当c(HCl)≤1 mol·L－1时，NaHCO3产生CO2的体积大，Na2CO3不产生CO2；当1 mol·L－1＜c(HCl)＜2 mol·L－1时，NaHCO3产生的CO2为0.01 mol，Na2CO3产生的CO2 小于0.01 mol。
实验探究拓展
实验典例
答案：(1)①水浴加热　②使反应充分进行(或使碳酸氢钠晶体充分析出)　③碳酸氢钠溶解度最小　④NaCl　(2)⑤NaCl＋NH3＋H2O＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl　⑥取少量试样溶于水，加入过量稀硝酸，再滴加硝酸银，观察最终是否有沉淀　⑦NaCl
解析：①由基本实验操作可知：对反应体系控制温度范围的有效方法是水浴(低于100 ℃的控温)。
②加料后控制一段时间的反应温度，是为了使反应充分。
③从溶解度表可分析：在30～35 ℃时，原料：NaCl、NH4HCO3提供的四种离子：Na＋、Cl－、NH、HCO，组合成NaHCO3的溶解度最小，容易结晶析出。
④循环使用的应该是原料NaCl，NH4Cl回收，NaHCO3以主产品收集，将滤液蒸干灼烧，NH4HCO3分解，NaCl保留，可用以循环使用。
⑤由流程看，沉淀池中应是生成NaHCO3的主反应池，由侯氏制碱法原理，NaHCO3的生成反应为：NaCl＋NH3＋H2O＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl。
⑥Na2CO3中NaCl杂质的检验，属基本实验操作，方法为先加稀硝酸后加AgNO3溶液。
⑦侯氏制碱法与实验室制法原理一致，故循环使用的也是NaCl。
演练巩固提升
1．D　解析：A项中Ⅰ错误，治疗胃酸过多应用NaHCO3，Ⅱ对；B项中Ⅰ、Ⅱ均正确，两者存在因果关系；C项中Ⅰ、Ⅱ均正确，但两者无因果关系。
2． B　解析：选项A，海水中含有大量的镁元素，从海水中提取镁的优点之一是原料来源丰富。选项B，电解熔融MgCl2时，阳极产生Cl2，阴极产生金属镁。选项C，因MgCl2能水解：MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl，为此将MgCl2·6H2O晶体置于HCl气体氛围中加热脱水，其目的是防止MgCl2水解生成Mg(OH)2。选项D，步骤①涉及CaCO3的分解反应得到CaO，CaO与H2O发生化合反应得到Ca(OH)2，步骤⑥是电解涉及分解反应，步骤③涉及MgCl2与Ca(OH)2发生复分解反应得到Mg(OH)2和CaCl2。
3．B　解析：因为Na2O2溶于水有氢氧化钠生成且Na2O2有强氧化性，所以最终生成的沉淀是Fe(OH)3，Fe(OH)3不稳定，灼烧时分解生成Fe2O3，故B项正确。
4．C　解析：图中a、b、c三条曲线分别是Na、Mg、Al与盐酸反应生成气体的体积与时间的关系，三种金属产生的H2一样多，由2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑、Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑知，参加反应的金属Na、Mg、Al的物质的量之比＝6∶3∶2，因Na、Mg、Al的物质的量相等，与之反应的HCl的物质的量也相等，故n(H2)＝×2 mol·L－1×0.1 L＝0.1 mol，V(H2)＝2.24 L，Na完全反应，Mg、Al过量，考虑到Na会与溶液中的水反应放出H2，故无法计算Mg、Al的物质的量，C错误。
5．答案：(2)放热　放出氧气
(3)Ⅰ．可能CO2过量，瓶中O2少，CO2多　3
Ⅱ．发烫　2　Ⅲ．塞上带导管的橡皮塞　澄清石灰水　澄清石灰水变浑浊　1
(4)Na2O2部分变质或滴入的水太多　生成的NaOH使酚酞变红，但Na2O2具有强氧化性，将酚酞氧化而漂白
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第四单元　物质结构基础
第1讲　原子结构和核外电子排布
考纲点击
1．了解元素、核素和同位素的含义。
2．了解原子构成。了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、质量数、核外电子数以及它们之间的相互关系。
3．了解原子核外电子排布。
一、原子的构成及各微粒之间的数量关系
1．原子结构模型的演变
经历了五个发展阶段：1803年英国化学家______建立了原子学说 →1903年汤姆逊发现了____，建立了“葡萄干面包式”模型→1911年英国物理学家卢瑟福根据__________实验提出原子结构的核式模型→1913年丹麦科学家玻尔建立了________________的原子结构模型→20世纪20年代建立了现代量子力学模型。
2．原子的构成
(1)构成原子的微粒及其属性
(2)原子中各微粒的数量关系
原子的表示方式：X，其中X是________。
①原子：原子序数＝______＝__________＝________，A表示______，Z表示______。21世纪教育网
质量数(A)＝______(Z)＋______(N)≈核素的相对原子质量＝核素的摩尔质量数值
②阳离子：(ZAm＋)核外电子数＝质子数－所带电荷数，即核外电子数＝______
③阴离子：(ZBn－)核外电子数＝质子数＋所带电荷数，即核外电子数＝______
(3)核素、同位素概念
①核素：____________________________________。
②同位素：____________________________________。21世纪教育网
即时训练1I是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中I的含量变化来监测核电站是否发生放射性物质泄漏。下列有关I的叙述中错误的是(　　)。
A．I的化学性质与I相同
B．I的原子序数为53
C．I的原子核外电子数为78
D．I的原子核内中子数多于质子数
即时训练2某元素的一种同位素X的原子质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，在a g HmX中所含质子的物质的量是(　　)。
A．(A－N＋m) mol B．(A－N) mol
C．(A－N) mol D．(A－N＋m) mol
二、原子核外电子排布
1．核外电子运动特征
(1)电子质量____，但电子运动空间相对较____，运动速度____。
(2)高速运动时，不能找到运动轨迹，不能准确地测量和计算出电子在某一时刻的确切位置。
2．核外电子排布规律
(1)各电子层最多容纳电子数目：________。
(2)最外层电子数目不超过____，(K层为最外层时，不超过____)。
(3)次外层电子数目不超过____，倒数第三层电子数目不超过____。
(4)核外电子总是尽先排布在________的电子层，然后按能量高低依次排布。
3．电子层的表示方法及能量变化
电子层序号 1 2 3 4 5 6 7
表示符号
离核远近 由____→____
电子能量 由____→____
即时训练3(2012福建师大附中期中考试)氡是放射性稀有气体元素，氡气吸入体内有害健康，氡的核电荷数是86，相对原子质量是222。科学家还发现某些放射性矿物分解放出的“锕射气”，是由质子数为86，质量数为219的原子组成，下列有关氡的说法正确的是(　　)。
A．氡气在标准状况下密度约是19.82 g·L－1
B．氡气化学性质较活泼，因此对人体有害
C．氡原子核外有7个电子层，最外层有8个电子
D．“锕射气”是氡的同位素
即时训练4用A＋、B－、C2－、D、E、F、G和H分别表示含有18个电子的八种微粒(离子或分子)，请回答：
(1)A元素是________，B元素是________，C元素是________。(用元素符号表示)
(2)D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是________。
(3)E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子，其分子式是____________。
(4)F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是________，电子式是________。
(5)G分子中含有4个原子，其分子式是________。
(6)H分子中含有8个原子，其分子式是________。
第四单元　物质结构基础
一、三组概念辨析
1．元素、同位素和核素
元素 同位素 核素
概念 具有相同质子数的同一类原子的总称 具有相同质子数和不同中子数的同一种元素的不同原子之间的互称 具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子
对象 宏观概念，只有种类，没有个数，是多种具有相同质子数的原子的总称 微观概念，对某种元素的不同种原子而言，同位素是元素这个集体中的个体，原子的种类多于元素的种类 微观概念，指元素的具体的某一种原子
特征 以单质或化合物的形式存在，性质通过单质或者化合物来体现 化学性质几乎相同，物理性质不同(质量数不同) 具有真实的质量，不同核素的质量不同
举例 H、H、H都是氢元素 H、H、H互为同位素 H、H、H就是三种核素
2．同位素、同素异形体、同系物和同分异构体
同位素 同素异形体 同分异构体 同系物
概念 质子数相同中子数不同的原子，互称为同位素 同种元素形成的结构不同的单质互为同素异形体 分子式相同结构不同的化合物互为同分异构体 通式相同，结构相似，分子组成相差若干个CH2原子团的有机物互为同系物
研究对象 原子 单质 化合物 有机物
举例 H、H、H互为同位素21世纪教育网 金刚石、石墨和C60互为同素异形体 正丁烷和异丁烷互为同分异构体 甲烷、乙烷、丙烷等烷烃互为同系物
【例1】“稀土”是我国宝贵的战略资源，自2010年以来国家制定了一系列稀土保护制度，以便保证合理又可持续地利用稀土。Sm与Sm是稀土元素，下列有关说法不正确的是(　　)。
A．Sm与Sm互为同位素
B．Sm在元素周期表中位于第六周期第ⅢB族
C．Sm与Sm是不同的核素
D．据Sm与Sm的质量数可以确定Sm元素的相对原子质量为147
二、常见等电子数的微粒汇总
1．“10电子”的微粒
分子 离子
一核10电子的 Ne N3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋
二核10电子的 HF OH－
三核10电子的 H2O NH
四核10电子的 NH3 H3O＋
五核10电子的 CH4 NH21世纪教育网
2．“18电子”的微粒
分子 离子
一核18电子的 Ar K＋、Ca2＋、Cl－、S2－
二核18电子的 F2、HCl O、HS－
三核18电子的 H2S —
四核18电子的 PH3、H2O2、NH2F —
五核18电子的 SiH4、CH3F、NH2OH —
六核18电子的 N2H4、CH3OH —
其他微粒 C2H6、CH3NH2 —21世纪教育网
【例2】通常情况下，微粒A和B为分子，C和E为阳离子，D为阴离子，它们都含有10个电子；B溶于A后所得的物质可电离出C和D；A、B、E三种微粒反应后可得C和一种白色沉淀。
请回答：
(1)用化学符号表示下列四种微粒：
A：______，B：______，C：________，D：______。
(2)写出A、B、E三种微粒反应的离子方程式：
______________________________________________
______________________________________________。
方法归纳
10电子和18电子微粒主要集中在第二、三、四周期相关元素的金属阳离子和非金属元素简单阴离子、相关气态氢化物及其氢化物失去H＋后对应的离子等，抓住这一规律，再结合具体题目所给的条件，就不难确定所需答案。
三、原子最外层是否满足“8电子”结构的判断方法
1．分子中若含有氢原子，则氢原子不能满足最外层8电子稳定结构，但它满足K层为最外层2个电子的稳定结构。(Be原子最外层只有2个电子，在其化合物中最外层电子数不可能是8)
2．分子中若不含有氢原子，则按下述方法逐一进行判断。若某元素化合价绝对值与其原子最外层电子数之和等于8，则该元素的原子最外层满足8电子稳定结构；否则将不满足。如CO2分子中，碳元素的化合价为＋4，碳原子最外层电子数为4，二者之和为8，则碳原子满足最外层8电子稳定结构；氧元素化合价为－2(其绝对值为2)，氧原子最外层电子数为6，二者之和为8，则氧原子也满足最外层8电子稳定结构，故CO2分子中所有原子都满足最外层8电子结构。再如NO2分子中，氮元素化合价为＋4，氮原子最外层电子数为5，二者之和为9，故氮原子不满足最外层8电子稳定结构。再如BF3分子中，硼元素化合价为＋3，硼原子最外层电子数为3，二者之和为6，故硼原子也不满足最外层8电子稳定结构。
3．常见的X2(卤素单质)、O2、N2等双原子单质分子中，原子最外层为8电子稳定结构。
【例3】下列分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是(　　)。
A．BF3 B．H2O
C．SiCl4 D．PCl5
1．YBa2Cu8Ox(Y为元素钇)是磁悬浮列车中的重要超导材料，关于Y的说法不正确的是(　　)。
A．属于金属元素
B．质子数与中子数之差为50
C．原子的核外电子数是39
D．Y和Y是两种不同的核素
2．(2012天津理综)下列叙述正确的是(　　)。
A．乙酸与丙二酸互为同系物
B．不同元素的原子构成的分子中只含极性共价键
C．92U和92U是中子数不同质子数相同的同种核素
D．短周期第ⅣA与ⅦA族元素的原子间构成的分子，均满足原子最外层8电子结构
3．X、Y、Z和R分别代表四种元素，如果aXm＋、bYn＋、cZn－、dRm－四种离子的电子层结构相同(a、b、c、d为元素的原子序数)，则下列关系正确的是(　　)。
A．a－c＝m－n B．a－b＝n－m
C．c－d＝m＋n D．b－d＝n＋m
4．(2012浙江名校联盟联考)若原子核外电子排布的基本规律为最外层电子数不超过5个，次外层电子数不超过10个，倒数第3层电子数不超过15个，而各电子层电子的最大容纳量仍为2n2，则元素周期表中第3、4、5周期含有的元素分别有(　　)。
A．5种、10种、15种 B．8种、18种、18种
C．8种、10种、15种 D．9种、10种、15种
5．A、B、C、D四种元素的核电荷数依次增加，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8。A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半。回答以下问题：
(1)四种元素的元素符号依次是A：______；B：______；C：____；D：______。
(2)写出B、D元素的离子结构示意图：
B：_________________________________________________________；
D：_______________________________________________________。
(3)A、C元素形成的化合物的电子式为：________________________________________。
(4)在A、B、C、D最高价氧化物对应水化物中：
比较其中酸的酸性强弱：______________________；
比较其中碱的碱性强弱：______________________。
参考答案
基础梳理整合
一、1．道尔顿　电子　α粒子散射　核外电子分层排布
2．(1)Z　元素　A－Z　原子(核素)　Z　元素的性质
(2)元素符号　①核电荷数　核内质子数　核外电子数　质量数　质子数　质子数　中子数　②Z－m　③Z＋n
(3)①具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子
②具有相同质子数和不同中子数的原子
即时训练1
C
即时训练2
A
二、1．小　大　快
2．(1)2n2　(2)8　2　(3)18　32　(4)能量最低
3．K　L　M　N　O　P　Q　近　远　低　高
即时训练3
D
即时训练4
(1)K　Cl　S　(2)HCl　(3)F2
(4)H2S　HH　(5)H2O2(或PH3)　(6)C2H6
核心归纳突破
【例1】D　解析：Sm与62Sm比较，质子数相同，中子数不同，故二者互为同位素，是Sm元素的两种不同核素。由质子数为62(Cs元素的质子数为55)可推知B项也正确。
【例2】答案：(1)H2O　NH3　NH　OH－
(2)Al3＋＋3NH3＋3H2O===Al(OH)3↓＋3NH
或Mg2＋＋2NH3＋2H2O===Mg(OH)2↓＋2NH
【例3】C　解析：分子中原子最外层是否达到8个电子的稳定结构，取决于两个因素，一是该中性原子的最外层电子数；二是该原子在分子中形成的共价键数目。在分子中的原子如果满足二者之和为8，则满足8电子结构。A选项中硼原子为6个电子，B选项中H原子为2个电子，D选项中P原子超过8个电子，故选C。
演练巩固提升
1．B　解析：本题考查原子结构。Y中质子数为39，中子数为89－39＝50。质子数与中子数之差为11。
2．D　解析：同系物是指含有相同的官能团且分子结构中相差1个或多个“CH2”原子团，乙酸和丙二酸不符，A错；过氧化氢分子中，氧原子之间的共价键是非极性共价键，B错；同种核素的质子数和中子数相同，C错；短周期第ⅣA族的元素是C和Si、第ⅦA族元素是F和Cl，它们之间形成的分子均满足了最外层8电子结构，D对。
3．D　解析：电子层结构相同，即电子数相等，得等式：a－m＝b－n＝c＋n＝d＋m。
4．C　解析：依题意，可以分别计算出前五周期每个周期最后的稀有气体元素的原子序数如下：第一周期：2，第二周期：2＋5＝7，第三周期：2＋8＋5＝15，第四周期：2＋8＋10＋5＝25，第五周期：2＋8＋15＋10＋5＝40，故前五周期每个周期的元素种类数分别是：2、5、8、10、15，C正确。
5．答案：(1)S　Cl　K　Ca
(2)Cl－　Ca2＋
(3)K＋[∶∶]2－K＋
(4)HClO4＞H2SO4　KOH＞Ca(OH)2
解析：因A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，所以A的核电荷数为2×8＝16，A为硫元素。D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半，所以D原子的核电荷数是(2＋8)×2＝20，D为钙元素。根据核电荷数依次增大，并都形成离子，可以推出B为氯元素，C为钾元素。A、B、C、D最高价氧化物对应水化物分别为H2SO4、HClO4、KOH、Ca(OH)2。
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第2讲　离子反应
考纲点击
1．了解电离、电解质、强电解质和弱电解质的概念。
2．了解离子反应的概念、离子反应发生的条件，能正确书写离子方程式。
3．了解常见离子的检验方法。
一、电解质及其电离
1．电解质与非电解质
电解质 非电解质
定义
2．强电解质和弱电解质
(1)强电解质
在__________________中________电离的电解质，包括____________、____________、________________等。
(2)弱电解质
在__________________中______________电离的电解质，主要为中强酸和弱酸、__________和__________等。
3．电解质的电离
(1)概念：电解质______________或______________离解成能够______________________的过程。
(2)电离的条件：____________(离子化合物)或______________(离子化合物或共价化合物)。
(3)表示方法——电离方程式：
①强电解质：用“===”连接，如H2SO4____________________________。
②弱电解质(包括弱酸的酸式酸根)：用“”连接，如CH3COOH_______________。
多元弱酸分步电离，如H2CO3__________________________________________。
多元弱碱一步写完，如Fe(OH)3__________________________________________。
4．电解质溶液的导电
(1)电解质溶液导电的原因：电解质在溶剂水作用下，电离出____________________，在外加电源的作用下，阴、阳离子______________。
(2)导电能力的强弱：在恒定电压作用下，取决于电解质溶液中离子浓度和离子所带电荷数，离子浓度__________，导电能力越强，离子________________________，导电能力越强，与电解质的强弱无关。
即时训练1掌握电解质和非电解质的概念，能熟练判断一种物质是否是电解质是认识电解质的性质、研究离子反应的前提。以下有10种物质：①铜；②稀硫酸；③氯化氢；④氨气；⑤Na2CO3溶液；⑥CO2；⑦冰醋酸；⑧NaCl；⑨CaCO3；⑩Cl2。按照表中提示的信息，把符合左栏条件的物质的编号填入右栏相应的位置。
序号 符合的条件 物质的序号
(1) 电解质
(2) 非电解质
(3) 强电解质
(4) 弱电解质
(5) 既不是电解质也不是非电解质
(6) 能导电的物质
二、离子反应
1．离子反应的概念和条件
(1)概念：__________________________________。
(2)离子反应发生的条件：①复分解型：生成__________(如BaCO3等)，生成______________(如H2O、弱酸等)，生成______________物质(如NH3、H2S等)；②氧化还原型：由于发生____________反应而使反应物的__________浓度减小，这类反应能否发生取决于有关离子的____________；③配合反应型：生成配合物的反应，如Fe3＋和SCN－的反应。
2．离子反应方程式
(1)概念：______________________________________。
(2)意义：不仅表示物质间的某一反应，而且表示________________________。
(3)离子方程式书写的关键：①拆写是否正确。将化学方程式中__________溶于水且完全电离的物质改用离子符号，而__________、__________、__________、____________、____________等仍用化学式表示。②是否符合“三个守恒”，即____________、______________、__________________。
3．离子共存
离子在溶液中能大量共存的条件是离子之间不发生反应，各离子浓度不会降低。
离子之间不能大量共存主要由发生三类反应引起的。
(1)发生________反应。如Ba2＋与CO、H＋与HCO、H＋与CH3COO－等不能大量共存。
(2)发生________反应。如I－与Fe3＋、S2－与NO(H＋)等不能大量共存。
(3)发生________反应。如Fe3＋与SCN－、不能大量共存。
特别提示：在离子是否大量共存的题目中，现在的考题由单一限制向多项限制方向发展，在选项中添加限制条件是高考试题的最新变化，这也是明年高考命题的发展趋势。
即时训练2(2012浙江宁波高三十校联考)下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是(　　)。
A．NaHCO3水解：HCO＋H2OCO＋H3O＋
B．高锰酸钾酸性溶液与草酸钠溶液反应：2MnO＋5C2O＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
C．用石墨作电极电解氯化镁溶液：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
D．水杨酸()与足量的Na2CO3溶液混合：＋CO―→＋CO2↑＋H2O
即时训练3下列离子组一定能大量共存的是(　　)。
A．使甲基橙呈黄色的溶液中：I－、Cl－、NO、Na＋
B．使石蕊呈蓝色的溶液中：Na＋、AlO、NO、HCO
C．含大量Al3＋的溶液中：K＋、Na＋、NO、ClO－[来源:21世纪教育网]
D．含大量OH－的溶液中：CO、Cl－、F－、K＋
一、强弱电解质的比较
强电解质 弱电解质
化合物类型 离子化合物、共价化合物 共价化合物
电离程度 完全电离 部分电离
溶液中存在的微粒(水分子不计) 只有电离出的阴、阳离子，不存在电解质分子 既有电离出的阴、阳离子，又有电解质分子
所含物质类型 绝大多数盐(包括难溶性盐)；强酸：HCl、HNO3、H2SO4、HI、HClO4等；强碱：KOH、NaOH、Ba(OH)2等 弱酸：H2CO3、CH3COOH、HClO、HF、H2SO3等；弱碱：NH3·H2O、Cu(OH)2、Fe(OH)3等；水也是弱电解质
【例1】下列关于电解质的叙述正确的是(　　)。
A．强酸、强碱及大部分盐类属于强电解质，弱酸、弱碱属于弱电解质
B．所有的离子化合物都是强电解质，所有的共价化合物都是弱电解质
C．强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质溶液的导电能力强
D．SO2的水溶液能导电，所以SO2是电解质
方法归纳
(1)电解质的强弱与物质的本身性质有关，与外界因素无关。
(2)电解质的强弱与溶解度大小无关，某些盐如BaSO4、CaCO3等，虽难溶于水却是强电解质。CH3COOH、NH3·H2O、(CH3COO)2Pb等尽管能溶于水，却只有部分电离，是弱电解质。
(3)电解质的强弱与溶液的导电性没有必然联系，其导电能力的强弱由溶液中自由离子的浓度决定，也与离子所带电荷多少有关，很稀的强电解质溶液导电性很弱，浓度较大的弱电解质溶液导电性可能较强。因此强电解质溶液的导电能力不一定强，弱电解质溶液的导电能力也不一定弱。
二、离子方程式的书写
1．书写离子方程式的步骤
一写：写出反应的化学方程式。
二拆：将在溶液中全部以离子形式存在的物质的化学式拆写成离子形式。注意强酸、强碱、多数可溶性盐在溶液中全部以离子形式存在，要写成离子，而弱酸、弱碱、H2O、不溶性盐要写化学式，其他物质如单质、氧化物、气体均写化学式。
三删：删去方程式两边相同的离子。
四查：检查是否符合质量守恒、电荷守恒。
2．抓住两易、两等、两查
两易：即易溶、易电离的物质(可溶性的强电解质包括强酸、强碱、大多数可溶性盐)以实际参加反应的离子符号表示，非电解质、弱电解质、难溶物、气体等用化学式表示。
两等：离子方程式两边的原子个数、电荷总数均应相等。
两查：检查各项是否都有公约数，是否漏写必要的反应条件。
【例2－1】(2012四川理综)下列离子方程式正确的是(　　)。
A．钠与水反应：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑
B．硅酸钠溶液与醋酸溶液混合：SiO＋2H＋===H2SiO3↓
C．0.01 mol·L－1 NH4Al(SO4)2溶液与0.02 mol·L－1 Ba(OH)2溶液等体积混合：NH＋Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋Al(OH)3↓＋NH3·H2O
D．浓硝酸中加入过量铁粉并加热：Fe＋3NO＋6H＋Fe3＋＋3NO2↑＋3H2O
3．与“量”有关的离子方程式的书写
某些离子反应与反应物的量有很大关系，这类题的题给信息常常表现为：
(1)明确告知某反应物的量的多少(少量、足量、过量等)。
(2)已知各反应物具体的量，需经计算比较才知过量与否。
(3)因试剂滴加顺序不同导致量的变化。
(4)借助实验现象判断谁过量。
书写这类离子方程式时要考虑离子方程式中的化学计量数是否已满足少量物质的组成配比。通俗地说，可称作：“以少定多，量入为出”。具体例子如下：
试剂的滴加顺序涉及的“量”
滴加试剂的顺序不同，会造成某些物质的过量或不足，从而发生不同的离子反应。
例如：AlCl3溶液与NaOH溶液、NaAlO2溶液与盐酸、Na2CO3溶液与盐酸、氨水与AgNO3溶液、氯水与FeBr2溶液、氯水与FeI2溶液、CO2与石灰水等。
【例2－2】①向AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液至过量；②向NaOH溶液中逐滴滴入AlCl3溶液至过量。
写出这两个过程的离子方程式。
(5)氧化还原反应中涉及的“量”
氧化性：Cl2＞Br2＞Fe3＋＞I2
还原性：Cl－＜Br－＜Fe2＋＜I－
如将Cl2通入FeBr2的溶液中时：
①n(FeBr2)/n(Cl2)≥2，反应的离子方程式为：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；
②n(FeBr2)/n(Cl2)≤2/3，反应的离子方程式为：2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－；
③2/3＜n(FeBr2)/n(Cl2)＜2，Fe2＋全部被氧化，Br－部分被氧化。当n(FeBr2)/n(Cl2)＝1时，反应的离子方程式为：2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===2Fe3＋＋Br2＋4Cl－。
(6)若是复分解反应，可按“以少定多”的原则来书写
一般情况下，把量少的反应物的物质的量确定为1 mol，若其离子均参与反应，化学计量数应满足化学式配比，而量多的反应物则随行就市，配给所需。如Ca(HCO3)2溶液中加入过量的NaOH溶液，先确定Ca(HCO3)2为1 mol，其中Ca2＋、HCO的比例为1∶2，再取OH－，中和2 mol HCO需2 mol OH－，则可写出Ca2＋＋2HCO＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O；若是NaOH少量，则OH－先确定为1 mol，反应为Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O(Ca2＋、HCO的比例不再是1∶2)。
【例2－3】试写出相应的离子方程式：
①足量的NaHSO4溶液与Ba(HCO3)2溶液混合；21世纪教育网
②足量的Ba(HCO3)2溶液与NaHSO4溶液混合。
(7)较特殊的反应涉及的“量”
如Mg(HCO3)2溶液与过量NaOH溶液反应，不可忽视Mg(OH)2比MgCO3更难溶、更稳定；明矾与足量Ba(OH)2溶液反应，不可忽视Al(OH)3的两性；NH4HSO4溶液与足量的Ba(OH)2溶液反应，不可忽视NH3·H2O也是弱电解质；苯酚与Na2CO3反应的产物为苯酚钠与NaHCO3，苯酚钠中通入少量或过量的CO2，均生成苯酚与NaHCO3。
【例2－4】写出下列反应的离子方程式：
①明矾溶液与足量的Ba(OH)2溶液反应；
②硫酸氢铵溶液中加入足量的氢氧化钡溶液；
③向新制氯水中滴入少量溴化亚铁溶液。
拓展应用1下列离子方程式表达正确的是(　　)。
A．氯化铝溶液中加入过量氨水：Al3＋＋4NH3·H2O===AlO＋4NH＋2H2O21世纪教育网
B．“84”消毒液(有效成分NaClO溶液)和“洁厕灵”(浓盐酸)混合放出氯气：ClO－＋Cl－＋H＋===Cl2↑＋OH－
C．硫酸亚铁溶液被空气中氧气氧化：4Fe2＋＋O2＋2H2O===4Fe3＋＋4OH－
D．含Fe(SCN)3的溶液中滴加浓氢氧化钠溶液：Fe(SCN)3＋3OH－===Fe(OH)3↓＋3SCN－
三、离子方程式的正误判断
1．看离子反应是否符合客观事实。如铁与稀硫酸反应生成Fe2＋而不生成Fe3＋。
2．看“===”“?”“↓”“↑”及必要条件是否正确、齐全。
3．看表示各物质的化学式是否正确。如HCO不能写成H＋＋CO，而HSO应写成H＋＋SO等。该用离子表示的是否拆成了离子，该用化学式表示的是否写成了化学式。
4．看电荷是否守恒。如FeCl2溶液与Cl2反应，不能写成Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－，而应写成2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
5．看是否漏掉离子反应。如Ba(OH)2溶液与CuSO4溶液反应，既要写Ba2＋与SO生成BaSO4沉淀，又不能漏掉Cu2＋与OH－生成Cu(OH)2沉淀。
6．看反应物或产物的配比是否正确。如稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应不能写成H＋＋OH－＋SO＋Ba2＋===BaSO4↓＋H2O，应写成2H＋＋2OH－＋SO＋Ba2＋===BaSO4↓＋2H2O。
7．看是否符合题设条件的要求。如过量、少量、等物质的量、任意量以及滴加顺序对反应产物的影响。如在溴化亚铁溶液中通入少量Cl2的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；在溴化亚铁溶液中通入过量Cl2的离子方程式为2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋6Cl－＋2Br2。
【例3】下列离子反应方程式正确的是(　　)。
A．向氯化铝溶液中加入过量氢氧化钠溶液：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
B．向苯酚钠溶液中通入二氧化碳：CO2＋H2O＋2C6H5O－―→2C6H5OH＋CO
C．向小苏打溶液中加入醋酸溶液：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
D．向溴化亚铁溶液中通入过量氯气：Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===Fe3＋＋Br2＋4Cl－
拓展应用2下列离子方程式表达正确的是(　　)。
A．用惰性电极电解熔融氯化钠：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－
B．用氢氧化钠溶液除去铝表面的氧化膜：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
C．用稀氢氧化钠溶液吸收二氧化氮：2OH－＋2NO2===NO＋NO↑＋H2O
D．用食醋除去热水瓶中的水垢：CO＋2CH3COOH===2CH3COO－＋CO2↑＋H2O
四、溶液中离子能否大量共存的规律
离子在溶液中能大量共存的条件是离子之间不发生反应，各离子浓度不会降低。多种离子能否大量共存于同一溶液中，归纳起来就是一句话：一色、二性、三特、四反应。
1．一色。即溶液颜色。若限定无色溶液，则Cu2＋、Fe3＋、Fe2＋、Cr2O、MnO等有色离子不能存在。
2．二性。即溶液的酸性和碱性。题干中给出溶液酸、碱性的方式有多种变化，如指示剂变色、pH、与Al反应放出H2、水的电离受到影响等。
在强酸性溶液中，OH－及弱酸根阴离子(如CO、SO、ClO－、CH3COO－等)均不能大量存在；在强碱性溶液中，H＋及弱碱阳离子(如NH、Al3＋、Cu2＋、Fe3＋等)均不能大量存在；弱酸酸式酸根离子(如HCO、HSO、HS－、H2PO、HPO等)在强酸性或强碱性溶液中均不能大量存在。
3．三特殊。指三种特殊情况：
(1)AlO与HCO不能大量共存：AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO。
(2)“NO＋H＋”组合具有强氧化性，能与S2－、Fe2＋、SO、I－等发生氧化还原反应而不能大量共存，这一种组合常常较为隐蔽，做题时要特别注意。
(3)NH与CH3COO－、CO，Mg2＋与HCO等组合中，虽然两种离子都能水解且水解相互促进，但总的水解程度仍很小，它们在溶液中能大量共存(加热就不同了)。
4．四反应。指离子间通常能发生的四种类型的反应，能相互反应的离子显然不能大量共存。
(1)复分解反应，如Ca2＋与CO、NH与OH－、H＋与CH3COO－等；
(2)氧化还原反应，如Fe3＋与I－、NO(H＋)与Fe2＋、MnO(H＋)与Br－、H＋与S2O等；
(3)相互促进的水解反应，如Al3＋与HCO、Al3＋与AlO、Al3＋与S2－等；
(4)络合反应，如Fe3＋与SCN－等。
判断离子共存问题，应先看清试题的前置条件，如“在强酸性溶液中……”“在无色透明溶液中……”“在由水电离出的c(H＋)＝1×10－13 mol·L－1的溶液中……”“……因发生氧化还原反应而……”等，再分析离子间的相互反应情况。
【例4】(2012浙江杭州七校联考)在下述条件下，－定能大量共存的离子组是(　　)。
A．澄清透明的水溶液中：K＋、Ba2＋、OH－、MnO
B．c(H＋)/c(OH－)＝KW的溶液中：Cl－、HCO、NO、NH
C．c(Fe2＋)＝0.1 mol·L－1的溶液中：Na＋、SCN－、Cl－、CO
D．能使pH试纸变蓝的溶液中：ClO－、SO、SO、Na＋
拓展应用3(2012江苏化学)常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是(　　)。
A．0.1 mol·L－1NaOH溶液：K＋、Na＋、SO、CO
B．0.1 mol·L－1Na2CO3溶液：K＋、Ba2＋、NO、Cl－
C．0.1 mol·L－1FeCl3溶液：K＋、NH、I－、SCN－
D．c(H＋)/c(OH－)＝1×1014的溶液：Ca2＋、Na＋、ClO－、NO
关于溶液中离子反应的实验探究
关于溶液中离子反应的知识主要体现在以下几个方面：
1．离子方程式的书写及正误判断。
2．离子的共存问题。
3．离子的水解问题。
【实验典例】
现有A、B、C、D、E、F六种化合物，每种化合物只含一种阴离子和一种阳离子，且相互不重复。已知它们的阳离子有K＋、Ag＋、Ca2＋、Ba2＋、Fe2＋、Al3＋，阴离子有Cl－、OH－、CH3COO－、NO、SO、CO。
现将它们分别配成0.1 mol·L－1的溶液，进行如下实验：
①测得溶液A、C、E呈碱性，且碱性为A＞E＞C；
②向B溶液中滴加稀氨水，先出现沉淀，继续滴加氨水，沉淀消失；
③向D溶液中滴加Ba(NO3)2溶液，无明显现象；
④向F溶液中滴加氨水，生成白色絮状沉淀，沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。
根据上述实验现象，回答下列问题：
(1)实验②中反应的化学方程式是_________________________________________
________________________________________________________________________；
(2)E溶液是______，判断依据是___________________________________________
________________________________________________________________________；
(3)写出下列四种化合物的化学式：A______________、C______________、D______________、F______________。
1．(2012上海化学改编)含有下列各组离子的溶液中，通入过量SO2气体后仍能大量共存的是(　　)。
A．H＋、Ca2＋、Al3＋、NO B．Ba2＋、Cl－、Fe3＋、H＋
C．Na＋、NH、I－、HS－ D．Na＋、Ca2＋、K＋、Cl－
2．下列离子方程式表达正确的是(　　)。
A．SO2通入溴水中：SO2＋2H2O＋Br2===2H＋＋SO＋2HBr
B．NaHSO4溶液和Ba(OH)2溶液充分反应后溶液呈中性：Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4↓＋2H2O
C．漂白粉溶液在空气中失效：ClO－＋CO2＋H2O===HClO＋HCO
D．Fe(OH)3溶于氢碘酸中：Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
3．(2012浙江温州八校联考)某无色溶液中可能含有①Na＋、②Ba2＋、③Cl－、④Br－、⑤SO、⑥SO离子中的若干种，依次进行下列实验，且每步所加试剂均过量，观察到的现象如下。
步骤 操作 现象
(1) 用pH试纸检验 溶液的pH大于7
(2) 向溶液中加氯水，再加入CCl4振荡，静置 CCl4层呈橙色
(3) 向所得水溶液中加入Ba(NO3)2溶液和稀硝酸 有白色沉淀产生
(4) 过滤，向滤液中加入AgNO3溶液和稀硝酸 有白色沉淀产生
下列结论正确的是(　　)。
A．肯定含有的离子是①④⑤
B．肯定没有的离子是②⑥
C．不能确定的离子是①
D．不能确定的离子是③⑤
4．(2013广东惠州一模)下列各组离子在特定条件下一定能够大量共存的是(　　)。
A．含有较多Fe3＋的溶液：Na＋、SO、I－、NH
B．c水(OH－)＝1×10－10 mol·L－1的溶液：SO、Cl－、K＋
C．能使石蕊试纸变红色的溶液：K＋、Fe2＋、NO、Na＋
D．遇Al能放出H2的溶液：NO、K＋、Na＋、Cl－
5．下列各组离子在给定条件下一定能大量共存的是____。
①pH＝1的溶液中：Cl－、CO、SO、Na＋
②强酸性溶液中：NH、NO、CH3COO－、K＋
③含大量HCO的溶液中：Ca2＋、Cl－、Al3＋、NO
④由水电离出的c(H＋)＝10－12 mol·L－1溶液中：Cl－、Na＋、NH、SO
⑤加入铝能放出H2的溶液中：Mg2＋、NO、Na＋、SO
⑥碱性溶液中：Na＋、ClO－、I－、S2－
⑦使甲基橙变红的溶液中：Al3＋、Cl－、Na＋、SO
⑧含有大量Fe2＋的溶液中：K＋、Mg2＋、ClO－、SO
⑨能使广泛pH试纸显蓝色的溶液：K＋、Ba2＋、Cl－、Br－
⑩常温下c(H＋)/c(OH－)＝1012的溶液：Fe2＋、Mg2＋、NO、Cl－
含有大量Al3＋的溶液：Na＋、Cl－、AlO、OH－
能使淀粉碘化钾试纸显蓝色的溶液：K＋、SO、S2－、SO
含有大量AlO的溶液：Na＋、K＋、OH－、NO
含大量HCO的澄清透明溶液中：K＋、C6H5O－、Cl－、Na＋
含有大量I－的溶液：H＋、Fe3＋、Cl－、NO
常温时，在c(H＋)＝的溶液：Na＋、Fe3＋、NO、Cl－
参考答案
基础梳理整合
一、1．在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物为电解质　在水溶液中和熔融状态下都不能导电的化合物为非电解质
2．(1)水溶液　完全　强酸　强碱　大多数盐
(2)水溶液　只有部分　弱碱　水
3．(1)溶解于水　受热熔化　自由移动的离子
(2)熔化　溶于水
(3)H2SO4===2H＋＋SO
CH3COOHCH3COO－＋H＋
H2CO3H＋＋HCO，HCOH＋＋CO
Fe(OH)3Fe3＋＋3OH－
4．(1)自由移动的阴、阳离子　定向移动　(2)越大　所带电荷数越多
即时训练1
序号 符合的条件 物质的序号
(1) 电解质 ③⑦⑧⑨
(2) 非电解质 ④⑥
(3) 强电解质 ③⑧⑨
(4) 弱电解质 ⑦
(5) 既不是电解质也不是非电解质 ①②⑤⑩
(6) 能导电的物质 ①②⑤
解析：10种物质中，稀硫酸、Na2CO3溶液属于混合物，Cu、Cl2属于单质，这4种物质既不是电解质也不是非电解质。HCl为强酸，NaCl、CaCO3为盐属于强电解质，冰醋酸为弱酸，属于弱电解质，能导电的物质满足的条件是有自由移动的离子或自由电子，故①②⑤能导电。
二、1．(1)在反应中有离子参加或有离子生成的反应
(2)难溶物　弱电解质　气体　氧化还原　离子　氧化性和还原性的强弱
2．(1)用实际参加反应的离子符号或分子式表示离子间反应过程的式子　(2)同一类型的所有离子反应　(3)易　难溶物　弱电解质　气体　单质　氧化物　质量守恒　电荷守恒　电子转移守恒
3．(1)复分解　(2)氧化还原　(3)络合
即时训练2
B　解析：A项中为电离方程式，A错；OH－与Mg2＋不能大量共存，应生成Mg(OH)2沉淀，C错；水杨酸与足量的Na2CO3溶液混合，Na2CO3溶液过量，酸不足，无法生成CO2气体，D错。
即时训练3
D　解析：使甲基橙呈黄色的溶液，pH大于4.4，当pH＜7时，NO表现强氧化性，可将I－氧化为I2，A错；使石蕊呈蓝色的溶液，pH大于8，溶液呈碱性，OH－能与HCO反应，B错；含大量Al3＋的溶液呈酸性，其中的H＋能和ClO－结合成HClO，C错。
核心归纳突破
【例1】A　解析：B项，HCl是共价化合物，但它是强电解质；C项，电解质溶液的导电性的强弱与离子浓度大小、离子所带电荷有关，与电解质的强弱没有必然联系；D项，化合物溶于水能导电，这种化合物也不一定是电解质，SO2溶于水导电是因为生成了H2SO3，SO2是非电解质。
【例2－1】C　解析：A中电荷不守恒，A不正确；醋酸是弱酸，要用结构简式表示，B不正确；浓硝酸中加入过量铁粉时，应生成Fe2＋，D不正确。
【例2－2】答案：①Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓21世纪教育网
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
总反应为：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
②Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓
总反应为：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
解析：①AlCl3Al(OH)3NaAlO2
②NaOHNaAlO2Al(OH)3
【例2－3】答案：①2H＋＋SO＋Ba2＋＋2HCO===BaSO4↓＋2CO2↑＋2H2O
②H＋＋SO＋Ba2＋＋HCO===BaSO4↓＋CO2↑＋H2O
解析：①Ba2＋、HCO都参与反应，而NaHSO4过量，所以Ba2＋、HCO以1∶2的比例出现在离子方程式中，H＋、SO按需要确定；
②当Ba(HCO3)2足量时，离子反应取决于NaHSO4的量，H＋、SO只能以1∶1的比例出现。
【例2－4】答案：①Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===AlO＋2BaSO4↓＋2H2O
②NH＋H＋＋SO＋Ba2＋＋2OH－===NH3·H2O＋BaSO4↓＋H2O
③2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－
解析：①明矾溶液中，Al3＋和SO的物质的量之比为1∶2，不能忽略Al(OH)3的两性，即Al3＋反应后转化为AlO。
②NH4HSO4电离出的三种离子都参与反应，不能忽略该反应中弱电解质NH3·H2O的生成。当NH4HSO4过量时会发生反应：Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4↓＋2H2O。
③书写时不仅要注意Fe2＋和Br－的物质的量之比为1∶2，更不能忽视Fe2＋和Cl2先反应。
拓展应用1 　D　解析：Al(OH)3不溶于过量氨水，A项错误；酸性条件下，B项不可能有OH－生成；C项离子方程式右侧的Fe3＋会与OH－结合生成沉淀，故离子方程式也不正确。
【例3】A　解析：本题主要考查离子方程式的正误判断。解决此类问题注意以下几点：①看反应是否符合实验事实，如本题中因酸性H2CO3＞C6H5OH＞HCO，故CO2通入C6H5ONa溶液中只能生成NaHCO3，选项B不正确；②看化学式改写离子时，是否改写正确，醋酸为弱酸，应写结构简式，选项C不正确；③看电荷、电子得失数目是否守恒，D选项电荷和电子得失数目皆不守恒，选项D不正确，本题中只有A正确。
拓展应用2 　B　解析：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑，A错；NaOH与NO2反应生成NaNO2和NaNO3，不会产生NO气体，C错；水垢中的CaCO3不溶于水，不能拆分，D错。
【例4】A　解析：B项：由c(H＋)/c(OH－)＝KW和c(H＋)·c(OH－)＝KW得：c(OH－)＝1 mol·L－1，c(H＋)＝1×10－14 mol·L－1，溶液呈强碱性，HCO和NH不能大量共存；C项：Fe2＋与CO不能大量共存；D项：ClO－与SO会发生氧化还原反应而不能大量共存。
拓展应用3 　A　解析：A项，碱性条件下，四种离子能大量共存，正确；B项，CO与Ba2＋会产生BaCO3沉淀，错；C项，Fe3＋会氧化I－，且与SCN－会形成配合物，错；D项，酸性条件下ClO－与H＋结合成弱电解质HClO，错。
实验探究拓展
实验典例
答案：(1)AgNO3＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH4NO3，AgOH＋2NH3·H2O===Ag(NH3)2OH＋2H2O
(2)碳酸钾　由①中碱性强弱的顺序可知：E是碳酸盐。六种阳离子中可以与碳酸根形成可溶性盐的只有钾离子，所以E是碳酸钾
(3)Ba(OH)2　(CH3COO)2Ca　AlCl3　FeSO4
解析：本题考查离子共存、盐类水解综合运用。根据溶液的性质，确定CO只能与K＋形成显碱性的溶液，另外可能形成的碱性溶液为碱Ba(OH)2 。由于醋酸的酸性强于碳酸，所以醋酸盐水解的碱性弱于碳酸盐，因此A为Ba(OH)2，E为K2CO3，C为醋酸盐。由②可得B中阳离子为Ag＋，则肯定为AgNO3，由③可得D中无SO，则F中的阴离子为SO，D中的阴离子为Cl－。由④可得F中的阳离子为Fe2＋，即F为FeSO4，而CH3COO－若与Al3＋形成溶液时，Al3＋也发生水解，所以C为醋酸钙，而D为AlCl3。
演练巩固提升
1．D　解析：SO2具有还原性，能与A项中的NO(H＋)及B项中的Fe3＋发生氧化还原反应；SO2能与HS－水解生成的H2S发生反应：SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O。
2．B　解析：HBr是强电解质，要拆分；NaHSO4与Ba(OH)2反应呈中性时的物质的量之比为2∶1；Ca(ClO)2在空气中失效的产物为CaCO3和HClO；Fe(OH)3可与HI发生氧化还原反应，产物为Fe2＋、I2、H2O。
3．A　解析：溶液的pH大于7，一定有SO，一定无Ba2＋，阳离子就是Na＋；CCl4层呈橙色，说明一定有Br－，向所得水溶液中加入Ba(NO3)2溶液和稀硝酸，有白色沉淀产生，无法判断SO有无，因为SO可以被硝酸氧化为SO；因为步骤(2)加了氯水，步骤(3)、(4)均没有另取溶液，而是用步骤(2)后的溶液，所以无法判断是否存在Cl－，一定有的是Na＋、Br－、SO。
4．B　解析：A项，Fe3＋、I－易发生氧化还原反应而不能大量共存；C项，能使石蕊试纸变红色的溶液中含有大量的H＋，NO具有强氧化性，Fe2＋具有还原性，二者能发生氧化还原反应而不能大量共存；D项，若溶液呈碱性，题中离子可以大量共存，若溶液呈酸性，则溶液中因NO的存在，与铝反应不能放出氢气，而是生成了NxOy，故D错。
5．答案：⑦⑨
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第六单元　溶液中的离子反应
第1讲　弱电解质的电离平衡
考纲点击
1．理解强电解质和弱电解质的概念，能区分常见物质是何种电解质。
2．理解弱电解质的电离平衡，能用平衡的观点解释弱电解质的电离过程。
3．应用化学平衡移动原理理解电离平衡的特征和浓度、温度等因素对电离平衡的影响。
4．了解电离度和电离平衡常数的概念，能进行电离度、电离平衡常数的计算。
5．掌握水的电离和水的离子积常数。
一、强电解质和弱电解质21世纪教育网
强电解质 弱电解质
定义 溶于水后几乎________电离的电解质 溶于水后只有______电离的电解质
化合物类型 离子化合物及部分共价化合物 共价化合物
电离程度 完全电离 只有部分电离
电离过程 ______过程，无电离平衡 ______过程，存在电离平衡
溶液中存在的微粒(水分子不计) 只有电离出的阴、阳离子，不存在电解质分子 既有电离出的阴、阳离子，又有电解质分子
实例 绝大多数的盐(包括难溶性盐)，强酸：H2SO4、HCl、HClO4等，强碱：Ba(OH)2、Ca(OH)2等 弱酸：H2CO3、CH3COOH等，弱碱：NH3·H2O、Cu(OH)2、Fe(OH)3等
电离方程式 KNO3===K＋＋NOH2SO4===2H＋＋SO NH3·H2ONH＋OH－H2CO3H＋＋HCO，HCOH＋＋CO
即时训练1下列说法中正确的是(　　)。
A．强电解质的水溶液中不存在溶质分子，弱电解质的水溶液中存在溶质分子和离子
B．强电解质的水溶液导电性强于弱电解质的水溶液
C．强电解质都是离子化合物，弱电解质都是共价化合物
D．强电解质易溶于水，弱电解质难溶于水
二、弱电解质的电离平衡
1．概念
________下，当电解质分子____________的速率和离子____________的速率____时，电离过程就达到了平衡状态。
2．电离平衡的特征
(1)动态平衡：____________________。
(2)固定不变：在一定条件下建立平衡后，溶液中______________都将保持不变。
(3)相对性：平衡建立在特定条件下，当条件发生改变时，平衡发生相应的______。
3．影响电离平衡的因素
(1)内因：决定因素(______________)21世纪教育网
(2)外界因素：
①温度：电离过程是____的，所以升高温度，电离平衡______移动，电离程度______。
②浓度：溶液越稀，离子就越______，故浓度越小，电离程度____；即加水稀释，电离平衡__________。
4．电离平衡常数
电离平衡常数能用来计算弱酸溶液中H＋的浓度及比较弱酸酸性相对强弱。
例如，醋酸、碳酸和硼酸298 K时的电离常数分别是1.80×10－5、4.4×10－7(第一步电离 )和5.8×10－10。由此可知，醋酸、碳酸和硼酸的酸性依次减弱。
(1)一元弱酸和弱碱的电离平衡常数
如：CH3COOHCH3COO－＋H＋　则Ka＝____________
NH3·H2ONH＋OH－　则Kb＝____________
①K只与______有关，不随浓度改变而改变。
②在一定的温度下，K越大，表示该弱电解质越______电离。所以可以用Ka或Kb的大小判断弱酸或弱碱的相对强弱。
(2)多元弱酸(碱)分步电离，酸(碱)性主要由第一步电离决定。
如H3PO4的电离：H3PO4H＋＋H2PO　Ka1
H2POH＋＋HPO　Ka2
HPOH＋＋PO　Ka3
注：Ka1 Ka2 Ka3
5．电离度
(1)定义公式
α＝×100%
(2)经验公式
对于一元弱酸，如醋酸
　　　 　CH3COOHCH3COO－＋H＋[来源:21世纪教育网]
初(mol·L－1) c 0 0
变(mol·L－1) cα cα cα
平(mol·L－1) c－cα cα cα
溶液中的氢离子浓度为c(H＋)＝cα
一般而言，弱电解质溶液的浓度越大，电离度______；弱电解质溶液的浓度越小，电离度______。
特别提示：(1)对于弱电解质的水溶液(以CH3COOHCH3COO－＋H＋为例)，加水稀释，溶液的体积增大，相当于化学平衡的减压过程，平衡向粒子数增大的方向(即向电离的方向)移动。若加入冰醋酸，CH3COOH分子的浓度增大，平衡也向电离方向移动。
(2)电离平衡常数K的影响因素只有温度。
(3)K反映弱电解质的电离程度，K越大，弱电解质越易电离。
(4)电离度类似于化学平衡中的转化率。
即时训练2下列关于电离平衡常数(K)的说法正确的是(　　)。
A．电离平衡常数(K)只与弱电解质本身及温度有关
B．电离平衡常数(K)随浓度的变化而变化
C．电离平衡常数(K)越大标志着该弱电解质电离程度越小
D．电离平衡常数(K)只与弱电解质的本身有关，与其他外部因素无关
即时训练3将0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液加水稀释或加入少量CH3COONa固体时都会引起(　　)。
A．CH3COOH的电离度变大
B．溶液的c(H＋)减小
C．溶液的导电能力减弱
D．溶液中c(CH3COO－)减小
一、判断电解质强弱的方法
1．在相同浓度、相同温度下，与强电解质做导电性对比实验。
2．在相同浓度、相同温度下，比较反应速率的快慢，如将锌粒投入到等浓度的盐酸和醋酸中，前者比后者反应快，说明醋酸是弱电解质。
3．浓度与pH的关系，如0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液的pH＞1，则可证明CH3COOH是弱电解质。
4．测定对应盐的酸碱性。如CH3COONa溶液呈碱性，则证明醋酸是弱酸。
5．稀释前后溶液的pH与稀释倍数的对应关系。例如，将pH＝2的酸溶液稀释1 000倍，若pH小于5，则证明酸为弱酸；若pH等于5，则证明酸为强酸。
6．采用实验证明存在电离平衡。如向氨水中滴入酚酞溶液变红，再加NH4Cl，颜色变浅，说明NH3·H2O存在电离平衡。21世纪教育网
7．利用较强酸(碱)制备较弱酸(碱)判断电解质强弱。如将CO2通入苯酚钠溶液中，出现浑浊。说明酸性：H2CO3＞。
【例1】下列事实一定能说明HNO2为弱电解质的是(　　)。
①常温时NaNO2溶液的pH大于7；
②用HNO2溶液做导电实验，灯泡很暗；
③HNO2与NaCl不能反应；
④常温下0.1 mol·L－1的HNO2溶液pH＝2；
⑤1 L pH＝1的HNO2溶液加水稀释至100 L后溶液的pH＝2.2；
⑥1 L pH＝1的HNO2溶液和1 L pH＝1的盐酸与足量的NaOH溶液完全反应，最终HNO2消耗的NaOH多；
⑦HNO2溶液中加入一定量NaNO2晶体，溶液中c(OH－)增大；
⑧HNO2溶液加水稀释，溶液中c(OH－)增大。
A．①②③⑦ B．①③④⑤
C．①④⑤⑥⑦ D．②④⑥
二、弱电解质的电离平衡
1．弱电解质的电离平衡
(1)电离平衡
①定义：在一定条件(如温度、浓度)下，当电解质分子离解成离子的速率和离子结合成分子的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态。
②特性
(2)弱电解质电离平衡的特点
①动态平衡：电离方程式中用“”。如
CH3COOHH＋＋CH3COO－
NH3·H2ONH＋OH－
②条件改变，平衡被破坏，电离平衡发生移动。如在NH3·H2O溶液中，分别加入适量的盐酸、NaOH溶液、NH4Cl溶液，平衡分别右移、左移、左移。
2．影响电离平衡的因素
电离平衡属于化学平衡，当外界条件改变时，弱电解质的电离平衡也会发生移动。平衡移动遵循勒夏特列原理。
(1)溶液浓度：溶液被稀释后，电离平衡向着电离的方向移动。
(2)温度：由于弱电解质的电离过程都是吸热的，因此升高温度，电离平衡向着电离的方向移动。例如，醋酸的电离：
CH3COOHCH3COO－＋H＋　ΔH＞0
升高温度，c(H＋)、c(CH3COO－)均增大。
(3)同离子效应：在弱电解质溶液中加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，使电离平衡逆向移动。例如，0.1 mol·L－1的醋酸溶液中存在如下平衡：
CH3COOHCH3COO－＋H＋
加入少量CH3COONa固体或稀盐酸，由于增大了c(CH3COO－)或c(H＋)，使CH3COOH的电离平衡逆向移动。
【例2】在0.1 mol·L－1CH3COOH溶液中存在如下电离平衡：CH3COOHCH3COO－＋H＋，对于该平衡，下列叙述正确的是(　　)。
A．加入水时，平衡逆向移动
B．升高温度，c(H＋)增大
C．加入少量0.1 mol·L－1 HCl溶液，溶液中c(H＋)减小
D．加入少量CH3COONa固体，平衡正向移动
关于弱电解质电离的实验探究
实验探究弱电解质电离主要体现在如下几个方面：
1．弱电解质的电离与浓度的关系。
2．溶液的导电能力与电离的关系。
3．弱电解质电离的影响因素。
4．通过实验证明电解质的强弱。
【实验典例】
某校化学兴趣小组的同学为探究乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱并证明乙酸为弱酸，进行下述实验。
Ⅰ．探究乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱关系，该小组同学设计了如图实验装置(夹持仪器已略去)
(1)实验前检查该装置气密性的操作是__________________________________；大理石与乙酸溶液反应的化学方程式为________________________________。
(2)进行实验时，B中的实验现象为________________；发生反应的离子方程式为________________________。
(3)有学生认为(2)中的实验现象不足以证明碳酸的酸性比苯酚强，理由是__________________，改进该装置的方法是______________________。
Ⅱ．证明乙酸为弱酸
(4)现有pH＝3的乙酸溶液、蒸馏水、石蕊溶液及pH试纸，用最简便的实验方法证明乙酸为弱酸：____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
1．区别强弱电解质的标志是(　　)。
A．导电能力 B．相对分子质量
C．电离程度 D．溶解度
2．甲酸和乙酸都是弱酸，当它们的浓度均为0.10 mol·L－1时，甲酸中的c(H＋)约为乙酸中的c(H＋)的3倍。现有两种浓度不等的甲酸溶液a和b，以及0.10 mol·L－1的乙酸，经测定它们的pH从大到小依次为a、乙酸、b。由此可知(　　)。
A．a的浓度必小于乙酸的浓度
B．a的浓度必大于乙酸的浓度
C．b的浓度必小于乙酸的浓度
D．b的浓度必大于乙酸的浓度21世纪教育网
3．一元弱酸HA(aq)中存在下列电离平衡：HAA－＋H＋。将1.0 mol HA分子加入1.0 L水中，图中，表示溶液中HA、H＋、A－的物质的量浓度随时间而变化的曲线正确的是(　　)。
4．高氯酸、硫酸、盐酸和硝酸都是强酸，其酸性在水溶液中差别不大。以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离常数：
酸 HClO4 H2SO4 HCl HNO3
K1 1.6×10－5 6.3×10－9 1.6×10－9 4.2×10－10
从以上表格中判断下列说法正确的是(　　)。
A．在冰醋酸中这四种酸都完全电离
B．在冰醋酸中高氯酸是这四种酸中最弱的酸
C．在冰醋酸中硫酸的电离方程式为H2SO4===2H＋＋SO
D．水对于这四种酸的强弱没有区分能力，但冰醋酸可以区别这四种酸的相对强弱
5．已知：CH3COOHCH3COO－＋H＋达到电离平衡时，电离平衡常数可以表示为Ka＝c(CH3COO－)·c(H＋)/c(CH3COOH)；CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－达到水解平衡时，水解平衡常数可以表示为Kh＝c(CH3COOH)·c(OH－)/c(CH3COO－)(式中各粒子浓度均为平衡时浓度)。
(1)对于任意弱电解质来讲，其电离平衡常数Ka、对应离子的水解常数Kh以及水的离子积常数KW的关系是______；由此可以推断，弱电解质的电离程度越小，其对应离子的水解程度______。
(2)由于CH3COOH的电离程度很小，计算时可将CH3COOH的平衡浓度看成是CH3COOH溶液的浓度，则c mol·L－1的CH3COOH溶液中c(H＋)＝______(不为0)。
参考答案
基础梳理整合
一、完全　部分　不可逆　可逆
即时训练1
A　解析：强电解质溶于水后完全电离，只存在阴、阳离子，无溶质分子，A正确。溶液的导电性与离子浓度和离子所带电荷有关，强电解质溶液中离子浓度可能小于弱电解质溶液中离子浓度，所以B错。离子化合物是强电解质，共价化合物(如HCl)也可能是强电解质，C错。电解质强弱与物质在水中溶解的难易程度无关，D错。
二、1．在一定条件　电离出离子　重新结合成分子　相等
2．(1)v(正)＝v(逆)≠0　(2)离子、分子浓度　(3)改变
3．(1)电解质本身的性质
(2)①吸热　正向　增大　②难结合　越大　正向移动
4．(1)　　①温度　②容易
5．越小　越大
即时训练2
A
即时训练3
B　解析：稀CH3COOH溶液加水稀释，CH3COOH的电离程度增大，但由于水量增多，导致溶液体积增大，溶液中c(CH3COO－)与c(H＋)反而减小，溶液导电性减弱。向稀CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固体，CH3COONa溶于水完全电离使溶液中离子浓度增大，导电性增强，由于c(CH3COO－)增大，抑制CH3COOH电离，CH3COOH电离程度变小，c(H＋)减小。
核心归纳突破
【例1】C　解析：②如果用浓度很稀的盐酸进行实验，灯泡也很暗，错误；④如果是强酸，pH＝1；⑤如果是强酸，加水稀释至100 L后溶液的pH＝3，实际pH＝2.2，这说明HNO2溶液中存在HNO2H＋＋NO，加水平衡右移，使pH＜3，正确；⑥依HNO2＋NaOH===NaNO2＋H2O、HCl＋NaOH===NaCl＋H2O可知c(HNO2)大于c(HCl)，而溶液中c(H＋)相同，所以HNO2没有全部电离，正确；⑦加入NaNO2，溶液中c(OH－)增大，说明电离平衡逆向移动，正确；⑧不论是强酸还是弱酸加水稀释，溶液中c(H＋)均减小，而c(OH－)增大，错误。
【例2】B　解析：CH3COOH是弱酸，当加水稀释时，CH3COOH的电离程度增大，平衡正向移动；电离过程是吸热的，升高温度，平衡正向移动；加入少量0.1 mol·L－1 HCl溶液，由于HCl是强电解质，故溶液中c(H＋)增大；CH3COO－浓度增大，平衡将逆向移动。
实验探究拓展
实验典例
答案：Ⅰ．(1)关闭止水夹，从左管向U形管内加水，至左管液面高于右管，静置一段时间后，若U形管两侧液面差保持不变，则该装置气密性良好　CaCO3＋2CH3COOH===(CH3COO)2Ca＋CO2↑＋H2O
(2)试管内溶液出现浑浊　C6H5O－＋CO2＋H2O―→C6H5OH＋HCO
(3)乙酸具有挥发性，挥发出的乙酸也可以和苯酚钠溶液反应，生成苯酚　在装置A和B之间连接一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶
Ⅱ．(4)取一定体积pH＝3的乙酸溶液，加蒸馏水稀释至100倍，用pH试纸测其pH，若pH＜5，则证明乙酸是弱酸(其他合理答案也可)
演练巩固提升
1．C　解析：能完全电离的电解质为强电解质，不能完全电离的电解质为弱电解质。
2．A　解析：由同浓度的甲、乙两酸，甲酸中的c(H＋)大于乙酸中的c(H＋)，说明甲酸的酸性强于乙酸，由pH：a＞乙酸＞b知，c(H＋)：a＜乙酸＜b，a的浓度必小于乙酸的浓度，b的浓度与乙酸的浓度关系不能确定，可能大于也可能小于，也可能等于。
3．C　解析：本题考查电离平衡原理与图像分析能力。根据弱酸HA的电离平衡知，HA浓度应该从1.0 mol·L－1开始由大到小，据此排除D项；A－、H＋的浓度应该从0开始，逐渐增大，据此排除了A项、B项。
4．D　解析：A项，由表格中数据可知，它们在冰醋酸中都有电离常数，说明它们没有完全电离；B项，在冰醋酸中高氯酸的电离常数最大，是四种酸中最强的酸；C项，因硫酸在冰醋酸中属于弱酸，不能完全电离，其中每步电离程度不同，应分步表示且电离方程式中用“”。
5．答案：(1)Ka·Kh＝KW　越大
(2) mol·L－1
解析：第(2)题中强调c(H＋)不为0是为了防止从“计算时可将CH3COOH的平衡浓度看成是CH3COOH溶液的浓度”得到“CH3COOH不电离”的错误结论。由于CH3COOH电离出的CH3COO－与H＋浓度近似相等，c(CH3COOH)又可看成是CH3COOH溶液的浓度c，则Ka＝c2(H＋)/c，c(H＋)＝ mol·L－1。
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第一单元　物质的组成及其变化
第1讲　物质的组成和分类、性质和变化
考纲点击
1．了解分子、原子、离子等概念的含义。了解原子团的定义。
2．理解物理变化与化学变化的区别与联系。
3．理解混合物和纯净物、单质和化合物、金属和非金属的概念。
4．理解酸、碱、盐、氧化物的概念及其相互联系。
5．了解溶液的含义。
6．了解溶解度、饱和溶液的概念。
7．了解胶体的特征与鉴别方法。
一、物质的组成
1．从宏观角度看，物质由__________组成，__________只论种类，不论个数。
2．从微观角度看，物质由__________构成，在化学的研究层次上，构成物质的____________主要是____________。
特别提示：物质到底是由分子、原子还是离子构成，这与物质所属的晶体类型有关。如金刚石(C)、晶体Si都属原子晶体，其晶体中只有原子；NaCl、KClO3属离子晶体，其晶体中只有阴阳离子；单质S、P4属分子晶体，它们是由原子形成分子，进而构成晶体的。具体来说：
(1)由分子构成的物质(分子晶体)
①大多数非金属单质。如H2、X2、O2、O3、N2、P4、S、C60、稀有气体等；
②非金属氢化物。如HX、H2O、NH3、H2S等；
③绝大多数酸酐。如SO2、CO2、SO3、P2O5、N2O5 等；
④酸类。如HClO4、HClO、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等；
⑤有机物。如烃类、烃的衍生物、糖类、氨基酸等；
⑥其他。如NO、N2O4、Al2Cl6等。
(2)由原子直接构成的物质(原子晶体)
金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅、石墨(混合型晶体)等。
(3)由阴阳离子构成的物质(离子晶体)
绝大多数盐、强碱、活泼金属氧化物。
(4)由金属阳离子和自由电子构成的物质(金属晶体)
金属单质、合金。
即时训练1下列各组物质中全部由分子组成的一组化合物是(　　)。
A．CO2、H2S、HCOONa
B．SO2、NH3、HD
C．HNO3、C2H5OH、HCHO
D．H2SO4、CS2、SiO2
二、物质的分类
1．从不同的角度对物质进行分类，可以得到不同的分类结果
(1)按组成和性质对物质的分类——最基本的分类方法
(2)按状态分：__________________。
(3)按导电性分：____________________。
(4)按在水中的溶解性分：__________________________________。
(5)按水溶液或熔融状态下能否导电，可将化合物分为__________和______________。
(6)按化学键的类型，将化合物分为__________化合物和________化合物。
2．物质的分散系
(1)分散系概念以及三种分散系的比较
①分散系：由__________________________以粒子形式分散到_____________________中所形成的__________。分散系中被分散的物质叫做____________，另一种物质叫做______________。通常情况下，我们把分散质粒子的直径大于____________的分散系叫做__________(__________________)；分散质粒子的直径在________________之间的分散系叫做__________；分散质粒子的直径小于__________的分散系叫做______________。
②三种分散系的比较
根据分散质粒子的大小，分散系可分为溶液、胶体和浊液。由于其分散质粒子的大小不同，从而导致某些性质的差异。可将它们比较如下：
分散系 溶液 胶体 浊液
分散质微粒直径
外观
分散质微粒组成 单个分子或离子 许多离子、分子的集合体或有机高分子 大量分子或离子的集合体
能否透过滤纸 能 能 悬浊液不能
能否透过半透膜 能 不能 不能
实例
(2)胶体的性质和应用21世纪教育网
①性质：丁达尔效应
用一束强可见光照射胶体时，从垂直于光线的方向，可以观察到一条“光亮的通路”，这个现象称为丁达尔现象或丁达尔效应。利用丁达尔效应可以鉴别胶体和溶液。
②应用
a．某些含铝或含铁的化合物常作净水剂，当这些物质溶于水后，产生的________________________胶体吸附水中的悬浮颗粒并沉降。
b．常利用盐析来分离和提纯各种氨基酸和蛋白质。
(3)溶液
①饱和溶液与不饱和溶液
饱和溶液：一定____________下，一定量的溶剂中____________再溶解某溶质时的溶液叫做这种溶质的饱和溶液。
不饱和溶液：一定______________下，一定量的溶剂中______继续溶解某溶质时的溶液叫做这种溶质的不饱和溶液。
②溶解度
固体溶解度(S)指的是在______________下，某固体物质在____________溶剂里达到____________状态时所溶解溶质的________ (单位是______)叫做该条件下该溶质在该溶剂中的溶解度。计算关系式为_________________________________________________________。
溶解度由小到大
气体的溶解度是指在一定温度下，某气体(压强为1.01×105 Pa)在1体积溶剂里达到饱和状态时所溶解的体积数。例如：0 ℃、1.01×105 Pa下，氧气的溶解度为0.049，表示该条件下1体积水中最多能溶解0.049体积的氧气。气体的溶解度是没有单位的。
特别提示：饱和溶液中溶质的质量分数、物质的量浓度、溶解度间的相互关系
物质的量浓度( mol·L－1)＝
质量分数＝×100%
即时训练2下表栏目中所列举的物质，符合其分类标准的是(　　)。
选项 分类标准 物质
A 在水溶液中不完全电离 HF、CH3COOH、BaSO4
B 能产生丁达尔效应 淀粉溶液、雾、红宝石
C 可溶性盐 纯碱、胆矾、重晶石
D 既含离子键又含共价键的物质 NaOH、NaHCO3、MgCl2
即时训练3(2012浙江宁波镇海中学测试)下列说法中正确的是(　　)。
A．纳米材料微粒直径一般为10－9～10－7 m，因此纳米材料属于胶体
B．将1 L 2 mol·L－1的FeCl3溶液加入到沸水中，加热使之反应完全，所得Fe(OH)3的胶粒数为2NA
C．可吸入颗粒(例如硅酸盐粉尘)形成气溶胶，对人类健康危害极大
D．FeCl3溶液与Fe(OH)3胶体的本质区别是有无丁达尔效应
三、物质的性质与变化
1．物质的性质
(1)物理性质：物质不需要发生______________就表现出来的性质，叫做物理性质。如________________________等。物理性质是物质本身的一种属性，一般指不涉及物质化学组成改变的一类性质。
(2)化学性质：物质在______________中表现出来的性质叫做化学性质。化学性质也是物质本身的一种属性，是化学研究的主要对象之一，是学习化学的主要内容。化学性质主要包括：________________________________________________________________________。
2．物理变化和化学变化的比较
(1)特征：有无______________生成。
(2)本质：有无______________的断裂和形成。
(3)现象：物理变化→大小、形状、状态改变；
化学变化→发光、发热、变色、析出沉淀等。
(4)典型实例：
物理变化：①升华　②萃取　③分液　④蒸馏(分馏)　⑤吸附　⑥渗析　⑦盐析　⑧金属导电　⑨焰色反应　⑩电离等[来源:21世纪教育网]
化学变化：①风化　②裂化　③硫化　④老化　⑤炭化
⑥干馏　⑦脱水　⑧蛋白质变性　⑨水解　⑩同素异形体互变　 电解　 熔融盐导电　 电解质溶液导电　 水泥硬化等
3．化学反应的分类
4．化学之“化”
风化——结晶水合物在自然条件下失去部分或全部结晶水的过程。
催化——能改变反应速率，本身参与化学反应，但质量和性质在反应前后都不改变。
歧化——同一物质中同一元素且为同一价态原子间发生的氧化还原反应。
酸化——向某物质中加入稀酸使之呈酸性的过程。
钝化——Fe、Al等金属在浓硫酸、浓硝酸中，表面氧化生成一种致密的氧化膜从而起到保护Fe、Al等金属的现象。
氢化(硬化)——液态油在一定条件下与H2发生加成反应生成固态脂肪的过程。[来源:21世纪教育网]
皂化——油脂在碱性条件下发生水解反应的过程。
老化——橡胶、塑料等制品露置于空气中，因受空气氧化、日光照射等作用而变硬发脆的过程。
硫化——向橡胶中加硫，以改变其结构来改善橡胶的性能，减缓其老化速度的过程。
裂化——在一定条件下，分子量大、沸点高的烃断裂为分子量小、沸点低的烃的过程。
酯化——醇与酸反应，生成酯和水的过程。
硝化(磺化)——苯环上的H被—NO2或—SO3H取代的过程。
即时训练4在下列变化中，只发生物理变化的是(　　)。
A．荔枝酿酒 B．酸雨侵蚀建筑物
C．空气液化制取氮气 D．生石灰遇水成为熟石灰
一、物质组成的表示
物质的组成有多种表达方法，如分子式、电子式、结构式和结构简式，有机物中还有一种表示方法是分子结构模型，它可表明分子的空间构型，又分为球棍模型和比例模型，在应用这些表示方法表示物质组成时，要注意它们之间的区别。
物质组成、结构的表示方法
【例1】(2012江苏化学)下列有关化学用语表示正确的是(　　)。
A．乙酸的结构简式：C2H4O2
B．F－的结构示意图：
C．中子数为20的氯原子：Cl
D．NH3的电子式：
方法归纳
在书写电子式时应注意以下常见错误，避免不必要的失分。
①漏写未参与成键的电子对，如N2的电子式N N，NH3的电子式等。
②离子错误归并，如MgCl2的电子式Mg2＋[∶∶]，Na2O2的电子式Na[∶ ]2－。
③错写分子中原子的结合方式，如HClO的电子式H∶∶∶，应写成H∶∶∶。
④漏写或多加“”及错写电荷数等，如NaCl的电子式Na＋∶∶－。
拓展应用1下列表示物质结构的化学用语或模型中，正确的是(　　)。
A．8个中子的碳原子的核素符号：C
B．HF的电子式：H＋[∶∶]－
C．Cl－的结构示意图：
D．CH4分子的球棍模型：
二、物质的分类
1．
2．纯净物和混合物
纯净物 混合物
区别 物质种类 只有一种 至少有两种21世纪教育网21世纪教育网
组成特点 有固定组成。组成该物质的各元素有一定的比例关系 没有固定组成。混合物中各物质的含量可以任意调配
性质特点 有固定的物理性质(如：熔、沸点)和化学性质 没有固定的性质(如：熔、沸点)，混合物中各物质均保持原有的性质
表达式 能用一个化学式表示 不能用一个化学式完整表示
联系 纯净物混合物
常见的混合物包括：
①高分子化合物(如蛋白质、淀粉、纤维素、聚合物等)；
②分散系(包括溶液、胶体、浊液)；
③同分异构体间的混合体(如二甲苯的邻、间、对三种同分异构体混合)；
④同素异形体间的混合体；
⑤常见特殊名称的混合物：石油、石油的各种馏分、煤、漂粉精、碱石灰、福尔马林、油脂、天然气、水煤气、钢铁、黄铜(含Zn)、青铜(含Sn)、铝热剂、黑火药等。
3．单质和化合物
单质 化合物
概念 由同种元素组成的纯净物 由不同种元素组成的纯净物
区别 ①只由一种元素组成；②不能发生分解反应 ①至少由两种元素组成；②在一定条件下可能发生分解反应
相同处 都是纯净物
判断依据 ①前提是纯净物；②只含有一种元素 ①前提是纯净物；②含两种或两种以上元素
4．无机化合物
【例2】下列叙述正确的是(　　)。
A．非金属氧化物都是酸性氧化物
B．碱性氧化物都是金属氧化物
C．酸酐都是酸性氧化物
D．酸性氧化物都不能跟酸反应
特别提示：(1)非金属氧化物不一定是酸性氧化物；如NO、CO(不成盐氧化物)、NO2、N2O4、H2O。
(2)酸性氧化物不一定是非金属氧化物；如Mn2O7、CrO3。
(3)金属氧化物不一定是碱性氧化物；如Al2O3、ZnO(两性)、Mn2O7、CrO3(酸性氧化物)。
(4)碱性氧化物一定是金属氧化物。
(5)酸酐不一定是酸性氧化物；如乙酸酐(CH3CO)2O等。
(6)酸性氧化物一定是酸酐。
(7)NO2——因与碱反应不仅生成盐和水，还有NO，因而不是酸性氧化物。
(8)Na2O2——因与酸反应不仅生成盐和水，还有O2生成，因而不是碱性氧化物。
拓展应用2(2012浙江宁波效实中学模拟)下列有关物质分类或归类正确的一组是(　　)。
①液氨、液氯、干冰、碘化银均为化合物　②氢氟酸、盐酸、水玻璃、氨水均为混合物　③明矾、小苏打、醋酸、次氯酸均为电解质　④碘酒、牛奶、豆浆、漂粉精均为胶体　⑤Na2O2、Na2CO3、Na2SiO3均为钠盐
A．①② B．②③ C．③④ D．②③⑤
三、物质的性质与变化
【例3】下列变化一定属于化学变化的是(　　)。
①风化　②变色　③燃烧　④爆炸　⑤白磷转变成红磷　⑥工业制氧气　⑦氯水久置变成无色
A．①②③④ B．③④⑤⑦
C．①③⑤⑦ D．①③④⑦
拓展应用3下列现象中一定伴随有化学变化的是(　　)。
①生成沉淀　②放出气体　③溶液褪色　④发光　⑤发热
A．只有① B．①②③
C．①②③⑤ D．无
1．如图表示一些物质间的从属关系，不正确的是(　　)。
X Y Z H
A 分散系 胶体 溶液 烟
B 电解质 酸 碱 盐
C 元素周期表的纵列 主族 副族 卤族
D 化合物 共价化合物 离子化合物 酸
2．判断下列有关化学基本概念的依据正确的是(　　)。
A．胶体：能否发生丁达尔效应
B．氧化还原反应：元素化合价是否变化
C．共价化合物：是否含有共价键
D．强电解质：熔融状态下是否完全电离
3．(2013山东济南高三年级质量检测)2012年3月新修订的《环境空气质量标准》增设了PM2.5(直径小于或等于2.5微米的颗粒物)浓度限值、臭氧8小时平均浓度限值。下列有关说法正确的是(　　)。
A．PM2.5所指颗粒物大小与胶体中分散质粒子大小相当
B．O2和O3互为同素异形体，两者的化学性质相同
C．O3转化为O2和O2转化为O3过程中均有能量变化
D．反应3O2===2O3有单质参加，属于氧化还原反应
4．下列说法在一定条件下可以实现的是(　　)。
①酸性氧化物与碱发生反应　②弱酸与盐溶液反应可以生成强酸　③没有水生成，也没有沉淀和气体生成的复分解反应　④两种酸溶液充分反应后溶液为中性　⑤有单质参加的非氧化还原反应　⑥两种氧化物反应的产物有气体
A．①②③④⑤⑥ B．②④⑤⑥
C．①②③⑤ D．③④⑤⑥
5．对于数以千万计的化学物质和为数更多的化学反应，分类法的作用几乎是无可替代的。
(1)现有下列6种物质：SO2、SiO2、CaO、MgO、Fe2O3、Na2O2。按照不同的分类标准，它们中有一种物质与其他5种有明显的不同，请找出这种物质，并写出分类依据(写出两种分类方法)；
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
(2)从上述物质中分别找出两种能相互反应的物质，各写一个非氧化还原反应的方程式和氧化还原反应的方程式：_______________________________________________________。
(3)虽然分类的方法不同，但离子反应和氧化还原反应之间也存在着一定的关系，请用简单的图示方法表示二者之间的关系：________________________________________________。
(4)生活中的食醋和淀粉溶液分别属于分散系中的______和______，用______可以鉴别(填化学专用名词)。
参考答案
基础梳理整合
一、1．元素　元素
2．微粒　微粒　原子、分子和离子
即时训练1
C　解析：A中HCOONa由离子构成；B中HD为单质，不是化合物；D中SiO2由原子构成。
二、1．(1)纯净物　单质　K、Ca、Na、Mg…　H2、O2、Si、C…　He、Ne、Ar、Kr…　化合物　氢化物　氧化物　碱　酸　盐　烃　烃的衍生物　糖类　蛋白质　混合物
(2)气体、液体、固体
(3)导体、半导体、绝缘体
(4)可溶性物质、微溶性物质、难溶性物质
(5)电解质　非电解质
(6)离子　共价
2．(1)①一种或几种物质　另一种物质　混合物　分散质　分散剂　10－7m　浊液　悬浊液或乳浊液　10－9～10－7m　胶体　10－9m　溶液　②小于10－9 m　10－9～10－7 m　大于10－7 m　均一、透明　多数均一、透明　不均匀、不透明　食盐水、碘酒　淀粉胶体　泥水
(2)氢氧化铝或氢氧化铁
(3)①温度　不能　温度　能　②一定温度　100 g　饱和　质量　g　＝或＝
即时训练2
B　解析：BaSO4是强电解质，在水溶液中全部电离，A项错误；淀粉溶液、雾、红宝石均属于胶体，能够产生丁达尔效应，B项正确；重晶石是指BaSO4，属于难溶性盐，C项错误；MgCl2只含离子键，不含共价键，D项错误。
即时训练3
C　解析：纳米材料仅由直径为10－9～10－7 m的微粒组成，无分散剂，不属于胶体，A错；Fe(OH)3胶粒是由若干个Fe(OH)3分子组成的聚集体，且2 mol FeCl3不可能完全水解，故Fe(OH)3的胶粒数远小于2NA，B错；溶液与胶体的本质区别是分散质微粒直径的大小，D错。
三、1．(1)化学变化　颜色、状态、气味、溶解性、熔点、沸点、硬度、密度
(2)化学变化　①氧化性、还原性；②酸性、碱性；③稳定性；④活泼性等
2．(1)新物质　(2)化学键
3．化合反应　分解反应　置换反应　复分解反应　自发反应　非自发反应　吸热反应　放热反应
即时训练4
C　解析：A项荔枝酿酒过程中，其中的葡萄糖转化为乙醇，并释放出CO2气体，发生了化学变化；B项酸雨侵蚀建筑物过程中，酸雨中的酸与岩石中的CaCO3发生化学反应；C项液化是一种物理变化；D项生石灰为CaO，与水反应生成熟石灰Ca(OH)2。
核心归纳突破
【例1】B　解析：A选项是分子式，不是结构简式，错误；B选项正确；C选项元素符号的左上角是质量数，不是中子数，错误；D选项，氨分子中氮原子周围应有8个电子，错误。
拓展应用1 　A　解析：B中HF为共价化合物，电子式应为H∶∶；C中Cl－的核电荷数应为17；D为CH4分子的比例模型，只有A正确。
【例2】B　解析：H2O、CO等不属于酸性氧化物，A错；乙酸的酸酐为(CH3CO)2O，不是氧化物，C错；酸性氧化物一般不能跟酸反应，但SiO2和HF(氢氟酸)能反应，D错。
拓展应用2　B　解析：①中液氯是单质；④中碘酒、漂粉精不是胶体；⑤中Na2O2不是钠盐，故选B。
【例3】C　解析：①风化一定是化学变化，如Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O；②变色：看具体情景而定，如FeCl3溶液遇KSCN溶液变红色为化学变化、溴水中加苯，振荡后有机层显橙红色，则为物理过程；③燃烧：本身就是化学反应；④爆炸也可能是气体单纯的压强增大所致；⑤同素异形体间转化一定是化学变化；⑥利用液态时沸点不同把N2与O2分离开；⑦反应方程式：Cl2＋H2OHCl＋HClO，2HClO2HCl＋O2↑，只有C正确。
拓展应用3 　D　解析：①生成沉淀不一定有化学变化，如：改变温度导致晶体析出；放出气体不一定有化学变化，如：液态煤气通过减压放出气体；③溶液褪色不一定有化学变化，如：活性炭脱色；④发光、⑤发热不一定有化学变化，如：白炽灯通电。
演练巩固提升
1．B　解析：虽然酸、碱、盐都属于电解质，但盐不从属于酸，故B选项的有关物质间不符合图示的从属关系。
2．B　解析：把分散质粒子直径在10－9～10－7 m之间的分散系称为胶体，而并非能发生丁达尔效应的分散系都为胶体，A项错误；氧化还原反应表现为有元素化合价的变化，故B正确；含有共价键的化合物不一定是共价化合物，如NH4Cl，C项错误；一般用溶于水后能否完全电离来判断是否为强电解质，故D项错误。
3．C　解析：PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物，而胶体中分散质粒子直径介于1～100 nm之间，A错；O3的氧化性强于O2，因而两者的化学性质不同，B错；O3与O2间的转化是化学变化，一定发生能量变化，C对；反应3O2===2O3虽有单质参加，但无化合价变化，故不属于氧化还原反应，D错。
4．A　解析：酸性氧化物的定义就是能跟碱起反应生成盐和水的氧化物，①可以实现；H2S这种弱酸和CuSO4溶液发生反应，产物中有H2SO4(强酸)生成，②可以实现；复分解反应的产物可以是弱电解质，如醋酸钠溶液与盐酸反应，产物就有醋酸这种弱电解质，③可以实现；一定浓度的硫化氢溶液与亚硫酸溶液混合恰好完全反应时生成硫和水，溶液为中性，④可以实现；氧气在放电的条件下生成臭氧不是氧化还原反应，⑤可以实现；二氧化碳与过氧化钠反应有气体生成，⑥可以实现。
5．答案：(1)①SO2常温常压下是气体，其余是固体
②Na2O2是过氧化物，其余为酸性氧化物或碱性氧化物(答案不唯一，合理即可)
(2)CaO＋SiO2CaSiO3(或MgO＋SO2MgSO3等其他合理答案)；Na2O2＋SO2===Na2SO4
(3)
(意思正确，能表示二者的交叉关系即可)
(4)溶液　胶体　丁达尔效应
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第五单元　化学反应速率与化学平衡
第1讲　化学反应速率　化学反应的方向
考纲点击
1．理解化学反应速率的概念、掌握化学反应速率的定量表示方法，能进行化学反应速率的计算。
2．尝试定量实验探究，掌握化学反应速率的测量方法。
3．了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
4．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响，能应用其影响情况解决实际问题。
5．知道活化分子、活化能、有效碰撞等概念；了解碰撞理论、过渡态理论等反应速率理论。
6．知道自发反应的概念；了解焓变和熵变是与反应方向有关的两种因素，能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
7．了解化学平衡建立的过程和平衡状态的含义。
一、化学反应速率
1．化学反应速率的概念及表示方法
(1)概念：化学反应速率是用来____________________。
(2)表示方法：化学反应速率通常用________________________________来表示，数学表达式为__________，式中的Δc表示物质的量浓度的变化，Δt表示变化的时间，化学反应速率的常用单位为mol·(L·min)－1、mol·(L·s)－1。
2．影响化学反应速率的因素
(1)影响化学反应速率的根本因素(即内因)是______________。
如金属与水反应的速率：Na____Mg____Al。
(2)影响化学反应速率的外界条件(即外因)是____________________等。
①浓度对化学反应速率的影响
其他条件一定，增大反应物浓度，单位体积内活化分子总数____，反应速率____。
②压强对化学反应速率的影响
其他条件一定，增大气体反应体系的压强，单位体积内气体活化分子总数____，反应速率____。
③温度对化学反应速率的影响
其他条件一定，升高反应体系的温度，是____反应速率的有效途径。
④催化剂对化学反应速率的影响
使用催化剂能降低反应所需______，使反应易于发生，使正、逆反应速率都____，且增大的倍数____。
⑤其他因素：如光、超声波、激光、放射线、电磁波、反应物颗粒大小、扩散速率、溶剂等。另外搅拌、形成原电池也可以加快化学反应速率。
3．化学反应速率的微观解释
单位体积分子总数 活化分子百分数 单位体积活化分子数
增大浓度 变大 不变 变大
增大压强 变大 不变 变大
升高温度21世纪教育网 不变 变大 变大
正催化剂 不变 变大 变大
即时训练1(2012山西师大附中月考)下列有关影响化学反应速率的因素的说法错误的是(　　)。
A．影响化学反应速率的主要因素是内因，即反应物本身的性质
B．增大反应物浓度，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增多
C．升高温度可以增大活化分子百分数，也可以增大分子碰撞的频率
D．在其他条件不变时，增大反应物浓度，反应物中的活化分子百分数增大
二、化学反应的方向和限度
1．化学反应的方向
(1)焓变与反应方向
焓变是一个与反应能否自发进行的有关因素。放热反应有利于反应的自发进行。多数自发进行的化学反应是放热反应，即ΔH＜0。有些吸热反应也能自发进行，由此可见，焓变不是判断反应能否自发进行的唯一因素。
(2)熵变与反应方向
熵是描述体系______的一个物理量，用符号____表示，熵值越大，体系混乱度____。同一条件下，不同物质的熵值________；同一物质的熵与其________及________有关，即S(g)＞S(l)＞S(s)。对于有气体参加的反应，气体的物质的量增加，体系的混乱度增大，即为熵增加。
熵增加有利于反应自发进行。熵减小的反应有些也能自发进行，由此可见，熵变(ΔS)是与反应能否自发进行有关的因素，但也不是唯一因素。
(3)焓变、熵变与反应方向
在温度、压强一定的条件下，化学反应方向是反应的____和____共同影响的结果，反应方向的判据为________。
ΔH－TΔS
即在温度、压强一定的条件下，反应总是向ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。化学反应方向可归纳为下图四个方面：
2．化学反应的限度
(1)可逆反应
在相同条件下，既可以向____方向进行，同时又可以向____方向进行的反应。方程式中用“____”，不用“===”。
(2)化学平衡状态
①化学平衡状态的建立
②概念：____________________________，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。
③特征(五字)：
“逆”——可逆反应。
“_______”——指定化学反应已达化学平衡状态时，反应并没有停止，实际上正反应与逆反应始终在进行，且正反应速率等于逆反应速率，所以化学平衡状态是动态平衡状态。
“_______”——处于密闭体系的可逆反应，化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等。即v(正)=v(逆)≠0。
“_______”——一定条件下的可逆反应，达平衡状态时，在平衡体系的混合物中，各组成成分的含量(即反应物与生成物的物质的量浓度、质量分数、体积分数等)保持一定(即不随时间改变而改变)。
“_______”——任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的(与浓度、压强、温度等有关)。而与达到平衡的过程无关(化学平衡状态既可从正反应方向开始达到平衡，也可以从逆反应方向开始达到平衡)。
特别提示：可逆反应达到平衡状态的判断方法：
(1)根据v(正)＝v(逆)判断时，首先寻找正、逆反应，然后看是否满足方程式中化学计量数之比。
(2)反应过程中不发生变化的量不能作为反应达到平衡状态的判断依据。
(3)各组分浓度是否满足化学计量数比与反应是否达到平衡状态不相关。
即时训练2(2012山西师大附中月考)某化学反应的ΔH＝－122 kJ·mol－1，ΔS＝＋231 J·mol－1·K－1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行(　　)。
A．在任何温度下都能自发进行
B．在任何温度下都不能自发进行
C．仅在高温下自发进行
D．仅在低温下自发进行
即时训练3(2012上海，改编)(双选)用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：
3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)Si3N4(s)＋12HCl (g)
ΔH＜0
一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是(　　)。
A．3v逆(N2)＝v正(H2)
B．v正(HCl)＝4v正(SiCl4)
C．混合气体密度保持不变21世纪教育网
D．c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶3∶6
21世纪教育网
一、化学反应速率的意义及其计算
1．化学反应速率的意义
(1)化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
(2)化学反应速率是某一段时间内的平均反应速率，而不是某时刻的瞬时反应速率。
2．化学反应速率的计算
(1)同一反应在同一时间间隔内的反应速率如果用不同物质的浓度变化来表示时，其数值不一定相等，但是这些数值所表示的意义是相同的。
(2)同一反应中各物质的反应速率之比等于化学方程式中其化学计量数之比。
对于反应：nA＋mB===pC＋qD有如下关系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝n∶m∶p∶q。
【例1】一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示，下列描述正确的是(　　)。
A．反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为0.158 mol·(L·s)－1
B．反应开始到10 s，X的物质的量浓度减少了0.79 mol·L－1
C．该反应为可逆反应
D．反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)Z(g)
方法归纳
(1)利用公式＝＝计算。
(2)利用化学方程式计算，即反应速率之比等于方程式前的化学计量数之比。
(3)计算时，单位要统一。
二、影响化学反应速率的因素
1．浓度
(1)固体或纯液体的浓度是一个常数(因为在一定温度下其密度是一个常数)，所以改变固体或纯液体的量，不影响化学反应速率。
(2)有固体参加的反应，需考虑接触面积。固体物质间的反应只与接触面积有关，改变用量对反应速率无影响。
2．温度
(1)升温，v(正)、v(逆)均加快，吸热反应速率增加的倍数大于放热反应速率增加的倍数。
(2)降温，v(正)、v(逆)均减小，吸热反应速率减小的倍数大于放热反应速率减小的倍数。
3．压强
(1)若参加反应的物质为固体或液体(溶液)，由于压强的变化对它们的浓度几乎无影响，改变压强时可以认为反应速率不变。
(2)对于有气体参加的可逆反应，增大压强，正、逆反应速率都增大；减小压强，正、逆反应速率都减小。
(3)对于有气体参加的反应而言，改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度改变，所以讨论压强对反应速率的影响时，应区分引起压强改变的原因，这种改变对反应物的浓度产生何种影响，由此判断出对反应速率有何影响。
对于气体反应体系，有以下几种情况：
①恒容时：充入“稀有气体”总压增大，但各反应气体分压不变，即各反应物的浓度不变，反应速率不变。
②恒压时：充入“稀有气体”体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢。
充入与反应无关的其他气体时分析方法同上。总之，压强改变，若引起各反应物浓度改变，则速率改变。
4．催化剂
催化剂能较大幅度地降低反应的活化能，从而有效地提高化学反应速率。采用增大压强和升高温度的方法提高化学反应速率往往对设备提出更高的要求，常常难以实现。因此，研制高效催化剂来提高相关化学反应的速率对化工生产具有重要意义。
【例2】下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：
实验[来源:21世纪教育网]序号 金属质量/g 金属状态 21世纪教育网 溶液温度/℃ 金属消失的时间/s
反应前 反应后
1 0.10 丝 0.5 50 20 34 500
2 0.10 粉末 0.5 50 20 35 50
3 0.10 丝 0.7 50 20 36 250
4 0.10 丝 0.8 50 20 35 200
5 0.10 粉末 0.8 50 20 36 25
6 0.10 丝 1.0 50 20 35 125
7 0.10 丝 1.0 50 35 50 50
8 0.10 丝 1.1 50 20 34 100
9 0.10 丝 1.1 50 30 44 40
分析上述数据，回答下列问题：
(1)实验4和5表明，____________对反应速率有影响，________，反应速率越快，能表明同一规律的实验还有________(填实验序号)。
(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有________________(填实验序号)。
(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有________，其实验序号是________。
(4)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值 (约15 ℃)相近，推测其原因：________________________________________________________________________。
三、化学平衡的特征及平衡状态的标志
1．化学平衡的特征
(1)逆：可逆反应。
(2)等：v(正)＝v(逆)≠0，即同一物质的消耗速率与生成速率相等。
(3)动：动态平衡，从表面上看反应好像停止了，但本质上反应并未停止，正、逆反应仍在进行，且v(正)＝v(逆)。
(4)定：平衡混合物中，各组分的百分含量保持一定，不再随时间变化而改变。
(5)变：
v(正)＞v(逆)，原平衡正向移动
v(正)＜v(逆)，原平衡逆向移动
2．化学平衡状态的标志
以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例，列表如下：
可能的情况举例 是否能判断已达平衡
混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 平衡
②各物质的质量或各物质的质量分数一定 平衡
③各气体的体积分数一定 平衡
④总压强、总体积、总物质的量一定 不一定平衡
正、逆反应速率的关系 ①在单位时间内消耗了m mol A同时生成m mol A，即v(正)＝v(逆) 平衡
②在单位时间内消耗了n mol B同时生成p mol C，均指v(正) 不一定平衡
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v(正)不一定等于v(逆) 不一定平衡
④在单位时间内生成了n mol B，同时消耗q mol D，均指v(逆) 不一定平衡
压强不变 ①m＋n≠p＋q(其他条件一定) 平衡
②m＋n＝p＋q(其他条件一定) 不一定平衡
混合气体的平均相对分子质量() ①一定，当m＋n≠p＋q时 平衡
②一定，当m＋n＝p＋q时 不一定平衡
温度 任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的情况下，体系温度一定时 平衡
气体的密度 密度一定 不一定平衡
颜色 反应体系内存在有色物质，反应体系的颜色不变，就是有色物质的浓度不变 平衡
【例3－1】下列方法中可以证明2HI(g)H2(g)＋I2(g)已达到平衡状态的是______。
①单位时间内生成了n mol H2的同时生成了n mol HI
②一个H—H键断裂的同时有两个H—I断裂
③百分组成HI%＝I2%
④反应速率v(H2)＝v(I2)＝v(HI)
⑤温度和体积一定时，某一生成物浓度不变的状态
⑥c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1
⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化的状态
⑧温度和体积一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化
⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化
⑩温度和体积一定时，混合气体密度不再变化
方法归纳
可逆反应达到化学平衡状态时有两个主要特征：一是正反应速率和逆反应速率相等，二是反应混合物中各组分百分含量保持不变。v(正)＝v(逆)和各组分百分含量不变这两个特征是判断可逆反应达到化学平衡的核心依据。
【例3－2】可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，在容积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是(　　)。
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦
C．①③④⑤ D．①②③④⑤⑥⑦
关于化学反应速率影响因素的实验探究
实验探究化学反应速率的影响因素，通常利用对比实验得出不同条件下化学反应速率的不同，从而得出外界条件对化学反应速率的影响结果。该部分内容主要体现如下几个方面：
1．温度对化学反应速率的影响。
2．浓度对化学反应速率的影响。
3．压强对化学反应速率的影响。
4．催化剂对化学反应速率的影响。
催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响
1．课题研究时要考虑的问题
(1)催化剂的纯度、固体颗粒的大小、种类、用量等对反应速率及其结果有着重要的影响。
(2)过氧化氢的浓度、反应的温度、酸碱性条件对反应速率及其结果的影响等。
(3)实验装置的设计、实验仪器对反应速率及其结果的影响等。
2．具体实验内容
(1)反应原理分析：2H2O2===2H2O＋O2↑
(2)实验设计依据
①确定判断依据——单位时间内氧气产生的量。
②设计反应实验装置——测定单位时间氧气产生的体积(量气装置)。
(3)设计实验方案
①不同量的同一催化剂对H2O2分解效果的比较。
②同一量不同性状的催化剂对H2O2分解效果的比较。
【实验典例】
某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00 mol·L－1、2.00 mol·L－1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K，每次实验HNO3的用量为25.0 mL、大理石用量为10.00 g。
(1)请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：
实验编号 T/K 大理石规格 实验目的
① 298 粗颗粒 2.00 (Ⅰ)实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响；(Ⅱ)实验①和________探究温度对该反应速率的影响；(Ⅲ)实验①和______________探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响。
②
③
④
(2)实验①中CO2质量随时间变化的关系见下图：
依据反应方程式CaCO3＋HNO3===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O，计算实验①在70～90 s范围内HNO3的平均反应速率(忽略溶液体积变化，写出计算过程)。
(3)请画出实验②、③和④中CO2质量随时间变化关系的预期结果示意图。
1．下列说法正确的是(　　)。
A．凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的
B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变
C．自发反应在恰当条件下才能实现
D．自发反应在任何条件下都能实现
2．为了说明影响化学反应快慢的因素，甲、乙、丙、丁四同学分别设计了如下A～D四个实验，你认为结论不正确的是(　　)。
A．将相同大小、形状相同的镁条和铝条与相同浓度的盐酸反应时，两者速率一样大
B．在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉末与相同浓度盐酸反应，大理石粉末反应快
C．将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下，会发现光照可以加快浓硝酸的分解
D．两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾，其中一支试管中再加入少量二氧化锰，同时加热，产生氧气的快慢不同
3．哈伯因发现了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。原理如下：
N2＋3H22NH3
现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下使该反应发生，下列有关说法正确的是(　　)。
A．达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3
B．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化
D．达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零
4．将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L－1，现有下列几种说法：
①用物质A表示的反应速率为0.3 mol·(L·s)－1
②用物质B表示的反应速率为0.6 mol·(L·s)－1
③2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L－1
其中正确的是(　　)。
A．① B．①③
C．② D．③
参考答案
基础梳理整合
一、1．(1)描述化学反应快慢的物理量
(2)单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加　＝
2．(1)物质本身的性质　＞　＞
(2)浓度、压强、温度、催化剂
①增加　加快
②增多　加快
③加快
④活化能　增大　相同
即时训练1
D　解析：增大反应物浓度，反应物中的活化分子百分数不变。由于单位体积内分子总数增加，活化分子总数增加，反应速率增大。
二、1．(2)混乱度　S　越大　不同　聚集状态　外界条件
(3)焓变　熵变　ΔH－TΔS
2．(1)正　逆　
(2)②在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化
③动　等　定　变
即时训练2
A　解析：ΔH－TΔS＞0反应不自发，ΔH－TΔS＝0反应达到平衡状态，ΔH－TΔS＜0反应自发。
即时训练3
AC　解析：用速率表示平衡状态既要描述正、逆两个方向，又要满足数值符合化学计量数比，所以A项正确，B项错误；若反应未达到平衡，由于气体的质量发生变化，使密度发生变化，C正确；物质的浓度满足化学计量数比不能作为平衡状态判断的依据，D项错误。
核心归纳突破
【例1】C　解析：由图可知反应进行到10 s时Z生成了1.58 mol，则Z的反应速率是＝0.079 mol·(L·s)－1，A错；反应到10 s时X的物质的量浓度减少了＝0.395 mol·L－1，B错；反应后X、Y、Z三种气体共存，说明为可逆反应，C项正确；根据10 s时各物质的变化量可得其反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)，D错误。
【例2】答案：(1)固体反应物的表面积　表面积越大　1和2
(2)1、3、4、6、8任意两者之间或2和5之间
(3)开始反应时溶液的温度　6和7或8和9
(4)一定量的金属跟足量的硫酸反应放出的热量相同
解析：(1)比较实验4和5可知，它们仅金属状态不同，其他条件(浓度、温度)均相同，丝状金属需要200 s才消失而粉末状金属仅25 s即消失，说明固体反应物的表面积对反应速率有影响，表面积越大则反应速率越快。同样研究丝状和粉末状金属反应速率不同的实验还有1和2。
(2)从表中寻找反应物浓度不同而其他条件均相同的对比实验，不难发现是实验1、3、4、6、8任意两者之间或2和5之间。
(3)该实验除研究了金属状态、c(H2SO4)这两个因素外，还研究了反应前溶液的温度对反应速率的影响。从实验6和7、8和9的比较中均可看出，反应前溶液温度越高，反应速率越快。
(4)金属消失的时间表明了反应的快慢，而溶液的温度变化则主要由反应放出的热量所决定。由于m(金属)均为0.10 g且均完全溶解，所放出的热量相等，所以溶液的温度变化值相近。
【例3－1】答案：②⑤⑨
解析：①中不能说明v(正)＝v(逆)；②中一个H—H键断裂代表逆反应速率，两个H—I断裂代表正反应速率，能说明v(正)＝v(逆)；③不能说明各组分浓度一定；④中不知是正反应速率还是逆反应速率；⑥不能说明各组分浓度一定；⑦中因为该反应是反应前后气体体积不变的反应，所以不论有没有建立平衡，压强都不变，故不行；⑧根据定义公式＝m/n，质量和体积都没变，肯定不变，故不行；⑨中因为只有I2(g)有颜色，颜色不变，说明I(g)的浓度不变；⑩根据定义公式ρ＝m/V，故不能说明。
【例3－2】A　解析：本题不仅考查了化学平衡的直接标志，也要求对化学平衡的间接标志进行分析、判断。①中单位时间内生成n mol O2必消耗2n mol NO2，而生成2n mol NO2时，必消耗n mol O2，能说明反应达到平衡。②不能说明。③中无论达到平衡与否，化学反应速率之比都等于化学计量数之比。④有色气体的颜色不变，则表示有色物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡。⑤体积固定、气体质量反应前后守恒，密度始终不变。⑥反应前后气体体积不相等，压强不变，意味着各物质的含量不再变化。⑦该反应反应前后气体体积不相等，由于气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，能说明反应达到平衡。
实验探究拓展
实验典例
答案与解析：(1)
实验编号 T/K 大理石规格 HNO3浓度/(mol·L－1) 实验目的
① 298 粗颗粒 2.00 Ⅰ．实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响；Ⅱ．实验①和③探究温度对该反应速率的影响；Ⅲ．实验①和④探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响。
② 298 粗颗粒 1.00
③ 308 粗颗粒 2.00
④ 298 细颗粒 2.00
(2)70～90 s，CO2生成的质量为：m(CO2)＝0.95 g－0.85 g＝0.1 g。根据方程式，可知消耗HNO3的物质的量为：n(HNO3)＝1/220 mol。溶液体积为25 mL＝0.025 L，所以HNO3减少的浓度Δc(HNO3)＝2/11 mol·L－1，所以HNO3在70～90 s范围内的平均反应速率为v(HNO3)＝Δc(HNO3)/t＝1/110 mol·(L·s)－1。
(3)作图略
作图要点：因为实验①HNO3与大理石恰好完全反应；实验②中，HNO3不足量，纵坐标对应的每一个值均为原来的1/2；实验③④的图像类似，恰好完全反应，但反应条件改变，升高温度与大理石细颗粒增大表面积可加快反应速率。所以图像曲线斜率变大，平衡位置纵坐标与实验①相同。
演练巩固提升
1．C　解析：放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些是自发反应；自发反应的熵不一定增大，可能减小，也可能不变；过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件。
2．A　解析：考虑外界因素对化学反应速率的影响时，要针对同一反应进行研究。A中Mg、Al的金属活动性不同，与同浓度的盐酸反应时，速率自然不同。
3．C　解析：各物质的浓度保持不变的状态为平衡状态，此时有v(正)＝v(逆)。
4．B　解析：
　　　　 　由2A(g)＋B(g)2C(g)
c(始)(mol·L－1): 2 1 0
c(变)(mol·L－1): 0.6 0.3 0.6
c(2 s)(mol·L－1): 1.4 0.7 0.6
故v(A)＝＝0.3 mol·(L·s)－1，①正确；
v(B)＝0.3 mol·(L·s)－1×＝0.15 mol·(L·s)－1，②不正确；
2 s时c(B)＝0.7 mol·L－1，③正确。
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第2讲　化学能与电能的转化
考纲点击
1．了解原电池的构造特点和工作原理，会判断、设计简单的原电池，能够正确书写电极反应式和电池反应方程式。
2．了解电解池的构造特点和工作原理，能正确书写电解池的电极反应式和电解反应式。
3．惰性电极阳极产物只限于氯气和氧气。
4．了解电解原理在金属冶炼、氯碱工业和电镀等生产生活中的应用。
一、原电池的工作原理
1．形成原电池的条件
原电池是能把________转变为________的装置。原电池的形成需要满足以下三个条件：
(1)有______________或熔融电解质
(2)______________的两电极
(3)形成____________
2．电极反应式和原电池总反应式
(1)确定原电池正、负极，弄清正、负极上发生反应的物质。
(2)原电池的电极反应式书写时，要注意保证原子守恒、电荷守恒，还要注意不可忽视介质参与反应。
(3)弱电解质、气体或难溶物均以分子式表示，其余以离子符号表示。
(4)将两个电极反应式中的电子消去，两式相加即可得到原电池总反应式。
例如，Zn、Cu、稀硫酸组成原电池的电极反应式为
负极：________________　正极：__________________
原电池总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
再如，Zn、Cu、ZnSO4、CuSO4组成原电池如下图：
即时训练1在下图所示的装置中，能够发生原电池反应的是(　　)。
即时训练2用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂－KNO3的U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是(　　)。
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极　②正极反应为：Ag＋＋e－===Ag　③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作　④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A．①② B．②③
C．②④ D．③④
二、电解原理及其应用
1．电解原理
(1)电解：在直流电的作用下，电解质在两个电极上分别发生________和________的过程叫做电解。电解可以使许多在通常条件下不能发生的反应得以进行。
(2)电解池：将________________装置叫做电解池。电解池由________、____________以及____________________组成。21世纪教育网
(3)构成电解池的条件
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
(4)阴、阳极的判断
2．电解原理的应用
(1)电解精炼铜
作阳极，____作阴极，______溶液作电解质溶液。电解时，发生如下反应，阳极：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。阳极泥中存在金、银等不活泼的贵重金属，阴极得到纯铜。
(2)电镀铜
精铜作____，镀件金属作____，硫酸铜(或其他可溶性铜盐)溶液作电解质溶液，从理论上讲电镀时电解质溶液组成、浓度和质量不变化。电极反应：阳极为Cu－2e－===Cu2＋，阴极为Cu2＋＋2e－===Cu。
(3)氯碱工业
①原料的应用
a．粗盐的成分：粗盐中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。
b．杂质的危害：Ca2＋、Mg2＋等金属离子在碱性环境中会生成沉淀，损坏离子交换膜；此外，杂质的存在会使得到的产品不纯。
c．除杂质的过程：
除杂质时所加试剂的顺序要求是：加Na2CO3溶液必须在加BaCl2溶液之后；加入盐酸在过滤之后。
②反应原理
阳极(放电顺序：Cl－＞OH－)：________________(氧化反应)
阴极(放电顺序：H＋＞Na＋)：________________(还原反应)
在上述反应中，由于H＋在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水继续电离，结果阴极区溶液里OH－的浓度增大而呈碱性。
总反应：_________________________________________________________________。
(4)电解冶炼
电解熔融电解质，可炼得活泼金属。如：K、Na、Ca、Mg、Al等金属可通过电解其熔融的氯化物或氧化物制得。电源的负极是最强的“还原剂”，可“强迫”活泼金属的阳离子得电子。
即时训练3如图所示，下列叙述正确的是(　　)。
A．Y为阴极，发生还原反应
B．X为正极，发生氧化反应
C．Y与滤纸接触处有氧气生成
D．X与滤纸接触处变红
一、原电池的原理及其应用
1．原电池的原理及其应用
(1)原电池原理
利用氧化还原反应可将化学能转变为电能，具体如下：
(2)原电池原理的应用
原电池原理的应用范围很广，中学阶段主要了解以下几个方面：
①原电池反应可加快化学反应速率。如实验室中用Zn和稀硫酸反应制取H2时，常加入少量CuSO4，CuSO4与Zn发生置换反应生成Cu，从而构成Cu－Zn原电池加快H2的产生速率。
②判断原电池中两电极的化学活泼性。由于在原电池中，还原性强的物质失电子，作负极，所以还原性比较为负极＞正极。
③制成各种化学电源。原电池能将化学能转化为电能，所以其最重要的应用是制备各种电池、蓄电池等实用电池，解释某些化学现象。
(3)原电池的设计方法
分析氧化还原反应，标出变价元素价态。
①还原剂作负极。
②选一种活泼性差的金属或非金属作正极。
③含得电子离子的电解质形成电解质溶液。
2．燃料电池
燃料电池是一种高效低污染的新型电池。它的电极材料一般为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭等，电解质溶液一般为40%的KOH溶液。
(1)氢氧燃料电池
(2)甲烷燃料电池
负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
电池总反应式为：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O
说明：C2H2、CH3OH、C2H5OH等燃料电池的电极反应和电池总反应可据此写出。
【例1】如图所示是一套电化学实验装置，图中C、D均为铂电极，U为盐桥，G是灵敏电流计，其指针总是偏向电源正极。
(1)As(砷)位于元素周期表中第四周期ⅤA族，则Na3AsO4溶液的pH________(填“＞7”“＜7”或“＝7”)。
(2)向B杯中加入适量较浓的硫酸，发现G的指针向右偏移。此时A杯中的主要实验现象是______________________，D电极上的电极反应式为__________________。
(3)一段时间后，再向B杯中加入适量的质量分数为40%的氢氧化钠溶液，发现G的指针向左偏移。此时整套实验装置的总的离子方程式为________________________。
方法归纳
原电池正负极的判断方法
(1)从构造方面判断：一般相对活泼的金属作负极；相对不活泼的金属作正极。
(2)从工作原理角度判断：电子流出，电流流入，电解质溶液中阴离子移向的极——负极；电子流入，电流流出，电解质溶液中阳离子移向的极——正极。
(3)从电池反应角度判断：失电子，发生氧化反应的极——负极；得电子，发生还原反应的极——正极。
(4)从电极反应的现象判断：一般情况下，不断溶解、质量减少的极——负极；有气体生成或质量增加的极——正极。
注意：不要形成“活泼金属一定作负极”的思维定势，如下图甲池中Mg作负极：Mg－2e－===Mg2＋，Al作正极：2H＋＋2e－===H2↑；乙池中由于镁不与强碱反应而Al和NaOH溶液的反应能自发进行，所以Al作负极：Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，Mg作正极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。
拓展应用1锂电池用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中形成的，该电池的总反应方程式为：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S，下列叙述中正确的是(　　)。
A．电解质溶液中混入水，对电池反应无影响
B．上述过程中是电能转化成化学能21世纪教育网
C．电池工作过程中，亚硫酰氯(SOCl2)被还原为Li2SO3
D．电池工作过程中，金属锂提供电子的物质的量与析出硫的物质的量之比为4∶1
二、原电池电极反应式的书写
1．一般电极反应式的书写
(1)列物质标得失——按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。
(2)看环境配守恒——电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。
(3)两式加验总式——两电极反应式相加，与总反应对照验证。
2．复杂电极反应式的书写
复杂电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应式
如CH4酸性燃料电池负极反应式的书写方法为：
CH4＋2O2===CO2＋2H2O　总反应式
2O2＋8H＋＋8e－===4H2O　正极反应式
CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋　负极反应式
【例2】(1)(2012全国新课标卷)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为__________________________。与MnO2－Zn电池类似，K2FeO4－Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为__________________，该电池总反应的离子方程式为__________________________________________。
(2)(2012山东理综)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可以制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为___________________________________。
________________________________________________________________________。
(3)(2012江苏卷改编)铝电池性能优越，Al－Ag2O电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池的负极反应为：__________________________，该电池总反应的化学方程式为________________________________。
(4)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图如下(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。电解时，阳极的电极反应式为________________________
________________________________________________________________________。
拓展应用2N2O5是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注。现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2。
(1)写出石墨Ⅰ、Ⅱ电极上发生反应的电极反应式：
Ⅰ________________；Ⅱ________________。
(2)在电解池中生成N2O5的电极反应式为___________________________________。
三、电解池的原理及其规律
1．电解原理及电极的判断
2．原电池与电解池的区别与联系
原电池 电解池
化学原理 自发的氧化还原反应 非自发的氧化还原反应
本质 化学能转化为电能 电能转化为化学能
装置判断 无外接电源 有外接电源
电极判断 负极：还原性较强的极或电子流出的极正极：还原性较弱的极或电子流入的极 阳极：与直流电源正极相连的极阴极：与直流电源负极相连的极
电极上的反应 负极：负极材料本身或还原剂失去电子发生氧化反应正极：溶液中某些阳离子或氧化剂得到电子发生还原反应 阳极：发生氧化反应，即阳极金属或溶液中阴离子失去电子的反应阴极：发生还原反应，溶液中的阳离子得到电子的反应
电子流向 负极→外电路→正极 电源负极→阴极，阳极→电源正极
电流方向 正极→外电路→负极 电源正极→阳极→阴极→电源负极
应用 制化学电源 氯碱工业、电镀、电解精炼和电冶金
联系 二次电池的放电过程为原电池原理，而充电过程为电解过程
3．电极产物的判断
(1)阳极产物的判断
首先看电极，如果是活性电极(金属活动性顺序表Ag以前)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不会失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中的离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。
阴离子放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根。
(2)阴极产物的判断
阳离子得电子顺序：K＋＜Ca2＋＜Na＋＜Mg2＋＜Al3＋＜Zn2＋＜Fe2＋＜Sn2＋＜Pb2＋＜(H＋)＜Cu2＋＜Hg2＋＜Ag＋(阳离子放电顺序与浓度有关，并不绝对)。
4．电解质溶液电解规律(采用惰性电极)
用惰性电极(如石墨和Pt电极)电解酸、碱、盐的水溶液时，主要有三种电解形式：电解水、电解电解质本身、电解电解质和水。其规律如下：
类型 电极反应特点 实例 电解物质 电解质溶液浓度 pH 电解质溶液复原
电解水型 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ NaOH 水[来源:21世纪教育网] 增大 增大21世纪教育网21世纪教育网 加水
H2SO4 水 增大 减小 加水
Na2SO4 水 增大 不变 加水
电解电解质型 电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电 HCl 电解质 减小 增大 通氯化氢
CuCl2 电解质 减小 增大 加氯化铜
放H2生碱型 阴极：放出H2生成碱阳极：电解质阴离子放电 NaCl 电解质和水 生成新电解质 增大 通氯化氢
放O2生酸型 阴极：电解质阳离子放电阳极：OH－放电生成酸 AgNO3 电解质和水 生成新电解质 减小 加氧化银
【例3】中央电视台《生活315：排毒基真能排毒吗》的节目中报道，一种名叫“排毒基强离子排毒仪”的产品正在市场上热销。该仪器像一个普通电动脚盆，使用时往注满水的盆中放入双脚，加一些精盐，通电启动仪器，过了一段时间，盆中开始出现灰绿色、红褐色的絮状物质。下列说法不正确的是(　　)。
A．灰绿色、红褐色的絮状物质中含有Fe(OH)2和Fe(OH)3
B．此电动脚盆仪器的电极全是用惰性电极材料制成的
C．通电一段时间，没有刺激性气体产生
D．此过程中涉及的反应之一：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
拓展应用3用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O2生成，则电解一段时间后，若电解前后温度变化忽略不计，下列有关溶液叙述正确的有(　　)。
①该溶液的pH可能增大
②该溶液的pH可能减小
③该溶液的pH可能不变
④该溶液的浓度可能增大
⑤该溶液的浓度可能不变
A．①②③④⑤　　　　B．①②④⑤
C．①③⑤　　　　　　D．②③④
关于原电池和电解池相关原理和应用的探究
该类探究主要体现以下几个方面
1．探究原电池的工作原理(如电极的判断)及其应用(如判断金属的活动性强弱)。
2．探究电解的原理(如电解产物的判断)及其应用(如电镀等)。
【实验典例】
某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：
方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性，该原理的离子方程式为____________。
方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。
正极：____________________________________________________________________；
负极：____________________________________________________________________。方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：________________，用离子方程式表示其反应原理：________________。
1．某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法不正确的是(　　)。
A．电解过程中，铜电极上有H2产生
B．电解初期，总反应方程式为Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑
C．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出
D．整个电解过程中，H＋的浓度不断减小
2．(2012福建理综)将下图所示实验装置的 K 闭合，下列判断正确的是(　　) 。
A．Cu电极上发生还原反应
B．电子沿 Zn→a→b→Cu路径流动
C．片刻后甲池中c(SO)增大
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
3．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为：2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列说法正确的是(　　)。
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成
4．(2012山西大学附中调研)锂钒氧化物电池的能量密度远远超过其他材料电池，其成本低，便于大量推广，且对环境无污染。电池总反应式为：V2O5＋xLi===LixV2O5。下列说法中，不正确的是(　　)。
A．正极材料为锂，负极材料为V2O5
B．向外供电时，锂离子在凝胶中向正极移动
C．正极的电极反应式为：V2O5＋xLi＋＋xe－===LixV2O5
D．负极的电极反应式为：xLi－xe－===xLi＋
5．(2013浙江镇海中学高三月考)如图所示，通电5 min后，第③极增重2.16 g，同时在A池中收集到标准状况下的气体224 mL，设A池中原混合液的体积为200 mL，求通电前A池原混合溶液中CuSO4的物质的量浓度。(设电解前后溶液体积无变化)
参考答案
基础梳理整合
一、1．化学能　电能
(1)电解质溶液　(2)活泼性不同　(3)闭合回路
2．(4)Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑
即时训练1
BDE　解析：A两个电极相同，所以不能发生原电池反应；C中液体为非电解质乙醇，所以不能发生原电池反应；F不能形成闭合电路，所以不能发生原电池反应。
即时训练2
C　解析：电流由正极(Ag)流向负极(Cu)，①错；取出盐桥，原电池内电路不能连通，不能继续工作，③错。
二、1．(1)氧化反应　还原反应
(2)电能转化为化学能的　直流电源　固体电极材料　电解质溶液或熔融电解质
(3)①直流电源
②两个电极，其中与电源正极相连的电极叫做阳极，与电源负极相连的电极叫阴极
③电解质溶液或熔融态电解质
(4)阳　氧化　阴　还原
2．(1)粗铜　精铜　CuSO4
(2)阳极　阴极
(3)②2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑
2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
即时训练3
A　解析：由图可知左边为原电池，Zn为负极，Cu为正极，则X为阳极，有氧气生成；Y为阴极，有氢气生成，酚酞变红，则A项正确。
核心归纳突破
【例1】答案：(1)＞7
(2)无色溶液变成蓝色　AsO＋2H＋＋2e－===AsO＋H2O
(3)I2＋AsO＋2OH－===H2O＋2I－＋AsO
解析：本题考查原电池的知识。(1)As的非金属性弱于P，磷酸是中强酸，所以H3AsO4是弱酸，则Na3AsO4溶液显碱性；(2)G的指针向右偏移，说明D是正极，C是负极，B中发生的反应为AsO＋2H＋＋2e－===AsO＋H2O，A中发生的反应为2I－－2e－===I2，碘单质遇到淀粉显蓝色；(3)G的指针向左偏移，说明C是正极，D是负极，A中反应为I2＋2e－===2I－，B中的反应为AsO＋2OH－－2e－===AsO＋H2O，总的离子方程式为I2＋AsO＋2OH－===H2O＋2I－＋AsO。
拓展应用1　D　解析：Li是活泼金属，易与水反应，显然A错；原电池将化学能转化为电能，B错；电池工作过程中，亚硫酰氯(SOCl2)被还原为S，Li2SO3是氧化产物，C错；电池工作过程中，金属锂提供电子的物质的量与析出硫的物质的量之比为8∶2＝4∶1，D正确。
【例2】答案：(1)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋5H2O＋3Cl－　FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－　2FeO＋8H2O＋3Zn===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4OH－
(2)O2＋4H＋＋4e－===2H2O
(3)Al＋4OH――3e－===AlO＋2H2O　2Al＋3Ag2O＋2NaOH===2NaAlO2＋6Ag＋H2O
(4)CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO＋N2↑＋6H2O
解析：(1)依题意，FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，根据元素守恒、电子转移守恒可得反应的离子方程式。根据原电池反应原理，锌作负极材料，失电子发生氧化反应；K2FeO4在电池中正极上得电子，发生还原反应。
(2)根据总反应，O2发生还原反应，考虑到溶液呈酸性，得出正极电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
(3)铝作负极，失电子被氧化，在碱性溶液中生成NaAlO2，负极反应式为2Al＋8OH――6e－===2AlO＋4H2O；Ag2O作正极，得电子被还原为Ag，电解质溶液为NaOH 溶液，正极反应式为3Ag2O＋3H2O＋6e－===6Ag＋6OH―，正、负极反应式相加可写出总反应。
(4)根据装置图可知阳极产生了N2，阴极产生了H2，再分析化合价的升降，可知阴极H＋得电子生成氢气，在阳极[CO(NH2)2]失电子生成N2，同时再结合电荷守恒可知还生成CO。
拓展应用2　答案：(1)H2＋CO－2e－===CO2＋H2O　O2＋2CO2＋4e－===2CO
(2)N2O4＋2HNO3－2e－===2N2O5＋2H＋
解析：(1)首先由气体的通入方向判断石墨Ⅰ为负极、石墨Ⅱ为正极，石墨Ⅰ的电极反应为：H2－2e－===2H＋，CO＋2H＋===CO2↑＋H2O，总式：H2＋CO－2e－===CO2＋H2O；石墨Ⅱ的电极反应为：O2＋4e－===2O2－，2CO2＋2O2－===2CO，总式：O2＋2CO2＋4e－===2CO。(2)N2O4转化为N2O5增加一个氧原子，考虑电解池左侧中的含氧物质除N2O4外只有无水HNO3，从而写出电极反应式：N2O4＋2HNO3－2e－===2N2O5＋2H＋。
【例3】B　解析：该洗脚盆实际为一电解装置，从灰绿色、红褐色的絮状物质颜色来判断，应该为Fe(OH)2和Fe(OH)3，所以阳极为铁，电解质溶液为食盐水，阴极发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
拓展应用3　A　解析：电解NaOH、H2SO4、Na2SO4溶液，实质上都是电解水生成H2和O2，溶液pH分别增大、减小、不变，故①②③正确；若电解NaOH、Na2SO4稀溶液，电解后溶液浓度增大，若电解NaOH、Na2SO4饱和溶液，必然会析出溶质晶体，但析出晶体后的溶液仍然是该温度下的饱和溶液，电解后溶液浓度不变，故④⑤也正确。
实验探究拓展
实验典例
答案：Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
Ⅱ：2H＋＋2e－===H2↑
Fe－2e－===Fe2＋
Ⅲ：将铁片置于CuSO4溶液中，一段时间后观察Fe表面是否有金属铜析出
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
解析：方案Ⅰ：铁与酸反应而铜与酸不反应。
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
方案Ⅱ：设计原电池时以铁、铜为电极，电解质溶液应能与其中一电极反应，实验现象应比较明显。
方案Ⅲ：设计简单实验时注意原理与方案Ⅰ及方案Ⅱ的原理不同，且现象明显，操作简单。演练巩固提升
1．A　解析：电解的开始阶段，阳极Cu放电：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：2H＋＋2e－===H2↑；随着反应的进行，溶液中Cu2＋浓度增大，一段时间后阴极上会发生Cu2＋＋2e－===Cu，有铜析出，且在不断的反应中消耗H＋，使H＋浓度不断减小。
2．A　解析：K闭合时，Zn作负极，Cu作正极构成原电池，使得a为阴极，b为阳极，电解饱和硫酸钠溶液。B项在电解池中电子不能流入电解质溶液中，错误；C项盐桥中不含SO，甲池中硫酸根离子浓度不变，错误；D项b为阳极，OH－放电，使得b附近溶液显酸性，不能使酚酞变红，错误。
3．A　解析：石墨作阴极，阴极上是溶液中的H＋反应，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A选项正确；由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D选项错误。
4．A　解析：正极上发生的是还原反应，由电池总反应式可知，锂元素化合价升高，钒元素化合价降低，所以正极材料为V2O5，负极材料为锂，故A错。
5．答案：0.025 mol·L－1
解析：在A池中发生的反应为：
阳极(②极)：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极(①极)：2Cu2＋＋4e－===2Cu，若Cu2＋完全放电后还有：4H＋＋4e－===2H2↑，转移电子的物质的量为：＝0.02 mol，由电极反应可知，每转移4 mol电子，放出1 mol O2，所以②极上析出O2的体积为：×22.4 L·mol－1＝0.112 L＜0.224 L，说明A池收集到的气体中还有H2。①极上放出H2为：0.224 L－0.112 L＝0.112 L，即0.005 mol。①极上析出Cu和放出H2共获得0.02 mol电子。故n(Cu2＋)＝(0.02 mol－0.005 mol×2)/2＝0.005 mol，c(CuSO4)＝0.005 mol/0.2 L＝0.025 mol·L－1。
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第三单元　化学反应与能量变化
第1讲　化学反应中的热效应
考纲点击
1．了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。
2．了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应和放热反应、焓变和反应热等概念。
3．了解热化学方程式的含义。了解盖斯定律。
4．了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。
一、化学反应中的能量变化
1．发生化学反应时，断开反应物中的化学键需要______能量，而形成生成物中的化学键则会______能量，在25 ℃和101 kPa下，对同一种化学键而言，断开1 mol该化学键所吸收的能量与生成1 mol该化学键所放出的能量______(填“相同”或“不相同”)，而在化学反应中断裂旧键与形成新键不是同一化学键，所以这两个过程所吸收和放出的能量不相等，因此化学反应必然伴随着______变化。
2．化学反应在反应过程中是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的________与生成物的_________的相对大小。当反应物的总能量大于生成物的总能量时，该反应________；当反应物的总能量小于生成物的总能量时，该反应________。
3．当化学反应在一定的温度下进行时，反应所放出或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称为______________。大多数化学反应是在等压条件下进行的，此时的反应热又称为________，符号为ΔH，常用单位为______________。
4．反应热和焓变的关系
(1)焓变(ΔH)：ΔH＝∑H(生成物)－∑H(反应物)。
(2)反应热：放热反应ΔH为“________”或ΔH______0；吸热反应ΔH为“________”或ΔH________0。
(3)反应热与焓变：ΔH＝E(________物的总能量)－E(________物的总能量)；
ΔH＝E(________物的总键能)－E(________物的总键能)。
特别提示：(1)常见的放热反应：所有燃烧反应、酸碱中和反应、大多数化合反应、金属与酸的反应。
(2)常见的吸热反应：大多数分解反应；以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应；某些晶体间的反应，如Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。
(3)化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成放出的总能量，反应为吸热反应；反之为放热反应。
(4)化学反应的实质是反应物分子内旧化学键的断裂和生成物分子中新化学键形成的过程。
(5)ΔH的大小比较要带入正负号进行。
(6)化学反应表现为吸热或放热与反应开始是否需要加热无关，需要加热的反应不一定是吸热反应(如C＋O2CO2)，不需要加热的反应也不一定是放热反应。浓硫酸、NaOH固体溶于水放热，因为不是化学反应，其放出的热量不是反应热。
(7)通过反应放热或吸热，可比较反应物和生成物的相对稳定性，能量越低越稳定。
即时训练1反应A＋B―→C(ΔH＜0)分两步进行①A＋B―→X(ΔH＞0)；②X―→C(ΔH＜0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是(　　)。
即时训练2下列说法错误的是(　　)。
A．需要加热方能发生的反应不一定是吸热反应
B．放热反应在常温下一定很容易发生
C．反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小
D．吸热反应在一定的条件下也能发生
二、热化学方程式
热化学方程式可用于定量描述化学反应的焓变。书写热化学方程式时要注明反应物和产物的聚集状态及反应温度；化学计量数可用________或________，它表示物质的量；在方程式后用________表示反应热，其数值大小要与______________对应。
特别提示：化学方程式与热化学方程式的区别：
(1)化学方程式只表明化学反应中物质的变化，不能表明化学反应中能量的变化；热化学方程式既能表明化学反应中物质的变化，又能表明化学反应中的能量变化。
(2)化学方程式中的化学计量数可表示分子数、物质的量、气体体积等，只能用整数；热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，可以用整数也可以用分数。
即时训练3下列热化学方程式书写正确的是(　　)。
A．甲烷的标准燃烧热为－890.3 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
B．500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放出19.3 kJ热量，其热化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
ΔH＝－38.6 kJ·mol－1
C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－269.8 kJ·mol－1
D．2NO2===O2＋2NO　ΔH＝＋116.2 kJ·mol－1
即时训练4已知下列两个热化学方程式：H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.0 kJ·mol－1
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 220.0 kJ·mol－1
(1)实验测得H2和C3H8的混合气体共5 mol，完全燃烧生成液态水时放热6 262.5 kJ，则混合气体中H2和C3H8的体积比是__________________。
(2)已知：H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1，则丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式为__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
三、能源的充分利用
1．能源的分类
2．标准燃烧热
在101 kPa下，____物质完全燃烧生成____的物质时的反应热。
3．热值
在101 kPa下，____物质完全燃烧所放出的热量。
4．煤作燃料的利弊问题
(1)煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单烧掉太可惜，应该综合利用。
(2)煤直接燃烧时产生SO2等有毒气体和烟尘，对环境造成严重污染。
(3)煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效率低，且运输不方便。
(4)可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等，大大减少燃煤对环境造成的污染，提高煤燃烧的热利用率。
5．新能源的开发
(1)调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加强科技投入，加快开发水电、核电和新能源等就显得尤为重要和迫切。
(2)最有希望的新能源是________________________等。这些新能源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为再生性能源，对环境没有污染或污染少。
特别提示：(1)标准燃烧热是以1 mol物质完全燃烧时的反应热来定义的，因此在书写标准燃烧热热化学方程式时，一般以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质。
(2)燃烧产物必须是稳定的物质，一般为氧化物。
例如C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)，N→N2(g)，Cl→HCl(g)。
即时训练5有专家指出，如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，使之能够实现如图转化，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为(　　)。
A．化学能　　B．热能　　C．生物能　　D．电能
一、几个概念辨析
1．放热反应和吸热反应的区别
2．燃烧热与中和热的区别与联系
反应热 中和热 标准燃烧热
含义 化学反应过程中放出或吸收的热量 在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应而生成1 mol H2O(l)时所放出的热量 在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的物质时的反应热
反应特点 任何反应 中和反应 燃烧反应
物质状态 物质的状态要确定 稀溶液 生成物在常温下为稳定态
方程式配平标准 任意物质的量21世纪教育网 以生成1 mol H2O(l)为标准 以燃烧1 mol可燃物为标准
ΔH符号 放热取负值、吸热取正值 负值 负值
能量数值的描述21世纪教育网 必须指出是放热还是吸热或使用正负值或用ΔH表示 直接描述热量的变化时，不必再指明是放出的热量，可用ΔH表示
说明21世纪教育网 ①ΔH＝∑E(生成物)－∑E(反应物)②ΔH值与书写形式有关，单位一般是“kJ·mol－1” ①电离吸热、溶解时吸热或放热②中和热为57.3 kJ·mol－1 生成物一般为稳定的氧化物，如CO2、SO2、H2O(l)、P2O5等21世纪教育网
①在中学阶段，如果不指明条件就默认为通常状况；②比较ΔH的相对大小时，要考虑其数值的“＋”“－”号问题；③用弱酸或弱碱的稀溶液进行中和反应时，每生成1 mol H2O(l)放出的热量小于57.3 kJ
【例1】下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)(　　)。
A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－1 367.0 kJ·mol－1(标准燃烧热)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝＋57.3 kJ·mol－1(中和热)
C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－296.8 kJ·mol－1(反应热)
D．2NO2===O2＋2NO　ΔH＝＋116.2 kJ·mol－1(反应热)
二、热化学方程式的书写及正误判断
书写热化学方程式除了要遵循书写化学方程式的要求外，还应注意以下几点：
1．注意ΔH的符号和单位
ΔH只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边。放热反应，ΔH为“－”；吸热反应，ΔH为“＋”。ΔH的单位一般为kJ·mol－1。
2．注意反应条件
反应热ΔH与测定条件(温度、压强等)有关。因此书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件。但因绝大多数ΔH是在25 ℃、101 kPa下测定的，经常不注明温度和压强。
3．注意物质的聚集状态
反应物和生成物的聚集状态不同，反应热ΔH也不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，水溶液用“aq”。
热化学方程式中不用标“↑”或“↓”。
4．注意化学方程式的化学计量数
(1)热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子或原子数。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。
(2)热化学方程式中的反应热是表示反应已完成时的热量变化。由于ΔH与反应完成时物质的物质的量有关，所以化学计量数与ΔH成正比。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。
5．反应的可逆性
不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热ΔH都表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化，如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1，是指2 mol SO2(g)与1 mol O2(g)完全转化为2 mol SO3(g)时放出的能量。若在相同的温度和压强时，向容器中加2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)，在一定条件下反应达平衡时，放出的热量要小于197 kJ。
【例2】SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol F—F、S—F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为(　　)。
A．－1 780 kJ·mol－1 B．－1 220 kJ·mol－1
C．－450 kJ·mol－1 D．＋430 kJ·mol－1
三、盖斯定律的应用
反应热计算的常见类型及方法：
1．单一反应的计算：根据热化学方程式的数据列比例关系式。
2．多步反应的计算：运用盖斯定律将热化学方程式(包括ΔH)进行加或减，得到新的热化学方程式后，再列比例关系式。
3．混合物的计算
4．计算反应热的规范书写
(1)设未知量，写方程式，列比例式，求解，答。
(2)必须带数据，且数据后必须带单位。
(3)热化学方程式必须标明每种物质的聚集状态。
(4)注意正负号：放热反应的ΔH必然为负，但题目要求放出的热量时，必须为正！
(5)ΔH为对应于某一特定反应的反应热，而不是某种物质的反应热，因此不能在ΔH后用下标或加括号代表某种物质的反应热！
(6)不能出现“3 mol C2H2的标准燃烧热”类似的表述！
(7)热化学方程式的加减用数字代表即可，不需要写出中间方程式。
【例3】根据下列热化学方程式：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1
③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH3＝－870.3 kJ·mol－1
可以计算出2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为(　　)。
A．ΔH＝＋244.1 kJ·mol－1
B．ΔH＝－488.3 kJ·mol－1
C．ΔH＝－996.6 kJ·mol－1
D．ΔH＝＋996.6 kJ·mol－1
拓展应用(2012浙江杭州学军中学)已知3.6 g碳在6.4 g的氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出X kJ热量。已知每摩单质碳完全燃烧生成CO2放出热量为Y kJ，则1 mol C与O2反应生成CO的反应热ΔH为(　　)。
A．－Y kJ·mol－1
B．－(10X－Y) kJ·mol－1
C．－(5X－0.5Y) kJ·mol－1
D．＋(10X－Y) kJ·mol－1
中和热的测定
中和热：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1 mol H2O，这时放出的热量叫做中和热。
实验目的：测定强酸、强碱反应的中和热。
实验原理：Q＝mcΔt
Q：中和反应放出的热量，m：反应混合液的质量，c：反应混合液的比热容，Δt：反应前后溶液温度的差值。
Q＝(V酸ρ酸＋V碱ρ碱)·c·(t2－t1)
V酸＝V碱＝50 mL　c酸＝0.50 mol·L－1
c碱＝0.55 mol·L－1　ρ酸＝ρ碱＝1 g·cm－3
c＝4.18 J·(g·℃)－1
Q＝0.418(t2－t1) kJ
ΔH＝－kJ·mol－1
可能产生的实验误差：
①量取溶液的体积有误差(测量结果是按50 mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于50 mL或小于50 mL都会造成误差)。
②温度计的读数有误。
③实验过程中有液体洒在外面。
④混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。
⑤隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。
⑥测过酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度，引起误差。
【实验典例】
50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液在图示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：
(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是______________________。
(2)烧杯间填满碎纸条的作用是________________。
(3)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)实验中改用60 mL 0.50 mol·L－1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量____________________(填“相等”或“不相等”)，所求中和热______(填“相等”或“不相等”)，简述理由：____________________________。
(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会______；用50 mL 0.50 mol·L－1 NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会______(均填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
1．(2012上海)工业生产水煤气的反应为：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.4 kJ·mol－1，下列判断正确的是(　　)。
A．反应物能量总和大于生成物能量总和
B．CO(g)＋H2(g)===C(s)＋ H2O(l)　ΔH＝－131.4 kJ·mol－1
C．生产水煤气反应中生成1 mol H2(g)吸收131.4 kJ热量
D．生产水煤气反应中生成1体积CO(g)吸收131.4 kJ热量
2．单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化图如图所示，下列说法正确的是(　　)。
A．S(s，单斜)===S(s，正交)　ΔH＝＋0.33 kJ·mol－1
B．正交硫比单斜硫稳定
C．相同物质的量的正交硫比单斜硫所含有的能量高
D．①表示断裂1 mol O2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ
3．(2012山西大学附中调研)已知通过乙醇制取氢气有如下两条路线：
a．CH3CH2OH(g)＋H2O(g)4H2(g)＋2CO(g)　ΔH＝＋255.6 kJ·mol－1
b．CH3CH2OH(g)＋1/2O2(g)3H2(g)＋2CO(g)　ΔH＝＋13.8 kJ·mol－1
则下列说法不正确的是(　　)。
A．降低温度，可提高b路线中乙醇的转化率
B．从能量消耗的角度来看，b路线制氢气更加有利
C．乙醇可通过淀粉等生物质原料发酵制得，属于可再生资源
D．由a、b知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1
4．(2013浙江宁波金兰合作组织高三联考)25 ℃、101 kPa下：
①2Na(s)＋O2(g)===Na2O(s)　ΔH1＝－414 kJ·mol－1
②2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s)　ΔH2＝－511 kJ·mol－1
下列说法正确的是(　　)。
A．①和②产物的阴阳离子个数比不相等
B．①和②生成等物质的量的产物，转移电子数不同
C．常温下Na与足量O2反应生成Na2O，随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快
D．25 ℃、101 kPa下，Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s)　ΔH＝－317 kJ·mol－1
5．参考下列图表和有关要求回答问题。
(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是________，ΔH的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”)。请写出NO2和CO反应的热化学方程式__________________
________________________________________________________________________；
图Ⅰ
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：
①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－192.9 kJ·mol－1
又知③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1
则甲醇完全燃烧的热化学方程式为_________________________________________；
(3)下表是部分化学键的键能数据：
化学键 P—P P—O O===O P===O
键能/(kJ·mol－1) a b c x
已知白磷的标准燃烧热ΔH为－d kJ·mol－1，白磷及其完全燃烧的产物结构如图Ⅱ所示，则上表中x＝__________kJ·mol－1(用含有a、b、c、d的代数式表示)。
图Ⅱ
参考答案
基础梳理整合
一、1．吸收　释放　相同　能量
2．总能量　总能量　放热　吸热
3．反应热　焓变　kJ·mol－1
4．(2)－　＜　＋　＞　(3)生成　反应　反应　生成
即时训练1
D　解析：第①步反应为吸热反应，则A和B的总能量小于X的能量。第②步反应为放热反应，则X的能量大于C的能量。总反应为放热反应，则A和B的总能量大于C的能量。由此可判断，D图符合题意。
即时训练2
B　解析：放热反应常温下不一定容易发生，有一些放热反应需要加热后才能发生，如2SO2＋O22SO3。
二、整数　分数　ΔH　化学计量数
即时训练3
C　解析：根据标准燃烧热的定义，A项中生成的水应该为液态；B项中N2与H2反应为可逆反应，0.5 mol N2和1.5 mol H2不可能完全反应，故1 mol N2与3 mol H2完全反应放出的热量应大于38.6 kJ；D项中反应物和生成物未标明聚集状态，只有C选项正确。
即时训练4
答案：(1)1∶1
(2)C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－2 044.0 kJ·mol－1
三、2．1 mol　稳定
3．1 g
5．(2)太阳能、燃料电池、风能和氢能
即时训练5
B　解析：关键信息是CO2、H2O、N2利用太阳能使它们重新组合，根据图示可知组合成可燃物，而可燃物燃烧后转化为产物并放出热量，产物又结合太阳能转化为燃料，如此循环可知太阳能最终转化为热能。
核心归纳突破
【例1】C　解析：本题考查热化学方程式的书写与判断。A中生成的水不是液态水，故A中ΔH不能表示标准燃烧热；中和反应为放热反应，故B中ΔH应为负值；D中热化学方程式没有标明各物质的聚集状态，故正确答案是C。
【例2】B　解析：根据题意可判断1 mol SF6中含有6 mol S—F键，1 mol F2中含有1 mol F—F键，因此ΔH＝280 kJ·mol－1＋160 kJ·mol－1×3－330 kJ·mol－1×6＝－1 220 kJ·mol－1。
【例3】B　解析：由盖斯定律可推知，将①×2＋②×2－③即可得2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)，该反应的反应热ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2－ΔH3＝－488.3 kJ·mol－1，故选B。
拓展应用 　C　解析：3.6 g碳在6.4 g的氧气中燃烧生成CO和CO2的混合气，由n(CO2)＋n(CO)＝0.3 mol(碳原子守恒)，2n(CO2)＋n(CO)＝0.2 mol×2(氧原子守恒)，解得n(CO2)＝0.1 mol，n(CO)＝0.2 mol，由0.1Y＋0.2|ΔH|＝X得|ΔH|＝(5X－0.5Y)kJ·mol－1，故ΔH＝－(5X－0.5Y)kJ·mol－1。
实验探究拓展
实验典例
答案：(1)环形玻璃搅拌棒
(2)减少实验过程中的热量损失
(3)偏小
(4)不相等　相等　因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的能量，与酸碱的用量无关
(5)偏小　偏小
解析：要掌握实验操作要点，利用原理Q＝mcΔt分析。
演练巩固提升
1．C　解析：该反应为吸热反应，故反应物的总能量小于生成物的总能量，A错误；B项的热化学方程式中的水的状态应为气态；D项中1体积应改为1 mol。
2．B　解析：①－②得：S(s，单斜)===S(s，正交)　ΔH＝－0.33 kJ·mol－1，可知单斜硫转化为正交硫时要放出热量，由此正交硫的能量低，较稳定，A项错误，B项正确；相同物质的量的正交硫应该比单斜硫所含有的能量要低，C项错误；①表示断裂1 mol S(s，单斜)和1 mol O2(g)中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2(g)中的共价键所放出的能量少297.16 kJ，D项错误。
3．A　解析：两个反应都是吸热反应，升高温度会使平衡正向移动，会提高乙醇的转化率，相反降低温度不利于提高乙醇的转化率；由盖斯定律可得D项正确。
4．D　解析：Na2O2由Na＋和O构成，阴阳离子个数比与Na2O相同，均为1∶2，A错；生成1 mol Na2O和Na2O2转移的电子数均为2 mol，B错；随温度升高，主要生成Na2O2，C错；①式×2－②式即得：Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s)　ΔH＝－317 kJ·mol－1，D正确。
5．答案：(1)减小　不变　NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1
(2)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－764.7 kJ·mol－1
(3)－(12b－d－6a－5c)或(d＋6a＋5c－12b)
解析：(1)催化剂能使反应的活化能减小，但不能改变反应热。由图知：ΔH＝134 kJ·mol－1－368 kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1。
(2)②式×3－①式×2＋③式×2即得：CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－764.7 kJ·mol－1。
(3)依题意有：P4(s)＋5O2(g)===P4O10(s)　ΔH＝－d kJ·mol－1，由ΔH＝反应物总键能－生成物总键能有：－d＝6a＋5c－(12b＋4x)，求得x＝(d＋6a＋5c－12b)。
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第3讲　氧化还原反应
考纲点击
1．了解氧化还原反应的本质是电子转移。
2．了解常见的氧化还原反应。
一、化学反应的类型及相互关系
1．氧化还原反应
概念：有元素________变化的反应称为氧化还原反应。
特征：反应前后元素的________发生了变化。
实质：反应过程中有电子________或________。
2．几种化学反应类型的关系
根据反应中有无______转移或元素________是否发生变化，可以把化学反应划分为__________反应和__________反应；四种基本类型和氧化还原反应的关系可用下图表示：
即时训练1下列反应属于氧化还原反应的是____________；属于化合反应的是________；属于分解反应的是________；属于置换反应的是______；属于复分解反应的是________。
①TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti；②CaCO3CaO＋CO2↑；③2Fe＋3Cl22FeCl3；④2H2O22H2O＋O2↑；⑤H2O＋SO3===H2SO4；⑥2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；⑦3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；⑧3SiCl4＋4NH3===Si3N4＋12HCl。
特别提示：(1)判断氧化还原反应首先要抓住化合价变化这一特征，凡是有元素化合价变化的化学反应都是氧化还原反应，元素化合价没有变化的化学反应都是非氧化还原反应。
(2)凡有单质参加的化合反应、有单质生成的分解反应和置换反应都是氧化还原反应，复分解反应都不是氧化还原反应，但有单质参加的反应不一定是氧化还原反应，如2O33O2。
(3)没有单质参加的化合反应(如：Na2O2＋SO2===Na2SO4)及没有单质生成的分解反应(如：2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑)也有可能是氧化还原反应。
二、氧化还原反应的有关概念
1．还原剂
还原剂在反应中表现为所含元素化合价______，实质上______电子。还原剂具有______性，反应时本身被______，发生______反应，得到______产物。
2．氧化剂
氧化剂在反应中表现为所含元素化合价______，实质上______电子。氧化剂具有______性，反应时本身被______，发生______反应，得到______产物。
3．氧化还原反应中基本概念之间的联系
例如：
即时训练2(1)在Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O的反应中______是氧化剂，______是还原剂；______元素被氧化，______元素被还原；Cl2既有氧化性，又有还原性；________是氧化产物，______是还原产物；
(2)在4NH3＋6NO===5N2＋6H2O的反应中______是氧化剂，________是还原剂；______元素被氧化，______元素被还原；______具有氧化性，______具有还原性；______是氧化产物，______是还原产物。
特别提示：为了方便记忆、快速解题可采用如下口诀：“升失氧、降得还；剂性一致、其他相反”。“升失氧、降得还”即：反应后所含元素化合价升高的物质失电子被氧化，发生氧化反应；反应后所含元素化合价降低的物质得电子被还原，发生还原反应。“剂性一致”即：氧化剂具有氧化性，还原剂具有还原性。“其他相反”即：氧化剂被还原，发生还原反应，得到还原产物；还原剂被氧化，发生氧化反应，得到氧化产物。如果忘记了以上规律，我们可以联想比较熟悉的氢气还原氧化铜的反应来帮助记忆。
三、常见的氧化剂和还原剂
1．常见氧化剂
物质类型 举例 对应还原产物
活泼的非[21世纪教育网]金属单质21世纪教育网 Cl2、Br2[来源:21世纪教育网] ____、____
O2、O3
变价元素中高价态化合物或离子 氧化物 MnO2
H＋ 稀硫酸、盐酸、醋酸
氧化性酸 HNO3 ____或______
浓硫酸
HClO
盐 KMnO4
Fe3＋
过氧化物 Na2O2、H2O2
2．常见还原剂
物质类型 举例 对应氧化产物
活泼的金属单质 Na、Fe、Al ____、____或____、____
某些非金属单质 H2、C、S ____、____或____、____
变价元素中低价态化合物或离子 氧化物 CO
SO2
氢化物 NH3
H2S
盐 SO
Fe2＋
I－
过氧化物 Na2O2、H2O2
特别提示：(1)记住一些常见的氧化剂和还原剂可以帮助我们快速判断反应类型及化学方程式的书写，最终提高我们的解题速率，如SO2使酸性高锰酸钾溶液褪色的离子方程式的书写：①首先根据记忆写出氧化剂、还原剂及其产物MnO＋SO2―→Mn2＋＋SO，②再根据守恒配平、补齐方程式即可。
(2)通常氧化剂和还原剂是指具体的反应物，不是指反应物中的某一元素。
3．既有氧化性又有还原性的物质
同一元素最高价态只具有氧化性(如Fe3＋、HNO3中的N等)，最低价态只具有还原性(如S2－、I－等)，中间价态既具有氧化性，又具有还原性，可简记为：高价氧，低价还，中价全。如：
(1)SO2、Fe2＋既具有氧化性也具有还原性，但一般以还原性为主)。
(2)H2O2遇到强还原剂(如S2－、I－、SO2、Fe2＋)，做氧化剂得还原产物为H2O；遇到强氧化剂(如MnO)，做还原剂得氧化产物O2。
即时训练3下列微粒既具有氧化性又具有还原性的是(　　)。
①Al3＋　②Cl－　③N2　④MnO　⑤CO2　⑥H2O2　⑦H2O　⑧HCl
A．①④⑤⑦ B．③⑥⑦⑧
C．④⑤⑥⑧ D．①②③⑥
一、氧化还原反应的重要规律
1．得失电子守恒规律
在任何氧化还原反应中，氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等。此规律应用于解氧化还原反应的计算题和氧化还原反应方程式的配平。
2．价态归中规律
同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时，价态只靠近，不交错，相邻价态不反应，既：高到高，低到低，可以归中，不能跨越。如：(1)
因为－2价离0价比＋4价近，所以H2S的氧化产物为S，硫酸的还原产物为SO2；转移2个电子，不是转移4个电子；(2)硫酸、SO2中的硫的价态分别为＋6、＋4，无中间价态，浓硫酸不能氧化SO2。
【例1－1】(2012湖南十二校联考)同位素示踪法可用于反应机理的研究，下列反应中同位素示踪表示正确的是(　　)。
A．NH4Cl＋2H2ONH3·2H2O＋HCl
B．2KMnO4＋5HO2＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋518O2↑＋8H2O
C．2NaO2＋2H2O===4Na18OH＋O2↑
D．Ca2H2＋2H2O===Ca(O2H)2＋2H2↑
方法归纳
只要看到有关氧化还原反应的题时，首先看元素化合价的变化，然后再根据规律解决问题。
【例1－2】(2012河南信阳二次调研)氧化还原反应实际上包含氧化和还原两个过程。(1)向氯酸钠的酸性水溶液中通入二氧化硫，该反应中氧化过程的反应式为：SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋；(2)向亚氯酸钠(NaClO2)固体中通入用空气稀释的氯气，该反应中还原过程的反应式为：Cl2＋2e－===2Cl－。在(1)和(2)反应中均会生成产物X，则X的化学式为(　　)。
A．NaClO B．ClO2 C．HClO D．NaClO4
二、氧化性、还原性强弱的判断
1．依据氧化还原反应方程式来判断
氧化剂＋还原剂―→氧化产物＋还原产物
氧化性：氧化剂＞氧化产物
还原性：还原剂＞还原产物
口诀：比什么“性”找什么剂，“产物”之“性”小于“剂”。
2．据“三表”判断
(1)根据元素周期表判断
(2)根据金属活动性顺序判断
(3)根据非金属活动性顺序判断
口诀：易得者，不易失；易失者，不易得。“易得者，不易失”，例如：Cl2比Br2易得到电子，而得到电子后的Cl－比Br－难失去电子，从而可知Cl2的氧化性比Br2的强，而其被还原后得到的Cl－比Br－的还原性弱；“易失者，不易得”，例如：Na比Mg易失去电子，而失去电子后的Na＋比Mg2＋难得电子，从而可知Na的还原性比Mg的强，而其被氧化后得到的Na＋比Mg2＋的氧化性弱。
3．依据“两池”判断
(1)两种不同的金属构成原电池的两极。负极金属是电子流出的极，正极金属是电子流入的极。其还原性：正极＜负极。
(2)用惰性电极电解混合溶液时，在阴极先得电子的阳离子氧化性较强，在阳极先失电子的阴离子还原性较强。
4．依据产物中元素价态的高低来判断
在相同条件下，还原剂还原性越强，把氧化剂还原到的价态越低；氧化剂氧化性越强，把还原剂氧化到的价态越高。
例如：2Fe＋3Cl22FeCl3
Fe＋SFeS
氧化性：Cl2＞S
5．依据反应条件来判断
当不同的氧化剂作用于同一还原剂时，如氧化产物价态相同，可依据反应条件的难易程度来判断，一般的来说反应条件越苛刻，说明反应越难发生(即氧化剂得电子越困难)，则对应氧化剂的氧化性越弱，例如：
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
氧化性：浓硝酸＞浓硫酸
【例2－1】向FeI2、FeBr2的混合溶液中通入适量氯气，溶液中某些离子的物质的量变化如图所示。已知：2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－、2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，则下列有关说法中，不正确的是(　　)。
A．还原性：I－＞Fe2＋＞Br－
B．线段AB表示Fe2＋被氯气氧化
C．线段BC表示生成4 mol Fe3＋
D．原溶液中n(Br－)＝6 mol
特别提示：(1)根据化学方程式比较物质的氧化性、还原性强弱时，首先应依据化合价的变化判断出氧化剂、氧化产物、还原剂、还原产物，然后依据规律进行判断。
(2)不能依据氧化剂或还原剂自身化合价变化值的大小说明氧化性或还原性的强弱，如还原剂Na与Mg。
(3)同一氧化剂同时与同浓度的若干种还原剂反应，往往是还原性强的先被氧化。如：向FeBr2溶液中滴入少量氯水，Fe2＋先被氧化。而向FeI2溶液中滴入少量氯水，I－先被氧化。
【例2－2】已知：①向KMnO4固体上面滴加浓盐酸，产生黄绿色气体；②向FeCl2溶液中通入少量实验①产生的气体，溶液变黄色；③取实验②生成的溶液滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝，下列判断正确的是(　　)。
A．上述实验证明氧化性：MnO＞Cl2＞Fe3＋＞I2
B．上述实验中，共有两个氧化还原反应
C．实验①生成的气体不能使湿润的淀粉KI试纸变蓝
D．实验②证明Fe2＋既有氧化性又有还原性
三、有关氧化还原反应方程式的配平及计算
1．根本原则：电子得失总数相等或化合价升降总数相等
2．一般步骤：
(1)“标价态”确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物；(2)“标变化”找准一个原子或离子得失电子数；(3)依据题意求解。
3．配平步骤
(1)“标价态”即先写出反应物和生成物的化学式，并标出发生化合价变化的元素的正负化合价；
(2)“标变化”即标出元素化合价的升高或者降低；
(3)“求总数”即使化合价升高和降低的总数相等；
(4)用观察的方法配平其他物质的化学计量数。
【例3】(1)配平下列离子反应方程式
______Fe(OH)3＋______ClO－＋______OH－——____FeO＋______Cl－＋____H2O
(2)已知有10.7 g Fe(OH)3参加反应，共转移了0.3NA个电子，则n＝__________，FeO中铁元素的化合价为________。
(3)根据所学的知识，推测FeO能和下列________(填序号)物质反应。
A．KMnO4 B．SO2 C．H2S D．O2
(4)一定条件下，向含硝酸的废水中加入CH3OH，将HNO3还原成N2。若该反应消耗32 g CH3OH转移6 mol电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是__________。
思路点拨
考试中涉及氧化还原的题目，其中大多数要利用得失电子守恒规律。如：求某元素反应前后的化合价、配平氧化还原方程式、求电子转移数目等。所以，看到此类题目，注意用该规律，总之一句话：哪儿有氧化还原反应，哪儿就有得失电子守恒。
运用化合价升高(或失电子)的总数＝化合价降低(或得电子)的总数解题时，一定要注意总数的意义。
四、信息型氧化还原反应方程式的书写
近几年高考经常以信息的形式给出氧化剂和还原剂或部分产物，让我们书写化学方程式或离子方程式。处理这种类型题目的基本思路：①首先根据信息或记忆写出：氧化剂＋还原剂―→还原产物＋氧化产物；②再根据守恒(得失电子守恒、原子守恒)配平上述四种物质；③根据溶液酸碱性及守恒在方程式两边加上H＋、OH－或H2O，并配平。
如SO2使酸性高锰酸钾溶液褪色的离子方程式的书写：①MnO＋SO2―→Mn2＋＋SO、②2MnO＋5SO2―→2Mn2＋＋5SO、③方程式前面有18个O，后面有20个O，所以方程式前面加2个H2O；依据溶液呈酸性，方程式后面加4个H＋，2MnO＋5SO2＋2H2O===2Mn2＋＋5SO＋4H＋，最后用电荷检查是否配平。
【例4】(2012课标全国理综)(1)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为_______________________________________________________________________；
(2)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为__________________________
________________________________________________________________________。
关于物质的氧化性、还原性的实验探究
氧化还原反应的知识在实验中的应用主要有如下三个方面：
1．利用某些实验手段证明物质具有氧化性或还原性。
2．利用某些实验手段比较物质氧化性或还原性的强弱。
3．物质的氧化性和还原性对化学实验的影响。
【实验典例】
Ⅰ．亚硝酸钠(NaNO2)外观近似食盐，有像食盐一样的咸味，它的毒性较大，长期食用可能致癌。NaNO2在酸性条件下既具有氧化性(可将I－氧化为I2)，也具有还原性(与酸性高锰酸钾溶液反应)。为了区别食盐与亚硝酸钠，老师提供了下表中的试剂、操作供学生选择。
试剂 操作
①H2SO4溶液②KMnO4溶液③KI溶液④AgNO3溶液⑤淀粉溶液 A．把样品放入H2SO4溶液中，溶解后再加入淀粉溶液B．把样品放入H2SO4溶液中，溶解后再加入所选试剂C．把样品放入水中，溶解后再加入所选试剂D．把样品放入盐酸中，溶解后再加入所选试剂
(1)请设计两套方案判断被检验的样品是亚硝酸钠。
方案一：试剂及操作：__________，现象：__________________________________。
方案二：试剂及操作：__________，现象：__________________________________。
(2)某同学检验样品是亚硝酸钠时采用了②、D的组合，是否可行？并说明理由：________________________________________________________________________。
Ⅱ．如下图所示装置，根据实验现象：左边棉花变为橙色，右边棉花变为蓝色，所得结论氧化性：Cl2＞Br2＞I2是否正确？并说明理由：____________________________________。
1．(高考集萃)下列叙述中正确的是________。
A．(2012山东理综)化合反应均为氧化还原反应
B．(2012安徽理综)科学家最近研究出一种环保、安全的储氢方法，其原理可表示为：NaHCO3＋H2===HCOONa＋H2O。储氢过程中，NaHCO3被氧化
C．(2012天津理综)NO2溶于水发生氧化还原反应
D．(2012海南化学)一定条件下，2.3 g的Na完全与O2反应生成3.6 g产物时失去的电子数为0.1NA
E．(2012浙江理综)CaO2与水发生氧化还原反应时，CaO2只作氧化剂
2．对于反应CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑有下列判断：①H2只是氧化产物，②H2只是还原产物，③H2O是氧化剂，④CaH2中的H元素被还原，⑤此反应中的氧化产物和还原产物的分子个数之比为1∶1。上述判断正确的是(　　)。
A．①④⑤ B．②④
C．① D．③⑤
3．用硫酸铁电化浸出黄铜矿精矿工艺中，精矿在阳极浸出的反应比较复杂，其中有一主要反应：CuFeS2＋4Fe3＋===Cu2＋＋5Fe2＋＋2S。下列说法正确的是(　　)。
A．反应中硫元素被氧化，所有铁元素均被还原
B．还原剂是S2－和Cu＋，氧化剂是Fe3＋
C．氧化产物是S，还原产物是Cu2＋和Fe2＋
D．当转移1 mol电子时，有46 g CuFeS2参加反应
4．已知：①向黄色的FeCl3溶液中加入少量维生素C，溶液黄色褪去；②向淀粉和KI的混合液中滴加FeCl3溶液，溶液颜色变蓝；③取实验②生成的蓝色溶液，加入少量维生素C，溶液蓝色褪去。下列判断不正确的是(　　)。
A．上述实验证明维生素C有还原性
B．实验③能证明I2既有氧化性又有还原性
C．上述实验中涉及了三个氧化还原反应
D．上述实验证明还原性：维生素C＞I－＞Fe2＋
5．(2013浙江衢州一中高三期中)某容器中发生一个化学反应，反应过程中存在H2O、ClO－、CN－、HCO、N2、Cl－六种物质。在反应过程中测得ClO－和N2的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列有关判断中正确的是(　　)。
A．还原剂是含CN－的物质，氧化产物只有N2
B．氧化剂是ClO－，还原产物是HCO
C．配平后氧化剂与还原剂的化学计量数之比为5∶2
D．若生成2.24 L N2(标准状况)，则转移电子0.5 mol
6．(2012湖北黄冈期末)现向含6 mol KI的硫酸溶液中逐滴加入KBrO3溶液，整个过程中含碘物质的物质的量与所加入KBrO3的物质的量的关系如图所示。请回答下列问题：
(1)b点时，KI反应完全，则氧化产物与还原产物的物质的量之比为______，电子转移数目为__________。
(2)已知b→c过程中，仅有溴元素发生化合价变化，写出并配平该反应的离子方程式________________________________________。
(3)已知在c→d段发生下列反应：2BrO＋I2===2IO＋Br2；当n(KBrO3)＝3 mol时，n(I2)＝______mol。
参考答案
基础梳理整合
一、1．化合价　化合价　得失　偏移
2．电子　化合价　氧化还原　非氧化还原　置换　复分解　分解
即时训练1
答案：①③④⑥⑦　③⑤　②④　①　⑧
二、1．升高　失去　还原　氧化　氧化　氧化
2．降低　得到　氧化　还原　还原　还原
即时训练2
答案：(1)Cl2　Cl2　Cl　Cl　NaClO　NaCl
(2)NO　NH3　N　N　NO　NH3　N2　N2
三、1．　　　Mn2＋　H2　NO　NO2　SO2　Cl－　Mn2＋　Fe2＋　
2．Na＋　　　　　CO　CO2　SO2　CO2　SO　NO　S　SO　Fe3＋　I2　O2
即时训练3
B　解析：从元素的化合价角度考虑，Cl－只有还原性，Al3＋、MnO、CO2均只有氧化性。
核心归纳突破
【例1－1】B　解析：A选项是NH4Cl水解，实质上是NH与2H2O提供的O2H－结合生成一水合氨，所以一水合氨中只有一个2H，错误；B选项HO2是还原剂，被氧化生成18O2，正确；C选项中NaOH中的氧原子只有2个是18O，错误；D选项中Ca(OH)2中的H全部来源于水，错误。
【例1－2】B　解析：NaClO3中氯元素化合价为＋5，NaClO2中氯元素化合价为＋3，由信息可知NaClO3中氯元素化合价降低，NaClO2中氯元素化合价升高，所以X中的氯元素化合价只能为中间价态＋4价。
【例2－1】B　解析：由化学方程式可知A正确，通入Cl2后，被氧化的先后顺序为I－、Fe2＋、Br－，由图像可知线段AB、BC、DE分别表示消耗I－、生成Fe3＋、消耗Br－，只有B错误。
【例2－2】A　解析：上述三步都是氧化还原反应，①中氧化剂为KMnO4，黄绿色气体为氧化产物Cl2，所以氧化性MnO＞Cl2；②中氧化剂为Cl2，氧化产物Fe3＋的生成导致溶液变黄色，所以氧化性Cl2＞Fe3＋；③中氧化剂为Fe3＋，有氧化产物I2生成使淀粉试纸变蓝，所以氧化性Fe3＋＞I2，可知A正确。实验②只能证明Fe2＋具有还原性，D选项错误。
【例3】答案：(1)2　(5－n)　2n　2　(5－n)　(n＋3)
(2)2　＋6
(3)BC
(4)5∶6
解析：(1)首先标化合价看价变化：
(OH)3＋O－＋OH－―→＋－＋H2O
根据化合价守恒配平：＋(5－n)O－＋____OH－―→2FeO＋(5－n)Cl－＋____H2O，然后根据电荷守恒配平OH－、H2O，最后用H或O检查是否配平。
(2)10.7 g Fe(OH)3为0.1 mol，所以如果1 mol Fe(OH)3参加反应，则转移3 mol电子，Fe的化合价升高3价，为＋6价，n＝2。
(3)根据信息可知FeO为强氧化剂，能与还原剂SO2、H2S反应。
(4)32 g CH3OH为1 mol，1 mol的CH3OH转移6 mol的电子，碳元素升高6价，1 mol的HNO3化合价降低5价，所以还原剂与氧化剂的物质的量之比为5∶6。
【例4】答案：(1)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2(或2Fe3＋＋3I－===2Fe2＋＋I)
(2)2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O
解析：(1)HI属于强酸，I－被Fe3＋氧化为棕色I2，配平即可。
(2)反应物Fe3＋被氧化为FeO，化合价升高3，ClO－被还原为Cl－，化合价降低2，所以方程式中Fe3＋、FeO计量数为2，ClO－、Cl－计量数为3，即2Fe3＋＋3ClO－―→2FeO＋3Cl－，碱性溶液用OH－、H2O依据电荷守恒配平即可。
实验探究拓展
实验典例
答案：Ⅰ．(1)方案一：①②、B　溶液紫色褪去　方案二：①③②、B或D　溶液显蓝色
(2)不可行，盐酸能与高锰酸钾反应
Ⅱ．不正确，无法证明与KI反应的是氯气还是溴蒸气
解析：Ⅰ．(1)我们在设计实验时，一定要现象明显，依据信息KMnO4溶液与亚硝酸钠反应褪色、淀粉碘化钾遇亚硝酸钠变蓝。(2)依据氧化性强弱，高锰酸钾的氧化性强于氯气，所以高锰酸钾能与盐酸反应。
演练巩固提升
1．CD　解析：A选项由CaO＋H2O===Ca(OH)2可知，错误；B选项中H2是还原剂，所以NaHCO3被还原，错误；C选项3NO2＋H2O===2HNO3＋NO有化合价变化，属于氧化还原反应，正确；D选项，反应后不论生成氧化钠还是过氧化钠，0.1 mol Na参加反应都会失去0.1 mol电子，正确；E选项，发生2CaO2＋2H2O===2Ca(OH)2＋O2↑，CaO2中的O化合价既升高也降低，既作氧化剂，也作还原剂，错误。
2．D　解析：首先标出元素化合价的变化：Ca2＋22O===Ca(OH)2＋22↑，所以H2O是氧化剂被还原，CaH2是还原剂被氧化，H2既是氧化产物又是还原产物。
3．D　解析：＋43＋===Cu2＋＋52＋＋2，其中Fe3＋化合价降低，CuFeS2中化合价升高、Cu元素化合价不变，且CuFeS2没有电离，所以A、B、C均错误，当转移1 mol电子时，mol CuFeS2参加反应，mol×184 g·mol－1＝46 g。
4．B　解析：由①中现象可知黄色Fe3＋被维生素C还原成Fe2＋；由②中现象可知I－被Fe3＋氧化成I2；实验③只能证明I2具有氧化性，不能证明具有还原性。
5．C　解析：由题给曲线知： ClO－是反应物，N2是生成物，故可写出反应的离子方程式为：5ClO－＋2CN－＋H2O===2HCO＋N2↑＋5Cl－，反应中CN－中的碳元素由＋2价升高到＋4价，氮元素由－3价升高到0价，CN－是还原剂，氧化产物是N2和HCO，氧化剂是ClO－，还原产物是Cl－，生成0.1 mol N2时转移的电子为1 mol，故A、B、D错误。
6．答案：(1)3∶1　6NA(或6×6.02×1023)
(2)BrO＋5Br－＋6H＋===3Br2＋3H2O
(3)2.1
解析：(1)依据图像可知在b点时6 mol KI完全反应，氧化产物为3 mol I2，KBrO3为1 mol，依据化合价守恒，KBrO3中溴元素降低6价，还原产物为1 mol Br－。(2)b→c段生成的Br－与加入的BrO反应生成Br2，配平即可。(3)依据反应BrO＋5Br－＋6H＋===3Br2＋3H2O，b→c段的反应消耗n(BrO)＝mol，所以参加2BrO＋I2===2IO＋Br2反应的n(BrO)＝(3－1－)mol，消耗n(I2)＝mol，余下n(I2)＝3 mol－mol＝2.1 mol。
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第2讲　从铝土矿到铝合金
考纲点击
1．以第3周期为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
2．了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。
3．了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。
一、铝
1．存在和物理性质
(1)存在：地壳中，占______位，仅次于______；存在形态：全部以______存在。
(2)物理性质：______色金属，质______，密度______，有良好的________________。在空气中具有抗腐蚀能力，原因是________________。
2．化学性质
即时训练1下列有关铝及其化合物的叙述正确的是(　　)。
A．铝粉与氧化镁共热可制取金属镁
B．足量铝分别与含1 mol HCl、1 mol NaOH的溶液反应，产生相同量的氢气
C．工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝
D．在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面发生钝化
二、铝的化合物
1．Al2O3
(1)物理性质
色固体，____溶于水，有____的熔点。
(2)化学性质
典型的____氧化物，与强酸、强碱反应的离子方程式分别为______________________；______________________。
(3)主要用途
可做耐火材料；刚玉、红宝石、蓝宝石的主要成分是αAl2O3，用做装饰品。
2．Al(OH)3
(1)物理性质：____色胶状____于水的固体，有较强的吸附性。
(2)化学性质
①____氢氧化物
能与强酸、强碱溶液反应，反应的离子方程式分别为：________________________；________________________。
②受热易分解
化学方程式为：____________________________________________________________。
(3)制备
可溶性铝盐与氨水反应
离子方程式为_______________________________________________________________。
3．明矾
(1)明矾是一种____盐，化学式为________________________，是一种常见的____剂。
(2)明矾的净水原理
①溶于水电离生成Al3＋：______________________________________________________；
②Al3＋水解生成Al(OH)3胶体：_______________________________________________。
Al(OH)3胶体具有很强的吸附能力，它能吸附水中的悬浮物使之凝聚沉降下来，从而达到净水的目的。
即时训练2双羟基铝碳酸钠是医疗上常用的一种抑酸剂，其化学式是NaAl(OH)2CO3，关于该物质的说法正确的是(　　)。
A．该物质属于两性氢氧化物
B．该物质是Al(OH)3和Na2CO3的混合物
C．1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗3 mol H＋
D．该药剂不适合于胃溃疡患者服用
即时训练3将一定量的Mg、Al合金溶于1 mol·L－1的盐酸中，然后用1 mol·L－1的NaOH溶液进行滴定，产生沉淀的量随NaOH溶液的体积的变化图像如图。则
(1)Al的质量是________。
(2)盐酸的体积为________。
(3)欲求a的值，还需要知道一个条件，这个条件可以是________。
A．合金的质量　　　　 B．Mg的质量
C．产生H2的体积 D．b点对应的沉淀量
E．c点对应的沉淀量
三、从铝土矿中提取Al
1．工艺流程
铝土矿(主要成分______)______溶液______沉淀__________
2．各步反应的化学方程式
①________________________________________________________________________
②________________________________________________________________________
③________________________________________________________________________
④________________________________________________________________________
即时训练4某校化学兴趣小组用如图所示过程除去AlCl3溶液中含有的Mg2＋、K＋杂质离子并尽可能减少AlCl3的损失。
请回答下列问题：
(1)写出混合物中加入足量氢氧化钠溶液时，溶液中发生反应的离子方程式：______________________，______________________，__________________________。
氢氧化钠溶液能否用氨水代替，为什么？________________________________
____________。
(2)溶液a中存在的离子有________________；在溶液a中加入盐酸时需控制溶液的pH，为什么？________________________；为此，改进方法是____________________。
(3)为了研究AlCl3晶体的性质，在得到AlCl3溶液后，如何得到AlCl3晶体？__________________________________________________。
一、金属与酸或碱反应生成H2的量的关系
1．金属与酸反应的计算
(1)实质：M＋nH＋===Mn＋＋H2↑
(2)规律：①金属与酸反应失去电子的物质的量等于产生氢原子的物质的量。②相同物质的量的金属与足量酸反应产生H2的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。
(3)常用方法：①守恒法：守恒法是化学计算中常用的方法，包括原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒等。②平均值法：平均值法是混合物组分含量求解的常用方法，可设平均摩尔质量，要注意结合化合价进行转化。
2．铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
(1)原理
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al～2AlCl3～3H2↑
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2Al～2NaAlO2～3H2↑
(2)规律
①等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为＝1∶1。
②足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为＝1∶3。
③一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠反应
若产生氢气的体积比为＜＜，则必定是：
a．铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足。
b．铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。
【例1】甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积之比为甲∶乙＝1∶2，则加入铝粉的质量为(　　)。
A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g
拓展应用1标准状况下分别向甲、乙、丙三个容器中加入30.0 mL同浓度的盐酸，再加入不同质量的由两种金属组成的同种合金粉末，测量放出气体的体积。另在甲、乙、丙三个容器中加入30.0 mL与盐酸同浓度的氢氧化钠溶液，再分别加入与上述实验相同质量的同种合金，测量放出气体的体积。所得数据如下表所示：21世纪教育网
反应容器 甲 乙 丙
合金的质量/g 0.510 1.53 3.57
与盐酸反应产生气体的体积/L 0.560 0.672 0.672
与氢氧化钠反应产生气体的体积/L 0.336 x y
根据表中数据不可能得出的结论是(　　)。
A．盐酸的物质的量浓度为2 mol·L－1
B．合金可能由镁与铝组成
C．x＝2.016
D．y＝2.016
二、含铝物质间的相互转化
1．铝及其化合物间的转化关系
2．“铝三角”
①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
或Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(OH－适量)
②Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
③Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
④AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO(CO2过量)
或2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO(CO2不足)
或AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓(H＋适量)
⑤AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
⑥Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
另外，Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓(水解相互促进)
【例2】将2.4 g镁、铝混合物粉末溶于75 mL 4 mol·L－1的盐酸中，反应一段时间后，再加入250 mL 1.5 mol·L－1的NaOH溶液后待反应完全，此时溶液中大量存在的离子是(　　)。
A．Na＋、Mg2＋ B．Al3＋、Mg2＋
C．Mg2＋、AlO D．Na＋、AlO
拓展应用2下列叙述错误的是(　　)。
A．Al(OH)3能与NaOH溶液反应，则Al(OH)3也能与氨水反应
B．Al、Al2O3、Al(OH)3都可溶于NaOH溶液和盐酸中
C．向AlCl3溶液中滴加氨水，产生白色沉淀；再加过量NaHSO4溶液，沉淀消失
D．能用同一个离子方程式表示：氨水滴入Al2(SO4)3溶液和Al2(SO4)3溶液滴入浓氨水的反应
三、“Al3＋与OH－”、“AlO与H＋”反应量化问题的应用
1．Al(OH)3的制备
2．可溶性铝盐与强碱(如NaOH)反应所得沉淀物质的量与反应物之间量的关系
3．可溶性偏铝酸盐与酸(如盐酸)反应所得沉淀物质的量与反应物之间量的关系21世纪教育网
4．图像问题
(1)AlCl3溶液与NaOH溶液反应
①向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量
a．反应方程式为：
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
b．图像
②向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至过量
a．反应方程式为：
Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓
b．图像
(2)NaAlO2溶液与HCl溶液反应
①向NaAlO2溶液中逐滴加入HCl溶液至过量
a．反应方程式为：
AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
b．图像
②向HCl溶液中逐滴加入NaAlO2溶液至过量
a．反应方程式为：
4H＋＋AlO===Al3＋＋2H2O
Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
b．图像
【例3】甲、乙、丙三位同学用规定的药品制备Al(OH)3。规定必用的药品如下：350 g 70% H2SO4溶液，NaOH固体240 g，足量铝屑、水(不能用其他药品)。
甲、乙、丙用各自设计的方案制得Al(OH)3的质量分别是W1、W2、W3。三种实验方案如下，
甲：铝→加NaOH溶液→加硫酸溶液→W1 g Al(OH)3
乙：铝→加硫酸溶液→加NaOH溶液→W2 g Al(OH)3
丙：→W3 g Al(OH)3
试回答：
(1)从充分利用原料、降低成本和提高产率等方面分析，实验方案最合理的是______。
(2)三位学生制得的Al(OH)3，其质量由大到小的顺序是(用W1、W2、W3表示)________________________________ ________________________________________。
(3)制得Al(OH)3的最大质量是______ g。
镁铝合金中成分的测定
镁铝合金成分的测定是最常见的实验题型。设置点具有多方位、多层面的综合能力要求。(1)知识层面上，它综合Mg、Al性质的共性(都能与酸反应放出H2)和差异性(Al能与NaOH溶液反应放出H2，而Mg不能)；(2)实验层面上，操作上涉及气体(H2)的定量收集(量气法)的相关内容，同时包含气体的收集、除杂等基本实验操作的考查；(3)计算层面上，涉及定量实验的误差分析及改良措施的考查；同时还涉及定量实验的数据记录、分析、处理等的综合考查。
【实验典例】
铝镁合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学，为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白。
【方案一】
[实验方案]将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量。实验中发生反应的化学方程式是_________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
[实验步骤]
(1)称取5.4 g铝镁合金粉末样品，溶于体积为V的2.0 mol·L－1 NaOH溶液中。为使其反应完全，则NaOH溶液的体积V≥______。
(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将______(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
【方案二】
[实验方案]将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况(约20 ℃，1.01×105 Pa)的体积。
[问题讨论]
(1)同学们拟选用下列实验装置完成实验：
①你认为最简易的装置其连接顺序是：A接(　　)(　　)接(　　)(　　)接(　　)(填接口字母，可不填满)。
②实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后稀硫酸也不能顺利滴入锥形瓶。请你帮助分析原因___________________________________________
_____________________________。
③实验结束时，在读取测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是______。
A．待实验装置冷却后再读数
B．上下移动量筒F，使其中液面与广口液中液面相平
C．上下移动量筒G，使其中液面与广口液中液面相平
D．视线与凹液面的最低点水平读取量筒中水的体积
(2)仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接
广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了下图所示的实验装置。
①装置中导管a的作用是____________________________________________________。
②实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1 mL、V2 mL。则产生氢气的体积为______ mL。
1．美、德两国科学家现已成功合成出具有独特化学特性的氢铝化合物(Al2H6)，这一研究成果有助于人们开发出推力更强大的固体火箭燃料，也有望应用在氢动力汽车和其他能源方面。下列关于氢铝化合物的推测不正确的是(　　)。
A．氢铝化合物与水反应生成氢氧化铝和氢气
B．氢铝化合物中铝显＋3，H显－1
C．氢铝化合物具有强还原性
D．铝与水蒸气在高温下可生成氢铝化合物
2．化学在生产和日常生活中有重要的应用。下列说法中错误的是(　　)。
A．MgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料，工业上也用其电解冶炼对应的金属
B．明矾水解形成的胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化
C．燃放的焰火是某些金属元素焰色反应所呈现出来的色彩
D．铝比铁活泼，但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀
3．(2012浙江衢州高级中学模拟)X、Y、Z、W有如下所示的转化关系，则X、Y可能是(　　)。
①C、CO　②AlCl3、Al(OH)3　③Fe、Fe(NO3)2 ④Na2CO3、NaHCO3
A．①②③④ B．①② C．③④ D．①③
4．下列除去杂质的方法不正确的是(　　)。
A．镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥
B．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋
C．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤
D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO
5．将5.1 g镁铝合金溶于60 mL 5.0 mol·L－1的H2SO4溶液中，完全溶解后再加入65 mL 10.0 mol·L－1的NaOH溶液，得到沉淀的质量为9.7 g，继续滴加NaOH溶液时沉淀会减少。
(1)当加入______ mL NaOH溶液时，可使溶液中的Mg2＋和Al3＋恰好完全沉淀。
(2)计算合金溶于硫酸时所产生的氢气在标准状况下的体积。
参考答案
基础梳理整合
一、1．(1)第三　O、Si　化合态
(2)银白　软　较小　导电、导热、延展性　表面生成一层致密的氧化膜
2．4Al＋3O2===2Al2O3
2Al＋3Cl22AlCl3
2Al＋3SAl2S3
2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3　铝热反应
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑　钝化　不能　Al＋4HNO3===Al(NO3)3＋NO↑＋2H2O
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2Al＋3Hg2＋===2Al3＋＋3Hg
即时训练1
C
二、1．(1)白　难　很高
(2)两性　Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O　Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
2．(1)白　不溶
(2)①两性　Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O　Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
②2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
(3)Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
3．(1)复　KAl(SO4)2·12H2O[或K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O]　净水
(2)①KAl(SO4)2·12H2O===K＋＋Al3＋＋2SO＋12H2O
②Al3＋＋3H2O===Al(OH)3(胶体)＋3H＋
即时训练2
D
即时训练3
答案：(1)0.27 g　(2)80 mL　(3)ABCDE
三、1．Al2O3　NaAlO2　Al(OH)3　Al2O3　Al
2．①Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O　②NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3　③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O　④2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
即时训练4
答案：(1)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓　Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓　Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O　不能，因为在Al3＋与氨水反应生成Al(OH)3后，Al(OH)3不能与氨水继续反应，从而不能将Al(OH)3与Mg(OH)2分开
(2)Cl－、K＋、AlO、H＋、OH－、Na＋　因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸使AlO转化为Al(OH)3沉淀时，需要控制溶液的pH，以防止AlO部分转化成Al3＋　在溶液a中通入过量二氧化碳气体
(3)在HCl气氛中加热AlCl3溶液，使水蒸发以得到AlCl3晶体
核心归纳突破
【例1】A　解析：铝和盐酸的反应的化学方程式为：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，铝与NaOH溶液的反应的化学方程式为：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。若在等物质的量的盐酸和NaOH溶液中分别投入足量的铝粉，则产生的H2体积之比为1∶3。若铝粉均完全反应，则产生的H2体积之比为1∶1。现在氢气的量之比为1∶2，说明铝粉的量对盐酸来说是过量的，对氢氧化钠是不足的。所以不难计算与盐酸反应的铝粉是2.7 g，生成的H2为0.15 mol，则与NaOH溶液反应生成的H2为0.3 mol，反应掉的铝粉是5.4 g，故本题应选A。
拓展应用1　C　解析：甲容器中合金粉末与盐酸或NaOH溶液反应完全，故合金中含铝，由2Al～6H＋～2OH－～3H2得：n(Al)＝×＝0.01 mol，另一金属质量为0.510 g－0.01 mol×27 g·mol－1＝0.24 g，它与盐酸反应生成的H2为0.560 L－0.336 L＝0.224 L，即0.01 mol，若该金属为二价金属，则其M＝0.24 g/0.01 mol＝24 g·mol－1，故此金属为镁，即该合金为Mg、Al等物质的量混合；若另一金属为一价金属，则其M＝0.24 g/0.01 mol×2＝12 g·mol－1(无摩尔质量为12 g·mol－1的金属，故舍去)，同理若另一金属为三价金属，也不符合要求，故合金为Mg、Al合金，且等物质的量混合。乙、丙两容器中合金粉末与盐酸反应生成H2的体积不再增加，说明盐酸已反应完全，n(HCl)＝2n(H2)＝2×0.672 L÷22.4 L·mol－1＝0.06 mol，则c(HCl)＝0.06 mol/0.03 L＝2 mol·L－1。加入的n(NaOH)＝n(HCl)＝2 mol·L－1×0.03 L＝0.06 mol，乙的合金中n(Al)＝n(Mg)＝×0.01 mol＝0.03 mol，由2Al～2OH－～3H2知乙容器中NaOH过量，故x＝×0.03×22.4＝1.008，同理可知丙容器中Al过量，按NaOH计算生成H2的体积y＝×0.06×22.4＝2.016。
【例2】D　解析：发生反应依次为Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；HCl＋NaOH===NaCl＋H2O，MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl，4NaOH＋AlCl3===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，因为NaOH过量，所以Al最终转化为AlO。
拓展应用2　A　解析：Al(OH)3溶于强碱，但不溶于弱碱。
【例3】答案：(1)丙　(2)W3＞W1＞W2　(3)520
解析：甲　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
乙　2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
丙　AlAl3＋，3Al3AlO
所以Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
分析：(从化学方程式计量数看)
甲　制取2 mol Al(OH)3消耗H＋2 mol，OH－2 mol。
乙　制取2 mol Al(OH)3消耗H＋6 mol，OH－6 mol。
丙　制取4 mol Al(OH)3消耗H＋3 mol，OH－3 mol。
即制取2 mol Al(OH)3消耗H＋1.5 mol，OH－1.5 mol。
结论是丙以较少的原料制出较多的Al(OH)3，最好；乙以较多的原料制出较少的产品，最差。相同的原料制取的Al(OH)3质量关系应是W3＞W1＞W2。
n(H＋)＝×2＝5 mol
n(OH－)＝＝6 mol
由电荷守恒：OH－过量，按H＋计算
按丙的方法：
3H＋　～　4Al(OH)3
3 mol 312 g
5 mol x21世纪教育网
x＝＝520 g。
实验探究拓展21世纪教育网
实验典例
答案：【方案一】2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(1)97 mL　(2)偏高
【方案二】(1)①E D G
②锌与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大　③ACD
(2)①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差
②V1－V2
解析：【方案一】(1)考查相关数据处理，实验常规：NaOH的取用应该足够溶解MgAl粉末(实质是溶解Al)，可用极限法估算。
题意：含Mg：3%～5%，则含Al：97%～95%，按最大量97%算，由反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，可知：n(NaOH)＝n(Al)＝×97%＝0.194 mol。
故V(NaOH)≥97 mL。
(2)若不洗涤，则有可能有NaAlO2、NaOH等溶质混于Mg中，使所称得Mg的质量偏大。
【方案二】(1)①这是量气法定量实验的一种：反应产生的气体由进入量筒的水的体积代替，其基本装置是：制气装置→装满水的广口瓶(短管进、长管出；气体进入，压出水)→量筒(通过量水的体积间接量气体的体积)
②溶液在分液漏斗中能否畅流，往往与内、外气压有关(装置内气压大于外界大气压)，思维切入点应该考虑装置内气压增大的可能原因。
(2)相对于(1)装置的量筒，(2)所示装置对气体体积的测量精确度相对高，这也是另一种常用的从(1)装置的量筒再改良的量气装置。
[注意]导管a也是基本实验操作中使分液漏斗顺畅流下的改良装置。
演练巩固提升
1．D　解析：铝与水蒸气在高温下反应生成Al(OH)3或Al2O3和H2，不可能生成Al2H6。Al2H6中Al为＋3价，H为－1价，有较强的还原性。
2．A　解析：MgO的熔点很高，通常电解熔点低的MgCl2制备Mg，A项错误；Al3＋水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性，B项正确；某些金属元素高温下使火焰显示特定的颜色，C项正确；Al表面存在致密的氧化膜，可以保护Al不被进一步腐蚀，D项正确。
3．A　解析：可用代入法逐一检验。若X是C，则Y、Z、W分别是CO、CO2、O2；若X是AlCl3，则Y、Z、W分别是Al(OH)3、NaAlO2、NaOH；若X是Fe，则Y、Z、W分别是Fe(NO3)2、Fe(NO3)3、HNO3；若X是Na2CO3，则Y、Z、W分别是NaHCO3、CO2、HCl或其他酸性强于H2CO3的酸，故①②③④均符合要求，选A。
4．B　解析：氨水与Fe3＋、Al3＋均会生成沉淀，且Al(OH)3不溶于弱碱，故用氨水不能除去Fe3＋溶液中的Al3＋。
5．答案：(1)6021世纪教育网
(2)5.6 L
解析：设合金中Mg、Al的物质的量分别为x、y。
则24 g·mol－1x＋27 g·mol－1y＝5.1 g　①
当加入的OH－与原来H2SO4溶液中的H＋的物质的量相等时，Mg2＋、Al3＋恰好完全沉淀，此时加入的NaOH溶液的体积为60×10－3×5.0×2÷10 L＝0.06 L＝60 mL，再多加5 mL NaOH溶液，所溶解的Al(OH)3的质量为5×10－3×10×78 g＝3.9 g，即沉淀的最大值为3.9 g＋9.7 g＝13.6 g
故有58 g·mol－1x＋78 g·mol－1y＝13.6 g　②
由①②得：x＝0.1 mol　y＝0.1 mol
故产生H2的体积为0.1 mol×22.4 L·mol－1＋0.1× mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L。
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第3讲　铁、铜的获取及应用
考纲点击
1．了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。
2．了解合金的概念及其重要应用。
一、Fe及其化合物的性质
1．铁在自然界中的存在形态
铁在自然界中的存在形态，既有____态，又有____态，以____态为主。
常见的铁矿(填化学式)：磁铁矿(主要成分为______)，赤铁矿(主要成分为______)，黄铁矿(主要成分为______)。
2．铁的物理性质
纯铁为____色，有金属光泽，有良好的____性、____性和____性；能被____吸引。
纯铁的抗蚀力______，但通常用的铁都含有碳和其他元素，因而使其熔点显著降低，抗蚀力减弱。
3．铁的化学性质
(1)铁原子的结构特点
铁的原子结构示意图：__________，在周期表中位置：____________，是一种应用最广泛的____元素，铁元素具有____价态，通常显____价和____价，其中____价比较稳定；其化合物及其水溶液往往带有颜色：(水合)Fe2＋呈____色，(水合)Fe3＋呈________色。
(2)主要反应(注：①②写化学方程式；③④写离子方程式)
①与非金属反应
②与水蒸气反应______________________________________________________________
③与酸反应
④与盐溶液反应
4．Fe2＋和Fe3＋之间相互转化
(1)Fe2＋―→Fe3＋，在______剂的作用下，可实现该转化，如Fe2＋与Cl2反应的离子方程式为：____________________________。
(2)Fe3＋―→Fe2＋，在______剂的作用下，可实现该转化，如Fe、Cu等，有关反应的离子方程式分别为：________________________、________________________。
5．Fe2＋和Fe3＋的检验
(1)直接观察颜色：Fe2＋的溶液呈______，Fe3＋的溶液呈______。
(2)利用显色反应：
有关离子反应方程式：___________________________________________________
(3)利用其化合物沉淀的颜色：
有关反应的离子方程式：①Fe2＋的变化：________________，________________________。
②Fe3＋的变化：_______________________________________________________________
即时训练1某同学利用铁与水蒸气反应后的固体物质进行了如下实验：
(1)固体溶于稀盐酸的化学方程式为____________________________________________。
(2)试剂1的化学式是_________________________________________________________。
(3)加入新制氯水后溶液红色加深的原因是(用离子方程式表示)____________________。
(4)某同学在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深红色褪去，现对褪色原因进行探究。
①提出假设：
假设1：溶液中的＋3价铁被氧化为更高的价态；
假设2：___________________________________________________________________。
②设计方案：
为了对你所提出的假设2进行验证，你设计的实验方案是________________________
________________________________________________________________________。
二、铜及其化合物
1．铜
(1)铜元素在自然界中的存在
铜元素在自然界中的存在形态：既有____态，又有____态，以______为主。常见的铜矿有黄铜矿(主要成分为______)、孔雀石(主要成分为__________)。
(2)铜的物理性质
色，具有金属光泽，具有____性、____性、____性。被广泛用于电器元件、导线等的制造。____被磁铁吸引。
(3)铜的化学性质
(4)铜的冶炼
①高温冶炼黄铜矿―→电解精炼
②湿法炼铜
反应原理：_______________________________________________________________
③生物炼铜
2．铜的化合物
常见铜的化合物为CuO、Cu(OH)2、CuSO4·5H2O等。
其中：CuO是不溶于水的____氧化物，Cu(OH)2是______碱，CuSO4·5H2O为____色晶体，俗称__________。无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)可作为____的检验依据。
即时训练2孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3，还含少量Fe、Si的化合物。实验室以孔雀石为原料制备CuSO4·5H2O及CaCO3，步骤如下：
请回答下列问题：
(1)溶液A中的金属离子有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋。从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂①为________(填代号)，检验溶液A中Fe3＋的最佳试剂为________(填代号)。
a．KMnO4　　　　　　b．(NH4)2S
c．H2O2 d．KSCN
(2)由溶液C获得CuSO4·5H2O，需要经过加热蒸发、________、过滤等操作。除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是________。
(3)制备CaCO3时，应向CaCl2溶液中先通入(或先加入)________(填化学式)。[来源:21世纪教育网]
一、“铁三角”及其应用
1．“铁三角”中的转化关系
(1)Fe―→Fe2＋
铁与氧化性比较弱的非金属(如S、I2)，非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)，不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)，FeCl3溶液反应，都可实现这种转化。例如：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4；Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
(2)Fe2＋―→Fe
比较活泼的金属(如Al、Zn)、CO、H2、C等能从亚铁化合物中还原出铁来。例如：FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe。
(3)Fe―→Fe3＋
铁与强氧化剂，如Cl2、KMnO4(H＋)、HNO3、浓硫酸在一定条件下反应都会实现这种转化。例如：2Fe＋3Cl22FeCl3。21世纪教育网
(4)Fe3＋―→Fe
可通过较强还原剂实现，如Al、Zn、CO、H2等。例如Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3；2FeCl3＋3Zn===2Fe＋3ZnCl2。
(5)Fe2＋―→Fe3＋
亚铁盐与强氧化剂反应，如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸、KMnO4(H＋)、H2O2等。例如：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。
(6)Fe3＋―→Fe2＋
铁盐溶液与还原剂反应，如Fe、Cu、碘化物、硫化物等。例如：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
2．常见应用
(1)判断离子共存
①Fe2＋、Fe3＋均水解，与HCO、AlO、CO等因水解相互促进在溶液中不能大量共存。
②Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO，Fe2＋与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。
(2)盐溶液的配制与保存
①Fe2＋的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，防止Fe2＋水解。
②Fe3＋的盐溶液：加少量相应酸防止Fe3＋水解。
(3)制取Fe(OH)3胶体
Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋
(4)制备无水FeCl3
FeCl3·6H2OFeCl3＋6H2O。
(从MgCl2·6H2O中提取MgCl2，原理相同)
(5)相关除杂
①Fe2＋(Fe3＋)：加足量铁粉充分搅拌过滤。
②FeCl3(FeCl2)：加氯水或双氧水。[来源:21世纪教育网]
③FeCl2(CuCl2)：加过量Fe粉，充分反应，过滤。
④Cu2＋(Fe2＋)：原溶液Cu2＋(Fe3＋)Fe(OH)3、Cu2＋Cu2＋溶液。
【例1】运用铁及其化合物的知识，完成下列各题。
(1)下列物质跟铁反应后的生成物，能跟KSCN溶液作用生成红色溶液的是(　　)。
A．盐酸 B．氯气
C．CuSO4溶液 D．稀硫酸
(2)既有氧化性，又有还原性的微粒是(　　)。
A．Fe B．Fe2＋ 　　 C．Fe3＋
(3)把过量的铁粉加入稀硝酸中，其结果是(　　)。
A．不反应
B．生成硝酸铵
C．生成硝酸亚铁
(4)要除去FeCl2溶液中的少量FeCl3，可行的办法是(　　)。
A．滴入KSCN溶液 B．通入氯气
C．加入铜粉 D．加入铁粉
(5)当人体缺铁时，往往需要吃补铁保健品，人体能够吸收的是＋2价铁元素。但是＋2价铁元素很容易被氧化。
①检验补铁剂中铁元素价态的方法是________________________________________
________________________________________________________________________。
②天然食品中含有的大多是＋3价铁元素，实践证明，多吃富含维生素C的食物能较好地将＋3价铁转化为＋2价的铁，便于人体吸收，由此可判断维生素C在此过程中起到______________的作用，具有______性。
二、Fe2＋与Fe3＋的鉴别
(1)直接观察颜色：Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe3＋的溶液呈棕黄色。
(2)利用显色反应：
有关离子方程式：Fe3＋＋SCN－===[Fe(SCN)]2＋或Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
②
(3)利用铁化合物沉淀的颜色：
①
有关反应式：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
②
有关离子反应式：2Fe3＋＋3CO＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋3CO2↑
(4)利用Fe3＋的氧化性：
①
有关离子反应式：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
②
有关离子反应式：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
③
有关离子反应式：Fe2＋＋S2－===FeS↓
2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓
(5)利用Fe2＋的还原性：
①
有关离子反应式：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
②
有关离子反应式：2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－
注：以上方法以KSCN溶液鉴别最常用。
【例2】工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，10 min后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是________________________。
(2)另称取铁钉6.0 g放入15.0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。甲同学认为X中除Fe3＋外还可能含有Fe2＋。若要确认其中的Fe2＋，应选用__________(填序号)。
a．KSCN溶液和氯水 b．铁粉和KSCN溶液
c．浓氨水 d．KMnO4酸性溶液
拓展应用下列离子的检验方法合理的是(　　)。
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋
C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋
三、金属的冶炼
由于金属的化学活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此冶炼不同的金属必须采用不同的冶炼方法。
金属活动性顺序表：
1．电解法
适合冶炼金属活动性很强的金属(一般是在金属活动性顺序表中铝及排在铝前边的金属，即表中Ⅰ组金属)。
如：Na、Mg、Al分别通过电解熔融NaCl、电解熔融MgCl2、电解熔融Al2O3来获得。
2．还原法
适用于冶炼金属活动性介于Zn～Cu之间的大多数金属。
还原法包括溶液中的置换反应，如湿法炼铜：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4；[来源:21世纪教育网]
另外还有热还原法，即高温条件下用还原剂C、CO、H2、Al等还原金属氧化物。
如：工业上铁的冶炼：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；铝热反应：2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3。
3．热分解法
适用于冶炼金属活动性较差的金属，如汞和银：2HgO2Hg＋O2↑，2Ag2O4Ag＋O2↑。
【例3】金牌编剧高满堂的《钢铁年代》为我们描绘了可歌可泣的动人故事。剧中有一段大炼钢铁的火热场面，给观众留下深刻印象。金属的冶炼事关国家的发展人民生活。下列用于制备相应金属的反应原理中，可行的是(　　)。
A．用氢气还原氧化铝制备铝
B．湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
C．用铝热法可制备铁、锰、钒、铬等金属，也可用此法制镁
D．用金属钠与AgNO3溶液反应制银
Fe(OH)2的制备
1．Fe2＋、Fe3＋容易水解；Fe2＋、Fe(OH)2容易被氧化，故制备时都应运用相关的化学知识避免水解、氧化的发生，类似的现象在元素化合物中普遍存在，在复习过程中应善于对相关物质的性质进行整合，并学会深化探究、拓展应用。
2．课本中一些基础性质、制备实验具有其经典性，但好多经典实验装置又具有其局限性：譬如操作上的不精准性、观察现象的不清晰性；而高考实验很多都是以书本实验为模型的拓展和深入研究。因此，在复习过程中，应多注意对书本实验的多方位研究，既要从性质层面作相应的整合、拓展研究；又要从装置及操作层面作相应的改良改进，以培养自己的综合实验能力和处理问题的能力，让自己的复习能达到真正“温故知新”的效果。
【实验典例】
【实验设计】某研究性学习小组在研究由Fe2＋制备Fe(OH)2的过程中，设计了如下实验方案：
方法一：按照图1进行实验，容器A中的反应开始时，弹簧夹C处于打开状态，一段时间后，关闭弹簧夹C，容器A中的反应仍在进行。最终在______容器中观察到白色沉淀，该实验中涉及的化学方程式有：_______________________________________________
___________________________________________________________________________。
方法二：按图2进行实验，最终在两极间的溶液中首先观察到白色沉淀。请从所提供的试剂或电极材料中选择正确的序号填在横线上：
①纯水　②NaCl溶液　③NaOH溶液　④四氯化碳　⑤CuCl2溶液　⑥乙醇　⑦Fe棒　⑧植物油　⑨碳棒
a为____，b为______，c为______，d为______。(填序号)
【探究思考】实验表明上述实验中出现白色的沉淀会逐渐转变为灰绿色或绿色，那么如何解释出现灰绿色或绿色的现象呢？
(1)甲同学查阅资料后，得到Fe(OH)2如下信息：
资料名称 物理性质描述 化学性质描述
《化学辞典》，顾翼东编，1989年版P637 白色无定形粉末或白色至淡绿色六方晶体 与空气接触易被氧化，将细粉喷于空气中，则立即燃烧出火花
《大学普通化学(下册)》，傅鹰著，P637 白色沉淀 此沉淀易被氧化成淡绿色Fe3(OH)8
《普通化学教程》(下册)，P788 白色 能强烈吸收O2，迅速变成棕色Fe(OH)3。这时作为氧化的中间产物为土绿色，其中含有Fe2＋、Fe3＋
阅读该资料后，你对上述实验中出现灰绿色或绿色的现象的解释是______________________；资料中提及的灰绿色Fe3(OH)8，用氧化物的形式表示可写成________________________________________________________________________。
(2)乙同学依据配色原理：白色和棕色不可能调配成绿色或灰绿色的常识，认为绿色可能是形成Fe(OH)2·nH2O所致。用热水浴的方式加热“方法一”中生成的绿色沉淀，观察到沉淀由绿变白的趋势。
加热时，“方法一”中弹簧夹C应处于______(填“打开”或“关闭”)状态，容器A中的反应须处于______(填“停止”或“发生”)状态。写出该实验中支持乙同学观点的化学方程式__________________________________。
(3)欢迎你参加该研究小组的讨论，请提出一种在研究由Fe2＋制备Fe(OH)2的过程中，有助于对沉淀由“白”变“绿”的现象进行合理解释的实验设计新思路。_________________。
1．某同学对铁的氧化物产生浓厚兴趣，查阅资料后制成以下卡片：
在空气中把铁灼烧至500 ℃就形成Fe3O4；温度再升高，可形成Fe2O3；在更高的温度下加热Fe2O3(约1 400 ℃)时，可失去氧，又得到Fe3O4。即：FeFe3O4Fe2O3
下列说法正确的是(　　)。
A．FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体
B．反应②③互为可逆反应
C．热稳定性顺序为：FeO＞Fe2O3＞Fe3O4
D．四氧化三铁中铁元素的化合价复杂，若写成氧化物的形式则化学式可写为FeO·Fe2O3，若视四氧化三铁为一种盐，其化学式可写为Fe(FeO2)2
2．部分氧化的Fe—Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：
下列说法正确的是(　　)。
A．滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋
B．样品中Fe元素的质量为2.24 g
C．样品中CuO的质量为4.0 g
D．V＝896
3．制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是(　　)。
A．烧杯中有铜无铁 B．烧杯中有铁无铜
C．烧杯中铁、铜都有 D．烧杯中铁、铜都无
4．某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3＋、Cu2＋、Au3＋等离子。有人设计了下图中的工艺流程，利用常用的酸(以H2SO4为主)、碱(以NaOH为主)和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。
填写下面空白。
(1)图中标号处需加入的相应物质分别是①________、②________、③________、④________、⑤________；
(2)写出①处发生反应的离子方程式____________________________________________；
写出③处发生反应的化学方程式______________________________________________；
(3)铁红的化学式为________；分别写出铁红和氧化铜在工业生产中的一种用途：铁红____________，氧化铜____________。
参考答案
基础梳理整合
一、1．游离　化合　化合　Fe3O4　Fe2O3　FeS2
2．银白　导电　导热　延展　磁铁　相当强
3．(1) 　第4周期Ⅷ族　过渡　可变　＋2　＋3
＋3　浅绿　(棕)黄
(2)①3Fe＋2O2Fe3O4
2Fe＋3Cl22FeCl3
Fe＋I2FeI2[来源:21世纪教育网]
Fe＋SFeS
②3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
③Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
④Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
4．(1)强氧化　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(2)强还原　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋
5．(1)浅绿色　棕黄色
(2)溶液不呈红色　溶液呈血红色
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
(3)白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色　产生红褐色沉淀
①Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
②Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
即时训练1
答案：(1)Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O
(2)KSCN(或NH4SCN)
(3)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(4)①SCN－被过量的氯水氧化
②用胶头滴管取少量褪色后的溶液于试管中，滴加过量KSCN溶液，如果溶液出现红色，则说明假设2正确，若溶液不变红色，则假设2不正确
二、1．(1)游离　化合　化合态　CuFeS2　CuCO3·Cu(OH)2
(2)紫红　导电　导热　延展　不能
(3)2Cu＋O22CuO
Cu＋Cl2CuCl2
2Cu＋SCu2S
Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag
Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(4)②Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
2．碱性　不溶性　蓝　蓝矾、胆矾　水
即时训练2
答案：(1)c　d　(2)冷却结晶　引流　(3)NH3(或NH3·H2O)
解析：(1)为使Fe2＋、Fe3＋一起沉淀，要加氧化剂将Fe2＋氧化而又不引入新杂质，选H2O2；Fe3＋用SCN－检验。(2)从溶液中析出晶体采用结晶法；过滤时要用到玻璃棒引流。(3)CaCl2溶液不与CO2反应，加入碱能反应，但又不能引入杂质，应通入NH3(或加入NH3·H2O)。
核心归纳突破
【例1】答案：(1)B　(2)B　(3)C　(4)D　(5)①a．取少量样品制成溶液，若溶液呈浅绿色为Fe2＋；若溶液呈棕黄色为Fe3＋。b.取少量样品制成溶液，滴入NaOH溶液，若产生红褐色沉淀为Fe3＋；先生成白色沉淀，立即变灰绿最后变红褐色为Fe2＋。c.取少量样品制成溶液滴入KSCN溶液，若溶液变血红色为Fe3＋，不变色为Fe2＋(任选其一作答即可)　②还原剂　还原
解析：(1)铁跟盐酸、稀硫酸、CuSO4溶液反应后得到＋2价铁离子，铁跟氯气反应生成FeCl3，FeCl3与KSCN在水溶液中发生Fe3＋＋SCN－===[Fe(SCN)]2＋(红色)。
(3)在过量铁粉存在条件下，不可能有Fe3＋，因为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，溶液中铁元素的存在形式只可能有Fe2＋。答案为C。
(4)除杂的原则是：除去杂质而不引入新的杂质。若滴入KSCN溶液，不能除去Fe3＋而引入了K＋、SCN－等杂质离子，A选项不正确；通入氯气，发生反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，不符合题意，B选项不正确；加入铜粉，Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，溶液中增加了Cu2＋，该方法错误；加入铁粉，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，该方法可行，答案为D。
(5)①检验铁元素的价态，可以考虑先观察其水溶液颜色的方法：含Fe2＋的溶液为浅绿色，含Fe3＋的溶液为棕黄色。也可以用和NaOH溶液反应或KSCN溶液反应观察产物颜色的方法检验：Fe2＋与NaOH生成不稳定的白色沉淀Fe(OH)2，该白色沉淀暴露在空气中会迅速转变成灰绿色，最后变为红褐色沉淀Fe(OH)3，Fe2＋和KSCN溶液作用没有颜色变化；而Fe3＋与NaOH溶液直接生成红褐色沉淀Fe(OH)3或与KSCN溶液作用呈红色。
②要将Fe3＋转化为Fe2＋，必须加还原剂，由此可判断：维生素C具有还原性，起到还原剂的作用。
【例2】答案：(1)铁钉表面被钝化(或其他合理答案)　(2)d
解析：(1)铁在冷浓硫酸中钝化生成致密氧化膜，氧化膜不与硫酸铜反应；(2)因为溶液中含有Fe3＋，所以不能用a、b、c来鉴别，可用高锰酸钾酸性溶液，如果含有Fe2＋，滴加高锰酸钾酸性溶液后会褪色。
拓展应用　C　解析：A．加入KSCN溶液呈红色，证明含Fe3＋，但不能说明不含Fe2＋；B．呈红色，说明含Fe3＋，但Cl2有氧化性，无法判断原来是含Fe2＋还是Fe3＋；C．红褐色沉淀，说明含有Fe3＋；D．白色沉淀―→红褐色，说明含有Fe2＋，但由于红褐色的掩盖，无法说明是否有Mg2＋。
【例3】B　解析：铝的化学性质活泼，不能用还原剂将其从化合物中还原出来。故冶炼铝是用电解氧化铝的方法，A不可行；铝热反应用于冶炼活泼性比铝弱的金属，如Fe、V、Cr、Mn等，Mg的活泼性比铝强，不适合用铝热反应；Na很活泼，能与H2O发生反应，不能从水溶液中置换出Ag。
实验探究拓展
实验典例
答案：【实验设计】方法一：B　Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑、FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4、H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O
方法二：⑦　⑨或⑦　⑧　②
【探究思考】(1)由于Fe(OH)2部分被氧化，混入少量的Fe(OH)3　FeO·Fe2O3·4H2O
(2)打开　发生　Fe(OH)2·nH2OFe(OH)2＋nH2O
(3)向Fe2＋和Fe3＋的混合液中加入NaOH溶液后，观察生成的沉淀的颜色是否为灰绿色[或者可以将Fe(OH)3和Fe(OH)2混合后观察其颜色]
演练巩固提升
1．D　解析：Fe2O3为红色固体，A项错误；可逆反应的前提是反应条件相同，B项错误；在Fe3O4中铁呈现两种化合价：＋2、＋3，FeO·Fe2O3和Fe(FeO2)2的形式均符合，D项正确。
2．B　解析：根据题意，3.2 g滤渣一定是铜，而铜与Fe3＋不共存，则A项一定错误；最后的3.2 g固体为Fe2O3，其中Fe元素的质量为2.24 g，B正确；铜元素共3.2 g，且Cu不可能完全被氧化成CuO，则C项错误；同理，2.24 g Fe元素不可能全是单质，故生成的氢气的体积小于896 mL，D错误。
3．B　解析：铁的还原性比铜强，FeCl3首先氧化Fe；只有Fe反应完全后，剩余的FeCl3才能再氧化Cu。故烧杯中有铁无铜是不可能的。
4．答案：(1)①废铁屑　②稀硫酸　③稀硝酸　④氢氧化钠　⑤氢氧化钠
(2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、
Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋、2Au3＋＋3Fe===2Au＋3Fe2＋
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)Fe2O3　作红色涂料　作制造铜盐的原料
解析：本题难度不大，但应注意利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑这一条件。
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第2讲　化学平衡
考纲点击
1．理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。
2．知道转化率的含义，认识化学平衡常数与反应限度、转化率的关系。
3．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，并用平衡移动的观点解释有关的化学现象。
一、化学平衡常数
1．化学平衡常数
对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
在一定温度下K＝______________________________。
K值越大，表示反应进行的程度越____，反应物的转化率也越____。K只与____有关。
2．反应物的平衡转化率(α)
α＝______________或α＝________________
即时训练1低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为
2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)2N2(g)＋3H2O(g)　ΔH＜0
在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是(　　)。
A．平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大
B．平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小
C．单位时间内消耗NO和N2的物质的量之比为1∶2时，反应达到平衡
D．其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大
二、化学平衡的移动
1．定义
平衡移动就是一个“平衡状态→不平衡状态→新的平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，可能发生平衡移动。
2．外因对平衡移动的影响
(1)浓度：增大反应物浓度或减少生成物浓度，平衡____移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，平衡____移动。[来源:21世纪教育网]
(2)温度：升温，平衡向________方向移动；降温，平衡向________方向移动。
(3)压强：对于有气体参加的可逆反应，加压，平衡向气体体积______方向移动；减压，平衡向气体体积______方向移动。
(4)催化剂：对化学平衡______，但能缩短到达平衡所需的时间。
【总结】勒夏特列原理：____________________________________________________
________________________________________________________________________。
特别提示：(1)增加固体或纯液体的量，由于浓度不变，所以化学平衡不移动。
(2)对于反应aA(g)bB(g)　K＝
若a＞b，增大压强，平衡正向移动。
若a＝b，改变体系的压强，平衡不发生移动。
若a＜b，增大压强，平衡逆向移动。
(3)溶液中的离子反应，如Cr2O＋H2O2CrO＋2H＋，加水稀释，平衡向离子数增大的方向(即正向)移动。
即时训练2可逆反应A(g)＋BC(g)＋D达到平衡时，下列说法不正确的是(　　)。
A．若增大A的浓度，平衡体系颜色加深，D不一定是具有颜色的气体
B．增大压强，平衡不移动，说明B、D必是气体
C．升高温度，C的百分含量减小，说明正反应是放热反应
D．若B是气体，增大A的浓度会使B的转化率增大
一、化学平衡常数及转化率
1．化学平衡常数(K)
对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
一定温度下K＝
(1)化学平衡常数的特点
①化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度无关，也与压强、催化剂等无关。
②由于固体或纯液体的浓度是一常数，如果有固体或纯液体参加或生成，则表达式中不出现固体或纯液体；稀溶液中进行的反应，如有水参加反应，由于水的浓度是常数而不必出现在表达式中；非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则应出现在表达式中。
③表达式与化学计量数一一对应，方程式中化学计量数不同，表达式就不同；可逆反应中，正反应的表达式与逆反应的表达式互为倒数。
(2)化学平衡常数的应用[来源:21世纪教育网]
①利用K可以推测可逆反应进行的程度
在一定条件下，某可逆反应的K值越大，表明化学反应正向进行的程度越大，即该反应进行得越完全。
②借助平衡常数，可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态
若用Qc表示任意状态下，可逆反应中产物的浓度以其化学计量数为指数的乘积与反应物的浓度以其化学计量数为指数的乘积之比，则这个比值称为浓度商。将浓度商和平衡常数作比较可知可逆反应所处的状态。
即Qc＝Kc　体系处于化学平衡，v(正)等于v(逆)
Qc＜Kc　反应正向进行，v(正)大于v(逆)
Qc＞Kc　反应逆向进行，v(正)小于v(逆)
③利用化学平衡常数可判断反应的热效应
a．若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应
b．若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应
④利用化学平衡常数可计算物质的转化率
2．转化率
α＝×100%
一般K越大，α越高。
【例1】N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生下列反应：2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0
T1温度下的部分实验数据为：
t/s 0 500 1 000 1 500
c(N2O5)/(mol·L－1) 5.00 3.52 2.50 2.50
下列说法中，不正确的是(　　)。
A．当反应体系内气体的平均相对分子质量不再发生变化时则该反应达到了平衡
B．T1温度下的平衡常数为K1＝125,1 000 s时转化率为50%
C．其他条件不变时，T2温度下反应到1 000 s时测得N2O5(g)浓度为2.98 mol·L－1，则T1＞T2
D．T1温度下的平衡常数为K1，若维持T1温度不变，增加体系压强，达到新平衡时，平衡常数为K2，则K1＞K2
方法归纳
化学平衡常数及其计算一般有以下三种题型：
(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率。
(2)已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数。
(3)已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度和转化率。
二、化学平衡状态的影响因素
1．化学平衡状态的影响因素
影响平衡移动的因素有浓度、温度、压强。已达平衡的可逆反应，如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向着减弱这种改变的方向移动。
2．影响平衡移动的具体条件
(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对平衡没影响。
(2)由于压强的变化对非气态物质的浓度无影响，因此，当反应混合物中不存在气态物质时，压强的变化对平衡无影响。
(3)对于气体分子数无变化的反应，如：H2(g)＋I2(g)2HI(g)等，压强的变化对其平衡也无影响。这是因为，在这种情况下，压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的，故平衡不移动。
(4)恒容时，通入稀有气体，压强增大，但平衡不移动。恒压时，通入稀有气体，压强虽不变，但体积必然增大，反应物和生成物的浓度同时减小，相当于减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。
(5)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，可视为压强的影响。
(6)在恒容的容器中，当改变其中一种物质的浓度时，必然同时引起压强改变，但判断平衡移动的方向时，应仍从浓度影响的角度去考虑。
3．平衡移动的分析
应用上述规律分析问题时应注意：
(1)不要把v(正)增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有v(正)＞v(逆)时，才使平衡向正反应方向移动。[来源:21世纪教育网]
(2)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来，当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使另一种反应物的转化率提高，该反应物的转化率反而降低。
【例2】(双选)在一个不导热的密闭反应器中，只发生如下两个反应：
a(g)＋b(g)2c(g)　ΔH1＜0
x(g)＋3y(g)2z(g)　ΔH2＞0
进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功)，下列叙述错误的是(　　)。
A．等压时，通入惰性气体，c的物质的量不变
B．等压时，通入z气体，反应器中温度升高
C．等容时，通入惰性气体，各反应速率不变
D．等容时，通入x气体，y的物质的量浓度增大
方法归纳
稀有气体对反应速率和化学平衡的影响分析
(1)恒温恒容时
充入惰性气体体系总压强增大，但各反应成分分压不变，即各反应成分的浓度不变，化学反应速率不变。平衡不移动。
(2)恒温恒压时
充入惰性气体容器容积增大各反应成分浓度降低反应速率减小，平衡向气体体积增大的方向移动。
当充入与反应无关的其他气体时，分析方法与充入稀有气体时相同。
三、等效平衡
1．等效平衡状态
等效平衡状态简称等效平衡，指对某一可逆反应，在一定条件下，经过不同的途径建立平衡时各组分的百分含量(质量百分含量、体积分数、物质的量分数)对应相等的状态。
2．概念的理解
(1)外界条件相同：通常可以是①恒温、恒容，②恒温、恒压。
(2)“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同：“完全相同的平衡状态”是指在达到平衡状态时，各组分的物质的量分数(或体积分数)对应相等，并且反应的速率、各组分的物质的量、浓度也相同。而“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数(或体积分数)对应相同，反应的速率、压强等可以不同。
(3)同一反应的平衡状态只与始态有关，而与途径无关(如：①无论反应从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始；②投料是一次还是分成几次；③反应容器经过扩大—缩小或缩小—扩大的过程)，只要起始浓度相当，就达到相同的平衡状态。
3．等效平衡规律
(1)在定温、定容条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，若根据可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物质的量与原初始状态相同，则两平衡等效。
(2)在定温、定容情况下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量的比值与原初始状态相同，则两平衡等效。
(3)在定温、定压下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量的比与原初始状态相同，则两平衡等效。
【例3】一定条件下，向某容器中加入2 mol A、2 mol B，使反应2A＋mBnC＋D达到平衡时，气体A的浓度为w mol·L－1、体积分数为V%。
(1)若容积不变，且B为固体，达到平衡时再加入n mol C和1 mol D，气体A的浓度为2w mol·L－1、体积分数仍为V%(假定n mol C是足量的)，则n＝______时，C、D均为气体；n＝______时，C为气体，D为固体或液体。
(2)若容积不变，且A、B、C、D均为气体，当m＝2、n＝3时，在相同条件下的另一容器中要使达到平衡时气体A的浓度仍为w mol·L－1，则需在起始时加入C______ mol，加入D______ mol。
(3)若压强不变，且A、B、C、D均为气体，当m＝2、n＝3时，在已达到平衡的容器中再加入C和D使达到新平衡时气体A的浓度仍为w mol·L－1，则再加入的C、D的物质的量之比为n(C)∶n(D)＝________。
方法归纳
关于等效平衡的思想，主要包括以下几个方面：
条件 等效条件 结果
恒温恒容Ⅰ反应前后气体分子数不相等A(g)＋B(g)C(g)[Δn(g)≠0] 投料换算成相同物质表示时量相同 两次平衡时各组分百分含量、n、c均相同
恒温恒容Ⅱ反应前后气体分子数相等A(g)＋B(g) 2C(g)[Δn(g)＝0] 投料换算成相同物质表示时等比例 两次平衡时各组分百分含量相同，n、c同比例变化
恒温恒压Ⅲ所有有气体参与的可逆反应 投料换算成相同物质表示时等比例 两次平衡时各组分百分含量、c相同，n同比例变化
四、化学平衡图像
1．化学平衡图像题的分析思路
(1)看懂图像：一看“面”(即看清纵、横坐标所代表的意义 )；二看“线”(即看清曲线的走向、变化趋势)；三看“点”(即看清起点、拐点、终点)；四看要不要作辅助线(如等温线、等压线)；五看定量图像中有关量的多少。
(2)联想规律：即联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律(如勒夏特列原理)。
(3)作出判断：依据题意仔细分析，作出正确判断。
2．化学平衡图像的常见类型
对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)　ΔH
设初始加入的物质为A、B，有如下图像。
(1)转化率—时间关系图
　　
p一定时，ΔH＜0　　 T一定时，m＋n＜p＋q
　　
T一定时，m＋n＞p＋q　　 T一定时，m＋n＝p＋q
(2)含量—时间关系图：
　　
p一定时，ΔH＜0　　　p一定时，ΔH＞0
　　　
T一定时，m＋n＜p＋q　　　T一定时，m＋n＞p＋q
(3)转化率—温度—压强关系图：
　　
m＋n＞p＋q时，ΔH＞0　 　m＋n＜p＋q时，ΔH＜0
(4)含量—温度—压强关系图：
　　
m＋n＞p＋q时，ΔH＞0　 　m＋n＜p＋q时，ΔH＞0
　　
m＋n＞p＋q时，ΔH＜0　 　m＋n＞p＋q时，ΔH＞0
【例4】如下图，甲、乙、丙分别表示在不同条件下可逆反应：A(g)＋B(g) xC(g)的生成物C在反应混合物中的百分含量(C%)和反应时间(t)的关系。
(1)若甲图中两条曲线分别代表有催化剂和无催化剂的情况，则______曲线表示无催化剂时的情况，速率：a______b(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)若乙图表示反应达到平衡后，分别在恒温恒压条件下和恒温恒容条件下向平衡混合气体中充入He气后的情况，则______曲线表示恒温恒容的情况，此时恒温恒容中C%______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)根据丙图可以判断该可逆反应的正反应是______反应(填“放热”或“吸热”)，计量数x的值______。
(4)丁图表示在某固定容积的密闭容器中，上述可逆反应达到平衡后，某物理量随着温度(T)的变化情况，根据前面所获信息请分析，丁图的纵坐标可以是______(填序号)。
①C%　②A的转化率　③B的转化率　④压强　⑤c(A)　⑥c(B)
升温平衡移动的方向______(填“左移”或“右移”)。
方法归纳
化学平衡图像题的解答原则
以可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)为例说明。
(1)“定一议二”原则
在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义三个量，确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系和确定纵坐标所示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。
(2)“先拐先平，数值大”原则
在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图1)或压强较大(如图2)。
图1表示T2＞T1，升高温度，C%减小，说明正反应是放热反应。
图2表示p1＜p2，增大压强反应物A的百分含量减小，说明正反应为气体体积缩小的反应，即a＋b＞c。
1．在常温下，下列可逆反应的平衡移动伴随着颜色变化，但颜色变化不受压强变化影响的是(　　)。
A．2NO2N2O4
B．2NO22NO＋O2
C．2HIH2＋I2
D．FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl
2．对处于化学平衡的体系，关于化学平衡与化学反应速率的关系正确的是(　　)。
A．化学反应速率变化时，化学平衡一定发生移动21世纪教育网
B．只有在催化剂存在下，才会发生化学反应速率变化，而化学平衡不移动的情况
C．正反应进行的程度大，正反应速率一定大
D．化学平衡发生移动时，化学反应速率一定变化
3．下图表示反应X(g)4Y(g)＋Z(g)　ΔH＜0，在某温度时X的浓度随时间变化的曲线：
下列有关该反应的描述正确的是(　　)。
A．第6 min后，反应就终止了
B．X的平衡转化率为85%
C．若升高温度，X的平衡转化率将大于85%
D．若降低温度，v(正)和v(逆)将以同样倍数减小
4．在2 L密闭容器内，800 ℃时反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：
时间/s 0 1 2 3 4 5
n(NO)/mol 0.020 0.011 0.008 0.007 0.007 0.007
(1)写出该反应的平衡常数表达式：K＝____________。
(2)下图中表示NO2的变化的曲线是______。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝______。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是______。
a．v(NO2)＝2v(O2)
b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2)
d．容器内气体密度保持不变
(4)某同学查阅资料得知，该反应K300 ℃＞K350 ℃；25 ℃时，生成1 mol NO2，热量变化为56.4 kJ。但是该同学由于疏忽，忘记注明“＋”“－”。根据题目信息，该反应的热化学方程式为________________________。
(5)使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是______。
a．及时分离出NO2气体
b．适当升高温度
c．增大O2的浓度
d．选择高效催化剂
参考答案
基础梳理整合
一、1．　大　大　温度
2．×100%
×100%
即时训练1
C　解析：本题考查了化学平衡状态的判断、反应条件对转化率的影响以及平衡常数的判断等知识。该反应的正反应为放热反应，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，A选项错误；增加氨气的浓度，氮氧化物的转化率增大，B选项错误；单位时间内消耗NO和N2的物质的量之比为1∶2 时，表示正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，C选项正确；催化剂不能使化学平衡移动，不改变转化率，D选项错误。
二、2．(1)正向　逆向　(2)吸热反应　放热反应
(3)减小的　增大的　(4)不影响
如果改变影响化学平衡的一个因素，平衡将向能够减弱这种改变的方向移动
即时训练221世纪教育网
B　解析：增大压强，平衡不移动，B、D既可以是气体，也可以不是气体。
核心归纳突破
【例1】D　解析：该反应正向是一个体积增大的反应，体系内气体的平均相对分子质量不再发生变化说明各物质的物质的量不再发生变化，即达到平衡状态，A项正确。T1温度下，1 000 s时反应达到平衡状态，此时c(N2O5)＝2.50 mol·L－1，转化率为50%，平衡常数为K1＝c4(NO2)·c(O2)/c2(N2O5)＝125，B项正确。T2温度下反应到1 000 s时N2O5(g)的浓度为2.98 mol·L－1，大于2.50 mol·L－1，说明经过相同的时间，T2条件下N2O5(g)正向转化的慢，所以应有T1＞T2，C项正确。化学平衡常数只与温度有关，增加体系压强，平衡常数不变，D项错误。
【例2】AD　解析：等压时充入惰性气体，体积增大，对于第二个反应而言平衡逆向移动，反应放热，温度升高，导致第一个反应逆向移动，c的物质的量减少，A项错误。恒容时，通入x气体，y的物质的量浓度减小，D项错误。
【例3】答案：(1)1　2
(2)3　1
(3)3∶1
解析：(1)中容积不变，且B为固体，若达到平衡时再加入n mol C和1 mol D，气体A的浓度为2w mol·L－1、体积分数仍为V%，说明平衡不移动，加入的n mol C和1 mol D相当于再加入2 mol A和2 mol B，即该反应为气体体积前后不变的反应。C、D均为气体时，n＝1；C为气体、D为固体或液体时，n＝2。(2)中建立的平衡状态完全相同，且为等体积的气体反应。可采用“极端法”处理，在等温等容下建立等效平衡，只要加入的C、D的物质的量相当于2 mol A和2 mol B 即可。由可逆反应方程式可知，起始应加入3 mol C和1 mol D。(3)中反应为等体积的气体反应，要想在等温等压下建立等效平衡，只要投料比与原来相同即可。
【例4】答案：(1)b　大于　(2)a　不变　(3)吸热　大于2(或大于等于3)　(4)①②③④　右移
解析：这是关于化学平衡移动的试题。主要考查我们灵活应用勒夏特列原理解答实际问题的思维能力。使用催化剂可以加快化学反应速率，缩短达到化学平衡的时间。乙中恒温恒容通入He后，混合物中各组分浓度、压强均不变；但恒温恒压通入He后，组分压强减小。丙中图像显示，恒压升温C%增大，说明正反应为吸热反应，恒温加压，C%减小，平衡逆向移动，即x＞2。丁中该反应升温，平衡正向移动，则C%、A和B的转化率、体系内压强均增大；而c(A)和c(B)均减小。
演练巩固提升
1．D　解析：压强对液态、固态反应体系影响不大。
2．D　解析：对于气体物质的量不变的反应，增大压强，反应速率增大，但平衡不移动，故A、B错；反应进行的程度与反应速率无必然联系，故C错。
3．B　解析：本题考查了化学平衡图像计算，同时又考查了化学平衡移动知识，可直接判断出只有B合理，解答本题应注意方法，不一定去计算，可用排除法。
4．答案：(1)　(2)b　1.5×10－3 mol·(L·s)－1　(3)bc　(4)2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)　ΔH＝－112.8 kJ　(5)c
解析：由题中表格可知，3 s时反应达到平衡，Δn(NO)＝0.013 mol，所以Δc(NO2)＝0.006 5 mol·L－1，曲线b符合。2 s内该反应的平均速率v(O2)＝(0.012 mol÷2 L÷2)/2 s＝1.5×10－3mol·(L·s)－1。a项未说明正逆反应速率；b项对前后气体体积不等的反应可以判定；c项转化为同一物质表示时v(逆)＝v(正)；对体积不变的均为气体物质的反应体系，密度不变不能说明反应已达到平衡，d项不可选。由K300 ℃＞K350 ℃可知温度升高，平衡常数减小，说明升温平衡逆向移动，即正反应的ΔH为负。使反应速率增大的措施有：增大物质的浓度、升温、增压和使用催化剂等，但同时要使平衡正向移动，只能选择增大压强或增大反应物的浓度。
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第2讲　含硫化合物的性质和应用
考纲点击
1．了解氧、硫单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2．了解氧、硫单质及其重要化合物对环境的影响。
3．氧、硫各部分知识的综合应用。
一、二氧化硫的性质和用途
1．物理性质
颜色 气味 毒性 密度 溶解性
___溶于水
2．化学性质(相关化学方程式)
3．酸雨(硫酸型酸雨)
(1)空气中SO2的来源
①化石燃料的燃烧；
②____________的冶炼；
③____工业等产生的废气。
(2)硫酸型酸雨的形成
①在光照、烟尘中的金属氧化物作用下，跟氧气反应生成SO3，SO3溶于雨水后形成硫酸。对应反应的方程式为______________________，__________________；
②空气中的SO2遇雨水生成H2SO3，H2SO3被空气中的氧气氧化成硫酸。对应的方程式为__________________，____________________。
(3)主要危害
①使水体、土壤酸化，影响鱼类、农作物及树木生长；
②腐蚀建筑物、雕塑等。21世纪教育网
(4)防治方法
①从消除污染源入手，研发新能源，如太阳能、氢能、核能等；
②对含硫燃料进行____处理，对工业生产中产生的SO2废气进行______________；
③提高全民的环保意识。
即时训练1分析如图实验装置，回答相关问题。
(1)在⑥中发生的化学反应方程式为______________________。
(2)①中的实验现象为石蕊溶液____，此实验证明SO2是____气体。
(3)②中的品红试液____，证明SO2有____性。
(4)③中实验现象是_________，证明SO2有______性。
(5)④中实验现象是________，证明SO2有____性。
(6)⑤的作用是______________，反应的化学方程式为______________________。
二、硫酸的制备和性质
1．接触法制硫酸
步骤 设备 反应原理
造气
接触氧化
SO3的吸收
2．硫酸的性质
(1)稀硫酸
写出下列相关反应方程式：
(2)浓硫酸
①物理性质
纯H2SO4是________液体，沸点____，____挥发，密度____水，溶于水时__________。
②浓硫酸的特性
3．硫酸的用途
(1)制取化肥，如磷肥、氮肥；
(2)清除金属表面的氧化物；
(3)制取挥发性酸；
(4)用于精炼石油，制造炸药、农药等，是实验室里常用的试剂。
4．几种重要的硫酸盐及用途
俗名 化学式 用途
石膏 CaSO4·2H2O 制模型、石膏绷带，调节水泥硬化时间
明矾 净水剂、泡沫灭火器
绿矾 净水剂、防治缺铁性贫血
胆矾 制石灰硫黄合剂
重晶石 BaSO4 “钡餐”透视、白色颜料等
即时训练2下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是(　　)。
A．在接触室中使用铁粉作催化剂
B．在接触室中运用热交换技术可充分利用能源
C．把硫铁磨成细粉末，可以提高原料的利用率
D．该反应采用450～500 ℃主要是因为该温度下催化剂活性好
即时训练3试判断下列情况分别属于硫酸的哪种性质？
A．脱水性；B．难挥发性；C．强酸性；D．二元酸；E．氧化性；F．吸水性
(1)铜和浓硫酸加热反应，产生SO2气体____。
(2)在硫酸盐中有NaHSO4这样的酸式盐____。
(3)在烧杯中放入蔗糖，滴入浓硫酸变黑____。
(4)在NaCl中加入浓硫酸，加热，产生HCl气体____。
(5)在稀硫酸中放入锌粒就产生H2____。
(6)用稀硫酸清洗金属表面的氧化物____。
(7)浓硫酸敞口久置会增重____。
即时训练4中学教材中有如图1所示的铜与浓硫酸反应实验装置，该实验过程中会有二氧化硫气体放出，污染室内空气，严重地损害师生健康。为此某课外小组对此实验进行如图2所示的改进，改进的实验操作简单现象明显，并且几乎无二氧化硫气体泄漏。实验步骤如下：
①首先按装置图安装仪器，安装仪器时，在支管胶塞的铁丝钩上挂一片品红试纸。
②向试管中加入约10 mL的浓硫酸，加热(在加热浓硫酸时，将铜片向上提起，铜片先不要伸入浓硫酸中)，当加热至沸腾时，把铜片放下，使其完全浸入浓硫酸中，反应即刻发生。等不需要反应时停止加热并将铜片提起，离开浓硫酸，反应就停止了。
回答下列问题：
(1)如图2所示，铜片与沸腾的浓硫酸接触后可看到的现象有：________________________
___________________________________________；
(2)塑料袋的作用是________________________________________________________；
(3)为了防止反应结束后留在试管中的气体和塑料袋中的气体污染环境，可进行的操作是________________________________________________________________________；
相关的离子方程式是___________________________________________________。
三、硫和含硫化合物的相互转化
1．自然界中硫的存在形态
(1)游离态：存在于__________附近或地壳的岩层里。
(2)
2．硫单质的主要性质
(1)残留在试管内壁上的硫呈现____色，可以用____溶解除去，因为硫的溶解性为__________________________。
(2)如何比较S与Cl2的氧化性强弱？(从与非金属、金属反应的角度举三个例子)______________________________________________________________________________________________________。
(3)S在空气中燃烧和在纯氧中燃烧时，现象是否相同？产物是否相同？____________________________________。
3．含硫化合物间的相互转化
请写出下列各步转化的化学方程式
即时训练5硫黄在空气中燃烧生成气体甲，甲溶于水得溶液乙，向乙溶液中滴加溴水，溴水褪色，乙变成丙。在丙里加入Na2S生成气体丁，把丁通入乙得到沉淀戊。甲、乙、丙、丁、戊均含有硫元素，则它们正确的顺序是(　　)。
A．SO3　H2SO4　H2SO3　H2S　S
B．SO2　H2SO3　H2SO4　SO2　SO3
C．SO3　H2SO4　H2SO3　SO2　Na2S2O3
D．SO2　H2SO3　H2SO4　H2S　S
[来源:21世纪教育网]
一、硫及其化合物的转化关系
1．－2价硫处于最低价态，只有还原性，可被O2、Cl2等氧化剂氧化为S；0价、＋4价硫处于中间价态，既有氧化性又有还原性；＋6价硫处于最高价态，只有氧化性。注意浓硫酸在一定条件下与金属或还原性盐反应时既体现强氧化性又显示酸性，如Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋2H2O＋SO2↑。
2．当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态，即台阶式升降，如：
3．相邻价态的微粒不发生氧化还原反应
如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
4．典型的归中反应
S＋2H2SO4(浓)3SO2↑＋2H2O
2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O
5．含硫物质的连续氧化
硫元素
中学阶段常见的符合ABCD转化关系的还有：
氮元素
钠元素：NaNa2ONa2O2NaOH
碳元素：CCOCO2H2CO3
特别提示
(1)可利用相应的盐制取硫不同价态的氢化物或氧化物，如：
FeS＋H2SO4(稀)===FeSO4＋H2S↑
Na2SO3＋H2SO4(70%)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O
(2)对于H2S的知识，只要求掌握根据化合价判断其具有还原性，其他不作要求。
(3)含＋4价硫的化合物都具有强还原性，如H2SO3、SO2、SO等；含＋6价硫的化合物如浓硫酸具有氧化性，而硫酸盐、稀硫酸中硫元素均不表现氧化性。
【例1】在下列物质转化中，A是一种正盐，D的相对分子质量比C的相对分子质量大16，E是强酸，当X无论是强酸还是强碱时，都有如下的转化关系：
当X是强酸时，A、B、C、D、E均含同一种元素；当X是强碱时，A、B、C、D、E均含另外同一种元素。请回答：
(1)A是________，Y是________，Z是________(填化学式，下同)。
(2)当X是强酸时，E是________，写出B生成C的化学方程式：___________________
_____________________________________________________。
(3)当X是强碱时，E是________，写出B生成C的化学方程式：___________________
________________________________________________________________________。
二、SO2与CO2的性质辨析
SO2 CO2
物理性质 颜色气味 无色、刺激性气味 无色、无味21世纪教育网21世纪教育网
密度 比空气大 比空气大
毒性 有毒 无毒
溶解性 易溶，常温常压下1∶40 微溶，常温常压下1∶1
沸点 相对较高，易液化 相对较低，难液化
化学性质 与水反应 SO2＋H2OH2SO3 CO2＋H2OH2CO3
与碱反应 通入澄清石灰水中，先生成沉淀，当气体过量时沉淀又溶解Ca(OH)2＋SO2===CaSO3↓＋H2OCaSO3＋SO2＋H2O===Ca(HSO3)2 通入澄清石灰水中，先生成沉淀，当气体过量时沉淀又溶解Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2OCaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2
氧化性 SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O CO2＋C2CO
还原性 能被酸性高锰酸钾、氧气、氯水、溴水、碘水等氧化剂氧化 无
漂白性 能与某些有色物质生成不稳定的无色物质而使其褪色 无
对环境的影响 形成酸雨，直接危害人体健康 引起温室效应
鉴别 ①利用二氧化硫的刺激性气味②利用二氧化硫的还原性，用酸性高锰酸钾溶液或溴水鉴别③利用二氧化硫的漂白性，用品红溶液鉴别
除杂 欲除去CO2中的SO2，可视具体情况选用饱和NaHCO3溶液或酸性；KMnO4溶液或溴水或饱和Na2SO3溶液
特别提示
具有漂白作用的物质，按其漂白原理可分为三类：
(1)氧化型：此类物质有：HClO、Ca(ClO)2、Na2O2、浓硝酸、H2O2、O3等强氧化性物质；
(2)加合型：这种漂白是可逆的、不彻底的，如SO2使品红溶液褪色，加热又恢复原有颜色(SO2不漂白酸碱指示剂)；
(3)吸附型：如活性炭。
【例2】(1)写出浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的化学方程式：___________________。
编号 ① ② ③ ④
装置
(2)试用图中所列各装置设计一个实验，验证上述反应所产生的各种产物。
这种装置的连接顺序(按产物气流从左到右的方向)是(填编号)________→________→________→________。
(3)实验室可观察到装置①中，A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色。A瓶溶液的作用是______________，B瓶溶液的作用是________________，C瓶溶液的作用是__________________________。
(4)装置②中所加的固体药品是__________，可验证的产物是________，确定装置②在整套装置中位置的理由是________________________。
(5)装置③中所盛溶液是________，可验证的产物是________。
(6)若B瓶中盛放Na2CO3溶液，对实验有何影响？____________________。
拓展应用下列溶液中，能除去CO2中SO2杂质气体的是(　　)。
①石灰水　②稀硝酸　③KMnO4溶液　④溴水　⑤酸化的Ba(NO3)2溶液　⑥品红溶液
A．①⑤　　　　　　　　 B．②③④⑤⑥
C．③④ D．①③
关于SO2的制取及性质实验
1．对于制取SO2的装置研究，应由制备SO2所用的试剂的状态、反应条件来确定气体的发生装置；由SO2的性质(密度、水溶性、毒性等)确定其收集装置和吸收装置。
2．对于SO2的性质研究，应多方面综合考虑：一是酸性氧化物的通性，此性质与CO2极为相似，但一般用澄清石灰水来检验CO2的存在，而不用来检验SO2的存在；二是还原性，此点是SO2最重要的性质，它使溴水、氯水、KMnO4(H＋)溶液褪色，均是因为其还原性，而非漂白性；三是漂白性，SO2的漂白性通常考查对品红溶液的漂白，故品红溶液一般用来检验SO2的存在；而SO2的吸收可以考虑用NaOH溶液或KMnO4(H＋)溶液。
【实验典例】
某研究性学习小组进行SO2的制备及性质探究实验。
(1)根据反应Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O，制备SO2气体。
①用下列简图在方框中画出制备并收集SO2的实验装置(含试剂)示意图。
②实验过程中，使用分液漏斗滴加浓硫酸的操作是_____________________________
______________________________________________________。
(2)将SO2气体分别通入下列溶液中：
①品红溶液，现象是______________________________________________________；
②溴水溶液，现象是_____________________________________________________；
③硫化钠溶液，现象是_____________________________________________________。
(3)有一小组在实验中发现，SO2气体产生缓慢，以致后续实验现象很不明显，但又不存在气密性问题。请你推测可能的原因并说明相应的验证方法(可以不填满)。
①原因________，验证方法_________________________________________________。
②原因________，验证方法_________________________________________________。
③原因________，验证方法_________________________________________________。
1．如图，在注射器中加入少量Na2SO3晶体，并吸入少量浓硫酸(以不接触纸条为准)。则下列有关说法正确的是(　　)。
A．蓝色石蕊试纸先变红后褪色
B．品红试纸、沾有KMnO4溶液的滤纸均褪色证明了SO2具有漂白性
C．湿润淀粉KI试纸变蓝
D．NaOH溶液可用于除去实验中多余的SO2
2．在实验探究课上，同学们积极思考，共设计出如图所示的四种实验方案用以验证浓硫酸的吸水性，其中在理论上可行的是(　　)。
A．①②③④　　B．①③④　　C．①②④　　D．②③④
3．下列实验能证明某无色气体为SO2的是(　　)。
①能使澄清石灰水变浑浊　②能使湿润的蓝色石蕊试纸变红　③能使品红试液褪色，加热后又显红色　④能使溴水褪色，再滴加酸化的BaCl2溶液有白色沉淀产生
A．①②③④ B．①③④ C．③④ D．②③④
4．某研究性学习小组为研究Cu与浓H2SO4的反应，设计如下实验探究方案(装置中的固定仪器和酒精灯均未画出)：
请回答下列问题：
(1)D、E两容器中CCl4的作用是________。
(2)加热过程中，观察到A容器中出现大量白色烟雾，随着反应的进行，底部有白色沉淀生成，你认为该沉淀物是________，分析可能的原因是_________________________________
___________________________________________________。
(3)对A容器中的浓H2SO4和铜片进行加热，很快发现C容器中品红溶液褪色，但始终未见D容器中澄清石灰水出现浑浊或沉淀。你的猜想是________________________________
________________________________________________________________________。
设计实验验证你的猜想_______________________________________________________。
(4)实验结束后，为了减少环境污染，将各容器中的SO2除尽，可采取的操作是________________________________________________________________________。
参考答案
基础梳理整合
一、1．无色　刺激性气味　有毒　比空气大　易
2．SO2＋H2OH2SO3　红　SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O(或SO2＋NaOH===NaHSO3)　SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O　2SO2＋O22SO3　SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4　品红　溶液又恢复红色
3．(1)②含硫金属矿石　③硫酸
(2)①2SO2＋O22SO3　SO3＋H2O===H2SO4
②SO2＋H2OH2SO3　2H2SO3＋O2===2H2SO4
(4)②脱硫　处理或回收利用
即时训练1
答案：(1)Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O
(2)变红　酸性
(3)褪色　漂白
(4)有淡黄色沉淀　氧化
(5)紫色褪去　还原
(6)吸收SO2，防止污染空气　2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O
二、1．沸腾炉　4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2　接触室　2SO2＋O22SO3　吸收塔　SO3＋H2O===H2SO4
2．(1)红　Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑　CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O　Ba(OH)2＋H2SO4===BaSO4↓＋2H2O　Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑
(2)①无色油状　高　难　大于　放出大量热
②碱性气体NH3，强还原性气体H2S、HI、HBr等　炭化　钝化　Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O　C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
4．KAl(SO4)2·12H2O　FeSO4·7H2O　CuSO4·5H2O
即时训练2
A　解析：硫酸工业生产中的催化剂是钒触媒，主要成分是V2O5，A错。
即时训练3
答案：(1)CE　(2)D　(3)A　(4)B　(5)C　(6)C　(7)F
即时训练4
答案：(1)支管口有白雾，试管中溶液变蓝色，品红试纸褪色，铜片部分溶解
(2)收集多余的SO2气体，防止污染空气
(3)在反应后的试管中、塑料袋中加适量的碱吸收SO2气体
SO2＋2OH－===H2O＋SO(或SO2＋OH－===HSO)
三、1．(1)火山喷口
(2)FeS2　CuFeS2
2．(1)淡黄　CS2　难溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2
(2)Cl2＋H2S===S↓＋2HCl，2Fe＋3Cl22FeCl3、Fe＋SFeS，Cu＋Cl2CuCl2、2Cu＋SCu2S
(3)现象不同，在空气中为淡蓝色火焰，在纯氧中为蓝紫色火焰，但产物是相同的，均为SO2
3．(略)
即时训练5
D　解析：题干中描述的关系依次为：S＋O2SO2；SO2＋H2OH2SO3；H2SO3＋Br2＋H2O===2HBr＋H2SO4；Na2S＋H2SO4===Na2SO4＋H2S↑；2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，故D项正确。
核心归纳突破
【例1】答案：(1)(NH4)2S　O2　H2O
(2)H2SO4　2H2S＋3O22SO2＋2H2O
(3)HNO3　4NH3＋5O24NO＋6H2O
解析：解推断题的两个关键点：一是找出突破口；二是要熟悉物质间的相互转化关系。此题的突破口是D的相对分子质量比C的相对分子质量大16，可推测多1个氧原子，则Y应为O2。连续氧化最终生成酸，则E可能为H2SO4或HNO3。
当X是强酸时，转化关系为(NH4)2SH2SSO2SO3H2SO4。
当X为强碱时，转化关系为(NH4)2SNH3NONO2HNO3。
【例2】答案：(1)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O　(2)④　②　①　③　(3)验证SO2的存在　除去SO2　验证SO2已被完全除掉　(4)无水CuSO4　水蒸气　由于产物气流通过①③时会带出H2O(g)，所以②必须在①③之前　(5)澄清石灰水　CO2　(6)B中若为Na2CO3溶液，SO2会与Na2CO3溶液反应产生CO2气体，干扰对产物气体CO2的检验
解析：该题考查了C与浓硫酸反应产物的检验的实验设计。要检验SO2可以用品红溶液，要检验CO2，应该用澄清石灰水，但是SO2的存在会干扰CO2的检验。所以检验CO2时必须考虑先检验SO2并把它彻底除去。另外生成的水蒸气也要通过实验来证明。检验SO2、CO2时，必须经水溶液装置，故水蒸气的检验又必须在CO2、SO2之前。
拓展应用　C　解析：SO2和CO2都是酸性气体，都与澄清石灰水反应，①不能；②③④⑤均与SO2反应，均能除去SO2，但②⑤中又生成新的气体杂质NO，所以只有③④可以；品红溶液只能鉴别SO2气体，不能用来除去SO2气体，⑥不能。
实验探究拓展
实验典例
答案：(1)①
②打开分液漏斗上口的活塞，旋开分液漏斗的旋塞，慢慢滴加
(2)①溶液褪色　②溶液褪色　③有浅黄色沉淀(或溶液变浑浊)
(3)①Na2SO3变质　取待测试样于试管中，加适量蒸馏水配成溶液，先滴入足量稀盐酸，再滴入BaCl2溶液有白色沉淀生成，则证明该Na2SO3固体变质
②不是浓硫酸　用洁净玻璃棒蘸取待测试样，涂白纸不变黑，则证明该溶液不是浓硫酸
解析：(1)由制取SO2的反应原理属“固＋液，不加热型”确定其发生装置；由SO2的密度(大于空气)、水溶性(能溶于水)确定其收集装置(向上排空气法)；由SO2的酸性氧化物的性质及其有毒性，确定其尾气吸收装置。
(2)二氧化硫具有漂白性，可使品红溶液褪色；二氧化硫具有还原性，可被溴水氧化，而使溴水褪色；二氧化硫具有氧化性，能与还原剂硫化钠溶液反应生成单质硫，而使溶液变浑浊。
(3)由题意可知制取二氧化硫过程中，气体产生缓慢，实验现象很不明显，但不是气密性问题，所以只能与所用试剂有关，如Na2SO3变质(被氧化为Na2SO4)，或所用液体不是浓硫酸等。
演练巩固提升
1．D
2．A　解析：①中置于空气中的浓硫酸因吸收空气中的水而放热，故可从温度计读数来验证；②放置一段时间后，部分胆矾晶体表面会因失去结晶水而出现变白现象；③放置一段时间后饱和KNO3溶液会失去一部分水而析出晶体；④中会因浓硫酸吸收烧瓶中的水蒸气而使其压强减小，试管中的水会在导管中上升一段水柱。
3．C　解析：能使澄清石灰水变浑浊的气体有SO2、CO2；能使湿润的蓝色石蕊试纸变红的气体为酸性气体(如：HCl、HBr、SO2、CO2等)；能使品红褪色的气体有Cl2、SO2，但Cl2有颜色，褪色后加热又显红色的只有SO2；能使溴水褪色，再滴加酸化的BaCl2溶液有白色沉淀生成，只有SO2气体符合。
4．答案：(1)防止倒吸
(2)CuSO4　浓硫酸中含水少且浓硫酸具有吸水作用，生成的硫酸铜较多，以晶体形式析出
(3)SO2溶解度较大，澄清石灰水中Ca(OH)2含量低，生成了Ca(HSO3)2溶液　取样后，向其中加入氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成(或者加热、加盐酸检验SO2气体等方法)
(4)打开A容器上的弹簧夹，用注射器向其中通入空气，最后再在B中加入NaOH溶液盖上塞子，振荡即可
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第二单元　物质的量
第1讲　物质的量　气体摩尔体积
考纲点击
1．了解摩尔、摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数的含义。
2．根据物质的量与质量、微粒数、标准状况下气体体积间的相互关系进行计算。
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一、物质的量
1．物质的量
物质的量是七个国际基本物理量之一，是表示含有________________________的物理量，符号为__________，单位为____________。
2．摩尔
摩尔是____________的单位，简称摩，其符号为mol。每摩尔任何物质含有____________________个粒子，这里的粒子是指分子、原子、离子、质子、中子、电子等微观粒子。
3．阿伏加德罗常数
规定__________________中所含的碳原子数称为阿伏加德罗常数，其符号为NA，单位为____________，通常使用________________这个近似值。
4．摩尔质量
摩尔质量是____________的物质所具有的质量，其符号为________，单位为________。它在数值上______________其粒子的相对原子质量或相对分子质量。
5．物质的量与摩尔质量、粒子数目、气体体积以及溶液的物质的量浓度之间的关系
(1)物质的量与粒子数目之间的关系为：n＝________。
(2)物质的量与摩尔质量之间的关系为：n＝________。21世纪教育网
(3)物质的量与气体体积之间的关系为：n＝________。
(4)物质的量与溶液的物质的量浓度之间的关系为：n＝______。
即时训练1下列关于物质的量的叙述中，正确的是(　　)。
A．1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子
B．0.012 kg 12C中含有约6.02×1023个中子
C．1 mol水中含有2 mol氢和1 mol氧
D．1 mol Ne约含有6.02×1024个电子
即时训练2用NA表示阿伏加德罗常数，下列说法中正确的是(　　)。
A．1 mol甲烷的质量与甲烷的摩尔质量相等
B．28 g氮气与40 g氩气所含的原子数目相等，都是NA个
C．2.3 g钠由原子变成离子，失去的电子数为0.1NA
D．18 g重水(D2O)所含的电子数为10NA
二、物质的聚集状态
1．物质体积大小的决定因素
决定物质体积大小的因素有：①____________；②______________；③_____________。
(1)固体、液体的体积主要取决于________________和________________。
(2)气体的体积主要取决于______________和________________，在一定温度、压强下，各种气体分子间的____________几乎是相等的，因此，在一定温度、压强下，气体体积的大小只随________________的多少而变化。
2．气体摩尔体积
(1)______________________________________叫气体摩尔体积，其符号是___________
_____________，单位是__________________。
(2)计算公式________________________。
(3)标准状况下气体摩尔体积：__________________________________________。
①标准状况：温度__________，压强________________。
②Vm＝__________________
③V＝22.4 L·mol－1·n(气体)
即时训练3下列叙述中错误的是(　　)。
A．标准状况下，1 L HCl和1 L H2O的物质的量相同
B．标准状况下，1 g H2和14 g N2的体积相同
C．在同温同体积时，气体物质的物质的量越大，则压强越大
D．同温同压下，气体的密度与气体的相对分子质量成正比
即时训练4由阿伏加德罗常数(NA)和一个水分子的质量(m水)、一个水分子的体积(V水)不能确定的物理量是(　　)。
A．1摩尔水的质量
B．1摩尔水蒸气的质量
C．1摩尔水的体积
D．1摩尔水蒸气的体积
一、阿伏加德罗常数
解答有关阿伏加德罗常数(NA)的选择题应注意以下问题：
1．物质的状态。水在标准状况下不是气态；SO3在标准状况下是固态，常温常压下是液态；在标准状况下，分子中含碳原子数大于4而小于16的烃是液态。同时要注意新戊烷例外。
2．某些特殊物质分子中的原子个数。例如：稀有气体为单原子分子，臭氧(O3)为三原子分子，白磷(P4)是四原子分子。
3．一些物质结构中化学键的数目。例如：SiO2、Si、CH4、P4等。
4．特殊物质的摩尔质量。例如：D2O、T2O、18O2、D2等。
5．典型的氧化还原反应中，求算电子转移数目。如：Na2O2和水、Cl2和NaOH溶液的反应等。
6．用到22.4 L·mol－1时，必须注意气体是否处于标准状况。
7．某些离子或原子团是否存在水解，引起离子数目变化等。
【例1】(2012四川理综)设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是(　　)。
A．标准状况下，33.6 L氟化氢中含有氟原子的数目为1.5NA
B．常温常压下，7.0 g乙烯与丙烯的混合物中含有氢原子的数目为NA
C．50 mL 18.4 mol·L－1浓硫酸与足量铜微热反应，生成SO2分子的数目为0.46NA
D．某密闭容器盛有0.1 mol N2和0.3 mol H2，在一定条件下充分反应，转移电子的数目为0.6NA
拓展应用1NA为阿伏加德罗常数，下列说法正确的是(　　)。
A．标准状况下，22.4 L苯中含有NA个苯分子
B．14 g N2含有的核外电子总数为14NA
C．1 mol乙烯分子含2NA个碳碳双键
D．23 g金属钠与足量水反应时失去的电子数是NA
二、以物质的量为中心各物理量的相互关系
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【例2】(2012浙江温州高三八校联考)用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是(　　)。
A．常温常压下的33.6 L氯气与27 g铝充分反应，转移电子数为3NA
B．标准状况下，22.4 L己烷中共价键数目为19NA
C．由CO2和O2组成的混合物中共有NA个分子，其中的氧原子数为2NA
D．1 L浓度为1 mol·L－1的Na2CO3溶液中含有NA个CO
拓展应用2设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述不正确的是(　　)。
A．标准状况下，11.2 L三氯甲烷所含分子数为0.5NA
B．常温常压下，1 mol甲基(—CH3)所含电子数为9NA
C．常温常压下，22 g氧气和26 g臭氧混合后，混合气体所含氧原子总数为3NA
D．标准状况下，将22.4 L的NO2通入足量水中发生反应，转移的电子总数为NA
三、阿伏加德罗定律及应用
1．定律：同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。可总结为“三同”推“一同”。适应对象为气体。
2．推论：
(1)相同T、p时：＝、＝＝D(相对密度)。
(2)相同T、V时：＝。
(3)相同T、p、V时：＝＝D。
(4)相同T、p、m时：＝。
【例3】标准状况下，m g A气体与n g B气体分子数相等，下列说法不正确的是(　　)。
A．标准状况下，同体积的气体A和气体B的质量比为m∶n
B．25 ℃时，1 kg气体A与1 kg气体B的分子数之比为n∶m
C．同温同压下，气体A与气体B的密度之比为m∶n
D．标准状况下，等质量的A与B的体积比为m∶n
拓展应用3在两个密闭容器中，分别充有质量相同的甲、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[来源:21世纪教育网]
D．甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小
1．(2012海南高考) NA为阿伏加德罗常数的数值，下列说法中正确的是(　　)。
A．在密闭容器中加入1.5 mol H2和0.5 mol N2，充分反应后可得到NH3分子数为NA
B．一定条件下，2.3 g的Na完全与O2反应生成3.6 g产物时失去的电子数为0.1 NA
C．1.0 L的0.1 mol·L－1 Na2S溶液中含有的S2－离子数为0.1NA
D．标准状况下，22.4 L的CCl4中含有的CCl4分子数为NA
2．(2012浙江杭州学军中学月考)设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述不正确的是(　　)。
A．36 g镁在足量的氮气中完全燃烧共转移的电子数为3NA
B．室温下，21.0 g乙烯和丁烯的混合气体中含有的共价键数目为3NA
C．标准状况下，44.8 L NO与22.4 L O2混合后气体中分子总数小于3NA
D．1 mol Na2O和Na2O2混合物中含有的阴、阳离子总数是3NA
3．下列条件中，两种气体所含原子数一定相等的是(　　)。
A．同质量、不同密度的N2和CO
B．同温度、同体积的H2和N2
C．同体积、同密度的C2H6和NO
D．同压强、同体积的N2O和CO2
4．(2013华南师大附中综合测试)设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　)。
A．17 g NH3中含有3NA个N—H键
B．25 ℃，pH＝13的NaOH溶液中含有OH－的数目为0.1NA
C．1 mol Cu和足量稀硝酸反应产生NA个NO
D．10 L pH＝1的硫酸溶液中含有的H＋数为2NA
5．白磷(P4)是磷的单质之一，易氧化，与卤素单质反应生成卤化磷。卤化磷通常有三卤化磷或五卤化磷。
(1)6.20 g白磷在足量氧气中完全燃烧生成氧化物，反应所消耗的氧气在标准状况下的体积为 __________ L。上述燃烧产物溶于水配成50.0 mL磷酸(H3PO4)溶液，该磷酸溶液的物质的量浓度为__________mol·L－1。
(2)含0.300 mol H3PO4的水溶液滴加到含0.500 mol Ca(OH)2的悬浊液中，反应恰好完全，生成1种难溶盐和16.2 g H2O。该难溶盐的化学式可表示为________________________。
(3)磷腈化合物含有3种元素，且分子中原子总数小于20。0.10 mol PCl5和0.10 mol NH4Cl恰好完全反应，生成氯化氢和0.030 mol磷腈化合物。推算磷腈化合物的相对分子质量(提示：M＞300)。
参考答案
基础梳理整合
一、1．阿伏加德罗常数个粒子集合体　n　mol
2．物质的量　阿伏加德罗常数
3．0.012 kg 12C　mol－1　6.02×1023 mol－1
4．单位物质的量　M　g·mol－1　等于
5．(1)　(2)　(3)　(4)cV
即时训练1
D　解析：A中不是任何物质均由分子构成；B中含有的中子数约为6×6.02×1023；C中应表述为1 mol H2O中含有2 mol H 和1 mol O(或2 mol氢原子和1 mol氧原子)；D正确。
即时训练2
C　解析：1 mol甲烷的质量为16 g，甲烷的摩尔质量为16 g·mol－1，A项错误；28 g氮气(N2)的原子数目为2NA，B项错误；18 g重水(D2O)所含的电子数为×10NA＝9NA，D项错误。
二、1．①粒子的大小　②粒子间的距离　③粒子数目的多少
(1)粒子的大小　粒子的数目
(2)粒子间的距离　粒子数目的多少　平均距离　气体分子数
2．(1)单位物质的量的气体所占据的体积　Vm　L·mol－1
(2)V＝Vm·n
(3)在标准状况下，1 mol任何气体所占据的体积都约为22.4 L　①0 ℃　1.01×105 Pa　②22.4 L·mol－1
即时训练3
A　解析：A中标准状况下，水不是气体，故1 L HCl和1 L H2O的物质的量不相同。
即时训练4
D　解析：A、B选项中，1摩尔水或水蒸气的质量都为m水NA；C选项中，水分子间间距和水分子大小相比可以忽略，1摩尔水的体积为NAV水；D选项中，水蒸气分子间间距比分子直径大很多，仅由题给条件不能确定1摩尔水蒸气的体积。
核心归纳突破
【例1】B　解析：氟化氢在标准状况下不是气体，故33.6 L氟化氢中含有氟原子的数目不为1.5NA，A不正确；乙烯与丙烯的最简式都为CH2，则7.0 g乙烯与丙烯的混合物中含N(H)＝NA×[7.0 g/(14 g·mol－1)]×2＝NA，B正确；随着反应的进行，浓硫酸浓度降低，变成稀硫酸后，不再反应，生成SO2分子数目应小于0.46NA，C不正确；N2和H2反应是可逆反应，不能进行到底，故转移的电子数目小于0.6NA，D不正确。
拓展应用1 　D　解析：A选项苯在标准状况下是液体，故22.4 L苯不是1 mol；B选项14 g N2的物质的量为0.5 mol，故含有的核外电子总数为7NA；1 mol乙烯分子含NA个碳碳双键，C项错误；只有D选项符合题意。
【例2】C　解析：常温常压不是标准状况，33.6 L氯气不是1 mol，A错；标准状况下己烷不是气体，B错；CO会水解，CO数量少于NA，D错；1个CO2和O2分子中均有2个O原子，所以C正确。
拓展应用2 　A　解析：A项中标准状况下CHCl3是液体，11.2 L CHCl3所含分子数显然不是0.5NA。甲基不是离子，无得失电子，B正确；物质的质量与温度、压强无关，C项正确；D项，反应为3NO2＋H2O===NO＋2HNO3，3 mol NO2参加反应转移的电子为2 mol，则1 mol NO2反应转移mol电子，D项正确。
【例3】D　解析：标准状况下，气体A与B的分子数相等，则n(A)＝n(B)，即＝，得＝。相同条件下，体积相等则气体的物质的量相等，则质量比等于摩尔质量之比为m∶n，A对；等质量的A、B的物质的量之比为摩尔质量的反比，即n∶m，B对；同温同压下，＝＝，C对；标准状况下，＝＝，D错。21世纪教育网
拓展应用3 　B　解析：根据阿伏加德罗定律可知同温同压下气体的密度之比等于摩尔质量之比，即＝，由于＞1，所以M(甲)＞M (乙)；由于它们的质量相等，所以甲的物质的量比乙的物质的量少，甲的分子数比乙少；由于它们的外界条件相同，所以它们的摩尔体积相同。
演练巩固提升
1．B　解析：合成氨反应为可逆反应，氮气和氢气不能完全转化为氨气，A错；钠原子在化学反应中一般失去最外层的一个电子，故其不论生成氧化钠还是过氧化钠，都失去0.1 mol电子，B对；硫化钠电离出的S2－在水溶液中存在水解，故S2－不到0.1 mol，C错；CCl4在常温下为液态，不能用气体摩尔体积求算，D错。
2．B　解析：A选项中Mg失电子数＝×2NA＝3NA，A正确；B选项中设乙烯质量为x，则混合气体中含有的共价键数目＝×6NA＋×12NA＝4.5NA，或烯烃最简式为CH2，一个CH2平均含有的共价键数为3，故21 g烯烃混合物含有的共价键数目为×3NA＝4.5NA，B错误；C选项中反应2NO＋O2===2NO2使分子数减少，混合后气体中分子总数小于3NA，C正确；D选项中应注意1 mol Na2O2由2 mol Na＋和1 mol O构成。
3．A　解析：因为N2和CO具有相同的摩尔质量，所以两者质量相同时物质的量也相同，分子个数应相同，又因两者都是双原子分子，故原子个数也相等，A项正确；同温、同体积时，气体的物质的量之比等于压强之比，B选项中没有提到压强，所以分子个数不一定相等，B项错误；体积相同、密度相等，所以质量相等，C2H6和NO的摩尔质量也相等，所以分子个数相等，但由于它们的分子组成不同，原子个数不相等，C项错误；同压强、同体积时，由于没有说明温度，所以两种气体的物质的量不一定相等，因此D项错误。
4．A　解析：本题主要考查溶液中微粒数目的计算。解答时注意在计算溶质的物质的量或质量时，要同时知道溶液的浓度与体积，二者缺一不可。A项，每个NH3中含有3个N—H键，故17 g NH3(1 mol)中含有3NA个N—H键，A正确；B项，没有告诉溶液的体积，无法求算NaOH的物质的量，故B错；根据化学反应关系式3 mol Cu～2 mol NO，1 mol Cu反应只能产生2/3 mol的NO，故C错；D项，pH＝1表明溶液中的c(H＋)＝0.1 mol·L－1，n(H＋)＝10 L×0.1 mol·L－1＝1 mol，故D错。
5．答案：(1)5.6　4.00
(2)Ca5(PO4)3(OH)
(3)348或464
解析：此题考查了元素化合物、化学计算知识。(1)白磷燃烧生成五氧化二磷，白磷的相对分子质量为124，则6.20 g白磷的物质的量为0.05 mol，其完全燃烧消耗氧气0.25 mol，标准状况下体积为5.6 L；将这些白磷和水反应生成磷酸0.20 mol，溶液体积为50 mL，也就是0.05 L，则磷酸溶液的物质的量浓度为4.00 mol·L－1。(2)根据H3PO4水溶液中含有溶质的物质的量和氢氧化钙悬浊液中溶质的物质的量，通过质量守恒计算可知该物质中含有5个钙离子和3个磷酸根离子，结合电荷守恒，必还含有1个氢氧根离子，写作Ca5(PO4)3(OH)。(3)根据题意和质量守恒定律，可求出化合物提供的Cl原子的物质的量为0.1 mol×5＋0.1 mol×1＝0.6 mol；由于磷腈化合物中只含有三种元素，故必须将其中的氢原子全部除去；两物质提供的H原子的物质的量为0.1 mol×4＝0.4 mol，则生成的氯化氢的物质的量为0.1 mol×4＝0.4 mol；则磷腈化合物中含有的Cl原子为0.2 mol，P原子为0.1 mol、N原子为0.1 mol，则该化合物的最简式为PNCl2；假设其分子式为(PNCl2)x，由其含有的原子总数小于20，则知：4x＜20，故x＜5；假设x＝4，其分子式为P4N4Cl8，相对分子质量为464；假设x＝3，其分子式为P3N3Cl6，相对分子质量为348；假设x＝2，其分子式为P2N2Cl4，相对分子质量＜300，舍去，故其相对分子质量可能为348或464。
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第2讲　元素周期律与元素周期表
考纲点击
1．掌握元素周期律的实质。了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。
2．以第三周期为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
3．以ⅠA和ⅦA族为例，掌握同一主族内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
4．了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。
一、元素周期表
1．原子序数
按照元素在周期表中的顺序给元素所编的序号，原子序数＝____________＝__________。
2．元素周期表的编排原则[来源:21世纪教育网]
横行：把____________相同的元素按________________的顺序从左至右排成横行。即周期序数由______________决定。
纵行：把不同横行中________________相等的元素，按______________________的顺序自上而下排成纵行。即主族序数由______________决定。
3．元素周期表的结构
(1)周期(七个横行，七个周期)
短周期 长周期
序号 1 2 3 4 5 6 7
元素种数 2 8 8 18 18 32 不完全周期最多容纳____种元素
0族元素原子序数21世纪教育网 2 1021世纪教育网 18 36[来源:21世纪教育网] 54 86
(2)族(18个纵行，16个族)
主族 列序 1 2 13 14 15 16 17
族序 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
副族 列序 3 4 5 6 7 11 12
族序 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB ⅠB ⅡB
第Ⅷ族 第____________共3个纵行
0族 第____纵行
4．元素周期表的应用
(1)科学预测：为新元素的发现及预测它们原子结构和性质提供线索。
(2)寻找新材料
①在________________附近的元素中寻找半导体材料；
②在____________中寻找优良的催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料；
③在周期表中的________附近探索研制农药的材料。
即时训练1据最新报道，一个国际科学家小组利用加速器把锌原子加速，并在数星期内不断撞击一张铝箔，从而得到了质量数为277的112号新元素，元素符号用Uub表示。比277Uub原子核少75个质子和117个中子的原子在元素周期表中的位置是(　　)。
A．第四周期ⅤA族
B．第四周期ⅦA族
C．第三周期ⅦA族
D．第五周期ⅠA族
即时训练2下列关于元素周期表的说法正确的是(　　)。
A．元素周期表有7个主族，7个副族，1个0族，1个Ⅷ族，共16纵行
B．元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素
C．除短周期外，其他周期均为18种元素
D．周期表中所有元素都是从自然界中发现的
二、元素周期律
1．定义
________________随着元素核电荷数的递增而呈____________变化的规律。
2．实质
元素性质的周期性变化是________________周期性变化的必然结果。
3．元素周期表中主族元素性质的递变规律
内容 同周期(从左到右) 同主族(从上到下)
原子半径 减小 增大
电子层结构 电子层数________最外层电子数________ 电子层数________最外层电子数______
得电子能力 增强 减弱
失电子能力 减弱 增强
金属性 减弱 增强
非金属性 增强 减弱
主要化合价 最高正价：________________________最低负价：____________ 最高正价数＝________(O、F除外)
最高价氧化物对应水化物的酸碱性 酸性________碱性________ 酸性________碱性________
非金属元素气态氢化物的形成及稳定性 气态氢化物的形成越来越____，其稳定性逐渐________ 气态氢化物形成越来越____，其稳定性逐渐________
特别提示：同主族元素性质不一定相似：如第ⅠA族中的元素H与同族Li、Na、K等性质就不同。
即时训练3依据元素周期表及元素周期律，下列推断正确的是(　　)。
A．H3BO3的酸性比H2CO3的强
B．Mg(OH)2的碱性比Be(OH)2的强
C．HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐增强
D．若M＋和R2－的核外电子层结构相同，则原子序数：R＞M
即时训练4同一短周期的元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，下列叙述正确的是(　　)。
A．单质的化学活泼性：W＜X＜Y＜Z
B．元素的最高化合价：W＜X＜Y＜Z
C．单质的氧化能力：W＜X＜Y＜Z
D．原子最外层电子数：W＜X＜Y＜Z
一、判断元素金属性、非金属性强弱的方法
1．根据元素在周期表中的位置
2．根据金属活动性顺序表
金属的位置越靠前，其金属性越强。
3．根据实验
(1)元素金属性强弱的比较
①根据金属单质与水(或酸)反应的难易程度：越易反应，则对应金属元素的金属性越强。
②根据金属单质与盐溶液的置换反应：A置换出B，则A的金属性比B的金属性强。
③根据金属单质的还原性或对应阳离子的氧化性强弱：单质的还原性越强，对应阳离子的氧化性越弱，元素的金属性越强(Fe对应的是Fe2＋，而不是Fe3＋)。
④根据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱：碱性越强，则对应金属元素的金属性越强。
⑤根据电化学原理：不同金属形成原电池时，作负极的金属活泼；在电解池中的惰性电极上，先析出的金属其对应的元素不活泼。
(2)元素非金属性强弱的比较
①根据非金属单质与H2化合的难易程度：越易化合则其对应元素的非金属性越强。
②根据形成的氢化物的稳定性或还原性：越稳定或还原性越弱，则其对应元素的非金属性越强。
③根据非金属之间的相互置换：A能置换出B，则A的非金属性强于B的非金属性。
④根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：酸性越强，则对应非金属元素的非金属性越强。
【例1】下列事实能判断金属元素甲的金属性一定比乙的金属性强的有(　　)。
①甲单质能与乙的盐溶液反应　②甲、乙两元素原子的最外层电子数相同，且甲的原子半径小于乙的原子半径　③甲、乙两短周期元素原子的电子层数相同，且甲的原子序数小于乙的原子序数　④两单质分别与氯气反应时生成的阳离子，甲失去的电子数比乙失去的电子数多
A．全部可以 B．仅②不可以
C．仅②④不可以 D．仅③可以
方法归纳
同一周期，从左到右，元素金属性减弱；同一主族，从上到下，元素金属性增强，对于无法直接比较的元素，可找一中间参照物进行对比，例如Si和O的非金属强弱可以C为参照物进行比较。另外金属性的比较与失电子多少无关，与失电子能力有关，失电子能力越强金属性越强，反之则越弱。
二、微粒半径的大小比较规律
①同周期原子半径随原子序数递增逐渐减小(稀有气体元素除外)，如第三周期中：Na＞Mg＞Al＞Si＞P＞S＞Cl。
②同主族原子半径随原子序数的递增逐渐增大，如第ⅠA族中：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs。
③同周期阳离子半径随原子序数递增逐渐减小，如第三周期中：Na＋＞Mg2＋＞Al3＋。
④同周期阴离子半径随原子序数递增逐渐减小，如第三周期中：P3－＞S2－＞Cl－。
⑤同主族阳离子半径随原子序数递增逐渐增大，如第ⅠA族中：Na＋＜K＋＜Rb＋＜Cs＋。
⑥同主族阴离子半径随原子序数递增逐渐增大，如第ⅦA族中：F－＜Cl－＜Br－＜I－。
⑦阳离子半径总比相应原子半径小，如Na＋＜Na，Fe2＋＜Fe。
⑧阴离子半径总比相应原子半径大，如S2－＞S，Br－＞Br。
⑨电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增大而减小，如S2－＞Cl－＞K＋＞Ca2＋，Al3＋＜Mg2＋＜Na＋＜F－。
⑩同一元素不同价态的离子半径，价态越高则离子半径越小，如Fe＞Fe2＋＞Fe3＋，H－＞H＞H＋。
【例2】已知短周期元素的离子aA2＋，bB＋，cC3－，dD－都具有相同的电子层结构，下列叙述正确的是(　　)。
A．原子半径：A＞B＞D＞C
B．原子序数：d＞c＞b＞a
C．离子半径：C＞D＞B＞A
D．单质的还原性：A＞B＞D＞C
方法归纳
在中学要求范畴内可按“三步看”规律来比较主族元素形成的微粒半径的大小：
一看电子层数：在电子层数不同时，层数越多，半径越大；
二看核电荷数：若电子层数相同，则看核电荷数；核电荷数越大，半径越小；
三看电子数：若电子层数和核电荷数均相同，则电子数越多，半径越大，如Cl－＞Cl。
拓展应用1短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大，甲和乙形成的气态氢化物的水溶液呈碱性，乙位于第ⅤA族，甲和丙同主族，丁的最外层电子数和电子层数相等，则下列描述错误的是(　　)。
A．原子半径：丙＞丁＞乙
B．单质的还原性：丁＞丙＞甲
C．离子半径：丙＞丁
D．乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物能相互反应
三、元素“位—构—性”之间的关系
1．根据原子序数推断元素在周期表中的位置
熟悉稀有气体的原子序数：2、10、18、36、54、86，可以快速推断。其具体步骤为：用原子序数减去比它小而相近的稀有气体元素原子序数，即得该元素所在的纵行数。这种元素的周期数，比相近的原子序数小的稀有气体元素的周期数大1。
注：如果是第六周期以上的元素，用原子序数减去比它小而相近的稀有气体元素原子序数后，再减去14，即得该元素所在的纵行数。如84号元素所在周期和族的推导：84－54－14＝16，即它在16纵行，可判断为ⅥA族，第六周期。
2．原子结构与元素周期表关系的规律
(1)电子层数＝周期数(电子层数决定周期数)。
(2)最外层电子数＝主族序数＝最高正价数＝价电子数。
(3)核内质子数＝原子序数。
(4)负价绝对值＝8－主族数(限ⅣA～ⅦA族)。
(5)原子半径越大，失电子越容易，还原性越强，金属性越强，形成的最高价氧化物对应水化物的碱性越强，其离子的氧化性越弱。
(6)原子半径越小，得电子越容易，氧化性越强，非金属性越强，形成的气态氢化物越稳定，形成最高价氧化物对应水化物的酸性越强，其离子的还原性越弱。
3．元素周期表中位置、结构、性质的关系
元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置和元素的性质，元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的性质，三者的关系可归纳如下：
【例3】四种短周期元素在周期表中的相对位置如下所示，其中Z元素原子核外电子总数是其最外层电子数的3倍。
请回答下列问题：
(1)元素Z位于周期表中第______周期______族。
(2)这些元素的氢化物中，水溶液碱性最强的是______(写化学式)。
(3)XW2的电子式为______。
(4)Y的最高价氧化物的化学式为______。
(5)W和Y形成的一种二元化合物具有色温效应，其相对分子质量在170～190之间，且W的质量分数约为70%。该化合物的化学式为______。
拓展应用2短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。下列说法正确的是(　　)。
A．元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值等于8
B．原子半径的大小顺序为：rX＞rY＞rZ＞rW＞rQ
C．离子Y2-和Z3+的核外电子数和电子层数都不相同
D．元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Q的强
四、元素推断
根据原子结构、元素周期表的知识及相关已知条件，可推算原子序数，判断元素在周期表中的位置等，基本思路如下：
【例4】(2012天津理综改编)X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期，且原子序数依次增大。X、Z同主族，可形成离子化合物ZX；Y、M同主族，可形成MY2、MY3两种分子。
请回答下列问题：
(1)Y在元素周期表中的位置为______。
(2)上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是______(写化学式)，非金属气态氢化物还原性最强的是______(写化学式)。
(3)Y、G的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有______(写出其中两种物质的化学式)。
(4)X2M的燃烧热ΔH＝－a kJ·mol－1，写出X2M燃烧反应的热化学方程式：____________________________。
(5)ZX的电子式为______；ZX与水反应放出气体的化学方程式为___________________。
方法归纳
元素推断题是高考常考的题型，关键是抓住元素的特性，即元素推断的题眼，熟记相关元素的特性，对解决元素推断题会起到事半功倍的效果。元素性质和物质结构的常用的突破口：
(1)形成化合物种类最多的元素是碳。
(2)某元素的最高价氧化物的水化物能与其气态氢化物化合生成盐，该元素是氮。
(3)在地壳中含量最多的元素是氧，在地壳中含量最多的金属元素是铝。
(4)常温下呈液态的非金属单质是溴，金属单质是汞。
(5)气态氢化物最稳定的元素是氟。
(6)三种元素最高价氧化物对应的水化物两两皆能反应，则必定含有铝元素。
(7)焰色反应呈黄色的元素是钠，焰色反应呈紫色的元素是钾。
(8)最高价氧化物对应水化物酸性最强的元素是氯。
(9)单质的硬度最大的元素是碳。
(10)化学式为A2B2型的化合物，则可能为Na2O2、H2O2、C2H2。
同周期元素性质递变规律实验探究
1．主族元素金属性和非金属性的递变规律体现为：
(1)同周期元素，从左到右，随着原子序数的递增，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强；
(2)同主族元素，从上到下，随着原子序数的增加，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
2．要验证以上结论的实验设计，通常利用以下几个方面作为实验内容的设置点：
(1)金属单质与水或酸反应的激烈程度；
(2)在水溶液中：金属置换金属或非金属置换非金属的置换反应；
(3)相应最高价氧化物对应水化物的酸性或碱性的强弱比较；
(4)相应气态氢化物的稳定性比较等等。
【实验典例】
某同学做同周期元素性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象如下表：
实验方案 实验现象
①用砂纸擦后的镁带与沸水反应，再向反应后溶液中滴加酚酞 (A)浮于水面，熔成一个小球，在水面上无定向移动，随之消失，溶液变红色
②向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水 (B)产生气体，可在空气中燃烧，溶液变成浅红色
③钠与滴有酚酞溶液的冷水反应 (C)反应不十分强烈，产生可燃性气体
④镁带与2 mol·L－1的盐酸反应 (D)剧烈反应，产生可燃性气体
⑤铝条与2 mol·L－1的盐酸反应 (E)生成白色胶状沉淀，既而沉淀消失
⑥向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量 (F)生成淡黄色沉淀
请你帮助该同学整理并完成实验报告：
(1)实验目的：_____________________________________________________________。
(2)实验用品
仪器：_____________________________________________________________，
药品：___________________________________________________________________。
(3)实验内容：(填写题给信息表中的序号)
实验方案 实验现象 有关化学方程式
(4)实验结论：______________________________________________________________。
(5)请用物质结构理论简单说明具有上述结论的原因。
1．下列说法中正确的是(　　)。
A．ⅠA、ⅡA族元素的原子，其半径越大，越难失去电子
B．元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素
C．原子及其离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数
D．所有主族元素的原子，形成单原子离子时的化合价和它的族序数相等
2．(2012北京理综)已知33As、35Br位于同一周期，下列关系正确的是(　　)。
A．原子半径：As＞Cl＞P
B．热稳定性：HCl＞AsH3＞HBr
C．还原性：As3－＞S2－＞Cl－
D．酸性：H3AsO4＞H2SO4＞H3PO4
3．几种短周期元素部分性质的数据见下表：
元素性质 元素编号
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
0.66 1.36 1.23 1.10 0.99 1.54 0.70
最高正化合价 无 ＋2 ＋1 ＋5 ＋7 ＋1 ＋5
最低负化合价 －2 无 无 －3 －1 无 －3
下列说法正确的是(　　)。
A．③⑥号元素都是金属元素
B．⑤的单质(M)与水反应的化学方程式为2M＋2H2O===2MOH＋H2↑
C．⑥是该周期元素中原子半径最小的元素
D．①、⑥号元素只能形成一种白色化合物
4．(2013广东深圳实验中学综合测试)下表是元素周期表的一部分，有关说法正确的是(　　)。
A．a、b、e、f四种元素的原子半径：e＞f＞b＞a
B．h、i两种元素阴离子的还原性：h＞i
C．a、g两种元素氢化物的稳定性：a＜g
D．d、e、f三种元素最高价氧化物对应的水化物的碱性依次增强
5．元素周期表揭示了许多元素的相似性和递变规律，同一周期元素所构成的某些微粒往往具有相同的电子数，周期表中主族元素可以构成许多电子数为10或18的微粒。如下列周期表中所示的一些物质或离子。
(1)写出⑥元素的离子结构示意图_____________________________________________。
(2)比较③④⑤⑥⑦形成的单核离子的半径大小：________＞________＞________＞________＞________。(写离子符号)
(3)①元素与⑤元素的氢氧化物有相似的性质，写出①元素的氢氧化物与足量的NaOH溶液反应的离子方程式____________________________________________________________。
(4)分别写出含有⑥号元素的某种18电子的微粒和含有②号元素的两种10电子的离子间反应的离子方程式：____________________，____________________。
参考答案
基础梳理整合
一、1．核电荷数　核内质子数
2．电子层数　核电荷数从小到大　电子层数　最外层电子数　电子层数从小到大　最外层电子数
3．(1)32
(2)8、9、10　18
4．(2)①金属和非金属的分界线　②过渡元素　③F、Cl、S、P
即时训练1
D
即时训练2
B
二、1．元素的性质　周期性
2．原子核外电子排布
3．相同　逐渐增大　增大　相同　主族序数(O、F除外)　主族序数－8(金属无负价)　主族序数　增强　减弱　减弱　增强　容易　增强　困难　减弱
即时训练3
B
即时训练4
D
核心归纳突破
【例1】D　解析：①中，2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，但金属性Fe＞Cu；②甲、乙两元素原子的最外层电子数相同，且甲的原子半径小于乙的原子半径，则甲的金属性小于乙的金属性；④元素金属性的强弱与失电子的难易程度有关，而与失电子的数目多少无关，如金属性Na＞Mg＞Al，而参加反应时分别变为Na＋、Mg2＋、Al3＋，失电子数目从少到多。
【例2】C　解析：短周期元素原子形成的离子都具有稀有气体原子的结构，其中阳离子与上一周期稀有气体原子的结构相同，阴离子与同一周期稀有气体原子的结构相同，再根据离子所带电荷数，可确定原子序数为a＞b＞d＞c，B项错误；根据原子半径的递变规律知它们的原子半径为B＞A＞C＞D，A项错误；电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增加而减小，C正确；A、B是金属，A、B同周期，且A的原子序数大于B，B的还原性强，D错误。
拓展应用1　B　解析：甲为H，乙为N，丙为Na，丁为Al。原子半径Na＞Al＞N＞H，离子半径Na＋＞Al3＋，A、C正确；HNO3、NaOH、Al(OH)3三者间能两两发生反应，D正确。
【例3】答案：(1)三　ⅤA　(2)NH3
(3)∶∶∶C∶∶∶　(4)N2O5　(5)N4S4
解析：本题是对元素周期律、元素周期表的考查，重在考查学生的理解推断能力。根据元素的相对位置可知X、Y两元素在第二周期，而Z、W两元素在第三周期，在第三周期中的所有元素中，只有P元素的核外电子总数是其最外层电子数的3倍，故四种元素分别为C、N、P、S。(1)P元素在周期表中的位置为第三周期ⅤA族。(2)在这四种氢化物中碱性最强的是NH3。(3)XW2的化学式为CS2，其电子式类似于CO2。(4)N元素的最高价为＋5，故其最高价氧化物为N2O5。(5)设该二元化合物的分子式为NxSy，据题意有＜y＜，故y＝4，x＝＝4，所以该化合物的化学式为N4S4。
拓展应用2　A　解析：由几种元素在周期表中的位置知：X为N，Y为O，Z为Al，W为S，Q为Cl。原子半径Z应最大，故B错；Y2－和Z3＋具有相同的电子层结构，故C错；Q的非金属性比W的强，Q对应的最高价氧化物对应的水化物的酸性更强些，故D错。
【例4】答案：(1)第二周期ⅥA族
(2)HClO4　H2S
(3)Cl2、O3、ClO2(任写两种，其他合理答案均可)
(4)H2S (g)＋3/2O2(g)===SO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－a kJ·mol－1
(5)Na＋[∶H]－　NaH＋H2O===NaOH＋H2↑
解析：由于五种元素分属于三个短周期，且原子序数依次增大，X、Z同主族，故X一定是H；Y、M同主族，可形成MY2、MY3两种分子，故Y是O，M是S；则Z是Na；G是Cl；(1)氧元素位于第二周期ⅥA族；(2)上述元素中最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是HClO4；非金属气态氢化物还原性最强的是H2S；(3)臭氧、氯气和二氧化氯等均可作为水的消毒剂；(4)硫化氢的燃烧热已知时，其燃烧的热化学方程式为H2S(g)＋3/2O2(g)===SO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－a kJ·mol－1；(5)氢化钠的电子式为Na＋[∶H]－；氢化钠和水反应生成氢气和氢氧化钠：NaH＋H2O===NaOH＋H2↑。
实验探究拓展
实验典例
答案：(1)研究同周期元素性质递变规律
(2)烧杯、试管、酒精灯、试管夹、胶头滴管、镊子、小刀、玻璃片、砂纸、火柴等　金属钠、镁条、铝条、稀盐酸、新制氯水、新制H2S饱和溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液、酚酞溶液等
(3)
实验方案 实验现象 有关化学方程式
① B Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
② F H2S＋Cl2===S↓＋2HCl
③ A 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
④ D Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
⑤ C 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
⑥ E Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
(4)金属性：Na＞Mg＞Al；非金属性：Cl＞S
(5)根据元素周期律：同周期元素，从左到右，金属性递减，非金属性递增。
解析：本题综合考查实验设计的基本能力和元素周期律的相关知识，以元素知识融合实验设计能力检测，属中等难度。
演练巩固提升
1．B　解析：ⅠA、ⅡA族元素的原子，其半径越大，原子核对最外层电子的引力越小，越易失去电子，A项错；原子的核外电子层数等于该元素所在的周期数，但离子的核外电子层数不一定等于该元素所在的周期数(如Na＋有两个电子层，但Na位于第三周期)，C项错；主族元素的最高正化合价和族序数相等，D项错。
2．C　解析：根据题给信息，Br为35号元素，其位于周期表第四周期ⅦA族，As为33号元素，其位于周期表的第四周期ⅤA族，故原子半径：As＞P＞Cl，A错；非金属性越强的元素，其氢化物越稳定，故热稳定性：HCl＞HBr＞AsH3，B错；元素离子的还原性：As3－＞S2－＞Cl－，C对；硫酸是强酸，磷酸是弱酸，故酸性：H2SO4＞H3PO4＞H3AsO4，D错。
3．A　解析：本题考查的是元素周期表中短周期元素的性质，周期性变化的规律判断，属中等难度。由表中数据判断：②③⑥无最低负价，且由原子半径数值可知③⑥不是氢元素，说明是金属元素，①无最高正价，且最低负价为－2，则可判断①为O元素；而⑤最高正价为＋7，最低负价为－1，则可知：⑤为Cl(F无正价)；而④、⑦最高正价均为＋5，最低负价为－3，由半径大小可知：④为P，⑦为N；由③⑥的半径大小可判断：⑥为Na，③为Li；由⑥与②半径大小比较可推知②为Mg。综合：⑤为Cl，其单质与水反应的方程式为Cl2＋H2O===HCl＋HClO，B错；⑥为Na，是所在周期中半径最大的，C错；①为O，⑥为Na，可形成Na2O和Na2O2，D错。
4．B　解析：从元素在周期表中的位置，可以确定a、b、d、e、f、g、h、i分别是C、N、Na、Mg、Al、Si、S、Cl。A项中的碳原子的半径大于氮原子的半径；C项，碳的非金属性比硅强，故稳定性CH4＞SiH4；D项，Na、Mg、Al位于同一周期，金属性从左到右逐渐减弱，故其最高价氧化物对应的水化物碱性逐渐减弱。
5．答案：(1)
(2)S2－　Cl－　Na＋　Mg2＋　Al3＋
(3)Be(OH)2＋2OH－===BeO＋2H2O
(4)HS－＋H3O＋===H2S↑＋H2O
HS－＋OH－===S2－＋H2O
解析：由周期表结构可知：①为Be，②为O，③为Na，④为Mg，⑤为Al，⑥为S，⑦为Cl，⑧为K，故S2－：；由微粒半径比较规律可得：S2－＞Cl－＞Na＋＞Mg2＋＞Al3＋；Be与Al性质相似，参照Al(OH)3与NaOH反应的规律，得反应：Be(OH)2＋2OH－===BeO＋2H2O(迁移时注意化合价的不同，组成离子方式也不同：Al3＋、Be2＋)；含S元素的18电子微粒为HS－；含O元素的10电子微粒且能与HS－反应的，应是H3O＋与OH－。
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课时作业24　含硅矿物与信息材料
(时间：45分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共12题，每小题4分，共48分，每小题只有一个选项符合题目要求)
1．华裔科学家高锟因“在光纤传输信息领域中的突破成就”获得2009年诺贝尔物理学奖，下列有关硅材料的说法正确的是(　　)。
A．光纤的主要成分是高纯度的单质硅
B．金刚砂的主要成分是二氧化硅
C．28 g硅含有6.02×1023个电子
D．28Si、29Si、30Si是不同的核素
2．世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3 000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确的是(　　)。
A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英
B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点
C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅
D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起
3．下列各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是(　　)。
选项 X Y Z
A Na NaOH NaHCO3
B Cu CuSO4 Cu(OH)2
C C CO CO2
D21世纪教育网 Si SiO2 H2SiO3
4．四氯化硅还原法是当前制备较高纯度硅的一种方法，有关反应的化学方程式为：
SiCl4＋2H24HCl＋Si
下列说法不合理的是(　　)。
A．反应制得的硅可用于制造半导体材料
B．增大压强有利于加快上述反应的化学反应速率
C．四氯化硅可以由粗硅与氯气通过化合反应制得
D．混入少量空气对上述反应无影响
5．用4种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是(　　)。
选项 操作及现象 溶液
A 通入CO2，溶液不变浑浊，先通入CO2再通入氨气，溶液变浑浊 CaCl2溶液
B 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失 Na2SiO3溶液
C 通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去 Ca(ClO)2溶液
D 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊 Ca(OH)2溶液
6．高温金属陶瓷广泛应用于火箭和导弹技术中。将铝粉、石墨和二氧化钛按一定比例混合均匀，涂在金属表面，在高温下煅烧：4Al＋3TiO2＋3C2Al2O3＋3TiC，留在金属表面的涂层是一种高温金属陶瓷。下列有关该反应说法正确的是(　　)。
A．TiO2是氧化剂，C、Al是还原剂
B．TiC中钛元素为－4价
C．TiC不属于新型无机非金属材料
D．每生成1 mol TiC转移电子4 mol
7．下列表述正确的是(　　)。
①人造刚玉熔点很高，可用做高级耐火材料，主要成分是二氧化硅
②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐
③三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛
⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能
A．①②③ B．②④ C．③④⑤ D．③⑤
8．(2013广东东莞实验中学综合测试)硅及其化合物的应用范围很广，下列说法正确的是(　　)。
A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料
B．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
C．反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂
D．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
9．近期《美国化学会志》报道：中国科学家以二氧化碳为碳源、金属钠为还原剂，在470 ℃、80 MPa下合成出金刚石，具有深远意义。下列说法不正确的是(　　)。
A．由二氧化碳合成金刚石是化学变化
B．此反应中金刚石是氧化产物
C．金刚石是碳的一种同素异形体
D．此反应中钠元素发生氧化反应
10．在全球号召节能减排的大背景下，2010年“两会”期间，政协委员们领到的会议通知、日程表、便笺纸等东西都是以碳酸钙为主要原料的低碳“石头纸”。某化学探究小组的同学为了测定“石头纸”中碳酸钙的含量，称取了5.0 g碎纸样品。实验数据记录见下表(假设石头纸中其他成分既不溶于水，也不与水反应)：
实验组别21世纪教育网 ① ② ③ ④ ⑤
加入样品的质量/g 1.0 1.0 1.0 1.021世纪教育网 1.0
加入0.2 mol·L－1稀盐酸的体积/mL 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0
充分反应后生成标准状况下气体的体积/mL 44.8 89.6 134.4 179.2 179.2
则样品中碳酸钙的质量分数为(　　)。
A．20% B．40% C．60% D．80%
11．青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是(　　)。
A．青石棉是一种硅酸盐原料
B．青石棉中含有一定量的石英晶体
C．青石棉的化学组成可表示为：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
D．1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原
12．有一根粗铝条含铁和硅两种杂质。取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出质量相等的H2，则该粗铝条中铁和硅的关系正确的是(　　)。
①物质的量之比为2∶1　②物质的量之比为3∶1
③质量之比为2∶1　④质量之比为4∶1
A．②④ B．②③ C．①④ D．④
二、非选择题(本题共4个小题，共52分)
13．(14分)含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。
(1)在元素周期表中，A位于________族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为________，A与B在原子的电子层结构上的相同点是________________________________________________________________________。
(2)易与C发生化学反应的酸是________，反应的化学方程式是__________________
______________________________________________________。
(3)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。
①写出生成D和F的化学反应方程式：_______________________________________
________________________________________________________________________。21世纪教育网
②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中可选用的是________。
A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚
C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
14．(14分)合金A由4种单质组成，经过一系列反应分别进入了沉淀或气体中。
试回答：
(1)合金A由哪4种元素的单质组成？________、________、________、________。
(2)写出固体B、溶液C有关组成的化学式：B______、C________。
(3)写出合金A中的有关组成与过量烧碱溶液反应生成无色气体E的化学反应方程式：________________________________。
(4)向无色溶液C加适量盐酸生成白色沉淀D。写出有关反应的离子方程式：________________________________________________________________________。
15．(12分)金刚砂SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。
(1)碳与同周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R为非极性分子，碳元素在周期表中的位置是________，Q是________，R的电子式为________。
(2)一定条件下，Na还原CCl4可制备金刚石，反应结束冷却至室温后，回收其中CCl4的实验操作名称为________，除去粗产品中少量钠的试剂为__________________________
______________________________________________。
(3)碳还原SiO2制SiC，其粗产品中杂质为Si和SiO2。先将20.0 g SiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1 mol氢气，过滤得SiC固体11.4 g，滤液稀释到1 L。生成氢气的离子方程式为______________________________________________________，
硅酸盐的物质的量浓度为________。
(4)下列叙述正确的有________(填序号)。
①Na还原CCl4的反应、Cl2与H2O的反应均是置换反应
②水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同
③Na2SiO3溶液与SO3的反应可用于推断Si与S的非金属性强弱
④钠、锂分别在空气中燃烧，生成的氧化物中阴阳离子数目比均为1∶2
16．(12分)三硅酸镁为白色无味粉末，不溶于水和乙醇，易与无机酸反应，有关部门规定三硅酸镁样品中含水量不超过12.2%为优良级，某化学兴趣小组欲测定三硅酸镁的化学式(可用MgxSi3Oy·mH2O表示)，实验步骤如下：
步骤一：取16.6 g三硅酸镁样品，充分加热至不再分解，冷却、称量，得固体13.0 g。
步骤二：另取16.6 g三硅酸镁样品，向其中加入足量100 mL 4 mol·L－1的盐酸，充分反应后，过滤、洗涤、灼烧，得固体9.0 g，该固体为空间网状结构，且熔、沸点很高。
(1)通过计算确定MgxSi3Oy·mH2O的化学式。
(2)该小组测定的三硅酸镁样品是否为优良级？
(3)写出该三硅酸镁样品与盐酸反应的化学方程式。
参考答案
1．D　解析：光纤的主要成分为高纯度的二氧化硅，A错；金刚砂的主要成分为碳化硅，B错；1个硅原子中含有14个电子，因此28 g硅含有电子的数目为×14×6.02×1023 mol－1＝8.428×1024，C错。
2．B　解析：玻璃在加热熔化时没有固定的熔点，它只是在一定温度范围内软化，B错。
3．C　解析：NaHCO3不能一步到Na；Cu(OH)2不能一步到Cu；依2C＋O22CO，2CO＋O22CO2，2Mg＋CO22MgO＋C；SiO2不能一步到H2SiO3，H2SiO3不能一步到Si，D错误。
4．D　解析：此反应可以制得较高纯度的硅，工业上用此反应制得的硅生产半导体。对有气体参加的化学反应，增大压强能提高其反应速率。反应中的四氯化硅是由粗硅与氯气通过化合反应制得的。如果反应中混入少量空气，制得的硅会和氧气发生反应生成SiO2，使制得的不再是纯硅。
5．B　解析：A项CaCl2溶液不与CO2反应，但通入NH3后溶液变为(NH4)2CO3可产生浑浊；B项H2SiO3沉淀不溶于过量的CO2；C项生成的HClO具有漂白性，可使品红褪色；D项CaCO3Ca(HCO3)2CaCO3。
6．D　解析：A项，根据化学方程式分析各元素化合价的变化情况，可知，Al在反应中失电子，为还原剂，C在反应中得电子，为氧化剂，TiO2中元素的价态没有变化，既不是氧化剂也不是还原剂；B项，TiC中钛元素为＋4价；C项TiC是新型无机非金属材料；D项，根据价态变化与电子转移的关系可知D项正确。
7．D　解析：人造刚玉的主要成分为Al2O3，而不是SiO2；玛瑙的主要成分为SiO2，而不是硅酸盐；水泥的主要成分为3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3，水泥是硅酸盐材料；Cu2O虽然是红色的，但它不能变色也不能吸收有害光，变色玻璃主要是因为玻璃中熔入了溴化银(AgBr)和氧化铜(作AgBr分解的催化剂)；硅材料不会产生对环境有害的物质。
8．A　解析：粗硅提纯涉及的反应：Si＋2Cl2SiCl4、SiCl4＋2H2Si＋4HCl都是氧化还原反应，B错；硅与氢氧化钠溶液反应实际分两步：①Si＋3H2O===H2SiO3＋2H2↑，②H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O，其中①反应为氧化还原反应，②反应为非氧化还原反应，因此NaOH既不是氧化剂，也不是还原剂，只是反应物，表现氧化性的只是水，C错；硅能与氢氟酸反应，但不能与盐酸反应，D错。
9．B　解析：由题给信息可写出此变化的反应方程式：CO2＋NaC(金刚石)＋Na2O。
由此可判断：A正确；同时，O2→，则B不正确，金刚石应为CO2的还原产物；Na作还原剂，发生的是氧化反应，D正确。
10．D　解析：前4组实验中加入的盐酸体积成倍增加，生成的二氧化碳体积也是成倍增加，但实验④与实验⑤气体体积不再有差别，故实验④中碳酸钙完全反应，生成的二氧化碳的物质的量为0.008 mol，即反应的碳酸钙为0.008 mol，所以样品中碳酸钙的质量分数为×100%＝80%。
11．B　解析：B不正确，无SiO2晶体。
12．C　解析：由于等量的铝分别跟足量稀盐酸和足量稀NaOH溶液反应时，放出H2的量相等。
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
因而Fe与酸反应、Si与NaOH反应放出H2量也相等。Fe～H2↑，Si～2H2↑
因而Fe与Si物质的量比为2∶1，质量比为4∶1。
13．答案：(1)ⅣA　　最外层均有4个电子，最内层均有2个电子
(2)氢氟酸　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
(3)①SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓
②D
解析：(1)A元素的单质可作半导体材料，含A元素的化合物C是制造光导纤维的原料，可知A为硅元素，C为SiO2，D为Na2SiO3。比硅相对原子质量小的同族元素B为碳。(2)C为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。(3)SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融Na2CO3。
14．答案： (1)Fe　C　Si　Al
(2)Fe、C　Na2SiO3、NaAlO2
(3)2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑，
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
(4)SiO＋2H＋＋H2O===H4SiO4↓，AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
解析：(1)能和烧碱溶液反应生成无色溶液C和可燃性气体E的固体单质是Si和Al，再通过先后加适量盐酸、过量盐酸、过量氨水的现象判断Si、Al都存在。不溶于烧碱溶液的固体加过量盐酸得到浅绿色溶液和气体E，浅绿色溶液加漂白粉得到红褐色沉淀，可以判断原合金中一定含有Fe。剩下的既不溶于烧碱溶液又不溶于过量盐酸的固体能和浓硝酸反应生成无色无刺激性不可燃气体F和红棕色气体，可以判断该固体是C。故合金的成分是Fe、C、Si、Al。
(3)合金A中Si、Al与过量烧碱溶液反应生成无色气体E的化学反应方程式分别是：
2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑，Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
15．答案：(1)第2周期第ⅣA族　氧(或O)　∶∶C∶∶ [来源:21世纪教育网]
(2)过滤　水(或乙醇)
(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑　0.17 mol·L－1
(4)③④
解析：(1)碳元素的原子有两个电子层，最外层有四个电子，故在第2周期第ⅣA族。与碳能形成两种气态化合物的为氧元素，会形成CO、CO2，其中CO2为非极性分子。(2)得到的粗产品为固态不会溶解在液态CCl4中，要分离液态CCl4，可选用过滤方法。除去金属钠可以用水或乙醇等把钠消耗。(3)生成氢气的原因是单质Si与NaOH溶液反应的结果。由Si～2H2，则粗产品中Si为0.05 mol即0.05 mol×28 g·mol－1＝1.4 g，所以SiO2为20.0 g－1.4 g－11.4 g＝7.2 g，物质的量为0.12 mol，由Si原子守恒知Na2SiO3的物质的量为0.05 mol＋0.12 mol＝0.17 mol，溶液体积为1 L，故浓度为0.17 mol·L－1。(4)Cl2与H2O反应生成HCl、HClO不属于置换反应，①项错误；水晶熔化需克服的是共价键，干冰熔化克服的是分子间作用力，②项错误；判断非金属强弱可根据其最高价氧化物的水化物酸性判断，酸性越强对应非金属性越强，硫酸生成硅酸，说明硫酸酸性强于硅酸，从而说明S的非金属性大于Si③正确；钠在空气中燃烧生成Na2O2，锂燃烧生成Li2O，阴阳离子之比均为1∶2，④正确。
16．答案：(1)Mg2Si3O8·4H2O　(2)否
(3)Mg2Si3O8·4H2O＋4HCl===2MgCl2＋3H2SiO3↓＋3H2O
解析：(1)由题意知步骤二中得到的固体为SiO2，9.0 g SiO2的物质的量为0.15 mol，样品中H2O的质量为3.6 g，物质的量为0.2 mol。
设16.6 g三硅酸镁的物质的量为a
MgxSi3Oy·mH2O～3SiO2　～mH2O
1 3 m
a 0.15 mol 0.2 mol
解得a＝0.05 mol，m＝4
MgxSi3Oy·mH2O的摩尔质量为＝332 g·mol－1
则24x＋28×3＋16y＋18×4＝332①
由化合物中化合价代数和为零得2x＋4×3＝2y②
联立①②求解得：x＝2，y＝8，
所求化学式为Mg2Si3O8·4H2O。
(2)样品中水的质量为16.6 g－13.0 g＝3.6 g，所以样品中含水量为×100%≈21.7%＞12.2%，故样品不是优良级。
(3)根据反应情况可写出该三硅酸镁样品与盐酸反应的化学方程式为Mg2Si3O8·4H2O＋4HCl===2MgCl2＋3H2SiO3↓＋3H2O。
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第2讲　物质的量浓度及其有关计算
考纲点击
1．了解物质的量浓度的含义，并能进行有关计算。
2．掌握一定溶质质量分数、物质的量浓度的溶液配制方法。
一、溶液组成的表示方法
1．溶解度(S)：_______________________________________________________________。
计算式：____________________________。
2．溶质的质量分数：w(B)＝×100%，若为饱和溶液(溶解度为S)，w(B)＝________________________。
3．物质的量浓度：c(B)＝______________________。
即时训练1下列说法中正确的是(　　)。
A．1 L水中溶解了58.5 g NaCl，该溶液的物质的量浓度为1 mol·L－1
B．从1 L 2 mol·L－1的H2SO4溶液中取出0. 5 L，该溶液的浓度为1 mol·L－1
C．配制500 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液，需62.5 g胆矾
D．中和100 mL 1 mol·L－1的H2SO4溶液，需NaOH 4 g
二、一定物质的量浓度溶液的配制
1．物质的量浓度：以______________________________来表示溶液组成的物理量，叫做溶质B的物质的量浓度。
单位为________，数学表达式为__________________。
2．溶液的配制
(1)仪器：
量筒(或滴定管)、烧杯、____________、____________、______________、试剂瓶(当溶液中的溶质为固体时，将量筒换成药匙、托盘天平)。
(2)实验步骤：
计算、__________________、________________、__________、摇匀、__________、____________、摇匀，转移到试剂瓶中贴上标签。
(3)误差分析：
依据公式__________________进行分析判断。
特别提示：(1)物质的量浓度用1 L溶液(而不是1 L溶剂)中所含溶质物质的量来表示。如配制1 L 0.5 mol·L－1的氨水，正确操作是将标准状况下11.2 L NH3溶于水并稀释到1 L；而不能将标准状况下11.2 L NH3直接溶解于1 L水中。
(2)配制一定物质的量浓度溶液时，只能一次性配制容量瓶上规定容积的溶液，不能配制任意体积的一定物质的量浓度的溶液。如需要480 mL 0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液，只能选用500 mL容量瓶配制500 mL溶液，也不能用250 mL容量瓶配制两次。
3．有关溶液的物质的量浓度的计算
(1)溶液的稀释或浓缩：稀释或浓缩前后溶液中溶质的物质的量保持不变。
(2)溶液的混合：
①互不反应的溶液混合，稀释前后溶液中溶质的物质的量保持不变，即n1＋n2＝n混。
②相互反应的溶液混合，根据化学方程式中各物质的化学计量数进行计算。
(3)溶液的物质的量浓度与其溶质的质量分数之间的换算：
c(B)＝______________________________〔其中B表示溶液中的溶质，ρ表示溶液的密度(单位为g·cm－3)，w表示溶液中溶质的质量分数〕。
即时训练2某同学用Na2CO3配制0.10 mol·L－1 Na2CO3溶液的过程如下图所示。你认为该同学的错误有(　　)。
A．①⑤⑥ B．②④⑦
C．①⑥⑦ D．⑤⑥⑦
即时训练3t ℃时，将W g化合物A放入水中充分溶解，制得Y g饱和溶液，化合物A的相对分子质量为M，饱和溶液密度为d g·cm－3，其质量分数为a%，t ℃时，A的饱和溶液的物质的量浓度为(　　)。
A．mol·L－1 B．mol·L－1
C．mol·L－1 D． mol·L－1
即时训练4现有密度为1.47 g·mL－1 57%硫酸溶液，向其中加入质量分数与原硫酸相同的浓硝酸，混合成为27%硫酸和30%硝酸的混合酸。
计算：(1)原硫酸的物质的量浓度为多少？
(2)形成混合酸所需原硫酸与加入的浓硝酸的质量比为多少？
[来源:21世纪教育网]
一、物质的量浓度的计算
1．若溶液中存在结晶水合物，溶质以无水盐为准。如胆矾溶解于水，溶质是CuSO4； NH3溶解于水，尽管大部分以NH3·H2O分子形式存在，但溶质以NH3为准。
2．以溶液体积计算而不是溶剂体积。
3．标准状况下求气体溶解于水后所得溶液的物质的量浓度的计算
c＝
式中V为标准状况下气体体积(L)，V(H2O)为水的体积(L)，ρ为溶液的密度(g·mL－1)。
【例1】将标准状况下的a L HCl气体溶于1 L水中(水的密度为1 g·cm－3)，得到盐酸密度为b g·cm－3，则该盐酸物质的量浓度是(　　)。
A．mol·L－1
B．mol·L－1
C．mol·L－1
D．mol·L－1
拓展应用1标准状况下V L氨气溶解在1 L水中(水的密度近似为1 g·mL－1)，所得溶液的密度为ρ g·mL－1，质量分数为w。物质的量浓度为c mol·L－1，则下列关系中不正确的是(　　)。
A．ρ＝(17V＋22 400)/(22.4＋22.4V)
B．w＝17c/(1 000ρ)
C．w＝17V/(17V＋22 400)
D．c＝1 000Vρ/(17V＋22 400)
二、溶解度、质量分数和物质的量浓度的相互换算
1．溶液稀释定律
(1)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
m1·w1＝m2·w2，即ρ1·V1·w1＝ρ2·V2·w2
(2)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．物质的量浓度与溶质质量分数的换算
c＝(c的单位是mol·L－1，ρ的单位是g·cm－3，M的单位是g·mol－1)
3．溶解度与溶质质量分数w的换算
w＝×100%
S＝
4．溶解度与物质的量浓度的换算
c＝＝＝(ρ的单位为g·cm－3)
【例2】已知25%氨水的密度为0.91 g·cm－3，5%氨水的密度为0.98 g·cm－3，若将上述两种溶液等体积混合，所得氨水的质量分数(　　)。
A．等于15% B．大于15%
C．小于15% D．无法估算
方法归纳
(1)密度大于1.00 g·cm－3的两种相同溶质的溶液等体积混合后，其混合液中溶质的质量分数大于混合前两种溶液中溶质的质量分数之和的1/2。如H2SO4、HNO3、NaOH、NaCl等大多数溶质形成的溶液。
(2)密度小于1.00 g·cm－3的两种相同溶质的溶液等体积混合后，其溶质的质量分数小于混合前两种溶液中溶质的质量分数之和的1/2。如氨水、乙醇等少数溶质形成的溶液。
拓展应用2某结晶水合物的化学式为R·nH2O，其相对分子质量为M。25 ℃时，将a g该晶体溶于b g水中恰好可形成V mL饱和溶液。下列关系中正确的是(　　)。
A．饱和溶液的物质的量浓度为c＝mol·L－1
B．饱和溶液中溶质的质量分数为w＝%
C．25 ℃时R的溶解度为S＝g
D．饱和溶液的密度为ρ＝g·L－1
三、配制一定物质的量浓度的溶液的误差分析
根据c＝＝判断：
1．若称量固体溶质时，操作无误，但所用砝码生锈，m偏大，则结果偏高。
2．若没有洗涤烧杯内壁或玻璃棒，使n减小，则结果偏低。
3．若容量瓶中有少量蒸馏水或定容后反复摇匀发现液面低于刻度，对结果无影响。21世纪教育网
4．俯视、仰视对结果的影响
(1)仰视刻度线：由于操作时以刻度线为基准，故加水量增多，导致溶液体积偏大，c偏低。21世纪教育网
(2)俯视刻度线：加水量减少，溶液体积偏小，故c偏高。
5．常见的操作及对实验结果的影响统计(如下表)
能引起误差的一些操作(以配制0.1 mol·L－1的NaOH溶液为例) 因变量 [来源:21世纪教育网]
m V
称量时间过长 减小 — 偏小
用滤纸称NaOH 减小 — 偏小
向容量瓶内注液时少量流出 减小 — 偏小
未洗烧杯和玻璃棒 减小 — 偏小
整个过程不摇动 — 减小 偏大
定容时水加多了，用滴管吸出 减小 — 偏小
定容、摇匀后，液面下降，再加水 — 增大 偏小
【例3】某同学称取了4.0 g NaOH固体，欲配制100 mL溶液。回答下列问题：
(1)该实验中，用到的能确定体积的两种玻璃仪器是________、________。
(2)操作过程中多次用到玻璃棒，其在实验中的作用有____________________。
(3)不规范的实验操作会导致实验结果的误差。分析下列操作对实验结果的影响(填“偏大”“偏小”或“不变”)：
①在溶解过程中有少量液体溅出烧杯外____________；
②定容时仰视仪器上的刻度线__________________；
③定容后，将容量瓶振荡摇匀后，静置发现液面低于刻度线，于是又加入少量水至刻度线____________。
(4)最后所得的溶液应存放在试剂瓶中，并贴上标签，请你填写该标签(如图)。
关于一定物质的量浓度溶液的配制实验
本实验主要让学生了解实验仪器的使用，溶液的配制过程，误差分析及相关注意点。
【实验典例】
用36.5%(ρ＝1.18 g·mL－1)的浓盐酸配制100 mL 2 mol·L－1的盐酸。
(1)经计算，需浓盐酸的体积__________。
(2)量取时，选用的仪器为____________。
(3)稀释时，在搅拌过程中，由于操作不慎，使得一些液体溅出，其他操作均正确，则导致最后溶液的浓度________(填“偏高”“偏低”或“无变化”，下同)。
(4)洗涤烧杯和玻璃棒所得的溶液倒入废液缸内，而未转移到容量瓶内，则导致最后所得溶液的浓度__________。
(5)向容量瓶内加水定容时，液面超出刻度线，则所配得的溶液浓度____________。
(6)定容时，俯视容量瓶的刻度线，则所配得的溶液浓度________。
(7)在此实验中，使用的主要仪器有下列的__________。
a．50 mL容量瓶　b．天平　c．酸式滴定管　d．烧杯　e．胶头滴管　f．100 mL容量瓶　g．玻璃棒
1．若以w1和w2分别表示浓度为a mol·L－1和b mol·L－1氨水的质量分数，且知2a＝b，则下列推断正确的是(已知氨水的密度比纯水的小)(　　)。
A．2w1＝w2 B．2w2＝w1
C．w2＞2w1 D．w1＜w2＜2w1
2．电解饱和NaCl溶液是化学工业的重要反应之一。20 ℃时，饱和NaCl溶液的密度为ρ g·cm－3，物质的量浓度为c mol·L－1，则下列说法中不正确的是(　　)。
A．温度低于20℃时，饱和NaCl溶液的浓度小于c mol·L－1
B．此溶液中NaCl的质量分数为×100%
C．20 ℃时，密度小于ρ g·cm－3的NaCl溶液是不饱和溶液
D．20 ℃时，NaCl的溶解度S＝ g
3．某学生用NaHCO3和KHCO3组成的某混合物进行实验，测得如下数据(盐酸的物质的量浓度相等)：
V(盐酸) 50 mL 50 mL 50 mL
m(混合物) 9.2 g 15.7 g 27.6 g
V(CO2)(标准状况) 2.24 L 3.36 L 3.36 L
则下列分析推理中不正确的是(　　)。
A．盐酸的物质的量浓度为3.0 mol·L－1
B．根据表中数据可以计算出混合物中NaHCO3的质量分数
C．加入混合物9.2 g时盐酸过量
D．15.7 g混合物恰好与盐酸完全反应
4．(2012浙江宁波余姚中学质检)相对分子质量为M的气态化合物V L(已换算成标准状况)溶于m g水中，得到溶液的质量分数为w%，物质的量浓度为c mol·L－1，密度为ρ g·cm－3，则下列说法正确的是(　　)。
A．相对分子质量M可表示为：
B．物质的量浓度c可表示为：
C．溶液的质量分数w%可表示为：
D．溶液密度ρ可表示为：
5．某同学帮助水质检测站配制480 mL 0.5 mol·L－1 NaOH溶液以备使用。
(1)该同学应选择________ mL的容量瓶。
(2)其操作步骤如乙图所示，则甲图操作应在乙图中的________(填选项字母)之间。
甲
乙
A．②和③　B．①和②　C．③和④
(3)该同学应称取NaOH固体______ g，用质量为23.1 g的烧杯放在托盘天平上称取所需NaOH固体时，请在附表中选取所需的砝码大小________(填字母)，并在下图中选出能正确表示游码位置的选项________(填字母)。
附表　砝码规格
a b c d e
砝码大小/g 100 50 20 10 5
参考答案
基础梳理整合
一、1．在一定温度、压强下，100 g水中达到溶解平衡时所能溶解溶质的质量　＝或＝
2．×100%
3．
即时训练1
C　解析：A不正确，1 L水中溶解58.5 g NaCl后溶液的体积不是1 L；B不正确，从1 L 2 mol·L－1的H2SO4溶液中取出任意体积的溶液，浓度仍为2 mol·L－1；C项正确，配制500 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液，需CuSO4·5H2O的质量为：0.5 L×0.5 mol·L－1×250 g·mol－1＝62.5 g；D不正确，100 mL 1 mol·L－1的H2SO4溶液中H2SO4为0.1 mol，需0.2 mol NaOH(即8 g)才能中和。
二、1．单位体积的溶液中所含溶质的物质的量的多少　mol·L－1　c(B)＝
2．(1)容量瓶　玻璃棒　胶头滴管　(2)称量(或量取)　溶解(或稀释)　转移　洗涤　定容　(3)c＝
3．
即时训练2
C　解析：①中称量药品时，药品和砝码位置颠倒；⑥中定容时，应平视；⑦中摇匀应倒转和摇动，使溶液混合均匀。
即时训练3
A
即时训练4
答案：(1)8.55 mol·L－1　(2)9∶10
核心归纳突破
【例1】D　解析：HCl的物质的量＝＝mol，HCl的质量＝mol×36.5 g·mol－1＝g，盐酸的质量＝1 000 g＋g＝g，盐酸的体积＝g÷b g·cm－3＝cm3＝L，该盐酸的物质的量浓度＝mol÷L＝mol·L－1。
拓展应用1 　A　解析：A项中，变形后ρ＝，显然溶液的体积不是水和NH3的体积之和，A项错误。
B项，把原式变形得c＝，B对。
C项，w(NH3)＝＝＝，C对。
D项，c＝＝＝，D对。
【例2】C　解析：由于氨水是浓度越大密度反而越小的溶液，故等体积混合时w＜＝15%。
拓展应用2 　C　解析：A项，晶体的物质的量等于无水物的物质的量。
c(R)＝＝＝＝mol·L－1
B项，w＝×100%＝%
C项，＝，S＝g
D项，ρ＝＝＝g·L－1
【例3】答案：(1)量筒　100 mL容量瓶　(2)搅拌、引流
(3)偏小　偏小　偏小
(4)
解析：(1)实验中量筒和容量瓶可以确定溶液的体积。(2)溶解过程中，玻璃棒的作用为搅拌；在转移溶液时，玻璃棒的作用为引流。(3)①溶解时有液体溅出，则溶质的质量减小，浓度偏小；②定容时仰视刻度线，则溶液体积偏大，浓度偏小；③定容后又加水，则溶液浓度偏小。(4)该NaOH溶液物质的量浓度为＝1 mol·L－1。
实验探究拓展
实验典例
答案：(1)16.95 mL　(2)酸式滴定管　(3)偏低　(4)偏低　(5)偏低　(6)偏高　(7)cdefg
演练巩固提升
1．C　解析：由质量分数与物质的量浓度的关系有：a＝，b＝，因2a＝b，故有1 000ρ2w2/17＝2×1 000ρ1w1/17，即w2/w1＝2ρ1/ρ2，因ρ1＞ρ2，故有w2＞2w1，所以C正确。
2．D　解析：有关溶解度计算要注意溶液的温度和溶液是否饱和。温度降低，NaCl的溶解度减小，饱和溶液的浓度减小，A项正确；依据公式w＝，可知B项正确；饱和溶液的密度比不饱和溶液的密度大，C项正确；由公式w＝得到，＝，解得S＝ g，D项错误。
3．D　解析：由表中数据可知，加入混合物9.2 g时盐酸过量，加入混合物27.6 g时盐酸不足，此时产生的n(CO2)＝0.15 mol，所以c(HCl)＝3.0 mol·L－1，A正确。混合物的质量与V(CO2)不成比例＜，即混合物过量，D错。设NaHCO3、KHCO3的物质的量分别为x、y，则有x＋y＝0.1 mol，84 g·mol－1x＋100 g·mol－1 y＝9.2 g，可求出x、y，进而求得NaHCO3的质量分数。
4．D　解析：由质量分数定义知：w%＝＝＝，变形可得：M＝，故A、C错误；由物质的量浓度与质量分数间的关系c＝，变形后得ρ＝，故D正确；将w%＝代入c＝中可得c＝，故B错误。
5．答案：(1)500　(2)C　(3)10.0　c、d　C
解析：(1)选择容量瓶时，容量瓶的容积应与所配溶液的体积相同或相近。本题应选择500 mL的容量瓶。 (2)甲图操作是洗涤烧杯内壁和玻璃棒，并将洗涤液转移至容量瓶中，因此应放在③和④之间。(3)m(NaOH)＝0.500 L×0.5 mol·L－1×40 g·mol－1＝10.0 g称量时，应添加20 g和10 g砝码，并移动游码至3.1 g。
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第3讲　人工合成有机化合物
考纲点击
通过简单实例了解常见高分子材料的合成反应，能举例说明高分子材料在生活等领域中的应用。
一、简单有机物的合成[来源:21世纪教育网]
1．有机合成
(1)定义：利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物的过程。
(2)意义：可以制备天然有机物，以弥补自然资源的不足；可以对天然有机物进行局部的结构改造和修饰，使其性能更加完美；可以合成具有特定性质的、自然界并不存在的有机物，以满足人类的特殊需要。
(3)有机合成的关键：合成有机物要依据被合成物质的组成和结构特点，精心设计并选择合理的合成方法和合成路线。
(4)有机合成遵循的原则：合成路线的简约性；实际生产的可操作性；还要综合考虑原料来源、反应物利用率、反应速率、设备和技术条件、是否有污染物排放、生产成本等问题来选择最佳的合成路线。
2．乙酸乙酯的合成
根据乙酸乙酯的分子结构特点，运用已学的有机化学知识，推测怎样从乙烯合成乙酸乙酯。设计可能的合成路线，并写出发生反应的化学方程式。
(1)合成线路一：
特别提示：已知乙烯可以直接合成下列化合物：
CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH
2CH2===CH2＋O22CH3CHO
CH2===CH2＋O2CH3COOH
(2)合成线路二：
即时训练1以食盐、水、乙烯为原料合成氯乙烷，写出反应的化学方程式。[来源:21世纪教育网]
二、有机高分子的合成
1．由________________的化合物生成________________________的反应，叫做聚合反应。在这类反应中有一种聚合反应如由乙烯合成聚乙烯的反应也是加成反应，这类反应简称为________反应。
2．能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子被称为________；高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位称为____________，也称________；高分子链中含有链节的数目称为__________，通常用______表示。
3．三大合成材料为________________________。聚乙烯塑料无臭，____毒，具有优良的耐____温性能，化学稳定性____，耐酸、碱侵蚀，常温下不溶于一般溶剂，吸水性____。白色污染是指________________________。合成纤维和人造纤维统称为______________。腈纶俗称______________，性能极似__________，保暖性____，弹性____。
4．书写合成下列物质的反应方程式：
(1)聚氯乙烯__________________________________；
(2)聚苯乙烯__________________________________；
(3)聚四氟乙烯()____________________________________；
(4)顺丁橡胶()_________________________________；
(5)腈纶()______________________________________________。
即时训练2日常生活中遇到的淀粉、纤维素、蛋白质都是天然高分子形成的，而塑料、合成橡胶等是合成高分子组成的，那么天然高分子和合成高分子有什么区别？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
一、加聚反应的书写及其单体的推断
1．加聚反应的特点
(1)加聚反应实质上是通过加成反应得到高聚物，其反应单体通常是含有或—C≡C—的小分子化合物。
(2)加聚反应不伴有小分子的生成，属于原子经济性很好的反应。
(3)加聚产物中各元素的含量与单体分子的元素含量相同。
2．加聚反应单体的推断
已知加聚产物的结构简式，可用下面介绍的“单双键互换法”巧断合成它的单体，其步骤是：
(1)首先去掉结构式两端的“”和“”；
(2)将高分子结构单元中主链上的碳碳单键改为碳碳双键，碳碳双键改为碳碳单键；
(3)从左到右检查高分子结构单元中各碳原子的价键，将碳原子价键超过四价的碳原子找出来，用“△”号标记上；
(4)去掉不符合四价的碳原子间的价键(一般为双键)，即得该加聚产物合成时的单体。
以上方法可概括为：单键变双键，双键变单键，碳若不是四个键，断。
3．高聚物的书写原则
写高聚物的结构简式时，结构单元中形成断键的原子向外连接，而不是其他原子向外连接。如CH2===CH—CH3加聚产物为，而不能写成。
【例1】据悉，2011年国际泳联世界跳水系列赛首站比赛落户北京，比赛于3月25日至26日在国家游泳中心(水立方)进行。北京奥运会国家游泳中心(水立方)的建筑采用了膜材料ETFE，该材料的结构简式为：。
(1)试推断合成该材料的单体有______种，写出其结构简式_______________________。
(2)该材料的单体发生聚合反应还能生成______种高分子化合物，写出反应的化学方程式____________________。
拓展应用聚苯乙烯的结构为，试回答下列问题：
(1)聚苯乙烯重复出现的结构单元是______，单体是______。
(2)实验测得某聚苯乙烯的相对分子质量(平均值)为52 000，则该高聚物的结构单元重复出现的次数：n＝______。
二、有机合成的一般方法
(1)要合成一种物质，通常采用“逆合成法”来寻找原料，设计可能的合成路线。
(2)在实际生产中，要综合考虑原料来源、反应物的利用率(原子利用率)、反应速率、设备和技术条件、是否有污染物排放、生产成本等问题。
(3)有机高分子合成常见反应
反应类型 加聚 缩聚
反应物特征 含有不饱和键 含有特征官能团
生成物特征 聚合物与单体具有相同的组成，主链上一般只有碳原子 聚合物与单体组成有所不同，主链上除有碳原子外还有其他
产物种类 只有聚合物21世纪教育网 聚合物和小分子
【例2】现有两种烯烃CH2===CH2和CH2===CR2(R为烃基)，它们的混合物进行聚合反应后，产物中含有(　　)。
①　②
③
④　⑤
A．①⑤ B．②④ C．①③⑤ D．只有①
蛋白质含量的测定实验
蛋白质含量的测定方法较多，目前通用的方法为凯式定氮法。
【实验典例】
蛋白质主要由氨基酸组成，平均含氮量为16%左右。通用的蛋白质测试方法——凯式定氮法——是通过测出含氮量来估算蛋白质含量，主要原理为：将食品与硫酸和催化剂一起加热，使蛋白质分解，分解的氨用硼酸吸收后再以盐酸标准溶液滴定，根据酸的消耗量乘以换算系数，即为蛋白质含量。
已知：1 mol氨基能产生1 mol氨气；2NH3＋4H3BO3===(NH4)2B4O7＋5H2O；
(NH4)2B4O7＋2HCl＋5H2O===2NH4Cl＋4H3BO3
某兴趣小组进行了如下实验：
步骤Ⅰ　称取样品1.500 g。
步骤Ⅱ　(略)
步骤Ⅲ　共得到1 L吸收了氨的硼酸样品溶液，从中移取10.00 mL于250 mL锥形瓶中，加入少量水和指示剂，用0.010 mol·L－1的盐酸滴定至终点。
(1)根据步骤Ⅲ填空：
①滴定管用蒸馏水洗涤后，直接加入盐酸进行滴定，则测得样品中氮的质量分数______(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
②锥形瓶用蒸馏水洗涤后，水未倒尽，则滴定时用去盐酸的体积______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
③滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察______。
A．滴定管内液面的变化
B．锥形瓶内溶液颜色的变化
(2)滴定结果如下表所示：
滴定次数[来源:21世纪教育网] 待测溶液的体积/mL 标准溶液的体积
初读数/mL 末读数/mL
1 10.00 0.00 14.90
2 10.00 0.10 15.05
3 10.00 0.50 17.00
该样品中氮的质量分数为______。
1．转变成需经过下列哪种合成途径(　　)。
A．消去―→加成―→消去
B．加成―→消去―→加成
C．加成―→消去―→加成
D．取代―→消去―→加成
2．下列反应是加聚反应的是(　　)。
A．＋HNO3＋H2O
B．CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH
C．(C6H10O5)n＋6nO26nCO2＋5nH2O
D．
3．下图是一些常见有机物的转化关系，关于反应①～⑦的说法不正确的是(　　)。
A．反应①是加成反应
B．只有反应②是加聚反应
C．只有反应⑦是取代反应
D．反应④⑤⑥是取代反应
4．欧盟封杀BPA塑料奶瓶，引起人们对食品包装的安全性问题大讨论。食品保鲜膜按材质分为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等种类。PE保鲜膜可直接接触食品，PVC保鲜膜则不能直接接触食品，它对人体有潜在危害。下列有关叙述不正确的是(　　)。
A．PE、PVC都属于线型高分子化合物，受热易熔化
B．PE、PVC的单体都是不饱和烃，能使溴水退色
C．焚烧PVC保鲜膜会放出有毒气体HCl
D．废弃的PE、PVC均可回收利用以减少白色污染
5．(2012河南开封模拟)山梨酸是一种常见的食品添加剂，它是一种无色针状晶体或白色粉末，它的结构简式为CH3—CH===CH—CH===CH—COOH。下列关于山梨酸的叙述不正确的是(　　)。
A．山梨酸易溶于乙醇
B．山梨酸能和乙醇反应生成酯
C．山梨酸能与氢气发生加成反应
D．1 mol山梨酸能和金属钾反应生成1 mol氢气
6．用线把下列物质的名称、结构简式和单体连接起来。
参考答案
基础梳理整合
一、即时训练1
答案：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　H2＋Cl22HCl　CH2===CH2＋HCl―→CH3CH2Cl
二、1．相对分子质量小　相对分子质量很大的有机高分子化合物　加聚
2．单体　结构单元　链节　聚合度　n
3．塑料、合成橡胶、合成纤维　无　低　好　小　废旧塑料垃圾造成的污染　化学纤维　人造羊毛　羊毛　好　好
4．(1)nCH2===CHClCH2—CHCl
(2)n—CH===CH2
(3)nCF2===CF2
(4)nCH2===CH—CH===CH2
(5)nCH2===CH—CN
即时训练2
答案：天然高分子和合成高分子的主要区别是：合成高分子是人工由单体通过聚合反应而生成的，天然高分子是自然界存在的，不需要人工由单体进行反应而来，天然高分子都能水解，而合成高分子一般都不易与水发生反应。
核心归纳突破
【例1】答案：(1)2　CF2===CF2、CH2===CH2
(2)2　nCF2===CF2―→
nCH2===CH2―→
解析：根据加聚产物单体的推断步骤，根据结构简式可写出CF2===CF2===CH2===CH2，可看出中间两个碳原子已成六个价键，不符合碳四价规则，故把中间的双键断开，即得两种单体，分别是CH2===CH2和CF2===CF2。故两种单体还可聚合生成聚乙烯和聚四氟乙烯。
拓展应用 　答案：(1)　(2)500
解析：本题考查了聚合物的结构单元、单体、聚合度的判断，正确理解相关概念，掌握聚合物结构特征是解决这类试题的关键。根据化学方程式：，可以确定聚苯乙烯的单体为。重复出现的结构单元为；当Mr＝52 000时，则重复出现的次数：n＝＝500。
【例2】C　解析：(1)单一单体形成的加聚物有：
nCH2===CH2
nCH2===CR2。
(2)两单体共同形成的加聚物有：
nCH2===CH2＋nCH2===CR2
(或nCH2===CH2＋nCH2===CR2
)。
实验探究拓展
答案：(1)①偏高　②无影响　③B　(2)13.93%
解析：(2)三次滴定消耗的标准溶液分别是：14.90 mL、14.95 mL、16.50 mL。明显第三次误差太大，有明显的操作错误，前两次平均消耗体积是14.93 mL；
根据方程式和N守恒计算1 L溶液中的含氮量：
n(NH3)＝n(HCl)＝100×14.93 ×10－3×0.01 mol＝1.493×10－2 mol，
w(N)＝1.493×10－2 mol×14 g·mol－1/1.5 g＝13.93%
演练巩固提升
1．A　解析：由发生消去反应得，再与H2加成得到，然后再发生消去反应即可。
2．D
3．C　解析：酯的形成和酯的水解反应均属于取代反应，C项错误。
4．B　解析：聚乙烯、聚氯乙烯都属于线型高分子，具有热塑性，A项正确；PVC的单体是CH2===CHCl，不属于烃，B项错误；PVC中含有氯元素，在燃烧过程中会产生HCl，对人体有害，C项正确；废弃塑料可造成白色污染，回收利用可减少环境污染，D项正确。
5．D　解析：1 mol山梨酸只能与1 mol金属钾反应生成0.5 mol氢气，D选项错误。
6．答案：
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第2讲　溶液的酸碱性
考纲点击
1．了解溶液酸碱性的表示方法，能从酸碱度的角度理解溶液。
2．掌握水的电离与溶液pH的关系。
3．能进行简单的pH计算。
4．初步掌握测定溶液pH的方法，了解测定和控制溶液酸碱性对生产、生活和科学研究的重要意义。
5．掌握酸碱中和滴定的原理，能熟练进行酸碱滴定操作。
一、水的电离和水的离子积常数
1．水是______的电解质，其电离方程式为____________________，通常简写为__________________。
2．一定温度下，由水电离出的c(H＋)与c(OH－)的乘积为一常数，通常用KW表示，其表达式为KW＝c(H＋)·c(OH－)。25 ℃时，该数值为________________。
3．影响水的电离平衡的因素
(1)温度：水的电离是______热过程，加热，______水的电离。
(2)酸、碱：______水的电离。
(3)易水解的盐：________水的电离。
即时训练1升高温度，下列数据不一定增大的是(　　)。
A．化学反应速率v B．水的离子积常数KW
C．化学平衡常数K D．弱酸的电离平衡常数
二、溶液的酸碱性与pH的计算
1．溶液的酸碱性
溶液的酸碱性由________和________的相对大小决定：
(1)c(H＋)________c(OH－)，溶液呈酸性；
(2)c(H＋)________c(OH－)，溶液呈中性；
(3)c(H＋)________c(OH－)，溶液呈碱性。
2．当c(H＋)很小时，直接用物质的量浓度表示溶液酸碱性强弱很不方便，通常采用c(H＋)的______对数来表示，称为溶液的______，其表达式为________。pH越小，溶液的酸性越______；pH越大，溶液的碱性越__________。
3．当pH改变一个单位，c(H＋)改变________倍，即pH每增大1个单位，c(H＋)就减小________倍，pH每减小1个单位，c(H＋)就增大__________倍，若pH改变n个单位，c(H＋)就改变________倍。
4．pH试纸的使用
(1)方法：把小片试纸放在________上，用________蘸取待测液滴在干燥的pH试纸上，试纸变色后，与________对比即可确定溶液的pH。
(2)注意：①pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿，否则待测液因被稀释可能产生误差；②用pH试纸读出的pH只能是整数。
即时训练2下列叙述正确的是(　　)。
A．某稀醋酸溶液的pH＝a，将此溶液稀释1倍后，溶液的pH＝b，则a＜b
B．某温度下，NaCl溶液中c(H＋)＝1×10－6 mol·L－1，该NaCl溶液呈酸性
C．1.0×10－3mol·L－1盐酸的pH＝3.0,1.0×10－8mol·L－1盐酸的pH＝8.0
D．使用pH试纸测定溶液的pH，若使用前用蒸馏水润湿，测定结果一定有误差
三、酸碱中和滴定
1．概念：酸碱中和滴定是利用已知浓度的________去滴定一定体积未知浓度的________，通过测定反应完全时消耗已知浓度的酸(或碱)的体积，从而推算出未知浓度的碱(或酸)的浓度的方法。
2．酸碱中和滴定仪器：________________________等。
3．酸式滴定管盛装________溶液、__________溶液或______溶液。
4．碱式滴定管用于盛装______溶液。
即时训练3某学生做中和滴定实验的过程如下：
①取一支碱式滴定管，用蒸馏水洗净；
②加入待测的NaOH溶液，记录液面刻度读数；
③用酸式滴定管放出一定量标准酸液，置于未经标准酸清洗的洁净锥形瓶中，并加入适量蒸馏水；
④加入两滴酚酞溶液(锥形瓶内)；
⑤滴定时边滴边振荡，眼睛注视滴定管内液面的变化；
⑥当小心滴到溶液由无色变成浅红色时，即停止滴定；
⑦记录液面刻度读数；
⑧根据两次滴定读数得出NaOH溶液体积为22 mL。
指出上述实验过程中的错误之处______________________________________________。
一、水的电离
1．影响水电离平衡的因素
(1)温度：由于水的电离过程吸热，故升温使水的电离平衡右移，即加热能促进水的电离，c(H＋)、c(OH－)同时增大，KW增大，pH变小，但c(H＋)与c(OH－)仍相等，故体系仍呈中性。
(2)酸、碱：在纯水中加入酸或碱，酸电离出的H＋或碱电离出的OH―均能使水的电离平衡左移，即酸、碱的加入抑制水的电离。若此时温度不变，则KW不变，c(H＋)、c(OH―)此增彼减。
即：加酸，c(H＋)增大，c(OH―)减小，pH变小。加碱，c(OH―)增大，c(H＋)减小，pH变大。
(3)能水解的盐：在纯水中加入能水解的盐，由于水解的实质是盐电离出的弱酸根或弱碱阳离子结合水电离出的H＋或OH―，所以水解必破坏水的电离平衡，使水的电离平衡右移。即盐类的水解促进水的电离。
(4)其他因素：向水中加入活泼金属，由于与水电离出的H＋直接作用，因而同样能促进水的电离。
2．外界条件对水的电离平衡的影响与溶液的酸碱性、pH的变化(注意勒夏特列原理的应用)：
条件的变化 水的电离平衡移动方向 c(H＋)、c(OH－)的相对大小 溶液的酸碱性 室温下溶液的pH KW是否变化
(1) HCl 向左移动 c(H＋)＞c(OH－) 酸性 ＜7 不变
(2) CH3COOH 向左移动 c(H＋)＞c(OH－) 酸性 ＜7 不变
(3) NaOH 向左移动 c(H＋)＜c(OH－) 碱性 ＞7 不变
(4) NaCl 不移动 c(H＋)＝c(OH－) 中性 ＝7 不变
(5) NaHSO4 向左移动 c(H＋)＞c(OH－) 酸性 ＜7 不变
(6) CH3COONa 向右移动 c(H＋)＜c(OH－) 碱性 ＞7 不变
(7) NH4Cl 向右移动 c(H＋)＞c(OH－) 酸性 ＜7 不变
(8) 加热 向右移动 c(H＋)＝c(OH－) 中性 ＜7 变大
【例1】水的电离过程为H2OH＋＋OH－，在25 ℃时水的离子积为KW＝1.0×10－14，在35 ℃时水的离子积为KW＝2.1×10－14，则下列叙述正确的是(　　)。
A．c(H＋)随着温度的升高而降低
B．35 ℃时c(H＋)＞c(OH－)
C．35 ℃时的水比25 ℃时的水电离程度小
D．水的电离是个吸热过程
二、溶液的酸碱性及pH的简单计算
1．溶液的酸碱性
(1)酸、碱溶液稀释后的pH变化
注意：酸性溶液无论稀释多少倍，溶液仍为酸性，碱性溶液无论稀释多少倍，溶液仍为碱性。
(2)酸、碱混合时的pH
①酸与碱的pH之和为14，且等体积混合
常温时
②等体积的强酸(pH1)和强碱(pH2)混合
③有强酸(pH1)与强碱(pH2)混合呈中性时，二者的体积关系有如下规律：
a．若pH1＋pH2＝14，则V酸＝V碱
b．若pH1＋pH2≠14，则＝pH1＋pH2－14
(3)溶液酸碱性的测定方法
①酸碱指示剂法：只能测出pH的范围，一般不能准确测定pH。
②pH试纸法：
pH试纸的使用方法是：取一片pH试纸，放在洁净的表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点在试纸中央，然后与标准比色卡对照读取数据。注意：pH试纸在使用时不能用水湿润。
pH试纸的种类：常用的pH试纸有广泛pH试纸(pH范围1～14，可识别的差值为1)和精密pH试纸(pH范围较窄，可以判别的pH差值为0.2或0.3)。
③pH计法：精确测量溶液pH的方法。(pH差值0.01)
2．pH的计算
(1)单一溶液的pH计算
①强酸溶液，如HA，设浓度为c mol·L－1，则c(H＋)＝c mol·L－1，pH＝－lgc。
②强碱溶液，如BOH，设浓度为c mol·L－1，则c(OH－)＝c mol·L－1，c(H＋)＝mol·L－1，pH＝14－lgc。
(2)溶液混合后的pH计算
①强酸与强酸溶液混合，先求c(H＋)，再求pH。
c(H＋)＝
pH＝－lgc(H＋)
②强碱与强碱溶液混合，先求c(OH－)，然后再通过KW求其c(H＋)和pH。
c(OH－)＝
c(H＋)＝
pH＝－lgc(H＋)＝－lg
(3)强酸与强碱溶液混合
①若酸过量
c(H＋)＝
pH＝－lgc(H＋)
②若酸与碱正好完全反应pH＝7；
③若碱过量，则先求c(OH－)，再求c(H＋)和pH。
【例2】25 ℃时，向40 mL pH＝12的Ba(OH)2溶液中，逐滴加入40 mL一定物质的量浓度的NaHSO4溶液，溶液中的Ba2＋恰好完全沉淀。过滤、洗涤并将滤液的体积稀释到100 mL。求NaHSO4溶液的pH和所得滤液的pH。
拓展应用下列说法正确的是(　　)。
A．(2012江西新余模拟)25 ℃时，将20 mL 0.1 mol·L－1 H2SO4溶液和30 mL 0.15 mol·L－1 NaOH溶液混合，若混合后溶液体积不变，则混合溶液的pH为11
B．(2012江西联考)25 ℃时，0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液中水电离出来的c(OH－)大于0.1 mol·L－1 NaOH溶液中水电离出来的c(OH－)
C．(2012湖南长郡中学联考)某物质的溶液中由水电离出的c(H＋)＝1×10－a mol·L－1，若a＞7时，则该溶液的pH一定为14－a
D．(2012哈师大附中等三校联考)水的离子积常数KW随外加酸(碱)浓度的改变而改变
三、酸碱中和滴定
1．中和滴定实验操作
(1)滴定前的准备
滴定管：检漏→水洗→润洗→注液→赶气泡→调液面→初始读数。
锥形瓶：水洗→装液→滴指示剂。
(2)滴定：滴定时，左手旋转酸式滴定管玻璃活塞(或挤压碱式滴定管玻璃球)，右手振荡锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内溶液颜色的变化及滴液速率。当最后一滴刚好使指示剂颜色发生明显变化，且半分钟内不恢复为原色时即为滴定终点。滴定到达终点后，停止滴定，静置片刻，读出并记录最终读数。上述滴定操作再重复两次。
(3)数据处理：取平均值求出结果(至少平行做两次实验)。
2．数据处理和误差分析
(1)为了增强实验数据的可靠性，中和滴定一般要重复2～3次，最后计算时应取几次读数的平均值，作为最终计算时的数据。
(2)实验时由于操作不当，造成中和滴定的误差原因很多，如读数误差、操作误差、计算误差、指示剂的选择误差、药品不纯引起的误差等。因此，要做好本实验，必须各个环节都要注意。下面就以标准盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液为例，分析造成误差的常见因素，并判断对待测碱浓度的影响。
产生误差的常见因素 c(碱)的误差
仪器洗涤[来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网] 酸式滴定管水洗后未用标准液润洗 偏大21世纪教育网
量取待测液的滴定管水洗后未用待测液润洗 偏小
锥形瓶水洗后用待测液润洗 偏大
量器读数 滴定前俯视酸式滴定管，滴定后平视 偏大
滴定前仰视酸式滴定管，滴定后俯视 偏小
操作不当 滴定前酸式滴定管尖嘴部分有气泡，滴定结束后气泡消失 偏大
滴定结束，滴定管尖端挂一滴液体未滴下 偏大
滴定过程中，振荡锥形瓶时，不小心将溶液溅出 偏小
用甲基橙作指示剂，滴至橙色，半分钟内又变为黄色，不处理就计算 偏小
【例3】某实验小组欲测定某市售食用白醋的总酸量(每100 mL食醋中所含醋酸的质量)，设计实验如下：
Ⅰ．试剂和用品
试剂：白醋样品100 mL、0.100 mol·L－1 NaOH标准溶液、蒸馏水、0.1%甲基橙溶液、0.1%酚酞溶液、0.1%石蕊溶液
用品：100 mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管、50 mL酸式滴定管、50 mL碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、100 mL烧杯、酒精灯、火柴、三脚架、石棉网、pH计
Ⅱ．实验步骤
①用酸式滴定管量取10.00 mL市售白醋样品，置于100 mL容量瓶中，加蒸馏水(煮沸除去CO2并迅速冷却)稀释至刻度线，摇匀即得待测食醋溶液。
②用酸式滴定管量取待测白醋溶液20.00 mL。
③用碱式滴定管盛装标准NaOH溶液，静置后，读取数据，记录为NaOH标准溶液体积的初读数。
④滴定，并记录NaOH溶液的终读数。重复滴定2～3次，数据记录如下。
Ⅲ．数据处理与问题讨论
(1)本实验还缺少的一种仪器是__________，实验步骤中存在的错误是______。
(2)甲同学在处理数据过程中计算得到平均消耗的NaOH溶液的体积为：V(NaOH)＝＝20.20 mL
他的计算合理吗？理由是_____________________________________________________。
(3)乙同学在滴定过程中用pH计将溶液的pH变化情况记录如下表。
0.00 10.00 18.00 19.80 19.98 20.00 20.02 20.20 22.00
溶液pH 2.88 4.70 5.70 6.74 7.74 8.72 9.70 10.70 11.70
①请在下面坐标图中作出滴定曲线图。
②由上图可知，在允许的误差范围(±0.1%)内，pH突变的范围为______，所以可选择______指示剂。
附：常见指示剂的变色范围
指示剂 变色的范围(pH)
甲基橙 3.1～4.4
石蕊 5.0～8.0
酚酞 8.2～10.0
(4)该市售白醋样品中醋酸的物质的量浓度是______mol·L－1，样品总酸量为______g/100 mL。
关于酸碱中和滴定实验的应用
分析化学上我们常常借助酸碱中和滴定实验来测定样品的纯度，从而了解该样品是否达到一定的标准。
【实验典例】
某烧碱样品中含有少量不与酸作用的可溶性杂质，为了测定其纯度，进行以下滴定操作：
A．在250 mL容量瓶中配制250 mL烧碱溶液
B．用移液管(或碱式滴定管)量取25.00 mL烧碱溶液于锥形瓶中并加几滴甲基橙指示剂
C．在天平上准确称取烧碱样品w g，在烧杯中加蒸馏水溶解
D．将物质的量浓度为m mol·L－1的标准H2SO4溶液装入酸式滴定管，调整液面，记下开始刻度V1 mL
E．在锥形瓶下垫一张白纸，滴定到终点，记录终点刻度为V2 mL
请完成下列问题：
(1)正确的操作步骤是(填写字母)
______→______→______→D→______。
(2)滴定管读数应注意________________________。
(3)操作中锥形瓶下垫一张白纸的作用是____________________________________
________________________________________________________________________。
(4)操作D中液面应调整到________________________________；尖嘴部分应__________________。
(5)滴定到终点时锥形瓶内溶液的pH约为________；终点时的颜色变化是__________________。
(6)若酸式滴定管没用标准H2SO4润洗，会对测定结果有何影响______(填“偏高”“偏低”或“无影响”，其他操作均正确)。
(7)该烧碱样品的纯度计算式是__________________。
1．下列溶液中一定呈中性的是(　　)。
A．由等体积、等物质的量浓度的一元酸跟NaOH溶液混合后所形成的溶液
B．c(H＋)＝1.0×10－7 mol·L－1的溶液
C．pH＝14－pOH的溶液
D．pH＝pOH的溶液
2．某温度下，向pH＝6的蒸馏水中加入NaHSO4晶体，保持温度不变，测得溶液的pH为2。下列对该溶液的叙述中，不正确是(　　)。
A．该温度高于25 ℃
B．由水电离出来的H＋的浓度是1.0×10－10mol·L－1
C．加入NaHSO4晶体抑制了水的电离
D．该温度下加入等体积pH＝12的NaOH溶液，可使该溶液恰好呈中性
3．常温下取浓度相同的NaOH和HCl溶液，以3∶2体积比相混合，所得溶液的pH等于12，则原溶液的浓度为(　　)。
A．0.01 mol·L－1 B．0.07 mol·L－1
C．0.05 mol·L－1 D．0.50 mol·L－1
4．常温时，在由水电离产生的H＋与由水电离产生的OH－的浓度的乘积为1×10－24的溶液中，一定能大量共存的离子组是(　　)。
①K＋、Cl－、NO、S2－　②K＋、Fe2＋、I－、NO　③Na＋、Cl－、NO、SO　④Na＋、Ca2＋、Cl－、HCO　⑤K＋、Ba2＋、Cl－、NO
A．①③ B．③⑤ C．③④ D．②⑤
5．室温下，将1.000 mol·L－1盐酸滴入20.00 mL 1.000 mol·L－1氨水中，溶液pH和温度随加入盐酸体积变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是(　　)。
A．a点由水电离出的c(H＋)＝1.0×10－14 mol·L－1
B．b点：c(NH)＋c(NH3·H2O)＝c(Cl－)
C．c点：c(Cl－)＝c(NH)
D．d点后，溶液温度略下降的主要原因是NH3·H2O电离吸热
6．(2013广东东莞高级中学综合测试)常温时，下列关于电解质溶液的叙述正确的是(　　)。
A．稀释pH＝10的氨水，溶液中所有离子的浓度均降低
B．pH均为5的盐酸和氯化铵溶液中，水的电离程度相同
C．等浓度的碳酸钠与碳酸氢钠溶液相比，碳酸钠溶液的pH大
D．分别中和pH与体积均相同的硫酸和醋酸，硫酸消耗氢氧化钠的物质的量多
参考答案
基础梳理整合
一、1．极弱　2H2OH3O＋＋OH－　H2OH＋＋OH－
2．1.0×10－14
3．(1)吸　促进　(2)抑制　(3)促进
即时训练1
C　解析：C．升高温度，吸热反应平衡常数增大，放热反应平衡常数减小。
二、1．c(H＋)　c(OH－)　(1)＞　(2)＝　(3)＜
2．负　pH　pH＝－lgc(H＋)　强　强
3．10　10　10　10n
4．表面皿　玻璃棒　标准比色卡
即时训练2
A　解析：稀CH3COOH稀释，电离程度增大，但c(H＋)减小，pH增大，A正确；NaCl溶液中c(H＋)＝c(OH－)，呈中性。酸无论稀释多少倍，pH只能接近7，不可能大于或等于7。使用湿润的pH试纸测定中性溶液的pH，不产生误差。
三、1．酸或碱　碱或酸
2．酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、烧杯、锥形瓶
3．酸性　强氧化性　有机
4．碱性
即时训练3
答案：②加入待测液前，应用待测碱液清洗碱式滴定管。
⑤滴定时应注视锥形瓶内液体颜色的变化，而不要去关注滴定管内液面的变化。
⑥滴到浅红色在半分钟之内颜色不消失，才能停止滴定而不是立即停止。
⑧NaOH的体积应精确到0.1，估读到0.01，记录22 mL是错误的，应为22.00 mL。
解析：从表面看，此实验似乎做反了，应用标准酸滴定未知碱，而不是用未知碱滴标准酸。实际上整体操作并没有错，因为正滴与反滴的目的一致。已知c酸、V酸滴定读出V碱，照样可计算求得c碱，但在过程中有一些操作的错误。
核心归纳突破
【例1】D　解析：温度从25 ℃升高到35 ℃，KW增大，说明升温促进水的电离，水的电离过程吸热，D正确，A、C错误。水电离出的c(H＋)＝c(OH－)，与温度无关。
【例2】答案：2.3　11.3
解析：40 mL pH＝12的Ba(OH)2溶液，n[Ba(OH)2]＝40×10－3 L×mol·L－1＝2×10－4 mol。当加入NaHSO4溶液使Ba2＋恰好完全沉淀时，发生的反应为：Ba(OH)2＋NaHSO4===BaSO4↓＋NaOH＋H2O，所以n(NaHSO4)＝2×10－4 mol，c(NaHSO4)＝＝5×10－3 mol·L－1，c(H＋)＝5×10－3 mol·L－1，pH＝3－lg5＝2.3。
反应后还剩余n(OH－)＝2×10－4 mol，所以滤液中c(OH－)＝＝2×10－3 mol·L－1，c(H＋)＝mol·L－1，pH＝14－(3－lg2)＝11.3。
拓展应用　B　解析：A选项，碱过量求溶液中的c(OH－)＝＝10－2 mol·L－1，溶液中c(H＋)＝10－12 mol·L－1，pH＝12；B选项，Na2CO3促进水的电离，而NaOH抑制水的电离，正确；C选项，若a＞7时，水的电离程度减小，酸、碱均可以使水的电离程度减小，错误；水的离子积常数只是温度的函数，D错误。
【例3】答案：(1)锥形瓶　步骤①中不能在容量瓶中直接配制溶液
(2)不合理，因为第3组数据明显偏大，不应采用
(3)①
②7.74～9.70　0.1%酚酞溶液
(4)1.00　6.00
解析：本题考查中和滴定的仪器、操作等实验基本技能和数据处理能力。(2)平行实验中若某一组的数据与其他组的数据相差较大，则为无效数据，不能用于计算，第3组数据明显偏大，不应采用；(3)作pH变化曲线发现，NaOH消耗20.00 mL时，pH发生突变，范围为7.74～9.70，酚酞的变色范围为8.2～10.0，故应用酚酞作指示剂；(4)V(NaOH)＝＝20.00 mL，c(CH3COOH)＝20.00×10－3 L×0.100 mol·L－1/20.00×10－3 L＝0.100 mol·L－1；样品总酸量为0.100 mol·L－1×10×100×10－3 L×60 g·mol－1＝6.00 g。
实验探究拓展
实验典例
答案：(1)C　A　B　E
(2)滴定管垂直；装液和放液后需要等一会，等液面上下不发生变化时才能读数；读数时要平视，视线与凹液面最低点相平；读数应读到0.01 mL
(3)便于准确判断滴定终点时溶液的颜色变化情况
(4)零刻度或零刻度以下的某一刻度　充满溶液，无气泡
(5)3.1～4.4　由黄色变为橙色
(6)偏高　(7)%
解析：(1)本题应先配制250 mL NaOH溶液，取25.00 mL于锥形瓶中，用H2SO4溶液进行滴定，故正确的操作步骤是C→A→B→D→E。
(2)滴定管读数时，滴定管要垂直，装液和放液后需等一会，待液面不发生变化时才能读数；读数时要平视，视线与凹液面最低点相平；读数读到0.01 mL。
(3)放一张白纸有利于准确判断滴定终点时溶液的颜色变化情况。
(4)调整液面时应调至零刻度或零刻度以下某一刻度，尖嘴部分应充满溶液，无气泡。
(5)滴定时锥形瓶内溶液的pH由大变小，终点时pH约为3.1～4.4，溶液颜色由黄色变为橙色。
(6)若酸式滴定管没有用标准H2SO4溶液润洗，则滴定时消耗H2SO4溶液的体积偏大，所测烧碱溶液的浓度偏高。
(7)滴定时消耗溶质H2SO4的物质的量为mol，则反应掉NaOH的物质的量为mol。NaOH的纯度为×100%＝%。
演练巩固提升
1．D　解析：等体积等浓度的一元强酸、强碱混合后溶液才呈中性，A错；只有在25 ℃时，中性溶液中c(H＋)＝1.0×10－7 mol·L－1，且pH＝pOH，而本题未指明温度条件，故B、C错误；D中c(H＋)＝c(OH－)，溶液一定呈中性。
2．D　解析：本题主要考查溶液中水的电离。某温度下蒸馏水的pH＝6，所以KW＝1.0×10－12，大于25 ℃时的KW＝1.0×10－14，所以温度高于25 ℃，A正确；c(H＋)水＝c(OH－)水＝＝mol·L－1＝1.0×10－10mol·L－1，故B正确；NaHSO4能完全电离出氢离子，相当于一元强酸，抑制水的电离，C正确；注意KW变为1.0×10－12了，所以应加入等体积pH＝10的NaOH溶液，可使该溶液恰好呈中性，所以D错。
3．C　解析：设NaOH和HCl溶液的浓度为c mol·L－1，体积分别为3V、2V，混合时发生NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，可知碱过量，则
c(OH－)＝＝mol·L－1
由于pH＝12，c(H＋)＝10－12 mol·L－1，c(OH－)＝＝mol·L－1＝10－2 mol·L－1＝ mol·L－1　c＝0.05 mol·L－1，故选C。
4．B　解析：c(H＋)水·c(OH－)水＝1×10－24，则c(H＋)水＝1×10－12 mol·L－1＜1.0×10－7 mol·L－1，水的电离受到了抑制，则此溶液可能是pH＝2的酸溶液，也可能是pH＝12的碱溶液。①若为酸溶液，则H＋、NO与S2－反应；②若为碱溶液，则有Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓发生；若为酸溶液，则H＋、Fe2＋、NO或H＋、I－、NO发生氧化还原反应；④HCO既不能与H＋大量共存，也不能与OH－大量共存。
5．C　解析：本题综合考查水溶液中的电离平衡以及酸碱中和滴定的相关知识。pH＝14或0时，由水电离出的c(H＋)＝1.0×10－14 mol·L－1，a点7＜pH＜14，因此水电离出的c(H＋)＞1.0×10－14 mol·L－1，故A错误；b点不能确定氨水是否与HCl恰好反应，若未恰好反应，该关系式不成立，故B错误；根据电荷守恒有：c(NH)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，在c点pH＝7，即c(H＋)＝c(OH－)，故有c(NH)＝c(Cl－)，C正确；d点时盐酸和氨水恰好完全反应，放热最多，再加盐酸温度降低只能是加入盐酸的温度低于溶液温度，这才是温度下降的原因。
6．C　解析：A项，稀释氨水，c(OH－)降低，则c(H＋)增大，故不正确；B项，盐酸抑制水的电离，而氯化铵水解促进水的电离，故不正确；D项，pH相同的硫酸和醋酸，醋酸的浓度比硫酸大得多，故等体积的两种酸，醋酸消耗氢氧化钠的物质的量多，故不正确。
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第九单元　有机化合物的获得与应用
第1讲　化石燃料与有机化合物
考纲点击
1．认识化石燃料综合利用的意义。
2．了解甲烷、乙烯、苯等的主要性质。
3．认识乙烯、氯乙烯、苯的衍生物等在化工生产中的重要作用。
一、天然气的利用　甲烷
1．有机化合物
(1)概念：通常把含有________________的化合物称为有机化合物。
(2)组成元素：除含碳元素外，通常还含______、______、______、硫、磷、卤素等元素。
(3)碳原子最外层有______电子，可形成____________、____________、____________等多种形式的共价键。
(4)碳原子可连成________，也可连成__________；链状碳骨架上可____________，也可______________；环可以是________，也可以是________等。
2．烷烃
(1)烷烃的通式为____________________，__________(沼气主要成分)是最简单的烷烃，为____________形的立体结构，结构式为________________________。点燃前，必须________，燃烧时火焰呈________色，其化学反应方程式为______________________。
(2)把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛Na2SiO3溶液的水槽里，放在光亮处。如下图所示：
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①片刻后发现试管中气体颜色________，原因是________________________________。
②试管中的液面________，原因是_____________________________________________。
③试管壁上有________出现，原因是___________________________________________。
④水槽中还观察到________________，原因是____________________________________。
⑤产物有________种，最多的是________________________。
特别提示：①有些化合物，如CO2、CaCO3、KSCN、H2CO3等，尽管含有碳元素，但属于无机化合物。即有机物含有碳元素，而含有碳元素的化合物不一定是有机物。
②置换反应和取代反应的区别：置换反应的特征是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，主要用于无机化学反应，一定是氧化还原反应；而取代反应是有机化合物中基团之间的相互替代，不一定有单质参加，也不一定有单质生成，且通常用于表示有机化学反应。
即时训练1下列物质中属于有机物的是(　　)。
①乙醇　②食盐　③石墨　④甲烷　⑤蔗糖　⑥水　⑦一氧化碳　⑧碳酸钙　⑨乙酸
A．①②④⑤⑨ B．①④⑤⑨
C．①③④⑤⑦⑧⑨ D．①④⑤⑥
即时训练2下列有关甲烷性质的叙述，正确的是(　　)。
A．甲烷是一种无色、有臭味的气体21世纪教育网
B．甲烷易溶于水
C．甲烷是一种混合物
D．甲烷与氯气在光照条件下能发生反应
二、乙烯的结构与性质
1．组成和结构特点
乙烯
分子式
电子式
结构式
结构简式
分子构型 所有原子均在__________上
2．物理性质
色稍有气味的____体，____溶于水，与空气的密度____________(收集时用________法)。
3．化学性质
化学性质 反应方程式
____反应[来源:21世纪教育网] 与O2反应(可燃性)[来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网]
与酸性KMnO4溶液反应(特征反应) —
______反应(与卤素单质、氢气等) 如与Br2：_________________________________________________________
加聚反应
即时训练3既可以用来鉴别甲烷和乙烯，又可以用来除去甲烷中混有的少量乙烯的操作方法是(　　)。
A．混合气通过盛酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶
B．混合气通过盛足量溴水的洗气瓶
C．混合气通过盛蒸馏水的洗气瓶
D．混合气跟适量氯化氢混合
三、苯的结构与性质
1．组成和结构特点：分子式为__________，结构简式为________________或__________________，为____________形的分子，分子里____存在一般的碳碳双键，其中6个碳原子之间的键________相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的________的键。
2．物理性质：苯是一种____色、有________气味、____毒的液体，密度比水____，__________水；沸点为80.5 ℃，熔点为5.5 ℃，当温度低于5.5 ℃时，苯就会凝结成____色的________。
3．化学性质：______取代、______加成、______氧化。
反应的化学方程式 反应条件
苯与溴发生取代反应 ＋Br2＋HBr ______作催化剂
苯与浓硝酸发生取代反应 50 ℃～60 ℃水浴加热、__________作催化剂、吸水剂
苯与氢气发生加成反应 ＋3H2 镍作催化剂
氧化反应 具有可燃性，燃烧时有明显而带有浓烟的火焰。苯不能使酸性KMnO4溶液褪色
特别提示：(1)加成反应与取代反应的区别：加成反应是加合在一起，生成物只有一种；取代反应的生成物不止一种。
(2)所有烃均能在空气中燃烧而被氧化，随着含碳量的增大，火焰越来越明亮，如甲烷燃烧是淡蓝色火焰，无烟；乙烯是明亮的火焰，有烟；苯火焰更明亮，并有浓烟。
(3)乙烯与苯都与Br2反应，但有很大区别：①反应条件不同，乙烯与溴水在通常状况下就能进行，苯是与液溴在有催化剂的条件下才能进行；②反应类型不同，乙烯发生的是加成反应，苯发生的是取代反应。
即时训练4关于苯的下列说法正确的是______。
①苯分子是环状结构；②表示苯的分子结构，其中含碳碳双键，因此苯的性质跟乙烯相似；③苯的分子式是C6H6，分子中的碳原子远没有饱和，因此能使溴水褪色；④苯与高锰酸钾酸性溶液混合振荡静置后，现象为液体分层，上层无色，下层紫红色；⑤苯在一定条件下既能发生取代反应，又能发生加成反应。
四、石油和煤
1．石油的炼制
(1)石油的组成
石油的组成元素主要是______和______，组成成分主要是______。石油是多种烃的混合物。
(2)石油的炼制方法
炼制方法 分馏 裂化 裂解
目的 将________进行分离 提高__________的产量和质量 获取化工原料
原理 用__________和________的方法把石油分成不同________范围的蒸馏产物 在催化剂存在的条件下，把相对分子质量____、沸点____的烃断裂为相对分子质量____、沸点____的烃 在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂为________、______等小分子的烃
变化 ________变化 ________变化 ________变化
原料
产品 优质________
2．煤的干馏
(1)煤的成分：是由__________和__________所组成的复杂的混合物。
(2)煤的干馏
将煤______________________使其分解的过程叫煤的干馏，也叫煤的焦化，是________变化。
即时训练5据媒体报道，我国2011年石油需求量将达4.83亿吨，同比增长6.2%。石油是工业的血液，石油化工美化了人们的生活。
(1)为什么要对石油进行裂化与裂解？
________________________________________________________________________
(2)水煤气的成分和液化石油气的成分有何区别？
________________________________________________________________________
一、几类烃的比较
甲烷 乙烯 苯
结构简式 CH4 CH2===CH2
结构特点 全部单键，饱和烃 含碳碳双键，不饱和链烃 介于单键和双键之间的独特的键
空间构型 正四面体 平面结构 平面正六边形
物理性质 无色气体，难溶于水 无色液体
化学性质 燃烧 易燃，完全燃烧生成CO2和水
溴(CCl4) 不反应 加成反应 不反应(在Fe作用下发生取代反应)
KMnO4(H2SO4) 不反应 氧化反应 不反应
鉴别 溴水不褪色或KMnO4溶液不褪色 溴水褪色或KMnO4(H＋)溶液褪色 加入溴水时振荡分层，上层呈橙红色，下层为无色
主要反应类型 取代 加成、加聚 加成、取代
【例1】(1)有机化合物的结构简式可进一步简化成键线式，如：
CH3CH2CH2CH3　
CH3CH===CHCH3　
写出下列物质的分子式：
①______________________________________________________________
②_______________________________________________________________
③_______________________________________________________________
④________________________________________________________________
(2)有下列反应
①由乙烯制氯乙烷　②乙烷在空气中燃烧　③乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色　④乙烯通入酸性高锰酸钾溶液　⑤由乙烯制聚乙烯　⑥甲烷与氯气光照
其中属于取代反应的是__________(填序号，下同)；属于氧化反应的是__________；属于加成反应的是________；属于加聚反应的是____________。
规律总结
取代反应、加成反应、加聚反应的比较
取代反应 加成反应 加聚反应
概念 有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应 有机物分子中双键(或叁键)两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应 由不饱和的相对分子质量小的化合物分子结合成相对分子质量大的化合物分子的反应
反应特点 可发生分步取代反应 有时只有一种加成方式，有时也有多种加成方式 反应一般为单方向进行，一般不可逆
拓展应用1下列化合物的分子中，所有原子都处于同一平面的是(　　)。
A．乙烷 B．甲苯 C．氯仿 D．四氯乙烯
二、有机物燃烧的规律
1．气态烃完全燃烧前后气体体积的变化。
CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O
(1)燃烧后温度高于100 ℃时，水为气态：
ΔV＝V后－V前＝－1
y＝4时，ΔV＝0，体积不变。
y＞4时，ΔV＞0，体积增大。
y＜4时，ΔV＜0，体积减小。
(2)燃烧后温度低于100 ℃，水为液态：
ΔV＝V前－V后＝1＋，体积总是减小。
无论水为气态，还是液态，燃烧前后气体体积的变化都只与烃分子中的氢原子数有关，而与烃分子中的碳原子数无关。
2．烃类完全燃烧时所耗氧气量的规律。
完全燃烧时的通式：
CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O
(1)相同条件下等物质的量的烃完全燃烧时，(x＋)值越大，耗O2量越多。
(2)质量相同的有机物，其含氢百分率(或值)越大，则耗O2量越多。
(3)1 mol有机物每增加一个CH2，耗O2量多1.5 mol。
(4)1 mol含相同碳原子数的烷烃、烯烃、炔烃耗O2量依次减少0.5 mol。
(5)质量相同的烃CxHy，越大，则生成的CO2越多；若两种烃的相等，质量相同，则生成的CO2和H2O均相等。
3．碳的质量分数相同的有机物(实验式可以相同也可以不同)，只要总质量一定，以任意比混合，完全燃烧后产生的CO2的量总是一个定值。
4．不同的有机物完全燃烧时，若生成的CO2和H2O的物质的量之比相同，则它们分子中C与H的原子个数比也相同。
【例2】现有A、B、C三种烃，其球棍模型如图：
(1)等质量的以上物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是______(填对应字母，下同)。
(2)同状况、同体积的以上三种物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是______。
(3)等质量的以上三种物质燃烧时，生成二氧化碳最多的是______，生成水最多的是______。
(4)在120 ℃、1.01×105 Pa下时，有两种气态烃和足量的氧气混合点燃，相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化，这两种气体是______。
拓展应用2在常温、常压下，取下列四种气态烃各1 mol，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是(　　)。
A．CH4 B．C2H6 C．C3H8 D．C4H10
探究甲烷与氯气的取代反应
烷烃都能与卤素单质发生取代反应，实验操作中要注意实验条件的选择，尽管该反应需要的条件是“光照”，但该“光照”的“光”是漫射光，而不是强光的直射。
【实验典例】
某学校课外实验小组欲探究甲烷的性质。实验小组成员发现实验台有两个盖有毛玻璃片的集气瓶(其中一瓶为甲烷、一瓶为氯气)。小组成员从实验台上拿出一支规格为20 mL的刻度试管，想用该试管依次取5 mL甲烷、15 mL氯气配成混合气体进行实验探究。
请你帮助他们完成下列问题：
(1)用最简单的方法区别两个集气瓶中气体：______________________________________
_______________________________________________________。
(2)有同学提出用分液漏斗、双孔橡胶塞、玻璃管等仪器组装，可以将集气瓶中的气体取到刻度试管中。请你画出在刻度试管中取用5 mL甲烷、15 mL氯气的混合气体的操作装置，并说明简单的操作方法：______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在水槽中将橡皮塞塞在集有混合气体的试管口上，取出，放置在________(填写下面的序号)的地方，探究甲烷与氯气的取代反应。
A．黑暗中 B．阳光直射的地方
C．室内自然光 D．任何地方
写出该反应中的一个化学方程式：_________________________________________。
足够长的一段时间后，用手握住试管，口朝下，伸入水中，在水下拔下橡皮塞，可以观察到的现象是_______________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
(4)通过(3)的实验现象，结合氨气的喷泉实验，请你设计一个上述甲烷取代反应的喷泉实验。简述实验方法：___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
1．甲烷探测仪是一款很给力的产品，对保护人民财产安全大有用处。下列关于甲烷的叙述中错误的是(　　)。
A．甲烷分子是一种呈正四面体构型的化合物
B．甲烷分子中两个氢原子被氯原子取代后，可形成两种不同结构的分子
C．甲烷是重要的化工原料，其分解产物可用于合成氨工业
D．“抽”出煤矿坑道中的甲烷，既可用作清洁燃料，又可防止煤矿发生爆炸事故
2．下列说法正确的是(　　)。
A．CH2===CH—CH3＋Br2CH2Br—CH===CH2＋HBr属于加成反应
B．苯使溴水褪色是发生了加成反应
C．葡萄糖使溴水褪色不是发生加成反应，而是发生氧化还原反应
D．苯与液溴在三氯化铁作催化剂的条件下发生加成反应
3．100 ℃时，两种烃蒸气组成的混合气体完全燃烧后所得CO2和H2O的物质的量随混合烃的总物质的量变化如图所示。则下列对该混合烃组成的判断正确的是(　　)。
A．一定含有甲烷 B．一定含乙烯
C．一定含有苯 D．一定不含乙烯
4．如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。
(1)假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式__________
________________________________________________________________________。
(2)经过几个小时的反应后，U形管右端的玻璃管中的水柱变化是________(填字母序号，下同)。
A．升高 B．降低
C．不变 D．无法确定
(3)U形管左端的气柱变化可能是________。
A．体积增大 B．体积减小
C．消失 D．不变
(4)试解释U形管右端的玻璃管中水柱变化的原因____________________________
________________________________________________________________________。
参考答案
基础梳理整合
一、1．(1)碳元素
(2)氢　氧　氮
(3)4个　碳碳单键　碳碳双键　碳碳叁键
(4)链状　环状　带支链　不带支链　单环　多环
2．(1)CnH2n＋2　CH4　正四面体　　验纯　淡蓝　CH4＋2O2CO2＋2H2O
(2)变浅　CH4与Cl2发生取代反应　上升　CH4与Cl2反应生成的HCl极易溶于水　油状液滴　生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体且在水中溶解度不大　有白色沉淀生成　Na2SiO3与生成的HCl反应，生成H2SiO3沉淀　5　HCl
即时训练1
B
即时训练2
D　解析：CH4是一种无色、无味、不溶于水的纯净物，CH4与Cl2在光照的条件下发生取代反应。
二、1．C2H4　H∶　CH2===CH2　同一平面
2．无　气　难　近似相等　排水
3．氧化　CH2===CH2＋3O22CO2＋2H2O　加成　CH2===CH2＋　nCH2===CH2
即时训练3
B　解析：酸性高锰酸钾溶液能将甲烷中的乙烯氧化而除去，但又引入新的杂质CO2，故A方案不可取；乙烯与溴因发生反应CH2===CH2＋Br2―→，生成油状液体1,2－二溴乙烷，所以可利用该反应除去甲烷中的乙烯，B正确；甲烷与乙烯均难溶于水，C错误；乙烯在适当条件下才能与HCl发生加成反应，且无法控制通入HCl的量，D错误。
三、1．C6H6　　平面正六边　不　完全　独特
2．无　特殊　有　小　难溶于　无　晶体
3．易　难　难　铁粉　＋HO—NO2—NO2＋H2O　浓硫酸
即时训练4
答案：①④⑤
四、1．(1)碳　氢　烃
(2)石油　轻质液体燃料　蒸发　冷凝　沸点　大　高　小　低　乙烯　丙烯　物理　化学　化学　石油　重油　分馏产品　石油气、汽油、煤油、柴油、重油、沥青　汽油　乙烯、丙烯
2．(1)有机物　无机物
(2)隔绝空气加强热　化学　H2　CH4
即时训练5
(1)石油分馏获得轻质液体燃料的产量不够高。为了提高轻质液体燃料的产量，特别是提高汽油的质量，要对石油进行裂化。
为了得到更多的乙烯、丙烯等小分子不饱和烃，石油化工生产中，用石油分馏产品做原料，采用更高的温度，使其中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等小分子烃。裂化和裂解都是化学变化。
(2)水煤气是碳在高温下和水蒸气反应制得的，其成分是CO和H2，而液化石油气是含碳原子数较少的烃，主要是丙烷和丁烷。
核心归纳突破
【例1】答案：(1)①C6H14　②C5H10　③C7H12　④C10H8
(2)⑥　②④　①③　⑤
解析：(1)从已知图示中可知键线式的书写只要求表示出碳碳键以及与碳原子相连的基团，图示中的一个拐点和终点均表示一个碳原子。(2)依据各有机物的性质及取代反应、加成反应、氧化反应及聚合反应的概念进行分析。
拓展应用1 　D
【例2】答案：(1)A　(2)C　(3)B　A　(4)AB
解析：据球棍模型可知A为CH4，B为C2H4，C为C2H6。
(1)等质量的烃完全燃烧时，氢元素的质量分数越大，耗氧量越大，CH4、C2H4、C2H6中的依次为、、，故CH4耗O2最多。
(2)等物质的量的烃CxHy完全燃烧时，(x＋)的值越大，耗氧量越大，CH4、C2H4、C2H6的x＋依次为1＋＝2、2＋＝3、2＋＝3.5，故C2H6耗O2最多。
(3)n(CO2)＝n(C)＝×1、×2、×2，×2最大，故C2H4生成的CO2最多；n(H2O)＝n(H)＝×4、×4、×6，×4最大，故CH4生成的H2O最多。
(4)温度大于等于100 ℃条件下，当烃分子中含有4个氢原子时，该烃完全燃烧前后气体体积不变，y＝4的为CH4、C2H4，故答案为CH4、C2H4。
拓展应用2 　D　解析：烃的燃烧通式为：CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O，可见等物质的量的烃相比，(x＋)越大，对应的烃耗O2量越多。
实验探究拓展
答案：(1)有颜色的一瓶中为氯气，另外一瓶中为甲烷
(2)装置如下图所示
先将双孔塞塞到盛有氯气的集气瓶口上，打开分液漏斗旋塞，使食盐水缓缓流下，收集15 mL氯气；然后将双孔塞换到盛有甲烷的集气瓶上，再打开分液漏斗旋塞，排出试管中所有的食盐水即可
(3)C　CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl(或CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl或CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl或CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl)　试管内有水柱慢慢上升
(4)在烧瓶中收集～体积的甲烷，然后再收集满氯气，在烧瓶口塞上连有玻璃导管、乳胶管、止水夹(止水夹夹在乳胶管上)的单孔塞，在有光亮的地方放置片刻，待烧瓶内的黄绿色消失时，将玻璃导管插入水中，打开止水夹，便可形成喷泉
解析：(1)通过观察法可以区别，有颜色的集气瓶中为氯气，另外一集气瓶中为甲烷。
(2)按照答案图中所示的装置，用排饱和食盐水的方法可以分别收集预定体积的气体。
(3)烷烃的取代反应需要的光为自然光，不能在阳光直射下，否则会导致反应太快而发生爆炸。
(4)形成喷泉的条件是：容器内外要形成压强差，甲烷与Cl2反应后的产物之一HCl极易溶于水，CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下都为液态，因此在一定条件下，甲烷与Cl2反应完毕，接触到水，会造成容器内压强减小，从而可形成喷泉。
演练巩固提升
1．B　解析：甲烷分子中两个氢原子被氯原子取代后，形成的分子只有一种结构，选项B错误。
2．C　解析：A中碳碳双键没有发生变化，符合“有上有下”的特点，是取代反应；B中苯使溴水褪色是物理变化——萃取； C中葡萄糖具有还原性，可以被弱氧化剂——新制氢氧化铜悬浊液氧化，所以也能被强氧化剂溴水氧化；D是取代反应。
3．A　解析：由图像中的线性关系，选取混合烃的总物质的量为1 mol作研究，生成的CO2和H2O的物质的量分别为1.6 mol和2 mol，故其平均分子组成为C1.6H4，由于碳原子数小于1.6的烃只有甲烷一种，因此一定含有甲烷。CH4分子中含4个氢原子，故另一种分子中一定含4个氢原子，且其碳原子数大于1.6，故可能是乙烯，一定不含苯。
4．答案：(1)CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl
(2)B
(3)BC(注意：体积消失是体积减小的极限)
(4)由(1)中化学方程式知，反应中气体的物质的量减少，且生成的HCl能够溶解于水，所以U形管左端压强减小，右侧玻璃管中的水柱降低
解析：甲烷与氯气反应充分最终生成的有机物为CCl4，可认为反应如下：CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl；由于甲烷的四种氯代产物中只有CH3Cl为气体，其余都为液体，且生成的HCl极易溶于水，所以U形管中左边压强减小，导致左端的气柱体积减小，右端的玻璃管中水柱下降。
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第3讲　微粒之间的相互作用力
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1．了解化学键的定义。了解离子键的概念、形成以及离子化合物的概念。了解共价键的概念、形成以及共价化合物的特点。
2．了解物质的组成、结构和性质的关系。了解化学反应的本质、基本原理以及能量变化等规律。
3．了解分子间作用力对物质某些物理性质的影响。以水为例初步了解氢键。
4．了解几种晶体类型(离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体)及其性质。了解同素异形体的含义。
一、化学键和分子间作用力
1．化学键
定义：__________________________。
2．离子键与共价键
键型 离子键 共价键
概念 使带相反电荷的______结合的相互作用 原子间通过__________所形成的强烈的相互作用
成键方式
成键微粒
形成条件 __________与________化合时一般形成离子键 ________化合时一般形成共价键
存在 离子化合物21世纪教育网 绝大多数非金属单质、共价化合物、某些离子化合物
3．化学反应的实质
(1)化学键的形成
化学键的形成与__________有关，主要通过两个方面来实现。
①原子的价电子间的____——离子键。
②原子的价电子间的______——共价键。
(2)化学反应的本质
反应物分子内____________和产物分子中__________。
4．分子间作用力和氢键
(1)分子间作用力
①定义：______________的作用力，又称__________。
②特点：分子间作用力比化学键______得多，它主要影响物质的______、______等物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。
③变化规律
一般说来，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力______，物质的熔、沸点也______。例如，熔、沸点：I2____Br2____Cl2____F2。
(2)氢键
①定义：分子间存在着一种比分子间作用力____的相互作用。
②形成条件
除H外，形成氢键的原子通常是____、____、____。
③存在
氢键存在广泛，如蛋白质分子、H2O、NH3、HF等分子之间。分子间氢键会使物质的熔点和沸点________。
即时训练1下列物质发生变化时：
破坏离子键的是______；破坏共价键的是______；破坏分子间作用力(范德华力)的是____________；破坏氢键的是______。
①碘的升华　②冰融化　③食盐溶于水　④HCl溶于水　⑤干冰气化　⑥甲烷在纯氧中燃烧　⑦液态HCl变成气体　⑧MgO受热熔化
即时训练2下列每组中各物质内既有离子键又有共价键的一组是(　　)。
A．NaOH、H2SO4、(NH4)2SO4
B．MgO、Na2SO4、NH4HCO3
C．Na2O2、KOH、Na2SO4
D．HCl、Al2O3、MgCl2
二、电子式、结构式
1．电子式
定义：在________周围，用“·”或“×”来表示原子或阴离子的______的式子。
特别提示：(1)书写电子式或判断电子式的正误时，首先要判断化合物是离子化合物还是共价化合物，然后再进行书写或判断。
(2)注意区分有机的“基”和无机的“离子”。“基”呈电中性，如—OH，其电子式为∶∶H；离子带电荷，如OH－，其电子式为[∶∶H]－。
2．结构式
用一条短线“—”表示________________的式子。常见物质的结构式如下表。
化学式 结构式 化学式 结构式
N2 N≡N CH4
NH321世纪教育网 CO2 O===C===O
HCl H—Cl HClO H—O—Cl
即时训练3(1)写出下列物质的电子式
N：__________________________________________
O：__________________________________________
N2：________________________________________
Cl2：________________________________________
H2O：________________________________________
NaCl：________________________________________
NaOH：________________________________________
NH4Cl：________________________________________
(2)写出下列物质的结构式
N2：______________　CO2：______________
CH4：______________　NH3：______________
三、晶体的类型
1．物质可分为晶体和非晶体
晶体具有一定的________和固定的________。
2．常见晶体的类型及性质
(1)离子晶体
①在离子晶体中构成晶体的基本微粒是____________，不存在单个的______，因此离子晶体只能以化学式表示，而无分子式，在化学式中也只能表示阴、阳离子的个数比。
②离子晶体是通过较强的______形成的，破坏它需____的能量，因此离子晶体的熔、沸点______。
(2)原子晶体和分子晶体
①在原子晶体中构成晶体的微粒是______，其化学式也只能表示各____________，而不能表示真正的分子组成。
②分子晶体的特点是在晶体中有真正的______存在。分子与分子之间依靠________________结合在一起，在分子内部则是原子之间通过______结合在一起。
特别提示：比较晶体的熔点，首先比较晶体类型，一般是原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。若有相同类型的晶体，则比较这些晶体中粒子相互作用的强弱。同是原子晶体，则比较原子半径的大小，共价键键长的大小从而确定共价键的强弱；同是离子晶体时，比较离子半径大小，离子电荷的多少，确定离子键的强弱；同是分子晶体时，则比较分子间范德华力的大小。
即时训练4(2012上海)氮氧化铝(AlON)属原子晶体，是一种超强透明材料。下列描述错误的是(　　)。
A．AlON和石英的化学键类型相同
B．AlON和石英晶体类型相同
C．AlON和Al2O3的化学键类型不同
D．AlON和Al2O3晶体类型相同
即时训练5(2012浙师大附中模拟)以色列科学家发现准晶体独享2011年诺贝尔化学奖。已知的准晶体都是金属互化物。有关准晶体的组成与结构的规律仍在研究之中。人们发现组成为铝—铜—铁—铬的准晶体具有低摩擦系数、高硬度、低表面能以及低传热性，正被开发为炒菜锅的镀层；Al65Cu23Fe12十分耐磨，被开发为高温电弧喷嘴的镀层。下列说法正确的是(　　)。
A．离子化合物形成的晶体一定有金属元素
B．共价化合物中一定没有非极性键
C．合金是纯净物
D．准晶体可开发成为新型材料
即时训练6下列物质中：①NaCl、②干冰、③Fe、④Na2O2、⑤冰醋酸、⑥石英、⑦Na2SO4、⑧金刚石、⑨白磷、⑩NH4Cl
属于离子晶体的是____________，
属于分子晶体的是______，
属于原子晶体的是______，
其中熔点最高的物质是____，熔点最低的是____。
一、化学键与物质类别的关系，以及对物质性质的影响
1．化学键与物质类别关系
(1)只含共价键的物质
①同种非金属元素构成的单质，如I2、N2、P4、金刚石、晶体硅等。
②不同非金属元素构成的共价化合物。如HCl、NH3、SiO2、CS2等。
(2)只含有离子键的物质：活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CsCl、K2O、NaH等。
(3)既有离子键又有共价键的物质，如Na2O2、CaC2、NH4Cl、NaOH、Na2SO4等。
(4)无化学键的物质：稀有气体，如氩气、氦气等。
2．离子化合物和共价化合物的判断方法
(1)根据化学键的类型判断
凡含有离子键的化合物，一定是离子化合物；只含有共价键的化合物，是共价化合物。
(2)根据化合物的类型来判断
大多数碱性氧化物、强碱和盐都属于离子化合物；非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸、烃及含氧衍生物都属于共价化合物。
(3)根据化合物的性质来判断
熔点、沸点较低的化合物(SiO2、SiC等除外)是共价化合物。熔化状态下能导电的化合物是离子化合物。
3．化学键对物质性质的影响
(1)对物理性质的影响
金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质，硬度大、熔点高，就是因为其中的共价键很强，破坏时需消耗很多的能量。
NaCl等部分离子化合物，也有很强的离子键，故熔点也较高。
(2)对化学性质的影响
N2分子中有很强的共价键，故在通常状况下，N2很稳定，H2S、HI等分子中的共价键较弱，故它们受热时易分解。
【例1】科学家们在探索生命奥秘的过程中，认识到生命细胞的组成和元素周期律有着密切的联系，约占人体总质量99.97%的11种大量元素全部是元素周期表前20号元素，其余0.03%是由十多种人体不可缺少的微量元素组成。现有a～h 8种短周期元素，是除氧、钾、钙外的其他大量元素，它们在元素周期表中的位置如下。
请据此完成下列问题：
(1)下列中的元素的原子间反应最容易形成离子键的是______，最容易形成共价键的是______。
A．c和f B． b和g
C．d和g D．b和e
(2)下列由a～g形成的各分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是。
A．ea3 B．ag
C．fg3 D．dg421世纪教育网
(3)均由a、b、h和氧四种元素形成的两种离子化合物，相互反应可生成有刺激性气味的气体。这两种化合物中有一种相对分子质量为120，该化合物熔化时破坏的是__________(填化学键类型，下同)，溶于水时破坏的是__________。
拓展应用1融雪剂是冬季除雪的常用试剂，一种融雪剂的主要成分的化学式为XY2，X、Y均为周期表前20号元素，其阳离子和阴离子的电子层结构相同，且1 mol XY2含有54 mol电子。
(1)该融雪剂的化学式是______________；X与氢元素形成的化合物的电子式是__________________。
(2)元素D、E原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，D与Y相邻，则D的离子结构示意图是____________；D与E能形成一种非极性分子，该分子的结构式为________________；D所在族元素的氢化物中，沸点最低的是____。
(3)元素W与Y同周期，其单质是原子晶体；元素Z的单质分子Z2中有3个共价键；W与Z能形成一种新型无机非金属材料，其化学式是____________。
(4)元素R与Y同主族，其氢化物能用于刻蚀玻璃，R2与NaOH溶液反应的产物之一是OR2，该反应的离子方程式为______________________________________。
二、电子式的书写与判断
在元素符号周围用“·”“×”来表示原子或离子的最外层电子的式子，叫做电子式。
例如：原子：、，阳离子：Mg2＋、H＋、
，阴离子：[∶∶]2－、[∶∶]－。
1．原子的电子式
中性原子最外层电子数没有发生变化，书写时把最外层电子写出来，注意对称美。如硫原子··。
2．离子的电子式
(1)阳离子的电子式
简单的阳离子的电子式就是普通的离子式；复杂的阳离子要加“”，并且标出阳离子所带的电荷。如铵根离子。
(2)阴离子的电子式
阴离子的电子式都要加“”，并且标出阴离子所带的电荷。如：氯离子[∶∶]－、过氧根离子[∶∶∶]2－。
3．化合物的电子式
(1)必须分清是离子化合物还是共价化合物，注意该不该用“”。
(2)原子或者阴阳离子的电子式必须单独书写，而且要隔开，保持对称美。
(3)注意原子、离子的最外层电子数，以及是否达到稳定结构。
如：MgF2：[∶∶]－Mg2＋[∶∶]－、HCl：H∶∶、CO2：∶∶C∶∶。
【例2】下列化合物的电子式书写正确的是(　　)。
A．氨气：
B．四氯化碳：
C．甲烷：
D．二氧化碳：∶∶C∶∶
拓展应用2由短周期中X、Y两元素组成的化合物的分子中，共含38个电子。
(1)若X2Y为离子化合物时，X元素为________，Y元素为__________。(写名称)
(2)若XY2为共价化合物时，X元素为________，Y元素为__________。(写名称)
(3)用电子式分别表示
①X2Y的形成过程：________________________________________________________。
②XY2的形成过程：_________________________________________________________。
离子化合物、共价化合物的判断
离子化合物与共价化合物根据实验的判断依据主要有两个方面：
(1)离子化合物的熔、沸点通常比共价化合物高。
(2)离子化合物熔融态能导电(熔化时离子键断裂形成自由移动的阴、阳离子)；而共价化合物熔融时不导电(共价化合物熔化时克服的是分子间作用力，不破坏共价键，原子晶体除外)。
【实验典例】
已知下表是有关物质的熔、沸点数据：
几种物质的熔、沸点
MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3
熔点/℃ 2 852 2 072 714 190(2.5×107Pa)
沸点/℃ 3 600 2 980 1 412 182.7
请参考上述数据填空和回答问题：
(1)工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。不用电解MgO的方法生产镁的原因是____________________；不用电解AlCl3的方法生产铝的原因是_______________________________________________________。
(2)请设计可靠的实验证明MgCl2、AlCl3所属的晶体类型，其实验方法是_________________________________________________。
(3)AlCl3具有以下______性质(请填序号)。
①液化　②挥发　③升华21世纪教育网
1．以下说法正确的是(　　)。
A．共价化合物内部可能有极性键和非极性键
B．原子或离子间相互的吸引力叫化学键
C．非金属元素的原子间只能形成共价键
D．金属元素与非金属元素的原子间只形成离子键
2．(2012全国大纲卷)下列关于化学键的叙述，正确的一项是(　　)。
A．离子化合物中一定含有离子键
B．单质分子中均不存在化学键
C．含有极性键的分子一定是极性分子
D．含有共价键的化合物一定是共价化合物
3．(2012山东临清高中联考)北京大学和中国科学院的化学工作者合作已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60，实验测知该物质属于离子化合物，且有良好的超导性。下列关于K3C60的组成和结构的分析正确的是(　　)。
A．K3C60中只含离子键，不含有共价键
B．1 mol K3C60中含有的离子数目为63×6.02×1023个
C．该化合物在熔融状态下能导电
D．该物质的化学式可写为KC20
4．X、Y、Z、M、W为五种短周期元素。X、Y、Z是原子序数依次递增的同周期元素，且最外层电子数之和为15，X与Z可形成XZ2分子；Y与M形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76 g·L－1；W的质子数是X、Y、Z、M四种元素质子数之和的1/2。下列说法正确的是(　　)。
A．原子半径：W＞Z＞Y＞X＞M
B．XZ2、X2M2、W2Z2均为直线形的共价化合物
C．由X元素形成的单质不一定是原子晶体
D．由X、Y、Z、M四种元素形成的化合物一定既有离子键，又有共价键
5．已知五种元素的原子序数大小顺序为C＞A＞B＞D＞E，A、C同周期，B、C同主族。A与B形成的离子化合物A2B中所有离子的电子数相同，其电子总数为30；D和E可形成4核10个电子的分子。
试回答下列问题：
(1)写出五种元素的名称：A______，B______，C______，D______，E______。
(2)A2B的电子式为__________；D元素形成的单质的电子式为______。
(3)D、E形成的化合物易液化，其原因是_________________________________________。
(4)A和B可形成A2B、A2B2两种化合物，E与B可形成E2B、E2B2两种化合物，则下列说法不正确的是______。
A．A2B2和E2B2中都含有共价键
B．A2B和E2B都含离子键
C．A2B和A2B2中阴阳离子个数比均为1∶2
D．A2B和A2B2均能溶于E2B，并发生反应
(5)B、C分别与E形成的E2B、E2C分子的熔沸点大小是____＞____；热稳定性是____＞____。
参考答案
基础梳理整合
一、1．相邻的两个原子之间强烈的相互作用
2．阴、阳离子　共用电子对　得失电子　共用电子对　阴、阳离子　原子　活泼金属　活泼非金属　非金属原子间
3．(1)原子结构　①转移　②共用
(2)旧化学键的断裂　新化学键的形成
4．(1)①把分子聚集在一起　范德华力　②弱　熔点　沸点　③越大　越高　＞　＞　＞
(2)①大　②O　N　F　③反常增大
即时训练1
③⑧　④⑥　①②⑤⑦　②
即时训练2
C　解析：A中H2SO4内只有共价键；B中MgO内只有离子键；D中HCl内只有共价键，Al2O3、MgCl2内只有离子键。
二、1．元素符号　最外层电子数
2．一对共用电子对
即时训练3
(1)· ·　··　∶N N∶　
(2)N≡N　O===C===O　
三、1．几何形状　熔、沸点
2．(1)①阴、阳离子　分子　②离子键　较高　较高
(2)①原子　原子的个数比　②分子　分子间作用力　共价键
即时训练4
D　解析：AlON和石英都是原子晶体，所含化学键都是共价键，A、B正确；氮氧化铝中化学键为共价键，而Al2O3中为离子键，是离子晶体，C正确，D错误。
即时训练5
D
即时训练6
①④⑦⑩　②⑤⑨　⑥⑧　⑧　②
核心归纳突破
【例1】答案：(1)B　C
(2)CD
(3)离子键　离子键和共价键
解析：由元素在周期表中的位置可推知：a为H，b为Na，c为Mg，d为C，e为N，f为P，g为Cl，h为S。
(1)根据8种元素分析四个选项可知最易形成离子键的是Na和Cl，最易形成共价键的是C和Cl。
(2)写出各选项所对应的分子，其中NH3和HCl中的氢不是8电子结构，只有C、D符合题意。
(3)均由H、Na、S、O四种元素构成的能相互反应的离子化合物猜测是NaHSO3和NaHSO4，其中相对分子质量为120的为NaHSO4，熔化时破坏的是离子键，电离方程式为NaHSO4===Na＋＋HSO；溶于水时破坏的是离子键和共价键：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO。
拓展应用1　答案：(1)CaCl2　[H]－Ca2＋[H]－
(2)　S===C===S　H2S
(3)Si3N4
(4)2F2＋2OH－===OF2＋2F－＋H2O
解析：(1)由X、Y形成电子层结构相同的离子且XY2中有54个电子，可知X2＋、Y－的电子数相同都等于54÷3＝18，故可知X为Ca，Y为Cl，融雪剂化学式为CaCl2；CaH2的电子式为[H]－Ca2＋[H]－。
(2)前20号元素中最外层电子数是电子层数2倍的元素有He、C、S，D与Y相邻可知D为S，E为C；D与E形成非极性分子CS2的结构式为S===C===S；D所在族氢化物中沸点最小的是相对分子质量最小的(但H2O除外，因为有氢键作用)，则为H2S。
(3)由题意易知W是Si，Z是N，则化学式为Si3N4。
(4)由氢化物可以刻蚀玻璃的信息可知R2是F2。由F2和NaOH反应生成OF2，可知发生了F元素氧化O元素的反应，由化合价的变化关系可知1 mol O被氧化就有4 mol F被还原，故可以写出离子方程式：2F2＋2OH－===OF2＋2F－＋H2O。
【例2】C　解析：A项中N的最外层电子没有全部标出；B项中Cl的最外层电子也没有全部标出；D项中C、O共用电子对数目标错。故选C项。
拓展应用2　答案：(1)钠　硫
(2)碳　硫
(3)①
②2··＋× ×―→∶∶C∶∶
解析：由原子形成化合物分子时，一般来说，各原子都要达到稳定结构。由此，化合物分子中的38个电子可看成由10＋10＋18或18＋18＋2构成。故当X2Y为离子化合物时，则X2Y应Na2S；XY2为共价化合物时，则XY2应为CS2。[]
实验探究拓展
实验典例
答案：(1)MgO的熔点远高于MgCl2，电解熔融MgO需要较高的温度，损耗较多的能量　AlCl3是共价化合物，熔融AlCl3不导电
(2)将两种晶体加热到熔融状态，MgCl2能导电，AlCl3不能导电，证明MgCl2为离子晶体，AlCl3为分子晶体
(3)③
解析：电解时必须先将反应物熔化，所以物质的熔点较高，会需要较高的温度，损耗较多的能量，对设备、动力的要求都高，不经济。由表中的数据可知，MgO比MgCl2的熔点要高得多，与电解熔融MgCl2相比，电解熔融MgO需要更高的温度，不经济。观察表中数据可发现AlCl3的熔、沸点较低，且熔点比沸点高，说明AlCl3是分子晶体，且易升华。离子晶体与其他晶体类型相比，最典型的性质是熔融状态时能导电。可用此性质设计实验，证明晶体类型。
演练巩固提升
1．A　解析：对本题说法的判断，我们可以通过具体的例子来说明其正确与否。共价化合物C3H8内部既有极性键——碳氢键，又有非极性键——碳碳键，故A正确。化学键不仅仅表现为一种引力，它也是一种相互作用力；非金属元素的原子间可以形成离子键，如NH4Cl中，NH与Cl－之间形成离子键；金属元素与非金属元素的原子间可以形成共价键，如AlCl3，故B、C、D的说法均不正确。
2．A　解析：B项，H2等物质中含有共价键，错；C项，CO2分子中含有碳氧极性键，但是它是非极性分子，错；D项，NaOH中OH－内部为共价键，但其为离子化合物，错。
3．C　解析：K3C60属于离子化合物，其中既含离子键，又含有C—C共价键，阳离子为K＋，阴离子为C，化学式不能写为KC20，1 mol K3C60中含有的离子数目为4×6.02×1023个，因为是离子化合物，所以在熔融状态下会导电，故选C。
4．C　解析：由X、Y、Z的相关信息，可推知它们分别是C、N、O，由Y和M形成的气态化合物在标准状况下的密度可知该气体的相对分子质量为17，故M为H。再根据W的质子数是X、Y、Z、M四种元素质子数之和的1/2，则W为Na。原子半径大小是Na＞C＞N＞O＞H，故A错；Na2O2是离子化合物，B错；C60是分子晶体，C正确；氨基酸、CO(NH2)2(尿素)等含有C、N、O、H四种元素，但只有共价键，D错。
5．答案：(1)钠　氧　硫　氮　氢
(2)Na＋[∶∶]2－Na＋　∶N N∶
(3)NH3之间存在氢键，故易液化
(4)B　(5)H2O　H2S　H2O　H2S
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