2022版高考化学一轮复习第一章从实验学化学学案(4份打包)新人教版

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2022版高考化学一轮复习第一章从实验学化学学案(4份打包)新人教版

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第二讲 物质的分离、提纯和检验
考点一 常见物质的分离和提纯(命题指数★★★★★)
1.物质分离、提纯的区别:
(1)物质的分离:将混合物的各组分分离开来,获得几种纯净物的过程。
(2)物质的提纯:将混合物中的杂质除去而得到纯净物的过程,又叫物质的净化或除杂。
2.物质分离提纯常用装置:
(1)过滤。
适用范围
分离难溶性固体和液体的混合物
注意事项
①使用玻璃棒引流,作用是防止液体溅出或冲破滤纸;②一贴:滤纸紧贴漏斗内壁;二低:滤纸边缘低于漏斗边缘、液面低于滤纸边缘三靠:烧杯尖嘴紧靠玻璃棒、玻璃棒底端紧靠三层滤纸、漏斗颈尖嘴紧靠烧杯内壁
(2)蒸发。
适用范围
分离可溶性固体和液体的混合物
注意事项
①蒸发皿中的液体不能超过其容积的;②蒸发过程中必须用玻璃棒不断搅拌,目的是防止局部温度过高而使液体飞溅;③当出现大量固体时,应停止加热,用余热蒸干
(3)萃取和分液。
适用范围
①萃取:利用物质在两种互不相溶的溶剂中溶解度不同,使该物质从溶解度较小的溶剂转移到溶解度较大的溶剂中②分液:分离两种不互溶液体的混合物
注意事项
①萃取剂的选择条件:溶质在萃取剂中的溶解度必须远大于在原溶剂中;萃取剂必须与原溶剂互不相溶,且有一定的密度差别;萃取剂与原溶剂和溶质不反应;②分液时下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出
(4)蒸馏。
适用范围
①分离沸点相差较大的液体混合物;②除去水中或其他液体中的难挥发或不挥发物质
注意事项
①使用前要检查装置气密性;②蒸馏烧瓶需垫石棉网加热;③蒸馏时液体体积应占蒸馏烧瓶容积的~;④温度计水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口处;⑤冷凝水方向为下口进上口出
(5)升华。
适用范围
某种组分易升华的混合物,利用物质升华的性质在加热条件下分离的方法
注意事项
如NaCl固体中的I2可用该方法,但NH4Cl固体中的I2不能用升华的方法分离
(6)渗析。
适用范围
分离提纯胶体与小分子(或离子)组成的混合物
注意事项
要不断更换烧杯中的蒸馏水(或用流动水)以提高渗析效果
3.物质分离提纯的常用方法:
(1)物理方法。
①“固+固”混合物的分离(提纯)。
②“固+液”混合物的分离(提纯)。
③“液+液”混合物的分离(提纯)。
(2)化学方法。
方法
原理
杂质成分
沉淀法
将杂质离子转化为沉淀
Cl-、SO、CO及能形成弱碱的阳离子
气化法
将杂质离子转化为气体
CO、HCO、SO、HSO、S2-、NH等
杂转纯法
将杂质转化为需要提纯的物质
杂质中含不同价态的相同元素(用氧化剂或还原剂)、同一种酸的正盐与酸式盐(用酸、酸酐或碱)
氧化还原法
用氧化剂(还原剂)除去具有还原性(氧化性)的杂质
如用酸性高锰酸钾溶液除去CO2中的SO2,用灼热的铜除去N2中的O2
热分解法
加热使不稳定的物质分解除去
如除去NaCl中的NH4Cl等
酸碱溶解法
利用物质与酸或碱溶液混合后的差异进行分离
如用过量的NaOH溶液可除去Fe2O3中的Al2O3
电解法
利用电解原理除去杂质
含杂质的金属作阳极,纯金属(M)作阴极,含M的盐溶液作电解质溶液
洗气法
利用某种气体能与溶液反应而除去
将混合气体通过装有饱和食盐水的洗气瓶除去Cl2中混有的HCl
水解法
利用水解反应的原理除去杂质
可以用CuO、Cu(OH)2等试剂除去CuCl2溶液中的FeCl3
4.提纯的“三个必须”和“四个原则”:
(1)“三个必须”。
①加试剂必须过量。
②过量试剂必须除去。
③实验方案必须最佳。
(2)“四个原则”。
①不增,即提纯后不能增加新杂质。
②不减,即不减少被提纯物质的量。
③易分,即被提纯的物质与杂质易分离。
④复原,即被提纯物要复原。
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)除去NO中混有的少量NO2:用水洗涤后再干燥。(  )
提示:√。3NO2+H2O===2HNO3+NO。
(2)除去食盐中混有的少量NH4Cl:加过量的烧碱溶液后加热蒸干。(  )
提示:×。会产生新的杂质NaOH。应改为热分解法。
(3)分离溴的CCl4溶液:可选用分液的方法。(  )
提示:×。溴溶解在CCl4中,应改为蒸馏法。
(4)除去硝酸中的NO2:可向硝酸中加入少量水并通入空气。(  )
提示:√。4NO2+O2+2H2O===4HNO3。
(5)分离淀粉胶体中的NaCl溶液:可选用过滤的方法。(  )
提示:×。胶体粒子和Na+、Cl-均能透过滤纸,应改为渗析法。
(6)除去粗铜中的锌、铁、银等金属:可选用电解法。(  )
提示:√。电解法可实现粗铜精炼。
(7)除去Cu粉中混有的CuO:加适量稀硝酸后,过滤、洗涤。(  )
提示:×。Cu和CuO都可溶于稀硝酸,应将稀硝酸改为稀硫酸。
(8)除去CO2中的少量HCl:先通过饱和Na2CO3溶液,再通过浓硫酸。(  )
提示:×。HCl可被Na2CO3溶液吸收,CO2也可被吸收:Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3,应将饱和Na2CO3溶液换为饱和NaHCO3溶液。
2.有如下两套装置:
(1)上述两套装置中都要用到玻璃棒,其作用相同吗?
(2)能否采用乙装置将NH4Cl饱和溶液蒸干制备NH4Cl晶体?说明理由。
提示:(1)不相同。甲装置为过滤,玻璃棒的作用是引流,乙装置为蒸发,玻璃棒的作用是搅拌,防止局部温度过高而使液体飞溅。
(2)不能。因为NH4Cl受热易分解生成NH3和HCl,若采用该装置蒸干NH4Cl饱和溶液,得不到NH4Cl晶体。
3.(2020·襄樊模拟)除去下列物质中的杂质选用的试剂和方法合理的是(  )
选项
物质
杂质
试剂
方法
A
二氧化硫
硫化氢
酸性高锰酸钾溶液
洗气
B

溴单质
氢氧化钠溶液
蒸馏
C
氯化钠溶液
碘化钠
氯水、酒精
萃取、分液
D
BaSO4
BaCO3
盐酸
过滤
【解析】选D。SO2、H2S均与酸性KMnO4溶液反应,不能除杂,A错误;溴单质与NaOH溶液反应,与苯分层,然后分液可分离,B错误;酒精与水混溶,不分层,不能分液分离,C错误;BaCO3能溶于盐酸,通过过滤分离,D正确。
命题角度1:物质分离提纯方法的选择
【典例1】(2021·潍坊模拟)下列除去括号中的杂质对应方案错误的是(  )
选项
物质及所含杂质
除杂方案
A
Na2CO3
(NaHCO3)
充分灼烧
B
Cu(Zn)
加入过量稀H2SO4,充分反应后过滤、洗涤、干燥
C
MnO2
(MnCl2)
溶解、过滤、洗涤、干燥
D
Cl2(H2O)
通过碱石灰
【解析】选D。碳酸钠固体中含有碳酸氢钠固体杂质,充分灼烧,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠,能起到除杂的效果,A正确;铜中含有杂质锌,加入过量稀H2SO4,充分反应后生成硫酸锌,铜不反应,过滤、洗涤、干燥后得到铜,能起到除杂的效果,B正确;MnO2
中含有杂质MnCl2,溶解,MnO2
不溶,MnCl2在溶液中,过滤、洗涤、干燥后得到MnO2
固体,能起到除杂的效果,C正确;Cl2能与碱石灰反应,氯气不能用碱石灰除杂,D错误。
【规律方法】分离提纯的答题步骤
第一步:确定被提纯物质与除杂对象
对比两者物理性质、化学性质的差异,利用差异(溶解度差异、密度差异、熔沸点差异、与某些物质反应的差异等)选择合适的分离原理或除杂试剂;除杂试剂除去杂质的同时,不消耗被提纯物质,不引入新的杂质。
第二步:选择合适的分离或除杂装置
根据分离原理选择合适的分离装置(过滤、分液、蒸馏等);根据除杂试剂的状态及反应条件,选择合适的装置,液体试剂一般选洗气瓶,固体试剂一般用干燥管或U形管。
第三步:综合分析,筛选答案
综合分析物质分离是否完全,被提纯物质中的杂质是否被除去。
【备选例题】
(2021·成都模拟)下列除杂方案错误的是(  )
选项
被提纯的物质
杂质
除杂试剂
除杂方法
A
CO2(g)
SO2(g)
饱和NaHCO3溶液、浓H2SO4
洗气
B
NH4Cl(aq)
FeCl3(aq)
NaOH溶液
过滤
C
CH4(g)
CO2(g)
NaOH溶液、浓H2SO4
洗气
D
FeCl2
(aq)
CuCl2
(aq)
铁粉
过滤
【解析】选B。二氧化硫与碳酸氢钠反应生成二氧化碳,浓硫酸干燥二氧化碳,则洗气可除杂,A正确;NH4Cl和FeCl3均与NaOH反应,应选适量氨水、过滤,B错误;NaOH溶液能吸收CO2,浓硫酸干燥甲烷,则洗气可除去CH4中混有的CO2,C正确;CuCl2溶液和过量Fe粉作用生成FeCl2溶液和Cu,过滤可除去Cu和过量Fe粉,D正确。
命题角度2:分离提纯装置分析
【典例2】(2021·合肥模拟)下面实验装置中,下列说法正确的是(  )
A.图⑤所示装置中盛有饱和Na2SO3溶液除去SO2中含有的少量HCl
B.用乙醇提取碘水中的碘选择图③所示装置
C.用图①和②所示装置进行粗盐提纯
D.用图④所示装置进行石油分馏实验制取汽油
【解析】选C。饱和Na2SO3溶液能与SO2反应生成NaHSO3,A项错误;乙醇能溶于水,不能用乙醇提取碘水中的碘,B项错误;粗盐提纯用图①所示装置除去难溶性杂质,用图②所示装置除去水,C项正确;石油分馏制取汽油必须用温度计,D项错误。
【备选例题】
实验室从含溴化氢的废液中提取溴单质,下列操作中能达到实验目的的是(  )
A.装置甲用Cl2氧化废液中的溴化氢
B.用装置乙分离CCl4层和水层
C.用装置丙分离CCl4和液溴
D.用仪器丁长期贮存液溴
【解析】选B。甲中导管应“长进短出”,A错误;CCl4密度比水大且与水互不相溶,可用分液的方法分离,B正确;C项装置中温度计水银球应在蒸馏烧瓶的支管口处,错误;液溴易挥发,能腐蚀橡胶,D错误。
蒸馏、冷凝装置的创新应用
图1、图2、图3,由于冷凝管竖立,使液体混合物能冷凝回流,若以此容器作反应容器,可使反应物循环利用,提高了反应物的转化率。
命题点1:分离提纯方法的选择(基础性考点)
1.(2021·海口模拟)《天工开物》作咸篇中记载“其海丰、深州引海水入池晒成者,凝结之时扫食不加人力,与解盐同”。文中涉及的操作方法是(  )
A.蒸发结晶   
B.蒸馏
C.过滤
D.萃取
【解析】选A。“其海丰、深州引海水入池晒成者,凝结之时扫食不加人力,与解盐同”描述的是以海水为原料,制取食盐的过程,是将海水蒸发结晶,得到粗盐,涉及的操作方法是蒸发结晶,故A选;蒸馏是利用物质沸点差异较大进行分离的方法,文中没有涉及,B不选;过滤是用于固液分离的方法,文中没有涉及,C不选;萃取是利用同一溶质在不同溶剂中溶解度的不同来进行分离的方法,文中没有涉及,D不选。
2.实验室可用硫酸酸化的Na2Cr2O7溶液氧化正丁醇制备正丁醛(反应温度90~95
℃),实验装置和相关数据如下:
物质
沸点/℃
密度/(g·cm-3)
水中溶解性
正丁醇
117.2
0.810
9
微溶
正丁醛
75.7
0.801
7
微溶
下列说法正确的是(  )
A.温度计a、b的水银球中有错误的一处是b
B.冷凝管中的冷却水从d口进、c口出
C.除去粗产品中的水分可用分液的方法
D.用蒸馏法除去产品中的正丁醇,可控制温度为117.2

【解析】选C。温度计a测定的是反应液的温度,应将水银球插入反应液中,A错误;冷却水从下口进、上口出,B错误;由于正丁醛微溶于水,可用分液的方法除去粗产品中的水分,C正确;若控制温度为117.2
℃,则正丁醛必将同时被蒸出,D错误。
命题点2:分离提纯装置及操作的选择(综合性考点)
3.(2021年湖北适应性测试)下列实验操作或装置正确的是(  )
蒸发除去苯甲酸中的乙醇
除去水中的苯酚
实验室纯化工业乙酸乙酯
用氢氧化钠溶液滴定醋酸溶液
A
B
C
D
【解析】选C。用蒸发操作无法除去苯甲酸中的乙醇,故A错误;常温下苯酚微溶于水,苯酚与水混合形成乳浊液,过滤不能除去水中的苯酚,故B错误;纯化工业乙酸乙酯可以用蒸馏操作,故C正确;用氢氧化钠溶液滴定醋酸溶液时,应该使用碱式滴定管,故D错误。
4.(2021·郑州模拟)仅用下表提供的仪器(夹持仪器和试剂任选)不能实现相应实验目的的是(  )
选项
实验目的
仪器
A
除去氢氧化铝胶体中的泥沙
漏斗(带滤纸)、烧杯、玻璃棒
B
从食盐水中获得NaCl晶体
坩埚、玻璃棒、酒精灯、泥三角
C
用0.10
mol·L-1的盐酸测定未知浓度的NaOH溶液浓度
碱式滴定管、酸式滴定管、锥形瓶、胶头滴管、烧杯
D
用MnO2和浓盐酸制取干燥、纯净的Cl2
圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯、洗气瓶、集气瓶、导管、石棉网
【解析】选B。泥沙颗粒不能通过滤纸,胶体粒子能够通过滤纸,可以通过过滤方法除去氢氧化铝胶体中的泥沙,使用的仪器有漏斗(带滤纸)、烧杯、玻璃棒,A不符合题意;从食盐水中获得NaCl晶体采用蒸发结晶的方法,使用的仪器有酒精灯、蒸发皿、玻璃棒、铁架台等,不需要使用坩埚,不能达到实验目的,B符合题意;用0.10
mol·L-1的盐酸测定未知浓度的NaOH溶液浓度,用碱式滴定管量取待测溶液,放入锥形瓶中,在调整液面时用烧杯盛装多余溶液,用酸式滴定管盛装标准盐酸进行滴定,用胶头滴管滴加指示剂,可以完成需要实验,C不符合题意;用MnO2和浓盐酸制取干燥、纯净的Cl2,用分液漏斗盛装浓盐酸,将MnO2放在圆底烧瓶中进行反应,要垫上石棉网使用酒精灯进行加热,不同装置之间通过导管连接,用洗气瓶除去杂质HCl、H2O,最后用集气瓶收集干燥、纯净的Cl2,能达到实验目的,D不符合题意。
5.(2021·天水模拟)为提纯下列物质(括号内的物质为杂质),所用除杂试剂和分离方法都正确的是(  )
选项
A
B
C
D
含杂物质
乙酸丁酯(乙酸)
酒精(水)
乙烯(二氧化硫)
溴苯(溴)
除杂试剂
Na2CO3溶液
生石灰
酸性KMnO4溶液
四氯化碳
分离方法
过滤
蒸馏
洗气
分液
【解析】选B。乙酸丁酯不溶于水,也不与碳酸钠溶液反应,乙酸能与碳酸钠溶液反应生成溶于水的乙酸钠,出现分层现象,应用分液法分离,A错误;加入生石灰,氧化钙与水反应生成离子化合物氢氧化钙,加热蒸馏收集得到乙醇,B正确;乙烯和二氧化硫均能与酸性KMnO4溶液反应,应将混合气体通过氢氧化钠溶液的洗气瓶除去二氧化硫,C错误;溴苯和溴均能溶于四氯化碳,应加入氢氧化钠溶液洗涤,分液除去溴,D错误。
【加固训练—拔高】
1.(2021·天水模拟)中国传统文化对人类文明贡献巨大,下列各文献中所记载的古代化学研究过程或成果不涉及分离提纯操作的是(  )
A.《本草纲目》“(烧酒)自元时始创其法,用浓酒和糟入甑,蒸令气上……其清如水,味极浓烈,盖酒露也。”
B.《齐民要术》“凡酿酒失所味者,或初好后动未压者,皆宜迴(同‘回’)作醋。”
C.《开宝本草》“(消石)所在山泽,冬月地上有霜扫取,以水淋汁,后乃煎炼而成。”
D.《本草衍义》“取砒之法,将生砒就置火上,以器覆之,令砒烟上飞着覆器,遂凝结累然下垂如乳,尖长者为胜,平短者次之。”
【解析】选B。A.由“浓酒和糟入甑,蒸令气上”可知,该过程中所采用的是蒸馏法提高酒精浓度,涉及分离提纯操作;B.由“酿酒”“皆宜迴(同‘回’)作醋”可知,其所描述的是酒精转化为醋酸,未涉及分离提纯操作;C.由“有霜扫取,以水淋汁,后乃煎炼而成”可知,该过程中涉及溶解、蒸发结晶分离提纯操作;D.该过程所描述的是将生砒加热升华,然后砒烟在容器上凝华,涉及升华、凝华分离提纯操作;综上所述,不涉及分离提纯操作的是B项。
2.(2021·郴州模拟)下列物质的分离方法中,利用粒子大小差异的是(  )
A.过滤豆浆
B.酿酒蒸馏
C.精油萃取
D.海水晒盐
【解析】选A。过滤利用的是微粒的大小不同来分离的,留在滤纸上的物质颗粒大,不能透过滤纸,滤液中的物质颗粒小,可以透过滤纸,A正确;蒸馏利用的是物质的沸点不同,B错误;萃取利用的是物质在不同溶剂中的溶解度不同,C错误;氯化钠在水中溶解度随温度变化不大,让水蒸发掉,从而获得盐,D错误。
3.下列实验中,所采取的分离方法与对应原理都正确的是(  )
选项
目的
分离方法
原理
A
分离溶于水中的碘
乙醇萃取
碘在乙醇中的溶解度较大
B
分离乙酸乙酯和乙醇
分液
乙酸乙酯和乙醇的密度不同
C
除去KNO3固体中混有的NaCl
重结晶
NaCl在水中的溶解度很大
D
除去丁醇中的乙醚
蒸馏
丁醇与乙醚的沸点相差较大
【解析】选D。乙醇与水互溶,不能用乙醇萃取,A错误;乙酸乙酯和乙醇互溶,不能用分液的方法分离,B错误;KNO3在水中的溶解度受温度影响大,C错误;分离两种沸点差别较大的互溶液体,一般采用蒸馏的方法,D正确。
4.(2021·洛阳模拟)工业废催化剂中含有多种金属元素,某废催化剂主要含有SiO2、ZnO、ZnS和CuS,为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究回收废催化剂中的锌和铜,具体流程如图:
回答下列问题:
(1)下列玻璃仪器或装置中,第一次浸出时尾气净化需要使用的装置为________(填标号),“浓缩结晶”需要使用的仪器是________(填名称)。
(2)滤渣1的主要成分是________。
(3)第二次浸出时,向盛有滤渣1的反应器中先加入稀硫酸,后滴入过氧化氢溶液。反应器中有淡黄色沉淀生成,写出反应的离子方程式_____________
________________________________________________________;
若顺序相反,会造成____________________________________________。
(4)第二次浸出时需要加热且控温,采用的合适加热方式是______________。
【解析】(1)用稀硫酸溶解SiO2、ZnO、ZnS和CuS的固体混合物,生成的气体为H2S,则需要选择D装置,并利用盛装的NaOH溶液吸收含H2S的尾气;溶液的蒸发浓缩、冷却结晶应在蒸发皿中进行;
(2)稀硫酸溶解SiO2、ZnO、ZnS和CuS的固体混合物时,SiO2和CuS均不溶于酸和水,则过滤所得的滤渣1为SiO2和CuS;
(3)在酸性条件下,H2O2能氧化CuS生成S,同时得到CuSO4,则发生反应的离子方程式为CuS+H2O2+2H+===Cu2++S+2H2O;如果先滴加H2O2溶液,固体表面的H2O2会被催化分解,则先酸化,再滴入H2O2溶液,可防止H2O2遇固体颗粒分解;
(4)第二次浸出时,加热可提高反应速率,但温度过高H2O2会分解,则合适的加热方式是热水浴加热。
答案:(1)D 蒸发皿 (2)SiO2和CuS (3)CuS+H2O2+2H+===Cu2++S+2H2O H2O2遇固体颗粒分解 
(4)热水浴 
考点二 物质的检验与鉴别(命题指数★★★★)
1.物质检验的原则:
(1)方法、条件或试剂选择越简单越好,实验现象越明显、越典型越好。
(2)若无限定要求,一般先考虑用物理方法,然后再考虑用化学方法。
(3)用物理方法时,一般可按观察法→嗅闻法→水溶法的顺序进行。
(4)用化学方法时,对固体可按加热法→水溶法→指示剂测试法→指定试剂法的顺序进行检验;对液体可按指示剂测试法→指定试剂法的顺序进行检验;对气体可按点燃法→通入指定试剂法等的顺序进行检验。
2.常见气体的检验:
(1)酸性气体的检验。
酸性气体
检验方法
现象
CO2
把燃着的木条放在瓶口
木条熄灭
通入澄清石灰水
溶液变浑浊
SO2
通入品红溶液
褪色,加热恢复
湿润蓝色石蕊试纸靠近
试纸变红
HCl
湿润蓝色石蕊试纸靠近
试纸变红
用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近
产生白烟
(2)碱性气体的检验。
碱性气体
检验方法
现象
NH3
湿润红色石蕊试纸
试纸变蓝
蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近
产生白烟
(3)氧化性气体的检验。
氧化性气体
检验方法
现象
O2
带火星木条靠近
木条复燃
Cl2
观察颜色
黄绿色
湿润的淀粉KI试纸靠近
试纸变蓝
NO2
观察颜色
红棕色
湿润的淀粉KI试纸靠近
试纸变蓝
(4)可燃性气体的检验。
可燃性气体
检验方法
现象
H2
点燃
火焰淡蓝色,产物只有水
CO
点燃
火焰蓝色,产物只有CO2
CH4
点燃
火焰淡蓝色,产物有水和CO2
C2H4
点燃
火焰明亮,有黑烟
通入溴水或酸性高锰酸钾溶液
溶液褪色
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)某气体可使溴水褪色,则该气体一定是乙烯。(  )
提示:×。SO2气体也可以使溴水褪色。
(2)某气体在空气中产生白雾,能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,则该气体一定是HCl。(  )
提示:×。只能证明该气体为易溶于水的酸性气体,如HCl、HBr、HI等均可出现此现象。
(3)向某溶液中加入稀盐酸,产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,溶液中一定存在CO。(  )
提示:×。HCO、SO、HSO也会有同样的现象。
(4)能使湿润的淀粉KI试纸变蓝的气体可能是Cl2。(  )
提示:√。Cl2、Br2(g)、NO2等气体都可以使湿润的淀粉KI试纸变蓝。
(5)某溶液焰色反应呈黄色,则溶液中一定含有Na+,不含有K+。(  )
提示:×。需使用蓝色钴玻璃滤去黄光后,再判断是否含有K+。
(6)欲检验未知液中是否含有Fe2+,可先加入氯水,再加入KSCN,若溶液变红色,则含有Fe2+。(  )
提示:×。应先加KSCN无现象,再加入氯水,若溶液变红则含有Fe2+。
(7)无色溶液加入CCl4无现象,滴加氯水后CCl4层呈紫红色,则溶液中一定存在I-。(  )
提示:√。原溶液无色说明原溶液不含有I2,滴加氯水后呈紫色说明有I2生成,故原溶液中一定含有I-。
(8)向溶液中加入铁氰化钾溶液产生蓝色沉淀,该溶液中一定含有Fe3+。(  )
提示:×。加入铁氰化钾溶液产生蓝色沉淀的是Fe2+。
2.某化学学习小组为验证海带中含有碘元素,设计了如下实验:
下列说法正确的是(  )
A.步骤①中使用到的仪器是坩埚和三脚架
B.步骤②中稀硫酸作催化剂
C.步骤③中加入淀粉若呈蓝色,则说明海带中含有碘元素
D.省略步骤②也能实现实验目的
【解析】选C。灼烧固体应使用坩埚、三脚架和泥三角等,A错误;硫酸参与反应,2I-+2H++H2O2===I2+2H2O,B错误;H2O2可将I-氧化为I2,碘单质使淀粉变蓝,C正确;海带中碘元素以离子形式存在,省略氧化的一步无法实现检验,D错误。
命题角度1:常见气体的检验
【典例1】(2021·潍坊模拟)某小组为探究K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾晶体)的热分解产物,按如图所示装置进行实验。下列有关叙述错误的是(  )
A.通入氮气的目的有隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置
B.实验中观察到装置F中澄清石灰水变浑浊,装置E中固体变为红色,由此可判断热分解产物中一定含有CO2和CO
C.为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气
D.样品完全分解后,取少许装置A中残留物于试管中,加稀硫酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液变红色,可证明残留物中含有Fe3+
【解析】选B。在反应开始前通入N2,可排净装置中的空气,以免O2和CO2对实验干扰,并用N2把装置A、E中生成的气体排出进行后续检验,A正确;E中固体变红、F中澄清石灰水变浑浊证明分解产物中有还原性气体CO,只有B中澄清石灰水变浑浊才可证明分解产物中一定含有CO2,B错误;为防倒吸,需要先关闭反应装置中的酒精灯,冷却至常温过程中需保持一直通入N2,C正确;结束实验后,待A中固体冷却至室温,取少量于试管中,加稀硫酸溶解,滴加1~2滴KSCN溶液,溶液变红,说明生成铁离子,即证明残留物中含有Fe3+,D正确。
 
(1)(变化观念与平衡思想)查阅资料知,K3[Fe(C2O4)3]·3H2O在一定温度下分解后的固体产物中可能含有K2CO3、FeO、Fe2O3,如何检验其中含K+、Fe2+?
提示:取A中残留固体适量于试管中,加稀H2SO4溶解,加入K3[Fe(CN)6]溶液,若产生蓝色沉淀证明残留物中含有Fe2+;取A中残留固体做焰色反应,透过蓝色钴玻璃观察,若火焰呈紫色,则含K+。
(2)(证据推理与模型认知)若验证A中热分解产物中的水蒸气,应在实验装置中作何改变?
提示:在装置A、B之间连接一盛有CuSO4固体的硬质玻璃管,若管中白色CuSO4固体变蓝,证明产物中含有水蒸气。
【备选例题】
高温下CaSO4和焦炭可发生反应:CaSO4+CCaS+CaO+气体产物。某化学兴趣小组设计了如图所示实验装置探究气体产物的成分。已知B、C、D、E、F装置中的试剂均为足量。
下列叙述错误的是(  )
A.通入氮气可排尽空气,防止氧气的干扰,a管的作用是平衡气压
B.若实验后酸性KMnO4溶液的颜色变浅、pH增大,则气体产物中含有SO2
C.若实验后Ba(OH)2溶液中产生白色沉淀,则气体产物中含有CO2
D.若实验后E装置中黑色固体变红、F装置中溶液变浑浊,则气体产物中含有CO
【解析】选B。如果不排尽装置中的空气,氧气与碳在高温下反应,会干扰气体产物的检验,a管可以起到平衡气压的作用,A项正确。酸性高锰酸钾溶液既要检验二氧化硫,又要除去二氧化硫,所以酸性高锰酸钾溶液颜色变浅,又因反应为5SO2+2MnO+2H2O===5SO+2Mn2++4H+,所以反应后溶液中c(H+)增大,pH减小,B项错误。C装置中产生的白色沉淀应为碳酸钡,据此可判断气体产物中含有CO2,C项正确。黑色氧化铜变为红色的铜,同时澄清石灰水变浑浊,说明气体产物中含有CO,D项正确。
命题角度2:离子(或物质)的检验
【典例2】(2021·南昌模拟)下列关于物质或离子检验的叙述正确的是(  )
A.在溶液中加KSCN,溶液显红色,证明原溶液中有Fe3+,无Fe2+
B.气体通过无水硫酸铜,粉末变蓝,证明原气体中含有水蒸气
C.灼烧白色粉末,火焰呈黄色,证明原粉末中有Na+,无K+
D.将气体通入澄清石灰水,溶液变浑浊,证明原气体是CO2
【解析】选B。Fe3+遇KSCN会使溶液呈现红色,Fe2+遇KSCN不反应无现象,滴加KSCN
溶液,溶液呈红色,则证明存在Fe3+,并不能证明无Fe2+,A错误;气体通过无水硫酸铜,粉末变蓝,则发生反应:CuSO4+5H2O===CuSO4·5H2O,可证明原气体中含有水蒸气,B正确;灼烧白色粉末,火焰呈黄色,证明原粉末中有Na+,并不能证明无K+,Na+焰色反应为黄色,可遮住紫光,K+焰色反应需透过蓝色的钴玻璃滤去黄光后观察,C错误;能使澄清石灰水变浑浊的气体有CO2、SO2等,故将气体通入澄清石灰水,溶液变浑浊,则原气体不一定是CO2,D错误。
【归纳提升】常见的离子检验方法
沉淀法(加入试剂产生沉淀)、气体法(加入试剂产生气体)、显色法(加入特征指示剂)、转化法(转化成其他易检验的物质)等。
【备选例题】
(2021·大连模拟)某白色粉末由两种物质组成,为鉴别其成分进行如下实验:
①取少量样品加入足量水仍有部分固体未溶解;再加入足量稀盐酸,有气泡产生,固体全部溶解;
②取少量样品加入足量稀硫酸有气泡产生,振荡后仍有固体存在。
该白色粉末可能为(  )
A.NaHCO3、Al(OH)3   
B.AgCl、NaHCO3
C.Na2SO3、BaCO3
D.Na2CO3、CuSO4
【解析】选C。NaHCO3、Al(OH)3中加入足量稀硫酸有气泡产生,生成硫酸钠、硫酸铝、二氧化碳和水,最终无固体存在,A项错误;AgCl不溶于酸,固体不能全部溶解,B项错误;亚硫酸钠溶于水,碳酸钡不溶于水使部分固体不溶解,加入稀盐酸,碳酸钡与盐酸反应生成氯化钡、二氧化碳和水,固体全部溶解,再将样品加入足量稀硫酸,稀硫酸和碳酸钡反应生成硫酸钡沉淀、二氧化碳和水,符合题意,C项正确;Na2CO3、CuSO4中加入足量稀硫酸,振荡后无固体存在,D项错误。
1.气体物质检验的思维模型:
如H2的检验→H2易燃、还原性→
CO的检验→CO易燃、还原性→
Cl2的检验→Cl2呈黄绿色、具有刺激性气味和强氧化性
2.气体物质的检验流程:
由于气态物质贮存困难,使用时易扩散,故检验时要尽可能利用其物理性质;若利用化学性质,则先考虑使用试纸。一般按下列顺序进行检验:
注意:有多种气体需要检验时,应尽量避免前步检验对后步检验的干扰。如被检验的气体中含有CO2和水蒸气时,应先通过无水CuSO4检验水蒸气,再通入澄清石灰水检验CO2。
命题点1:气体的检验与鉴别(基础性考点)
1.(2021·蚌埠模拟)用如图所示装置及表中的药品(装置Ⅰ中的试剂足量)并依据装置Ⅱ中的现象,检验混合气体中的某种成分,方案合理的是(  )
选项
实验目的
装置Ⅰ中试剂
装置Ⅱ中试剂
A
检验CO2中混有的CH4
澄清石灰水
溴水
B
检验H2S中混有的SO2
酸性KMnO4溶液
品红溶液
C
检验溴蒸气中混有的NO2
CCl4
石蕊试液
D
检验HI中混有的HCl
饱和食盐水
AgNO3溶液
【解析】选C。CH4不能使溴水褪色,不能达到检验的目的,故A错误;二者均能被高锰酸钾氧化,Ⅰ中褪色,不能检验二氧化硫,故B错误;溴易溶于四氯化碳,二氧化氮可使石蕊先变红后褪色,图中装置可检验二氧化氮,故C正确;HCl和HI均能溶于饱和食盐水中,不能检验HCl,故D错误。
2.(2021·北京人大附中模拟)下列“解释或结论”与“实验操作及现象”不相符的一组是(  )
选项
实验操作及现象
解释或结论
A
浓硫酸滴到纸张上,纸变黑
浓硫酸有脱水性
B
向紫色石蕊溶液中加入氯水,溶液先变红,随后褪色
氯水中含有酸性物质和漂白性物质
C
向某溶液中加入稀盐酸,产生能使澄清石灰水变浑浊的气体
该溶液中一定有CO
D
向某溶液中加入浓NaOH溶液,加热,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体
该溶液中一定含有NH
【解析】选C。浓硫酸具有强脱水性,遇到有机物后,“强行”以H2O的形式脱去有机物中的H、O元素,从而使有机物碳化变黑,A正确;氯水中含有HCl和HClO,HCl使石蕊变红,HClO再氧化石蕊成无色物质,氯水的酸性主要靠HCl体现,漂白性靠HClO体现,B正确;能使澄清石灰水变浑浊的气体不一定是CO2,还可能是SO2,故该溶液中的离子可能是CO、HCO、SO、HSO中的一种或者几种,C错误;能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是NH3,NH和强碱溶液在加热的条件下,可以反应产生NH3,D正确。
3.(2020·安庆模拟)化工生产上有广泛用途的轻质碱式碳酸镁[MgCO3·Mg(OH)2·3H2O]是以卤块(主要成分为MgCl2,含Fe2+、Fe3+等杂质离子)为原料制备的。工艺流程如下:
已知:Fe(OH)2沉淀絮状,不易从溶液中除去。
下列说法正确的是(  )
A.沉淀的成分是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物
B.“…”的操作步骤为氧化和调节pH等分离和提纯过程
C.“热解”产生的CO2对生成轻质碱式碳酸镁[MgCO3·Mg(OH)2·3H2O]有重要的作用
D.“料液Ⅱ”呈中性或弱酸性
【解析】选C。卤块中除Mg2+还含有Fe2+、Fe3+等杂质离子,由于Fe(OH)2沉淀为絮状,不容易从溶液中除去,故先用氧化剂将Fe2+转化为Fe3+,然后调节pH,使Fe3+全部沉淀,经操作Ⅰ过滤除去,所以沉淀的成分为Fe(OH)3,A错误;“…”应该是氧化和调节pH等除杂过程,不属于分离和提纯操作,B错误;题中制备的是轻质碱式碳酸镁,产生碱式碳酸镁的同时生成的CO2气体有利于沉淀形成疏松多孔的“轻质”状态,C正确;“料液Ⅱ”应呈碱性,否则沉淀会溶解,D错误。
命题点2:离子(或物质)的检验与鉴别(综合性考点)
4.(2020·哈尔滨模拟)某无色透明溶液中,可能含有以下离子中的若干种:K+、Mg2+、Al3+、Fe2+、Ba2+、NO、SO、CO、I-和Cl-,取该溶液进行如下实验:
①将溶液滴在pH试纸上,呈红色。
②将少许溶液浓缩后加入铜片和硫酸,有无色气体放出,通入空气则立即变成红棕色。
③取少许溶液滴入BaCl2试液,则产生白色沉淀。
④取实验③中的澄清溶液,滴入AgNO3试液,产生不溶于稀HNO3的白色沉淀。
⑤另取少许溶液,滴入NaOH溶液,有白色沉淀生成,当NaOH过量时,又有部分白色沉淀溶解。
根据以上现象判断原溶液中(  )
A.肯定不存在的离子是Fe2+、CO、I-
B.肯定存在的离子是Al3+、SO、Cl-、NO、Mg2+
C.不能作出判断的离子只有K+、Cl-
D.以上判断都不正确
【解析】选C。无色透明溶液中无Fe2+;①说明溶液呈酸性,可判断无CO;②可以判断有NO;结合①②,酸性溶液中NO有强氧化性,可判断无还原性较强的I-;③中产生白色沉淀,溶液中有SO,进而推断溶液中无Ba2+;③中滴入BaCl2试液,引入了Cl-,则④中检验出的Cl-不一定是原溶液中的;⑤沉淀部分溶解,可确定有Al3+、Mg2+。综上所述,溶液中一定有Mg2+、Al3+、NO、SO,可能有K+、Cl-,一定无Fe2+、Ba2+、CO、I-。C正确,A、B、D错误。
5.(2021年河北适应性测试)乙醚是常用的有机试剂,久置容易产生过氧化物,带来安全隐患。以下不可用来定性检出过氧化物的试剂是(  )
A.K3[Fe(CN)6]溶液
B.弱酸性淀粉KI溶液
C.Na2Cr2O7和稀H2SO4溶液
D.(NH4)2Fe(SO4)2的稀H2SO4溶液和KSCN溶液
【解析】选A。K3[Fe(CN)6]中铁元素呈+3价,过氧化物与K3[Fe(CN)6]溶液不能发生反应,因此不能用于检验其存在,A符合题意;弱酸性淀粉KI溶液与过氧化物反应产生I2,I2遇淀粉溶液变为蓝色,可以检验过氧化物存在,B不符合题意;Na2Cr2O7和稀H2SO4溶液混合后,具有强氧化性,会将过氧化物氧化,而Na2Cr2O7被还原为Cr3+,使溶液变为绿色,可以检验过氧化物的存在,C不符合题意;过氧化物具有氧化性,会将(NH4)2Fe(SO4)2电离产生的Fe2+氧化为Fe3+,和KSCN溶液混合,溶液显红色,可以检验过氧化物的存在,D不符合题意。
6.(2021·潍坊模拟)现有一瓶标签上注明为葡萄糖酸盐(钠、镁、钙、铁)的复合制剂,某同学为了确认其成分,取部分制剂作为试液,设计并完成了如下实验:
已知:控制溶液pH=4时,Fe(OH)3沉淀完全,Ca2+、Mg2+不沉淀。
该同学得出的结论正确的是(  )
A.根据现象1可推出该试液中含有Na+
B.根据现象2可推出该试液中并不含有葡萄糖酸根
C.根据现象3和4可推出该试液中含有Ca2+,但没有Mg2+
D.根据现象5可推出该试液中一定含有Fe2+
【解析】选C。由于试液中外加了NaOH和Na2CO3,所以不能确定原试液中是否含有钠离子,故A错误;试液中有没有葡萄糖酸根离子,都无银镜生成,因为葡萄糖酸根离子中不含醛基,故B错误;滤液中加氨水无沉淀产生,说明无镁离子,加入碳酸钠溶液,有白色沉淀,说明有钙离子,故C正确;试液中可能含亚铁离子,也可能只含铁离子而不含亚铁离子,故D错误。
7.(2021·济南模拟)下列物质中杂质(括号内为杂质)的检验试剂、除杂试剂和除杂方法都正确的是(  )
选项
物质及其杂质
检验试剂
除杂试剂
除杂方法
A
HCl(Cl2)
湿润的淀粉KI试纸
饱和食盐水
洗气
B
C2H5OH(H2O)
无水硫酸铜粉末
生石灰
蒸馏
C
CO2(SO2)
品红溶液
饱和碳酸钠溶液
洗气
D
NH4Cl(I2)
淀粉溶液

加热
【解析】选B。饱和食盐水除去的是氯化氢,A错误;无水硫酸铜遇水变为蓝色,可以检验水的存在,生石灰与水反应生成氢氧化钙,然后蒸馏即可得到无水乙醇,B正确;碳酸钠溶液也吸收二氧化碳,应该用饱和碳酸氢钠溶液,C错误;氯化铵加热分解生成氨气和氯化氢,不能除去碘,D错误。
【加固训练—拔高】
1.(2021·烟台模拟)碳酸亚铁是白色难溶于水的固铁剂。某小组利用如图装置,向装置③中通入CO2至溶液pH=7,然后滴入FeSO4溶液,过滤、洗涤、干燥制得FeCO3。
下列说法错误的是(  )
A.试剂a是饱和NaHCO3溶液
B.碳酸钠溶液通入CO2至pH=7的目的是降低c(OH-),防止生成Fe(OH)2
C.装置③中生成沉淀的离子方程式为Fe2++CO===FeCO3↓
D.碳酸钠溶液显碱性的原因是CO+H2OHCO+OH-
【解析】选C。试剂a是饱和NaHCO3溶液,为了除去二氧化碳中的氯化氢气体,A正确;硫酸亚铁易水解,碳酸钠溶液通入CO2至pH=7的目的是降低c(OH-),防止生成Fe(OH)2,B正确;向装置③中通入CO2至溶液pH=7,则溶液中含有碳酸氢钠溶液,实验中产生FeCO3的离子方程式为Fe2++2HCO===FeCO3↓+CO2↑+H2O,C错误;碳酸钠俗称纯碱,碳酸钠溶液显碱性是因为碳酸根的水解,水解方程式为CO+H2OHCO+OH-,D正确。
2.(2021·连云港模拟)某溶液中可能含有K+、Na+、Mg2+、NH、Fe2+、Br-、CO、SO、SO中的若干种离子。某同学做了如下实验:
①取少量溶液,滴加足量氯水,有气泡产生且溶液颜色变成黄色
②另取少量溶液,滴加盐酸酸化的氯化钡溶液,无沉淀生成
③蘸取原溶液,做焰色反应,透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色。
为进一步确定该溶液的组成,无需进行的实验是(  )
A.上述实验③不透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色
B.取少量溶液,滴加氯水和CCl4,振荡、静置
C.取少量溶液,滴加适量的稀硫酸和品红溶液
D.取少量溶液,滴加适量的NaOH浓溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸检验气体
【解析】选B。①取少量溶液,滴加足量氯水,有气泡产生,说明含有CO,则不含有Mg2+、Fe2+,溶液颜色变成黄色,说明含有Br-;②另取少量溶液,滴加盐酸酸化的氯化钡溶液,无沉淀生成,说明没有SO;③蘸取原溶液,做焰色反应,透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色,说明含有K+;溶液中还有Na+、NH、SO,无法确定是否存在;上述实验③不透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色,若火焰颜色为黄色,则说明含有Na+,需要进行该操作,A不符合题意;通过分析可知,溶液中含有Br-,不含有Fe2+,不需要滴加氯水和CCl4,该步实验无需进行,B符合题意;取少量溶液,滴加适量的稀硫酸,产生的气体通入品红溶液,若品红溶液褪色,说明含有SO,否则不含有,需要进行该步实验操作,C不符合题意;取少量溶液,滴加适量的NaOH浓溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸检验气体,若变蓝色,说明含有NH,否则不含有,需要进行该步实验操作,D不符合题意。
3.(2021·重庆模拟)某溶液中除水电离出的OH-、H+之外含Na+、Fe2+、Al3+、Ba2+、SO、NO、Cl-中的4
种,这4种离子的物质的量均为0.1
mol。若向该溶液中加入少量稀硫酸,无沉淀生成但有气泡产生。下列说法错误的是(  )
A.该溶液中肯定不含Ba2+
B.若向该溶液中加入过量的稀硫酸,溶液中的阴离子会减少一种
C.若向该溶液中加入足量NaOH溶液,滤出沉淀,洗净灼烧后最多能得8.0
g固体
D.该溶液中除水电离出的OH-、H+之外所含离子是Na+、Fe2+、SO、NO
【解析】选B。加入少量稀硫酸,无沉淀生成但有气泡产生,说明一定不存在钡离子,一定存在硝酸根离子和亚铁离子;根据溶液的电中性可以判断溶液中还存在硫酸根离子和钠离子,根据以上分析可知,溶液中一定不存在钡离子,A正确;溶液中氢氧根离子、硫酸根离子不会消失;根据反应方程式NO+3Fe2++4H+===NO↑+3Fe3++2H2O可知,亚铁离子不足,加入足量的稀硫酸后,硝酸根离子不会消失,B错误;若向该溶液中加入足量的NaOH溶液,充分反应后,过滤、洗涤、灼烧,最终所得固体为氧化铁,根据铁离子守恒,生成氧化铁的物质的量为0.05
mol,质量为0.05
mol×160
g·mol-1=8.0
g,C正确;根据分析可知,该溶液中除H+、OH-之外所含离子是Fe2+、Na+、NO、SO,D正确。
1.(2020·浙江7月选考)下列有关实验说法不正确的是(  )
A.萃取Br2时,向盛有溴水的分液漏斗中加入CCl4,振荡、静置分层后,打开旋塞,先将水层放出
B.做焰色反应前,铂丝用稀盐酸清洗并灼烧至火焰呈无色
C.乙醇、苯等有机溶剂易被引燃,使用时须远离明火,用毕立即塞紧瓶塞
D.可用AgNO3溶液和稀HNO3区分NaCl、NaNO2和NaNO3
【解析】选A。CCl4的密度比水的密度大,故萃取Br2时,向盛有溴水的分液漏斗中加入CCl4,振荡、静置分层,打开旋塞,先将CCl4层放出,A说法错误;做焰色反应前,先将铂丝用稀盐酸清洗并灼烧至无色的目的是排除铂丝上粘有其他金属元素对待检测金属元素的干扰,B说法正确;乙醇、苯等有机溶剂属于易燃物品,故使用时必须远离明火和热源,用毕立即塞紧瓶塞,防止失火,C说法正确;氯化银、亚硝酸银都是难溶于水的白色固体,所以硝酸银滴入氯化钠溶液和亚硝酸钠溶液中都有白色沉淀生成,但是氯化银不溶于稀硝酸,而亚硝酸银溶于稀硝酸;硝酸银溶液滴入硝酸钠溶液中没有明显现象,D说法正确。
2.(2018·海南高考)下列分离方法正确的是(  )
A.回收水溶液中的I2:加入乙酸,分液,蒸发
B.回收含有KCl的MnO2:加水溶解,过滤,干燥
C.除去氨气中的水蒸气:通过盛有P2O5的干燥管
D.除去乙醇中的水:加入无水氯化钙,蒸馏
【解析】选B。I2在乙酸中的溶解度不大,A错误;MnO2不溶于水,KCl加水溶解,过滤,干燥即可,B正确;氨气与水、P2O5反应,C错误;除去乙醇中的水,加入无水氧化钙,蒸馏,D错误。
3.(2018·浙江11月选考)下列实验合理的是(  )
A.用湿润的pH试纸测定CH3COONa溶液的pH
B.用蒸馏的方法分离乙醇(沸点为78.3
℃)和苯(沸点为80.1
℃)的混合物
C.用淀粉?KI试纸鉴别碘水和FeCl3溶液
D.用Na2CO3溶液鉴别CaCl2溶液、NaCl溶液和稀硫酸
【解析】选D。pH试纸在测定相关溶液的pH时不能湿润,A错误;乙醇(沸点为78.3
℃)和苯(沸点为80.1
℃)的沸点相差不大,不能用蒸馏的方法分离,B错误;FeCl3溶液能氧化KI生成I2,也能使淀粉?KI试纸变蓝,用淀粉?KI试纸无法鉴别碘水和FeCl3溶液,C错误;Na2CO3溶液与CaCl2溶液反应有白色沉淀生成,与NaCl溶液不反应,和稀硫酸反应有气泡产生,D正确。
4.某兴趣小组查阅资料得知,连苯三酚的碱性溶液能定量吸收O2,CuCl的盐酸溶液能定量吸收CO,且易被O2氧化,拟设计实验方案,采用上述两种溶液和KOH溶液逐一吸收混合气体(由CO2、CO、N2和O2组成)的相应组分。有关该方案设计,下列说法不正确的是(  )
A.采用上述3种吸收剂,气体被逐一吸收的顺序应该是CO2、O2和CO
B.其他两种吸收剂不变,O2的吸收剂可以用灼热的铜网替代
C.CO
的吸收必须在吸收O2后进行,因为CuCl的盐酸溶液会被O2氧化
D.在3种气体被逐一吸收后,导出的气体中可能含有HCl
【解析】选B。题干中要求逐一吸收相应组分,即一种溶液吸收一种气体,连苯三酚的碱性溶液能吸收O2之外,因为其碱性,还能与CO2反应;CuCl的盐酸溶液能吸收CO之外,还能被O2氧化;为满足题意,吸收O2前需要先吸收CO2,吸收CO前需要吸收O2,所以气体被逐一吸收的顺序为CO2、O2和CO,所以A、C正确;若用灼热的铜网代替连苯三酚的碱性溶液,会发生铜和氧气生成氧化铜的反应,而氧化铜与CO反应又生成CO2,故B错误;由于盐酸易挥发,最后一个吸收液为CuCl的盐酸溶液,导出气体中可能含有HCl,故D正确。
5.(2017·全国卷Ⅱ)由下列实验及现象不能推出相应结论的是(  )
实验
现象
结论
A
向2
mL
0.1
mol·L-1的FeCl3溶液中加足量铁粉,振荡,加1滴KSCN溶液
黄色逐渐消失,加KSCN溶液颜色不变
还原性:Fe>Fe2+
B
将金属钠在燃烧匙中点燃,迅速伸入集满CO2的集气瓶
集气瓶中产生大量白烟,瓶内有黑色颗粒产生
CO2具有氧化性
C
加热盛有少量NH4HCO3固体的试管,并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸
石蕊试纸变蓝
NH4HCO3显碱性
D
向2支盛有2
mL相同浓度银氨溶液的试管中分别加入2滴相同浓度的NaCl和NaI溶液
一支试管中产生黄色沉淀,另一支中无明显现象
Ksp(AgI)【解析】选C。
FeCl3溶液中加足量铁粉,振荡时黄色逐渐消失,且加KSCN溶液颜色不变,说明发生反应2FeCl3+Fe===3FeCl2,所以还原性:Fe>Fe2+,故A项正确;将金属钠在燃烧匙中点燃,迅速伸入集满CO2的集气瓶的现象为集气瓶中产生大量白烟,瓶内有黑色颗粒产生,由此可以推出发生的反应为4Na+CO22Na2O+C,此反应中体现了CO2的氧化性,故B项正确;加热盛有少量NH4HCO3固体的试管,并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸,试纸变蓝,是由于NH4HCO3发生了分解反应NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O,产生的NH3是一种碱性气体,故C项错误;同体积、同浓度银氨溶液的试管中分别加入2滴同浓度的NaCl和NaI溶液,根据溶度积规则Q>Ksp时产生沉淀,由于产生了黄色沉淀说明AgI的Ksp较小,故D项正确。
【加固训练—拔高】
(2017·江苏高考)下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是
(  )
【解析】选B。A项,SO2用浓硫酸与Cu反应,错误;B项,SO2可以使品红褪色,验证其具有漂白性,正确;C项,SO2的密度比空气大,应从长管进气收集,错误;D项,SO2与NaHSO3溶液不反应,应用碱液吸收,错误。
1.提纯的“三个必须”和“四个原则”:
(1)“三个必须”。
①加试剂必须过量
②过量试剂必须除去
③实验方案必须最佳
(2)“四个原则”。
①不增
②不减
③易分
④复原
2.分离提纯的两个方面:
(1)分离提纯方法的选择。
(2)分离提纯的操作。
3.物质检验与鉴别的两个考点:
(1)单一离子(或物质)的检验与鉴别。
(2)多离子(或物质)的检验与鉴别。
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-第三讲 物质的量、气体摩尔体积
考点一 物质的量和摩尔质量(命题指数★★★★)
1.物质的量:
(1)含义:表示含有一定数目粒子的集合体。是国际单位制中七个基本物理量之一,符号为n。
(2)单位:摩尔,简称摩,符号为mol。是国际单位制中七个基本单位之一。
(3)国际上规定:1
mol任何物质所含有的微粒数与0.012__kg12
C所含的碳原子数相同,约为6.02×1023。
2.阿伏加德罗常数:
(1)含义:1
mol任何粒子所含的粒子数,符号为NA。
(2)NA≈6.02×1023__mol-1。
(3)物质的量(n)、阿伏加德罗常数(NA)和微粒数(N)之间的关系为n=。
3.摩尔质量:
(1)含义:单位物质的量的物质所具有的质量,符号为M,单位为g·mol-1。
(2)数值:当微粒的摩尔质量以g·mol-1为单位时,数值上与该微粒的相对原子(分子)质量相等。
(3)物质的量(n)、质量(m)和摩尔质量(M)之间的关系为n=。
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)1
mol任何物质都含有约6.02×1023个原子。(  )
提示:×。1
mol任何物质都含有约6.02×1023个粒子,但不一定是原子。
(2)0.012
kg
12C含有约6.02×1023个碳原子。(  )
提示:√。国际上规定,1
mol粒子集合体所含微粒数与0.012
kg
12C中所含的碳原子数相同,约为6.02×1023。
(3)H2O的摩尔质量为18
g·mol-1。(  )
提示:√。当摩尔质量的单位取g·mol-1时,摩尔质量的数值与相对原子质量或相对分子质量相等。
(4)1
mol
SO的质量为96
g·mol-1。(  )
提示:×。质量的单位是g或者kg。
(5)等物质的量的O2与O3,所含氧原子数相同。(  )
提示:×。等物质的量的O2与O3,分子数相等但原子数不等。
(6)4
g
NaOH的物质的量为0.1
mol。(  )
提示:√。NaOH的摩尔质量是40
g·mol-1,则4
g
NaOH的物质的量为0.1
mol。
2.(1)5
g
H2O的摩尔质量与10
g
H2O的摩尔质量相同吗?
提示:相同。H2O的摩尔质量是18
g·mol-1,与H2O的质量多少无关。
(2)“H2SO4的摩尔质量在数值上等于98”,这种说法正确吗?
提示:不正确。H2SO4的摩尔质量以g·mol-1为单位时,在数值上等于98。
3.有以下四种物质:
①22
g二氧化碳
②8
g氢气
③1.204×1024个氮气分子
④4
℃时18
mL水
它们所含分子数最多的是________(填序号,下同),所含原子数最多的是________,质量最大的是________,所含电子数最多的是________。
【解析】四种物质分别为①0.5
mol
CO2 ②4
mol
H2 ③2
mol
N2 ④1
mol
H2O。分子数分别为0.5NA、4NA、2NA、NA,最多的是②;原子数分别为1.5NA、8NA、4NA、3NA,最多的是②;质量分别为22
g、8
g、56
g、18
g,最多的是③;所含电子数分别为11NA、8NA、28NA、10NA,最多的是③。
答案:② ② ③ ③
命题角度1:物质的量与微观粒子数目间的关系
【典例1】(2021年广东适应性测试)设阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是(  )
A.1
mol
Cl2和Fe充分反应,转移电子数为3NA
B.标准状况下,1.12
L苯含有C—H键的个数为3NA
C.22
g
CO2和足量Na2O2反应,产生的气体的分子数为0.25NA
D.0.5
mol
乙酸乙酯在酸性条件下水解,生成乙醇的分子数为1.0NA
【解析】选C。由2Fe+3Cl22FeCl3可知,当1
mol
Cl2完全反应(Fe过量)时转移电子数为2NA,故A错;标准状况下苯为液态,1.12
L苯的物质的量不是0.05
mol,故B错;由2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2可知22
g即0.5
mol
CO2生成0.25
mol氧气即生成0.25NA个氧气分子,故C对;0.5
mol乙酸乙酯在酸性条件下水解为可逆反应,生成的乙醇少于0.5
mol更少于1.0NA个乙醇分子,故D错。
【归纳提升】物质的量、摩尔及阿伏加德罗常数的关系
【备选例题】
(2021·南昌模拟)下列说法中正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值)(  )
A.O2-的电子式为[]2-,则O2-核外有8个电子
B.1
mol
NH4Cl中含有的H—Cl键的数目为NA
C.CrO5中Cr元素的化合价为+6价,每个CrO5分子中存在两个过氧键
D.20
g
Na2O和Na2O2的混合物中,所含阴阳离子数目之比无法确定
【解析】选C。O2-的电子式为[]2-,表示O2-的最外层有8个电子,但其原子核外有10个电子,A错误;
NH4Cl是离子化合物,NH与Cl-间形成离子键,无H—Cl共价键存在,B错误;根据化合物中所有元素化合价的代数和为0的原则,CrO5中5个O共为-6价,说明以-1价氧存在的共有两个过氧根,一个氧化合价为-2价,C
正确;Na2O和Na2O2都是离子化合物,其中含有的阴阳离子数目之比都是1∶2,与物质的多少无关,D错误。
命题角度2:物质的量与摩尔质量间的关系
【典例2】2020年11月12日,我国在西昌卫星发射中心成功将移动通信卫星“天通一号02星”发射升空。卫星的发射需要用到运载火箭,偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能燃料,燃烧产生巨大能量,可作为航天运载火箭的推动力来源。
下列叙述中正确的是(  )
A.偏二甲肼的摩尔质量为60
g
B.6.02×1023个偏二甲肼分子的质量为60
g
C.1
mol偏二甲肼的质量为60
g·mol-1
D.6
g偏二甲肼含有NA个偏二甲肼分子
【解析】选B。偏二甲肼的摩尔质量为60
g·mol-1,A错误;6.02×1023个偏二甲肼分子的物质的量为1
mol,其质量为1
mol×60
g·mol-1=60
g,B正确;1
mol偏二甲肼的质量为60
g,C错误;6
g偏二甲肼的物质的量为=0.1
mol,含有偏二甲肼分子的数目为0.1
mol×NA
mol-1=0.1NA,D错误。
【备选例题】
下列有关的描述或应用,不正确的是(  )
A.1
mol
OH-的质量为17
g
B.44
g二氧化碳的物质的量为1
mol
C.铁原子的摩尔质量数值上等于它的相对原子质量
D.一个钠原子的质量约等于
g
【解析】选C。A选项,1
mol
OH-的质量为16
g+1
g+m(e-)=17
g(由于e-的质量很小,可以忽略不计),正确;B选项,二氧化碳的摩尔质量是44
g·mol-1,故44
g二氧化碳为1
mol,正确;C选项,没有指出以g·mol-1为单位,错误;D选项,1
mol
Na的质量等于23
g,1
mol钠原子的个数为6.02×1023个,由D中计算式求得每个钠原子的真实质量,正确。
1.理清物质的量、质量和微粒数目之间的换算关系:
(1)n、NA、N之间的关系:n=。
(2)n、m、M之间的关系:n=。
2.明确摩尔质量、相对分子质量及质量的异同:
(1)摩尔质量、相对分子质量、质量是三个不同的物理量,具有不同的单位。如H2O的摩尔质量为18
g·mol-1,H2O的相对分子质量为18,1
mol
H2O的质量为18
g。
(2)当摩尔质量以g·mol-1、质量以g为单位时,三者在数值上相等。
命题点1:物质的量与微观粒子数目(基础性考点)
1.(2021·湖南师大附中模拟)NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(  )
A.16.25
g
FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA
B.22.4
L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA
C.92.0
g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA
D.1.0
mol
CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA
【解析】选B。16.25
g氯化铁的物质的量是16.25
g÷162.5
g·mol-1=0.1
mol,由于氢氧化铁胶体是分子的集合体,因此水解生成的Fe(OH)3胶体粒子数小于0.1NA,A错误;标准状况下22.4
L氩气的物质的量是1
mol,氩气是一个Ar原子组成的单质,其中含有的质子数是18NA,B正确;1分子丙三醇含有3个羟基,92.0
g丙三醇的物质的量是1
mol,其中含有羟基数是3NA,C错误;甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成的卤代烃不止一种,因此生成的CH3Cl分子数小于1.0NA,D错误。
命题点2:物质的量与摩尔质量(基础性考点)
2.(2021·宁德模拟)下列说法正确的是(  )
A.氯化氢的摩尔质量为36.5
g
B.1
mol
H2SO4的质量为98
g·mol-1
C.任何物质的摩尔质量都等于它的相对分子质量或相对原子质量
D.CO2的摩尔质量是H2的摩尔质量的22倍
【解析】选D。氯化氢的摩尔质量为36.5
g·mol-1,A错误;1
mol
H2SO4的质量为98
g,B错误;任何物质的摩尔质量,当单位为g·mol-1,数值上都等于它的相对分子质量或相对原子质量,C错误;CO2的摩尔质量是44
g·mol-1,H2的摩尔质量是2
g·mol-1,D正确。
命题点3:物质的量、质量、微粒数目间的关系(综合性考点)
3.(2021·合肥模拟)NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(  )
A.1
mol
SiO2晶体中,含有Si—O键的数目为2
NA
B.16.8
g铁粉与足量高温水蒸气反应,转移电子数为0.8
NA
C.1
mol·L-1
AlCl3溶液中,含有Cl-的数目为3
NA
D.18
g
D2O和H2O的混合物中,含有的中子数为9
NA
【解析】选B。由二氧化硅的结构可知,
1
mol
SiO2晶体中,含有Si—O键的数目为4
NA,故A错误;铁粉与足量高温水蒸气反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,16.8
g铁的物质的量为0.3
mol,转移电子数为
0.8
NA,故B正确;缺少溶液的体积,无法计算氯离子的个数,故C错误;D2O和H2O的摩尔质量分别为20
g·mol-1和18
g·mol-1,D2O中有10
个中子,H2O中有8个中子,用极值法推算,如果18
g
都是D2O,含有的中子数为9
NA;如果18
g
都是H2O,含有的中子数为8NA,故18
g
D2O和H2O的混合物中,含有的中子数在8NA~9
NA之间,故D错误。
【加固训练—拔高】
1.(2021·长春模拟)十二烷基苯磺酸钠(C18H29NaO3S)主要用作阴离子型表面活性剂。沸点为315
℃,下列有关说法正确的是(  )
CH3(CH2)10CH2SOOONa
A.十二烷基苯磺酸钠的摩尔质量是348
B.6.96
g十二烷基苯磺酸钠中碳原子数为0.36NA
C.0.5
mol十二烷基苯磺酸钠的质量为174
g·mol-1
D.1
mol十二烷基苯磺酸钠在标准状况下的体积约为22.4
L
【解析】选B。根据十二烷基苯磺酸钠的结构简式可知,其摩尔质量是348
g·mol-1,A错误;6.96
g十二烷基苯磺酸钠的物质的量为0.02
mol,1个分子中含有18个碳原子数,故0.02
mol分子中的碳原子数为0.36NA,B正确;0.5
mol十二烷基苯磺酸钠的质量为174
g,C错误;十二烷基苯磺酸钠沸点为315
℃,故在标准状况下其为非气体状态,D错误。
2.(2021·太原模拟)新冠肺炎自发现至今已全球扩散,造成巨大损失,75%酒精、含氯消毒剂、过氧乙酸(CH3COOOH)、乙醚和氯仿等溶剂均可有效杀灭该病毒。下列有关说法正确的是(  )
A.外出返家时,可用75%酒精喷雾对手、衣服等部位进行消毒
B.过氧乙酸的摩尔质量为76
C.标准状况下,2.24
L氯仿的分子数约为0.1NA个
D.将“84”消毒液与75%酒精1∶1混合、消毒效果更好
【解析】选A。75%酒精能杀菌消毒,因此外出返家时,可用75%酒精喷雾对手、衣服等部位进行消毒,A正确;过氧乙酸的化学式为CH3COOOH,摩尔质量为76
g·mol-1,B错误;标准状况下氯仿是液体,2.24
L氯仿的分子数不是0.1NA个,C错误;“84”消毒液具有强氧化性,乙醇具有还原性,将“84”消毒液与75%酒精1∶1混合消毒效果更差,D错误。
3.(2021·厦门模拟)下雪时,常用融雪剂清理路面,醋酸钾(CH3COOK)是常用的融雪剂,下列四个选项中,关于1
mol
CH3COOK的叙述正确的是(  )
A.CH3COOK的相对分子质量为98
mol-1
B.CH3COOK的摩尔质量为98
g
C.1
mol
CH3COOK含有2
mol氧
D.1
mol
CH3COOK含有3×6.02×1023个H
【解析】选D。相对分子质量无单位,即CH3COOK的相对分子质量为98,A错误;摩尔质量的单位为g·mol-1,故CH3COOK的摩尔质量为98
g·mol-1,B错误;指代不明确,正确的说法是1
mol
CH3COOK中含2
mol氧原子,C错误;1
mol
CH3COOK中含3
mol氢原子,即3×6.02×1023个H,D正确。
考点二 气体摩尔体积、阿伏加德罗定律(命题指数★★★★★)
1.影响物质体积的因素:
2.气体摩尔体积:
(1)概念:气体摩尔体积是指在一定温度和压强下,单位物质的量的气体所占有的体积,符号为Vm,单位为L·mol-1。
(2)特例:标准状况是指温度为0__℃,压强为101__kPa,此情况下,气体摩尔体积约为22.4__L·mol-1。
(3)物质的量、气体体积与气体摩尔体积之间的关系为n=。
3.阿伏加德罗定律及其推论:
(1)阿伏加德罗定律的含义:
在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。即T1=T2,p1=p2,V1=V2,则n1=n2。
(2)推论:
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)0
℃、101
kPa,1
mol任何物质的体积都是22.4
L。(  )
提示:×。气体摩尔体积的描述对象为气体,标准状况下1
mol
任何气体的体积约为22.4
L。
(2)同温同压下,等质量的12C18O和NO体积相同。(  )
提示:√。12C18O和NO的摩尔质量均为30
g·mol-1,等质量的两种气体物质的量相等,相同温度和压强下,二者体积相同。
(3)某混合气体摩尔体积为22.4
L·mol-1
,则该气体一定处于标准状况。(  )
提示:×。标准状况下气体摩尔体积是22.4
L·mol-1,但升高温度增大压强或降低温度减小压强,气体摩尔体积也可能是22.4
L·mol-1。
(4)标准状况下,1
mol
N2和O2混合气体的体积约为22.4
L。(  )
提示:√。气体摩尔体积适用于单一气体和混合气体,标准状况下1
mol气体的体积约为22.4
L。
(5)在标准状况下,1
mol甲烷与1
mol甲苯的体积相同。(  )
提示:×。标准状况下,甲烷是气体,甲苯是液体,相同物质的量时体积不相同。
(6)同温同压下,两种单质气体体积相同,原子数一定相同。(  )
提示:×。同温同压同体积,气体分子数相同,但单质分子有双原子分子和单原子分子(稀有气体)。
【加固训练—拔高】
(1)同温同压下的两种气体,只要所含微粒数目相同,所占的体积一定相同吗?
提示:不一定。同温同压下,分子数相等的气体,体积相同,而微粒包括分子、原子、质子、电子等,不一定是分子。
(2)在体积相同的两个密闭容器中分别充入O2、O3气体,当这两个容器内温度和气体密度相等时,两种气体的压强之比是多少?
提示:3∶2。相同体积相同密度时,两容器内气体的质量相等,O2和O3的物质的量之比为3∶2,同温同体积时,压强之比与气体物质的量之比相等。K
命题角度1:气体的摩尔体积
【典例1】(2021·成都模拟)已知400
℃和1.01×105
Pa时的气体摩尔体积为55.20
L·mol-1,在该条件下有1
mol气体X发生如下反应并达到平衡:2X(g)===mY(g)+Z(g),测得平衡混合气中X的体积分数为58.80%,混合气体的总质量为46.00
g,混合气体的密度为0.72
g·L-1。则平衡混合气体的平均相对分子质量为
(  )
A.58.80  B.6.00  C.39.74  D.16.13
【解析】选C。混合气体的体积V==46.00
g÷0.72
g·L-1≈63.89
L,n=V÷Vm=63.89
L÷55.20
L·mol-1≈1.16
mol,则达到平衡后混合气体的平均摩尔质量=m÷n=46.00
g÷1.16
mol≈39.74
g·mol-1。
【易错提醒】(1)在气体分子个数、温度、压强一定时,气体体积的大小决定于气体分子间的平均距离,与分子种类无关。
(2)气体摩尔体积只适用于气态物质且与气体种类无关,只要温度和压强一定,气体摩尔体积就一定。
(3)同温同压下:任何气体的摩尔体积Vm都相同,但不一定等于22.4
L·mol-1。
(4)不能混淆标准状况和常温常压,两者压强相同,但温度不同。因为温度升高气体分子之间的距离变大,所以常温常压下的气体摩尔体积比标准状况下的气体摩尔体积大。
(5)气体摩尔体积不能理解为体积,体积的单位是L或m3,而气体摩尔体积的单位是L·mol-1或m3·mol-1。K
【备选例题】
(2021·太原模拟)下列关于气体摩尔体积的说法正确的是(  )
A.22.4
L任何气体的物质的量均为1
mol
B.非标准状况下,1
mol任何气体不可能占有22.4
L体积
C.标准状况下,CO2气体摩尔体积是22.4
L·mol-1
D.某物质含有6.02×1023个粒子,则该物质的体积为22.4
L
【解析】选C。未指明气体所处的外界条件,就不能确定气体摩尔体积,因此不能根据气体体积判断气体的物质的量的多少,A错误;若温度升高使气体体积增大的影响与压强增大使气体体积减小的影响相同,则非标准状况下,1
mol任何气体也可能占有22.4
L体积,B错误;在标准状况下,任何气体的气体摩尔体积都大约是22.4
L·mol-1,因此在此条件下CO2气体摩尔体积是22.4
L·mol-1,C正确;该物质的物质的量是1
mol,由于物质的状态不一定是气体,且所处的外界条件也没有指出,因此不能确定该物质的体积大小,D错误。
命题角度2:阿伏加德罗定律及其应用
【典例2】(双选)下列说法不正确的是
(  )
A.温度相同、体积相同的O2(g)和N2(g)分子数相同
B.等温等压下,SO2气体与CO2气体的密度之比等于11∶16
C.温度和容积相同的两气罐中分别盛有5
mol
O2(g)和2
mol
N2(g),两容器中的压强之比等于5∶2
D.等温等压条件下,
5
mol
O2(g)和2
mol
H2(g)的体积之比等于5∶2
【解析】选A、B。A项压强没有确定,错误;B项等温等压下,SO2气体与CO2气体的密度之比等于其相对分子质量之比为64∶44=16∶11,错误;C项温度和容积相同的两气罐中的压强之比等于其物质的量之比,即5∶2,正确;D项等温等压条件下,两气体的体积之比等于其物质的量之比,即5∶2,正确。
【规律方法】阿伏加德罗定律的“三同”定“一同”
可总结为“三同”定“一同”,即同温、同压、同体积的气体,具有相同的分子数。
【备选例题】
(2021·莆田模拟)下列叙述中正确的是(  )
①标准状况下,1
L
HCl和1
L
H2O的物质的量相同
②标准状况下,1
g
H2和14
g
N2的体积相同
③28
g
CO的体积为22.4
L
④两种物质的物质的量相同,则它们在标准状况下的体积也相同
⑤同温同体积下,气体的物质的量越大,则压强越大
⑥同温同压下,气体的密度与气体的相对分子质量成正比
A.①②③ B.②⑤⑥ C.②③⑥ D.④⑤⑥
【解析】选B。①标准状况下,1
L
HCl的物质的量为=
mol,但标准状况下水为液体,不能利用气体摩尔体积来计算其物质的量,①错误;标准状况下,1
g
H2的物质的量为=0.5
mol,14
g
N2的物质的量为=0.5
mol,两者物质的量相同,则其体积也相同,②正确;不一定是在标准状况下,不能准确得出28
g
CO2的体积,③错误;两种物质只有都是气体时,物质的量相同,则它们在标准状况下的体积相同,即物质的状态不确定,体积可能相同,也可能不同,④错误;由pV=nRT可以知道,同温同体积时,气体物质的物质的量与压强成正比,则气体物质的物质的量越大,则压强越大,⑤正确;由pM=ρRT可以知道,同温同压下,气体的密度与气体的相对分子质量成正比,⑥正确。
1.气体体积与气体摩尔体积:
(1)气体体积与气体摩尔体积是两个不同的概念,使用时要避免混淆。如标准状况下,1
mol
O2的体积是22.4
L,O2的气体摩尔体积是22.4
L·mol-1。
(2)使用22.4
L·mol-1时应该注意的问题:
①条件必须是标准状况(0
℃,101
kPa)。
②物质必须是气体,可以是单一气体也可以是混合气体。
(3)条件对气体摩尔体积的影响
温度与压强都影响气体的体积,不同温度和压强下,气体摩尔体积的数值可能不同。改变温度和压强,在非标准状况下气体摩尔体积也可能是22.4
L·mol-1。
2.气体摩尔质量计算的五种常用方法:
(1)根据标准状况下气体的密度(ρ):M=ρ×22.4
L·mol-1。
(2)根据气体的相对密度(D=):=D。
(3)根据物质的质量(m)和物质的量(n):M=。
(4)根据一定质量(m)的物质中微粒数目(N)和阿伏加德罗常数(NA):M=。
(5)对于混合气体,求其平均摩尔质量,上述计算式仍然成立;还可以用下式计算:M=M1×a%+M2×b%+M3×c%+……,其中a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
命题点1:物质的量与气体摩尔体积(基础性考点)
1.(2021·银川模拟)下列有关气体摩尔体积的说法中,正确的是(  )
A.1
mol
O2和1
mol
N2所占的体积约为
22.4
L
B.若1
mol
CH4的体积约为22.4
L,则一定处于标准状况
C.在标准状况下,1
mol
H2O的体积约为22.4
L
D.在标准状况下,11.2
L
N2中含有1
mol
N原子
【解析】选D。缺少条件,不能计算气体的体积,A错误;若1
mol
CH4的体积约为22.4
L,气体所处的条件可能是标准状况,也可能是非标准状况,因此不一定处于标准状况,B错误;在标准状况下,H2O的状态不是气体,因此不能使用气体摩尔体积计算,C错误;在标准状况下,气体摩尔体积是22.4
L·mol-1,则11.2
L
N2的物质的量是0.5
mol,由于N2中含有2个N原子,所以0.5
mol
N2中含有1
mol
N原子,D正确。
2.(2020·北京西城区模拟)工业制备硝酸的反应之一为3NO2+H2O===2HNO3+NO。用NA表示阿伏加德罗常数,下列说法不正确的是(  )
A.室温下,22.4
L
NO2中所含原子总数少于3NA
B.36
g
H2O中含有共价键的总数为4NA
C.上述反应,生成1
mol
HNO3转移电子的数目为NA
D.标准状况下,11.2
L
NO中所含电子总数为5NA
【解析】选D。室温下,22.4
L
NO2的物质的量少于1
mol,所含原子总数少于3NA,A正确;36
g
H2O为2
mol,一分子水中含有2个共价键,则2
mol水中含有共价键的总数为4NA,B正确;上述反应,生成2
mol
HNO3共转移2
mol电子,生成1
mol
HNO3转移1
mol电子,数目为NA,C正确;标准状况下,11.2
L
NO为0.5
mol,一个NO中含有15个电子,则0.5
mol
NO中所含电子总数为7.5NA,D错误。
命题点2:阿伏加德罗定律及其应用(综合性考点)
3.(2021·荆州模拟)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.物质的量:甲<乙   B.气体体积:甲>乙
C.摩尔体积:甲>乙
D.相对分子质量:甲<乙
【解析】选A。质量相等的甲、乙两种气体,甲的密度大于乙的密度,则甲的体积小于乙的体积,由于是等温恒压,故物质的量甲<乙,A正确;根据V=×Vm知,相同温度、压强、质量时,气体体积与摩尔质量成反比,摩尔质量甲>乙,则气体体积甲<乙,B错误;同温同压下,气体摩尔体积相等,C错误;根据以上分析知,摩尔质量M(甲)>M(乙),摩尔质量在数值上等于其相对分子质量,所以相对分子质量甲>乙,D错误。
4.下列叙述正确的是(  )
A.同温同压下,相同体积的物质,其物质的量一定相等
B.任何条件下,等物质的量的甲烷和一氧化碳所含的分子数一定相等
C.1
L一氧化碳气体一定比1
L氧气的质量小
D.相同条件下的一氧化碳气体和氮气,若物质的量相等则体积相等,但质量不相等
【解析】选B。同温同压下,相同体积的气体物质的量相等,A错误;等物质的量的甲烷和一氧化碳分子数相等,B正确;没有告诉在相同条件下,无法判断二者的物质的量大小,C错误;等温等压等物质的量,气体体积相同,一氧化碳和氮气摩尔质量相同,等物质的量时质量相等,D错误。
5.(2021·哈尔滨模拟)在甲、乙两个体积不同的密闭容器中,分别充入质量相同的CO、CO2气体时,两容器的温度和压强均相同,则下列说法正确的是(  )
A.充入的CO分子数比CO2分子数少
B.甲容器的体积比乙容器的体积小
C.CO的摩尔体积比CO2的摩尔体积小
D.甲中CO的密度比乙中CO2的密度小
【解析】选D。质量相同的CO和CO2的物质的量之比为11∶7,在温度和压强相同时体积比为11∶7,但气体摩尔体积相同。
【加固训练—拔高】
1.(2021·兰州模拟)在标准状况下,a
g气体X与b
g气体Y的分子数相同,下列叙述正确的是(  )
A.标准状况下,等质量的X和Y体积之比为b∶a
B.同温同压下,气体X和气体Y的气体摩尔体积之比为b∶a
C.25
℃时,1
g气体X和1
g气体Y的原子数之比为a∶b
D.同物质的量的气体X和Y的质量之比为b∶a
【解析】选A。同温同压下,气体体积之比等于物质的量之比,相同质量时,其体积之比与其摩尔质量成反比,所以标准状况下,等质量的两种气体体积之比为b∶a,A正确;同温同压下,气体摩尔体积为定值,则同温同压下,气体X和气体Y的气体摩尔体积之比1∶1,B错误;不能确定每个X、Y分子含有的原子数目,所以无法计算含有原子数目之比,C错误;相同物质的量时,其质量比等于摩尔质量之比,为a∶b,D错误。
2.一个密闭容器,中间有一可自由滑动的隔板(厚度不计)将容器分成两部分,当左边充入1
mol
N2,右边充入一定量的CO时,隔板处于如图位置(保持温度不变),下列说法正确的是
(  )
A.右边与左边分子数之比为4∶1
B.右侧CO的质量为5.6
g
C.右侧气体密度是相同条件下氢气密度的14倍
D.若改变右边CO的充入量而使隔板处于容器正中间,保持温度不变,则应充入0.2
mol
CO
【解析】选C。左右两侧气体温度、压强相同,相同条件下,体积之比等于物质的量之比,左右体积之比为4∶1,则左右气体物质的量之比为4∶1,所以右侧气体物质的量=
mol=0.25
mol。相同条件下密度之比与摩尔质量成正比,则右侧气体密度是相同条件下氢气密度的=14倍,故C正确。
3.如图所示,①和②为两个体积相同的固定刚性容器,图中“”和“”分别表示氢原子和氧原子,则下列说法正确的是(  )
A.若①中的H2为1
mol,则②中所含原子总数为3.01×1023个
B.①和②中气体的质量之比为1∶8
C.H2、O2均能发生化合反应,但不能发生置换反应
D.两容器的温度和压强均相同
【解析】选B。根据图示可知,①和②中H2与O2的分子个数之比为2∶1,若H2为1
mol,则O2为0.5
mol,故氧原子数目为6.02×1023个,A项错误;①和②中H2与O2的分子个数之比为2∶1,所以其物质的量之比为2∶1,质量之比为1∶8,B项正确;H2能发生置换反应,如H2与CuO反应,O2也能发生置换反应,如O2与H2S反应,C项错误;根据阿伏加德罗定律,①和②两容器体积相同,但气体分子个数不同,所以两容器的温度和压强不可能均相同,D错误。
4.室温下,抽去如图所示装置中的玻璃片,使两种纯净气体充分反应。下列说法正确的是(设NA表示阿伏加德罗常数的值)(  )
A.气体反应物的总体积为0.448
L
B.装置中氢元素的总质量为0.04
g
C.生成物中含有0.01NA个分子
D.生成物完全溶于水后所得溶液含有0.01NA个NH
【解析】选B。等物质的量的氯化氢和氨气恰好完全反应生成固体氯化铵。因不是标准状况,所以反应物体积不能计算,A错;氯化铵为离子化合物,不存在分子,C错;氯化铵是强酸弱碱盐,会发生水解,NH个数小于0.01NA,D错。
5.如图表示1
g
O2与1
g
X气体在相同容积的密闭容器中压强(p)与温度(T)的关系,则X气体可能是(  )
A.C2H4  
B.CH4
C.CO2
D.NO
【解析】选C。由图可知,相同温度时,p(O2)>p(X),在同质量、同体积条件下,气体的摩尔质量与压强成反比,即摩尔质量越大,压强越小。只有CO2的摩尔质量大于O2,故C正确。
1.(2020·全国Ⅲ卷)NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(  )
A.22.4
L(标准状况)氮气中含有7NA个中子
B.1
mol重水比1
mol水多NA个质子
C.12
g石墨烯和12
g金刚石均含有NA个碳原子
D.1
L
1
mol·L-1
NaCl溶液含有28NA个电子
【解析】选C。22.4
L(标准状况)氮气为1
mol,而每个氮气分子中含有14个中子,所以22.4
L(标准状况)氮气中含有14NA个中子,A错误;每个重水和水分子均含有10个质子,所以1
mol重水与1
mol水均含10NA个质子,B错误;石墨烯和金刚石均由碳原子组成,所以12
g石墨烯和12
g金刚石均含有1
mol碳原子,即NA个碳原子,C正确;NaCl溶液中除了Na+和Cl-外,还含有水分子,所以1
L
1
mol·L-1NaCl溶液所含电子数目远大于28NA个,D错误。
2.(2018·全国Ⅱ卷)NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(  )
A.常温常压下,124
g
P4中所含P—P键数目为4NA
B.100
mL
1
mol·L-1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为0.1NA
C.标准状况下,11.2
L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA
D.密闭容器中,2
mol
SO2和1
mol
O2催化反应后分子总数为2NA
【解析】选C。P4的结构为,分子中含有6个P—P键,124
g
P4中含P—P键数目为6NA,故A项错误;FeCl3溶液中Fe3+发生水解,因此溶液中含有的Fe3+数目小于0.1NA,故B项错误;甲烷和乙烯的分子式分别为CH4和C2H4,因此混合物中氢原子的平均值为4,故标准状况下,11.2
L二者的混合气体中含有的氢原子数为2NA,故C项正确;SO2和O2的反应为可逆反应,反应不能进行彻底,故D项错误。
3.(2018·全国Ⅲ卷)下列叙述正确的是(  )
A.24
g
镁与27
g铝中,含有相同的质子数
B.同等质量的氧气和臭氧中,电子数相同
C.1
mol重水与1
mol水中,中子数比为2∶1
D.1
mol乙烷和1
mol乙烯中,化学键数相同
【解析】选B。A项24
g
Mg为1
mol,含有质子数为12NA,27
g
Al为1
mol,含有质子数为13NA,故A错误;B项氧气和臭氧都是由氧原子组成的,所以同质量的氧气和臭氧含有相同的氧原子数,进而可知二者的电子数也相同,故B正确;C项1
mol重水中含有中子数为10NA,而1
mol水中含有中子数为8NA,故C错误;D项1
mol乙烷分子中含有的化学键数为7NA,而1
mol乙烯分子中含有的化学键数为6NA,故D错误。
1.物质的量相关的3个公式:
(1)物质的量(n)、阿伏加德罗常数(NA)和微粒数(N)之间的关系:n=。
(2)物质的量(n)、质量(m)和摩尔质量(M)之间的关系:n=。
(3)物质的量(n)、气体体积(V)、气体摩尔体积(Vm)之间的关系为n=。
2.阿伏加德罗常数常考的5个方面:
(1)气体摩尔体积适用条件。
(2)物质组成和结构。
(3)氧化还原反应中电子转移数目。
(4)溶液中微粒数。
(5)物质转化中隐含反应。
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17
-第四讲 物质的量在化学实验中的应用
考点一 溶液浓度表示方法和有关计算(命题指数★★★★★)
1.溶液组成的表示方法:
(1)物质的量浓度。
①含义:表示单位体积溶液里所含溶质B的物质的量,符号为c,常用单位为mol·L-1。
②溶质B浓度(cB)、溶质B物质的量(nB)和溶液体积(V)之间的关系为cB=。
③溶质浓度(c)、溶质质量分数(w)、溶质摩尔质量(M)和溶液密度(ρ)之间的关系为c=。
(2)溶质的质量分数。
①概念:用溶质的质量与溶液的质量的比值来表示溶液组成的物理量,一般用百分数表示。
②表达式:w=×100%。
饱和溶液(溶质的溶解度用S表示)w=×100%。
2.定组成定律:
从一定物质的量浓度的溶液中取出任意体积的溶液,溶液中溶质的物质的量浓度是不变的,但溶液的体积不同,溶质的物质的量、质量不同。
3.电荷守恒定律:
阳离子所带的正电荷总数(浓度)=阴离子所带的负电荷总数(浓度)。
4.溶液稀释:
(1)溶液稀释过程中,溶质的物质的量保持不变,浓溶液与稀溶液的浓度和体积关系为c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)。
(2)含有同种溶质的溶液混合过程中,溶液浓度与体积的关系为c1V1+c2V2=c混V混。
5.同一溶质不同浓度溶液等质量(或等体积)混合溶液浓度的判断规律:
同一溶质不同浓度的两种溶液,设其溶液浓度分别为w1、c1和w2、c2,混合后溶液浓度为w、c。
(1)若等质量溶液混合w=,c≠,其物质的量浓度接近体积大(即密度小)的一边。
(2)若等体积的溶液混合c=(忽略溶液体积变化),w≠,其质量分数接近质量大(即密度大)的一边。
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)在10
mL
2.4
mol·L-1的NaOH溶液中加入50
mL水,稀释后溶液的浓度是0.4
mol·L-1。(  )
提示:×。不知道稀释后溶液体积,所以无法计算。
(2)从1
L
2
mol·L-1的H2SO4溶液中取出0.5
L,所得溶液的浓度为1
mol·L-1。(  )
提示:×。取出0.5
L的溶液,它的浓度并未发生变化,仍为2
mol·L-1。
(3)将25
g
CuSO4·5H2O晶体溶于25
g水中所得溶液,其溶质的质量分数为25%。(  )
提示:×。CuSO4·5H2O溶于水后所得溶液的溶质为CuSO4,质量分数为32%。
(4)将40
g
SO3溶于60
g水中所得溶质的质量分数为49%。(  )
提示:√。SO3溶于水后发生反应SO3+H2O===H2SO4,故溶质为H2SO4,40
g
SO3与水反应生成49
g
H2SO4,溶液质量为100
g,其溶质质量分数为49%。
(5)配制500
mL
0.5
mol·L-1的CuSO4溶液,需62.5
g胆矾。(  )
提示:√。500
mL
0.5
mol·L-1的CuSO4溶液中,CuSO4的物质的量为0.5
L×0.5
mol·L-1=0.25
mol,所以胆矾的物质的量也应为0.25
mol,即质量为0.25
mol×250
g·mol-1=62.5
g。
(6)中和100
g
19.6%的H2SO4溶液,需要NaOH
4
g。(  )
提示:×。H2SO4的质量为100
g×19.6%=19.6
g,其物质的量为=0.2
mol,中和0.2
mol
H2SO4需NaOH
0.4
mol,即0.4
mol×40
g·mol-1=16
g。
(7)0.3
mol·L-1的Na2SO4溶液中含有Na+和SO的总物质的量为0.9
mol。(  )
提示:×。未指明Na2SO4溶液的体积,因而无法计算Na+和SO的总物质的量。
(8)当22.4
L氨气溶于水制得1
L氨水时,其物质的量浓度是1
mol·L-1。(  )
提示:×。未指明氨气所处的温度和压强,因而22.4
L氨气的物质的量无法计算。
2.(1)欲配制500
mL
0.2
mol·L-1的硫酸铜溶液,需称量的胆矾固体质量是________。
(2)标准状况下,将224
L
NH3溶于2
L水中,得密度为0.9
g·cm-3稀氨水,此氨水的物质的量浓度为______。
(3)配制250
mL
1
mol·L-1盐酸,需12
mol·L-1
盐酸的体积为________。
(4)将100
mL
0.3
mol·L-1的Na2SO4溶液和50
mL
0.2
mol·L-1的Al2(SO4)3溶液混合后,溶液中SO的物质的量浓度为________。(忽略混合时体积变化)
【解析】(1)m=n·M=cVM=0.2
mol·L-1×0.5
L×250
g·mol-1=25
g
(2)10
mol氨气溶于水后,溶液体积V==,溶液浓度c=≈4.15
mol·L-1。
(3)根据稀释公式c(浓)V(浓)=c(稀)V(稀),可求出需要浓溶液体积为20.8
mL。
(4)根据溶液混合公式c1V1+c2V2=c混V混,可求出混合溶液中的浓度为0.4
mol·L-1。
答案:(1)25
g (2)4.15
mol·L-1 (3)20.8
mL
(4)0.4
mol·L-1
命题角度1:依据定义式cB=计算物质的量浓度
【典例1】(2021·宁波模拟)将标准状况下的a
L
HCl气体溶于1
000
g水中,得到盐酸密度为b
g·cm-3,则该盐酸的物质的量浓度是(  )
A.
mol·L-1   B.
mol·L-1
C.
mol·L-1
D.
mol·L-1
【解析】选B。标准状况下的a
L
HCl气体的物质的量为,溶液的体积
==
L,则c(HCl)=

mol·L-1,答案为B。
【规律方法】气体溶于水,计算物质的量浓度的一般思路
气体溶于水,溶液的体积不是溶剂的体积,也不是气体体积与溶剂体积之和,应根据V=进行计算。
命题角度2:物质的量浓度与溶质的质量分数之间的换算
【典例2】在环保、化工行业有一种溶液浓度的表示方法:质量—体积浓度,用单位体积溶液中所含的溶质质量来表示,单位g·m-3或g·L-1。现有一种20
℃时的饱和CuSO4溶液,密度为1.2
g·cm-3,质量—体积浓度为200
g·L-1,则对此溶液的说法错误的是(  )
A.该溶液的质量分数为16.7%
B.该溶液的物质的量浓度为1.25
mol·L-1
C.在20
℃时,硫酸铜的溶解度为20
g
D.在20
℃时把200
g
CuSO4·5H2O溶解于1
L水中恰好得到饱和溶液
【解析】选D。根据质量—体积浓度为200
g·L-1,即1
L
溶液中含200
g溶质,1
L溶液的质量是1
000
mL×1.2
g·cm-3=1
200
g,该溶液的质量分数为×100%=16.7%,A正确;1
L溶液中含200
g(即1.25
mol)溶质,该溶液的物质的量浓度为1.25
mol·L-1,B正确;S∶100
g=200
g∶(1
000
mL×1.2
g·cm-3-200
g),S=20
g,C正确;CuSO4·5H2O溶于水后得到CuSO4溶液,其溶质为CuSO4,质量为200
g×=128
g,质量分数=×100%=10.7%,此值小于16.7%,不是饱和溶液,D错误。
【归纳提升】物质的量浓度与质量分数的关系
如图所示,体积为V
L,密度为ρ
g·cm-3的溶液,含有溶质的摩尔质量为M
g·mol-1,溶质的质量分数为w,则物质的量浓度c与质量分数w的关系是:
c=====?w=
【备选例题】
(2021·郑州模拟)已知某饱和NaCl溶液的体积为V
mL,密度为ρ
g·cm-3,质量分数为w%,溶液中含NaCl的质量为m
g。则下列表达式正确的是(  )
A.n(NaCl)=
mol    B.w=
C.c(NaCl)=
mol·L-1
D.V=
【解析】选C。
n(NaCl)=
mol,ρV表示的是氯化钠溶液的质量,故A错误;溶液的质量为ρ
g·cm-3×V
mL=ρV
g,则质量分数w%=
×100%,故B错误;溶液的物质的量浓度为c(NaCl)==10ρw/58.5
mol·L-1,故C正确;不是氯化钠溶液的体积,故D错误。K
命题角度3:溶液混合与稀释的计算
【典例3】(2021·昆明模拟)质量分数为a的某物质的溶液m
g与质量分数为b的该物质的溶液n
g混合后,蒸发掉p
g水。得到的溶液每毫升质量为q
g,物质的量浓度为c。则溶质的分子量(相对分子质量)为(  )
A.
  B.
C.
  D.
【解析】选C。首先求蒸发掉p
g水后溶质质量分数为,据物质的量浓度计算公式:物质的量浓度=得:溶质的摩尔质量=,C正确。
【备选例题】
两种硫酸溶液,一种硫酸溶液的物质的量浓度为c1,密度为ρ1,另一种硫酸溶液的物质的量浓度为c2,密度为ρ2,将它们等体积混合后,所得溶液的密度为ρ3,则混合后硫酸的物质的量浓度为(  )
A.(c1+c2)×ρ3/(ρ1+ρ2)
B.(c1+c2)/(ρ1+ρ2)
C.(c1+c2)×ρ3/1
000×(ρ1+ρ2)
D.1
000(c1+c2)×ρ3/(ρ1+ρ2)
【解析】选A。根据混合后n(H2SO4)=n1(H2SO4)+n2(H2SO4),设取混合前两硫酸溶液的体积均为V
mL,则有c===。
计算物质的量浓度时应规避的3个易错点
(1)正确判断溶液中的溶质
①与水发生反应的物质,溶质发生变化,水量减少,如:
Na、Na2O、Na2O2NaOH
SO2、SO3H2SO3、H2SO4
NH3NH3·H2O(但仍按NH3进行计算)
②结晶水合物,溶质不变但水量增多,如:
CuSO4·5H2OCuSO4,FeSO4·7H2OFeSO4。
(2)混淆溶液的体积和溶剂的体积
不能用溶剂的体积(一般为水)代替溶液的体积,应根据V=计算。
(3)注意部分与整体的关系
溶质的浓度和离子浓度不同,要注意根据化学式具体分析。如1
mol·L-1Al2(SO4)3溶液中c(SO)=3
mol·L-1,c(Al3+)<2
mol·L-1(考虑Al3+水解)。
命题点1:溶液组成与物质的量浓度(基础性考点)
1.(2020·张家口模拟)下列叙述变化理论上计量结果正确的是(  )。
A.标准状况下,用含空气和氨气体积各半的烧瓶进行喷泉实验,所得溶液的物质的量浓度约为0.045
mol·L-1
B.相同质量的两份铝,分别放入足量的HCl和NaOH溶液中充分反应,消耗的n(HCl)和n(NaOH)之比为1∶1
C.将100
mL
0.03
mol·L-1HCl逐滴加入100
mL
0.02
mol·L-1Na2CO3溶液中,产生CO2的体积约为11.2
mL(标准状况下)
D.向1
L
1
mol·L-1的BaCl2溶液中通入足量的SO2气体,生成1
mol
BaSO3沉淀
【解析】选A。假设烧瓶的体积为1
L,则NH3体积为0.5
L,水只能进入烧瓶体积的一半,所得溶液的物质的量浓度为c(NH3)==mol·L-1≈0.045
mol·L-1,A正确;铝与盐酸反应:2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,铝与NaOH反应:2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,相同质量的铝参与反应,消耗盐酸的物质的量和氢氧化钠的物质的量之比为3∶1,B错误;向Na2CO3溶液中滴加盐酸,HCl与Na2CO3的物质的量之比为3∶2,可以写出如下化学方程式:2Na2CO3+3HCl===NaHCO3+3NaCl+CO2↑+H2O,则n(CO2)=n(Na2CO3)=×2×10-3mol=1×10-3mol,其在标准状况下的体积为1×10-3mol×22.4
L·mol-1=2.24×10-2L,即为22.4
mL,C错误;盐酸为强酸,H2SO3为弱酸,因此BaCl2溶液通入SO2不发生反应,D错误。
2.(2021·福州模拟)物质的量浓度相同的NaCl、MgCl2、AlCl3三种溶液,当溶液的体积比为3∶2∶1时,三种溶液中Cl-的物质的量之比为(  )
A.1∶1∶1       B.1∶2∶3
C.3∶2∶1
D.3∶4∶3
【解析】选D。设NaCl、MgCl2、AlCl3三种溶液的物质的量浓度均为a
mol·L-1,三种溶液的体积分别为3b
L、2b
L、b
L,则n(NaCl)=3ab
mol,NaCl溶液中Cl-的物质的量为3ab
mol;n(MgCl2)=2ab
mol,MgCl2溶液中Cl-的物质的量为4ab
mol;n(AlCl3)=ab
mol,AlCl3溶液中Cl-的物质的量为3ab
mol,
故NaCl、MgCl2、AlCl3三种溶液中Cl-的物质的量之比为3ab∶4ab∶3ab=3∶4∶3,D符合题意。
命题点2:物质的量浓度与溶质质量分数的换算(综合性考点)
3.(2021·泉州模拟)如图是某学校实验室从化学试剂商店买回的硫酸试剂标签上的部分内容。据此下列说法正确的是(  )
A.该硫酸的物质的量浓度为9.2
mol·L-1
B.1
mol
Zn与足量该硫酸反应产生2
g氢气
C.配制200
mL
4.6
mol·L-1的稀硫酸需取该硫酸50
mL
D.该硫酸与等质量的水混合后所得溶液的浓度大于9.2
mol·L-1
【解析】选C。根据c=1
000ρ×w/M可知,硫酸的浓度是1
000×1.84×98%/98=18.4
mol·L-1,A错误;Zn与浓H2SO4反应放出SO2气体;B错误;
设需取该浓硫酸x
mL,根据稀释前后溶质的量不变可知:200
mL×4.6
mol·L-1=x·18.4
mol·L-1,x=50
mL,C正确;由于水的密度小于H2SO4的密度,所以当浓H2SO4与水等质量混合时,其体积大于浓H2SO4体积的2倍,所以其物质的量浓度小于9.2
mol·L-1,D错误。
4.在一定温度下,某饱和氢氧化钠溶液体积为V
mL,溶液密度为d
g·cm-3,质量分数为w,物质的量浓度为c
mol·L-1,溶液中含氢氧化钠质量为m
g,该温度下NaOH的溶解度为S。
(1)用w来表示该温度下氢氧化钠的溶解度(S)为_________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)用m、V表示溶液中溶质的物质的量浓度(c)为___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)用w、d表示溶液中溶质的物质的量浓度(c)为___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(4)用c、d表示溶液中溶质的质量分数(w)为___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(5)用S、d表示溶液中溶质的物质的量浓度(c)为___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
【解析】(1)S=×100
g(溶解度定义)
(2)c==
mol·L-1
(3)c==25dw
mol·L-1
(4)w=×100%=%
(5)c==
mol·L-1
答案:(1)
g (2)
mol·L-1
(3)25dw
mol·L-1 (4)% (5)
mol·L-1
命题点3:溶液的稀释
5.(2021·长沙模拟)密度为0.910
g·cm-3的氨水,质量分数为25.0%,该氨水用等体积的水稀释后,所得溶液的质量分数为(  )
A.等于13.5%        B.大于12.5%
C.小于12.5%  
D.无法确定
【解析】选C。设浓氨水的体积为V,密度为ρ浓,稀释前后溶液中溶质的质量不变,则稀释后质量分数w=,氨水的密度小于水的密度(1
g·cm-3),浓度越大密度越小,所以<==12.5%,故选C。
6.(2021·资阳模拟)在100
g物质的量浓度为18
mol·L-1、密度为ρ
g·cm-3的浓硫酸中加入一定量的水稀释成9
mol·L-1的硫酸,则加入水的体积为(  )
A.小于100
mL
B.等于100
mL
C.大于100
mL
D.等于100ρ
mL
【解析】选A。设需加入水的体积为x,加水稀释后溶液密度为ρ2,依据稀释定律可得18
mol·L-1××10-3
L·mL-1=9
mol·L-1××10-3
L·mL-1
=>1,从而得出200>100+x,x<100。
【加固训练—拔高】
1.两份体积相同的某植物营养液,其配方分别如下:
c(KCl)
c(K2SO4)
c(ZnSO4)

0.3
mol·L-1
0.2
mol·L-1
0.1
mol·L-1

0.1
mol·L-1
0.3
mol·L-1

注:“-”表示营养液中不含该物质。
下列对两份营养液成分的分析中,正确的是(  )
A.K+的物质的量相同  B.Cl-的物质的量相同
C.完全相同
D.SO的物质的量不同K
【解析】选A。两份营养液中各离子浓度如下表中所示:
c(K+)
c(Cl-)
c(SO)
c(Zn2+)

0.7
mol·L-1
0.3
mol·L-1
0.3
mol·L-1
0.1
mol·L-1

0.7
mol·L-1
0.1
mol·L-1
0.3
mol·L-1
0
2.(2021·泸州模拟)某溶液中大量存在如下五种离子:NO、SO、Fe3+、H+、M,它们的物质的量浓度之比依次为c(NO)∶c(SO)∶c(Fe3+)∶c(H+)∶c(M)=2∶3∶1∶3∶1,则M可能是(  )
A.Cl-   B.Fe2+   C.Mg2+   D.Ba2+
【解析】选C。溶液为电中性,阳离子所带正电荷的物质的量与阴离子所带负电荷的物质的量相同,已知物质的量之比为c(NO)∶c(SO)∶c(Fe3+)∶c(H+)∶c(M)=2∶3∶1∶3∶1,相同体积的情况下,浓度之比等于物质的量之比,设各离子的物质的量分别为2
mol、3
mol、1
mol、3
mol、1
mol;则阴离子所带电荷n(NO)+2×n(SO)=2
mol+2×3
mol=8
mol,阳离子所带电荷3×n(Fe3+)+n(H+)=3×1
mol+3
mol=6
mol,阴离子所带电荷大于阳离子所带电荷,则M一定为阳离子,因M的物质的量为1
mol,根据电荷守恒,则离子应带2个正电荷,因Fe2+与NO、H+发生氧化还原反应,而不能大量共存,又因Ba2+与SO反应生成沉淀而不能大量共存,则Mg2+符合要求;本题答案选C。
考点二 配制一定物质的量浓度的溶液及误差分析(命题指数★★★★)
1.主要仪器:
托盘天平(固体溶质)、药匙(固体溶质)、量筒(液体溶质)、烧杯、容量瓶、玻璃棒、胶头滴管。
2.容量瓶的构造、用途和注意事项:
(1)结构:细颈、梨形、平底、带磨口玻璃塞,瓶上标注有刻度线、容积(常见50
mL、100
mL、500
mL、1
000
mL等规格)和使用温度。
(2)用途:配制一定体积一定物质的量浓度的溶液。
(3)注意事项:
①使用前要检验容量瓶是否漏水
②容量瓶不能用来溶解物质或作反应容器,也不能将玻璃棒伸入容量瓶中进行搅拌;
③不能盛装热的溶液,更不能给容量瓶加热;
④不能久贮溶液,配制好的溶液要及时倒入试剂瓶中,并贴上标签。
3.溶液配制的流程及误差分析:
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)配制0.1
mol·L-1
CuSO4溶液450
mL时,选用500
mL容量瓶,称量胆矾晶体12.5
g。(  )
提示:√。选择容量瓶应遵循“大而近”的原则,配制0.1
mol·L-1
500
mL溶液,溶质的物质的量为0.05
mol,称量CuSO4·5H2O
0.05
mol,即12.5
g。
(2)欲配制CaCl2溶液,称量CaCl2固体时时间较长,对实验结果无影响。(  )
提示:×。称量易潮解物质时间较长,会使溶质实际称得质量较小,最终溶液浓度偏小。
(3)使用已部分风化的Na2CO3·10H2O配制Na2CO3溶液,所得浓度偏小。(  )
提示:×。使用失去部分结晶水的Na2CO3·10H2O配溶液,实际称得的Na2CO3质量偏大,所得溶液浓度偏大。
(4)将溶液摇匀后,液面低于刻度线,应再加水至刻度线。(  )
提示:×。定容后,不应再加水。
(5)定容时,仰视刻度线,会导致浓度偏大。(  )
提示:×。仰视刻度线,会导致体积偏大,浓度偏小。
(6)配制NaOH溶液时,NaOH固体中含有Na2O杂质,会导致所配溶液浓度偏大。(  )
提示:√。因Na2O与水反应生成NaOH,且生成NaOH的质量比原Na2O的质量大。
【加固训练—拔高】
实验室需要配制0.50
mol·L-1
NaCl溶液480
mL。按下列操作步骤填上适当的文字,以使整个操作完整。
(1)选择仪器。完成本实验所必需的仪器有托盘天平(精确到0.1
g)、药匙、烧杯、玻璃棒、__________、__________以及等质量的几片滤纸。
(2)计算。配制该溶液需称取NaCl晶体的质量为________
g。
(3)称量。
①天平调平之后,应将天平的游码调至某个位置,请在下图中用一根竖线标出游码左边缘所处的位置(1
g以下用游码):
②称量过程中NaCl晶体应放于天平的________(填“左盘”或“右盘”)。
③称量完毕,将药品倒入烧杯中。
(4)溶解、冷却,该步实验中需要使用玻璃棒,目的是
__________________________________________________________________。
(5)转移、洗涤。在转移时应使用________________________________引流,洗涤烧杯2~3次是为了________________________________。
(6)定容。向容量瓶中加水至液面接近刻度线___________________________
处,改用________加水,使溶液凹液面与刻度线相切。
(7)摇匀、装瓶。
【解析】配制480
mL
0.50
mol·L-1的NaCl溶液,必须用500
mL容量瓶。m(NaCl)=0.50
mol·L-1×0.5
L×58.5
g·mol-1=14.6
g。用托盘天平称量时,药品放在左盘,配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤为计算→称量(或量取)→溶解、冷却→转移、洗涤→定容、摇匀→装瓶贴签。
答案:(1)500
mL容量瓶 胶头滴管 (2)14.6
(3)① ②左盘 (4)搅拌,加速溶解
(5)玻璃棒 保证溶质全部转移至容量瓶中
(6)1~2
cm 胶头滴管
命题角度1:一定物质的量浓度溶液的配制
【典例1】(2018·全国Ⅲ卷·节选)硫代硫酸钠晶体
(Na2S2O3·5H2O,M=248
g·mol-1)可用作定影剂、还原剂。
利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:
①溶液配制:称取1.200
0
g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在__________中溶解,完全溶解后,全部转移至100
mL的________中,加蒸馏水至____________________________________________。
②滴定。
【解析】溶液配制需要计算、称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀等步骤,结合配制过程选择需要的仪器,称取1.200
0
g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在烧杯中溶解,完全溶解后,全部转移至100
mL的容量瓶中,加蒸馏水至凹液面最低处与刻度线相平。
答案:烧杯 容量瓶 凹液面最低处与刻度线相平
 
人教必修1教材P16实验1-5中部分实验过程示意图如下。
教材对上述实验操作的描述为[(1)、(2)略]
(3)将称好的NaCl固体放入烧杯中,加入适量蒸馏水,用玻璃棒搅拌,使NaCl固体全部溶解。
(4)将烧杯中的溶液沿玻璃棒注入100
mL容量瓶(如图),并用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2~3次,将洗涤液也都注入容量瓶。轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀。
(5)将蒸馏水注入容量瓶,当液面离容量瓶颈部的刻度线1~2
cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液的凹液面与刻度线相切。盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀。
 
(1)若将称取的1.200
0
g某硫代硫酸钠晶体样品,放入100
mL容量瓶中,加水溶解并稀释至刻度线,该操作正确吗?为什么?
提示:不正确。容量瓶只用于配制固定体积的溶液,不能用于溶解固体,应在烧杯中溶解再转移到容量瓶。
(2)向容量瓶中转移液体时,引流用玻璃棒应接触容量瓶内壁的什么位置?为什么?
提示:玻璃棒下端应接触容量瓶内壁刻度线以下,防止定容时有部分液体附着在刻度线上,导致所配溶液体积大于100
mL。
(3)若定容时俯视刻度线,则所配溶液体积偏大还是偏小?此时应如何处理?
提示:偏小。应平视,继续加水至溶液凹液面最低处与刻度线相平。
【备选例题】
(2021·杭州模拟)配制500
mL
0.100
mol·L-1的NaCl溶液,部分实验操作示意图如下:
下列说法正确的是(  )
A.实验中需用的仪器有天平、250
mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管等
B.上述实验操作步骤的正确顺序为①②④③
C.容量瓶需要用自来水、蒸馏水洗涤,干燥后才可用
D.定容时,仰视容量瓶的刻度线,使配得的NaCl溶液浓度偏低
【解析】选D。配制500
mL
0.100
mol·L-1
NaCl溶液用到的仪器有托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、500
mL
容量瓶、胶头滴管,A错误;配制一定物质的量浓度的溶液的步骤有计算、称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀等,操作步骤正确的顺序为②①④③,B错误;容量瓶用蒸馏水洗净后,由于后面还需要加入蒸馏水定容,所以不必干燥,C错误;定容时仰视容量瓶的刻度线,则所加蒸馏水偏多,溶液的体积V偏大,溶液的浓度偏低,D正确。K
命题角度2:溶液配制实验的误差分析
【典例2】(2021·广州模拟)硫代硫酸钠(Na2S2O3)常用于碘量法中测定碘的标准溶液。现需要配制500
mL
0.10
mol·L-1
Na2S2O3溶液,下列情况会导致所配制的溶液浓度偏高的是(  )
A.用托盘天平称取7.9
g
Na2S2O3·5H2O
B.定容时,仰视容量瓶刻度线
C.没有用蒸馏水洗涤转移后的烧杯和玻璃棒
D.用Na2S2O3溶液润洗过的容量瓶配制溶液
【解析】选D。500
mL
0.10
mol·L-1
Na2S2O3溶液中Na2S2O3的质量=cVM=0.5
L×0.10
mol·L-1×158
g·mol-1=7.9
g,用托盘天平称取7.9
g
Na2S2O3·5H2O时,7.9
g
Na2S2O3·5H2O中Na2S2O3的质量为7.9
g×≈5.0
g,n的值偏小,浓度偏低,故A不符合题意;定容时,仰视容量瓶刻度线,会使V的值偏大,根据c=分析,浓度偏低,故B不符合题意;没有用蒸馏水洗涤转移后的烧杯和玻璃棒,会使n的值偏小,浓度偏低,故C不符合题意;D.用Na2S2O3溶液润洗过的容量瓶配制溶液,会使n的值偏大,浓度偏高,故D符合题意。
【规律方法】判断配制实验误差模板
即:(1)凡是使n(或m)增大的因素,使c偏大。
(2)凡是使n(或m)减小的因素,使c偏小。
(3)凡是使V增大的因素,使c偏小。
(4)凡是使V减小的因素,使c偏大。
【备选例题】
(2021·石家庄模拟)下列有关操作或判断正确的是(  )
A.配制一定物质的量浓度的溶液,定容时仰视刻度线会导致所配溶液浓度偏大
B.用托盘天平称取25.20
g
NaCl
C.用100
mL的量筒量取5.2
mL的盐酸
D.用浓盐酸配制一定物质的量浓度的稀盐酸,量取浓盐酸时仰视量筒的刻度线会导致所配溶液浓度偏大
【解析】选D。定容时仰视会使实际体积偏大,浓度偏小;托盘天平称取物体只能读数读到0.1位;量取5.2
mL液体需10
mL量筒而非100
mL;量取溶液时仰视量筒所取HCl量偏多,浓度偏大。
1.溶液配制过程中四种仪器的使用注意事项:
仪器
注意事项或作用
量筒
(1)不能作反应器(2)不能将浓溶液直接在量筒中稀释(3)量取的液体倒出后不必洗涤
托盘天平
(1)使用前调零(2)药品不能直接放在托盘上(3)左物右码,先大后小(4)读数至小数点后1位
玻璃棒
(1)在溶液配制中的作用是搅拌、引流(2)搅拌勿碰烧杯内壁,引流注意玻璃棒下端应在刻度线以下
烧杯
(1)用于溶解固体或稀释浓溶液(2)将溶液转入容量瓶后,必须将烧杯洗涤2~3次,洗涤液转入容量瓶
2.仪器的读数误差分析:
(1)容量瓶读数误差的图示分析。
①仰视使所配溶液体积偏大,浓度偏小;
②俯视使所配溶液体积偏小,浓度偏大。
(2)不同仪器的仰视和俯视。
量取一定体积的液体时:
仪器类型
观察方法
误差
“0”刻度在下边
仰视
偏高(偏大)
俯视
偏低(偏小)
“0”刻度在上边
仰视
偏低(偏小)
俯视
偏高(偏大)
命题点1:一定物质的量浓度溶液的配制(基础性考点)
1.下列实验操作正确的是(  )
A.含NA个Na+的Na2O溶解于1
L水中,Na+的物质的量浓度为1
mol·L-1
B.在10
℃时,将0.35
mol·L-1的KCl饱和溶液100
mL蒸发掉5
g水,冷却到10
℃时,其体积小于100
mL,它的物质的量浓度仍为0.35
mol·L-1
C.配制一定物质的量浓度的氯化钾溶液:准确称取一定质量的氯化钾固体,放入1
000
mL的容量瓶中,加水1
000
mL溶解,振荡摇匀
D.用100
mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管和pH=2的盐酸配制100
mL
pH=1的盐酸
【解析】选B。最后溶液的体积不为1
L,A错误;同一物质在同一温度下的溶解度一定,饱和溶液物质的量浓度恒定,B正确;不能在容量瓶中溶解物质,C错误;pH=2的盐酸是0.01
mol·L-1,不可配100
mL
pH=1的盐酸,D错误。
命题点2:配制实验误差分析(综合性考点)
2.(2021·上海模拟)可能引起实验结果偏小的操作是(  )
A.测定NaOH溶液浓度:锥形瓶水洗后没有润洗
B.硫酸铜晶体中结晶水含量测定:加热时晶体溅出
C.常温常压下1摩尔H2体积测定:反应的镁条有氧化膜
D.配制0.1
mol·L-1NaOH溶液:俯视凹液面最低处与容量瓶刻度线相切
【解析】选C。测定NaOH溶液浓度:锥形瓶水洗后没有润洗,待测液的浓度降低,但氢氧化钠的总物质的量没有变化,消耗标准液的体积不变,对测定的结果无影响,故A不符合题意;硫酸铜晶体中结晶水含量测定:加热时晶体溅出,溅出的晶体的质量被计入结晶水的质量中,导致结晶水的质量偏大,则测定结晶水的含量结果偏大,故B不符合题意;常温常压下1摩尔H2体积测定:反应的镁条有氧化膜,酸中一部分氢离子消耗氧化镁,导致产生氢气的体积偏小,则测定的摩尔体积偏小,故C符合题意;配制0.1
mol·L-1
NaOH溶液:俯视凹液面最低处与容量瓶刻度线相切,导致容量瓶内溶液的体积偏小,根据c=,最终配制的溶液浓度偏大,故D不符合题意。
命题点3:溶液配制操作(应用性考点)
3.(2021·天水模拟)某实验需要100
mL、0.1
mol·L-1的Na2CO3溶液,现通过如下操作配制:①把称量好的固体Na2CO3放入小烧杯中,加适量蒸馏水溶解。为加快溶解可以使用________(填仪器名称)搅拌;②把①所得溶液冷却到室温后,小心转入________(填仪器名称);③继续加蒸馏水至液面至刻度线1~2
cm处,改用________(填仪器名称)小心滴加蒸馏水至溶液凹液面最低点与刻度线相切;④用少量蒸馏水洗涤玻璃棒和烧杯2~3次,每次洗涤的溶液都小心转入容量瓶,并轻轻摇匀;⑤将容量瓶塞紧,充分摇匀。
(1)操作步骤正确的顺序是________(填序号)。
(2)若没有操作④,则所配溶液的浓度会________(填“偏高”或“偏低”)。
(3)若所配溶液的密度为1.06
g·mL-1,则该溶液的质量分数为________。
(4)若取出20
mL配好的Na2CO3溶液,加蒸馏水稀释成c(Na+)=0.01
mol·L-1的溶液,则稀释后溶液的体积为________mL。
(5)在配制100
mL、0.1
mol·L-1的Na2CO3溶液时,下列操作中的________会导致结果偏低(请用序号填写)。
a.将烧杯中的溶液转移到容量瓶时不慎洒到容量瓶外
b.定容时俯视刻度线
c.定容时仰视刻度线
d.干净的容量瓶未经干燥就用于配制溶液
【解析】加快溶解的正确操作是用玻璃棒搅拌;配制100
mL溶液时就需要用100
mL容量瓶;定容时需要用胶头滴管。(1)根据配制的原理及实验要求可知,正确的操作顺序是①②④③⑤;(2)若没有操作④,部分溶质损失,则所配溶液的浓度会偏低;(3)根据c=可知,该溶液的质量分数为×100%=1%;(4)稀释前钠离子的浓度是0.2
mol·L-1,而稀释后钠离子的浓度是0.01
mol·L-1,所以稀释后溶液的体积是=400
mL;(5)根据c=可知,将烧杯中的溶液转移到容量瓶时不慎洒到容量瓶外,则溶质减少,浓度偏小;定容时俯视刻度线,则溶液的体积减小,所以浓度偏高;反之定容时仰视刻度线,浓度偏低;干净的容量瓶未经干燥就用于配制溶液,不会影响实验结果,答案选ac。
答案:玻璃棒 100
mL容量瓶 胶头滴管
(1)①②④③⑤ (2)偏低 (3)1% (4)400 (5)ac
【加固训练—拔高】
1.(2020·钦州模拟)实验室配制500
mL
0.2
mol·L-1
的FeSO4溶液,操作步骤有
①在天平上称取27.8
g绿矾,把它放在烧杯里,用适量的蒸馏水把它完全溶解。
②把制得的溶液小心地注入500
mL容量瓶中。
③继续向容量瓶中加入蒸馏水,至液面距刻度1~2
cm处,改用胶头滴管小心滴加蒸馏水至溶液凹液面底部与刻度线相切。
④用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,每次洗涤的液体都小心转入容量瓶,并轻轻摇匀。
⑤将容量瓶塞紧,充分摇匀。请填写下列空白:
(1)操作步骤的正确顺序为(填序号)________。
(2)本实验用到的基本仪器有________________。
(3)若俯视刻度,对所配制溶液浓度的影响是______(填“偏低”“偏高”或“无影响”)。
(4)若没有进行④的操作,对所配制溶液浓度的影响是_________________________________________________________________。
(5)若实验中出现了下列情况应如何处理:加蒸馏水时不慎超过了刻度,应________,向容量瓶中转移溶液时(实验步骤②)不慎有液滴溅在容量瓶外面,应________________________________________。
【解析】(1)配制一定浓度溶液的实验步骤为计算(计算所需溶质的多少)、称量(称量或量取所需要的溶质)、溶解(溶解溶质或稀释溶液)、冷却(使溶液恢复到室温)、转移(将溶液转移到容量瓶)、洗涤(洗涤烧杯和玻璃棒2~3次)、振荡(振荡容量瓶使溶液混合均匀)、定容(先加水至接近刻度线1~2
cm,再滴加水)、摇匀(反复摇动容量瓶)、装瓶(装瓶保存),正确的顺序为①②④③⑤。(2)称量需要天平(及砝码)、药匙,溶解需要烧杯、玻璃棒,转移定容需要玻璃棒、胶头滴管,配制500
mL溶液需要500
mL容量瓶,所以使用的仪器有天平(及砝码)、药匙、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、500
mL容量瓶。(3)若俯视刻度,加入蒸馏水体积偏小,所配制溶液浓度偏高。(4)若不进行④操作,溶质就不能全部转移到容量瓶,容量瓶内溶质少,所配溶液的浓度偏低。(5)加蒸馏水时不慎超过了刻度,此次配制失败,需要弃掉,重新配制;向容量瓶中转移溶液时(实验步骤②)不慎有液滴溅在容量瓶外面,此次配制失败,需要弃掉,重新配制。
答案:(1)①②④③⑤ (2)天平(及砝码)、药匙、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、500
mL容量瓶 
(3)偏高 (4)偏低 (5)弃掉,重新配制 弃掉,重新配制
2.用NaOH固体配制1.0
mol·L-1的NaOH溶液220
mL,下列说法正确的是(  )
A.首先称取NaOH固体8.8
g
B.定容时仰视刻度线会使所配制的溶液浓度偏高
C.定容后将溶液摇匀,静置时发现液面低于刻度线,于是又加少量水至刻度线
D.容量瓶中原有少量蒸馏水没有影响
【解析】选D。依题意,配制1.0
mol·L-1的NaOH溶液220
mL,要用250
mL容量瓶来配制,则需要NaOH固体10.0
g,A项错误;B、C项中的操作都会使配制的溶液浓度偏低,B、C错误。
1.下列操作能达到实验目的的是(  )
目的
操作
A
(2018·全国Ⅱ卷)配制0.400
0
mol·L-1的NaOH溶液
称取4.0
g固体NaOH于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至250
mL容量瓶中定容
B
(2018·全国Ⅲ卷)配制浓度为0.010
mol·L-1的KMnO4溶液
称取KMnO4固体0.158
g,放入100
mL容量瓶中,加水溶解并稀释至刻度
C
(2016·全国Ⅲ卷)配制稀硫酸
先将浓硫酸加入烧杯中,后倒入蒸馏水
D
(2020·山东等级考)配制用于检验醛基的氢氧化铜悬浊液
向试管中加入2
mL
10%
NaOH溶液,再滴加数滴2%
CuSO4溶液,振荡
【解析】选D。4.0
g固体NaOH的物质的量为0.1
mol,因此使用250
mL的容量瓶,但题目中对实验的操作叙述不清楚,没有冷却、洗涤等步骤,故A项错误;容量瓶不能作为溶解的容器,B项错误。稀释浓硫酸时,要把浓硫酸沿器壁缓缓加到水中,边加边搅拌,冷却即可。如果操作相反,则水会沸腾并飞溅,发生危险,C选项错误;为检验醛基,配制氢氧化铜悬浊液时,碱需过量,保证醛基是在碱性条件下发生反应,该操作可达到实验目的,故D正确。
2.下列说法中正确的是________。
(1)(2018·全国Ⅱ卷)配制0.400
0
mol·L-1的NaOH溶液:称取4.0
g固体NaOH于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至250
mL容量瓶中定容。
(2)(2015·福建卷)称取2.0
g
NaOH固体,先在托盘上各放1张滤纸,然后在右盘上添加2
g砝码,左盘上添加NaOH固体。
(3)(2016·海南卷)向容量瓶转移液体时,引流用玻璃棒可以接触容量瓶内壁。
(4)(2017·北京卷)用pH=1的盐酸配制100
mL
pH=2的盐酸所需全部玻璃仪器有100
mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管。
(5)(2015·全国卷Ⅰ)用容量瓶配溶液时,若加水超过刻度线,立即用滴定管吸出多余液体。
【解析】(1)使用的烧杯、玻璃棒要洗涤,错误;(2)NaOH固体应该放在烧杯中称量,错误;(3)向容量瓶转移液体时,引流用玻璃棒可以接触容量瓶内壁,但应该靠在刻度线下方,正确;(4)缺少量筒,错误;(5)加水超过刻度线,实验失败,应该重新配制,错误。
答案:(3)
1.浓度计算的2个公式:
(1)溶质B浓度(cB)、溶质B物质的量(nB)和溶液体积(V)之间的关系为cB=。
(2)溶质浓度(c)、溶质质量分数(w)、溶质摩尔质量(M)和溶液密度(ρ)之间的关系为c=。
2.配制一定物质的量浓度溶液的六个步骤:
计算、称量、溶解(稀释)、移液、洗涤、定容。
3.一定物质的量浓度溶液的配制误差分析的2个关键:
(1)抓住公式c==。
(2)分析不当操作导致溶质质量m还是溶液体积V发生改变。
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-第一讲 化学实验仪器和基本操作
考点一 常用化学仪器的识别和使用(命题指数★★★★★)
1.加热仪器——酒精灯、酒精喷灯:
(1)酒精灯使用前应检查酒精量,不少于容积的1/4,不超过2/3。
(2)加热时使用外焰,酒精灯熄灭时要用灯帽盖两次盖灭。
(3)绝对禁止向燃着的酒精灯里添加酒精,绝对禁止用燃着的一只酒精灯去点燃另一只酒精灯。
(4)若酒精灯起火,应用湿抹布盖灭。
(5)酒精灯加热温度可达500~600
℃,酒精喷灯加热温度可达1
000
℃。
2.可加热仪器:
仪器
主要用途
使用方法和注意事项
可直接加热仪器
用于少量试剂的盛装和反应
①加热固体时,试管口应略向下倾斜;②加热液体时,液体体积不能超过试管容积的
用于灼烧固体物质
①将坩埚放在架有泥三角的三脚架上进行加热;②取放坩埚需使用坩埚钳,加热完成后应将坩埚放置在石棉网上冷却;③若加热碱性物质,应使用铁坩埚
可直接加热仪器
用于蒸发或浓缩溶液
①蒸发时液体体积不超过容积的,且要用玻璃棒搅拌;②蒸发结晶时,有大量晶体析出时即停止加热
需垫石棉网加热仪器
用于物质的溶解与稀释、称量腐蚀性固体药品、作反应器、水浴加热仪器
①溶解固体时需用玻璃棒搅拌;②稀释浓硫酸时沿内壁将酸倒入水中,同时用玻璃棒搅拌;③作反应器加热时需垫石棉网;④加热时外壁要干燥;⑤组成水浴装置时,温度计插入水中
用于组装有液体参与反应的装置、喷泉实验中盛装气体
①作反应器加热时需垫石棉网且装入沸石(或碎瓷片)防暴沸;②盛装液体体积不超过容积的;③也可作制蒸馏水时的反应器
用于混合液体的蒸馏和分馏
①加热时需垫石棉网且装入沸石(或碎瓷片)防暴沸;②盛装液体体积不超过容积的;③蒸馏时温度计水银球应位于支管口处
需垫石棉网加热仪器
用于中和滴定的反应器、蒸馏的接收器、组装气体发生装置
①加热时需垫石棉网;②中和滴定时由右手控制振荡,且液体不能装入太多;③常用于组成固-液反应的气体发生装置
用于液-液或固-液反应、蒸馏或分馏
①加热时需垫石棉网且装入沸石(或碎瓷片)防暴沸;②盛装液体体积不超过容积的;③常用于条件严苛的有机反应
3.计量仪器:
仪器
主要用途
使用方法和注意事项
用于粗略测量一定体积的液体
①无“0”刻度,读数时视线与凹液面最低点相平;②一般精确度为0.1
mL;③选择规格时应遵循“大而近”的原则;④不可用作反应器,不可加热,不可用于溶解和稀释
用于配制一定物质的量浓度的溶液
①使用前需检查是否漏水;②有固定规格,应遵循“大而近”的原则选择;③溶液转入时应使用玻璃棒引流,距刻度线以下1~2
cm时改用胶头滴管滴加至刻线;④不可用于溶解、稀释或作反应容器,不可加热或盛装热溶液,不可久贮溶液
A.酸式滴定管B.碱式滴定管
用于准确量取一定体积的溶液和滴定实验
①有“0”刻度,在滴定管上方;②读数精确到0.01
mL;③使用前需“检漏”,并用待装液润洗2~3次;④酸性溶液、氧化性溶液(如KMnO4)应选用酸式滴定管盛装,碱性溶液应选用碱式滴定管盛装
托盘天平
用于称量固体物质的质量
①使用前先调零;②称量时左盘放药品,右盘放砝码;③读数精确至0.1
g;④试剂不能直接放置在托盘上,一般使用称量纸,易潮解、腐蚀性药品应放于烧杯内进行称量
温度计
用于测量温度
①测量溶液温度时,水银球应插入液面下,但不能接触容器内壁;②蒸馏时,水银球应位于蒸馏烧瓶支管口处;不可用于搅拌
4.常用分离提纯仪器:
仪器
主要用途
使用方法和注意事项
漏斗、长颈漏斗
漏斗用于转移液体和过滤。长颈漏斗用于装配气体发生装置
过滤注意一贴、二低、三靠。长颈漏斗下端管口插入液面下
分液漏斗
①萃取,分液;②用于随时添加液体
①使用前要检查是否漏水;②分离液体时,下层液体由下口流出,放液时漏斗颈尖端紧靠烧杯内壁。上层液体由上口倒出;③放液前应先把漏斗上的玻璃塞打开
洗气瓶
盛装液体,用于气体的净化或干燥
①使用前检查气密性;②吸收剂量不超过广口瓶容积的2/3;③气体的流向应是长(管)进短(管)出
A.球形干燥管B.U形管
用于干燥或吸收某些气体,内装固体干燥剂或吸收剂
①作干燥管时不可盛装液体干燥剂,常用碱石灰、无水CaCl2、P2O5等②球形干燥管气体流向为大口进小口出③球形干燥管也可用于组装防倒吸装置
A.直形冷凝管B.球形冷凝管
用于蒸馏或分馏时冷凝易液化的气体
①冷却水的方向为下进上出②球形冷凝管竖直使用,用于冷凝回流
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)用托盘天平称取药品时,均需要在托盘中放两张相同的纸片。
(  )
提示:×。称量腐蚀性药品或易潮解的药品要用小烧杯。
(2)给试管中的固体加热,应先预热,后局部加热。(  )
提示:√。加热试管应先预热。
(3)量筒、容量瓶、锥形瓶都是不能加热的玻璃仪器。(  )
提示:×。锥形瓶可以垫石棉网加热。
(4)在蒸馏过程中,若发现忘加沸石应立即补加。
(  )
提示:×。应冷却至室温后补加沸石。
(5)欲配制80
mL
1
mol·L-1的NaCl溶液,应选用100
mL容量瓶进行配制,并用托盘天平准确称取固体5.85
g。
(  )
提示:×。容量瓶选择遵循“大而近”的原则,没有80
mL容量瓶,应选用100
mL规格的;托盘天平的精确度为0.1
g,故应称量NaCl
5.9
g。
(6)用酸式滴定管量取20.00
mL
酸性K2Cr2O7标准溶液。
(  )
提示:√。重铬酸钾具有强氧化性,能腐蚀橡胶,应用酸式滴定管进行量取,精确到0.01
mL。
2.有如下两套装置:
(1)上述两套装置中的仪器A、B的名称是什么?二者能互换吗?
(2)仪器B中冷却水的流向如何?请说明理由。
提示:(1)A为直形冷凝管,B为球形冷凝管;二者不能互换,因为馏分易因冷凝而留在球形冷凝管中,造成馏分损失,故蒸馏时不能用球形冷凝管,只能用直形冷凝管,球形冷凝管常用于竖直装置中的冷凝回流。
(2)球形冷凝管的冷却水应下口入,上口出,这样冷却水可充满冷凝管,若上口入,下口出,则会使冷却水不能充满冷凝管,导致冷凝效果降低。
3.(2020·济南模拟)用下列实验装置进行相应实验,能达到实验目的的是(  )
A.用①装置除去CO2中含有的少量SO2
B.用②装置蒸干饱和AlCl3溶液制备AlCl3晶体
C.用③装置加热NH4Cl固体制取NH3
D.用④装置分离乙酸乙酯与水的混合液
【解析】选D。CO2和SO2都会和饱和碳酸钠溶液反应,不能达到除杂效果,A错误;AlCl3在溶液中发生水解,直接蒸干AlCl3饱和溶液,不能得到无水AlCl3,B错误;加热NH4Cl固体分解为NH3和HCl,两者遇冷又会生成NH4Cl,堵住导管,存在安全隐患,C错误;乙酸乙酯的密度比水小,有机层在上层,水层在下层,与图中装置分层现象相符,D正确。
命题角度1:常用化学仪器的识别
【典例1】(2021·成都模拟)下列有关仪器的名称、图形、用途与使用操作的叙述均正确的是(  )
选项
A
B
C
D
名称
250
mL容量瓶
分液漏斗
酸式滴定管
冷凝管
图形
用途与使用操作
配制1.0
mol·L-1NaCl溶液,定容时仰视刻度,则配得的溶液浓度小于1.0
mol·L-1
用酒精萃取碘水中的碘,分液时,碘层需从上口放出
可用于量取10.00
mL
Na2CO3溶液
蒸馏实验中将蒸气冷凝为液体
【解析】选A。定容时仰视刻度,溶液体积偏大致使溶液的浓度偏低,A正确;酒精易溶于水,不分层,不能用酒精萃取碘水中的碘,B错误;Na2CO3溶液显碱性,应用碱式滴定管量取,C错误;蒸馏实验中水从下口进上口出,D错误。
【归纳提升】常见仪器的识别主要包括加热仪器、可加热仪器、计量仪器、常用分离提纯仪器等的识别,难度系数低,要求对常考的装置(如冷凝管、干燥管、分液漏斗、圆底烧瓶、三颈烧瓶等)的简图熟练掌握。
【备选例题】
(2021·重庆模拟)茶叶中铁元素的检验可经以下四个步骤完成,各步骤中选用的实验用品不能都用到的是(  )
A.将茶叶灼烧灰化,选用①、②和⑨
B.用浓硝酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释,选用④、⑥和⑦
C.过滤得到滤液,选用④、⑤和⑦
D.检验滤液中的Fe3+,选用③、⑧和⑩
【解析】选B。灼烧固体物质一般使用坩埚,而坩埚加热时需用泥三角支撑然后放在三脚架上,三脚架的下面应放酒精灯,选用的实验用品都能用到,A项不符合题意;溶解固体并加蒸馏水稀释,所需仪器为烧杯和玻璃棒,用不到容量瓶,B项符合题意;过滤所需的实验用品为漏斗、滤纸、玻璃棒、烧杯和带铁圈的铁架台,C项不符合题意;检验Fe3+的试剂为KSCN溶液,所需仪器为试管和胶头滴管,D项不符合题意。
命题角度2:实验仪器的正确使用
【典例2】(2020·天津等级考)下列实验仪器或装置的选择正确的是(  )
配制50.00
mL0.100
0
mol·L-1Na2CO3溶液
除去Cl2中的HCl
蒸馏用冷凝管
盛装Na2SiO3溶液的试剂瓶
A
B
C
D
【解析】选B。配制0.1
mol·L-1
Na2CO3溶液,需要用到50
mL容量瓶,A项错误;除去Cl2中的HCl,选择饱和食盐水,气体从长管进、短管出,B项正确;蒸馏用冷凝管用直形冷凝管,C项错误;盛装Na2SiO3溶液的试剂瓶用橡胶塞,不能用磨口玻璃塞,D项错误。
【规律方法】实验仪器的选择问题常见解题思路
【备选例题】
(2020·浙江7月选考)固液分离操作中,需要用到的仪器是(  )
【解析】选C。A项仪器是干燥管,不能用于固液分离;B项仪器为蒸馏烧瓶,不能用于固液分离;C项仪器为普通漏斗,常用于过滤以分离固液混合物;D项仪器为牛角管,又叫接液管,连接在冷凝管的末端以收集蒸馏产生的蒸气所冷凝成的液体,不能用于固液分离。
1.实验仪器的选择
量器
①粗略量取液体的体积用量筒;②精确量取液体的体积用滴定管
容器
①少量液体的实验用试管,较大量液体的实验用烧瓶(或锥形瓶);②蒸发结晶用蒸发皿;③对固体高温灼烧时用坩埚
漏斗
①进行过滤操作时用普通漏斗;②组装简易气体发生装置用长颈漏斗;③组装要求控制反应速率的气体发生装置用分液漏斗
除杂仪器
①所用除杂试剂是固体时选用干燥管;②所用除杂试剂是液体时选用洗气瓶
2.实验仪器使用注意事项
(1)酸式滴定管不能装碱性溶液,碱式滴定管不能装酸性及氧化性溶液。
(2)容量瓶不能长期存放溶液,更不能作为反应容器,也不可加热,瓶塞不可互用。
(3)烧瓶、烧杯、锥形瓶不可直接加热。
(4)pH试纸不能直接蘸取待测液,不能用蒸馏水润湿。
(5)药品不能入口和用手直接接触,实验剩余药品不能放回原处(K、Na等除外),不能随意丢弃,要放入指定容器中。
(6)中和滴定实验中锥形瓶不能用待测液润洗。
(7)量筒不能用来配制溶液或进行化学反应,更不能用来加热或量取热的溶液。
(8)试纸不能直接用手拿,要用镊子夹取。
命题点1:实验仪器的识别(基础性考点)
1.(2021·重庆模拟)下列仪器为某些基本操作的部分仪器,请按照要求填空:
(1)写出仪器的名称:①________;⑦____________;⑧________;
(2)上述仪器中,可以直接加热的仪器有________(填序号)。
(3)分离四氯化碳(沸点为76.75
℃)和甲苯(沸点为110.6
℃),需要上述仪器中的(填序号)________。
【解析】(1)根据仪器图象判断仪器名称,①是坩埚,⑦是分液漏斗,⑧是蒸馏烧瓶。
(2)根据图中分析,可直接加热的仪器有试管、坩埚,而烧杯、蒸馏烧瓶加热需要垫石棉网。
(3)四氯化碳和甲苯沸点相差较大,采用蒸馏的方法分离,仪器有酒精灯、蒸馏烧瓶、冷凝管、温度计。
答案:(1)坩埚 分液漏斗 蒸馏烧瓶 
(2)①③ (3)②⑧⑨⑩
命题点2:实验仪器的正确使用(基础性考点)
2.(2020·衡水模拟)草酸晶体(H2C2O4·2H2O)在100
℃开始失水,101.5
℃熔化,150
℃左右分解产生H2O、CO和CO2。用加热草酸晶体的方法获取某些气体,应该选择的气体发生装置是(  )
【解析】选D。加热固体时,为防止水蒸气液化后倒流,试管口一般向下倾斜,但草酸晶体在101.5
℃时熔化,为了达到实验目的,需要持续加热到150
℃左右,选择装置D可以解决受热过程中产生水堵塞导管以及样品流动的问题。
3.(2021·潍坊模拟)如图A~E是中学化学常用的五种仪器:
回答下列问题:
(1)上述仪器中,使用时需首先检查是否漏水的有________________
(填标号)。
(2)下列实验操作中,使用到仪器C的是________(填标号)。
a.分离水和酒精的混合物
b.分离水和四氯化碳的混合物
c.分离水和泥砂的混合物
d.提纯Fe(OH)3胶体
(3)某化学兴趣小组实验过程中,需要480
mL
0.5
mol·L-1
NaOH溶液。
①除上述提供的仪器外,还用到的玻璃仪器有________________。
②如图所示,转移操作中的一处错误是_____________________________
________________________________________________________________。
【解析】(1)A为圆底烧瓶,B为量筒,C为分液漏斗,D为胶头滴管,E为500
mL容量瓶,有活塞或塞子的仪器在使用前必须检漏,以上装置中只有分液漏斗和500
mL容量瓶有塞子;
(2)仪器C为分液漏斗,用于分离互不相溶且分层的液体混合物;水和酒精任意比互溶,不能用分液漏斗分离,故a不符合题意;水和四氯化碳不互溶且分层,可以用分液漏斗分离,故b符合题意;水和泥砂不互溶,但泥砂不是液体,一般使用过滤的方法分离,故c不符合题意;Fe(OH)3胶体与水混合不分层,不能用分液漏斗分离,一般用渗析的方法分离,故d不符合题意;
(3)
①配制480
mL
0.5
mol·L-1
NaOH溶液,需要的仪器有500
mL容量瓶、天平(或量筒)、烧杯、玻璃棒、胶头滴管,除上述提供的仪器外,还用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒;
②转移操作中要使用玻璃棒引流,故操作中的一处错误是转移溶液时未用玻璃棒引流。
答案:(1)CE (2)b
(3)①烧杯、玻璃棒
②转移溶液时未用玻璃棒引流
【加固训练—拔高】
1.(2021·兰州模拟)下列装置及其使用说法正确的是(  )
A.用装置①分离胶体和溶液
B.用装置②制备SO2
C.用装置③分离NaCl和I2
D.用装置④收集SO2并验证其漂白性
【解析】选C。胶体和溶液都能透过滤纸,不能用装置①过滤分离,A不正确;浓硫酸和铜反应需要加热,装置②没有酒精灯,所以无法制备SO2,B不正确;碘受热易升华,遇冷又凝华,所以可以用装置③分离NaCl和I2,C正确;SO2具有还原性能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而不是漂白性,D不正确。
2.(2021·天水模拟)实验室制备硝基苯的反应装置如图所示,步骤之一是将仪器a中浓硝酸和浓硫酸形成的混酸加入装有苯的三颈烧瓶中,则下列叙述不正确的是(  )
A.仪器a的名称是恒压滴液漏斗
B.长玻璃导管可以起到冷凝回流的作用
C.配制混酸时应在烧杯中先加入浓硫酸
D.分离出硝基苯的主要操作是分液和蒸馏
【解析】选C。根据仪器装置图可知,仪器a是恒压滴液漏斗,故A不符合题意;加热条件下,苯、浓硝酸均易挥发,因此长玻璃导管可起到平衡装置内外气压以及冷凝回流的作用,故B不符合题意;浓硫酸密度较大,且溶解过程中放出大量热,因此不能先加入浓硫酸,应在浓硝酸中加入浓硫酸,冷却后滴入苯,其目的是一方面两酸混合产生大量的热,使混合酸的温度升高,一部分浓硝酸将分解;另一方面,苯的沸点比较低,大量的苯将蒸发掉,影响硝基苯的产率,故C符合题意;苯和硝基苯不易溶于水中,因此产品可先进行分液,分离出苯和硝基苯的有机层,然后利用蒸馏有机物分离出硝基苯,故D不符合题意。
3.下列选项中,为完成相应实验,所用仪器或相关操作合理的是(  )
A
B
C
D
用CCl4提取溶在乙醇中的I2
测量Cl2的体积
过滤
用NaOH标准溶液滴定锥形瓶中的盐酸
【解析】选B。四氯化碳和乙醇互溶,应用蒸馏法分离CCl4和I2,
A项错误;氯气在饱和食盐水中溶解度小,可通过图中装置排饱和食盐水测量Cl2的体积,B项正确;过滤需要玻璃棒引流,图中缺少玻璃棒,C项错误;用NaOH标准溶液滴定锥形瓶中的盐酸,NaOH溶液应盛放在碱式滴定管中,仪器的使用不合理,而且眼睛应注视锥形瓶中溶液颜色变化,D项错误。
4.(2021·莆田模拟)某研究性学习小组讨论甲、乙、丙、丁四种仪器装置的有关用法,其中说法不正确的是(  )
【解析】选C。元素的非金属性越强,其最高价氧化物的水化物酸性越强,强酸能和弱酸盐反应生成弱酸,二氧化碳和硅酸钠溶液反应生成硅酸,说明碳酸酸性大于硅酸,碳酸、硅酸都是其最高价氧化物的水化物,所以非金属性C>Si,A正确;产生的气体通过橡皮管进入分液漏斗上部,导致分液漏斗上部和烧瓶内气体产生压强差,所以利用压强差使液体顺利流下,B正确;该装置通过调节乙能产生压强差,所以能利用该装置检验装置气密性,C错误;常温下二氧化碳和NO不反应,可以采用排二氧化碳法收集NO,二氧化碳密度大于NO,所以采用向下排二氧化碳法收集NO,则先从①口进气集满二氧化碳,再从②口进气,可收集NO,D正确。
5.(2021·合肥模拟)氨基甲酸铵(H2NCOONH4)是常用的氨化剂之一。某研究小组利用反应原理:2NH3(g)+CO2(g)===H2NCOONH4(s) ΔH<0制备氨基甲酸铵,其装置如图所示,已知:H2NCOONH4(s)为白色固体,易分解、易水解。则下列观点不正确的是(  )
A.仪器1是恒压漏斗,该实验用于防倒吸
B.仪器2和仪器3都可以放置NaOH固体
C.为了完成实验,应在装置5和6之间,依次添加干燥装置和安全瓶
D.若反应初期观察到装置6内稀硫酸溶液中产生气泡,应控制旋塞,加大浓氨水的流速
【解析】选A。仪器1是恒压漏斗,其作用为使漏斗内液体顺利流下,A错误;浓氨水和氢氧化钠固体混合可以制氨气,氢氧化钠固体可以干燥氨气,故仪器2和仪器3都可以放置NaOH固体,B正确;为了防止生成的氨基甲酸铵水解,或者防止氨气过量导致装置6倒吸,应在装置5和6之间,依次添加干燥装置和安全瓶,C正确;若反应初期观察到装置6内稀硫酸溶液中产生气泡,说明二氧化碳过量,应该加快产生氨气的流速,D正确。
考点二 化学实验安全与试剂存放(命题指数★★★)
1.化学实验安全:
(1)常用危险化学药品的标志
(2)常见意外事故的处理
意外事故
处理方法
少量浓硫酸溅到皮肤上
先用干布拭去,再用大量水冲洗,涂上3%~5%的碳酸氢钠溶液
碱液洒在皮肤上
用大量水冲洗,涂上硼酸溶液
化学试剂进入眼睛
立即用大量水冲洗,边洗边眨眼睛
酒精灯不慎碰倒起火
用湿抹布盖灭
水银洒在地面上
用硫粉覆盖
金属Na、K等着火
用沙子盖灭
苯酚、液溴洒在皮肤上
用酒精洗涤
误食重金属盐
立即服用大量牛奶或蛋清
(3)常见实验安全装置
①防倒吸装置
②防堵塞安全装置
③防污染安全装置
2.化学试剂的存放:
(1)试剂瓶和瓶塞的选择
①固体试剂用广口瓶存放,液体试剂用细口瓶存放。
②常规试剂、强氧化性试剂(硝酸、液溴或溴水、高锰酸钾溶液等)只能用玻璃塞;强碱、较强碱性的盐(碳酸钠、硅酸钠等)、HF等不能用玻璃塞。
③一般试剂都用无色玻璃瓶,见光易分解的物质用棕色玻璃瓶。
(2)试剂的存放原则
①安全性原则
一般化学试剂都有毒性或腐蚀性或易挥发性或易燃易爆性等,储存化学试剂时必须注意安全。
②保纯性原则
有的化学试剂易与空气中的氧气、二氧化碳、水等发生化学反应,有的化学试剂自身易发生化学反应,还有的化学试剂易与橡胶、玻璃等发生化学作用或物理作用,在储存化学试剂的过程中要防止化学试剂变质而导致纯度降低。
③方便性原则
在对化学试剂进行储存时,既要考虑试剂易装入容器中,又要考虑试剂易从容器中取出。
(3)特殊试剂的保存方法
保存依据
保存方法
典型实例
防与CO2反应
密闭保存,减少露置时间
NaOH溶液、Na2CO3溶液、澄清石灰水等需密封保存
防氧化
①密封保存;②隔绝空气;③加入还原剂
①Na2SO3固体、Na2S溶液等密封保存;②Na、K保存在煤油里,Li保存在石蜡里,白磷保存在水里;③FeSO4溶液中加入少量铁屑
防潮解
密封保存
NaOH、CaCl2等固体需密封保存
防水解
加入酸(或碱)抑制水解
FeCl3溶液中加稀盐酸
防挥发
①密封保存,并置于阴凉处;②液封
①浓盐酸、浓氨水等置于阴凉处密封保存;②液溴加水液封保存
防见光分解
保存在棕色试剂瓶中,并置于冷暗处
浓硝酸、AgNO3溶液、氯水等见光易分解物质保存在冷暗处的棕色瓶中
防腐蚀
选用其他材质容器保存
氢氟酸保存在塑料瓶中
防燃烧
置于阴凉处,不与氧化剂混合贮存,严禁火种
汽油、酒精、苯等
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)金属钙失火应使用泡沫灭火器来灭火。(  )
提示:×。活泼金属失火应用沙子盖灭。
(2)用排水法收集O2结束时,先撤酒精灯,再撤导气管。(  )
提示:×。为防止倒吸造成危险,应先撤管后熄灯。
(3)浓硫酸不慎溅到手上,应立即用大量水冲洗。
(  )
提示:×。应先用干布拭去,再用大量水冲洗,避免二次灼伤。
(4)浓硝酸应保存在棕色细口瓶中。(  )
提示:√。浓硝酸见光易分解,应保存在棕色瓶中。
(5)盛放氢氧化钠溶液的玻璃瓶,可以使用橡胶塞或玻璃塞。(  )
提示:×。氢氧化钠溶液能与玻璃中SiO2发生反应。
2.(1)若将盛放浓硫酸和浓盐酸的试剂瓶敞口放置于空气中,在放置过程中二者的浓度如何变化?其原因是什么?
提示:都减小。浓硫酸具有吸水性,因吸收空气中的水蒸气导致其浓度减小,而浓盐酸具有挥发性,HCl挥发使浓盐酸浓度减小。
(2)实验室中配制和储存FeCl2溶液时常分别加入少量铁屑和盐酸,其目的是什么?如果将FeCl2溶液加热蒸干并灼烧,能得到FeCl2固体吗?
提示:FeCl2易被氧化且溶于水时会发生水解,在FeCl2溶液中加入铁屑可防止Fe2+被氧化,加入少量盐酸可防止FeCl2水解,FeCl2溶液加热蒸干并灼烧,最终所得固体为Fe2O3。
命题角度1:化学实验安全
【典例1】(2021·山东省实验中学模拟)Cl2O是黄棕色具有强烈刺激性气味的气体,是一种强氧化剂,易溶于水且会与水反应生成次氯酸,与有机物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。制取Cl2O的装置如图所示。
已知:Cl2O的熔点为-120.6
℃,沸点为2.0
℃,Cl2的沸点为-34.6
℃;HgO+2Cl2===HgCl2+Cl2O
下列说法不正确的是(  )
A.装置②、③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸
B.通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释减少爆炸危险
C.从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2O
D.装置④与⑤之间不用橡皮管连接,是为了防止橡皮管燃烧和爆炸
【解析】选C。
制取Cl2O需要干燥纯净的氯气,所以②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸,以保证进入④的Cl2中无水,A正确;高浓度的Cl2O易爆炸,所以通入干燥空气可以将生成的Cl2O进行稀释,以减少爆炸危险,B正确;由物质的沸点可知,装置⑤用液氨降温冷却分离出Cl2O,逸出的气体是空气及过量Cl2,C错误;Cl2O与有机物接触会发生燃烧并爆炸,则装置④与⑤之间不能用橡皮管连接,是为了防止燃烧和爆炸,D正确。
 
(1)(变化观念与平衡思想)分析题给信息,判断能否将水槽中的冷水(18~20
℃)更换为冰水(0
℃),以提高冷却效果?
提示:不能。因Cl2O的沸点为2.0
℃,若换为冰水,Cl2O将为液态,不能及时排出而存留在反应器中。
(2)(宏观辨识与微观探析)有同学认为:Cl2O易溶于水且会与水反应生成次氯酸,应在制取Cl2O的装置最后增加一个装置,以防止空气中的水蒸气进入收集装置并吸收尾气中的某些气体,以防止污染空气,此同学的认识是否正确?若正确,应增加一个什么装置?
提示:正确。若将气体直接排入空气,空气中的水蒸气会进入装置⑤与Cl2O反应,且尾气中未反应的Cl2会污染空气,应在装置⑤之后连接一个盛有碱石灰的干燥管。
【备选例题】
(2021·宁波模拟)化学实验操作中必须十分重视安全问题。下列处理方法错误的是(  )
A.不慎打翻燃着的酒精灯,立即用湿抹布盖灭
B.金属钠着火时,立即用泡沫灭火器进行灭火
C.给盛有液体的试管加热时,要不断移动试管或加入碎瓷片
D.浓碱液滴在皮肤上,立即用大量水冲洗,然后涂上3%~
5%的硼酸溶液
【解析】选B。不慎打翻燃着的酒精灯,应用湿抹布盖灭,使其和氧气不能接触,A正确;金属钠着火反应生成过氧化钠,能与水或二氧化碳反应生成氧气,燃烧更剧烈,所以不能用泡沫灭火器,应该用沙子,B错误;给液体加热要均匀加热,或加入碎瓷片,防止暴沸,C正确;浓碱液可以腐蚀皮肤,应立即用大量的水冲洗,然后涂上酸性很弱的硼酸,D正确。
命题角度2:试剂的存放
【典例2】(2021·西安模拟)下列说法不正确的是(  )
A.液溴保存时常加少量的水进行液封
B.使用易燃、易爆和易挥发的试剂时,应注意安全、远离火源
C.实验室常将氯气通入汞的表面,以除去不慎洒落的汞
D.实验室在取用药品时,块状固体通常用镊子取用,粉末状固体通常用药匙取用
【解析】选C。液溴易挥发,且密度比水大,可用水封的方法储存,故A正确;易燃、易爆药品要远离火源,可防止燃烧、爆炸,故B正确;汞有毒、易挥发,由于汞能够与硫单质反应,所以实验室常将硫黄撒在汞的表面,以除去不慎洒落的汞,故C错误;具体的操作是先把容器横放,把块状药品或金属颗粒放入容器口,再把容器慢慢地竖立起来,使药品滑落到容器底部,以免打破容器,用药匙或纸槽将粉末状药品或小颗粒送到容器底部,再把容器竖起,使药品全部落到容器底,防止药品沾在容器壁,故D正确。
【规律方法】试剂保存方法解题思路
①试剂瓶的正确使用。
②特殊试剂的保存,需要防与CO2反应、防潮解、防氧化、防水解、防挥发、防见光分解、防腐蚀、防燃烧。
【备选例题】
(2021·抚顺模拟)下列保存物质方法正确的是(  )
A.氢氟酸保存在塑料盖的玻璃瓶中
B.氯水应保存在棕色的细口玻璃瓶中
C.保存液溴时向其中加入少量酒精
D.金属锂应存放在煤油中防止被氧化
【解析】选B。氢氟酸与玻璃中的二氧化硅反应,不能保存在玻璃瓶中,则氢氟酸保存在塑料瓶中,故A错误;氯水为液态,且HClO见光易分解,则氯水盛放在棕色的细口瓶中,故B正确;溴易溶于酒精,但酒精是易挥发性的物质,导致加速溴的挥发,故C错误;锂与氧气要反应,锂的密度比煤油小,会浮在煤油上面,应保存在石蜡中,故D错误。
 化学实验安全操作的“六防”
防爆炸
①点燃可燃性气体(如H2、CO、CH4、C2H4)或用CO、H2还原Fe2O3、CuO之前,要检验气体纯度②用H2或CO还原CuO时,应先通入H2或CO,在装置尾部收集气体并检验纯度,若尾部气体已纯净,说明装置中的空气已排尽,可对装置加热
防暴沸
配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液时,要将密度大的浓硫酸缓慢倒入水或酒精中;加热液体混合物时要加沸石或碎瓷片
防倒吸
用试管加热固体时,试管底部要略高于管口,如实验室制O2、NH3等;加热液体时试管口要向上倾斜;加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较大气体时,要注意熄灯顺序或加装安全瓶
防失火
①可燃性物质如钾、钠、白磷等强还原剂要妥善保存,与强氧化剂要分开存放②使用易挥发性可燃物,如乙醇、乙醚、汽油等应防止蒸气逸出,添加易燃品一定要远离火源
防中毒
制取有毒气体(如Cl2、CO、SO2、H2S、NO2、NO)时,应在通风橱中进行,且进行尾气处理
防污染
用胶头滴管滴加液体时,不伸入瓶内,不接触试管壁(向FeSO4溶液中加NaOH溶液除外);取用试剂时试剂瓶盖倒放于桌面上;药匙和胶头滴管尽可能专用(或洗净、擦干后再取其他药品);废液及时处理;凡有污染性气体(如Cl2、SO2、CO、NOx等)产生的均需对尾气进行吸收或处理
命题点1:化学实验安全(基础性考点)
1.(2021·潍坊模拟)使用化学药品必须注意安全,下列药品对应的安全标识不正确的是(  )
A
B
C
D
硝酸钾、氯酸钾
苛性钠、浓硫酸
四氯化碳、酒精
白磷、苯
【解析】选C。硝酸钾、氯酸钾都具有强氧化性,都是强氧化剂,安全标识正确,A正确;苛性钠是氢氧化钠的俗名,氢氧化钠和浓硫酸都具有腐蚀性,安全标识正确,B正确;四氯化碳不能燃烧,是高效灭火剂,安全标识不正确,C错误;白磷和苯都有毒,安全标识正确,D正确。
2.下列有关说法正确的是(  )
A.容量瓶使用前必须干燥,否则将引起误差
B.蒸馏实验结束后,先停止通冷凝水,再停止加热
C.含硫酸的废液倒入水槽,用水冲入下水道
D.不慎将酒精灯打翻在桌上失火时,立即用湿抹布盖灭
【解析】选D。容量瓶使用前洗涤干净即可,无须干燥,因为后期定容阶段,也需要注水,所以不会造成误差,故A错误;B.蒸馏实验结束后,正确的顺序是先停止加热,再停止通冷凝水,故B错误;C.含硫酸的废液应当先调节至中性后,再倒入废液缸中,不要直接倒入下水道,防止污染地下水,故C错误;D.酒精灯打翻失火,立即用湿抹布盖灭,不能用水灭火,因为酒精溶于水、易挥发,故D正确。
命题点2:化学试剂的存放(基础性考点)
3.(2021·太原模拟)下列试剂的保存或盛装方法中,错误的是(  )
A.钠保存在煤油中
B.铁罐贮存浓硝酸
C.新制的氯水保存在棕色玻璃瓶中
D.NaOH
溶液盛装在带玻璃塞的玻璃瓶中
【解析】选D。钠易与水和氧气反应,所以要隔绝空气保存,钠的密度大于煤油的,且和煤油不反应,所以可用煤油保存,故A正确;浓硝酸具有强的氧化性,常温下能够使铁钝化生成致密氧化膜,可以用铁罐贮存浓硝酸,故B正确;氯水中的次氯酸见光易分解,保存应避光,所以新制的氯水保存在棕色玻璃瓶中,故C正确;二氧化硅能和氢氧化钠溶液反应生成黏性的硅酸钠溶液,容易把磨口玻璃塞和玻璃瓶黏在一起而不易打开,所以NaOH
溶液应盛装在带橡胶塞的玻璃瓶中,故D错误。
【加固训练—拔高】
1.(2021·杭州模拟)下列有关实验说法,不正确的是(  )
A.硝酸不慎溅到手上,先用大量水冲洗,再用碳酸氢钠稀溶液冲洗
B.将两块未擦去氧化膜的铝片分别投入1
mol·L-1
CuSO4溶液和1
mol·L-1CuCl2溶液中,一段时间后,在CuCl2溶液中铝片表面能观察到明显的反应现象
C.在“火柴头中氯元素的检验”实验中,摘下几根燃烧过的火柴头,将其浸于水中,稍后取少量溶液于试管中,滴加硝酸银溶液和稀硝酸后,即可判断火柴头中有氯离子的存在
D.从Na2S2O3和H2SO4两溶液相混合开始计时,到溶液出现的浑浊将锥形瓶底部的“+”字完全遮盖时结束,通过比较记录所需时间,可判断反应速率的大小
【解析】选C。硝酸溅到皮肤上,立即用大量水冲洗,然后用碳酸氢钠稀溶液冲洗,将剩余的硝酸反应掉,A正确;CuSO4和CuCl2溶液中铜离子水解,溶液显酸性,能先与氧化铝反应,去除氧化膜后,活泼的铝与酸反应会产生气体,同时铝也置换出铜,有红色物质析出,B正确;火柴头中氧化剂为KClO3,燃烧后氯元素以氯化物的形式存在,可利用AgNO3溶液和稀硝酸检验氯离子,具体操作为将燃烧后的火柴头用少量蒸馏水浸泡,片刻后取少量溶液于试管中,向溶液中滴加AgNO3溶液和稀硝酸,有白色沉淀生成,说明燃烧后氯元素是以氯离子形式存在,C错误;测定Na2S2O3溶液跟稀H2SO4反应的速率,以两溶液混合时开始计时,到溶液出现的浑浊将锥形瓶底部的“+”字完全遮盖时结束计时,据所需要的时间判断反应速率的大小,D正确。
2.下列说法中正确的是(  )
【解析】选D。保存浓硝酸的试剂瓶不能用橡胶塞;量筒精确度达不到小数点后两位,一般精确到0.1
mL,托盘天平称量物质的质量时应“左物右码”,且不能将氢氧化钠放在滤纸上称量。
3.安全是顺利进行实验及避免伤害的保障,下列实验操作正确但不是从实验安全角度考虑的是(  )
A.操作①:使用稍浸入液面下的倒扣漏斗检验氢气的纯度
B.操作②:使用CCl4萃取溴水中的溴时,振荡后需打开活塞使漏斗内气体放出
C.操作③:吸收氨气或氯化氢气体并防止倒吸
D.操作④:用食指顶住瓶塞,另一只手托住瓶底,把瓶倒立,检查容量瓶是否漏水
【解析】选D。A项,由于连通氢气发生装置的导管在液面以下,燃烧的氢气在液面上,所以该装置可以防止点燃不纯氢气时发生爆炸,该操作是从安全角度考虑,不符合题意;B项,打开活塞使漏斗内气体放出以防止分液漏斗内压强过大引起危险,该操作是从安全角度考虑,不符合题意;C项,水层在下层不能防止倒吸,应该使用四氯化碳和水,该操作不正确,不符合题意;D项,检查容量瓶是否漏水操作正确,但这不是从实验安全角度考虑的,符合题意。
4.(2021·天津模拟)下列说法不正确的是(  )
A.金属汞一旦洒落在实验室地面或桌面时,必须尽可能收集,并深埋处理
B.氨氮废水(含NH及NH3)可用化学氧化法或电化学氧化法处理
C.做蒸馏实验时,在蒸馏烧瓶中应加入沸石,以防暴沸。如果在沸腾前发现忘记加沸石,应立即停止加热,冷却后补加
D.用pH计、电导率仪(一种测量溶液导电能力的仪器)均可检测乙酸乙酯的水解程度
【解析】选A。金属汞一旦洒落在实验室地面或桌面,加硫黄粉处理,且金属汞不能深埋处理,易污染土壤和地下水,故A错误;氨氮废水中N为-3价,可利用氧化还原反应原理发生氧化反应转化为无毒物质,所以可用化学氧化法或电化学氧化法处理,故B正确;做蒸馏实验时,蒸馏烧瓶中忘记加入沸石,需要停止加热,冷却后补加,故C正确;乙酸乙酯水解生成乙酸和乙醇,只有乙酸为电解质,且乙酸电离显酸性,则乙酸浓度越大,酸性越强,导电能力也越强,所以用pH计、电导率仪(一种测量溶液导电能力的仪器)均可检测乙酸乙酯的水解程度,故D正确。
5.(2021·石家庄模拟)化学是一门以实验为基础的学科,化学实验是化学学习的重要内容。根据你掌握的知识判断,下列实验操作的描述中,正确的是(  )
A.从试剂瓶中取出的任何药品,若有剩余不能再放回原试剂瓶
B.用稀盐酸洗涤盛放过石灰水的试剂瓶
C.酒精灯不慎碰倒起火时可用水扑灭
D.各放一张质量相同的滤纸于天平的两托盘上,将NaOH固体放在左盘纸上称量
【解析】选B。有些活泼金属例如钠,用剩的钠可放回原瓶,A错误;盛放过石灰水的试剂瓶可能存在碳酸钙和氢氧化钙,都可以和稀盐酸反应,可以用稀盐酸洗涤,B正确;酒精灯不慎碰倒起火时可用湿抹布或沙子扑灭,不能用水扑灭,水具有流动性,会加速酒精的燃烧,C错误;NaOH固体具有强腐蚀性,易潮解,不能放在左盘纸上,应放玻璃容器中称量,D错误。
6.(2021·朝阳区模拟)《常用危险化学用品贮存通则》规定:“遇火、遇热、遇潮能引起燃烧、爆炸或发生化学反应,产生有毒气体的化学危险品不得在露天或在潮湿、积水的建筑物中贮存”。下列解释事实的方程式中,不合理的是(  )
A.贮存液氮的钢瓶防止阳光直射:N2+O22NO
B.硝酸铵遇热爆炸:2NH4NO32N2↑+O2↑+4H2O↑
C.干燥的
AlCl3遇水产生气体:AlCl3+3H2O===Al(OH)3+3HCl↑
D.火灾现场存有电石,禁用水灭火:CaC2+2H2O===Ca(OH)2+C2H2↑
【解析】选A。液氮中无氧气,不发生反应,故A错误;
硝酸铵在加热时生成氮气、氧气和水蒸气,故B正确;干燥的氯化铝遇水发生水解,生成氢氧化铝、氯化氢气体,故C正确;电石的主要成分碳化钙与水反应,故D正确。
考点三 化学实验的基本操作(命题指数★★★★★)
1.药品的取用:
(1)根据药品的性状和用量选择取用方法
取用药品
固体药品
液体药品
粉末
块状
一定量
少量
多量
一定量
使用仪器
药匙(或纸槽)
镊子
用托盘天平称量
胶头滴管
用试剂瓶倾倒
用量筒、滴定管(或移液管量取)
(2)图示向仪器中加入药品的操作方法
①向容器内加固体药品
②向容器内加液体药品
2.常见试纸的使用:
(1)常见试纸及其用途
常见试纸
用途
pH试纸
定量(粗测)检验溶液的酸碱性,读数时取整数;精密pH试纸可精确到小数点后一位
蓝色石蕊试纸
定性检验酸性溶液或气体
红色石蕊试纸
定性检验碱性溶液或气体
品红试纸
检验SO2等有漂白性的物质
淀粉KI试纸
检验Cl2等有氧化性的物质
(2)试纸的使用方法
①检验溶液:取一小片pH试纸放在表面皿或玻璃片上,用干燥洁净的玻璃棒蘸取少量待测液,滴在pH试纸中央,等试纸变色后,与标准比色卡对照。
②检验气体:先用蒸馏水将试纸润湿,粘在玻璃棒的一端并接近集气瓶口或导管口,观察试纸颜色的变化。
(3)注意事项
①不可使用pH试纸测定浓硝酸、H2O2、氯水、NaClO溶液、Ca(ClO)2溶液等具有漂白性的溶液的pH。
②用pH试纸测定溶液pH时无需润湿试纸,否则可能导致误差(酸性溶液测量结果偏大,碱性溶液测量结果偏小,中性溶液无影响)。
【易错警示】规避pH测定的易错点
(1)漂白性物质不可用pH试纸测定,可选用pH计。
(2)测量溶液pH时,若将试纸湿润相当于稀释溶液,不一定产生误差,如中性溶液pH的测定;测量等浓度盐酸和醋酸pH时,若将pH试纸湿润,对盐酸测量结果的影响更大。
3.物质的溶解:
(1)气体的溶解或吸收
①溶解度不大的气体,如CO2、Cl2、H2S等,常用如图a装置吸收。
②极易溶于水的气体,如NH3、HCl等,常用如图b装置防倒吸。
(2)液体的溶解(稀释)
一般把密度较大的液体加入密度较小的液体中,如稀释浓硫酸、制王水。
(3)固体的溶解
①常用仪器:试管、烧杯、玻璃棒等。
②加速溶解的方法:加热、研磨固体、搅拌或振荡等。
4.仪器的洗涤:
(1)洗净的标准:水不聚成滴且不成股流下。
(2)常见残留物的洗涤
洗涤对象
残留物
洗涤剂
内有油脂的试管
油脂
NaOH溶液或洗衣粉或汽油
附有银镜的试管
Ag
硝酸溶液
还原CuO后的试管
Cu、CuO
硝酸溶液
久置KMnO4溶液的试剂瓶
KMnO4
浓盐酸
粘有硫的试管
S
NaOH溶液或CS2
久置石灰水的试剂瓶
CaCO3
盐酸
盛放乙酸乙酯的试管
乙酸乙酯
NaOH溶液或酒精
做过Cl-,Br-检验的试管
AgCl、AgBr
氨水
5.装置气密性的检查方法与答题规范:
(1)装置气密性检查必须在放入药品之前进行。
(2)气密性检查的基本思路
使装置内外压强不等,观察气泡或液面变化。
(3)气密性检查的答题规范
装置形成封闭体系→操作(微热、手捂、热毛巾捂、加水等)→描述现象→得出结论。
(4)气密性检查的常用方法
①微热法:如图a。用酒精灯微热或用手焐热容器,导管口产生气泡,停止加热或松开手后导管内形成一段水柱,证明装置不漏气。
②液差法:如图b、c。连接好仪器,b中夹紧弹簧夹,从长颈漏斗中注入适量水,使b中长颈漏斗中的液面高于锥形瓶中的液面,静置,若液面位置保持不变,证明装置不漏气。c中,从乙管加入适量水,使乙管液面高于甲管液面,静置,若液面位置保持不变,证明装置不漏气。
③滴液法:如图d。向分液漏斗中注入适量水,关闭弹簧夹,打开分液漏斗活塞,如果滴入少量水后很快停止流下,则装置气密性良好。
④抽气(吹气)法,如图e、f。e中关闭分液漏斗的活塞,轻轻向外拉动或向里推动注射器的活塞,一段时间后,活塞能回到原来的位置,表明装置的气密性良好。f中打开弹簧夹,向导管口吹气,如果长颈漏斗中的液面上升,且停止吹气后,夹上弹簧夹,长颈漏斗液面保持稳定,则表明装置的气密性良好。(液差法的拓展)
6.物质的加热方式:
加热方式
操作和注意事项
直接加热(如试管等)
①先预热,再将火焰固定在试管底部加热;②加热固体时,试管口略向下;加热液体时,试管口向斜上方倾斜约45°
垫石棉网加热(如烧杯、烧瓶等)
适用较大的玻璃反应容器
浴热(水浴、油浴等)
①优点是受热均匀,便于控制反应温度;②温度不超过100℃的选用水浴,超过100℃的选用油浴
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)用湿润的淀粉KI试纸鉴别Br2(g)和NO2。(  )
提示:×。Br2具有氧化性,可使湿润淀粉KI试纸变蓝;NO2与水反应生成HNO3,也可氧化KI生成I2使淀粉变蓝。
(2)用洁净干燥的玻璃棒蘸取漂白粉溶液,滴到放在表面皿上的pH试纸上测pH。(  )
提示:×。漂白粉中含有Ca(ClO)2,ClO-水解后生成HClO具有漂白性,无法测得pH。
(3)做钾盐的焰色反应时,用玻璃棒蘸取试样在酒精灯火焰上灼烧,并透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色。(  )
提示:×。应选用耐高温的铂丝或铁丝做焰色反应。
(4)配制王水时,应将浓硝酸沿玻璃棒缓慢注入浓硫酸中。(  )
提示:×。王水是浓硝酸和浓盐酸的混合物。
(5)用干燥的pH试纸可检验新制饱和氯水的pH。(  )
提示:×。新制饱和氯水有漂白性,无法用pH试纸检验pH。
2.有如下两套装置:
(1)关闭图甲装置中的止水夹a,开启活塞b,水不断往下滴,直至全部流入烧瓶,该装置是否漏气?说明判断的理由。
提示:无法确定。因分液漏斗和烧瓶间有橡皮管相连,使分液漏斗中液面上方和烧瓶中液面上方的气体压强始终相等,无论装置是否漏气,都不影响分液漏斗中的水滴入烧瓶。
(2)某实验小组利用图乙装置制备Ca3N2,并探究其实验,按图连接好实验装置,如何检查装置的气密性?
提示:关闭活塞K,将末端导管插入试管A的水中,用酒精灯微热硬质玻璃管,若导管口有连续均匀的气泡冒出,撤去酒精灯冷却一段时间,导管内形成一段水柱,并且一段时间不回落,说明装置气密性良好。
命题角度1:化学实验基本操作判断
【典例1】(2021·忻州模拟)下列基本实验操作不正确的是(  )
选项
A
B
C
D
操作示意图
操作名称
倾倒液体
取用块状固体
稀释浓硫酸
检查气密性
【解析】选B。倾倒液体试管倾斜,口对口,瓶塞倒放,标签正对手心,操作合理,A正确;取用块状固体,试管要横放,固体放在管口,然后缓缓直立,图中操作易使试管底破裂,B错误;将浓硫酸注入水中,不断搅拌,使产生的热量及时散失,图中操作合理,C正确;用手紧握试管,试管中气体膨胀,烧杯中观察有气泡可检验气密性,图中方法和操作合理,D正确。
命题角度2:装置连接和综合实验操作
【典例2】水蒸气通过灼热的焦炭后,出来气体的主要成分是CO和H2,还有CO2和水蒸气等。请用下图中提供的仪器,选择必要的试剂,设计一个实验,证明上述混合气体中有CO和H2。(加热装置和导管等在图中略去)
回答下列问题:
(1)盛浓硫酸的装置作用是________________________________________,
盛NaOH溶液的装置作用是_______________________________________。
(2)B中加入的试剂是________,发生反应的化学方程式是____________
______________________________________。
(3)C中加入试剂是________,其目的是_______________________________
________________。
(4)按气流方向连接各仪器,用字母表示接口的连接顺序:g—ab—________________。
【解析】(1)浓硫酸用于除去水蒸气,干燥气体;NaOH溶液用于除去CO2气体,防止干扰后续实验。(2)硬质玻璃管中加入氧化铜,氧化还原性气体H2和CO。
(3)干燥管中加入无水硫酸铜,用于检验生成的水蒸气。
(4)仪器连接顺序为水蒸气发生装置——与焦炭反应生成H2和CO——NaOH溶液吸收CO2——浓硫酸干燥——还原性气体还原氧化铜——无水硫酸铜检验产物水——澄清石灰水检验产物CO2
答案:(1)除去水蒸气 除去CO2
(2)氧化铜 CuO+H2Cu+H2O、CuO+COCu+CO2
(3)无水硫酸铜 检验H2O
(4)k
j—h
i—c
d(或d
c)—f
e—l
m
【归纳提升】1.装置连接解题思路:
第一步:通读题干,明确实验目的
第二步:分析仪器,确定每个装置对于完成实验目的所起到的作用
第三步:围绕目的,按顺序连接装置
第四步:反复检查,调整导管接口,注意“长进短出”、“大口进小口出”等。
2.实验操作顺序解题思路
明确实验目的——熟读实验步骤——构思反应顺序——反馈验证可行性
3.实验操作顺序常考点:
①点燃可燃性气体前,应先验纯
②加热试管时,应先均匀加热,后局部加热
③制取气体时,应先检验装置气密性,后加入药品
④气体与固体反应时,应先通气体排尽装置中空气,再加热;反应结束时,应先停止加热再停止通气体
⑤配制一定物质的量浓度的溶液时,应先将溶液恢复至室温,再转移入容量瓶
【备选例题】
(2021·济南模拟)某学习小组的同学利用氨气还原氧化铜的反应,设计实验测定铜元素相对原子质量。
乙同学设计如下图装置。
实验前称量装置P(带两端开关K1和K2),记为m1
g。氧化铜装入P中,再次称量装置P,记为m2
g。
(1)将下列实验操作步骤正确排序i—d—________—c—e(填字母);重复上述操作步骤,直至装置P恒重,记为m3
g。
a.点燃酒精灯,加热
b.熄灭酒精灯
c.关闭K1和K2
d.打开K1和K2
e.称量装置P的质量
f.冷却至室温
g.打开分液漏斗活塞,使装置中充满NH3
h.关闭分液漏斗活塞
i.检验装置气密性
(2)根据实验,铜元素相对原子质量为________(用含m1、m2、m3的代数式表示)。
(3)在本实验中,若CuO中混有不反应的杂质,则测定结果________(填“偏大”“偏小”或
“无影响”)。
【解析】(1)实验操作应为i.检验装置气密性——d.打开K1和K2——g.打开分液漏斗活塞,使装置中充满NH3——
a.点燃酒精灯,加热——
b.熄灭酒精灯——
f.冷却至室温——
h.关闭分液漏斗活塞——
c.关闭K1和K2——
e.称量装置P的质量。(2)(m3-m1)为铜的质量,(m2-m3)为氧的质量,二者比值等于铜与氧的相对原子质量之比,氧的相对原子质量为16,则铜的相对原子质量可求。(3)若CuO中混有不反应的杂质,则(m3-m1)偏大,即测定结果偏大。
答案:(1)g—a—b—f—h (2) (3)偏大
1.实验操作常见错误操作:
(1)倾倒液体药品时,试剂瓶口未紧挨仪器致使药品外流,标签没向着手心,造成标签被腐蚀。
(2)使用托盘天平时将被称量物质直接放在托盘上或放错托盘。
(3)使用胶头滴管滴加液体将滴管尖嘴伸入接收器口内或接触接收器壁[除制取Fe(OH)2外]。
(4)不能依据需量取的液体体积选择合适量程的量筒。
(5)在量筒或容量瓶内进行溶解、稀释或混合等操作。
(6)检查装置气密性没有形成封闭系统(如未关闭活塞、未将导管末端浸入水下等)。
(7)向容量瓶中转移液体没有用玻璃棒引流。
(8)配制溶液定容时没有用胶头滴管或加水过多再用胶头滴管吸出。
(9)酸式滴定管和碱式滴定管盛装溶液错误,中和滴定实验中锥形瓶用待测液润洗错误。
(10)吸收极易溶于水的气体,忘记防倒吸。
(11)对坩埚中的固体加热时,误用玻璃棒搅拌。
(12)用pH试纸定量测定溶液的pH时,不能用润湿的pH试纸测量溶液的pH,若用润湿的pH试纸测定溶液的pH,不一定会产生误差。
2.装置气密性的检查方法与答题规范:
装置气密性检查必须在放入药品之前进行。
(1)气密性检查的基本思路
使装置内外压强不等,观察气泡或液面变化。
(2)气密性检查的答题规范
简答题应注意答题规范,对装置气密性的检查可按如下文字进行答题:
①装置形成封闭体系→操作(微热、手捂、热毛巾捂、加水等)→描述现象→得出结论。
②微热法检查的关键词是封闭、微热、气泡、水柱。
③液差(封)法的关键词是封闭、液差。
④答题时易忽略的几句关键性的文字叙述:
a.将导管末端浸入水中;
b.关闭或者开启某些气体通道的活塞或弹簧夹;
c.加水至“将长颈漏斗下口浸没”。
命题点1:化学实验基本操作正误判断(基础性考点)
1.(2021·日照模拟)下列与实验相关的叙述正确的是(  )
A.用NaOH溶液洗涤并灼烧铂丝后,再进行焰色反应
B.实验室制取BaSO4时,过滤后将固体转移至烧杯中加蒸馏水洗涤
C.配制溶液时,若加水超过容量瓶刻度,应用胶头滴管将多余溶液吸出
D.酸碱滴定时,若加入待测液前用待测液润洗锥形瓶,将导致测定结果偏高
【解析】选D。洗涤铂丝的目的是因为铂丝上残留的金属化合物多为碱性,盐酸可与其反应,生成的卤化物熔点较低,易加热灼烧除去,且盐酸易挥发不会造成实验干扰;所以常用稀盐酸洗涤铂丝除去表面杂质,再灼烧至无色,进行焰色反应,而不是用NaOH溶液洗涤,且NaOH难挥发,易留在铂丝上干扰实验,A错误;实验室制取BaSO4时,过滤后将固体转移至烧杯中加蒸馏水洗涤,会减少制取的BaSO4的量;直接向过滤器中加蒸馏水没过沉淀物,让水自然留下,B错误;配制溶液时,若加水超过容量瓶刻度,所配制溶液浓度减小了,需要倒掉重新配制,C错误;酸碱滴定时,若加入待测液前用待测液润洗锥形瓶,锥形瓶壁上会附着待测液,测定时加入的标准液的体积就偏大,导致测定结果偏高,D正确。
2.(2021·荆门模拟)下列有关实验基本操作的说法正确的是(  )
A.用滴定法测定某成分时,一定用到的仪器主要有铁架台、滴定管和锥形瓶
B.使用CCl4萃取溴水中的溴时,振荡后立即进行分液操作
C.洗净的锥形瓶和容量瓶可以放进烘箱中烘干
D.取出试剂瓶中的金属钠,切取少量后把剩余的金属钠投入废液缸中
【解析】选A。中和滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定、络合滴定等实验都要使用铁架台、滴定管和锥形瓶,A正确;萃取时,若振荡后不及时放气,则会导致漏斗内压强增大,有爆炸的可能,B错误;洗净的容量瓶不可放进烘箱中烘干,C错误;钠投入废液缸中会剧烈反应,应放回原试剂瓶中,D错误。
命题点2:化学实验基本操作装置分析(综合性考点)
3.粗产品蒸馏提纯时,正确的装置是(  )
【解析】选C。蒸馏提纯时,蒸馏测定馏分蒸气的温度,温度计水银球在烧瓶支管口处,图中装置中温度计位置正确的是C。
【加固训练—拔高】
1.(2021·太原模拟)用下列仪器或装置(夹持装置略)进行实验,不能达到实验目的的是(  )
【解析】选A。实验室制取氨气的药品为氯化铵和氢氧化钙固体,不能直接加热氯化铵,氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢,氯化氢和氨气在试管口反应生成氯化铵,得不到氨气,A符合题意;乙酸乙酯不溶于碳酸钠溶液,乙酸乙酯密度比水密度小,用分液漏斗分离乙酸乙酯和碳酸钠溶液,B不符合题意;氯化镁属于强酸弱碱盐,能够发生水解,溶液显酸性,加入酸能够抑制氯化镁的水解,在HCl气流中加热MgCl2·6H2O得到氯化镁,C不符合题意;醋酸钠溶液的pH为8.60,说明显碱性,醋酸钠为强碱弱酸盐,说明醋酸是弱酸,D不符合题意。
2.(2021·济宁模拟)实验是化学研究的基础,关于下列各实验装置图的叙述中,不正确的是(  )
【解析】选B。A是蒸馏装置,常用于分离沸点不同的互溶的液体混合物,A正确;氨气易溶于水,该装置不能防止倒吸,不能用于吸收氨气,B错误;氢氧化钠溶液能吸收氯气,造成烧瓶内气体的压强迅速减小甚至为0,用该装置可以完成“喷泉”实验,C正确;浓硫酸溶于水放热,且浓硫酸密度大于水,稀释浓硫酸和铜反应冷却后的混合液,需要把浓硫酸倒入水中,玻璃棒不断搅拌,D正确。
3.(2021·洮南模拟)下列有关实验操作的叙述正确的是(  )
A.滴加试剂时,滴管的尖嘴不可接触试管内壁
B.过滤操作中,漏斗的尖端不可接触烧杯内壁
C.滴定接近终点时,滴定管的尖嘴不可接触锥形瓶内壁
D.向容量瓶转移液体时,引流用玻璃棒不可接触容量瓶内壁
【解析】选A。滴加试剂时应防止污染滴管,滴管尖嘴不能接触试管内壁,A正确;过滤时为防止液体飞溅,漏斗的尖端应接触烧杯内壁,使滤液沿烧杯内壁缓缓流下,B错误;滴定接近终点时,滴定管的尖嘴可接触锥形瓶内壁,使滴定管尖嘴的液体进入锥形瓶,C错误;向容量瓶转移液体时,用玻璃棒引流必须接触容量瓶内壁,D错误。
4.(2021·烟台模拟)化学是以实验为基础的自然科学,下列实验操作方法正确的是(  )
A.给试管中的液体加热时,可加入碎瓷片或不时移动试管,以免暴沸伤人
B.在实验室中进行蒸馏操作时,温度计水银球应插入液面之下
C.中和滴定时,滴定管用蒸馏水洗涤2~3次后即可加入标准溶液进行滴定
D.准确量取20.00
mL酸性KMnO4溶液,可选用25
mL碱式滴定管
 【解析】选A。试管内液体若受热不均匀,液体会冲出试管,为避免因液体冲出伤人,故要不时移动试管或加入碎瓷片,故A正确;在实验室中进行蒸馏操作时,温度计的水银球应与蒸馏烧瓶支管口相平,测定馏出物的温度,故B错误;中和滴定时,滴定管用蒸馏水洗涤2~3次后,应用标准溶液润洗,否则会稀释标准溶液,导致消耗标准溶液体积偏大,结果偏高,故C错误;酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,会氧化腐蚀橡胶管,不能用碱式滴定管,即准确量取20.00
mL酸性KMnO4溶液应选用25
mL酸式滴定管,故D错误。
5.(2021·合肥模拟)下列基本操作正确的是(  )
【解析】选D。过滤时,玻璃棒只起到引流的作用,A错误;稀释时,应为浓硫酸加入水中,边加边搅拌,B错误;尾气吸收时,与洗气装置相同,需有出气口,C错误;蒸发结晶时,玻璃棒搅拌加速水蒸气的挥发,D正确。
1.(2020·江苏高考)实验室以CaCO3为原料,制备CO2并获得CaCl2·6H2O晶体。下列图示装置和原理不能达到实验目的的是(  )
【解析】选D。A项,稀盐酸与CaCO3反应可生成CO2,正确;B项,CO2的密度比空气大,故从长管进气收集CO2,正确;C项,CaCO3为难溶物,通过过滤法除去,正确;D项,CaCl2·6H2O在蒸发时易失去结晶水,错误。
2.(2020·山东等级考)实验室中下列做法错误的是(  )
A.用冷水贮存白磷
B.用浓硫酸干燥二氧化硫
C.用酒精灯直接加热蒸发皿
D.用二氧化碳灭火器扑灭金属钾的燃烧
【解析】选D。白磷着火点低,易自燃,且密度比水大,常保存在冷水中,A正确;浓硫酸有吸水性且不与SO2反应,可用浓硫酸干燥SO2,B正确;蒸发皿可直接加热,蒸发操作时,用酒精灯直接加热蒸发皿,C正确;K燃烧有K2O2、KO2生成,K2O2、KO2和CO2反应生成O2助燃,所以不能用CO2灭火器扑灭金属钾的燃烧,D错误。
3.(2018·全国卷Ⅲ)下列实验操作不当的是(  )
A.用稀硫酸和锌粒制取H2时,加几滴CuSO4溶液以加快反应速率
B.用标准HCl溶液滴定NaHCO3溶液来测定其浓度,选择酚酞为指示剂
C.用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧,火焰呈黄色,证明其中含有Na+
D.常压蒸馏时,加入液体的体积不超过圆底烧瓶容积的三分之二
【解析】选B。A项加几滴硫酸铜溶液,Zn置换出CuSO4溶液中的Cu,可形成锌、铜及稀硫酸组成的原电池,产生氢气速率加快,故A说法正确;B项指示剂酚酞的变色范围是8.2~10,而碳酸氢钠溶液略显碱性,稍加盐酸就会颜色突变,故B说法错误;C项钠元素的焰色反应为黄色,故C说法正确;D项蒸馏时,若加入的液体超过烧瓶容积的三分之二,加热时液体溢出,会造成事故,故D说法正确。
4.(2017·全国卷Ⅰ)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质,焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是(  )
A.①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液
B.管式炉加热前,用试管在④处收集气体并点燃,通过声音判断气体纯度
C.结束反应时,先关闭活塞K,再停止加热
D.装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气
【解析】选B。浓硫酸应放在最后,来干燥氢气,A项错误;可燃性气体在加热前需要验纯,所以管式炉加热前,用试管在④处收集气体并点燃,通过声音判断气体纯度,B项正确;结束反应时,先停止加热,再关闭活塞K,C项错误;二氧化锰为粉末状固体,不能在装置Q(启普发生器)中与浓盐酸反应制取氯气,D项错误。
【加固训练—拔高】
1.(2016·全国卷Ⅱ)下列实验操作能达到实验目的的是(  )
实验目的
实验操作
A
制备Fe(OH)3胶体
将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中
B
由MgCl2溶液制备无水MgCl2
将MgCl2溶液加热蒸干
C
除去Cu粉中混有的CuO
加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥
D
比较水与乙醇中氢的活泼性
分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中
【解析】选D。向沸水中滴入饱和氯化铁溶液制备氢氧化铁胶体,A项错误;氯化镁是强酸弱碱盐,MgCl2溶液水解产生的HCl易挥发,所以由MgCl2溶液制备无水MgCl2要在HCl气流中加热蒸干,B项错误;铜与稀硝酸反应,应该用稀盐酸,C项错误;分别将少量钠投入盛有水和乙醇的烧杯中,反应剧烈的是水,反应平缓的是乙醇,利用此反应比较水和乙醇中氢的活泼性,D项正确。
2.(2019·全国卷Ⅲ)乙酰水杨酸(阿司匹林)是目前常用药物之一。实验室通过水杨酸进行乙酰化制备阿司匹林的一种方法如下:
水杨酸
醋酸酐
乙酰水杨酸
熔点/℃
157~159
-72~-74
135~138
相对密度/(g·cm-3)
1.44
1.10
1.35
相对分子质量
138
102
180
实验过程:在100
mL锥形瓶中加入水杨酸6.9
g及醋酸酐10
mL,充分摇动使固体完全溶解。缓慢滴加0.5
mL浓硫酸后加热,维持瓶内温度在70
℃左右,充分反应。稍冷后进行如下操作。
①在不断搅拌下将反应后的混合物倒入100
mL冷水中,析出固体,过滤。
②所得结晶粗品加入50
mL饱和碳酸氢钠溶液,溶解、过滤。
③滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体。
④固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体5.4
g。
回答下列问题:
(1)该合成反应中应采用________加热。(填标号)
A.热水浴  B.酒精灯  C.煤气灯  D.电炉
(2)下列玻璃仪器中,①中需使用的有________(填标号),不需使用的有________(填名称)。
(3)①中需使用冷水,目的是_______________________________________。
(4)②中饱和碳酸氢钠的作用是____________________________________,
以便过滤除去难溶杂质。
(5)④采用的纯化方法为________。
(6)本实验的产率是________%。
【解析】(1)根据题目描述实验过程中应维持瓶内温度在70
℃左右,所以应选择热水浴加热。
(2)实验过程①的操作是“在不断搅拌下将反应后的混合物倒入100
mL冷水中,析出固体,过滤”,100
mL冷水应在烧杯中盛放,过滤需要漏斗,所以需要的仪器是烧杯、漏斗,不需使用分液漏斗和容量瓶。
(3)①中需使用冷水是为了降低乙酰水杨酸的溶解度,使乙酰水杨酸充分结晶。
(4)乙酰水杨酸的酸性强于碳酸,②中饱和碳酸氢钠的作用是与乙酰水杨酸反应生成可溶性的乙酰水杨酸钠,以便过滤除去难溶性杂质。
(5)乙酰水杨酸钠与浓盐酸反应后生成乙酰水杨酸,冷却后过滤得到粗产品,其中会含有氯化钠等杂质,可以利用重结晶的方法进行纯化。
(6)根据反应的化学方程式
138    
   
180
6.9
g
m
可以求出m=9.0
g,所以本实验的产率为×100%=60%。
答案:(1)A (2)BD 分液漏斗、容量瓶
(3)充分析出乙酰水杨酸固体(结晶)
(4)生成可溶的乙酰水杨酸钠 
(5)重结晶 (6)60
1.化学实验基础的两大方面
(1)常用仪器的识别、名称和创新
(2)仪器的正确使用方法和精确度
2.化学实验操作的两大方向
(1)实验操作正误判断
(2)装置连接和实验操作顺序
3.化学实验安全的两大方向
(1)危险化学品标志的识别
(2)化学实验常见危险及安全措施
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