化学基本概念、溶液及氧气、二氧化碳[教师版10].doc

2010 年科技夏令营科学（一） 第 1 页 第一讲第一讲 化学基本概念、溶液及氧气、二氧化碳化学基本概念、溶液及氧气、二氧化碳 千金中学 王战良 一、学习指引 （一）知识要点 1 符号 能简单明了地表示事物和现象。 2 模型 可以帮助人们形象地认识和理解一些不能直接观察到的事物或现象。 3构成物质的微粒。自然界中物质的种类繁多，性质各异。从微观角度：构成物质的微 粒（粒子的大小和质量都很小）有： 分子 、 原子 、 离子 。 （1）原子 原子是 构成 物质的一种微粒，也是 化学变化 中最小的微粒。 原子结构模型 “道尔顿模型” “汤姆生模型” 卢瑟福模型” “玻尔模型” “电子云模型” 。 原子结构 质子 （带正电） 原子核 夸克 原子 中子 （不带电） 电子 （带负电） 原子核所带的正电荷数称为 核电荷数 。 原子中， 核电荷数 = 质子数 = 核外电子数 ，所以整个原子对外不显电性。 在化学变化中，分子可以再分为原子，原子不能再分。所以，化学变化的实质就是 构成物质的 原子 进行重新组合的过程。 （2）分子 分子是构成 物质 并保持物质 化学性质 的一种微粒。 构成物质的分子不同，物质的 化学性质 也不同。 （3）离子是带电的 原子 或 原子团 。带正电荷的叫 阳 离子，带负电荷的叫 阴 离 子。 （4）分子、原子、离子都具有质量和体积很小，总是在不停地 做无规则运动 ，微粒 间有一定 间隔 。水的三态变化本质上就是构成水的分子之间的 间隔 发生了变化。 4从宏观角度：物质是由 元素 组成的。元素是具有相同 核电荷数 （即质子数）的同 一类 原子 的总称。 （1）物质按组成的元素分类，可分为 单质 和 化合物 两大类。由 同种元素 组成的 纯净物叫单质；由 不同种元素 组成的纯净物叫化合物。 （2）元素有两类，一类是 金属 元素，元素的中文名称的特点是金属元素除汞外都有 “ 金 ”偏旁；另一类叫 非金属 元素（包括稀有元素） 。 （3）地壳中含量（质量分数）居前四位的元素 氧 、 硅 、 铝 、 铁 。 （4）元素符号是国际上统一用来表示元素的特定的化学符号。 意义：表示 一种元素 ；表示 这种元素的一个原子 。 2010 年科技夏令营科学（一） 第 2 页 5化学式是用 元素符号 来表示物质组成的式子。 （1）化学式的意义：可以表示一种 物质 、物质的一个 分子 、组成物质的各种 元素种类 、每个分子中各种元素的原子 个数 、物质的相对 分子量 。 （2）化学式的书写（见方法指导） 。 6据化学式计算： （1）相对原子质量就是用一个 C12 原子的质量的 1/12 作为标准，其它原子的质量 与这个标准的比值（相对原子质量是比值，无单位） 。 （2）相对分子质量就是一个分子中各原子的相对原子量该元素原子个数之 和 。 （3）各元素质量比等于微粒中各原子的相对原子量该元素原子个数之 比 。 （4）从微观角度分析，化合物中某元素的 质量分数 =（某元素的原子数该元素的相 对原子量）/该物质的相对分子量100% 7氧气 （1）氧气的物理性质： 无色无味 的气体，标准状况下密度比空气 大 ， 不易 溶于水；化学性质：（可以供给呼吸）氧化性，能支持燃烧。 （2）氧气的实验室制法原理、原料、制取装置和收集装置以及操作过程中的注意事项； 氧气的工业制法： 分离空气 法（属物理方法）。 （3）验证氧气的方法：将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条 是否复燃 ； 检验氧气是否收集满：将带火星的木条 放在瓶口 附近，观察木条是否复燃。 8催化剂：是在化学反应中能改变其他物质的反应速率，而本身的 质量 和 化学性 质 在化学反应前后没有改变的物质。 9氧化反应： （1）燃烧是指可燃物发生的发光发热的剧烈的氧化反应； 可燃物燃烧的条件：温度达到 着火点 且与充足的氧气接触。 （2）爆炸是指可燃物在有限的空间里以极快的速率燃烧而急剧膨胀； （3）缓慢氧化是指缓慢的、不发光但发热的一种氧化反应。如：呼吸作用、铁的生锈等。 10二氧化碳： （1）物理性质：无色无味的气体， 微 溶于水，密度比空气大，加压、降温时液化、 固化（固体二氧化碳叫 干冰 ） ； （2）化学性质：通常情况下， 不能 燃烧，也 不能支持 燃烧；不能供给呼吸。 （3）实验室制法的原理、原料、制取装置和收集装置以及操作过程中的注意事项；二氧 化碳的工业制法： 高温煅烧石灰石 。 （4）验证二氧化碳气体的方法：将二氧化碳气体通入 澄清石灰水 中，观察是否变 浑 浊 ； 11质量守恒定律：宏观上，参加化学反应的各物质的 质量总和 ，等于反应后生成的 各物质的 质量总和 ；微观上，化学反应前后原子的 种类 和 数量 没有发生变化。 12电解水实验说明水是由 氢 与 氧元素 组成的；水是一种常见的优良溶剂。 13溶液：一种或一种以上的物质分散到另一种物质里形成 均一 、 稳定 的混合物。 2010 年科技夏令营科学（一） 第 3 页 溶液由 溶质 和 溶剂 组成。 14饱和溶液和不饱和溶液 在一定温度下，在一定量的溶剂里，不能再溶解某种溶质的溶液叫做这种溶质的饱和饱和 溶液溶液，还能继续溶解某种溶质的溶液叫做这种溶质的不饱和溶液不饱和溶液。 饱和溶液和不饱和溶液间的相互转化(对大多数固体物质而言) 不饱和溶液饱和溶液 饱和溶液不一定是浓溶液，不饱和溶液不一定是稀溶液。但对同种溶质来说，在相同 温度下，饱和溶液比不饱和溶液质量分数大。 15溶解性：一种物质溶解在另一种物质里的能力。溶解度定量的表示物质溶解性的大 小，决定它大小的内因是 溶质性质 、 溶剂性质 ，外因是 温度 。 (1)固体溶解度固体溶解度：在一定温度下，某固体在 100 克溶剂里达到饱和状态时所溶解的克数。 (2)大多数固体物质的溶解度随温度的升高而增大；少数随温度的变化溶解度变化不大 （如 NaCl）；极少数随温度的升高而减小（如 Ca(OH)2）。 (3)固体物质溶解性等级是根据室温（20）时溶解度划分为 易溶 、 可溶 、 微溶 、 难溶 。 (4)溶解度曲线直观的体现溶解度随温度变化特点的曲线。 16混合物的分离和提纯 过滤：分离 可溶物 和 不溶物 ， （如 KCl 和 MnO2、CaCO3和 Na2CO3） 。 结晶：用于分离溶解度随温度变化大和变化不大的物质， （如 NaCl 和 KNO3） 。 蒸馏：根据液体混合物的 沸点 不同，如提纯混有水的酒精。 17溶质质量分数是指溶质的质量与溶液质量之比。 （相关计算见方法指导） 18溶液配制的基本步骤： 计算 ； 称量 ； 溶解 。 （二）方法指导： 1化学式的书写：单质化学式的书写：金属、固态非金属（除 I2外） 、稀有气体直接 用元素符号；常见气体用双原子分子表示。单质中元素化合价为零。 化合物化学式的书写：根据化合价写化学式，一般正价在前、负价在后。基本步骤： 正前负后，交叉约简。化合物中各元素化合价代数和为零。 2有关溶解度的计算公式： ；。 溶剂质量 溶质质量 100 S 溶液质量 溶质质量 S S 100溶剂的变化量 溶质的变化量 100 S 应用指导：溶解度计算过程中，溶液状态必须为饱和溶液。 温度不变，饱和溶液蒸发溶剂析出晶体后的溶液仍是饱和溶液。 上述公式中的溶质均不含结晶水。 3溶液中溶质的质量分数 （1）计算公式： 2010 年科技夏令营科学（一） 第 4 页 溶液中溶质的质量分数=%100 溶液质量 溶质质量 %100 溶剂质量溶质质量 溶质质量 （2）溶液稀释计算：m浓A浓=(m浓m加水)A稀 溶液混合计算：m浓A浓m稀A稀= m混A混 （3）一定温度下，饱和溶液中的溶质的质量分数（P%）与溶解度（S）的关系。 %100% 100 S P gS 4溶液计算的解题方法： 利用溶质（或溶剂）质量守恒分析溶液配制稀释等问题。 利用“在一定温度下，饱和溶液中溶质、溶剂、溶液的质量比是固定的” ，通过列关系 式的方法计算。 二、典型例题 【例 1】工业酒精中常含有甲醇，甲醇有剧毒，不能食用，其分子结构可用如图所示的模 型表示。下列有关甲醇的叙述中，错误的是（ ） A甲醇的化学式为 CH4O B甲醇的相对分子质量为 32 C甲醇中 C、H、O 三种元素的质量比为 1：4：1 D甲醇中氧元素的质量分数为 50% 【解题分析解题分析】：从图中可知甲醇的化学式为 CH4O，并且经计算其相对分子质量为 32，甲 醇中 C、H、O 三种原子的个数比为 1：4：1，质量比不是 1：4：1，所以马上确定选项 c 是错的，再计算氧元素的质量分数为 50%，那么只有 C 是错的。 【例 2】某金属元素 R，它的氢氧化物的相对分子质量为 m，它的氯化物的相对分子质量 为 n。则该金属元素 R 的化合价为( ) A+ B+ C+ D+ 5 . 18 nm 5 . 18 mn nm 5 . 18 mn 5 . 18 【解题分析解题分析】：该题先设该金属元素 R 的化合价为 x，该金属元素 R 的原子量为 y，则氢 氧化物的化学式为 R（OH）x ，由题意可知它的氢氧化物的相对分子质量为 m，得到方 程m=y+（16+1）x ; 则氯化物的化学式为 RClx ，由题意可知它的氯化物的相对分 子质量为 n，得到方程n=y+（35.5）x ，把两式相减得到答案为 x=+，所 5 . 18 mn 以选 B 【例 3】33时，有 250 克硝酸钾溶液，若向该溶液中加入 30 克硝酸钾，则恰好为饱和 溶液，若原溶液恒温蒸发掉 60 克水也恰好成为饱和溶液，则 33时硝酸钾的溶解度为 2010 年科技夏令营科学（一） 第 5 页 。 【解题分析解题分析】：我们把 250 克硝酸钾溶液抽象地看成两部分：一部分是饱和溶液，另一 部分是水。则由题意可知它的另一部分是水的质量是 60 克，而由题意又可知 30 克硝酸 钾和 60 克水一起恰好成为饱和溶液，则本题即为 30 克硝酸钾溶解在 60 克水中恰好成为 饱和溶液求其溶解度。答案： S=3010060=50 克 【例 4】小巍同学通过实验绘制的两种固体物质的溶解度曲线如右图所示： （1）30时，甲物质的溶解度是_； （2）从右图中还可获得的信息是 （至少答出两条） 。 【解题分析解题分析】：由图可知（1）30时，甲物质的溶解度是 80 克。 （2）从右 图中还可获得的信息是：在 15时甲乙两种固体物质的溶解度相同。在 15以下时 甲的溶解度比乙的溶解度小，在 15以上时甲的溶解度比乙的溶解度的大。并且甲乙两 种固体物质的溶解度都随温度的升高而增大。 【例 5】稀释 25 毫升质量分数为 70%的硫酸溶液（密度为 1.6 克/厘米 3） ，以配制质量分 数为 28%硫酸溶液（密度为 1.2 克/厘米 3） ，需水多少毫升？ 【解题分析解题分析】：溶液配制和稀释的题目都要牢牢抓住：溶质的质量在溶液配制和稀释的 前后不变。并且计算都要用质量来计算。此题可以由此得到：设需水 x 克 则 25 毫升1.6 克/厘米 370%=(25 毫升1.6 克/厘米3+x)28% 得 x=60 克； 所以水的体积60 克1 克/厘米 3=60 厘米360 毫升。 【例 6】实验室常用 MnO2作催化剂分解 H202的方法制取 O2。而研究表明在马铃薯中含 有的过氧化氢酶也能催化 H2O2分解，其作用相当于 MnO2，某小组准备用下图所示的装置探究 H2O2的溶质 质量分数与分解反应的关系。请利用以下器材(注射器、 密封橡胶帽、大小相同的新鲜马铃薯片、质量分数为 5的 H2O2溶液、蒸馏水、量筒、烧杯若干、秒表等) 完成实验设计并回答相关问题。 (1)实验步骤： 。 在做好标记的三个注射器的针筒(如甲图所示)中分别放入等量的马铃薯片，装上活塞。 然后等量抽取某一溶质质量分数的 H2O2溶液，并盖紧橡胶帽。 三组实验装置均应放在 和压强等相同的地方。 实验开始后，利用针筒上的刻度每隔 30s 分别记录每个针筒中的气体量。实验结束后， 计算每一时间段针筒中收集到的气体量的平均值。 (2)在不改变溶液体积的条件下，如果要获得更多的气体，可采取的方法是 。 (3)请在乙图中画出某一溶质质量分数的 H2O2溶液产生的氧气体积随时间变化的曲线。 【解题分析解题分析】：实验步骤：（先检查装置的气密性） 三组实验装置均应放在（温度温度）和压强等相同的地方。 (2)在不改变溶液体积的条件下，如果要获得更多的气体，可采取的方法是(采用质量分数采用质量分数 2010 年科技夏令营科学（一） 第 6 页 较高的较高的 H2O2溶液溶液) (3) 第第讲讲 化学基本概念、溶液及氧气、二氧化化学基本概念、溶液及氧气、二氧化 碳碳 同步练习同步练习 活动基地 班级 姓名 基础巩固 120l0 年 4 月 5 日，科学家成功合成了第 117 号新元素，填补了第 116 号和 118 号元素 之间的空缺。推测该元素为 117 号元素的依据是（ ） A中子数 B质子数 C电子数 D中子数和质子数 2课本中的图表、模型等都能提供很多信息。下面有关说法错误的是（ ） A根据“平衡膳食宝塔图” ，可分析自己日常饮食结构的合理性 B根据“常见物质密度表” ，可比较相同质量的水、酒精的体积大小 C根据“酸、碱和盐溶解性表” ，可判断两种物质在某温度时的溶解度大小 D根据“等高线地形图” ，可比较两地海拔的高低 3中科院的全超导的“人造太阳”托克马克核聚变试验装置的调试运行成功，使我 国在该领域的研究处于世界前列。氘和氚是核聚变的原料（氘、氚原子核内都只有 1 个 质子，但含不同数目的中子） ，聚变发生后，氘、氚原子核转变为氦原子核。根据以上叙 述，下列说法正确的是（ ） A核聚变是化学变化 B氘原子和氚原子属于不同元素 C氘原子和氚原子是氢的两种同位素 D氘原子和氚原子的相对原子质量相同 4用“”表示氢原子、 “”表示氧原子。下列方框中符合“2H2O”所表示意义的是 （ ） 5质量相等且质量分数相等的两份过氧化氢溶液，其中一份中混有少量的二氧化锰，分 别同时反应，下图为放出氧气的质量与反应时间的关系的图像（A：仅有过氧化氢的反应 曲线，B：混有二氧化锰的反应曲线） ，其中正确的是（ ） 第 4 题图 2010 年科技夏令营科学（一） 第 7 页 6常温下，新型纳米材料 MFe2Ox (3x4)能使工业废气中的 SO2转化为 S，反应过程如 下：MFe2O x +SO2 MFe2Oy + S，其中 M 表示+2 价的金属元素。已知 MFe2Oy中 Fe 的化 合价为+3 价，M 在该反应中化合价不变。下列说法错误的是（ ） AMFe2O x可用于环保 B该反应属于分解反应 Cy 的数值为 4 D该反应中硫元素的化合价发生了变化 7目前从海水中提取食盐的方法主要是利用海水晒盐，它所利用的物质分离方法是（ ） A溶解法 B过滤法 C结晶法 D蒸馏法 820时，把一定质量的硝酸钾饱和溶液分成两等份，一份加热蒸发掉 10g 水，另一份 加热蒸发掉 20g 水，都恢复到 20，分别析出 ag 和 bg 硝酸钾晶体。则 a 与 b 的关系 为 Aa=b Ba=2b C2a=b D无法判断 （ ） 9在常温下，向 100 克质量分数为 5的氯化钠溶液里加入 5 克氯化钾粉末，完全溶解 后，氯化钠溶液中溶质的质量分数将（ ） A增大 B减小 C不变 D无法判断 10观察、分析实验现象，可以帮助我们理解科学的本质。下列现象描述正确的是（ ） A磷在氧气中燃烧，可看到产生大量的白烟 B铝箔在氧气中燃烧，可看到淡蓝色的火焰 C同时贴在蚕豆叶片上下表面的氯化钴试纸，可看到上表面的试纸先变色 D铁粉和硫粉混合加热后，可得到黄色固体 11实验室制取气体选择收集方法时，下列性质：颜色；密度；溶解性；可燃 性；能否与水反应，必须考虑的是（ ） A B C D 12在一定温度下，向盛有 100 克蔗糖溶液的烧杯中再加入 5 克蔗糖，充分搅拌后，一 定保持不变的是（ ） A溶质的质量 B溶液的质量 C溶质的质量分数 D蔗糖的溶解度 13木糖醇是目前市场上一种常见的蔗糖替代品，如图所示为木糖醇溶解度曲线。据此 判断，下列说法正确的是（ ） A木糖醇的溶解度随温度降低而增大 B木糖醇溶液从 30升温到 50，溶质质量分数不变 C木糖醇溶液从 50降温到 30，一定没有晶体析出 D30时，75 克木糖醇可以完全溶解在 100 克水中 14如图表示在一定条件下发生的某化学反应，则下列 说法正确的是（ ） A该反应属于化合反应 (第 13 题图) 2010 年科技夏令营科学（一） 第 8 页 B该反应不符合质量守恒定律 C该反应前后元素的种类发生了改变 D两种反应物均为化合物 15如图是 A、B、C 三种固体物质的溶解度曲线图，下列说法错 误的是（ ） At2时，A、B、C 三种物质中，A 物质的溶解度最大 BP 点表示 t1时 B、C 两物质的溶解度大小相等 C一定温度时，要将 B 物质的不饱和溶液转变成饱和溶液， 可采取增加溶质的方法 D20时，给 A、B、C 三种物质的饱和溶液加热(不考虑溶剂的蒸发)，有晶体析出的 是 A 物质 16建立一个适当的模型来反映和代替客观现象，可以更简单明了地表示事物。 (1)甲图是人体中元素质量分数模型，则 A 代表的一种元素是。 (2)小明模仿甲图构建了 NH4NO3中各 元素质量分数的模型(如乙图)，则乙图 中表示氮元素的是 。 17在一个密闭容器中放入 A、B、C、D 四种物质，在一定条件下发生化学反应，一段时 间后，测得有关数据如下： 物质 ABCD 反应前质量 （g） 92221 反应后质量（g） x2621 （1） 这一反应类型是 反应； x= g。 由表中数据分析可知，B 可能没有参加该化学反应，也可能是该反应的 剂。 （2）写出一例与上述反应类型相同的化学方程式： 。 18某兴趣小组将相同的若干块白棉布在四份不同质量分数的酒精溶液中浸透后取出点 火，做了“烧不坏的棉布”的实验。其实验结果记录如下： 实验序号 l234 酒精的质量分数15556595 实验现象不燃烧酒精烧完、棉布无损酒精烧完、棉布部分发黄 ? (1)请预测实验 4 的现象是 ， 理由是 。 (2)分析实验 l 中“不燃烧”的原因是 。 (3)分析实验 2 中“酒精烧完、棉布无损”的原因是 。 191800 年的一天，英国化学家戴维在实验室里制得一种气体，为弄清其物理性质，他 第 15 题图 第 14 题图 2010 年科技夏令营科学（一） 第 9 页 凑近瓶口闻了闻，突然大笑起来。戴维让助手也凑近瓶口闻了闻，结果他的助手也忍俊 不禁！于是戴维便发现了“笑气” ，即一氧化二氮，其分子式为 N2O， “笑气”可由 NH4NO3 微热分解产生，产物除 N2O 外，还有水，此反应的化学方程式为 。 20利用下面四种途径都可以得到氧气： 写出实验室中通过甲、乙两种途径制取氧气 的化学方程式： 甲 ；乙 。 化学实验的绿色化就是以绿色化学的理念和 原则来指导实验。从实现原料和反应过程的绿色化考虑，你认为在中学实验室里，甲、 乙、丙三种制取氧气的途径中， （选填“甲” 、 “乙”或“丙” ）途径更体现化 学实验的绿色化追求。 21对实验进行改进是创新的表现方式之一。某校科 学探究小组的同学用实验室三种漏斗（分液漏斗、长 颈漏、普通漏斗）装配了 ABC 三套装置，对固液不加 热型气体发生装置进行探究。请认真分析并回答下列 问题： （1）A、B 装置均可用作实验室制取 H2、02, CO2气 体的发生装置。请写出实验室用 A、B 装置制 O2的化学方程式 ； （2）C 装置不能用作制取气体的发生装置，可在 C 装置中加装一个小试管，把 C 装置改 装成 D 装置就能实现制取气体的目的。则 D 装置中小试管的作用是 。 22碳在自然界的化合物较多。现有两种仅由碳和氧组成的化合物，有关数据如下： 化合物样品的质量碳元素的质量氧元素的质量 A 30.8 克13.2 克17.6 克 B 30.8 克8.4 克22.4 克 这两种化合物中，一定是二氧化碳的是 。 23 “部分乳制品添加三聚氰胺”事件曾引起全社会的关注。 某科学兴趣小组认为“三聚氰胺溶液的溶质质量分数越大，斑 马鱼胚胎存活率越低” 。为此，做了如下实验： 收集一定量发育状况相似的健康斑马鱼受精卵，将其迅速 放人不同溶质质量分数的三聚氰胺溶液中，进行斑马鱼胚胎发 育培养，适时观察并获得右表数据。 (1)要配制 100 克溶质质量分数为 0.15的三聚氰胺溶 液，需要三聚氰胺 克。 (2)实验中，第 组为对照组。 (3)根据表中数据，请对该科学兴趣小组的观点做出修正。 。 能力拓展 氧气 氯酸钾 高锰酸钾 过氧化氢 空气 甲 乙 丙丁 2010 年科技夏令营科学（一） 第 10 页 24已知一个 SO2分子的质量为 m 千克，一个 SO3分子的质量为 n 千克（设两分子中的硫 原子和氧原子分别相同） ，若以一个氧原子质量的 1/16 作为相对原子质量的标准，则 SO2 的相对分子质量为（ ） A B C D 16n n