高中化学第三章金属及其化合物本章知识整合学案新人教版必修1

本章知识整合[专题整合]一、化学计算中常用的方法1．关系式法化学计算的依据是物质之间量的比例关系。这种比例关系通常可从化学方程式或化学式中得到。当已知物与待求物之间是靠很多个反应来联系时，只需直接确定已知量与未知量之间的比例关系，即“关系式”。确定已知量与未知量之间的关系式的一般方法：(1)根据化学方程式确定关系式：先写出化学方程式，然后再根据需要从方程式中提炼出某些关系。如MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up17(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，可得如下关系：4HCl～Cl2。(2)根据守恒原理确定关系式：如根据得失电子守恒，可知2Na～H2。2．守恒法在化学反应中的守恒关系有：质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒。(1)质量守恒①宏观特征：反应前后元素的质量守恒；②微观特征：反应前后元素的原子个数守恒。(2)得失电子守恒氧化还原反应中，氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。(3)电荷守恒①电解质溶液中，阴离子所带负电荷总数等于阳离子所带正电荷总数；②离子方程式中，反应物所带电荷总数与生成物所带电荷总数相等且电性相同。3．差量法根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出所谓“理论差量”，如反应前后的质量、物质的量、气体体积、气体压强、反应过程中的热量变化等差量。该差量的大小与反应物质的有关量成正比。差量法就是借助这种比例关系，解决一定量变的计算题。解此类题的关键是根据题意确定“理论差量”。再根据题目提供的“实际差量”，列出比例式，求出答案。例如，对CuO＋H2eq\o(=,\s\up17(△))Cu＋H2O的化学反应中的固体物质作定量研究会发现，每80gCuO发生反应，同时就有64gCu生成，反应前后固体的质量差为16g，对此质量关系可表示为：CuO＋H2eq\o(=,\s\up17(△))Cu＋H2O固体质量差：Δm80g64g16g这个固体质量差(Δm)我们称之为“差量”。若取任意量的CuO与H2发生化学反应，反应物与生成的固体在量的方面有定量关系：eq\f(mCuO,80)＝eq\f(mCu,64)＝eq\f(mCuO－mCu,16)。因此这个差量(Δm)可作为一种量应用于化学反应方程式的计算中。再结合物质的量及相关的量做进一步的分析可知，这种差量的类型很多，并且在化学反应中普遍存在。例如，在C＋CO2eq\o(=,\s\up17(高温))2CO的化学反应中，有CO与CO2的物质的量差(Δn)、CO与CO2在同温同压条件下的体积差(ΔV)等。应用差量的化学计算又称为“差量法”。[例]在200℃时将11.6g二氧化碳和水蒸气的混合气体通过足量的Na2O2，反应完全后，固体质量增加3.6g。求混合气体的平均相对分子质量。[解析]方法一：设11.6g混合气体中含CO2和水蒸气的物质的量分别为x和y。Na2O2＋CO2=Na2CO3＋eq\f(1,2)O2Δm1mol0.5mol28gx0.5x28xNa2O2＋H2O=2NaOH＋eq\f(1,2)O2↑Δm1mol0.5mol2gy0.5y2y由题意得：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(44g·mol－1x＋18g·mol－1y＝11.6g,28g·mol－1x＋2g·mol－1y＝3.6g))解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝0.1mol,y＝0.4mol))混合气体的平均摩尔质量为eq\f(11.6g,0.1mol＋0.4mol)＝23.2g·mol－1，混合气体的平均相对分子质量为23.2。方法二：分析下列框图向固体Na2O2中通入11.6gCO2和H2O且完全反应，为何固体只增加3.6g？原来是跑掉了O2。m(O2)＝11.6g－3.6g＝8g，n(O2)＝0.25mol，又因为n(O2)＝eq\f(nCO2＋nH2O,2)，所以n(CO2)＋n(H2O)＝0.5mol。根据质量守恒可知：混合气体的平均相对分子质量＝eq\f(11.6,0.5)＝23.2。[答案]23.2。二、判断过量计算的几种方法过量计算几乎贯穿整个高中化学学习的始终，此处介绍四种判断过量的方法，以便在今后的学习中能灵活地运用。请看下面问题分析：25g纯度为80%的石灰石与100g质量分数为15%的稀盐酸充分反应，试确定反应生成二氧化碳的质量。方法一：比值法CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑1007325g×80%100g×15%因为eq\f(100,25g×80%)>eq\f(73,100g×15%)，所以HCl过量。计算CO2的质量应根据CaCO3的质量来计算。比值法判断过量的方法是：关系量(相对分子质量总和)比已知量，比值小者过量。例中CaCO3的关系量为100，已知量为25×80%，HCl的关系量为73，已知量为100×15%。(反过来，也可以说，已知量比关系量，比值大者过量)方法二：十字相乘法CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑1007325g×80%100g×15%因为100×100g×15%>73×25g×80%，所以HCl过量。十字相乘法判断过量的方法是：关系量与已知量交叉相乘，积大者其中所含的已知量对应的物质过量。方法三：计算反应物法假设CaCO3全部反应完，需消耗HCl的质量为x，则CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑1007325g×80%xx＝eq\f(25g×80%×73,100)＝14.6g，因为14.6g<100g×15%，所以HCl过量。计算反应物法判断过量的方法是：假设其中一种物质完全反应(设为A物质)，以它为标准计算所需另一种物质(设为B物质)的量，若计算所得值比实际值大，则A物质过量；若计算所得值比实际值小，则B物质过量。方法四：计算生成物法假设CaCO3、HCl都反应完，设反应生成CO2的质量分别为x和y，则有CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑100734425g×80%100g×15%x(y)10044＝(25g×80%)x，x＝8.8g同理：7344＝(100g×15%)y，y＝9.0g因为9.0g>8.8g，所以HCl过量，反应生成CO2的质量为8.8g。计算生成物法判断过量的方法是：分别以反应物中各已知量为标准，计算生成的同一物质的量，计算所得值大者，则对应反应物过量，生成物的实际值应取计算所得的较小值。三、碳酸钠与碳酸氢钠小结1．构建一个知识网络化学式Na2CO3NaHCO3俗名纯碱、苏打小苏打色、态白色粉末细小白色晶体溶解性易溶于水较易溶于水(溶解度较Na2CO3的小)热稳定性不易分解受热易分解与盐酸反应Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋CO2↑＋H2O(较快)NaHCO3＋HCl=NaCl＋CO2↑＋H2O(剧烈)与NaOH溶液反应不反应HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O与CO2反应Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3不反应用途用于玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业；洗涤剂发酵剂、灭火器，医疗上用于治疗胃酸过多关系1溶液中：NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O，Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3关系2固体中：NaOH＋NaHCO3eq\o(=,\s\up17(△))Na2CO3＋H2O,2NaHCO3eq\o(=,\s\up17(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O3．掌握三种鉴别方法方法1热稳定性不同。分别加热少量固体，若发生分解反应，将产生的气体通入澄清石灰水中，使澄清石灰水变浑浊的是NaHCO3，另一个为Na2CO3。方法2和酸反应生成气体的速率不同。分别取一定量的固体，加入等浓度等体积的盐酸，反应快、产生气体多的为NaHCO3，另一个为Na2CO3。方法3阴离子不同。分别取其稀溶液，滴加BaCl2溶液或CaCl2溶液，产生沉淀的为Na2CO3，另一个为NaHCO3。4．抓住两个反应过程过程1由于NaHCO3跟盐酸反应一步完成，所以NaHCO3与盐酸反应比Na2CO3与盐酸反应放出CO2的速率快。过程2Na2CO3与盐酸反应分步进行：Na2CO3＋HCl=NaHCO3＋NaCl，NaHCO3＋HCl=NaCl＋CO2↑＋H2O。当Na2CO3溶液与盐酸反应时，加入试剂的次序不同，产生的现象不同。(1)若往Na2CO3溶液中逐滴滴加盐酸，由于刚开始时Na2CO3过量，而加入的酸(氢离子)不足，第二步反应尚未进行，刚开始不产生气体；滴加一定量后，溶液已转化为NaHCO3溶液，再加入盐酸，很快反应产生大量气体。(2)若将Na2CO3溶液逐滴滴加到盐酸中，因刚开始时酸过量，加入的Na2CO3很快完成上述两步反应，则很容易观察到有气体产生。5．理清三个计算关系关系1Na2CO3和NaHCO3的固体混合物加热，只有NaHCO3分解。关系2Na2O2与NaHCO3固体在密闭容器中加热。2NaHCO3eq\o(=,\s\up17(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O，可理解为分解产生的CO2与Na2O2反应完后，若Na2O2过量，H2O再与Na2O2反应。设Na2O2与NaHCO3的物质的量分别为a、b。(1)当eq\f(a,b)≤eq\f(1,2)时，剩余固体为Na2CO3。(2)当eq\f(1,2)<eq\f(a,b)≤1时，剩余固体为Na2CO3、NaOH。(3)当eq\f(a,b)>1时，剩余固体为Na2CO3、NaOH、Na2O2。关系3NaHCO3和NaOH固体在密闭容器中加热。为了方便计算，在进行有关混合物加热反应的计算时，要先考虑二者之间的反应，如果某物质过量且能分解，则再考虑二者反应后的分解反应。二者所发生的反应按下列方式处理：首先考虑NaHCO3＋NaOHeq\o(=,\s\up17(△))Na2CO3＋H2O①若NaHCO3过量再考虑2NaHCO3eq\o(=,\s\up17(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O②反应的差量可能是①造成的，也可能是①②共同造成的，主要看二者相对量的