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高中二年级化学

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  • 实验题
    某学生试图用电解法根据电极上析出的物质的质量来测定阿伏加德罗常数值。其实验方案的要点为:
    ①用直流电电解氯化铜溶液,所用仪器如图;
    ②在电流强度为I安培,通电时间为t分钟后,精确测得某电极上析出的铜的质量为m克。
    试回答

    (1)连接这些仪器的正确顺序为(用图中标注仪器接线柱的英文字母表示)E接____,C接____,____接F。
    (2)写出B电极上发生反应的离子方程式____________,G试管中淀粉KI溶液变化的现象为____________;相应的离子方程式是____________________
    (3)为精确测定电极上析出铜的质量,所必需的实验步骤的先后顺序应是_____(选填下列操作步骤的编号)。
    ①称量电解前电极质量;②刮下电解后电极上的铜并清洗;③用蒸馏水清洗电解后电极;
    ④低温烘干电极后称量;⑤低温烘干刮下的铜后称量;⑥再次低温烘干后称量至恒重。
    (4)已知电子的电量为1.6×10-19库仑。试列出阿伏加德罗常数的计算表达式:NA=____________。
    本题信息:2011年同步题化学实验题难度较难 来源:于丽娜
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本试题 “某学生试图用电解法根据电极上析出的物质的质量来测定阿伏加德罗常数值。其实验方案的要点为:①用直流电电解氯化铜溶液,所用仪器如图;②在电流强度为I安培,...” 主要考查您对

阿伏加德罗常数

电解的其他应用

设计实验方案及探究实验

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阿佛加德罗常数:

1mol粒子集体所含离子数与0.012kg碳12中所含的碳原子数相同,约为6.02×1023
把1mol任何粒子的粒子数叫阿伏加德罗常数。
符号:NA,通常用6.02×1023mol-1表示


阿佛加德罗常数的单位:

阿佛加德罗常数是有单位的量,其单位是:mol-1,需特别注意。


阿佛加德罗常数的正误判断:

关于阿伏加德罗常数(NA)的考查,涉及的知识面广,灵活性强,是高考命题的热点。解答该类题目时要细心审题,特别注意题目中的关键性字词,留心“陷阱”。主要考查点如下:
1.考查“标准状况”、“常温常压”等外界条件的应用
(1)在标准状况下非气态物质:如H2O、SO3、戊烷、CHCl3、CCl4、苯、乙醇等,体积为22.4L时,其分子数不等于NA
(2)注意给出气体体积是否在标准状况下:如11.2LH2的分子数未必是0.5NA
(3)物质的质量、摩尔质量、微粒个数不受外界条件的影响。
2.考查物质的组成
(1)特殊物质中所含微粒(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目:如Ne、D2O、18O2、H37Cl、—OH等。
(2)某些物质的阴阳离子个数比:如NaHSO4晶体中阴、阳离子个数比为1∶1,Na2CO3晶体中阴、阳离子个数比为1∶2。
(3)物质中所含化学键的数目:如H2O2、CnH2n+2中化学键的数目分别为3、3n+1。
(4)最简式相同的物质中的微粒数目:如NO2和N2O4,乙烯和丙烯等。
3.考察氧化还原反应中电子转移的数目
如:Na2O2、NO2与H2O的反应;Cl2与H2O、NaOH溶液、Cu或Fe的反应;电解AgNO3溶液、NaCl溶液等。
4.考查弱电解质的电离及盐的水解
 如1L0.1mol/L的乙酸溶液和1L0.1mol/L的乙酸钠溶液中的CH3COO-的数目不相等且都小于0.1NA;1L0.1mol/L的NH4NO3溶液中c(NH4+)<0.1mol/L,但含氮原子总数仍为0.2NA;1molFeCl3水解生成Fe(OH)3胶粒的数目远远小于NA
5.考查一些特殊的反应
如, 1molN2与3H2反应实际生产中得不到2molNH3,因是可逆反应;标准状况下2.24LO2和2.24LNO混合后,由于发生:2NO+O2==2NO2 两个反应,使2.24L<V<3.36L。


有关NA的问题中常见的几种特殊情况:

有关NA的问题分析中易忽视如下问题而导致错误:
(1)碳原子超过4个的烃类物质、标准状况下的SO3等均不是气体,不能使用“22.4L/mol”来讨论问题。
(2)Na2O2由Na+和O22-构成,而不是由Na+和O2-构成,阴阳离子个数比为1:2而不是1:1.
(3)SiO2结构中只有原子无分子,1molSiO2中含有共价键数为4NA


电解的其他应用:

(1)电解CuSO4溶液
阴极:Cu2++2e-=Cu
阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O
总反应式:2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+
电解后溶液pH变小,加氧化铜可恢复原溶液
CuSO4溶液电解的实质:电解水和CuSO4
(2)电解Na2SO4溶液
阴极:2H++2e-=H2
阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O
总反应式:2H2O2H2↑+O2
Na2SO4溶液电解的实质:电解水
电解后溶液PH不变

用惰性电极电解电解质溶液的规律:





化学实验方案的设计:

1.概念:化学实验方案的设计是在实施化学实验之前.根据化学实验的目的和要求,运用相关的化学知识和技能,对实验的仪器、装置和方法所进行的一种规划。
2.实验方案设计的基本要求
(1)科学性:实验原理、实验操作程序和方法必须科学合理。
(2)安全性:尽量避免使用有毒药品和进行有一定危险性的实验操作,保护人身安全,保护仪器。
(3)可行性:实验所选用的药品、仪器、设备和方法等在中学现有条件下能满足要求。
(4)简约性:方案简单易行,尽可能采用简单的实验装置,较少的实验步骤和药品。还应遵循完成实验所用时间较短,副反应少,效果好等基本要求。
(5)经济性:综合考虑原料的用量和价格。
3.化学实验设计的基本内容一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容:
(1)实验名称;
(2)实验目的;
(3)实验原理;
(4)实验用品(药品、仪器、装置、设备)及规格;
(5)实验装置图、实验步骤和操作方法;
(6)实验注意事项;
(7)实验现象的记录及结果处理;
(8)问题与讨论。
4.化学实验方案设计的基本思路

(1)明确目的、原理首先必须认真审题,明确实验的目的,弄清题目有哪些新的信息,结合已学过的知识,通过类比、迁移、分析,从而明确实验原理。
(2)选择仪器、药品根据实验的目的和原理,以及反应物和生成物的性质、反应条件(如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器、反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定的范围内等),合理选择化学仪器和药品。
(3)设汁装置、步骤根据实验目的和原理,以及所选用的仪器和药品,设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力,实验步骤应既完整又简明。
(4)记录现象、数据根据观察,全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。
(5)分析得出结论根据实验观察到的现象和记录的数据,通过分析、计算、图表、推理等,得出正确的结论。


化学实验方案设计的分类:

1.物质性质实验方案的设计研究物质性质的基本方法:观察法、实验法、分类法、比较法等。研究物质性质的基本程序:观察外观性质一预测物质性质一实验和观察一解释及结论。图示如下:

在进行性质实验方案的设计时,要充分了解物质的结构、性质、用途与制法之间的相互关系,要根据物质的结构特点,设计化学实验方案来探究或验证物质所具有的一些性质:
2.物质制备实验方案的设计

制备实验方案的设计,应遵循以下原则
(1)条件合适,操作简便;
(2)原理正确,步骤简单;
(3)原料丰富,价格低廉;
(4)产物纯净,污染物少。制备实验方案的设计,主要涉及原料、基本化学反应原理,实验程序和仪器、设备。核心是原料,由原料可确定反应原理,推导出实验步骤及所用仪器。
3.物质检验实验方案的设计

通过特定的反应现象,推断被检验物质是否存在。在对物质进行检验或鉴别时,一般的原则是:
①给出n 种物质进行鉴别,一般只需检验n一1种即可;
②物理和化学方法可并用,一般先用物理方法(如物质的颜色、气味、水溶性等),再用化学方法;
③设计的实验步骤越简单越好,实验现象越明显越好;
④有干扰离子存在时,应先排除干扰,以免得出错误的结论;
⑤进行检验的一般步骤为:观察外表一一加热固体(确定是否有结晶水)——配成溶液——观察外观一一加入试剂——观察现象——得出结论。

化学实验方案的评价:

对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断,要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。
1.从可行性方面对实验方案作出评价科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则,在对实验方案进行评价时,要分析实验方案是否科学可行,实验方案是否遵循化学理论和实验方法的要求,在实际操作时能否做到可控易行。评价时,可从以下4个方面分析:
(1)实验原理是否正确、可行;
(2)实验操作是否安全、合理;
(3)实验步骤是否简单、方便;
(4)实验现象是否明显。
2.从“绿色化学”视角对实验方案作出评价 “绿色化学”要求设计安全的、对环境友好的合成线路,降低化学工业生产过程对人类健康和环境的危害,减少废弃物的产生和排放。据此,对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价:
(1)反应原料是否易得、安全、无毒;
(2)反应速率是否适巾;
(3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高;
(4)合成过程中是否造成环境污染。
3.从安全性方面对实验方案作出评价从安全角度常考虑的主要因素如下:
(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸;
(2)使用某些易燃易爆品进行实验时要防爆炸(如 H2还原CuO应先通H2可燃性气体点燃前先验纯等);
(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”,白磷切割宜在水中进行等);
(4)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施,以保证达到实验目的);
(5)冷凝回流(有些反应中,为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料,需在反应装置上加装冷凝回流装置,如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等);
(6)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却;
(7)仪器拆卸的科学性与安全性(可从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑);
(8)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序等)。


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