本试题 “研究反应物的化学计量数与产物之间的关系时,使用类似数轴的方法可以收到的直观形象的效果。下列表达不正确的是[ ]A.分散质粒子直径与分散系种类:B.NaOH溶...” 主要考查您对溶液
浊液
胶体
单质钠
氢氧化钠
铝盐(铝离子)
等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
电中性原理:
溶液对外是不显电性的,所以,在电解质的溶液中,阳离子所带正电荷总数=阴离子所带负电荷总数。
如含K+、Al3+、H+、Cl-、SO42-的溶液中,必然存在c(K+)+3c(Al3+)+c(H+)=c(Cl-)+2c(SO42-)。
溶液的稀释定律:
容量瓶的使用:
1.容量瓶的使用及注意事项
(1)在使用前首先要检查是否漏水。
具体操作如下:
(2)检查合格后,用蒸馏水洗涤干净。
(3)四个“不能”
①不能将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释。
②不能作为反应容器或长期贮存溶液。
③容量瓶的容积是在瓶身所标温度下确定的,因而不能将过冷或过热的溶液转移到容量瓶中。
④只能配制容量瓶上规定容积的溶液,即不能配制任意体积的溶液。
2. 误差分析
分析依据,以配置NaOH溶液为例,在进行误差分析时,根据实验操作弄清是“m”还是“V”引起的误差,再具体分析,具体情况如下:
能引起误差的一些操作 | 因变量 | c(mol/L) | |
m | V | ||
砝码与物品颠倒(使用游码) | 减小 | —— | 偏低 |
称量时间过长 | 减小 | —— | |
用滤纸称NaOH | 减小 | —— | |
向容量瓶注液时少量溅出 | 减小 | —— | |
未洗涤烧杯和玻璃棒 | 减小 | —— | |
定容时,水多用滴管吸出 | 减小 | —— | |
定容摇匀后液面下降再加水 | —— | 增大 | |
定容时仰视刻度线 | —— | 增大 | |
砝码沾有其他物质或已生锈 | 增大 | —— | 偏高 |
未冷却至室温就注入容量瓶定容 | —— | 减小 | |
定容时俯视读数 | —— | 减小 | |
称量前小烧杯内有水 | —— | —— | 不变 |
定容后经振荡、摇匀,静置液面下降 | —— | —— |
特别提醒:
(1)定容、摇匀后液面下降也不要补加蒸馏水,否则结果会偏低。
(2)定容时俯视、仰视对结果的影响。
①仰视刻度线(图1),导致溶液体积偏大。
②俯视刻度线(图2),导致溶液体积偏小。
为减小误差务必按:眼睛视线→刻度线→凹液面最低处的次序,做到“三点一线”。
一定物质的量浓度的溶液的配置:
1.主要仪器 (1)托盘天平:可精确至0.1g,称量前先调零,称量时物品放在左盘,砝码放在右盘。
(2)容量瓶:配制溶液的专用精确容器,瓶上标有温度、容积和刻度线。
(3)其他仪器:量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管等。
2.配制过程
配制过程如下:
以配制480mL1mol·L-1NaCl溶液为例:
(1)所需容量瓶规格:500mL容量瓶。
(2)若用托盘天平应称量NaCl粉末29.3g。
(3)溶解过程中玻璃棒的作用为:搅拌加速溶解。
(4)移液
①移液前需要将溶液冷却至室温。
②移液中玻璃棒的作用为:引流。
③移液时需要进行的操作为:将烧杯中溶液注入容量瓶中,用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁2~3次并将洗涤液也转入容量瓶中,轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀。
(5)定容
①当液面距瓶颈刻度线1~2cm时改用胶头滴管滴加蒸馏水。
②定容时要平视刻度线,直到凹液面最低点与刻度线相切。
(6)摇匀,转入试剂瓶保存
假如其他操作均准确无误,分析下列情况对配制浓度的影响。
①定容时俯视观察刻度线:偏高;
②移液时,对用于溶解NaCl的烧杯没有洗涤:偏低;
③定容后,将容量瓶振荡摇匀,静置后发现液面低于刻度线,又补水至刻度线:偏低。
溶液配制过程中的“四个数据”:
(1)选择容量瓶的规格时应该与所配溶液体积相等或稍大
数据
要求或解释
药品的质量
实验室中一般用托盘天平称量药品,而托盘天平只能称准0.1g,所以记录数据时只能保留小数点后一位数字。如题中NaOH的质量为10.0,不能写为10.00g
容量瓶的规格
(2)回答补充仪器的问题时应该注明容量瓶的规格,如应该回答“500ml容量瓶”,不能只回答“容量瓶”。
洗涤烧瓶2-3次
移液时洗涤烧瓶2-3次是为了确保溶质全部转移入容量瓶中,否则会导致溶液浓度偏低
液面离容量瓶颈刻度线下1-2cm
定容时,当液面离容量瓶颈刻度线下1-2cm时,应该改用胶头滴管滴加,否则溶液导致液体体积超过刻度线,导致溶液浓度偏低
浊液:
粒子直径大于100nm的分散系,若分散质为固体小颗粒的称为悬浊液,若分散质为小液滴的称为乳浊液。
悬浊液是固体的小颗粒分散在溶剂中所形成的混合物;
乳浊液是液体的小液滴分散在溶剂中所形成的混合物。
浊液的特性:
浊液里的固体小颗粒或小液滴都是由巨大数量的分子(或原子等)集合而成的。浊液静置后,其中的固体小颗粒或小液滴会逐渐下沉或上浮。所以浊液中物质的分散是不均一、不稳定的。
分散系比较:
分散系 | 溶液 | 胶体 | 悬浊液 | 乳浊液 |
分散质粒子大小 | <1nm | 1~100nm | >100nm | >100nm |
分散质粒子结构 | 分子、离子 | 少量分子的结合体或大分子 | 大量分子聚集成的固体小颗粒 | 大量分子聚集成的液体小液滴 |
特点 | 均一、透明、稳定 | 多数均一、透明、较稳定 | 不均一、不透明、久置沉淀 | 不均一、不透明、久置分层 |
能否透过滤纸 | 能 | 能 | 不能 | —— |
实例 | 食盐水、蔗糖溶液 | Fe(OH)3(胶体)、淀粉胶体 | 泥水、石灰乳 | 牛奶、油漆 |
胶体的特性:
(1)丁达尔效应当一束光通过胶体时,胶体内会出现一条光亮的通路,这是由胶体粒子对光线散射而形成的,利用丁达尔效应可区分胶体和浊液。
(2)介稳性:胶体的稳定性介于溶液和浊液之间,在一定条件下能稳定存在,但改变条件就有可能发生聚沉。
(3)聚沉:给胶体加热、加入电解质或加入带相反电荷的胶体颗粒等均能使胶体粒子聚集成较大颗粒,从而形成沉淀从分散剂里析出。聚沉常用来解释生活常识,如长江三角洲的形成、明矾净水等。
(4)电泳现象:在电场作用下,胶体粒子在分散剂中作定向移动。电泳现象说明胶体粒子带电。电泳常用来分离提纯胶体,如工业上静电除尘。
分散系比较:
分散系 | 溶液 | 胶体 | 悬浊液 | 乳浊液 |
分散质粒子大小 | <1nm | 1~100nm | >100nm | >100nm |
分散质粒子结构 | 分子、离子 | 少量分子的结合体或大分子 | 大量分子聚集成的固体小颗粒 | 大量分子聚集成的液体小液滴 |
特点 | 均一、透明、稳定 | 多数均一、透明、较稳定 | 不均一、不透明、久置沉淀 | 不均一、不透明、久置分层 |
能否透过滤纸 | 能 | 能 | 不能 | —— |
实例 | 食盐水、蔗糖溶液 | Fe(OH)3(胶体)、淀粉胶体 | 泥水、石灰乳 | 牛奶、油漆 |
胶体发生聚沉的条件:
因胶粒带电,故在一定条件下可以发生聚沉:
常见的胶体的带电情况:
注意:胶体不带电,而胶粒可以带电。
Fe(OH)3胶体的制备:
操作步骤:将烧杯中的蒸馏水加热至沸腾,向沸水中滴加5~6滴饱和FeCl3溶液,继续煮沸至呈红褐色为止。
离子方程式:Fe3++3H2O=(加热)=Fe(OH)3(胶体)+3H+
点拨:(1)淀粉溶液、蛋白质溶液虽叫做溶液,但属于胶体。
(2)胶体可以是液体,也可以是固体、气体,如烟、云、雾、有色玻璃等。
钠的基本性质:
钠元素的原子序数等于11,在周期表中位于第三周期,第ⅠA族。钠的原子结构示意图为,故钠的金属性比较强,是很活泼的金属材料。其单质很软,具有银白色金属光泽,是热和电的良导体。钠的密度比水小,比煤油大,熔点97.81℃,沸点882.9℃。
钠的物理性质:
钠单质很软,具有银白色金属光泽,是热和电的良导体。钠的密度比水小,比煤油大,熔点97.81℃,沸点882.9℃。
概括为:银白软轻低,热电良导体。
钠的化学性质:
钠的原子结构示意图为。
①与非金属单质的反应
A. 与氧气反应 (白色固体,不稳定)(空气中,钠的切面由银白色逐渐变暗的原因)
(淡黄色固体,较稳定)
B. 与硫反应
2Na + S ==Na2S (研磨时发生爆炸)
C. 与氯气反应
②与水反应
主要实验现象 | 对实验现象的分析 |
浮在水面上 | 密度比水小 |
熔化成闪亮的小球 | 反应放热,且钠的熔点低 |
迅速游动 | 反应产生气体(H2) |
嘶嘶作响 | 反应剧烈 |
溶液呈红色 | 反应生成NaOH,遇酚酞变红 |
③与盐溶液反应
钠与盐溶液反应,先考虑钠与水反应生成氢氧化钠,在考虑氢氧化钠是否与盐反应。
A. 投入NaCl溶液中,只有氢气放出。2Na+2H2O==2NaOH+H2↑
B. 投入饱和NaCl溶液中,有氢气放出,还有NaCl晶体析出(温度不变)。
C. 投入NH4Cl溶液中,有H2和NH3逸出。2Na+2NH4Cl==2NaCl+2NH3↑+H2↑
D. 投入CuSO4溶液中,有气体放出和蓝色沉淀生成。
2Na+2H2O+CuSO4==Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑
如何正确取用钠?
钠具有很活泼的化学性质,易与很多物质反应,所以在取用钠时一定要注意,千万不能直接用手去拿,以免手被腐蚀,实验剩余的钠屑,绝对不可以随意丢弃,而应放回到原瓶中。
正确做法:用镊子取一小块金属钠,用滤纸吸干表面的煤油,用小刀切去一端的表层,观察表面的颜色。实验中剩余的钠必须放回原瓶。
钠露置在空气中的一系列变化:
Na→Na2O→NaOH→Na2CO3→Na2CO3·10H2O→Na2CO3
钠的保存、制取及用途 :
①保存:由于金属钠的化学性质非常活泼,易与空气中的氧气、水蒸气反应,所以钠要保存在煤油中。
②在实验室中钠块的取用:用镊子从试剂瓶中取出钠块,用滤纸吸净表面上的煤油,在玻璃片上用小刀切去表面的氧化层,再切下一小粒备用,余下的钠全部放回试剂瓶中。
③制取:
④用途:
A. 工业上用Na作还原剂,用与冶炼金属,如4Na+TiCl4Ti+4NaCl
B. Na-K合金(液态)用作原子反应堆的导热剂。
C. 在电光源上,用钠制造高压钠灯。
焰色反应:
焰色反应是化学上用来测试某种金属是否存在在化合物的方法。其原理是每种元素都有其特别的光谱,显示出不同的颜色。
焰色反应的操作:
先准备一支铂丝,钴蓝玻璃及盐或其溶液。
把铂丝浸在浓盐酸中以清除先前余下的物质,再把铂丝放在酒精灯焰(蓝色火焰)中直至没有颜色的变化。
用蒸馏水或去离子水或纯水冲洗铂丝。
用铂丝接触盐或溶液,通过酒精灯焰(蓝色火焰)中加热。
当钠离子存在于所测试的溶液中,用钴蓝玻璃过滤钠离子的焰色。
最后将观察焰色。钠的焰色为明亮的金黄色火焰。
各种元素的颜色:
元素符号 | 离子元素 | 名称 | 焰色 |
Ba | Ba2+ | 钡 | 黄绿 |
Ca | Ca2+ | 钙 | 砖红 |
Cs | Cs+ | 铯 | 浅紫 |
Na | Na+ | 钠 | 黄 |
Zn | Zn2+ | 锌 | 蓝绿 |
Fe(III) | Fe3+ | 铁(III) | 金黄 |
K | K+ | 钾 | 浅紫(透过蓝色钴玻璃) |
Li | Li+ | 锂 | 深红 |
碱金属元素的性质:
1.氧化产物的特殊性。碱金属在空气中燃烧,只有Li氧化生成Li2O;其余的生成过氧化物(如Na2O2)或更复杂的氧化物(如KO2)。
2.碱金属单质密度都较小,其中锂的密度是所有金属中最小的。
3.碱金属单质熔点都较低,只有Li的熔点高于100℃。
4.钾、钠在常温下为固态,但钾钠合金在常温下为液态,可作为原子反应堆的导热剂。
5.碱金属单质通常保存在煤油中,但因锂的密度小于煤油而只能保存在液体石蜡中或封存在固体石蜡中。
6.一般说,酸式盐较正盐溶解度大,但NaHCO3却比Na2CO3溶解度小。
7.试剂瓶中的药品取出后,一般不能放回原瓶,但ⅠA族金属Na、K等除外。
8.一般活泼金属能从盐中置换出不活泼金属,但非常活泼的金属Na、K等除外。
9.Fr是放射性元素,所以在自然界中不存在。
氢氧化钠:
俗称火碱、烧碱、苛性钠
(1)与酸反应:NaOH+HCl==NaCl+H2O、2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O
(2)与非金属氧化物反应:2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O、2NaOH+SO2==Na2SO3+H2O 、2NaOH+SO3==Na2SO4+H2O、2NaOH+SiO2==Na2SiO3+H2O
(3)与盐反应:2NaOH+CuCl2==Cu(OH)2+2NaCl
氢氧化钠的物理性质:
氢氧化钠为白色半透明,结晶状固体。其水溶液有涩味和滑腻感。密度:2.130g/cm3,熔点:318.4℃,沸点:1390℃。
溶解性:极易溶于水,溶解时放出大量的热。易溶于水醇、乙醇以及甘油。(氢氧化钠具有潮解性)
吸湿性:固碱吸湿性很强,露放在空气中,最后会完全溶解成溶液。
氢氧化钠的化学性质:
强碱性:
氢氧化钠溶液是常见的强碱,具有碱的通性:
①使酸碱指示剂变色:能使石蕊溶液变蓝,能使酚酞溶液变红;
②与酸发生中和反应生成盐和水;NaOH+HCl=NaCl+H2O
③与某些盐反应生成新盐和新碱;2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4
④与酸性氧化物反应生成盐和水。2NaOH+CO2====Na2CO3+H2O
腐蚀性:
氢氧化钠对玻璃制品有轻微的腐蚀性,两者会生成硅酸钠,使得玻璃仪器中的活塞黏着于仪器上。如果以玻璃容器长时间盛装热的氢氧化钠溶液,会造成玻璃容器损坏。
氢氧化钠溶液与CO2的反应规律:
当二氧化碳少量时:2NaOH+CO2(少量)=Na2CO3+H2O
当二氧化碳过量时:Na2CO3+CO2(过量)+H2O=2NaHCO3
当二氧化碳与氢氧化钠的物质的量之比大于1小于2时,生成碳酸钠与碳酸氢钠的混合物。具体各产物的物质的量可根据钠元素守恒和碳元素守恒求算。
铝盐:
铝盐是指正三价铝离子和酸根阴离子组成的盐,一般来说呈白色或无色晶体,溶于水,个别不溶于水。
常用的铝盐主要有三氯化铝、硫酸铝和明矾。
(1)与碱反应:Al3++3OH-(少量)==Al(OH)3↓
Al3++4OH-(过量)== AlO2-+2H2O
(2)Al3++3AlO2-+6H2O==4Al(OH)3↓
铝盐的性质:
Al3+易水解,显酸性Al3++3H2O==Al(OH)3+3H+
(1)与碱反应:Al3++3OH-(少量)==Al(OH)3↓
Al3++4OH-(过量)==AlO2-+2H2O
(2)易发生双水解:Al3++3AlO2-+6H2O==4Al(OH)3↓
铝盐与强碱溶液作用生成Al(OH)3沉淀的计算
反应关系如下:
(1)Al3++3OH-==Al(OH)3(生成沉淀)
(2)Al(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O(沉淀溶解)
(3)Al3++4OH-==AlO2-+2H2O(生成沉淀,又恰好溶解)
分析以上三个化学反应方程式,所得Al(OH)3沉淀的物质的量与n(Al3+)、n(OH-)的关系为:
当≤3时,所得沉淀的物质的量:n[Al(OH)3]=
n(OH-)
当≥4时,所得沉淀的物质的量:n[Al(OH)3]=0
当3<<4时,所得沉淀的物质的量:n[Al(OH)3]=4n(Al3+)-n(OH-)
2、有关Al(OH)3的图像分析
①向溶液中滴加
溶液
O~A段:
A~B段:
②向强碱溶液中滴入铝盐溶液
O~A段:
A~B段:
③向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液
A. 向铝盐中滴加氨水时,当氨水增加到时,产生最大沉淀量
B. 向氨水中滴加铝盐溶液时,开始时氨水过量,如图所示
分析得:氢氧化铝不溶于弱碱氨水中。
④向偏铝酸盐溶液中滴入强酸
O~A段:
O~B段:
⑤向盐酸中滴加偏铝酸盐溶液
O~A段:
A~B段:
“铝三角”关系:
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O
Al3++4OH-===AlO2-+2H2O
AlO2-+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+HCO3-
AlO2-+H++H2O===Al(OH)3↓
AlO2-+4H+===Al3++2H2O
典型例题解析:
在50mLbmol·L-1的AlCl3溶液中加入50mLamol·L-1NaOH溶液。
(1)当a≤3b时,生成Al(OH)3沉淀的物质的量为________。
(2)当a、b满足________条件时,无沉淀产生。
(3)当a、b满足________条件时,先有沉淀生成,后又有部分沉淀溶解,此时Al(OH)3的质量为________g。
解析:依题意知,在AlCl3溶液中加入NaOH溶液有如下两个反应发生: AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl ①
AlCl3+4NaOH===NaAlO2+3NaCl+2H2O ②
根据以上两反应可以看出:
(1)当a≤3b时,只发生第一个反应,此时NaOH不足量,产生沉淀的量取决于NaOH。3n[Al(OH)3]=n(NaOH)?。所以答案为0.05a/3mol。
(2)如果无沉淀生成,Al元素全部以AlO2-形式存在。 n(AlCl3)∶n(NaOH)≤1∶4,即a∶b≥4∶1,所以答案为a≥4b。
(3)此种情况应当是两个反应均发生,铝元素以Al(OH)3和AlO2-两种形式存在。符合关系:即
,整理得:3b<a<4b或
。
求沉淀的量的方法很多。
解法一:联立方程法。
设反应①中,AlCl3物质的量为x,则Al(OH)3为x,NaOH为3x。
反应②中AlCl3物质的量为y,NaOH为4y。
解得x=(0.2b-0.05a)mol=0.05(4b-a)mol。 m[Al(OH)3]=78g·mol-1×0.05(4b-a)mol=3.9(4b-a)g。
解法二:守恒法。此种条件下,溶液中的离子有Na+、Cl-、AlO2-。
n(AlO2-)=n(Na+)-n(Cl-)=0.05amol-0.05×3bmol。
n[Al(OH)3]=n(Al3+)总-n(AlO2-)=0.05bmol-(0.05amol-0.15bmol)=(0.2b-0.05a)mol=0.05(4b-a)mol。
m[Al(OH)3]=78g·mol-1×0.05(4b-a)mol =3.9(4b-a)g。
【答案】
与“研究反应物的化学计量数与产物之间的关系时,使用类似数轴的...”考查相似的试题有: