2018-2019学年高中化学 专题讲座学案（打包11套）新人教版必修1.zip

- 1 -专题讲座(一) 常见的分离、提纯仪器常见的分离、提纯仪器。仪器 主要用途 使用方法和注意事项普通漏斗(1)向小口容器中转移液体(2)加滤纸后，可用于过滤(1)制作过滤器时，滤纸紧贴漏斗内壁，用水润湿，注意不得留有气泡(2)滤纸上缘低于漏斗边缘，液体低于滤纸边缘A B分液漏斗(1)A 用于反应中随时添加液体(2)B 用于萃取、分液(1)注意活塞不得渗漏(2)分离液体时，下层液体由下口放出，上层液体由上口倒出蒸发皿蒸发或浓缩溶液(1)可直接加热(2)加热时液体体积不超过容积的23(3)出现大量晶体时停止加热，利用余热蒸干蒸馏烧瓶蒸馏或分馏(1)加热时要垫石棉网(2)加热时液体的量不超过其容积的12直形冷凝管组装蒸馏装置，将蒸气冷凝为液体蒸气流的方向与冷却水流的方向相反洗气瓶除去气体中的杂质，其中广口瓶可换作大试管或锥形瓶(1)一般选择能与杂质气体反应的试剂作吸收剂(2)装入液体量不宜超过容积的23(3)气体的流向为 A 进 B 出干燥管用于干燥或吸收某些气体，干燥剂为粒状，常用 CaCl2或碱石灰等(1)注意干燥剂或吸收剂的选择(2)一般为大口进气，小口出气- 2 -[练习]________________________________________1．完成下列实验，所需装置或仪器都正确的是( )选项 A B C D实验分离植物油和氯化钠溶液除去氯化钠晶体中混有的氯化钾晶体分离 CCl4中的Br2除去 CO2气体中的 HCl 气体装置或仪器解析：A 项正确，植物油和氯化钠溶液是互不相溶的两种液体，植物油的密度比氯化钠溶液的小，植物油在上层，氯化钠溶液在下层，可采用分液的方法分离。B 项错误，用蒸馏的方法可除去易挥发、难挥发或不挥发的杂质，而氯化钠和氯化钾均属于难挥发物质，氯化钠、氯化钾溶解度受温度影响不同，应利用结晶法分离。C 项错误，CCl 4和 Br2都是液体，而过滤装置适用于固液混合物的分离。D 项错误，洗气瓶中的 NaOH 溶液和 CO2、HCl 都能发生反应。答案：A2．如下图所示 a、b、c、d 分别是几种常见漏斗的上部，A、B、C、D 是实际操作中各漏斗的下部插入容器中的示意图，请指出 A、B、C、D 分别与 a、b、c、d 相匹配的组合及其组合后装置在实验中的应用，例如：C 和 a 组合，用于制取气体。(1)A 与________组合，用于________。(2)B 与________组合，用于________。(3)B 与________组合，用于________。(4)D 与________组合，用于________。解析：球形分液漏斗常用作制备气体时的反应装置，梨形分液漏斗常在分液时使用，普通漏斗的颈比较短，因此常在过滤和添加酒精时使用。答案：(1)c 制取气体 (2)b 分液 (3)d 过滤 (4)d 向酒精灯里添加酒精3．下图所示是用自来水制取少量蒸馏水的简易装置(加热及固定仪器略)，共原理与教材中- 3 -的实验完全相同。回答下列问题：(1)加热左边大试管前要向其中加入________，其作用是________。(2)该装置中使用的玻璃导管较长，其作用是________。(3)烧杯中还要盛有的物质是________。解析：解答本题的关键点是明确实验原理——与教材中的实验原理完全相同。教材中的蒸馏装置中有冷凝管，本实验中用长玻璃导管代替冷凝管。为了取得更好的冷凝效果，还需采取冷却措施。(1)碎瓷片有微孔，内有空气，可起到防止暴沸的作用。(2)由于该装置为制取蒸馏水的简易装置，无冷凝管，故长玻璃导管除导出水蒸气外，还兼起冷凝作用。(3)长玻璃导管的冷凝效果比冷凝管的差，故烧杯中应放冷水(或冰水)，进一步将水蒸气冷凝为液态水。答案：(1)碎瓷片 防暴沸 (2)导气兼冷凝 (3)冷水(或冰水)- 1 -专题讲座(七)有关 Al(OH)3沉淀的图象分析1．相关图象(1)向 AlCl3溶液中滴加 NaOH溶液至过量。生成 Al(OH)3所需要的 NaOH与溶解 Al(OH)3所需要的 NaOH的物质的量之比为 3∶1。(2)向 NaAlO2溶液中滴加稀盐酸至过量。生成 Al(OH)3所需要的 HCl与溶解 Al(OH)3所需要的 HCl的物质的量之比为 1∶3。(3)向 NaOH溶液中滴加 AlCl3溶液至过量。(4)向稀盐酸中滴加 NaAlO2溶液至过量。由上面的四个图象可以看出，有关 Al(OH)3沉淀的图象分两个阶段，在这两个阶段中，滴加试剂的物质的量之比为 3∶1 或 1∶3。2.滴加过程中铝元素存在形式的分析。(1)向 1 L 1 mol·L－1 的 AlCl3溶液中滴加 NaOH溶液。- 2 -(2)向 1 L 1 mol·L－1 的 NaAlO2溶液中滴加稀盐酸。3．铝盐溶液与 NaOH溶液混合，Al(OH) 3的有关计算。(1)反应原理。Al3＋ ＋3OH － ===Al(OH)3↓，Al(OH) 3＋OH － ===AlO ＋2H 2O(或 Al3＋ ＋4OH － ===AlO ＋2H 2O)。－2 －2(2)类型分析。①当 ≤3 时，所得沉淀的物质的量为 n[Al(OH)3]＝ n(OH－ )；n（ OH－ ）n（ Al3＋ ） 13②当 ≥4 时，所得沉淀的物质的量为 n[Al(OH)3]＝0；n（ OH－ ）n（ Al3＋ ）③当 3＜ ＜4 时，所得沉淀的物质的量为 n[Al(OH)3]＝ n(Al3＋ )－[ n(OH－ )n（ OH－ ）n（ Al3＋ ）－3 n(Al3＋ )]＝4 n(Al3＋ )－ n(OH－ )。4．Al(OH) 3沉淀图象分析注意事项。(1)要注意横纵坐标的物理量意义，尤其是起始点、折点、极值点、拐点、最终点的横纵坐标的意义。(2)加入酸或碱的强弱。(3)所加入的量或滴加顺序，因为滴加顺序不同产生的现象可能不同。(4)若产生沉淀有多种，则应仔细分析相关量间的关系。(5)特别关注沉淀是否沉淀完全，沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中。(6)注意 Al(OH)3溶解所需酸、碱的物质的量与 Al (OH)3的数量关系。[练习]________________________________________1．向用 HCl酸化过的 AlCl3溶液中逐滴加入 NaOH溶液，图中能正确表示这个反应的是( )答案：D2．向 100 mL 1.0 mol·L－1 的 AlCl3溶液中逐滴加入 0.5 mol·L－1 的 NaOH溶液至过量，生成沉淀的物质的量与加入 NaOH的量的理论曲线图正确的是( )- 3 -答案：D3．有镁铝混合粉末 10.2 g，将它溶于 500 mL 4 mol·L－1 的盐酸中，若要使沉淀的质量最大，则需加入 2 mol·L－1 的氢氧化钠溶液的体积是( )A．1 000 mL B．500 mLC．100 mL D．1 500 mL解析：发生的化学反应为：Mg＋2HCl= ==MgCl2＋H 2↑，2Al ＋6HCl= ==2AlCl3＋3H 2↑； NaOH＋HCl= ==NaCl＋H 2O，MgCl 2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl，AlCl 3＋3NaOH= ==Al(OH)3↓＋3NaCl 。当镁、铝全部以 Mg(OH)2、Al(OH) 3沉淀的形式存在时，沉淀的质量最大，此时，钠元素全部以 NaCl的形式存在，则由钠元素守恒和氯元素守恒得： n(NaOH)＝ n(NaCl)＝ n(HCl)＝0.5 L×4 mol·L－1 ＝2 mol，所以 V(NaOH)＝ ＝1 L＝1 000 mL。2 mol2 mol·L－ 1答案：A4．在 1 L用盐酸酸化的 AlCl3溶液中，加入一定浓度的 NaOH溶液，发现当加入 a mL NaOH溶液时开始出现沉淀，当加到 b mL和 c mL NaOH溶液时出现的沉淀一样多( a＜ b＜ c)，试求加入多少毫升 NaOH溶液时产生的沉淀最多？解析：三种溶液(盐酸、AlCl 3溶液、NaOH 溶液)的物质的量浓度均未知，依据 3个表示体积的字母( a， b， c)，结合“沉淀一样多”这一条件，用图示将 a， b， c的关系清晰地反映出来，便能独辟蹊径，找到列式的依据。设加入 x mL NaOH溶液时产生的沉淀最多。作出如图所示的n(沉淀)－ V(NaOH)图象。由图可以看出，( x－ b)∶( c－ x)＝3∶1，解得 x＝ 。b＋ 3c4答案： mLb＋ 3c4- 1 -专题讲座(三) 胶体的净化——渗析1．概念。离子和小分子由于很小，可以透过半透膜(由膀胱、鸡蛋内膜、牛皮纸、胶棉薄膜、玻璃纸等制成，有非常细小的孔，只能允许较小的离子、分子透过)，而胶体粒子不能透过，这种使离子或分子从胶体里分离出去的操作叫渗析(也叫透析)。2．推论。渗析实验也能证明胶体粒子比溶液粒子大。3．应用。通过渗析可以达到净化、提纯胶体的目的。例如：(1)提纯 Fe(OH)3胶体。由于 Fe(OH)3胶体是由饱和 FeCl3溶液制成的：FeCl 3＋3H 2O Fe(OH)3(胶体)= = = = =△ ＋3HCl，从该反应可以看出：Fe(OH) 3胶体中含有较多的 H＋ 、Cl － ，可以用渗析的方法把 Cl－ 除去。具体操作如图 A 所示，将 Fe(OH)3胶体放在羊皮纸制成的半透膜中，浸在蒸馏水中，一段时间后，在蒸馏水中加 AgNO3出现白色沉淀，说明 Cl－ 透过羊皮纸进入了蒸馏水中，而红色的Fe(OH)3仍留在半透膜中，这样就将 HCl 与胶体分离，提纯了胶体。图 A 图 B(2)提纯淀粉胶体。把 10 mL 淀粉胶体和 5 mL NaCl 溶液的混合液体，加入用半透膜制成的袋内，将此袋浸入蒸馏水中(如图 B)。2 min 后，用两支试管各取烧杯中的液体 5 mL，向其中一支试管里滴加少量AgNO3溶液，向另一支试管里滴加少量碘水(提示：淀粉胶体遇碘后溶液呈蓝色)，观察现象。现象：在加入 AgNO3溶液的试管里出现了白色沉淀；在加入碘水的试管里并没有发生变化。说明Cl－ 透过了半透膜，扩散到了蒸馏水中，淀粉不能透过半透膜，没有扩散到蒸馏水中。注意：①半透膜袋要经检验未破损，否则淀粉胶体粒子会进入蒸馏水。②不能用自来水代替蒸馏水。③一般要在 2 min 以后再做 Cl－ 的检验，时间短，Cl － 出来的太少，现象不明显。[练习]________ ________________________________1．淀粉溶液是一种胶体，并且淀粉遇到碘单质可以出现明显的蓝色特征。现将淀粉和Na2SO4的稀溶液混合，装在半透膜袋中，浸泡在盛蒸馏水的烧杯内，过一段时间后，取烧杯中液体进行实验，能证明半透膜完好无损的是( )- 2 -A．加入 BaCl2溶液产生白色沉淀B．加入碘水不变蓝C．加入 BaCl2溶液没有白色沉淀产生D．加入碘水变蓝解析：这是一个渗析实验，如果半透膜完好无损，则只有钠离子和硫酸根离子能透过半透膜，淀粉不能透过半透膜，故向烧杯中液体加入碘水不变蓝，可以证明半透膜完好无损。答案：B2．肾功能衰竭等疾病引起血液中毒时，最常用的血液净化手段是血液透析。透析时，病人的血液通过浸在透析液中的透析膜进行循环和透析。透析原理同胶体的________类似，透析膜同________类似，透析膜的孔径应________(填“大于” “等于”或“小于”)血液中毒素粒子的直径，毒素才能扩散到透析液中除去。解析：血液是胶体，血液透析相当于胶体的渗析，血液中毒素粒子的直径小于透析膜孔径时，毒素才能扩散到透析液中而除去。答案：渗析 半透膜 大于3．用白磷还原法可制得一种金的分散系，该分散系在临床诊断及药物检测等方面有着广泛的应用。其操作步骤如下：①取 20%白磷的乙醚溶液 0.5 mL，加蒸馏水 60 mL。②先滴加 1%氯化金水溶液 0.75 mL，再滴加 0.1 mol·L－1 的 K2CO3 0.6 mL，振荡变成棕红色。③加热煮沸至溶液变成透明红色。④分离提纯，除去无机溶质。所得分散系中，金颗粒直径为 5～12 nm。请回答下列问题：(1)该分散系属于________，其分散质是________。(2)用一束强光照射该分散系，从侧面可以看到________。(3)步骤④的分离方法是________。(4)所得红色溶液________(填“能”或“不能”)继续加热。解析：(1)根据题给信息，所得分散系中分散剂为水，分散质为金颗粒，金颗粒直径为5～12 nm，介于 1～100 nm，故该分散系为胶体。(2)用光束照射胶体时，可发生丁达尔效应。(3)分离提纯胶体可采用渗析法。(4)胶体在加热时易发生聚沉，故所得红色溶液不能继续加热。答案：(1)胶体 金颗粒 (2)分散系中形成一条明亮的光路 (3)渗析 (4)不能- 1 -专题讲座(九)氮的氧化物溶于水的计算规律1．原理。相关化学方程式：Error!⇒总反应式⇒ {③ 4NO2＋ O2＋ 2H2O= = =4HNO3④ 4NO＋ 3O2＋ 2H2O= = =4HNO3)2．氮的氧化物溶于水的可能情况。序号 气体 反应 剩余气体Ⅰ NO2 ① NOⅡ NO2＋NO ① NO＝4∶1V（ NO2）V（ O2）③ 无＜4∶1V（ NO2）V（ O2）③ O2ⅢNO2＋O 2＞4∶1V（ NO2）V（ O2） 先③后① NO＝4∶3V（ NO）V（ O2）④ 无＞4∶3V（ NO）V（ O2）④ NOⅣ NO＋O 2＜4∶3V（ NO）V（ O2）④ O23.特别注意。(1)氮的氧化物或氮的氧化物与 O2的混合气体溶于水时，剩余的气体可能是 O2，也可能是NO，但不可能是 NO2，因为 NO2又会与水反应生成 NO。(2)对于连续发生的化学反应，可用化学方程式叠加的反应而得到复合反应，解决问题更简便。[练习]________________________________________1．将 40 mL NO2和 NO 的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管里，充分反应后试管中剩余 20 mL 气体，则原混合气体中 NO2和 NO 的体积比为( )A．2∶1 B．1∶3 C．3∶1 D．1∶1答案：C2．在标准状况下，将 O2和 NO2按 1∶4 体积比充满干燥烧瓶，把烧瓶倒置于水中，瓶内液体逐渐上升，假设烧瓶内溶液不扩散，最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为( )- 2 -A. mol·L－1 B. mol·L－1114 45C. mol·L－1 D. mol·L－1128 142解析：设烧瓶的体积为 V L，由 4NO2＋O 2＋2H 2O===4HNO3知 NO2的体积为 V L。又 O2和 NO245的体积比为 1∶4，所以最终液体充满整个烧瓶，溶液的体积为 V L，NO 2的物质的量为 V 45L÷22.4 L·mol－1 ＝ V mol，所以硝酸的物质的量浓度为 V mol÷V L＝ mol·L－1 。128 128 128答案：C3．如图所示，当向试管内通入 21 mL O2时，最后试管中的液面仍在原来的位置，则原试管中 NO 体积为( )A．6 mL B．12 mLC．16 mL D．18 mL解析：据题意可推知反应后试管内气体为 O2，且其体积与原 NO 体积相同。因发生反应4NO＋3O 2＋2H 2O===4HNO3，设原试管中 NO 为 x mL，则反应后试管中剩余 O2也有 x mL，根据反应方程式为 4∶3＝ x∶(21－ x)，解得 x＝12。答案：B4．现把盛有 48 mL NO、NO 2混合气体的容器倒置于水中(同温同压)，待液面稳定后，容器内气体体积变为 24 mL，则：(1)原混合气体中，NO 是________ mL，NO 2是________mL。(2)若在剩余的 24 mL 气体中，通入 6 mL O2，待液面稳定后，容器内气体体积变为________mL。(3)若在剩余的 24 mL 气体中，通入 24 mL O2，待液面稳定后，容器内气体体积变为________ mL。(4)若在原 48 mL NO 和 NO2气体中，通入________ mL O2，倒置于水面上，气体会全部被吸收。解析：(1)设混合气体中 NO2的体积为 x。3NO2＋H 2O===2HNO3＋NO Δ V3 2x (48－24) mL- 3 -解得 x＝36 mL，则 V(NO)＝12 mL。(2)根据反应方程式有：4NO＋3O 2＋2H 2O===4HNO38 mL 6 mL容器内剩余气体为 NO，体积为(24－8) mL＝16 mL。(3)根据 4NO～3O 2知，24 mL NO 只需消耗 18 mL O2，所以反应后容器内剩余 O2的体积为(24－18) mL＝6 mL。(4)根据反应方程式有：4NO ＋ 3O 2＋2H 2O===4HNO312 mL 9 mL4NO2＋O 2＋2H 2O===4HNO336 mL 9 mL故通入 O2的体积为 18 mL。答案：(1)12 36 (2)16 (3)6 (4)18- 1 -专题讲座(二) 物质的量在化学反应计算中的应用物质的量在化学反应计算中的应用。初中我们学过化学反应的意义。如：Zn＋2HCl= ==ZnCl2＋H 2↑的意义有：(1)质量：65 克金属锌能够与 73克 HCl完全反应生成 136克 ZnCl2和 2克氢气。(2)份数：1 份锌能够与 2份 HCl完全反应生成 1份 ZnCl2和 1份氢气。(3)微观：1 个锌原子能够与 2个 HCl完全反应生成 1个 ZnCl2和 1个氢气分子。学过物质的量的概念后，化学反应的意义又增加新的含义。如上述反应又可以表示：1 摩尔锌和 2摩尔 HCl完全反应生成 1摩尔 ZnCl2和 1摩尔 H2。[练习]___________________________ _____________1．实验室需要制备一定量氢气。现将 0.65 g金属锌放入 10 mL物质的量浓度为 2 mol·L－1 的盐酸中，恰好完全反应，生成氢气的体积为 0.224 L(STP)。请完成下表：化学反应 Zn＋2HCl= ==ZnCl2＋H 2↑物质的量/mol 0.01 0.02 0.01 0.01质量或气体体积 0.65 g 0.73 g 1.36 g 0.02 g或 0.224 L(STP)2．上述题干中“10 mL物质的量浓度为 2 mol·L－1 的盐酸”的 10变为 100后，问反应消耗的“锌及盐酸中的溶质 HCl”和生成的“ZnCl 2、H 2”物质的量分别是多少？解析：盐酸中的溶质为 0.1 L×2 mol·L－1 ＝0.2 mol，而 0.65 g金属锌只有 0.01 mol，可见锌能够完全反应，盐酸中的溶质 HCl是过量的，不能完全反应，只能反应 0.02 mol。答案：0.01 mol、0.02 mol、0.01 mol、0.01 mol3．某同学取不同质量的镁铝合金样品分别与 30 mL同浓度的盐酸反应，所取合金质量与产生气体体积(已转化为标准状况)如下：实验序号 A B C合金质量/mg 510 765 918气体体积/mL 560 672 672通过计算求：(1)该盐酸的物质的量浓度。(2)合金中镁的质量分数。(3)在 C组实验后，还需向容器中加入多少体积(mL)同浓度的盐酸才能使剩余合金恰好完全溶解？- 2 -解析：(1)C 组实验中盐酸完全反应， n(H2)＝ ＝0.03 mol，则 c(HCl)＝0.672 L22.4 L·mol－ 1＝2.0 mol·L －1 。2×0.03 mol0.03 L(2)设 0.510 g合金中 Mg、Al 的物质的量分别为 x mol、 y mol，由于 A组实验中盐酸过量，金属完全反应，生成氢气 n(H2)＝ ＝0.025 mol，由合金质量知： x mol×24 0.56 L22.4 L·mol－ 1g·mol－1 ＋ y mol×27 g·mol－1 ＝0.510 g，由反应得失电子数相等得：2 x mol＋3 y mol＝0.025 mol×2，解得： x＝ y＝0.01，则 w(Mg)＝ ×100%＝47.06%。0.01 mol·24 g·mol－ 10.510 g(3)C组实验的合金中 n(Al)＝ n(Mg)＝0.01 mol× ＝0.018 mol，与盐酸恰好反应后，0.918 g0.510 g溶液中只有 AlCl3和 MgCl2。溶解 0.918 g合金共需要 n(HCl)＝0.018 mol×3＋0.018 mol×2＝0.09 mol， V(HCl)＝ ＝0.045 L＝45 mL，还需要加入 45 mL－30 mL＝15 0.09 mol2.0 mol·L－ 1mL盐酸，才能使剩余合金恰好完全分解。答案：(1)2.0 mol·L －1 (2)47.06%(3)15 mL- 1 -专题讲座(五) 氧化还原反应的简单计算氧化还原反应的简单计算。在氧化还原反应中，氧化剂得到电子的总数与还原剂失去电子的总数相等，化合价升高总价数等于化合价降低总价数。电子得失守恒法常用于氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的有关计算，电解过程中电极产物的有关计算等。电子守恒法解题步骤：首先找出氧化剂、还原剂及其物质的量以及每摩尔氧化剂、还原剂得失电子的数目，然后根据电子守恒列等式：氧化剂的物质的量×每摩尔氧化剂得电子数＝还原剂的物质的量×每摩尔还原剂失电子数，利用这一等式，解氧化还原反应计算题，可化难为易，化繁为简。[练习]________________________________________1．用 0.1 mol·L－1 的 Na2SO3溶液 30 mL，恰好将 2×10－3 mol 的 XO 还原，已知反应后硫－ 4元素在氧化产物中的化合价是＋6(以 SO 形式存在)，则元素 X 的还原产物中的化合价是( )2－4A．＋1 B．＋2 C．＋3 D．＋4答案：D2．在一定条件下，RO 和 F2可发生如下反应：RO ＋F 2＋2OH － ===RO ＋2F － ＋H 2O，从n－3 n－3 － 4而可知在 RO 中元素 R 的化合价是( )n－3A．＋4 价 B．＋5 价C．＋6 价 D．＋7 价答案：B3．已知 RxO ＋MnO ＋H ＋ ― →RO 2＋Mn 2＋ ＋H 2O 变化过程中，有 0.2 mol RxO 参加反应2－4 － 4 2－4时，共转移 0.4 mol 电子。(1)反应中氧化剂为________；(2)RxO 中的 x＝________；2－4(3)参加反应的氢离子的物质的量为________。解析：由 0.2 mol RxO 转移 0.4 mol e－ ，即 1 mol RxO 转移 2 mol e－ ；1 mol MnO2－4 2－4转化成 1 mol Mn2＋ 时转移 5 mol e－ ，所以方程式中 RxO 和 MnO 计量系数之比为 5∶2，－ 4 2－4 － 4再结合 H、O 元素守恒及电荷守恒，该反应为：5RxO ＋2MnO ＋16H ＋ ===5xRO2＋2Mn 2＋ ＋8H 2O，所以 x＝2。当 5 mol RO 参加反应时由 16 2－4 － 4 2－4mol H＋ 参加反应，那么当 0.2 mol RO 参加反应时，有 0.64 mol H＋ 参加反应。2－4答案：(1)MnO (2)2 (3)0.64 mol－ 4- 1 -专题讲座(八) 硅单质的精制[例 1] 晶体硅是一种重要的非金属材料。制备纯硅的主要步骤如下：①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；②粗硅与干燥的 HCl 气体反应制得 SiHCl3：Si＋3HCl SiHCl3＋H 2；= = = = =300 ℃ ③SiHCl 3与过量 H2在 1 000～1 100 ℃反应制得纯硅。已知 SiHCl3能与 H2O 剧烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：(1)第①步制备粗硅的化学方程式为______________________。(2)用 SiHCl3 与过量 H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置均已略去)：①装置 B 中的试剂是________，装置 C 中的烧瓶需要加热，其目的是___________________________________________________。②反应一段时间后，装置 D 中观察到的现象是________，装置 D 不能采用普通玻璃管的原因是________，装置 D 中发生反应的化学方程式为_______________________________________________。③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置气密性，控制好反应温度以及________。解析：(1)在高温条件下，用 C 还原 SiO2生成 Si 和 CO。(2)因为由 Zn、稀硫酸制得的 H2中会混有少量 H2O，而 SiHCl3能与 H2O 剧烈反应，所以要对 H2进行干燥，根据装置应选择液态干燥剂——浓硫酸。装置 C 用水浴加热 SiHCl3使其汽化，和 H2进入装置 D 反应，因为 SiHCl3与H2在 1 000～1 100 ℃下反应，温度很高，普通玻璃会软化，因此不能使用普通玻璃管。因为SiHCl3在空气中易自燃，实验中还要注意先通一段时间 H2以排尽装置中的空气。答案：(1)SiO 2＋2C Si＋2CO↑= = = = =高 温 (2)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的 SiHCl3汽化 ②有固体物质生成 在此反应温度下，普通玻璃会软化 SiHCl 3＋H 2 Si＋3HCl ③排尽装置中的空气= = = = = = = = = =1 000～ 1 100 ℃ [例❷ ] 工业上可利用石英砂生产粗硅，其主要原理为 SiO2＋2C Si(粗)= = = = =高 温 ＋2CO↑。- 2 -工业上可通过如图所示流程由粗硅进一步制得纯硅：(1)反应 a 的化学方程式为 Si(粗)＋3HCl(g) SiHCl3(l)＋H 2(g)，反应 b 的= = = = =573K以 上 化学方程式为_______________________________________________________________________________________。(2)以上工艺中可循环使用的物质是_______________________。(3)若反应 a、b 中硅元素的利用率均为 80%，制粗硅时有 10%的 SiO2转化为 SiC，则生产 25.2吨纯硅需纯度为 75%的石英砂________吨。解析：(1)根据流程图可知，反应 b 的反应物为 SiHCl3、H 2，生成物为 Si(纯)、HCl：SiHCl 3＋H 2 Si(纯)＋3HCl。(2)根据反应 a、b 可知，反应 a 产生的 H2是= = = = =1 357 K 反应 b 的反应物，反应 b 产生的 HCl 是反应 a 的反应物，所以 H2、HCl 是可循环使用的物质。(3)设生产 25.2 吨纯硅需纯度为 75%的石英砂 m 吨。由硅原子守恒， ×(1－10%)m×75%60×80%×80%＝ ，得 m＝125。25.228答案：(1)SiHCl 3＋H 2 Si(纯)＋3HCl= = = = =1 357 K (2)H2、HCl (3)125- 1 -专题讲座(六) 物质的量应用于化学方程式的计算步骤和类型1．化学计算的基本步骤。2．有关化学方程式的计算的三个等式关系。各物质的化学计量数之比＝各物质的物质的量之比＝各粒子的粒子数之比＝相同条件下的气体的体积之比。3．过量计算。(1)过量计算是指题干给出几种物质的有关量，不知按照哪种物质的有关量进行计算的情景。(2)过量计算一般先估算，初步判断哪种物质是不过量的，然后根据化学方程式化学计量数确定谁过量→根据不足量进行有关计算。4．计算中应注意事项。(1)化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比，而非质量之比。(2)各种符号的书写要规范，大写字母与小写字母的含义各不相同。如“ M”表示摩尔质量，而“ m”表示质量；“ N”表示微粒数；而“ n”表示物质的量。(3)当已知物理量与被求物理量不一致时，计算时题目的数据必须带单位，以体现“上下一致，左右相当”的原则。5．技巧方法——关系式进行有关计算的方法。(1)含义：当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系，即“关系式” 。(2)关系式的确定。①根据化学方程式确定关系式：写出发生反应的化学方程式，根据量的关系写出关系式。如把 CO 还原 Fe2O3生成的 CO2通入澄清的石灰水中，求生成沉淀的量。发生反应的化学方程式：3CO＋Fe 2O3 2Fe＋3CO 2，CO 2＋Ca(OH)= = = = =高 温 2===CaCO3↓＋H 2O，则关系式为 3CO～3CO 2～3CaCO 3，即 CO～CaCO 3。- 2 -②根据原子守恒确定关系式。上述①中也可直接根据碳原子守恒得出 CO～CaCO 3。6．常用计量之间换算关系。[练习]________________________________________1．标准状况下，3.25 g 锌与足量的盐酸反应生成 x L 氢气，下列比例式正确的是( )解析：A 项，上下单位不同，左右不成比例；C 项，上下单位不同，左右不成比例；D 项，上下单位不同，左右不成比例。答案：B2．将铁加入到 100 mL 某浓度的盐酸中恰好完全反应，反应后生成的气体体积为 V L(标准状况下，下同)，将铝加入到 100 mL 2 mol·L－1 NaOH 溶液中恰好完全反应，充分反应后生成的气体体积为 3V L。下列说法正确的是( )A．原铁和铝的物质的量相等B．原盐酸的浓度为 2 mol·L－1- 3 -C．铁加入盐酸中发生反应的离子方程式为 2Fe＋6H ＋ ===2Fe3＋ ＋3H 2↑D．盐酸与 NaOH 溶液的物质的量浓度之比为 1∶3解析：Al 与 NaOH 溶液的反应为2Al ＋ 2NaOH＋2H 2O===2NaAlO2＋3H 2↑2 mol 2 mol 3moln(Al) 0.1 L×2 mol·L－1 n(H2)＝ ，2 mol0.1 L×2 mol·L－ 1 3 moln（ H2）解得 n(H2)＝0.3 mol＝ ，2 mol0.1 L×2 mol·L－ 1 2 moln（ Al）解得 n(Al)＝0.2 mol由 Al 与 NaOH 溶液反应生成的气体为 3V L，得 ＝0.3 mol，解得 V＝2.24。3V L22.4 L·mol－ 1再根据 Fe＋2HCl= ==FeCl2＋H 2↑，生成的气体体积为 V L，可求出 Fe 的物质的量为 0.1 mol，HCl 的物质的量为 0.2 mol，则 c(HCl)＝ ＝2 mol·L－1 ，B 正确；由上述数据分析0.2 mol0.1 L知铁、铝的物质的量不相等，A 错误；Fe 与盐酸反应生成 Fe2＋ ，C 错误；盐酸与 NaOH 溶液的物质的量浓度之比为 1∶1，D 错误。答案：B3．把 10.2 g 镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中，得到 6.72 L 标准状况下的 H2。试计算：(1)该合金中铝的质量分数为________。(2)该合金中镁与铝的物质的量之比为____________________。(3)该合金溶于足量的盐酸中，产生 H2的体积(标准状况下)为________。解析：(1)把镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中，只有 Al 能与 NaOH 溶液反应，镁不反应。设 Al 的物质的量为 n(Al)，则：2Al＋2NaOH＋2H 2O===2NaAlO2＋3H 2↑2 mol 3×22.4 Ln(Al) 6.72 L解得： n(Al)＝ ＝0.2 mol2 mol×6.72 L3×22.4 Lm(Al)＝0.2 mol×27 g·mol －1 ＝5.4 g铝的质量分数为 ×100%≈52.9%5.4 g10.2 g(2)m(Mg)＝10.2 g－5.4 g＝4.8 g- 4 -n(Mg)＝ ＝0.2 mol4.8 g24 g·mol－ 1(3)设由铝生成的氢气的体积为 V 铝 (H2)，由镁生成的氢气的体积为 V 镁 (H2)，由镁、铝与盐酸的反应可知：2Al＋6HCl= ==2AlCl3＋3H 2↑2 mol 3×22.4 L0．2 mol V 铝 (H2)解得： V 铝 (H2)＝6.72 LMg＋2HCl= ==MgCl2＋H 2↑1 mol 22.4 L0．2 mol V 镁 (H2)解得： V 镁 (H2)＝4.48 LV 总 (H2)＝V 铝 (H2)＋V 镁 (H2)＝6.72 L＋4.48 L＝11.2 L。答案：(1)52.9% (2)1∶1 (3)11.2 L4．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)溶液反应又能与强碱溶液反应放出 H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，相同条件下所得 H2的体积之比是________。(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，相同条件下产生 H2的体积之比是________。(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的 HCl、NaOH 溶液中，二者产生的H2相等，则 HCl 和 NaOH 的物质的量浓度之比是________。(4)甲、乙两烧杯中各盛有 100 mL 3 mol·L－1 的盐酸和 NaOH 溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，相同条件下测得生成的气体体积比为 V(甲)∶ V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为________(填序号)。A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g解析：已知 2Al＋6HCl= ==2AlCl3＋3H 2↑、2Al＋2NaOH＋2H 2O===2NaAlO2＋3H 2↑。(1)通过化学方程式可以看出，等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，生成氢气的物质的量相等，相同条件下所得 H2的体积之比是 1∶1。(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，氢氧化钠和盐酸是不足量的，通过化学方程式可以看出，1 mol HCl 会生成 0.5 mol 氢气，1 mol 氢氧化钠会生成 1.5 mol 氢气，所以相同条件下产生 H2的体积之比是 1∶3。(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的盐酸、NaOH 溶液中，二者产生的H2相等，通过化学方程式可以看出，生成 1 mol 氢气需要 2 mol HCl，需要 mol 氢氧化钠，所23- 5 -以 HCl 和 NaOH 的物质的量浓度之比是 3∶1。(4)盐酸和 NaOH 溶液中溶质的物质的量均为 100×10－3 L×3 mol·L－1 ＝0.3 mol，相同条件下测得生成的气体体积比为 V(甲)∶ V(乙)＝1∶2，即生成的氢气的物质的量之比是 1∶2，铝的质量相等，若 HCl 与 NaOH 完全消耗则生成 H2的物质的量之比为 1∶31∶2，故 HCl 完全消耗，NaOH 有剩余。设铝与酸完全反应时，生成的氢气的物质的量为 x mol，2Al＋6HCl= ==2AlCl3＋3H 2↑6 30．3 mol x mol则 ＝ ，解得 x＝0.15。60.3 mol 3x mol一定条件下气体的物质的量之比等于体积之比，所以氢氧化钠和铝反应生成的氢气的物质的量为 0.15 mol×2＝0.3 mol。设与 NaOH 反应的金属铝的物质的量为 y mol，2Al＋2NaOH＋2H 2O===2NaAlO2＋3H 2↑2 3y mol 0.3 mol则 ＝ ，解得 y＝0.2。2y mol 30.3 mol所以铝的质量为 0.2 mol×27 g·mol－1 ＝5.4 g。答案：(1)1∶1 (2)1∶3 (3)3∶1 (4)A