1、第1章 认识化学科学 本章重难点专题突破一比较法学习钠的两种氧化物 “神舟六号”载人航天器中，宇航员所在的轨道和返回舱都是密封的，宇航员吸入氧气，呼出二氧化碳，若二氧化碳浓度过大，会使宇航员困乏，呼吸频率加快，严重的会窒息，你知道航天舱内放入的供氧剂是什么吗？1氧化钠和过氧化钠的比较氧化物氧化钠(Na2O)过氧化钠(Na2O2)组成Na和O2Na和O类别碱性氧化物过氧化物颜色、状态白色固体淡黄色固体与水反应Na2OH2O=2NaOH2Na2O22H2O=4NaOHO2与CO2反应Na2OCO2=Na2CO32Na2O22CO2=2Na2CO3O2与酸反应Na2O2HCl=2NaClH2O2Na
2、2O24HCl=4NaCl2H2OO2漂白作用无有特别提示(1)与酸反应只生成盐和水的化合物称作碱性氧化物。Na2O2与H除生成盐和水外，还生成O2，故为非碱性氧化物。(2)Na2O2作漂白剂是因为具有强氧化性使有色物质漂白，故Na2O2加入含酚酞的水中，溶液先变红、后退色。2有关Na2O2与CO2、H2O反应的几个重要关系 (1)物质的量的关系无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O与放出的O2的物质的量之比为21，解决此类问题可以借助物质的量守恒关系。(2)气体体积关系若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2，气体体积的减少量
3、或原混合气体体积的即为生成氧气的量。(3)电子转移关系当Na2O2与CO2、H2O反应时，每产生1 mol O2转移2 mol e。(4)固体质量关系当固体Na2O2与CO2、H2O反应时，相当于Na2O2只吸收了CO2中的“CO”，H2O中的“H2”；可以看作发生相应的反应：Na2O2CO=Na2CO3、Na2O2H2=2NaOH(实际上两反应不能发生)。(5)先后顺序关系一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物反应，可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完全后，Na2O2再与H2O发生反应。【典例1】为了探究“二氧化碳是否在水存在时才能和过氧化钠反应”，某课题研究小组
4、的同学们设计了下图所示的实验装置，分别进行甲、乙两个实验：实验甲：干燥的二氧化碳和过氧化钠的反应：在干燥的试管中装入过氧化钠，在通入二氧化碳之前，关闭K1和K2。在试管内装入试剂X后，打开K1和K2，通入二氧化碳，几分钟后，将带火星的木条插入试管中至液面上，观察到木条不复燃且中的淡黄色固体没有变化。实验乙：潮湿的二氧化碳和过氧化钠的反应：在试管内装入试剂Y，其他操作同实验甲，观察到木条复燃且中的淡黄色固体变为白色固体。试回答下列问题：(1)在装入过氧化钠后，通入二氧化碳前，关闭K1和K2的目的是_。(2)在实验甲中，试剂X是_，其作用是_。在实验乙中，试剂Y是_。(3)根据上述两个实验现象，得
5、到的结论是_。(4)试管中的NaOH溶液的作用是_。(5)为了确保实验现象的准确性，制备二氧化碳所用的反应物最好选用_(填字母)。A大理石B小苏打C烧碱D盐酸E稀硫酸F稀硝酸解析(1)在通入二氧化碳前，与过氧化钠相连的导气管分别与NaOH溶液及空气相通，其中所含的水分会与过氧化钠反应，因此为防止过氧化钠受潮需关闭K1、K2。(2)实验甲进行时，需制备干燥的二氧化碳，故试剂X应为干燥剂浓硫酸；而实验乙进行时，二氧化碳气体在通过装置后含较多的水蒸气，所以试剂Y应为水或二氧化碳的饱和水溶液。(3)对比甲、乙两个实验的实验现象，可得到二氧化碳与过氧化钠的反应，只有在水存在时才能进行的结论。(4)因二氧
6、化碳不支持燃烧，要验证是否有氧气产生，需在检验前将未反应的二氧化碳用NaOH除去。(5)由实验目的可知，在制得的二氧化碳中不能含有其他挥发性物质，故不可选用稀盐酸或稀硝酸，只能选用稀硫酸；而硫酸与碳酸钙作用产生的硫酸钙微溶于水，覆盖在固体表面，阻碍反应进行，应选BE。答案(1)防止过氧化钠受潮(2)浓硫酸除去二氧化碳中的水二氧化碳的饱和溶液(或水)(3)二氧化碳只有在水存在时才能和过氧化钠反应(4)除去混在氧气中的过量二氧化碳(5)BE【典例2】一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合气体反应可看成Na2O2先与CO2反应，完成后再与H2O发生反应。将一定物质的量的CH4、O2、N
7、a2O2放入一密闭容器中，用电火花不断引燃混合气体，使其充分反应。反应结束后，容器内压强趋于0(在120 测定)，其残余固体溶于水，无气体放出。(1)CH4、O2、Na2O2的物质的量之比是_。(2)若取0.1 mol CH4发生上述反应，向残余固体中加入足量的盐酸，能放出_ mol气体，共可消耗_ mol的HCl。解析反应后压强为0，是指反应产物无气体，据此可写出化学方程式：CH42O2CO22H2O2CO22Na2O2=2Na2CO3O22H2O2Na2O2=4NaOHO2要使反应后无气体，需让Na2O2把CO2、H2O全部消耗完，消耗的O2抵消产生的O2，故让化学方程式22得总化学方程式
8、：2CH4O26Na2O2=2Na2CO38NaOH。故CH4、O2、Na2O2的物质的量之比是216。加酸后气体只有CO2，由C原子守恒可得，生成气体的物质的量为0.1 mol。足量的盐酸与固体Na2CO3和NaOH反应，需要的物质的量为0.6 mol。答案(1)216(2)0.10.6二阿伏加德罗定律及其推论1阿伏加德罗定律阿伏加德罗定律：在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子(即“四同”)。可简记为“三同定一同”，即对气体来说，温度、压强、体积、分子数(物质的量)四个量中，每有三个量相同，则第四个量必相同。【典例3】下列说法不正确的是()ANA个氧分子与NA个氢分子
9、的质量比等于161B标准状况下，以任意比混合的氢气和一氧化碳混合物22.4 L 所含原子数为2NAC标准状况下，0.5NA个H2O分子所占体积约为11.2 LD16 g O2和O3的混合物中共含有NA个氧原子解析分子数相同时，质量比等于相对分子质量比，Mr(O2)Mr(H2)322161，A项对；阿伏加德罗定律也适用于混合气体，B项中共含1 mol分子，H2与CO都含2 mol原子，对；C项中H2O标准状况下不是气体，错；D项，O2、O3都是由氧原子组成的，质量相同时，必含相同的原子数，16 g O是1 mol氧原子，所以D项对。答案C理解感悟阿伏加德罗定律本身就是高考的一个重要考点。在分析时
10、，要抓住阿伏加德罗定律中的“四个相同”，即同温、同压、同体积，任何气体含有相同的分子数(或相同的物质的量)。在思考时，要把各种情况都转化为物质的量即有“几摩尔”，用“摩尔”这个单位容易比较。2阿伏加德罗定律的推论推论可归纳为“一等式”、“二正比”、“二反比”。(1)一等式：相同T、p，混合气体：体积分数(A)物质的量分数x(A)解释：由阿伏加德罗定律知，T、p相同时，体积增大一倍，n也增大一倍。同理，在混合气体中，如100 L空气，其中N2占78 L；若100 mol空气，其中N2占78 mol。(2)二正比：相同T、V，压强比等于物质的量比：相同T、p、V，质量比等于摩尔质量比，等于密度比(
11、称为相对密度，记为D)：D解释：由阿伏加德罗定律知，T、p、V相同时，分子数相同，所以质量比等于摩尔质量比：(3)二反比：相同T、p、m，体积比与摩尔质量成反比：解释：相同T、p、m，由阿伏加德罗定律知，相同T、V、m，压强比与摩尔质量成反比：解释：相同T、V、m，由阿伏加德罗定律知：【典例4】下列条件下，两瓶气体所含原子数一定相等的是()同质量、不同密度的N2和CO同温度、同体积的H2和N2同体积、同密度的C2H4和C3H6两种气体同压强、同体积的N2O和CO2两种气体A BC D解析质量与外界条件无关，同质量、同摩尔质量(N2和CO的Mr都是28)时分子数必相同，所含原子数也相同，正确。中
12、，不知压强是否相同，不能确定。中C2H4和C3H6的最简比都是CH2，碳氢个数比相同，当密度、体积相同时，总质量相同，则必含有相同的原子种类和数目，正确。与相似，“三同”中缺少一项温度，无法判断分子数，当然也不能判断原子数。答案A3由气体的密度()和相对密度(D)求气体的相对分子质量(Mr)(1)已知气体在标准状况下的密度(0)求Mr：Mr0Vm22.40(2)已知气体的相对密度(D)求Mr：D(A对B)A/BMA/MBMAD(A对B)MB【典例5】在标准状况下，CO和CO2的混合气体共39.2 L，质量为61 g。则两种气体的物质的量之和为_mol，其中CO2为_mol，CO占总体积的_，该
13、混合气体的平均相对分子质量为_。解析任何气体在标准状况下的摩尔体积都是22.4 Lmol1，所以，题中两气体的物质的量之和为1.75 mol。设混合气体中CO为x mol，CO2为y mol，则有：xy1.75,28x44y61，解得：x1，y0.75。CO的体积分数即为物质的量分数，即：100%57.1%。r34.9。答案1.750.7557.1%34.9三以物质的量为中心的化学计算的解题方法化学计算的实质是借助化学知识寻找已知量与未知量之间的数量关系，然后运算求解。在解题的过程中，若根据条件找出已知量与未知量之间的物质的量关系，就可使复杂的问题简单化、技巧化。其解题方法是依据变化前后某一粒
14、子物质的量保持不变，列出守恒关系求解。1物质的量是联系宏观量(如质量、体积)与微观量(如粒子数目)的桥梁和纽带，是计算的核心。解答时，要理清它们之间的关系：2要紧紧抓住“物质的量”这个计算的核心。牢固建立把“其他物理量转化为物质的量”的这一思维模式，充分利用下列“万能恒等式”及其变形，进行各量的相互求算。ncV(aq)式中n为物质的量，单位为mol；m为物质的质量，单位为g；M为摩尔质量，单位为gmol1；V(g)为气体体积，单位为L；Vm为标准状况下气体摩尔体积，单位为Lmol1；N为粒子个数；NA为阿伏加德罗常数；x为饱和溶液的质量，单位为g；S为溶解度，单位为g；c为物质的量浓度，单位为
15、molL1；V(aq)为溶液体积，单位为L。【典例6】(1)某双原子分子构成的气体，其摩尔质量为M gmol1，该气体的质量为m g，阿伏加德罗常数为NA，则：该气体在标准状况下的体积为_L；该气体在标准状况下的密度为_gL1；该气体所含的原子总数为_个；该气体一个分子的质量为_g。(2)标准状况下，1.6 g某气态氧化物RO2的体积为0.56 L。该气体的摩尔质量是_。解析(1)根据n及等公式进行计算。V22.4 Lmol1 L； gL1；所含分子数NNA，则所含原子总数为NA mol12；一个分子的质量为 g。(2)由可知M64 gmol1。答案(1)(2)64 gmol1【典例7】标准状
16、况下，将a L H2和Cl2的混合气体点燃，充分反应后，将混合气体通入含b mol NaOH的热溶液中，气体恰好被完全吸收，NaOH无剩余，测得反应后溶液中含Cl、ClO和ClO，且三者物质的量之比为811，则原混合气体中H2的物质的量为()A.mol B(b)molC()mol D.mol解析反应后溶液中的Na的物质的量等于Cl、ClO和ClO三者的物质的量之和，也等于混合气体中氯原子的物质的量，所以原混合气体中氯气的物质的量为 mol。则氢气的物质的量为()mol。答案C四化学计算中的常用方法1根据化学方程式进行有关物质的量的计算方法(1)写出有关反应的化学反应方程式；(2)找出相关物质的
17、化学计量数之比；(3)对应化学计量数，找出相关物质的物质的量；(4)根据原理进行计算。2关系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。但对复杂的问题，如已知物与待求物之间是靠很多个反应来联系的，这时就需直接确定已知量与未知量之间的比例关系，即“关系式”。对于多步反应的计算，其“关系式”更是重要与实用。“关系式”有多种，常见的有：质量或质量分数关系式、物质的量或粒子数关系式、气体体积的关系式等。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：MnO24HCl(浓)M
18、nCl2Cl22H2O，可得如下关系：4HClCl2。(2)根据守恒原理确定关系式。如：2NaH2。【典例8】含0.4 mol Al3的Al2(SO4)3中所含的SO的物质的量是_。解析据化学式可得关系式：Al2(SO4)32Al33SO 2 3 0.4 mol n(SO)故：解得：n(SO)0.6 mol答案0.6 mol3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)质量守恒宏观特征：反应前后元素的质量守恒；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)电荷守恒电解质溶液中，阴离子所带负电荷总数等于
19、阳离子所带正电荷总数；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。4差量法差量法是根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出所谓的“理论差量”。如反应前后的质量、气体体积、物质的量、气体压强、反应过程中的热量变化等。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。【典例9】为了检验某NaHCO3、Na2CO3混合物中NaHCO3的质量分数，现将m1 g样品加热，其质量变为m2 g。已知加热时发生的反应为2NaHCO3Na2CO3CO
20、2H2O，则NaHCO3的质量分数是_。解析由题意得2NaHCO3Na2CO3CO2H2Om284106 284106m1w(NaHCO3) m1m2故：得：w(NaHCO3)。答案5过量问题的计算物质发生的化学反应按一定量的关系进行，但题中若给出两个或两个以上反应物的量，解此类题应当先判断谁过量，然后根据不足量的物质去求解。(1)写出反应的化学方程式；(2)判断哪一个反应物过量；(3)根据不足量的物质求解。【典例10】已知单质铜与稀硝酸的反应为3Cu8HNO3=2NO4H2O3Cu(NO3)2(Cu的相对原子质量为64)。现把19.2 g Cu放入200 mL 5 molL1硝酸中，充分反应
21、，问：(1)哪种物质过量？(2)参加反应的硝酸的物质的量为多少？(3)在标准状况下产生的气体的体积为多少？(4)生成水的分子数为多少？(5)若反应前后溶液的体积不变，则生成Cu(NO3)2的物质的量浓度为多少？解析存在过量问题时，以不足量的物质为准进行计算。计算时，要注意“单位纵相同；数据横相应”，用已知数据，可直接求出未知量。(1)方法一：假设法3Cu8HNO3=2NO4H2O3Cu(NO3)2因为解得n(HNO3)0.8 molHNO3实际为5 molL10.2 L1 mol，081(实际量)，所以HNO3过量。方法二：物质的量比值法n(Cu)0.3 moln(HNO3)5 molL10.
22、2 L1 mol所以有，故HNO3过量。计算时，应以Cu的数据为准。(2)3Cu8HNO3=2NO4H2O3Cu(NO3)2解得n(HNO3)0.8 mol(3)3Cu8HNO3=2NO4H2O3Cu(NO3)2解得V(NO)4.48 L(4)3Cu8HNO3=2NO4H2O3Cu(NO3)2解得N(H2O)2.4081023(5)物质的量浓度c与方程式不成比例，必须把它与体积V相乘转化为物质的量(ncV)，才能代入方程式计算。3Cu8HNO3=2NO4H2O3Cu(NO3)2解得cCu(NO3)21.5 molL1其实，在实际计算时，没必要每一步计算都再写个化学方程式，可以把所有计算列成一行。如上述计算的计算式可写成如下格式：3Cu8HNO3=2NO4H2O3Cu(NO3)2。答案(1)硝酸(2)0.8 mol(3)4.48 L(4)2.4081023(5)1.5 molL1
