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專題1 整 合 提 升
【知識整合】
主題一　化學反應和物質的分類
例1　下表中所示物質或概念間的從屬關系與下圖不符的是(　　)。
X Y Z
A NaCl 無機化合物 化合物
B CaO 堿性氧化物 氧化物
C 液溶膠 膠體 混合物
D 中和反應 置換反應 化學反應
【答案】D
【解析】A項,圖中X、Y、Z之間是包含關系。NaCl屬于無機化合物,化合物包括無機化合物和有機化合物;B項,CaO能與酸反應生成鹽和水,是堿性氧化物;C項,液溶膠是膠體分散系的一種,屬于混合物;D項,中和反應屬于復分解反應,復分解反應和置換反應是并列關系。
思維模型
1.一般情況下,可按物質的某些屬性加以分類,如按物質的組成、結構、狀態、性質、用途等。
2.根據物質在轉化過程中所表現出的特點,將化學反應分成不同的類型。例如,將化學反應分為化合反應、分解反應、置換反應和復分解反應等就是一種常見的分類方法。化學反應也有不同的分類方法,人們也常常根據化學反應過程中元素的化合價是否發生變化,將化學反應分為氧化還原反應和非氧化還原反應。
　　趁熱打鐵1　某校實驗室將試劑分類后放在不同的試劑柜里,已存放的部分試劑如下:
試劑柜號 ① ② ③ ④
試劑 NaOH、 Ca(OH)2 鹽酸、硫酸 MnO2、 CuO NaCl、 Na2SO4
　　該實驗室新購進部分氧化鈣和純堿,應將它們分別放在(　　)。
A.③和① B.④和① C.①和② D.③和④
【答案】D
【解析】根據表中信息可判斷①中存放的是堿,②中存放的是酸,③中存放的是氧化物,④中存放的是鹽。氧化鈣屬于氧化物,應放在③中;純堿是碳酸鈉,屬于鹽,應放在④中。
主題二　物質的轉化
例2　有碳、二氧化碳、氧化鐵、石灰水、稀硫酸和小蘇打溶液6種物質。除硫酸外,試分別將它們的化學式填入相應的5個圓圈內,使每個圓圈內的物質都能與其相鄰的圓圈內的物質反應,并用化學方程式將它們與相鄰物質間的反應表示出來。
有關化學方程式:
【答案】按順時針(或逆時針)次序為H2SO4→Fe2O3→C→CO2→Ca(OH)2→NaHCO3
3H2SO4+Fe2O3Fe2(SO4)3+3H2O;2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑;CO2+C2CO;CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O;Ca(OH)2+NaHCO3CaCO3↓+NaOH+H2O[或Ca(OH)2+2NaHCO3CaCO3↓+Na2CO3+2H2O];2NaHCO3+H2SO4Na2SO4+2H2O+2CO2↑
【解析】先將每種物質依次兩兩組合,找出符合反應規律的所有可能性,列表如下:
原物質 能“兩兩組合”的物質
稀H2SO4 Fe2O3、Ca(OH)2、NaHCO3
Ca(OH)2 稀H2SO4、NaHCO3、CO2
Fe2O3 稀H2SO4、C
NaHCO3 稀H2SO4、Ca(OH)2
C Fe2O3、CO2
CO2 C、Ca(OH)2
由題意可知,每種物質要與另外兩種物質相互反應。對照上表可知,Fe2O3和NaHCO3除了能與稀H2SO4反應外,都只能和另一種物質反應,故這兩種物質只能填入與H2SO4相連的兩個圓圈內,其余圈內物質也都可以填出了。
思維模型
無機化學反應的一般規律
(1)金屬+非金屬→無氧酸鹽,如Mg+Cl2MgCl2。
(2)堿性氧化物+酸性氧化物→含氧酸鹽,如CaO+CO2CaCO3。
(3)酸+堿→鹽+水,如2HCl+Ba(OH)2BaCl2+2H2O。
(4)鹽+鹽→兩種新鹽,如AgNO3+NaClAgCl↓+NaNO3,一般參加反應的兩種鹽可溶,反應向生成更難溶物質的方向進行。
(5)金屬+氧氣→金屬氧化物,如2Cu+O22CuO。
(6)某些堿性氧化物+水→堿,如CaO+H2OCa(OH)2,一般生成的是可溶性的強堿,如CuO、Fe2O3等不能與H2O反應生成相應的氫氧化物(堿)。
(7)堿+鹽→新堿+新鹽,如Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH。
(8)非金屬+氧氣→酸性氧化物,如S+O2SO2。
(9)酸性氧化物+水→對應含氧酸,如SO3+H2OH2SO4。
(10)酸+鹽→新酸+新鹽,如CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑,一般要符合強酸制弱酸或高沸點酸制低沸點酸(難揮發性酸制易揮發性酸)。
(11)鹽+金屬→新鹽+新金屬,如Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,要符合鹽是可溶性的、金屬的活動性強于新金屬、金屬活動性不能太強(K、Na、Ca等與鹽溶液接觸立即與水反應置換出氫氣)等條件。
(12)金屬+酸→鹽+氫氣,如Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,金屬與酸反應置換出氫氣的規律:一是金屬在活動性順序表中應排在氫之前;二是酸不能是氧化性酸(如濃硫酸、硝酸等)。
(13)堿性氧化物+酸→鹽+水,如CuO+2HClCuCl2+H2O。
(14)酸性氧化物+堿→鹽+水,如CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O。
趁熱打鐵2　現有A、B、C、D四種物質,它們分別是Fe、HCl(稀)、NaOH(溶液)、AgNO3(溶液)四種物質中的一種,它們之間的反應關系及所發生反應的反應類型如圖:
則物質B為(　　)。
A.Fe B.HCl(稀) C.NaOH(溶液) D.AgNO3(溶液)
【答案】B
【解析】物質B與物質A發生中和反應,則物質B為酸或堿,又由于物質B與物質C可發生置換反應,可判斷物質B為HCl(稀)。
主題三　分散系和電解質溶液
例3　與普通Fe2O3相比,納米Fe2O3(平均直徑為50~70nm)具有良好的磁性和“水溶液”穩定性,可作為核磁共振成像的造影增強劑,應用于疾病診斷或制造高密度信息儲存介質。在實驗室中,納米Fe2O3可由FeCl3溶液制得。
(1)納米Fe2O3“水溶液”的性質與　　　　(填字母)相似。
A.雞蛋清水溶液 B.Fe(OH)3膠體
C.Fe(OH)3懸濁液 D.NaCl水溶液
(2)某樣品的成分可能是普通Fe2O3,也可能是納米Fe2O3,請設計實驗判斷:　 。
(3)試設計實驗判斷產品納米Fe2O3中是否還含有未完全反應的FeCl3:　 。
【答案】(1)AB
(2)分別取少量樣品置于盛有水的燒杯中,攪拌、靜置觀察,若得到穩定澄清液體,則為納米Fe2O3;若渾濁且最后物質全部沉降,則為普通Fe2O3(或加入適量水,通過有無丁達爾效應進行判定,答案合理即可)
(3)取納米Fe2O3溶于適量稀HNO3中,再加入用稀HNO3酸化的AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,則含有未完全反應的FeCl3,反之則無(答案合理即可)
【解析】(1)納米Fe2O3“水溶液”、雞蛋清水溶液、Fe(OH)3膠體都屬于膠體。(2)加水混合后,納米Fe2O3形成膠體,比較穩定,會產生丁達爾效應。(3)若含FeCl3,溶于稀硝酸后會與AgNO3溶液反應產生白色沉淀。
思維模型
1.分散系的分類
2.判斷物質是否為電解質的方法
　　趁熱打鐵3　如圖所示為一“鐵鏈”圖案,小明在圖案上分別寫了H2、CO2、Na2O、NaCl、FeCl3五種物質,圖中相連的兩種物質均可歸為一類,相交部分A、B、C、D為其相應的分類依據代號。請回答下列問題:
(1)請將分類依據代號填入相應的橫線上:
兩種物質都不是電解質　　　　;兩種物質都是鈉的化合物　　　　;兩種物質都是氧化物　 　　;兩種物質都是鹽　　　　。
(2)用潔凈的燒杯取少量蒸餾水,用酒精燈加熱至沸騰,向燒杯中逐滴加入圖中某種物質M的飽和溶液,繼續加熱溶液至呈紅褐色。
①物質M的化學式為　。
②證明有紅褐色膠體生成的實驗操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)上述五種物質中,屬于電解質的是　　　　　　　　　　　　(填化學式)。
【答案】(1)A　C　B　D
(2)①FeCl3　②用一束光照射燒杯中的物質,若能產生丁達爾效應,則證明生成了Fe(OH)3膠體
(3)Na2O、NaCl、FeCl3
【解析】(1)根據物質的交叉分類法可知,H2和CO2都不是電解質,Na2O和NaCl都是鈉的化合物,CO2和Na2O都是氧化物,NaCl和FeCl3都是鹽。(2)由紅褐色膠體可知該膠體是氫氧化鐵膠體,可通過丁達爾效應證明膠體的存在或生成。(3)電解質是指在水溶液中或熔融狀態下能夠導電的化合物,據此可判斷Na2O、NaCl、FeCl3為電解質。
主題四　以物質的量為核心的計算
例4　化學知識在生產、生活和科技中有重要應用。用NA表示阿伏加德羅常數的值,請回答下列問題:
(1)發射衛星的火箭推進器中大多使用燃料偏二甲肼,其化學式C2H8N2。試計算:
①偏二甲肼的摩爾質量是　　　　;480 g偏二甲肼的物質的量為　　　　。
②偏二甲肼中碳原子與氮原子的個數之比是　　　,物質的量之比是　　　　;1 mol偏二甲肼中含有的氫原子數目是　　　　。
(2)碳硼烷酸是一種酸性極強的酸。這種強酸的化學式是CHB11Cl11。其中11個硼原子和1個碳原子排列成20面體。請回答下列問題:
①這種超強酸由　　　　種元素組成。
②1 mol該超強酸中含有的原子總數目為　　　　,若稱取該超強酸1049 g,則其中含硼原子的數目為　　　　。
【答案】(1)①60 g·mol-1　8 mol　②1∶1　1∶1　8NA　(2)①4　②24NA　22NA
【解析】(1)C2H8N2的相對分子質量為60,則其摩爾質量為60 g·mol-1;480 g C2H8N2的物質的量為480 g÷60 g·mol-1=8 mol。分子中原子的個數之比即為原子的物質的量之比,1 mol C2H8N2含8 mol H,其原子數為8NA。
(2)CHB11Cl11由H、C、B、Cl這4種元素組成,1 mol CHB11Cl11中含有24 mol原子,原子總數為24NA;CHB11Cl11的摩爾質量為524.5 g·mol-1,1049 g該超強酸的物質的量為2 mol,則其含有22 mol B原子,B原子數為22NA。
思維模型
1.以物質的量為核心的各量之間的換算關系:
2.以上各量之間換算時應注意的幾個誤區:
(1)溫度和壓強:22.4L·mol-1是在標準狀況(0℃、1.01×105Pa)下的氣體摩爾體積。注意題目中非標準狀況下的氣體體積。
(2)物質狀態:22.4L·mol-1適用的對象是氣體(包括混合氣體)。注意一些容易忽視的液態或固態物質。如在標準狀況下,H2O、Br2、CCl4等為非氣態。
(3)單質組成:氣體單質的組成除常見的雙原子分子外,還有單原子分子(如稀有氣體Ne)、三原子分子(如O3)等。如不注意這點,計算原子數目時極容易誤入陷阱。
趁熱打鐵4　(1)標準狀況下,1.92g某氣體的體積為672mL,則此氣體的相對分子質量為　　　　。
(2)在25℃、101kPa條件下,同質量的CH4和A氣體的體積之比是15∶8,則A的摩爾質量為　　　　。
(3)兩個相同容積的密閉容器X、Y,在25℃下,X中充入ag A氣體,Y中充入ag CH4氣體,X與Y內的壓強之比是4∶11,則A的摩爾質量為　　　　。
(4)相同條件下,體積比為a∶b和質量比為a∶b的H2和O2的混合氣體,其平均摩爾質量分別是　　　　　和　　　　　。
(5)在標準狀況下,由CO和CO2組成的混合氣體共39.2L,質量為61g,則兩種氣體的物質的量之和為　　　　　mol,CO占混合氣體總質量的　　　%。
(6)在某溫度時,一定量的元素A的氫化物AH3,在恒溫恒壓的密閉容器中完全分解為兩種氣態單質,此時容器的體積變為原來的,則A單質的分子式為　。
【答案】(1)64　(2)30g·mol-1　(3)44g·mol-1　(4)g·mol-1　g·mol-1　(5)1.75　45.9　(6)A4
【解析】(1)標準狀況下,672mL氣體的物質的量為0.03mol,氣體的摩爾質量為1.92g÷0.03mol=64g·mol-1,則該氣體的相對分子質量為64。
(2)在同溫同壓條件下,氣體的體積之比等于其物質的量之比,設CH4、A氣體的質量均為mg,則15∶8=∶,計算得出M(A)=30g·mol-1。
(3)在同溫同體積條件下,氣體的壓強之比等于其物質的量之比,即4∶11=∶,計算得出M(A)=44g·mol-1。
(4)平均摩爾質量=,相同條件下,氫氣和氧氣的體積比為a∶b,物質的量之比為a∶b,混合氣體的平均摩爾質量為g·mol-1;質量比為a∶b的H2和O2的混合氣體,物質的量之比為∶=16a∶b,混合氣體的平均摩爾質量為=g·mol-1。
(5)標準狀況下,39.2L由CO和CO2組成的混合氣體的物質的量為=1.75mol,設混合氣體中CO和CO2的物質的量分別為xmol、ymol,則,計算得出x=1,y=0.75,即混合氣體中CO的物質的量為1mol,CO2的物質的量為0.75mol,1mol CO的質量為28g·mol-1×1mol=28g,則混合氣體中CO的質量分數為×100%≈45.9%。
(6)AH3分解完畢,容器的體積變為原來的,因為在恒溫恒壓的條件下,氣體體積與氣體分子數成正比,所以氣體分子數也為原來的,AH3完全分解為兩種氣態單質,其中一種必然為H2,另一種設為Am,則mAH3Am+H2,m×=1+,解得m=4,則A單質的分子式為A4。
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