专题2 研究物质的基本方法（知识清单） 化学苏教版2019必修第一册

专题2 研究物质的基本方法 01 思维导图 02 考点速记 课题1 研究物质的实验方法 考点1 实验安全和基本规范 一、实验安全与基本规范 1．遵守实验室规则 (1)进入实验室之前的准备 在进入实验室之前，应做好预习和实验准备，熟悉实验所需的药品，掌握仪器、药品安全使用的要领，理解、掌握实验原理，熟悉实验步骤和操作要求。 (2)实验过程中需注意的问题 在实验过程中应集中注意力，实验操作要规范。取用药品前须仔细核对所需药品与试剂瓶上的标签是否一致，仔细阅读使用说明，正确取用。仔细观察实验现象，如实记录，认真处理实验数据，分析实验结果，写好实验报告。同组实验的同学之间要分工协作，共同完成实验任务。遇到突发状况时，应沉着冷静，采取正确的处理方法，并及时报告老师。 在实验中应注意环境保护，减少实验排出的废气、废液和固体废物对环境的影响。 (3)实验后 实验后应将药品和所用仪器收拾干净，保持实验室整洁卫生。 2．常见危险化学品的分类标识 考点2 物质的分离提纯 1．物质的分离和提纯 (1)分离和提纯的区别 分离：将混合物中的各组分分开，得到纯净的物质； 提纯：除去混合物中的杂质，保留主要物质。 (2)混合物分离提纯的依据 混合物分离提纯的依据是混合物中各组分性质（如状态、沸点、水溶性等）的差异。 分离和提纯过程中，应尽量减少所需物质的损失。 【特别提示】 (1)混合物分离提纯的依据是混合物中各组分性质（如状态、沸点、水溶性等）的差异，这也是选择分离提纯方法的依据。 (2)分离：通过适当的方法，把混合物中的几种物质分开，每一组分都要保留下来，并恢复到原状态，得到比较纯的物质。 (3)提纯：指保留混合物中的某一组分，把其余杂质通过某些方法都除去，又叫物质的净化或除杂。 2．过滤 (1)过滤适用于固液混合物的分离。 (2)主要仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台、滤纸等。 (3)进行过滤操作时应注意的问题： ①一贴：滤纸紧贴漏斗内壁； ②二低：滤纸边缘略低于漏斗边缘；液体的液面略低于滤纸的边缘； ③三靠：向漏斗中倾倒液体时，烧杯的尖嘴应靠到玻璃棒上；玻璃棒的底端应轻靠到漏斗三层滤纸一侧；漏斗颈的末端尖嘴应靠到烧杯的内壁上。 3．结晶 (1)蒸发结晶 ①原理：蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出，叫蒸发结晶，蒸发结晶适用于将可溶于溶剂的溶质分离出来。 ②主要仪器：蒸发皿、三脚架或铁架台(带铁圈)、酒精灯、玻璃棒。 ③在进行蒸发操作时要注意以下几个问题： a．在加热蒸发过程中，应用玻璃棒不断搅拌，防止由于局部过热造成液滴飞溅； b．加热到蒸发皿中剩余少量液体时(出现较多晶体时)应停止加热，用余热蒸干； c．热的蒸发皿应用坩埚钳取下，不能直接放在实验台上，以免烫坏实验台或引起蒸发皿破裂要垫在石棉网上。 (2)冷却结晶 ①原理：在较高温度下蒸发溶剂，形成饱和溶液，降低温度，溶质溶解度降低，析出晶体的过程叫冷却结晶。 ②冷却结晶主要适用于分离溶解度随温度变化有较大差异的物质。 (3)结晶的应用： ①实验室用KClO3在MnO2催化下受热分解制取氧气。现从反应剩下的KCl和MnO2的混合物中分离、回收这两种物质，需要使用哪些分离方法？请简述实验方案。 提示 将混合物加适量水，使KCl完全溶解，将混合物过滤，滤渣洗涤、干燥，得到MnO2，将滤液蒸发，得到KCl固体。 ②参照溶解度曲线，设计实验方案提纯混有少量KCl的KNO3。 KCl和KNO3的溶解度曲线 提示 将固体混合物用90℃以上的热水溶解，形成热的浓溶液，冷却至室温，过滤，将晶体洗涤、干燥，得到KNO3晶体。 【特别提示】蒸发结晶和降温结晶 (1)蒸发结晶：蒸发溶剂，如海水“晒盐”。蒸发时要注意：蒸发皿可直接受热；加热时用玻璃棒不断地搅动(防止热液溅出)，发现溶液出现较多固体时撤火，利用余热将溶液蒸干。 (2)降温结晶：降低饱和溶液温度，如硝酸钾的结晶提纯法。先蒸发浓缩，形成较高温度下的饱和溶液，再冷却，即有晶体析出，最后过滤得硝酸钾晶体。 4．蒸馏 (1)原理和应用 ①原理：将液态物质加热至沸点，使之汽化，然后将蒸气重新冷凝为液体的操作过程称为蒸馏。 ②应用：运用蒸馏，可以分离沸点相差较大的液体混合物，也可以除去水等液体中难挥发或不挥发的杂质。 (2)实验装置 主要仪器：蒸馏烧瓶、冷凝管、温度计、接收管（牛角管）、锥形瓶、酒精灯。 (3)操作要点： ①温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处。 ②蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的，也不能少于。 ③冷凝管中冷却水从下口进，上口出。 ④先接通冷凝水，再加热。 ⑤蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片——防液体暴沸。 ⑥剩余少量溶液时即可停止加热，溶液不可蒸干。 【特别提示】 1．蒸馏操作的实验步骤 连接装置→检查装置的气密性→向蒸馏烧瓶中加入所要分离的液体和碎瓷片→接通冷却水→加热→收集馏分→停止对蒸馏烧瓶加热并整理仪器。 2．蒸馏操作的注意事项 (1)温度计水银球的位置：蒸馏烧瓶的支管口处。 (2)冷却水的流向：由下往上(与内管的冷凝液形成逆流)。 (3)蒸馏烧瓶中所盛液体不能超过其容积的2/3，也不能少于1/3。 (4)为防止暴沸可在蒸馏烧瓶中加入适量碎瓷片 5．分液 (1)原理：如果两种液体互不相溶，就可以用分液的方法分离这两种液体。 (2)仪器：铁架台、分液漏斗、烧杯。 (3)操作过程： ①将要分离的液体倒入分液漏斗中，塞上分液漏斗顶部的塞子，将分液漏斗倒转过来，充分振荡，打开活塞放气，再关闭活塞。 ②将分液漏斗放在铁架台上，分液漏斗下端尖嘴紧贴烧杯壁，静置。 ③打开分液漏斗顶部塞子，再打开活塞，将下层液体恰好放出到烧杯中，关闭活塞。 ④另取一只烧杯，将上层液体倒入烧杯中。 (4)分液操作注意事项： ①分液漏斗使用前要洗涤并检漏。 ②振荡时，要不时旋开活塞放气，以防止分液漏斗内压强过大引起危险。 ③分液时，要将漏斗下端管口尖嘴紧贴烧杯内壁，使液体顺利流下，防止液体飞溅。 ④下层液体要从下口放出，恰好流尽时及时关闭活塞，防止上层液体流出。 ⑤上层液体要从上口倒出，保证上层液体尽量少地沾附下层液体。 6．萃取 (1)【实验探究】从溴水中富集溴 取一只分液漏斗，向其中加入5mL四氯化碳，再加入约15mL溴水，塞上分液漏斗顶部塞子，倒转过来充分振荡，置于铁架台上静置。 实验现象：液体分为两层，上层是水层，颜色较浅，下层四氯化碳变成了橙红色。 (2)原理：萃取是利用物质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，将物质从一种溶剂中转移到另一种溶剂（即萃取剂）中，从而实现分离的方法。 (3)萃取的条件： ①两种溶剂互不相溶；②溶质在两种溶剂中的溶解度相差较大。 【提别提示】 1．萃取剂的选择： (1)与原溶液中的溶剂互不相溶，互不反应。 (2)溶质在萃取剂中的溶解度要远大于在原溶剂中的溶解度。 (3)与溶质不发生化学反应。 2．常用的萃取剂： 常见的萃取剂有四氯化碳、苯、汽油等。 与水的密度比较：ρ(CCl4)＞ρ(H2O)＞ρ(汽油)或ρ(苯)。 分层判断：密度大的溶剂在下层、密度小的溶剂在上层。 3．萃取操作及现象描述： 以用四氯化碳从溴水中萃取溴为例： 实验操作：向溴水中加入适量四氯化碳，振荡，静置。 实验现象：液体分为两层，上层颜色较浅，下层呈橙红色。 考点3 物质的检验 1．常见离子的检验 (1)NH的检验：取少量待测液，加入NaOH溶液，并加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则原溶液中含有NH。 (2)Cl－的检验：取少量待测液，加入AgNO3溶液，产生白色沉淀，加入稀硝酸，沉淀不溶解，则原溶液中含有Cl－。 (3)SO的检验：取少量待测液，先加入过量稀盐酸，无现象后再滴加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则原溶液中含有SO。 【归纳小结】常见离子的检验方法 离子 检验方法 H+ ①用紫色石蕊试液检验，溶液呈红色。 ②用pH试纸检验，pH<7。 OH- ①用紫色石蕊试液检验，溶液呈蓝色。 ②用酚酞实验检验，溶液变红色。 ③用pH试纸检验，pH>7。 CO32- ①加入稀盐酸，用燃烧的木条检验产生的气体，火焰熄灭。 ②加入稀盐酸，将生成的气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊。 NH4+ 加入NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝色。 Cl- 加入少量AgNO3溶液，再加入稀硝酸。有白色沉淀生成，且沉淀不溶解。 SO42- 加入少量BaCl2溶液，再加入稀盐酸。有白色沉淀生成，且沉淀不溶解。 Na+ 焰色反应，火焰呈黄色。 K+ 焰色反应，通过蓝色钴玻璃观察，火焰呈紫色。 【特别提示】 (1)检验Cl－时加入稀HNO3的目的是为了排除CO等离子的干扰，因为Ag2CO3是不溶于水的白色沉淀，但可溶于稀HNO3。 (2)检验SO42-时加入稀盐酸的目的是为了排除CO等离子的干扰，因为BaCO3是不溶于水的白色沉淀，但可溶于稀盐酸。 2．焰色反应 (1)定义：很多金属或它们的化合物在灼烧时的火焰都会呈现特殊颜色，这叫做焰色反应。根据灼烧时火焰呈现的特殊颜色，可以检验金属或金属离子的存在。 (2)【实验探究】Na、K元素的检验 实验1：取一根铂丝（或细铁丝），放在酒精灯火焰上灼烧至无色。用铂丝蘸取少量KCl溶液，置于火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色。 实验现象：火焰呈紫色。 实验2：再用稀盐酸洗净铂丝，并在火焰上灼烧至无色，蘸取少量NaCl溶液，置于火焰上灼烧，观察火焰颜色。 实验现象：火焰呈黄色。 【特别提示】焰色反应 焰色反应表现的是某些金属元素的性质，用来检验某些金属元素的存在。 (1)焰色反应是物理变化，不是化学变化，在灼烧时，被检验物质可能发生化学变化，但与火焰的颜色无关。 (2)不是所有的金属都可呈现焰色反应，金属单质与它的化合物的焰色反应相同。 (3)观察钾的焰色时，要透过蓝色钴玻璃去观察，这样可以滤去黄光，避免其中含钠杂质所造成的干扰。 3．仪器分析法 (1)元素分析仪确定物质中是否含有C、H、O、N、S、Cl、Br等元素。 (2)红外光谱仪确定物质中是否存在某些有机原子团。 (3)原子吸收光谱仪确定物质中含有哪些金属元素。 4．物质检验的方法 (1)物质检验的思想方法 人们常依据某物质参加化学反应时产生的特殊现象及某些物理特征进行物质的检验。 (2)物质的特征反应法 ①产生气体或沉淀，如：CO与盐酸反应产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，NH与碱溶液在加热时生成有刺激性气味的气体；SO与稀盐酸、BaCl2溶液反应生成白色沉淀。 ②产生特殊气味，如：蛋白质灼烧产生烧焦羽毛的气味。 ③呈现特殊颜色。如：淀粉溶液遇碘单质变蓝色。 考点4 物质性质和变化的探究 1．实验探究铝的性质 实验操作 主要现象 结论 打磨铝片，观察 打磨后的铝片呈银白色 铝是银白色金属，铝在空气中易被氧化，形成一层氧化膜 加热未打磨的铝片 铝片内部熔融但不下滴 表层有一层Al2O3，且熔点高于Al单质 铝片均溶解，且均有气泡产生 Al既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应 铝与盐酸和NaOH溶液反应的方程式为： 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 【归纳小结】金属铝的性质 (1)物理性质：铝是银白色金属，熔点比氧化铝低。 (2)化学性质 ①被O2氧化：常温下，铝与空气中的氧气反应形成一层致密的氧化物薄膜，因此铝制品具有良好的抗腐蚀性。反应的化学方程式为4Al＋3O2===2Al2O3。 ②与盐酸反应：现象为铝片溶解，生成无色无味气体。反应的化学方程式为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。 ③与氢氧化钠溶液反应：现象为铝片溶解，生成无色无味气体。反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。 2．实验探究影响双氧水分解速率的因素 实验序号 实验方案 现象 结论 ① 气泡产生较慢 ①浓度越大，H2O2分解速率越快 ②温度越高，H2O2分解速率越快 ③加催化剂，H2O2分解速率加快 ② 气泡产生非常慢 ③ 气泡产生较快 ④ 气泡产生非常快 【特别提示】探究影响双氧水分解速率因素的实验方案设计思路 (1)比较相同温度下，不同浓度的过氧化氢溶液放出气体的快慢； (2)比较在不同温度下，相同浓度的过氧化氢溶液放出气体的快慢； (3)比较在少量二氧化锰催化下放出起的的快慢。 3．探究化学问题的一般思路 (1)确定要研究的化学问题 (2)提出假设：依据已有的知识和一定的化学原理提出假设 (3)设计化学实验方案：控制某些因素，选择适宜的条件、试剂和仪器。 (4)实施实验：观察、记录化学反应的现象、数据。 (5)得出结论：整理分析有关资料，基于实验证据推理判断，检验所作的假设或解释是否合理。 【特别提示】用控制变量法探究物质的性质和变化 物质变化往往受到多个因素的影响，在研究化学反应与外界因素之间的关系时，对影响物质变化规律的因素或条件加以人为控制，使其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，有利于在研究过程中，迅速寻找到物质变化的规律。 课题2 溶液组成的定量探究 考点1 物质的量浓度 1．含义 溶质（用字母B表示）的物质的量浓度是指单位体积溶液中所含溶质B的物质的量的物理量。符号为cB，常用单位为mol·L－1。 2．表达式 cB＝。如1 L溶液中含有1 mol溶质，溶质的物质的量浓度就是1 mol·L－1。 其中，公式中的V指的是溶液的体积而不是溶剂的体积。 【特别提示】配制一定质量分数的溶液的方法（以配制100g 15%NaCl溶液为例）： 用天平称取25gNaCl固体，用天平称取75g水（或用量筒量取75mL水），将NaCl溶解在水中，用玻璃棒搅拌。 考点2 有关物质的量浓度的计算 1．根据定义式计算溶质的物质的量浓度 (1)根据概念表达式cB＝，欲求cB，先求nB和V。 计算溶质的物质的量浓度的关键是从已知条件中找出溶质的物质的量(n)和溶液的体积(V)，据此求出溶质的物质的量浓度cB。 (2)根据物质的量浓度的定义，可以求解溶质的物质的量浓度(c)、溶质的物质的量(n)和溶液的体积(V)： n=cV V= 2．物质的量浓度与质量分数的关系 (1)推导过程： 设溶液体积为1 L，溶液密度为ρ g·mL－1，溶质的质量分数为w，溶质的摩尔质量为M g·mol－1。 则c＝＝＝ mol·L－1。 (2)结论：c＝ mol·L－1(ρ的单位为g·mL－1或g·cm－3)。 3．溶液中离子浓度的计算 (1)单一溶液中溶质组成计算 根据组成规律求算：在溶液中，阴离子与阳离子浓度之比等于化学组成中阴、阳离子个数之比。 如K2SO4溶液中：c(K＋)＝2c(SO)＝2c(K2SO4)。 (2)混合溶液中电荷守恒计算 根据电荷守恒，溶质所有阳离子带正电荷总数与阴离子带负电荷总数相等。 如在Na2SO4、NaCl混合溶液中，c(Na＋)＝2c(SO)＋c(Cl－)，c(Na＋)、c(Cl－)分别为7 mol/L、3 mol/L，则c(SO)＝ mol/L＝2 mol/L。 4．溶液的稀释和混合 (1)溶液的稀释或混合的计算依据 ①将浓溶液加水稀释，稀释前后溶质的物质的量和质量都保持不变。 c(浓)·V(浓)＝c(稀)·V(稀) m(浓)·w(浓)＝m(稀)·w(稀) ②同一溶质不同浓度的两溶液相混合，混合后，溶质的总物质的量(或总质量)等于混合前两溶液中溶质的物质的量之和(或质量之和)。 c1·V1＋c2·V2＝c(混)·V(混) m1·w1＋m2·w2＝m(混)·w(混) (2)混合后溶液的体积 ①若题目中指出不考虑溶液体积的改变，可认为是原两溶液的体积之和； ②若题目中给出混合后溶液的密度，应根据V(混)＝＝来计算。 【归纳小结】物质的量与各物理量之间的关系： 以物质的量为中心，可以将各物理量联系起来进行计算。 考点3 配制一定物质的量浓度的溶液 1．容量瓶的结构与规格（如图） 容量瓶上标有容量瓶的规格、使用温度（一般为20℃），瓶颈上有一刻度线以标示体积。 容量瓶的常用规格有50mL、100mL、250mL、500mL、1 000mL等。 2．容量瓶的使用 (1)使用前要检验容量瓶是否漏水。检验程序：加水→塞瓶塞→倒立→查漏→正立，瓶塞旋转180°→倒立→查漏。 (2)选择容量瓶时应遵循“大而近”的原则，即所配溶液的体积等于或略小于容量瓶的容积。例如，配制450 mL 0.1 mol·L－1的NaCl溶液，需选择500 mL容量瓶。 (3)使用容量瓶注意“五不”：不能溶解固体；不能稀释浓溶液；不能加热；不能作反应容器；不能长期贮存溶液。 3．配制一定物质的量浓度的溶液 【实验探究】配制100 mL 0.100 mol·L－1 的Na2CO3溶液 (1)计算：配制100 mL 0.100 mol·L－1 的Na2CO3溶液所需Na2CO3固体的质量为1.06g。 (2)称量：用天平准确称取碳酸钠固体（若使用托盘天平，称取碳酸钠固体的质量为1.1g）。 (3)溶解：将碳酸钠固体转移至100mL烧杯中，加适量蒸馏水溶解，冷却至室温。 (4)转移：将烧杯中的溶液用玻璃棒小心引流到100mL容量瓶中，用蒸馏水洗涤烧杯内壁及玻璃棒2~3次，并将每次的洗涤液都注入容量瓶中。 振荡容量瓶，使溶液混合均匀。 (5)定容：将蒸馏水注入容量瓶中，直到容量瓶中的液面距离容量瓶的刻度线1~2cm时，改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液的凹液面与刻度线相切。 将容量瓶塞盖上，反复上下颠倒，摇匀。 4．溶液配制的误差分析 (1)分析依据： 根据cB＝＝，分析有关操作对nB或m、V的影响，即可判断实验的误差。 (2)溶液配制的误差分析 以配制一定浓度碳酸钠溶液为例： c(Na2CO3)＝＝ 其中M(Na2CO3)不变，不规范的操作过程会导致n(Na2CO3)【或m(Na2CO3)】和V的值发生变化，从而使所配制溶液的物质的量浓度产生误差。具体情况如下： 能引起误差的一些操作 因变量 c/(mol·L－1) n V 砝码与物品颠倒(使用游码) 减小 — 偏低 称量时间过长 减小 — 偏低 向容量瓶注液时少量溅出 减小 偏低 未洗涤烧杯和玻璃棒 减小 — 偏低 定容时，水多用滴管吸出 减小 — 偏低 定容摇匀后液面下降再加水 — 增大 偏低 定容时仰视刻度线 — 增大 偏低 未冷却至室温就注入容量瓶定容 — 减小 偏高 定容时俯视刻度线 — 减小 偏高 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 — — 不变 (3)误差分析的方法： 在配制一定物质的量浓度的溶液时，很多因素会引起溶液浓度的误差。分析误差时，要根据c＝，围绕实验操作对n或V的影响来分析。 ①凡是使nB增大的因素，使cB偏大。 ②凡是使nB减小的因素，使cB偏小。 ③凡是使V增大的因素，使cB偏小。 (4)定容时仰视或俯视刻度线产生的误差图解： ①仰视刻度线(图1)。由于操作时是以刻度线为基准加水，刻度线低于液面，故加水量偏多，导致溶液体积偏大，浓度偏小。 ②俯视刻度线(图2)。与仰视刻度线恰好相反，刻度线高于液面，故加水量偏少，导致溶液体积偏小，浓度偏大。 考点4 化学反应的计算 1．定量分析溶液组成 (1)确定未知溶液浓度的具体思路 为确定位置溶液的物质的量浓度，将已知物质的量浓度的溶液与一定体积未知物质的量浓度的溶液反应，根据反应时消耗的已知物质的量浓度溶液的体积，通过计算确定未知浓度溶液的物质的量浓度。 (2)实例分析 实验室为确定一瓶稀盐酸的浓度，用0.100mol·L-1NaOH溶液中和25.00mL该盐酸，当酸与碱恰好完全反应时，消耗NaOH溶液24.50mL。求该盐酸的物质的量浓度。 解题思路： 消耗的NaOH溶液的物质的量n(NaOH)=24.50mL×10-3L·mL-1×0.1000 mol·L-1=2.45×10-3mol。 由NaOH+HCl===NaCl+H2O可知，NaOH与HCl的化学计量数相等（均为1），根据n=可知，化学计量数之比等于物质的量之比，由此可得： n(HCl)=n(NaOH)= 2.45×10-3mol。 该盐酸的物质的量浓度为：c(HCl)==0.0980mol·L-1。 2．化学反应中的计算 (1)物质的量在化学方程式计算中的应用 化学反应中参加反应的的各物质的物质的量之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比。 化学方程式 CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(g) 化学计量数之比 1∶2∶1∶2 扩大NA倍之后 NA∶2NA∶NA∶2NA 物质的量之比 1mol∶2mol∶1mol∶2mol 结论 化学方程式中各物质的化学计量数之比＝各物质的物质的量之比 (2)化学反应的计算的基本步骤 写——写出相关的化学方程式 标——在化学方程式中有关物质的化学式下面标出已知物质和所求物质有关物理量的关系，并代入已知量和未知量 列——列出比例式 解——根据比例式求解 答——简明地写出答案 (3)物质的量应用于化学计算的基本方法 ①把已知物的物理量转化为物质的量； ②根据化学方程式或关系式，和已知物的物质的量求出未知物的物质的量； ③把未知物的物质的量转化为未知物的所求物理量。 课题3 人类对原子结构的认识 考点1 人类认识原子结构的历程 1．德谟克利特的古代原子学说 2．道尔顿的近代原子学说——实心球模型 英国科学家道尔顿总结了一些元素形成化合物时的质量比例关系，提出了原子学说。认为物质由原子构成，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变化中不可再分割。 3．汤姆生的“葡萄干面包式”原子结构模型 英国物理学家汤姆生他在1897年发现了原子中存在电子，并用实验方法测出了电子的质量。他推测这种粒子均匀地嵌在云状的正电荷球体中。 4．卢瑟福的带核原子结构模型 英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射现象，提出了带核的原子结构模型。推测原子中心存在原子核，带正电，电子带负电，在其周围高速运行，就像行星围绕太阳运转一样。 5．玻尔的轨道原子结构模型 丹麦物理学家玻尔指出：原子核外，电子在一系列稳定的轨道上运动，每个轨道都具有一个确定的能量值；核外电子在这些稳定的轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。 6．电子云模型(现代原子结构学说) 20世纪初，科学家提出，原子核外电子的运动不遵循经典力学的原理，必须用量子力学模型描述核外电子的运动。即现代量子力学模型（电子云模型）。 考点2 原子核的构成 1．原子的构成 原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子构成的，原子核又是由质子和中子构成的，质子带正电，中子不带电。 2．质量数： 将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数值，加起来所得的数值。 3．原子的表示符号： X表示质子数是Z，质量数为A的一种X原子。 如作为相对原子质量标准的C表示质子数为6，质量数为12的碳原子。 4．构成原子的微粒间的两个关系 (1)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。 (2)核电荷数＝质子数＝核外电子数=原子序数。 【特别提示】 1．原子的构成 2．理解符号X的含义 (1)组成原子的各种微粒及相互关系 ①质子数＝核电荷数＝核外电子数； ②质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)； ③阳离子Xm＋的电子数：N(e－)＝Z－m； ④阴离子Xm－的电子数：N(e－)＝Z＋m。 (2)符号X、、Xd＋、Xe中各个字母的含义 ①a表示元素X的质子数； ②b表示元素X的质量数； ③＋c表示元素X的化合价为＋c； ④d＋表示该离子带有d个单位的正电荷； ⑤e表示1个分子中含有e个X原子。 5．核素、同位素 (1)元素、核素和同位素的概念 元素：具有相同质子数的同一类原子的总称。 核素：具有一定质子数和一定中子数的一种原子。 同位素：质子数相同，质量数(或中子数)不同的核素互称为同位素。 (2)同位素的应用 ①14C在考古工作中用于测定文物的年代； ②U用于制造原子弹、核发电； ③H、H用于制造氢弹； ④放射性同位素释放的射线可用于育种、治疗恶性肿瘤等。 【归纳小结】元素、核素、同位素之间的关系 元　素 核　素 同位素 概 念 具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子的总称 具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子 质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子或同一种元素的不同核素 范 围 宏观概念，对同类原子而言，既有游离态又有化合态 微观概念，对某种元素的一种原子而言 微观概念，对某种元素的原子而言。因同位素的存在而使原子种类多于元素种类 联系 特 性 主要通过形成的单质或化合物来体现 不同的核素可能质子数相同，或中子数相同，或质量数相同，或各数均不相同 同位素(之间)质量数不同，化学性质基本相同 实 例 氢元素、氧元素 H、H、N、C、 Mg是不同的核素 H、H、H为氢元素的同位素 考点3 原子核外电子排布 1．电子层与其电子的能量 各电子层(由内到外) 序号(n) 1 2 3 4 5 6 7 符号 K L M N O P Q 与原子核的距离 由近到远 能量 由低到高 2．原子核外电子排布的一般规律 (1)能量规律（能量最低原理） 核外电子总是尽可能先排布在能量最低的电子层上，然后依次由内向外排布在能量较高的电子层上。 (2)数量规律 ①每层最多容纳2n2个电子； ②最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时不超过2个）； ③次外层电子数目不超过18个，倒数第三层电子数目不超过32个。 3．核外电子排布的表示方法——原子结构示意图 (1)原子结构示意图： ①用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核和核电荷数。 ②用弧线表示电子层。 ③弧线上的数字表示该电子层上的电子数。 ④原子结构示意图中，核内质子数＝核外电子数。 (2)离子结构示意图： ①当主族中的金属元素原子失去最外层所有电子变为离子时，电子层数减少一层，形成与上一周期稀有气体元素原子相同的电子层结构(电子层数相同，每层上所排布的电子数也相同)。如 (2)非金属元素的原子得电子形成简单离子时，形成和同周期稀有气体元素原子相同的电子层结构。如 4．原子结构与元素性质的关系 元素的性质与原子的核外电子排布密切相关，元素的化学性质主要取决于原子的最外层电子排布，元素的化合价的数值也与原子的电子层结构特别是最外层电子数有关。 (1)金属元素原子最外层电子数一般小于4，较易失去电子，化合价常显正价。 (2)非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于4，通常易得到电子，在化合物中化合价常显负价。 (3)稳定结构与不稳定结构 ①稳定结构：原子最外层有8个电子(He为2)处于稳定状态，既不容易失去电子又不容易得到电子，化学性质稳定(如He、Ne、Ar)。 ②不稳定结构：原子容易失去电子或得到电子转化为最外电子层上为8(有些为2)个电子的稳定结构(如易失电子的金属元素、易得电子的非金属元素) 【特别提示】 1．元素的化学性质与原子核外电子排布的关系 (1)化学反应的特点：原子核不发生变化，但核外电子可能发生变化。 (2)元素的化学性质与原子结构的关系 ①活泼金属元素的原子最外层电子数较少(＜4)容易失去。 ②活泼非金属元素的原子最外层电子数较多(＞4)容易从外界获得电子。 ③稀有气体元素原子最外层有8个(He 2个)电子，化学性质稳定，不易得失电子。 2．元素化合价和核外电子排布的关系 (1)活泼金属在反应中，一般失去电子，表现正化合价。 化合价数值＝失去电子的数目 (2)活泼非金属在反应中，一般得到电子，表现负化合价。 最低负化合价＝达到稳定结构所得电子数目 03 素养提升 1．实验安全及常见的事故处理方法 (1)实验操作时，加强“六防意识”，防止事故发生 (2)常见事故的处理方法 常见事故 处理方法 玻璃等创伤急救 先用双氧水清洗伤口，然后涂上红药水或碘酒，最后用创可贴外敷 烫伤和烧伤 用药棉浸75%的酒精轻涂伤处(也可用3%～5%的KMnO4溶液)，再涂烫伤膏 浓酸溅到皮肤上 立即用大量水冲洗，再用3%～5%的NaHCO3溶液清洗 浓碱溅到皮肤上 用大量水冲洗，再涂上硼酸溶液 酸(碱)流到桌上 立即用NaHCO3溶液(或稀醋酸)中和，再用水冲洗，并用抹布拭去 酸(碱)溅到眼中 立即用大量水冲洗，边洗边眨眼睛。若为碱，再用20%的硼酸淋洗；若为酸，再用3%的NaHCO3溶液淋洗 着火处理 ①酒精或有机物小面积着火用湿布或沙子扑盖；②反应器内着火，如果是敞口容器，可用石棉布盖灭；③移走可燃物，切断电源，停止通风 (3)特殊化学试剂的存放方法 ①易吸水、易潮解、易被氧化的物质应密封存放。 ②受热或见光易分解的物质应用棕色瓶盛放，并存放在冷暗处。 ③易燃、易爆的化学试剂应密封保存，并置于冷暗处，远离电源和火源。 ④剧毒化学试剂要单独专柜保存。 2．选择分离提纯方法的依据 (1)“固+固”混合物的分离提纯 (2)“固+液”混合物的分离提纯 (3)“液+液”混合物的分离提纯 3．蒸发结晶和冷却结晶的区别 (1)蒸发结晶是将溶剂蒸发后得到溶质，因此该溶液中只有一种溶质，且热稳定好（受热不发生化学反应）。 (2)冷却结晶主要适用于分离溶解度随温度变化有较大差异的物质，或者溶质的热稳定性较差（受热易分解的物质，如NaHCO3，或含结晶水的物质如CuSO4·5H2O）。 4．萃取和分液操作易错警示 (1)从碘水中提取碘的实验中，不能用酒精代替CCl4作萃取剂，因为酒精与水互溶，不分层。 (2)萃取和分液是两种分离方法，萃取是从均匀的混合物中提取出某种物质，但是还存在于一个容器中。分液是把在一个容器中已经分层的两种液体分到两个容器中。 (3)在用分液漏斗进行分液操作时，为使液体顺利滴下，应将分液漏斗颈上的玻璃塞打开或使塞上的凹槽(或小孔)对准漏斗上的小孔。 5．蒸馏操作易错警示 (1)加热温度不能超过混合物中沸点最高的物质的沸点。 (2)蒸馏时加热不能过快或过慢。 ①蒸馏时加热过猛，火焰太大，易造成蒸馏烧瓶局部受热，使实验数据不准确，而且馏分纯度也不高。 ②加热太慢，蒸气达不到支管口处，不仅蒸馏进行得太慢，而且因温度计水银球不能被蒸气包围或瞬间蒸气中断，使得温度计的读数不规则，读数偏低。 (3)进行蒸馏操作时，应先通冷却水，后加热蒸馏烧瓶。若先加热蒸馏烧瓶，蒸气不能得到充分冷凝，且冷凝器温度过高，通入冷却水时易发生炸裂事故。 (4)在蒸馏水实验中，冷却水的流向是下口进上口出，能使冷凝器中的冷水充满且冷水的流向与气流方向相反，气流由上至下所处的温度越来越低，冷凝效果好。 (5)在蒸馏过程中，加沸石或碎瓷片的作用是防止液体暴沸。若发现忘加沸石，应停止蒸馏，冷却后再补加沸石。 6．物质检验的基本要求 (1)反应要有明显的现象，如颜色变化、沉淀的生成或溶解、气体的生成等。 (2)试剂易得，用量要少；方法易行，操作简单，反应条件容易达到。 (3)排除干扰物的影响：需要检验的物质中如果有干扰物存在，则需要选择试剂对干扰物进行排除；要注意多次加入不同的鉴别试剂进行检验时，应及时排除前次加入试剂可能引入的干扰物质。 如检验Cl－时，CO能与Ag＋结合，生成沉淀，故应加稀硝酸除去。 如检验SO时，CO、SO均能与Ba2＋ 结合生成白色沉淀，故先加入稀盐酸排除上述两种离子存在的可能，但不能加入稀硝酸，因硝酸能将SO氧化成SO。 7．物质检验易错警示 物质检验时，应按照取样→操作→现象→结论的顺序进行描述，具体如下： (1)“先取样，后操作”，若试样是固体，一般先配成溶液再检验。 (2)“取少量溶液分别加入几支试管中”，不得在原试剂瓶中进行检验。 (3)“先现象，后结论”，如向BaCl2溶液中加入稀H2SO4时，现象是“有白色沉淀生成”，不能说成“有白色的BaSO4沉淀生成”。 8．典型离子的检验方法 离子 试剂 现象 注意 沉淀法 Cl－ HNO3和AgNO3 白色沉淀 先用稀HNO3酸化 SO 稀HCl和BaCl2 白色沉淀 须先用HCl酸化 Fe3＋ 稀NaOH溶液 红褐色沉淀 — 气体法 CO 稀盐酸和石灰水 石灰水变浑浊 HCO等也有此现象 9．焰色反应易错警示 (1)不是所有的金属都可呈现焰色反应，金属单质与它的化合物的焰色反应相同。 (2)焰色反应表现的是某些金属元素的性质，是物理过程，用来检验某些金属元素的存在。 (3)观察钾的焰色时，要透过蓝色钴玻璃去观察，这样可以滤去黄光，避免其中含钠杂质所造成的黄色干扰。 (4)因为铂丝灼烧时火焰没有特殊颜色，因此常用铂丝作焰色反应的载体，其他金属，如光洁无锈的铁丝或镍、铬、钨丝等灼烧时火焰也没有特殊颜色，也可以用作焰色反应的载体。 (5)焰色反应是物理变化，不是化学变化，在灼烧时，被检验物质可能发生化学变化，但与火焰的颜色无关。 10．对溶质的物质的量浓度的概念的理解 ①一定物质的量浓度的某溶液，其浓度不因所取体积不同而变化。 ②表达式中的体积(V)是指溶液的体积，不是溶剂的体积，也不是溶质与溶剂的体积之和。 ③计算时要找准溶质。比如Na2O溶于水，溶质是NaOH而不是Na2O。 ④若将气体通入溶液中，则不能将气体体积与溶剂体积进行简单加和。例如：将1 L HCl气体(标准状况)通入1 L 1 mol·L－1盐酸中，盐酸的体积将发生变化，既不等于1 L，也不等于2 L，准确的体积需要通过计算求得。 ⑤溶液与溶液相混合，除特殊说明溶液体积可相加外，其他情况仍用公式V溶液＝计算。 11．配制一定物质的量浓度溶液易错警示 (1)玻璃棒的作用：搅拌促进溶解，引流。 (2)配制一定浓度的碳酸钠溶液时，碳酸钠在烧杯中溶解后，要冷却至室温后才能将溶液转移到容量瓶中，如果溶液未冷却，液体膨胀，向容量瓶中所加的水偏少，这样所配溶液浓度偏高。 (3)定容时先向容量瓶中加蒸馏水直到容量瓶中的液面距离刻度线1~2cm时，改用胶头滴管滴加蒸馏水至凹液面的最低点刚好与刻度线相平。观察所加液体是否达到容量瓶的刻度线，一定要平视。 (4)定容时如果加水超过刻度线，应将所配溶液倒掉，洗净容量瓶重新配制。 12．有关物质的量的计算中的“三个规范” (1)书写规范：各种符号的书写要规范，大写字母与小写字母的意义各不相同。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。 (2)符号规范： ①设未知数直接用各物理量的符号表示，且要注明物质(或粒子)的符号。如设参加反应HCl溶液的体积为V[HCl(aq)]。 ②各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。 如已知NaOH溶液的体积和物质的量浓度，求NaOH溶液的质量时就写成：m(NaOH)＝c(NaOH)×V[NaOH(aq)]×M(NaOH)。 (3)单位规范：把已知量代入计算式中计算时都要带单位且单位要统一。 13．物质的量在化学方程式计算中应用的易错警示 (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)计算时，各种物质不一定都用物质的量表示，也可以用质量表示，气态物质还可以用体积表示，但要注意物质的量与其他各物理量之间的换算关系；只要做到“上下一致，左右相当”即可。 14．原子(离子)结构示意图书写易错警示 (1)要正确区分原子结构示意图和离子结构示意图(通过比较核内质子数和核外电子数)。 (2)将电子排布的几个规律加以融合，不能片面理解，要从整体上加以把握，正确对核外电子进行排布。 (3)示意图的绘制应符合标准，注意图形的完整性，如：圆圈内的“＋”不能省略。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！13 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$