第一章 化学研究的天地（期中复习课件）高一化学上学期沪科版

第一章 化学研究的天地 考点串讲 1 目录 01 物质的分类 02 物质的量 03 化学中常用的实验方法 物质的分类 01 类别 性质 应用 再以生活中最常见的氯化钠为例。按照物质组成来分，它属于盐类，如果进一步按照负离子种类分类，属于盐酸盐，我们知道氯离子遇到银离子则会形成氯化银的白色沉淀，所以氯化钠能与硝酸银反应生成氯化银，在刑侦鉴定工作中可以利用这一性质检验指纹。如果按照正离子种类分类，氯化钠属于钠盐，钠元素焰色反应为黄色，因此氯化钠可以用于制作黄色烟花；此外，钠离子能与味觉细胞作用产生咸味信号，因此氯化钠可以作为调味剂。如果按聚集状态分类，且考虑到溶解度的特性，氯化钠属于易溶于水的固体，同时，氯化钠溶解度随温度变化不显著的性质决定了从水溶液中提取的氯化钠的方法应该是蒸发结晶，因此工业上运用太阳能蒸发法提取海盐。通过这个案例，我们可以再次体会到，通过类别预测性质，最终决定应用，这一认识事物的过程。 4 对NaCl的不同 分类方式 按物质组成： 盐 按负离子： 盐酸盐 氯离子与银离子 反应生成氯化银 鉴定指纹 按正离子： 钠盐 钠元素焰色反应 为黄色 制作黄色火焰烟花 钠离子与味觉细胞作用产生咸味信号 作调味剂 按聚集状态： （常温）固体 按溶解度： 易溶于水且溶解度随温度变化不显著 从水溶液中提取NaCl的方式为蒸发 使用太阳能蒸发法提取海盐 1．宏观差异： 一、物质的聚集状态 聚集状态 宏观性质 是否有固定形状 是否容易被压缩 气态 否 容易 液态 否 较难 固态 有 难 我们以物质的聚集状态分类为例，分别来看一下在宏观和微观两个维度上是如何来进行分类的。我们知道，物质的聚集状态可以简单分为固态、液态和气态三类。让我们从形状和可压缩性角度来对这三种聚集状态进行区分吧。 气态物质没有固定形状，易于被压缩；固态则有固定形状，几乎不能被压缩；而液态介于两者之间，没有完全固定的形状，但是较难被压缩。这就是三种聚集状态物质在宏观性质上的差异。 那么从微观视角来说，三种聚集状态的差别是什么呢？ 5 聚集状态 固态 液态 气态 物质的聚集状态（微观模型） 不同聚集状态的物质宏观性质的差异，是由微粒间距离和作用力强弱的差异造成的。 我们可以用图示的方法来表示物质三类聚集状态的特点，这就是物质聚集状态的微观模型。不同聚集状态的物质宏观性质的差异，是由微粒间距离和作用力强弱的差异造成的。 6 2．微观差异： 微粒间距离与作用力差异 一、物质的聚集状态 聚集状态 微观性质 微粒间距离的 远近 微粒间作用力的 强弱 气态 远 弱 液态 较近 较强 固态 近 强 改变微粒间距离与作用力强弱 能改变物质的聚集状态 我们继续来完成物质聚集状态在微观层面上的差异分析。 气体微粒间距离最远，微粒间作用力最弱，因此很容易压缩，也没有固定形状；液体微粒间距离相对较近，所以可压缩性下降，微粒间作用力相对较强，但微粒间可以滑行和滑动，所以没有固定形状；而固体微粒间距离最近，基本不可压缩，微粒间作用力很强，使得微粒相对位置固定，所以固体有固定形状。这就是物质聚集状态的微观差异，这些差异最终导致了宏观上的不同。 运用这种宏观与微观结合的思想，我们还可以进一步发现，只要能够改变微粒间距离和作用力强弱，就能改变物质的聚集状态。 7 3．物质的三态变化： 改变微粒间距离与作用力强弱能改变物质的聚集状态 条件：温度和压强 一、物质的聚集状态 固态 液态 气态 汽化 液化 熔化 凝固 升华 凝华 物质三态变化本质上就是微粒间距离和作用力强弱的变化。在初中物理中我们已经学习过物质三态间的转化关系，一共有六种变化。能引起这些变化的操作就是改变温度和压强，你能从微观角度来进行解释吗？ 8 3．物质的三态变化： 改变微粒间距离与作用力强弱能改变物质的聚集状态 条件：温度和压强 固态 液态 气态 汽化 液化 熔化 凝固 升华 凝华 降温/加压 降温/加压 降温/加压 升温/减压 升温/减压 升温/减压 改变物质聚集状态的一般操作 一、物质的聚集状态 由此，我们可以总结出，升温和减压操作可以引发熔化、汽化和升华等变化；而降温和加压操作则会导致液化、凝固和凝华等转化。这就是改变物质聚集状态的一般操作。 9 物质的量 02 实验室常用二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气： 通常情况下，氯气为黄绿色，有强烈刺激性气味，有毒，密度比空气大，能溶于水。 被氢氧化钠溶液吸收时发生反应： Cl2 + 2NaOH == NaCl + NaClO + H2O MnO2 + 4HCl（浓）== MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O △ 设计实验室制备氯气的装置 氯气的制备 Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O 气体发生 气体收集 尾气吸收 实验室制备Cl2的装置 MnO2 浓盐酸 浓NaOH溶液 通常情况下，氯气为黄绿色，有强烈刺激性气味，有毒，密度比空气大，能溶于水。 通过上述装置和方法制得的氯气纯净吗？是否含有杂质？ 盐酸具有挥发性，反应过程中，可能会有HCl、水蒸气与氯气一起逸出 19 化学中常用的实验方法 03 物质的分离与提纯 化学中常用的实验方法 21 实验1：四氯化碳、酒精、蒸馏水的混合 操作 现象 结论 四氯化碳与水的混合 酒精与水的混合 四氯化碳与酒精的混合 水— 四氯化碳— （少量） 四氯化碳与水互不 相溶且密度比水大 溶液分层； 上层是水层， 下层是四氯化碳层 水— 酒精— （少量） 酒精— 四氯化碳— （少量） 溶液不分层 溶液不分层 酒精与水互溶 四氯化碳与酒精互溶 深入思考：如果三者混合会怎样呢？三者不同顺序、不同比例的混合又会怎样呢？ 22 定义：利用某种溶质在两种溶剂中溶解能力的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的方法。 实验1中， 被萃取的溶质： 原溶剂： 新溶剂（萃取剂）： 碘 水 四氯化碳 萃取 “萃” 意为聚集 如群英荟萃 二、出类拔“萃”（原理） 23 萃取剂的选择原则 溶质在萃取剂中的溶解度更大 萃取剂与原溶剂互不相溶 萃取剂与原溶质、原溶剂互不反应 二、出类拔“萃”（原理） 24 利用某种溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解能力的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的方法。 萃取 分液 把两种互不相溶的液体分离开的操作方法。 二、出类拔“萃”（原理） 环节5，学以致用 25 铁圈 铁架台 锥形瓶 四、取之有“道”（方法） 1.萃取与分液的实验装置： 铁架台 铁圈 分液漏斗 锥形瓶（或烧杯） 2. 萃取与分液的操作 分别量取一定体积的碘水和CCl4，倒入分液漏斗中 盖紧顶塞，关闭活塞，振荡， 振荡过程中不断放气 将分液漏斗放置在铁架台上，静置分层 取下顶塞，控制活塞，使下层液体沿烧杯内壁流出 当液面接近活塞处时，控制活塞，减小流速 取下分液漏斗，将上层液体从上口倒出 用CCl4萃取碘水中的碘 四、取之有“道”（方法） 环节4，取之有道 注意事项 （1） 分液漏斗在使用前必须进行检漏。 （2） 振荡时，须不断放气，以减小分液漏斗内压强。 （3） 分液时，先将下层液体从下口流出，再将上层液体从上口倒出。 （4） 分液时，须将分液漏斗上的玻璃塞打开，保持漏斗内外压强一致，以方便液体流出 （5） 漏斗颈的下端要贴紧烧杯的内壁以防止液体溅出。 物质的检验 化学中常用的实验方法 29 一、沉淀法 检测对象 实验现象 加入稀HNO3 加入AgNO3溶液 Cl- 无明显现象 白色沉淀 Cl-的检验 试剂 实验现象 加入盐酸 加入BaCl2溶液 Na2SO4溶液 无明显现象 白色沉淀 的检验 二、气体法 试剂 实验现象 Na2CO3 溶液 将气体通入 澄清石灰水 加入盐酸 产生无色无味 的气体 澄清石灰水 变浑浊 的检验 总结：通过加入某种试剂，将待测物转化为易于鉴别的气体，这种方法称为气体法。 酸 碱 三、显色法 总结：使特定组分发生化学反应，产生特征颜色，这种方法称为显色法。 Na+、K+的检验 钠元素：黄色火焰 钾元素：紫色火焰 四、焰色反应 总结：许多金属或者他们的化合物在火焰上灼烧会使火焰呈现特殊的颜色，这种反应叫做焰色反应。 转移 计算 装瓶贴签 准备：选容量瓶,并检漏 配制一定物质的量浓度溶液方法 摩尔 物质的量 mol 6.02×1023 原子 分子 离子 n 1．物质的量 (1)概念：表示 的集合体的物理量，是国际单位制中七个基本物理量之一。 (2)符号及单位：符号为___，单位为 。 2．摩尔 (1)概念：摩尔是 的单位，符号： 。 (2)标准：1 mol粒子集合体所含的粒子数约为 。 (3)计量对象： 、 、 、原子团、电子、质子、中子等微观粒子。 含有一定数目粒子 NA n＝eq \f(N,NA) 0.5 mol 2 mol 3．阿伏加德罗常数 (1)定义：1 mol任何粒子的粒子数，符号为 ，通常用______________表示。 (2)物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数(N)之间的关系：________。例如：3.01×1023个Cu原子的物质的量为_______，1.204×1024个H2O分子的物质的量为 。 6.02×1023 mol－1 M g/mol g·mol－1 6.02×1023 相对原子质量 相对分子质量 相对原子 质量 相对分子质量 18 g·mol－1 0.5 mol 4．摩尔质量 (1)定义： 的物质所具有的质量。符号： ，单位： 或 。 (2)数值：1 mol的任何粒子集合体都约含有 个粒子。由于1 mol任何粒子或物质的质量以克为单位时，其数值都与该粒子的 或 相等，所以摩尔质量以g·mol－1为单位时，在数值上等于该粒子的________ ______或 。例如：H2O的相对分子质量为18，则H2O的摩尔质量为 。 (3)物质的量、质量和摩尔质量的关系：__________。例如：O2的摩尔质量为32 g·mol－1，则16 g O2的物质的量为 ，1.5 mol O2的质量为 。 48 g n＝eq \f(m,M) 单位物质的量 粒子的大小 粒子之间的距离 相同 粒子的大小 阅读教材，回答下列问题： 1．物质体积大小的决定因素： 、 、_______________。 2．探究讨论 (1)温度和压强一定，1 mol不同的固态物质或液态物质含有的粒子数 ，而粒子之间的距离很小，但_________不同，所以1 mol不同的固态物质或液态物质的体积是不相同的。 粒子数目 相等 温度 压强 相同的体积 相同数目 物质的量 (2)对于气体来说：粒子之间的距离远远大于粒子本身的直径，因此，当粒子数相同时，气体体积的大小则主要取决于气体 。温度和压强一定，气体粒子之间的距离可以看成是 的，因此，在相同 和 下，粒子数相同的任何气体都具有 。 3．阿伏加德罗定律：同温同压下，相同体积的任何气体都含有 的粒子，即具有相同的 。 粒子之间的距离 (2)在相同的温度和压强下，1 mol任何气体含有的分子数都相同，分子之间的平均距离也近似相等，所以它们的体积基本相同。 1．准确理解决定气体体积因素的两个思维模型 (1)对于气体来说，在常温、常压下，分子之间的平均距离比分子直径大得多，因此一定量的气体体积的大小主要取决于气体分子之间的平均距离。 (2)气体都是由分子组成的，因此气体的物质的量指代的是气体分子的物质的量，而不是其组成原子的物质的量。注意分析分子的组成。如Ar是单原子分子，O2是双原子分子，O3是三原子分子。 (3)同温、同压、同体积和同分子数，共同存在，相互制约，只要“三同”成立，第四“同”必定成立。 2．准确理解阿伏加德罗定律 (1)阿伏加德罗定律只适用于气体，且既适用于单一气体，也适用于混合气体。 $$