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分离胶体与混在其中的分子、离子
半透膜
更换蒸馏水
淀粉与NaCl
盐析
加入某些盐,使溶质的溶解度降低而析出
烧杯
用固体盐或浓溶液
蛋白质溶液、硬脂酸钠和甘油
气+气
洗气
易溶气与难溶气分开
洗气瓶
长进短出
CO2(HCl)
液化
沸点不同气分开
U形管
常用冰水
NO2(N2O4)
i、蒸发和结晶
蒸发是将溶液浓缩、溶剂气化或溶质以晶体析出的方法。
结晶是溶质从溶液中析出晶体的过程,可以用来分离和提纯几种可溶性固体的混合物。
结晶的原理是根据混合物中各成分在某种溶剂里的溶解度的不同,通过蒸发减少溶剂或降低温度使溶解度变小,从而使晶体析出。
加热蒸发皿使溶液蒸发时、要用玻璃棒不断搅动溶液,防止由于局部温度过高,造成液滴飞溅。
当蒸发皿中出现较多的固体时,即停止加热,例如用结晶的方法分离NaCl和KNO3混合物。
ii、蒸馏
蒸馏是提纯或分离沸点不同的液体混合物的方法。
用蒸馏原理进行多种混合液体的分离,叫分馏。
操作时要注意:
①在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片,防止液体暴沸。
②温度计水银球的位置应与支管底口下缘位于同一水平线上。
③蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的2/3,也不能少于l/3。
④冷凝管中冷却水从下口进,从上口出。
⑤加热温度不能超过混合物中沸点最高物质的沸点,例如用分馏的方法进行石油的分馏。
iii、分液和萃取
分液是把两种互不相溶、密度也不相同的液体分离开的方法。
萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同,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。
选择的萃取剂应符合下列要求:
和原溶液中的溶剂互不相溶;
对溶质的溶解度要远大于原溶剂,并且溶剂易挥发。
在萃取过程中要注意:
①将要萃取的溶液和萃取溶剂依次从上口倒入分液漏斗,其量不能超过漏斗容积的2/3,塞好塞子进行振荡。
②振荡时右手捏住漏斗上口的颈部,并用食指根部压紧塞子,以左手握住旋塞,同时用手指控制活塞,将漏斗倒转过来用力振荡。
③然后将分液漏斗静置,待液体分层后进行分液,分液时下层液体从漏斗口放出,上层液体从上口倒出。
例如用四氯化碳萃取溴水里的溴。
iv、升华
升华是指固态物质吸热后不经过液态直接变成气态的过程。
利用某些物质具有升华的特性,将这种物质和其它受热不升华的物质分离开来,例如加热使碘升华,来分离I2和SiO2的混合物。
2、化学方法分离和提纯物质
对物质的分离可一般先用化学方法对物质进行处理,然后再根据混合物的特点用恰当的分离方法(见化学基本操作)进行分离。
用化学方法分离和提纯物质时要注意:
①最好不引入新的杂质;
②不能损耗或减少被提纯物质的质量
③实验操作要简便,不能繁杂。
用化学方法除去溶液中的杂质时,要使被分离的物质或离子尽可能除净,需要加入过量的分离试剂,在多步分离过程中,后加的试剂应能够把前面所加入的无关物质或离子除去。
对于无机物溶液常用下列方法进行分离和提纯:
(1)生成沉淀法
(2)生成气体法
(3)氧化还原法
(4)正盐和与酸式盐相互转化法
(5)利用物质的两性除去杂质
(6)离子交换法
常见物质除杂方法
序号
原物
所含杂质
除杂质试剂
主要操作方法
1
N2
O2
灼热的铜丝网
用固体转化气体
2
CO2
H2S
CuSO4溶液
3
CO
NaOH溶液
4
灼热CuO
5
HCI
饱和的NaHCO3
6
饱和的NaHS
7
SO2
饱和的NaHSO3
8
CI2
饱和的食盐水
9
10
炭粉
MnO2
浓盐酸(需加热)
11
C
--------
加热灼烧
12
CuO
稀酸(如稀盐酸)
13
AI2O3
Fe2O3
NaOH(过量),CO2
14
15
SiO2
盐酸`氨水
16
ZnO
HCI溶液
过滤,
17
BaSO4
BaCO3
HCI或稀H2SO4
18
NaHCO3溶液
Na2CO3
加酸转化法
19
NaCI溶液
NaHCO3
20
FeCI3溶液
FeCI2
加氧化剂转化法
21
CuCI2
Fe、CI2
22
FeCI2溶液
FeCI3
Fe
加还原剂转化法
23
(磁铁)
吸附
24
Fe(OH)3胶体
蒸馏水
25
CuS
FeS
稀盐酸
26
I2晶体
NaCI
加热升华
27
NaCI晶体
NH4CL
加热分解
28
KNO3晶体
重结晶.
3、物质的鉴别
物质的检验通常有鉴定、鉴别和推断三类,它们的共同点是:
依据物质的特殊性质和特征反应,选择适当的试剂和方法,准确观察反应中的明显现象,如颜色的变化、沉淀的生成和溶解、气体的产生和气味、火焰的颜色等,进行判断、推理。
检验类型
鉴别
利用不同物质的性质差异,通过实验,将它们区别开来。
鉴定
根据物质的特性,通过实验,检验出该物质的成分,确定它是否是这种物质。
推断
根据已知实验及现象,分析判断,确定被检的是什么物质,并指出可能存在什么,不可能存在什么。
检验方法
①
若是固体,一般应先用蒸馏水溶解
②
若同时检验多种物质,应将试管编号
③
要取少量溶液放在试管中进行实验,绝不能在原试剂瓶中进行检验
④
叙述顺序应是:
实验(操作)→现象→结论→原理(写方程式)
①常见气体的检验
常见气体
氢气
纯净的氢气在空气中燃烧呈淡蓝色火焰,混合空气点燃有爆鸣声,生成物只有水。
不是只有氢气才产生爆鸣声;
可点燃的气体不一定是氢气
氧气
可使带火星的木条复燃
氯气
黄绿色,能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝(O3、NO2也能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝)
氯化氢
无色有刺激性气味的气体。
在潮湿的空气中形成白雾,能使湿润的蓝色石蓝试纸变红;
用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近时冒白烟;
将气体通入AgNO3溶液时有白色沉淀生成。
二氧化硫
能使品红溶液褪色,加热后又显红色。
能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
硫化氢
无色有具鸡蛋气味的气体。
能使Pb(NO3)2或CuSO4溶液产生黑色沉淀,或使湿润的醋酸铅试纸变黑。
氨气
无色有刺激性气味,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时能生成白烟。
二氧化氮
红棕色气体,通入水中生成无色的溶液并产生无色气体,水溶液显酸性。
一氧化氮
无色气体,在空气中立即变成红棕色
二氧化碳
能使澄清石灰水变浑浊;
能使燃着的木条熄灭。
SO2气体也能使澄清的石灰水变混浊,N2等气体也能使燃着的木条熄灭。
一氧化碳
可燃烧,火焰呈淡蓝色,燃烧后只生成CO2;
能使灼热的CuO由黑色变成红色。
②几种重要阳离子的检验
(l)H+
能使紫色石蕊试液或橙色的甲基橙试液变为红色。
(2)Na+、K+
用焰色反应来检验时,它们的火焰分别呈黄色、浅紫色(通过钴玻片)。
(3)Ba2+
能使稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液产生白色BaSO4沉淀,且沉淀不溶于稀硝酸。
(4)Mg2+
能与NaOH溶液反应生成白色Mg(OH)2沉淀,该沉淀能溶于NH4Cl溶液。
(5)Al3+
能与适量的NaOH溶液反应生成白色Al(OH)3絮状沉淀,该沉淀能溶于盐酸或过量的NaOH溶液。
(6)Ag+
能与稀盐酸或可溶性盐酸盐反应,生成白色AgCl沉淀,不溶于稀HNO3,但溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+。
(7)NH4+
铵盐(或浓溶液)与NaOH浓溶液反应,并加热,放出使湿润的红色石蓝试纸变蓝的有刺激性气味NH3气体。
(8)Fe2+
能与少量NaOH溶液反应,先生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色Fe(OH)3沉淀。
或向亚铁盐的溶液里加入KSCN溶液,不显红色,加入少量新制的氯水后,立即显红色。
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
(9)Fe3+
能与KSCN溶液反应,变成血红色Fe(SCN)3溶液,能与NaOH溶液反应,生成红褐色Fe(OH)3沉淀。
(10)Cu2+
蓝色水溶液(浓的CuCl2溶液显绿色),能与NaOH溶液反应,生成蓝色的Cu(OH)2沉淀,加热后可转变为黑色的CuO沉淀。
含Cu2+溶液能与Fe、Zn片等反应,在金属片上有红色的铜生成。
③几种重要的阴离子的检验
(1)OH-
能使无色酚酞、紫色石蕊、橙色的甲基橙等指示剂分别变为红色、蓝色、黄色。
(2)Cl-
能与硝酸银反应,生成白色的AgCl沉淀,沉淀不溶于稀硝酸,能溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+。
(3)Br-
能与硝酸银反应,生成淡黄色AgBr沉淀,不溶于稀硝酸。
(4)I-
能与硝酸银反应,生成黄色AgI沉淀,不溶于稀硝酸;
也能与氯水反应,生成I2,使淀粉溶液变蓝。
(5)SO42-
能与含Ba2+溶液反应,生成白色BaSO4沉淀,不溶于硝酸。
(6)SO32-
浓溶液能与强酸反应,产生无色有刺激性气味的SO2气体,该气体能使品红溶液褪色。
能与BaCl2溶液反应,生成白色BaSO3沉淀,该沉淀溶于盐酸,生成无色有刺激性气味的SO2气体。
(7)S2-
能与Pb(NO3)2溶液反应,生成黑色的PbS沉淀。
(8)CO32-
能与BaCl2溶液反应,生成白色的BaCO3沉淀,该沉淀溶于硝酸(或盐酸),生成无色无味、能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体。
(9)HCO3-
取含HCO3-盐溶液煮沸,放出无色无味CO2气体,气体能使澄清石灰水变浑浊或向HCO3-盐酸溶液里加入稀MgSO4溶液,无现象,加热煮沸,有白色沉淀MgCO3生成,同时放出CO2气体。
(10)PO43-含磷酸根的中性溶液,能与AgNO3反应,生成黄色Ag3PO4沉淀,该沉淀溶于硝酸。
(11)NO3-
浓溶液或晶体中加入铜片、浓硫酸加热,放出红棕色气体。
二、常见事故的处理
事故
处理方法
酒精及其它易燃有机物小面积失火
立即用湿布扑盖
钠、磷等失火
迅速用砂覆盖
少量酸(或碱)滴到桌上
立即用湿布擦净,再用水冲洗
较多量酸(或碱)流到桌上
立即用适量NaHCO3溶液(或稀HAC)作用,后用水冲洗
酸沾到皮肤或衣物上
先用抹布擦试,后用水冲洗,再用NaHCO3稀溶液冲洗
碱液沾到皮肤上
先用较多水冲洗,再用硼酸溶液洗
酸、碱溅在眼中
立即用水反复冲洗,并不断眨眼
苯酚沾到皮肤上
用酒精擦洗后用水冲洗
白磷沾到皮肤上
用CuSO4溶液洗伤口,后用稀KMnO4溶液湿敷
溴滴到皮肤上
应立即擦去,再用稀酒精等无毒有机溶济洗去,后涂硼酸、凡士林
误食重金属盐
应立即口服蛋清或生牛奶
汞滴落在桌上或地上
应立即撒上硫粉
三、化学计量
①物质的量
定义:
表示一定数目微粒的集合体
符号n
单位摩尔符号mol
阿伏加德罗常数:
0.012kgC-12中所含有的碳原子数。
用NA表示。
约为6.02x1023
微粒与物质的量
公式:
n=
②摩尔质量:
单位物质的量的物质所具有的质量
用M表示
单位:
g/mol
数值上等于该物质的分子量
质量与物质的量
③气体摩尔体积:
物质的聚集状态
(1)影响物质体积大小的因素有:
①微粒数目;
②微粒大小;
③微粒之间的距离。
(2)对于固态或液态物质,影响其体积的主要因素是微粒的数目和微粒的大小;
对于气态物质,影响其体积的主要因素是微粒的数目和微粒间距离。
(3)对于一定量的气体,影响其体积的因素是温度和压强。
温度一定,压强越大,气体体积越小,压强越小,气体体积越大;
压强一定,温度越高,气体体积越大,温度越低,气体体积越小。
(1)气体摩尔体积
单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积。
气体摩尔体积的符号为Vm,单位为L·
mol-1,气体摩尔体积的表达
在标准状况下(0℃,101kPa),气体摩尔体积Vm≈22.4L·
mol-1也就是说1mol任何气体的体积都约为22.4L。
这里的气体可以是单一气体,也可以是混合气体。
由此也可以推知在标准状况下气体的密度是用气体的摩尔质量除以Vm,
即由此也可推得:
M=ρ·
Vm
(2)阿伏加德罗定律
1.内容:
在同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。
适用范围:
适用于相同条件下任何气体
不同表述:
①若T、P、V相同,则N(或n)相同;
②若T、P、n相同,则V相同。
⑤物质的量浓度:
单位体积溶液中所含溶质B的物质的量。
符号CB单位:
mol/l
CB=nB/V
nB=CB×
V
V=nB/CB
溶液稀释规律
C(浓)×
V(浓)=C(稀)×
V(稀)
⑥溶液的配置
(l)配制溶质质量分数一定的溶液
计算:
算出所需溶质和水的质量。
把水的质量换算成体积。
如溶质是液体时,要算出液体的体积。
称量:
用天平称取固体溶质的质量;
用量简量取所需液体、水的体积。
溶解:
将固体或液体溶质倒入烧杯里,加入所需的水,用玻璃棒搅拌使溶质完全溶解.
(2)配制一定物质的量浓度的溶液
(配制前要检查容量瓶是否漏水)
算出固体溶质的质量或液体溶质的体积。
用托盘天平称取固体溶质质量,用量简量取所需液体溶质的体积。
将固体或液体溶质倒入烧杯中,加入适量的蒸馏水(约为所配溶液体积的1/6),用玻璃棒搅拌使之溶解,冷却到室温后,将溶液引流注入容量瓶里。
洗涤(转移):
用适量蒸馏水将烧杯及玻璃棒洗涤2-3次,将洗涤液注入容量瓶。
振荡,使溶液混合均匀。
定容:
继续往容量瓶中小心地加水,直到液面接近刻度2-3mm处,改用胶头滴管加水,使溶液凹面恰好与刻度相切。
把容量瓶盖紧,再振荡摇匀。
补充:
1.使用容量瓶的注意事项:
a)按所配溶液的体积选择合适规格的容量瓶。
(50mL、100mL、250mL、500mL)
b)使用前要检查容量瓶是否漏水。
c)使用前要先用蒸馏水洗涤容量瓶。
d)容量瓶不能将固体或浓溶液直接溶解或稀释,容量瓶不能作反应器,不能长期贮存溶液。
5、过滤
过滤是除去溶液里混有不溶于溶剂的杂质的方法。
过滤时应注意:
①一贴:
将滤纸折叠好放入漏斗,加少量蒸馏水润湿,使滤纸紧贴漏斗内壁。
②二低:
滤纸边缘应略低于漏斗边缘,加入漏斗中液体的液面应略低于滤纸的边缘。
③三靠:
向漏斗中倾倒液体时,烧杯的夹嘴应与玻璃棒接触;
玻璃棒的底端应和过滤器有三层滤纸处轻轻接触;
漏斗颈的末端应与接受器的内壁相接触,例如用过滤法除去粗食盐中少量的泥沙。
一定物质的量浓度溶液配制的误差分析
一、误差分析的理论依据
根据cB=nB/V可得,一定物质的量浓度溶液配制的误差都是由溶质的物质的量nB和溶液的体积V引起的。
误差分析时,关键要看配制过程中引起n和V怎样的变化。
在配制一定物质的量浓度溶液时,若nB比理论值小,或V比理论值大时,都会使所配溶液浓度偏小;
若nB比理论值大,或V比理论值小时,都会使所配溶液浓度偏大。
二、误差原因实例归纳
为了便于同学们理解,我们对产生误差的原因归纳分析如下:
(一)由概念不清引起的误差
1.容量瓶的容量与溶液体积不一致。
例:
用500mL容量瓶配制450mL0.1moL/L的氢氧化钠溶液,用托盘天平称取氢氧化钠固体1.8g。
分析:
偏小。
容量瓶只有一个刻度线,且实验室常用容量瓶的规格是固定的(50mL、100mL、250mL、500mL、1000mL),用500mL容量瓶只能配制500mL一定物质的量浓度的溶液。
所以所需氢氧化钠固体的质量应以500mL溶液计算,要称取2.0g氢氧化钠固体配制500mL溶液,再取出450mL溶液即可。
2.溶液中的溶质与其结晶水合物的不一致。
配制500mL0.1moL/L的硫酸铜溶液,需称取胆矾8.0g。
胆矾为CuSO4·
5H2O,而硫酸铜溶液的溶质是CuSO4。
配制上述溶液所需硫酸铜晶体的质量应为12.5g,由于所称量的溶质质量偏小,所以溶液浓度偏小。
(二)由试剂纯度引起的误差
3.结晶水合物风化或失水。
用生石膏配制硫酸钙溶液时,所用生石膏已经部分失水。
偏大。
失水的生石膏中结晶水含量减少,但仍用生石膏的相对分子质量计算,使溶质硫酸钙的质量偏大,导致所配硫酸钙溶液的物质的量浓度偏大。
4.溶质中含有其他杂质。
配制氢氧化钠溶液时,氢氧化钠固体中含有氧化钠杂质。
氧化钠固体在配制过程中遇水转变成氢氧化钠,31.0g氧化钠可与水反应生成40.0g氢氧化钠,相当于氢氧化钠的质量偏大,使结果偏大。
(三)由称量不正确引起的误差
5.称量过程中溶质吸收空气中成分。
配制氢氧化钠溶液时,氢氧化钠固体放在烧杯中称量时间过长。
氢氧化钠固体具有吸水性,使所称量的溶质氢氧化钠的质量偏小,导致其物质的量浓度偏小。
所以称量氢氧化钠固体时速度要快或放在称量瓶中称量最好。
6.称量错误操作。
配制氢氧化钠溶液时,天平的两个托盘上放两张质量相等的纸片。
在纸片上称量氢氧化钠,吸湿后的氢氧化钠会沾在纸片上,使溶质损失,浓度偏小。
7.天平砝码本身不标准。
天平砝码有锈蚀。
天平砝码锈蚀是因为少量铁被氧化为铁的氧化物,使砝码的质量增大,导致实际所称溶质的质量也随之偏大。
若天平砝码有残缺,则所称溶质的质量就偏小。
8.称量时药品砝码位置互换。
配制一定物质的量浓度的氢氧化钠溶液,需称量溶质4.4g,称量时天平左盘放砝码,右盘放药品。
溶质的实际质量等于砝码质量4.0g减去游码质量0.4g,为3.6g。
即相差两倍游码所示的质量。
若称溶质的质量不需用游码时,物码反放则不影响称量物质的质量。
9.量筒不干燥。
配制一定物质的量浓度的硫酸溶液时,用没有干燥的量筒量取浓硫酸。
相当于稀释了浓硫酸,使所量取的溶质硫酸的物质的量偏小。
10.量筒洗涤。
用量筒量取浓硫酸倒入小烧杯后,用蒸馏水洗涤量筒并将洗涤液转移至小烧杯中。
用量筒量取液体药品,量筒不必洗涤,因为量筒中的残留液是量筒的自然残留液,在制造仪器时已经将该部分的体积扣除,若洗涤并将洗涤液转移到容量瓶中,所配溶液浓度偏高。
11.量筒读数错误。
用量筒量取浓硫酸时,仰视读数。
读数时,应将量筒放在水平桌面上,使眼睛与量筒中浓硫酸的凹面处相平。
仰视读数时,读数偏小,实际体积偏大,所取的硫酸偏多,结果配制的溶液浓度偏大。
(四)由溶解转移过程引起的误差
12.未冷却溶液直接转移。
配制氢氧化钠溶液时,将称量好的氢氧化钠固体放入小烧杯中溶解,未冷却立即转移到容量瓶中并定容。
容量瓶上所标示的使用温度一般为室温。
绝大多数物质在溶解或稀释过程中常伴有热效应,使溶液温度升高或降低,从而影响溶液体积的准确度。
氢氧化钠固体溶于水放热,定容后冷却至室温,溶液体积缩小,低于刻度线,浓度偏大。
若是溶解过程中吸热的物质,则溶液浓度偏小。
13.转移溶质有损失。
转移到容量瓶过程中,有少量的溶液溅出。
在溶解、转移的过程中由于溶液溅出,溶质有损失。
使溶液浓度偏小。
14.烧杯或玻璃棒未洗涤。
转移后,未洗涤小烧杯和玻璃棒,或者虽洗涤但未将洗涤液一并转移至容量瓶中。
溶质有损失。
(五)由定容过程引起的误差
15.定容容积不准确。
定容时,加水超过刻度线,用胶头滴管吸取多余的液体至刻度线。
当液面超过刻度线时,溶液浓度已经偏小。
遇到这种情况,只有重新配制溶液。
16.定容后多加蒸馏水。
定容摇匀后,发现液面下降,继续加水至刻度线。
容量瓶摇匀后发现液面下降是因为极少量的溶液润湿磨口或附着在器壁上未流下来,不会引起溶液浓度的改变。
此时加水会引起浓度偏小。
17.定容时视线不平视。
定容时仰视。
偏低。
定容时仰视,容量瓶内液面最低点高于刻度线,使浓度偏小;
反之,俯视时,容量瓶内液面最低点低于刻度线,使浓度偏大。
(六)对实验结果无影响的操作
18.称量溶质的小烧杯没有干燥。
无影响。
因为所称溶质质量是两次称量数据之差,其溶质的物质的量正确,则物质的量浓度无影响。
19.配制前容量瓶中有水滴。
溶质的质量和溶液的体积都没有变化。
20.定容摇匀后少量溶液外流。
定容摇匀后,溶液的配制已经完成。
从中任意取出溶液,浓度不会发生改变。
以上分析了配制一定物质的量浓度溶液实验误差的原因及分析方法。
从概念不清、药品纯度、称量错误、溶解转移、定容错误五个方面和十七个小点进行了讨论。
而有些操作对浓度误差是无影响的,如第六方面也要引起大家的注意。
第二章
化学物质及其变化
一、物质的分类
金属:
Na、Mg、Al
单质
非金属:
S、O、N
酸性氧化物:
SO3、SO2、P2O5等
氧化物
碱性氧化物:
Na2O、CaO、Fe2O3
氧化物:
Al2O3等
纯
盐氧化物:
CO、NO等
净
含氧酸:
HNO3、H2SO4等
物
按酸根分
无氧酸:
HCl
强酸:
HNO3、H2SO4、H
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