化学基本理论复习一.docx
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化学基本理论复习一
化学基本理论复习一
专题一
质量守恒定律 阿伏加德罗常数及定律
[知识规律总结]
一、质量守恒定律
1.内容
参加化学反应的物质的质量总和等于反应后生成的物质的质量总和。
2.实质
化学反应前后元素的种类和原子的个数不发生改变。
二、阿伏加德罗定律
1.内容
在同温同压下,同体积的气体含有相同的分子数。
即“三同”定“一同”。
2.推论
(1)同温同压下,Vl/V2=nl/n2
(2)同温同体积时,p1/p2=n1/n2=N1/N2
(3)同温同压等质量时,V1/V2=M2/M1
(4)同温同压同体积时,
注意:
阿伏加德罗定律也适用于相互不发生反应的混合气体。
三、阿伏加德罗常数
物质的量是以阿伏加德罗常数来计量的,0.012kg碳-12所含的碳原子数就是阿伏加德罗常数(NA)。
6.02×1023mol-1是它的近似值。
注意:
叙述或定义摩尔时一般用“阿伏加德罗常数”,在具体计算时常取6.02×1023mol-1。
[思维技巧点拔]
一、质量守恒定律的直接应用
[例1] 有一在空气里暴露过的KOH固体样品,经分析其含水7.65%,含K2CO34.32%。
其余是KOH。
若将ag样品放入bmL1mol/L的盐酸中,使其充分作用后,多余酸用25.25mLcmol/L的KOH溶液恰好中和完全。
蒸发所得溶液,得到固体质量的表达式中(单位g)( )
A.只含有a B.只含有b C.可能含有b D.一定有a、b和c
[解析]
本题如使用Cl原子守恒的方法可大大简化解题步骤。
由题意,反应后溶液为KCl溶液,其中的Cl-来自盐酸,所以所得KCl固体的物质的量与HCl的物质的量相等,即为0.001bmol,质量为0.0745bg。
如果解题时使用ag这个数据,也能获得答案,此时答案中也会含有b,请读者自行解答。
正确答案为:
C。
[例2] 在一定条件下,16gA和22gB恰好反应生成C和4.5gD。
在相同条件下,8gA和15gB反应可生成D和0.125molC.从上述事实可推知C的式量为 。
[解析]
根据质量守恒定律,当16gA与22gB恰好反应生成4.5gD的同时,生成C的质量应为16十22一4.5=33.5g,当8gA和15gB反应时,根据判断B是过量的,A与C的质量关系应是16:
33.5=8:
x,x=16.75g,M(C)=16.75g/0.125mol=134g/mol,即C的式量为134。
二、阿伏加德罗常数的直接应用
[例3] 下列说法正确的是(NA表示阿伏加德罗常数值)( )
A.标准状况下,以任意比例混合的甲烷和丙烷混合物22.4L,其所含有的分子数为NA
B.标准状况下,1L辛烷完全燃烧后,所生成气态产物的分子数为
NA
C.常温常压下,活泼金属从盐酸中置换出1molH2时发生转移的电子数为2NA
D.常温常压下,1mol氦气含有的核外电子数为4NA
[解析]
阿伏加德罗定律所述的气体包括混合气体。
标准状况下,22.4L混合气体所含有的分子数为NA,所以选项A正确。
标准状况下。
辛烷是液体,不能使用标准状况下气体的摩尔体积22.41/mol这一量,所以1L辛烷的物质的量不是1/22.4mol,选项B错误。
每生成1molH2时必有2molH+获得2mol电子,即转移电子数为2NA,选项C正确。
1个氦原子核外有2个电子,氦气是单原子分子,所以1mol氦气含有2mol电子,所以选项D错误。
正确答案为:
AC。
三、阿伏加德罗定律与化学方程式计算的综台应用
[例4] 在一定条件下,有aLO2和O3的混合气体,当其中的O3全部转化为O2时,体积变为1.2aL,求原混合气中O2和O3的质量百分含量。
[解析]
由阿伏加德罗定律,结合化学方程式的意义可知,化学方程式中气体物质的化学计量数之比等于其体积比,所以此题实际是应用阿伏加德罗定律的题。
设混合气体中O3占xL,则O2为
四、阿伏加德罗定律与质量守恒定律的综合应用
[例5] 在某温度时,一定量的元素A的氢化物AH3在一定体积密闭容器中可完全分解成两种气态单质,此时压强增加了75%。
则A单质的一个分子中有 个A原子,AH3分解反应的化学方程式为 。
[解折]
由阿伏加德罗定律的推论:
相同温度和压强时,p1/p2=N1/N2得反应前后气体的分子数之比为1:
1.75=4:
7,可理解为反应式左边气体和反应式右边气体系数之和的比为4:
7,再按氢原子守恒不妨先将反应式写为4AH3=A( )十6H2,再由A原子守恒得A右下角的数字为4。
本题答案为:
4,4AH3=A4十6H2。
五、阿伏加德罗定律与化学平衡的综合应用
[例6] 1体积SO2和3体积空气混合后,在450℃以上通过V2O5催化剂发生如下反应:
2SO2(气)+O2(气)
2SO3(气),若在同温同压下测得反应前后混合气体的密度比为0.9:
1。
则反应掉的SO2是原有SO2的 %。
[解析]
由阿伏加德罗定律的推论可知:
体积。
设参加反应的SO2为x体积,由差量法
2:
1=x:
0.4解得x=0.8体积,所以反应掉的体积是原有
。
六、阿伏加德罗定律与热化学方程式的综合应用
[例7] 将4g甲烷和适量氧气混合后通入一密闭容器中,点燃使之恰好完全反应,待恢复到原温度后,测得反应前后压强分别为3.03×105Pa和1.01X105Pa,同时又测得反应共放出222.5kJ热量。
试根据上述实验数据,写出该反应的热化学方程式。
[解析]
书写热化学方程式有两个注意事项:
一是必须标明各物质的聚集状态,二是注明反应过程中的热效应。
要写本题的热化学方程式,需要解决两个问题,一是水的状态,二是反应过程中对应的热效应。
由阿伏加德罗定律的推论可知:
,根据甲烷燃烧反应的化学方程式可知,水在该状态下是液体(想一想,如为气体则反应前后的压强比应为多少?
),因4g甲烷燃烧时放出222.5kJ热量,则1mol甲烷燃烧时放出的热量为
。
本题答案为:
专题二
氧化还原再打造
一.氧化还原反应中的有关判断
1.氧化还原反应、氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物的判断
氧化还原反应的实质是电子的转移,特征是反应前后元素的化合价发生了变化。
我们判断某反应是否为氧化还原反应,可根据反应前后元素的化合价是否发生了变化这一特征。
氧化还原反应中的概念一般是成对出现的,理清概念是解决问题的关键。
表2—1 氧化还原反应中反应物与生成物的关系
反应物
变化特点
生成物
还原剂
失、高、氧
氧化产物
氧化剂
得、低、还
还原产物
2.氧化性、还原性强弱的判断
(1)根据元素的化合价
若物质中元素具有最高价,则该元素只有氧化性;物质中元素具有最低价时,该元素只有还原性;物质中元素具有中间价时,该元素既有氧化性又有还原性。
对于同一种元素,价态越高,其氧化性就越强;价态越低,其还原性就越强。
(2)根据氧化还原反应方程式
在同一氧化还原反应中,氧化性:
氧化剂>氧化产物
还原性:
还原剂>还原产物
氧化剂的氧化性越强,则其对应的还原产物的还原性就越弱;还原剂的还原性越强,则其对应的氧化产物的氧化性就越弱。
(3)根据金属活动性顺序表
在金属活动性顺序表中,金属的位置越靠前,其还原性就越强(铂金除外);金属的位置越靠后,其阳离子的氧化性就越强。
(4)根据元素周期表
同周期元素,随着核电荷数的递增,氧化性逐渐增强,还原性逐渐减弱。
同主族元素,随着核电荷数的递增,氧化性逐渐减弱,还原性逐渐增强。
(5)根据反应的难易程度
氧化还原反应越容易进行(表现为反应所需条件越简单),则氧化剂的氧化性和还原剂的还原性就越强。
(6)其它条件
一般溶液的酸性越强或温度越高,则氧化剂的氧化性和还原剂的还原性就越强,反之则越弱。
注意:
①氧化还原性的强弱只与该原子得失电子的难易程度有关,而与得失电子数目的多少无关。
得电子能力越强,其氧化性就越强;而失电子能力越强,其还原性就越强。
②同一元素相邻价态间不发生氧化还原反应。
二、氧化还原反应方程式的配平
1.依据原则
在氧化还原反应中,元素得失电子的总数(或化合价升降的总数)相等。
2.配平方法
一标、二找、三定、四平、五查。
(具体参见下面的例题)
思维技巧点拔
一、氧化性和还原性强弱的判断
[例1] 根据反应式:
(1)
,
(2)
,可判断离子的还原性从强到弱的顺序是
解析:
根据“氧化剂+还原剂=氧化产物+还原产物”中“氧化剂的氧化性>氧化产物,还原剂的还原性>还原产物”,根据⑴有还原性I->Fe2+,根据⑵有还原性Fe2+>Br-。
正确选项为:
B。
[例2] G、Q、X、Y、Z均为氯的含氧化合物,我们不了解它们的分子式(或化学式),但知道它们在一定条件下具有如下的转换关系(未配平)
这五种化合物中氯元素的化合价由低到高的顺序为
[解析]
根据氧化还原反应的特征可知,氧化还原反应中元素化合价有升必有降。
由
(1)得化合价Q>G,因为该反应为歧化反应,G中氯元素的化合价必介于Q和-1价氯之间。
同理由(3)结合
(1)得化合价Q>Y>G,由
(2)得化合价X>Q,由(4)结合
(2)得化合价X>Z>Q。
正确答案为:
B。
二、氧化还原反应方程式配平的常见题型
1.定项配平
[例3] 配平下列方程式,将系数填在空格内:
[解析]
分析反应前后Cl和P的化合价变化,每个氯原子由
,化合价升高数为6,而每个P原子化合价由0变为+5,P4中4个P的原子降低数为20,由最小公倍数可得HClO3前的系数为10,P4前的系数为3,其它元素原子的系数使用观察法配平。
配平的中间步骤可表示如下:
2.缺项配平
[例4] 完成并配平下列化学方程式:
解析:
比较反应式两边的原子或原子团可知,右边有18个
离子,左边只有1个
离子,应在HCl前加18,再比较反应式两边H、O原子个数不等。
可见未知生成物中含有氢、氧元素,未知物应为水,由原子个数守恒得系数为8。
本题答案为:
3.未知量配平
[例5] 由硫可得多硫化钠Na2Sx,x值一般为2~6,已知Na2Sx与NaClO反应的化学方程式如下:
试配平上述方程式,若某多硫化钠在反应中消耗的NaClO和NaOH的物质的量之比为2:
1,试以求得的x值写出该多硫化钠的分子式_________。
[解析]
本题解答的关键必须正确标出Na2Sx中硫的化合价,由化合物中化合价的代数和等于零这一原则得硫的化合价为
。
分析反应前后元素的化合价变化情况,硫元素由
升高到+6价,每个硫原子净升高级为
,x个硫原子共升高6x+2,NaClO中氯元素的化合价由+1降到—1价,净降低数为2,根据最小公倍数可得Na2Sx前的系数为1,NaClO和NaCl前的系数为3x+1。
其它物质前面的系数使用观察法配平。
本题答案为:
根据“反应中消耗的NaClO和NaOH的物质的量之比为2:
1”有
,算出x=5。
多硫化钠的化学式为Na2S5。
4.有机氧化还原反应方程式配平
[例6]
当KMnO4消耗0.05mol时,产生的CO2的体积为_______L(标准状况)。
[解析]
有机氧化还原反应方程式的配平与无机氧化还原反应方程式相似,关键是正确标定有机物中碳的化合价。
为了方便地标出碳的化合物,在遇到有机物用结构简式表示时,一定要把它写成分子式。
根据最小公倍数,可得KMnO4和MnSO4前的系数为2,H2C2O4前的系数为5,其它使用观察法配平。
配平后的反应式可得关系式2KMnO4~10CO2,设产生CO2的体积为xL,由2:
224=0.05:
x解得x=5.6。
本题正确答案为:
三、有关氧化还原反应的计算
[例7] 一定条件下硝酸铵受热分析的未配平化学方程式为
,在反应中被氧化与被还原的氮原子之比为( )
A.1:
1 B.5:
4 C.5:
3 D.3:
5
[解析]
本题使用电子守恒法解答比较简单,本反应的实质是
中-3价氮和
中+5价氮归中变为N2中的0价氮。
N:
-3→0 ↑3×5
N:
+5→0 ↓5×3
由上可知,被氧化与被还原的氮原子个数比为5:
3。
本题正确答案为:
C。
高考题赏析
例1:
(06高考,上海) 某非金属单质A和氧气发生化合反应生成B。
B为气体,其体积是反应掉氧气体积的两倍(同温同压)。
以下对B分子组成的推测一定正确的是( )
A、有1个氧原子 B、有2个氧原子
C、有1个A原子 C、有2个A原子
解析:
由题意,每消耗1个氧气分子则生成两个B分子,即每个分子内只有一个氧原子。
由于不确定A分子内的原子个数,所以不能确定B分子中A原子的个数。
本题答案为:
A
例2:
(07年广东)已知阿伏加德罗常数为NA,下列说法正确的是( )
A.2mol重水含有NA个D2O分子
B.1g氢气含有NA个H2分子
C.2mol钠与过量稀盐酸反应生成NA个H2分子
D.22.4L水含有NA个H2O分子
解析:
本题考查基本概念的理解,A选项中2mol重水应含有2NA个D2O分子,B项中1g氢气的物质的量为0.5mol,应含有0.5NA个H2分子,D项中22.4L水的物质的量不是1mol。
至此,本题不难得出答案:
C
例3:
(07年重庆)下列叙述中正确的是( )
A.相同条件下,N2和O3混合气与等体积的N2所含原子数相等
B.等物质的量的甲基(—CH3)和羟基(—OH)所含电子数相等
C.常温常压下28gCO与22.4LO2所含分子数相等
D.16gCH4与18gNH4+所含质子数相等
解析:
A项中,同条件下N2和O3混合气与等体积的N2所含分子数相等,但臭氧为三原子分子,所以总原子数不同。
B项中甲基与羟基均为9电子微粒,C项中为常温常压,故22.4LO2的物质的量不能确定,D项中16gCH4与所含电子的物质的量为10mol,而18gNH4+所含质子数为11mol。
答案:
B
例4:
(04高考,北京) 用NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述中正确的是( )
A.0.1mol·L-1稀硫酸100mL中含有硫酸根个数为0.1NA
B.1molCH3+(碳正离子)中含有电子数为10NA
C.2.4g金属镁与足量的盐酸反应,转移电子数为2NA
D.12.4g白磷中含有磷原子数为0.4NA
答案:
D
解析:
考查的知识点为“物质的量及物质的量浓度、粒子数目、氧化还原反应中得失电子数目”。
A:
H2SO4
2H++SO42-c(SO42-)=0.1mol/L,V=0.1L。
∴n(SO42-)=0.1mol/L×0.1L=0.01mol
0.01NA(A错);
B:
CH3+1mol中含8mol电子,∴电子数应为8NA,(B错)
C:
Mg+2H+→Mg2++H2↑转移电子
24g 2NA
2.4g 0.2NA(C错)
D:
考查白磷的化学式P4,1molP4中有4NA磷原子。
12.4g相当于0.1molP4
∴有0.4NA磷原子(正确)。
例5:
(06高考,全国卷Ⅰ) 用NA代表阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( )
A.0.5molAl与足量盐酸反应转移电子数为1NA
B.标准状况下,11.2LSO3所含的分子数为0.5NA
C.0.1molCH4所含的电子数为1NA
D.46gN02和N204的混合物含有的分子数为1NA
答案:
C
解析:
A项0.5molAl与盐酸反应生成Al3+转移电子数为1.5NA。
B项由于SO3在标准状况下呈固态。
D项因N204的存在,46g混合物的分子数一定小于1NA。
C项CH4为10电子分子,0.1mol中所含的电子数为1NA。
例6:
(07年全国I)在三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体,当它们的温度和密度都相同时,这三种气体的压强(p)从大到小的顺序是( )
A.p(Ne)>p(H2)>p(O2) B.p(O2)>p(Ne)>p(H2)
C.p(H2)>p(O2)>p(Ne) D.p(H2)>p(Ne)>p(O2)
答案:
D
解析:
本题是阿伏加德罗定律的应用:
在相同的温度和密度时,气体的压强与摩尔质量成反比,明确该知识点本题很容易解答。
例7:
(07年上海)设NA为阿伏加德罗常数,下列叙述中正确的是( )
A.常温下11.2L的甲烷气体含有甲烷分子数为0.5NA个
B.14g乙烯和丙烯的混合物中总原子数为3NA个
C.0.1mol/L的氢氧化钠溶液中含钠离子数为0.1NA个
D.5.6g铁与足量的稀硫酸反应失去电子数为0.3NA个
答案:
B
解析:
A项中提到的是常温而非标准状况时的温度及压强要求,所以分子数不一定不0.5NA
B项乙烯和丙烯最简式相同,均为CH2,所以14g该混合物中含1molCH2,所以原子数为3NA个,正确
C项未明确溶液体积,所以溶质物质的量及钠离子数不能确定
D项中铁与稀硫酸反应生成的是亚铁离子,故5.6g铁与足量的稀硫酸反应失去电子数为0.2NA个。
例8:
(04高考,上海) 等物质的量的N2、O2、CO2混合气体通过Na2O2后,体积变为原体积的
(同温同压),这时混合气体中N2、O2、CO2物质的量之比为( )
A.3:
4:
1 B.3:
3:
2 C.6:
7:
3 D.6:
9:
10
答案:
A
解析:
由题给的体积变化可设原有9L气体,N2、O2、CO2三种气体各3L;由
可知,9体积N2、O2、CO2与Na2O2反应后变应为8体积,说明有2体积CO2反应,同时生成1体积O2,所以,反应后三种气体的体积比为
,故选A。
例9:
(07年海南)下列叙述正确的是( )
A.一定温度、压强下,气体体积由其分子的大小决定
B.一定温度、压强下,气体体积由其物质的量的多少决定
C.气体摩尔体积是指1mol任何气体所占的体积为22.4L
D.不同的气体,若体积不等,则它们所含的分子数一定不等
答案:
B
解析:
一定温度、压强下,气体体积的决定因素为分子物质的量,所以B项正确而A错误。
C项中的气体摩尔体积仅在标况下为22.4L/mol,D项中未指明温度、压强,所以不能确定气体物质的量的大小。
例10:
(06高考,全国Ⅱ) 已知下列分子或离子在酸性条件下都能氧化KI,自身发生如下变化:
H2O2→H2OIO3-→I2MnO4-→Mn2+HNO3→NO如果分别用等物质的量的这些物质氧化足量的KI,得到I2最多的是( )
A.H2O2 B.IO3- C.MnO4- D.HNO3
答案:
B
解析:
取等物质的量的题中各物质,得电子数越多,则氧化生成的I2越多。
设各取1mol,则IO3-→I2得5mole-;MnO4-→Mn2+得5mole-,但IO3-被还原也生成I2,故选B。
例11:
(07年宁夏)ag铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液完全反应后,得到ag铜,则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为( )
A.1:
7 B.7:
1 C.7:
8 D.8:
7
答案:
B
解析:
根据题意,设与CuSO4反应的铁棒为xmol,与H2SO4反应的铁棒为ymol,
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
x x
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
y
可以得出下列关系式:
56(x+y)=64x,解得x∶y=7∶1
命题思路:
本题属于小计算型选择题,要求学生能将物质的量的计算与质量的差量法计算联系起来,就能较快地找出正确答案。
例12:
(04高考,北京) 从矿物学资料查得,一定条件下自然界存在如下反应:
14CuSO4+5FeS2+12H2O=7Cu2S↓+5FeSO4+12H2SO4,下列说法正确的是( )
A.Cu2S既是氧化产物又是还原产物
B.5molFeS2发生反应,有10mol电子转移
C.产物中的SO42-离子有一部分是氧化产物
D.FeS2只作还原剂
答案:
C
解析:
考查的知识点是“氧化还原反应中氧化产物,还原产物,氧化剂还原剂概念的辨析,反应中电子转移数目的判断”。
14CuSO4+5FeS2+12H2O=7Cu2S↓+5FeSO4+12H2SO4,反应中
,
降低总数为21,显然还有
,故反应后有17SO42-(+6价S),而反应前有14SO42-,可见Cu2S只是还原产物,5molFeS2参加反应转移电子数为21mol,部分SO42-为氧化产物,FeS2既是作氧化剂,又做还原剂,∴选项C为正确答案,此题有一定难度。
例13:
(06高考,北京) 已知:
①向KMnO4固体滴加浓盐酸,产生黄绿色气体;
②向FeCl2溶液中通入少量实验①产生的气体,溶液变黄色;
③取实验②生成的溶液滴在淀粉KI试纸变蓝
下列判断正确的是:
A.上述实验证明氧化性:
MnO4->Cl2>Fe3+>I2
B.上述实验中,共有两个氧化还原反应
C.实验①生成的气体不能使湿润的淀粉KI试纸变蓝
D.实验②证明Fe2+既有氧化性又有还原性
答案:
A
解析:
根据氧化性:
氧化剂>氧化产物,推知氧化性:
反应①中:
MnO4->Cl2,反应②中:
Cl2>Fe3+,反应③中:
Fe3+>I2。
叙述中共有三个氧化还原反应,实验②只能说明Fe2+有还原性。
例14:
(07年上海)氧化还原反应中实际上包含氧化和还原两个过程。
下面是一个还原过程的反应式:
NO3-+4H++3e-=NO+2H2O
KMnO4、Na2CO3、Cu2O、Fe2(SO4)3四种物质中的一种物质(甲)能使上述还原过程发生。
(1)写出并配平该氧化还原反应的方程式:
_______________________________________。
(2)反应中硝酸体现了
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