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第七单元燃料及其应用课题1燃烧和灭火燃烧1、定义:通常的燃烧是指可燃物跟氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应。2、探究燃烧的条件(本实验要在通风橱或抽风设备下进行):
【实验现象】图(1)铜片上的白磷燃烧,铜片上的红磷和水中的白磷没有燃烧。图(2)白磷在水下燃烧。
【实验分析】如右图(1)。
①与②对比,说明:物质是否发生燃烧与可燃物燃烧所需要的温度有关。
①与③对比,说明:物质是否发生燃烧与是否与氧气或空气接触有关。
图(1)中的③与图(2)对比,再次说明:燃烧必须有氧气或空气。【实验结论】燃烧的条件:同时具备①可燃物;②与氧气或空气接触;③达到燃烧所需的最低温度(也称:达到着火点)。
【注意事项】①着火点是可燃物着火燃烧时所需的最低温度,是物质的一种性质,不随外界条件的变化而变化。②并非所有的燃烧都需要氧气。③只有三个条件全部满足,燃烧才能发生。=4\*GB3④磷燃烧产物有污染可改进此实验。自燃:由缓慢氧化引起的自发燃烧(白磷在空气中达40度即可自燃)。灭火1、灭火的原理:
①清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离;②隔绝氧气(空气);③使可燃物温度降低到着火点以下。
【注意事项】
①在燃烧的三个条件中,只需破坏一个条件就可以使燃烧停止。
②着火点一般不可变,温度才可变,常错误地描述成“降低着火点”2、灭火器。(1)泡沫灭火器的反应原理:Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑(2)干粉灭火器——利用压缩CO2吹出干粉:灭油、气引起的失火(3)CO2灭火器——将压缩CO2喷出:灭灭图书档案,贵重设备仪器(4)水基型灭火器:喷出泡沫和水膜(灭汽油、柴油和固体燃料)爆炸(因温度升高或气体增加导致压强增大而引发的能量释放过程)1、引发爆炸的原因(1)化学变化引发的爆炸:物质发生化学反应,在短时间且有限空间内产生高温使周围气体膨胀(有些反应还会产生大量气体),从而使有限空间内的压强急剧增大引起爆炸。常见易燃物和易爆物:可燃性气体(H2天然气.煤气.石油液化气);可燃性粉尘(煤粉,面粉等)爆炸条件:有限空间内可燃性气体等在空气中达到一定含量(爆炸极限)且遇火才会燃烧爆炸。(2)物理变化引发的爆炸:物质因状态或压力发生突变而形成的爆炸。原理:液体变成蒸气或者气体迅速膨胀、气体增加,导致压力急速增加,并大大超过容器的极限压力而发生爆炸。实例:蒸气锅炉气体过多、液化气钢瓶受热、轮胎受热等引起的爆炸。2、粉尘爆炸实验【实验分析】面粉被吹起后与空气充分接触,又被蜡烛点燃。在有限的空间内发生急剧燃烧并放出大量热,使金属罐内的气体急剧膨胀并将塑料盖掀起(即引起爆炸)
【注意事项】①面粉应该是干燥的;②气囊的作用:使面粉与空气充分混合,增大面粉与空气气的接触面积。③鼓气球与金属罐之间的连接管可稍长一些,人距离该装置远一些,以防危险。影响燃烧剧烈程度的因素:内因:与可燃物的性质有关。外因:氧气的浓度,可燃物与氧气的接触面积(粉末状固体与氧气的接触面积比块状固体大)。油库、面粉加工厂、纺织厂和煤矿的矿井内等地方必须做的安全措施:通风、严禁烟火。3、与燃烧和爆炸有关的图标:详见教材133页课题2燃料的合理利用与开发化学反应中的能量变化化学反应在生成新物质的同时,还一定伴随能量的变化,而能量的变化常表现为热量的变化。多数反应放热,少数吸热。生石灰与水反应:CaO+H2OCa(OH)2(放热反应)木炭还原二氧化碳:CO2+C2CO(吸热反应)化石能源:煤、石油、天然气、可燃冰(均为混合物,且均为不可再生能源)1、煤——“工业的粮食”(1)煤中主要含C元素。(2)为了使煤得到综合利用,可以将煤干馏,即隔绝空气加强热,使煤分解为焦炭、煤焦油、煤气等有用的物质。(干馏是化学变化)2、石油——“工业的血液”(1)石油中主要含C、H元素。(2)利用石油中各成分的沸点不同将石油分馏,使石油中各成分分离。(分馏是物理变化)由石油炼制的部分产品:溶剂油、汽油、航空煤油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青。3、天然气(1)天然气中主要含C、H元素。主要成分是甲烷(沼气),在农村可作清洁燃料。(2)甲烷是最简单的有机物、相对分子质量最小的有机物。(3)甲烷的物理性质:无色无味的气体,密度比空气小,极难溶于水。(4)甲烷的化学性质:可燃性。甲烷燃烧的化学方程式:CH4+2O2CO2+2H2O(甲烷燃烧会产生明亮的蓝色火焰。)【实验现象】【实验结论】证明有水和CO2生成,证明CH4中含C和H元素。规律:=1\*GB3①含C和H元素的物质燃烧一般都会有上面的现象、都会有H2O和CO2生成,比如已学的蜡烛的燃烧即将学的乙醇(酒精)的燃烧。=2\*GB3②含C元素的物质不充分燃烧会产生CO注意:三种常见的可燃性气体(氢气、一氧化碳、甲烷)点燃前一定要检验纯度4、合理利用与开发化石能源(1)化石燃料充分燃烧通常考虑两点:=1\*GB3①燃烧时要有足够的空气;=2\*GB3②燃料与空气要有足够大的接触面(粉末状固体与氧气的接触面积比块状固体大)。实例:将块状的煤加工粉碎成煤粉,或者制成蜂窝煤等。(2)开发新的化石能源——可燃冰(混合物,常温常压下不易长久保存)。其主要成分:甲烷水合物CH4.8H2O使用化石燃料对环境的影响1、化石燃料燃烧污染空气:①形成粉尘污染;②形成气体污染物CO,SO2,NO2等物质。SO2,NO2会形成酸雨,SO2形成酸雨原理:SO2+H2O=H2SO3,2H2SO3+O2=2H2SO4(不要求记)酸雨的危害:①腐蚀大理石建筑、钢铁制品;②污染江河湖海,使土壤酸化;③影响水中动植物生长,破坏森林、农作物的生长。④直接危害人体健康,甚至使人死亡。2、减少汽车用燃料污染(减少汽车尾气对空气污染的措施:书143页资料卡片)开发新能源(非化石能源)1、生物能源——乙醇乙醇具有可燃性:C2H5OH+3O22CO2+3H2O2、清洁的燃料——氢气(易考)氢气能源的优点:①以水为原料,原料丰富;②热值高(即燃烧放热多);③生成物是水,毫无污染,是最清洁的燃料;实验室制取氢气的反应原理:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(八单元要学此方程)目前氢能源存在的问题:制取成本高、贮存和运输困难。其他新能源:太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能等。第八单元金属和金属材料课题1金属材料金属材料:金属材料包括纯金属以及它们的合金。金属制品大致经历了的时代Cu→铁(Fe)→铝(Al)→钛金属产量:铁﹥铝﹥铜二、金属的物理性质及应用1、共性:在常温下一般为固态(汞为液态),有金属光泽(大多数金属呈银白色,铜呈紫红色,金呈黄色)导热性、导电性、有延展性。2、金属的应用(不是重点内容)
物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时,还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利,以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。铜、铝——电线——导电性好、价格低廉钨——灯丝——熔点高铬——电镀——硬度大铁——菜刀、镰刀、锤子等汞——体温计液柱银——保温瓶内胆三、合金:在金属中加热熔合某些金属或非金属而制得的具有金属特性的混合物。金属氧化物不是合金。目前已制得的纯金属只有90多种,而合金已达几千种。1、合金的性质:合金的一般比组成它的纯金属=1\*GB2⑴硬度大(2)熔点低(3)抗腐蚀性强。2、常见的合金:(铁的两种合金是重点生铁和钢性能不同的原因:含碳量不同。)(下表不是重点内容)合金铁的合金铜合金焊锡钛和钛合金形状记忆合金生铁钢黄铜青铜成分含碳量2%~4.3%含碳量0.03%~2%铜锌合金铜锡合金铅锡合金钛镍合金备注不锈钢是含铬、镍的钢,具有抗锈蚀性能。生铁较脆,钢铁具有韧性。生铁常制成暖气片。紫铜是纯铜熔点低见下具有形状记忆效应钛和钛合金:钛合金与人体具有良好的“相容性”,可用来造人造骨。
课题2金属的化学性质一、金属与氧气的反应1、镁、铝:在常温下能与空气中的氧气反应:2Mg+O2=2MgO4Al+3O2=2Al2O3铝的抗腐蚀性能好的原因:铝在空气中与氧气反应,其表面生成一层致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝进一步氧化。2、铁、铜在常温、干燥的环境中,几乎不与氧气反应,但在潮湿的空气中会生锈。铁、铜在高温时能与氧气反应:3Fe+2O2Fe3O42Cu+O22CuO3、金即使在高温时也不与氧气反应。二、置换反应:由一种单质和一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应是置换反应。
当铁单质参加置换反应时,生成物中的铁元素呈+2价。生成的Fe2+的盐溶液是浅绿色的。(一)、金属与酸的反应:活泼金属+酸→盐+H2↑【盐的定义:由金属离子(或NH4+)与酸根离子形成的化合物】(MgAlZnFe与盐酸、硫酸反应都要求会写)1、描述现象时,要注意:①金属与酸能反应时要产生气泡②如果是Fe与酸反应,溶液由无色变为浅绿色;=3\*GB3③金属与酸能反应时金属会逐渐溶解(此现象通常不需要描述)小结:在溶液中的反应描述现象时注意3点:是否有气泡,溶液颜色的变化,固体是否溶解。2、金属与酸反应产生氢气质量的比较(常考选择题)(1)、金属与足量的酸(稀盐酸、稀硫酸)反应,生成氢气的质量由金属的质量决定,根据反应方程式得到以下关系式:Mg——H2Zn——H2Fe——H22Al——3H2=1\*GB3①等质量的金属甲和乙分别与足量的酸反应,(等质量Al,Mg,Fe,Zn金属a克分别与足量酸反应,产生氢气的质量分别为克,克,克,克,即产生氢气的质量为:产生H2的质量大小:Al﹥Mg﹥Fe﹥Zn)=2\*GB3②等质量的同价金属与足量的酸反应,相对原子质量小的产生的氢气反而多(由规律=1\*GB3①得到的结论)。、足量的金属与酸反应,生成氢气的质量由酸的质量决定,计算H2质量的方法:①H元素守恒:酸中H元素全部转移到H2中②关系式法:H2SO4-H2↑2HCl-H2↑3、等质量金属投入到相同溶质质量分数且足量的酸中怎样比较反应速率?(常考图象选择题)(1)产生气泡的速率(2)单位时间内产生氢气的质量(二)、金属与盐溶液的反应:金属+盐→另一金属+另一盐【条件:=1\*GB3①反应物中:金属单质的活动性强于盐中金属的活动性=2\*GB3②盐要求是可溶的】【注意事项】(1)Fe2+的盐溶液是浅绿色的,Cu2+的盐溶液是蓝色的(2)如果有金属Fe或Cu参加置换反应,一定要注意溶液颜色的变化,溶液颜色会由无色变为浅绿色或蓝色(3)如果有Fe2+的盐溶液或Cu2+的盐溶液参加反应,溶液颜色会由浅绿色或蓝色变为无色。3、“湿法炼铜”的反应原理:Fe+CuSO4=Cu+FeSO4三、常见金属在溶液中的活动性顺序:
KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu
1、在金属活动性顺序里,金属的位置越靠前,它的活动性就越强(标黑体的金属为重点掌握)。2、在金属活动性顺序里,位于氢前面的金属能置换出盐酸、硫酸(不可用浓硫酸和硝酸)中的氢。3、在金属活动性顺序里,位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物(盐)的溶液里置换出来。(1)金属钾、钙、钠不符合这一条。(选学:它们会先和水反应生成碱和氢气2Na+2H2O=H2↑+2NaOH)。(2)强换弱:活动性强的金属能从盐溶液中置换出活动性弱的金属。硝酸盐都能溶解,常见不溶性盐:AgClCaCO3BaSO4(3)优先原则:两种金属的位置相距越远,优先发生置换反应。(4)*选Fe盐时,只能选亚铁盐溶液。选Fe(NO3)2或FeCl2或FeSO4(因为金属与3价铁盐不发生置换反应。如:Zn与FeCl3溶液反应会生成两种盐——此类反应中考不考Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2)四、金属活动性顺序的应用1、判断置换反应能否发生(常考选择题)当铁单质参加置换反应时,生成物中的铁元素呈+2价。(1)判断金属跟酸能否发生置换反应反应条件:=1\*GB3①.排在氢前面的金属才能置换出酸中的氢=2\*GB3②酸指盐酸和稀硫酸(2)判断金属跟盐溶液能否发生置换反应。=1\*GB3①K、Ca、Na除外.=2\*GB3②金属活动性要排在盐中金属前面=3\*GB3③反应在溶液中进行2、判断金属的活动性强弱顺序(常考选择题):根据题目给定的反应判断金属活动性顺序(1)金属与O2反应:金属与氧气的反应难易和剧烈程度,(2)金属跟酸反应:金属与酸的反应难易及剧烈程度(观察是否产生气泡以及产生气泡的速率)(3)金属与盐溶液反应在活动性顺序中,金属间距离大的,反应先发生。一个置换反应结束后,另一个置换反应才会发生。如在硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入Zn粒,Zn会先和硫酸铜反应,反应完毕后锌才和硫酸亚铁反应。3、设计实验验证金属的活动性强弱顺序(步骤:=1\*GB3①按金属活动性顺序排序=2\*GB3②选药品=3\*GB3③操作、现象、结论。)例1:比较Zn、Fe、Cu三种金属的活动性顺序【思路1】与酸反应:将Zn、Fe、Cu三种金属片分别放入稀盐酸中,观察是否产生气泡以及产生气泡的速率。【思路2】与盐反应:=1\*GB3①先将三种金属按活动性顺序排列,把两边的金属变为盐的溶液(ZnCl2溶液、Fe、CuCl2溶液“两盐夹金法”)操作及现象:将Fe片分别放人ZnCl2溶液、CuCl2溶液中现象:Fe放入CuCl2溶液中Fe的表面有红色物质,溶液由蓝色变浅绿色=2\*GB3②先将三种金属按活动性顺序排列,把中间的金属变为盐的溶液(Zn、FeCl2溶液、Cu“两金夹盐法”)操作及现象:将Zn、Cu两金属片分别放人FeCl2溶液中现象:Zn放入溶液中,溶液由浅绿色变为无色
【思路3】与酸、盐综合反应:将Fe、Cu两金属片分别放人稀盐酸中,再将Zn放入FeCl2溶液中例2:比较Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序(铁盐只能选亚铁盐)【思路1】两金夹盐法,使用铁、银和溶液,一次性得出结果:
操作及现象:把铁、银分别放入CuSO4溶液中,铁表面没有现象;而白色的银表面会附着一层红色物质,并且溶液会由蓝色逐渐变为无色。【思路2】两盐夹金法,使用FeSO4(要求亚铁盐)溶液、铜和AgNO3溶液,一次性得出结果:
操作及现象:把Cu分别放入FeSO4溶液和AgNO3溶液中,硫酸亚铁溶液没有现象;而在硝酸银溶液中,红色的Cu的表面会附着一层白色物质,溶液由无色逐渐变为蓝色。小结:要根据金属活动性顺序表将三种金属排序,然后将排在中间的金属变成盐溶液,或者将排在两边的金属变成盐溶液(盐一般选硝酸盐、盐酸盐、硫酸盐),这样才能一次性得出结果。看现象时一般看两点:溶液颜色变化,金属表面附着物质的颜色(金属的颜色与其附着物质的颜色不一样时才易观察到)步骤小结:=1\*GB3①金属活动性顺序=2\*GB3②选药品=3\*GB3③操作、现象、结论。4、分析反应后溶液中剩余的金属固体或溶液中的离子(常考选择题、填空)5、除杂质,括号内为杂质。(基本要求:不产生新的杂质)例1:铜粉(Fe):=1\*GB3①加足量的酸(HClH2SO4)再过滤、洗涤=2\*GB3②加铜盐溶液(CuCl2、CuSO4)再过滤、洗涤例2:FeCl2溶液(CuCl2):加入足量的铁粉,再过滤、洗涤附:金属+盐溶液(基本反应条件:“前换后,盐可溶”反应顺序:“金属间距离大的优先反应”)(1)、考点:=1\*GB3①反应后剩余固体是什么=2\*GB3②反应后的溶质是什么和反应后溶液中的离子(2)、方法:=1\*GB3①判断反应顺序=2\*GB3②两种盐和一种金属,以金属质量作为变量讨论;两种金属和一种盐时以盐为变量进行讨论(通常取2个恰好反应点和3段进行讨论——2点3段式讨论)例1:向一定质量AgNO3和Fe(NO3)2的混合溶液中插入一块Zn片。分析:反应顺序:与AgNO3必反应,Zn与Fe(NO3)2讨论:=1\*GB3①Zn很少,部分AgNO3反应=2\*GB3②Zn恰好与AgNO3反应=3\*GB3③Zn与部分Fe(NO3)2反应=4\*GB3④Zn恰好与Fe(NO3)2反应=5\*GB3⑤Zn过量例2:某化学小组用一定量AgNO3和Al(NO3)3的混合溶液加入铜粉和锌粉。分析:反应顺序:AgNO3与Zn必反应,AgNO3与铜讨论:=1\*GB3①AgNO3很少,部分Zn反应=2\*GB3②AgNO3恰好与Zn反应=3\*GB3③AgNO3与部分铜反应=4\*GB3④AgNO3恰好与铜反应=5\*GB3⑤AgNO3过量课题3金属资源的利用和保护一、金属在自然界的存在形式1、少数不活泼金属如金、银等在自然界以单质存在,其余以化合物形式存在。2、金属化合物存在于矿石中。矿石:工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。
常见的矿石及主要成分:赤铁矿(Fe2O3)—颜色为红色、磁铁矿(Fe3O4)—颜色为黑色、铝土矿(Al2O3)、菱铁矿(FeCO3)、黄铁矿(FeS2)、黄铜矿(CuFeS2)、辉铜矿(Cu2S)等。二、从化合物或者矿石中提炼金属铁的冶炼(1)实验室——一氧化碳还原氧化铁(从化合物中提炼金属)3CO+Fe2O32Fe+3CO2(得到的铁可视为纯净物)一氧化碳还原氧化铁的实验(如图所示):〖实验现象〗实验中玻璃管里的粉末由红色逐渐变黑,试管里澄清的石灰水变浑浊。〖操作要领〗①实验前要先检查装置的气密性;点燃处理尾气的酒精灯。②实验时,应先通一会儿检CO,防止CO与空气混合加热发生爆炸。③点燃酒精喷灯加热④实验结束后,先撤酒精喷灯。=5\*GB3⑤至玻璃管冷却时停止通CO,防止空气中的氧气将高温下的铁氧化。=6\*GB3⑥熄灭处理尾气的酒精灯。〖对称结构〗酒精灯→CO→酒精喷灯→撤酒精喷灯→停止通CO(至玻璃管冷却后)→撤酒精灯尾气处理:CO有毒,要做好尾气处理(用燃烧或收集两种办法),防止CO污染环境。(2)工业——高炉炼铁(从矿石即混合物中提炼金属)原料:铁矿石(赤铁矿或磁铁矿)、焦炭、石灰石、(空气)。冶铁原理:在高温下,利用焦炭与氧气反应生成的CO把铁从铁矿石里还原出来。C+O2CO2CO2+C2CO冶炼赤铁矿3CO+Fe2O32Fe+3CO2冶炼磁铁矿4CO+Fe3O43Fe+4CO2产品:生铁(实验室中“炼”出的铁不含碳,而工业生产中炼出的铁含碳因此是混合物)。2、含杂质的反应物或生成物的有关计算
当参加反应的物质含杂质时,先要把含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量,再代入进行计算。
一般利用该公式及其变形:。
三、金属资源的保护1、铁生锈的实验(见右图)
【实验过程】三根洁净无锈的铁钉,一根放在盛有蒸馏水的试管中,并使铁钉外露一半;一根放在用植物油密封的蒸馏水中;一根放在干燥的空气中,连续观察约一周。
【实验现象及解释】第一支试管有氧气和水,铁钉生锈(氧气使铁生锈?水使铁生锈?还是氧气和水使铁生锈?);第二支试管内有水无氧气,未生锈,证明了铁钉生锈需要氧气;第三支试管内有氧气无水,未生锈,证明了铁钉生锈需要水。
【实验结论】铁生锈实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。注意:酸和食盐会加快金属锈蚀的速率2、除去铁锈的方法(铁锈很疏松,铁制品可以全部被锈蚀)(1)物理方法:刀刮、砂纸打磨。(2)化学方法:少量、多次地滴加稀盐酸或稀硫酸。3、防止铁制品生锈的方法(1)“除尘、断水”:保持铁制品的洁净、干燥;(2)穿“外衣”:涂一层保护层(作用:隔绝空气、防水)。具体方法如下:物理方法——刷漆(油漆或银粉)、涂油化学方法——电镀(通过化学反应在金属表面镀上其它金属或合金),烤蓝(通过化学反应使金属表面氧化成金属氧化物膜)。注意:电镀、烤蓝后的金属不是合金(3)动“手术”:改变其组成,制成合金。(如制成不锈钢)4、金属资源的保护措施:
①防止金属的腐蚀;②回收利用废旧金属;③有计划、合理地开采矿物;
④寻找金属的代用品。(例如用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车外壳等)
意义:节约金属资源和能源,降低金属的生产成本,减少对环境的污染。附:H2/C/CO还原金属氧化物(或金属氧化物的混合物):C参与反应:由于反应物都是固体,所以固体减少的质量=生成物CO2气体的质量H2参与反应:固体减少的质量=金属氧化中全部的氧元素质量=生成物水中的氧元素质量CO参与反应:固体减少的质量=金属氧化中全部的氧元素质量=生成物CO2的质量×16/44例1:碳粉与氧化铜在密闭容器内隔绝空气加强热,冷却后测得容器内气体无有毒成分,固体质量减小11%,求混合物中碳粉与氧化铜的质量比分析:由于混合固体质量未知,可假设混合粉末为100克,根据题意知无CO生成,固体减少的质量=生成物CO2质量=100g×11%=11g通过CO2中C的质量分数计算得参加反应的C=11g×12/44=3g,那么全部的CuO为97克例2:将8g氧化铜放入试管中,通入足量的氢气并加热一段时间(氧化铜反应完?)。再次称量固体时,发现剩余固体的质量为7.2g。生成铜的质量为多少?分析:固体减少的质量=参加反应的氧化铜中氧元素质量=8g-7.2g=0.8gCuO中Cu:O=64:16O=0.8g,则Cu=3.2g参加反应的氧化铜中的铜全部转为单质铜,所以生成铜3.2g例3.碳还原氧化铜与CO还原氧化铜中,当两个反应恰好完全反应且固体质量减少相同时(B)A.碳还原氧化铜得到的铜更多B.一氧化碳还原氧化铜得到的铜更多C.得到的铜一样多D.参加反应的C和CO质量相同分析:分析C+2CuO2Cu+CO2↑,每12份质量C,生成128份质量Cu,固体减少的质量是生成二氧化碳的质量44份;CO+CuOCu+CO2,每28份质量CO,生成64份质量Cu,固体减少的质量是生成物CO2的质量×16/44=44×16/44=16份;固体减少的质量相等,则一氧化碳还原氧化铜生成的铜的质量更多,参加反应的一氧化碳的质量更多)例4.铁的氧化物有三种,分别是FeO、Fe2O3和Fe3O4。某固体粉未可能含有一种或两种铁的氧化物,取23.2克固体粉未,向其中通入足量一氧化碳并加热待固体完全反应后,将反应生成的气体通入足量的澄清石灰水装置中发现装置增重17.6g,固体粉末中含有的铁的氧化物可能为______或_______分析:装置增重17.6g,即CO2的质量为17.6g金属氧化中全部的氧元素质量=生成物CO2的质量×16/44=17.6g×16/44=6.4gFeO、Fe2O3和Fe3O4三种物质中:Fe2O3中氧元素质量分数最大、Fe3O4次之、FeO最小采用极值法:假设23.2克全是Fe2O3或者全是Fe3O4或者全是FeO分别计算其氧元素质量答案:Fe3O4或Fe2O3和FeO混合物第九单元溶液课题1溶液的形成物质的混合:一种(多种)物质分散到另一种物质中分散物可见(以固体小颗粒、液体小液滴存在)——形成浊液分散物不可见(以分子、离子存在)——形成溶液一、溶液1、定义:一种或几种物质分散到另一种物质里,形成均一的、稳定的混合物,叫做溶液。2、基本特征:
均一性——指溶液中各部分的组成、浓度和性质都相同。
稳定性——外界条件不变(温度、压强不改变,溶剂不蒸发)时,溶质、溶剂不分层,也不会析出固体。溶液具有均一性、稳定性的原因:溶质以分子或离子分散到另一物质中(颗粒很小、混合充分)。3、溶液的组成——溶剂和溶质。(1)溶剂的定义:能溶解其他物质的物质叫做溶剂。常见的溶剂有水、酒精、汽油。(2)溶质的定义:被溶解的物质叫做溶质。溶质可以有一种或多种,但溶剂只能有一种。①区分溶剂和溶质:▲固体(或气体)与液体混合——固体(或气体)是溶质,液体是溶剂。▲液体和液体混合——质量小的为溶质,质量大的为溶剂。如果其中一种液体是水,那么水是溶剂②在溶液中进行的化学反应,其溶质的确定如下:▲未参加反应的杂质,未反应完且不溶于水的部分反应物、生成的沉淀或产生的气体都不是溶质。例:过量锌与稀硫酸溶液反应后,溶质是硫酸锌。锌与过量稀硫酸反应后,溶质是硫酸锌和未反应完的硫酸。溶液:溶液的命名:“[溶质]的[溶剂]溶液”。如果没有指明溶剂,我们就认为水是溶剂。=1\*GB3①溶液的质量=溶质的质量(所有已溶解的溶质质量)+溶剂的质量=2\*GB3②溶液的体积≠溶质的体积+溶剂的体积4、溶质的溶解性:同种物质在不同溶剂中的溶解性不同,不同物质在同一溶剂中溶解性不同。I2(碘)不溶于水,能溶于酒精和汽油,KMnO4能溶于水、酒精,不溶于汽油(2)探究水与乙醇能否互溶:因为水和酒精能以任意体积互溶,所以要先滴入红墨水(红墨水可以换成KMnO4)(红墨水作用:显色,利于对比观察)。二、悬浊液、乳浊液与乳化作用1、悬浊液、乳浊液的形成(1)悬浊液:由固体分散成小颗粒到液体里形成的混合物叫做悬浊液。例如:刷墙壁用的涂料、黄河水。(2)乳浊液:液体分散成小液滴到另一液体里形成的混合物叫做乳浊液。例如:油与水的混合物。注:悬浊液和乳浊液都不是溶液,不具备均一、稳定的特征。2、乳化:洗涤剂能使水中的植物油分散成更细小的油滴,从而使油和水不分层,增加乳浊液的稳定性,这种现象叫乳化。用洗涤剂洗碗,大油滴变成小油滴后能和水更加充分混合、更易随水流动,这样倒掉水时也把油一起倒掉了。3、去污原理(1)乳化:洗涤剂——洗涤剂具有乳化作用,它能使油污分散成无数细小的油滴,随水流去。(2)溶解:汽油——用汽油洗衣服时,油污能溶解在汽油里,形成溶液,随着汽油挥发油污就能被带走。除汽油外酒精也常用于去污,都是溶解的原理(3)化学反应:=1\*GB3①NaOH(氢氧化钠)可以与油脂反应,可用于厨房除油污。=2\*GB3②洁厕剂(含酸)与厕所中的水垢等固体(主要是碳酸盐)反应,可用于洁厕;家里的食醋可用于除去热水瓶底的水垢。三、溶解、反应时的吸热或放热现象溶解后溶液的温度升高(例如NaOH、H2SO4(浓))溶解后溶液的温度降低。(例如NH4NO3)溶解后溶液的温度基本不变(例如氯化钠)反应放热:氧化钙与水反应第二节溶解度一、饱和溶液与不饱和溶液1、定义:在一定温度下,向一定量溶剂里加入某种溶质,当溶质不能继续溶解时,所得到的溶液叫做饱和溶液;还能继续溶解的溶液,叫做不饱和溶液。2、判断溶液是否饱和的方法:继续加入该种溶质,如果该物质的质量减少,那么溶液是不饱和溶液。(特例:由于水可以和酒精以任意比例互溶,所以水和酒精不可以形成饱和溶液)3、结晶:已溶解在溶剂中的溶质从溶液中以晶体的形式析出,这一过程叫结晶。海水晒盐只包含物理变化4、不饱和溶液与饱和溶液的转化
①其中最可靠的方法是:加溶质、加溶剂。蒸发溶剂(对HCl溶液不适用)=2\*GB3②保持一定温度不变,蒸发结晶后剩余的溶液仍然是饱和溶液=3\*GB3③降温结晶后剩余的溶液仍然是新温度下的饱和溶液。
5、饱和溶液不一定是浓溶液,不饱和溶液不一定是稀溶液。二、溶解度1、固体的溶解度(1)定义:在一定温度下,某固体物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。(2)四要素:=1\*GB3①温度——必须指明具体的温度,溶解性才有意义。=2\*GB3②溶剂的质量是100g。=3\*GB3③固体在溶解在溶液中,必须达到饱和状态。=4\*GB3④溶解度的单位通常是g。(3)影响固体溶解度的因素:内因——溶质性质、溶剂性质;外因——温度。
一般来说,温度越高,固体的溶解度越大。(4)氯化钠等物质的溶解度受温度变化的影响较小,硝酸钾等物质的溶解度受温度变化的影响较大,它们的溶解度都随着温度的升高而变大。氢氧化钙的溶解度随着温度的升高而减小。(5)把Ca(OH)2的不饱和溶液变成饱和溶液:=1\*GB3①可升高温度=2\*GB3②可以加入CaO【CaO能与水反应且放热】。把Ca(OH)2的饱和溶液变成不饱和溶液:=1\*GB3①可降低温度=2\*GB3②可以通入适量的二氧化碳并过滤。Ca(OH)2不是晶体,所以当溶液中析出Ca(OH)2固体时只能看到“澄清的石灰水变浑浊”2、溶解度的相对大小:(不是重点内容)20℃时:溶解度小于0.01g,被称为难溶(或不溶)——不溶不是绝对不溶;溶解度介于0.01~1g之间,被称为微溶;溶解度介于1~10g之间,被称为可溶;溶解度大于10g,被称为易溶。3.溶解度曲线是物质的溶解度随温度变化的曲线,横坐标表示温度,纵坐标表示溶解度。⑴固体的溶解度曲线的意义:①点的意义:a.曲线上的任意一点表示对应温度下该物质的溶解度,也表示对应温度下的溶液为饱和溶液。b.两曲线的交点表示两物质在该点所示的温度下溶解度相等。②线的意义:a.大多数固体物质的溶解度随着温度的升高而增大(如KNO3);b.少数固体物质的溶解度受温度变化影响较小(如NaCl);c.极少数固体物质的溶解度随着温度的升高而减小(如Ca(OH)2)。③面的意义:a.溶解度曲线上方的面:表示该面内任意点所代表的溶液处于饱和状态,且有晶体析出;b.溶解度曲线下方的面:表示该面内任意点所表示的溶液处于不饱和状态。⑵溶解度曲线的应用:①判断物质在不同温度时溶解度的大小;②比较不同物质在相同温度时(或一定温度范围内)溶解度的大小;③判断物质溶解度随温度变化的趋势;④如何通过改变温度和增加溶质将不饱和溶液变成饱和溶液。4、气体的溶解度在一定温度下,在101kPa的条件下,气体溶解在1体积的水里达到饱和状态时所溶解的气体的体积。一般在其他条件不变时,温度升高,气体的溶解度减小;压强增大,气体的溶解度增大。5、混合物的分离和提纯(1)分离可溶物和不溶物:过滤法(操作过程:溶解、过滤、洗涤、干燥)(2)结晶法:把量多的物质以晶体形式析出——具体方法选用以量多的物质为依据蒸发溶剂结晶法:适用于溶解度受温度影响小的物质。例:除去氯化钠中少量的硝酸钾〖操作过程:溶解、高温蒸发、过滤(得到NaCl)、干燥〗冷却热饱和溶液结晶(也称降温结晶):适用于溶解度受温度影响大的物质。例:除去硝酸钾中少量的氯化钠:〖操作过程:溶解配成较高温度下的饱和溶液、降温结晶、过滤(得到硝酸钾)、干燥〗第三节溶液的浓度溶液浓度的的定量表示——溶质的质量分数牢记下面的公式:
溶质的质量分数的含义:氯化钠溶液的质量分数为16%,“16%”的意义:每100份质量的氯化钠溶液中含16份质量的氯化钠。使用该公式时的注意事项:(3)溶液的质量=全部溶质+全部溶剂例:在100克10%的氯化钠溶液中加入10克KCl固体,KCl完全溶解,求此时溶液中氯化钠的质量分数(4)溶液的质量=溶液的体积×溶液的密度(5)最后的计算结果如果除不尽,在题目无特别说明下一般保留到0.1%(6)饱和溶液的质量分数=S/(S+100)×100%2、配制一定溶质质量分数的溶液(1)用固体配制溶液仪器:天平、药匙、量筒、胶头滴管、烧杯、玻璃棒。步骤:计算、称量、溶解、装瓶贴标签。(2)用浓溶液稀释:仪器:量筒、胶头滴管、烧杯、玻璃棒。步骤:计算、量取、稀释、装瓶贴标签。贴标签:标签一般包括药品的名称(化学式)和浓度。引起溶质质量分数的偏差的原因①用固体配制溶液时,固体带有结晶水(例如硫酸铜晶体),那么所得溶液的溶质质量分数会偏小。
②量取液体时,如果仰视读数,量取的液体会偏少;如果俯视读数,量取的液体会偏多。
③用固体配制溶液时,天平未配平、物码颠倒等情况会影响溶液的溶质质量分数。二、有关溶质质量分数的计算1、溶液的稀释计算(1)稀释的方法:加入溶剂或加入低浓度溶液。(2)依据:稀释前后溶液中的溶质的质量不变。(3)两种稀释的计算
①加水稀释:浓溶液液质量×浓溶液溶质质量分数%=稀释后溶液总质量×稀释后溶液质量分数%
浓溶液质量×浓溶液溶质质量分数%=(浓溶液质量+加入水的质量)×稀释后溶液质量分数%
②加入低浓度溶液稀释:浓溶液质量×浓溶液溶质质量分数%+稀溶液质量×稀溶液溶质质量分数%=(浓溶液质量+稀溶液质量)×混合后所得溶液溶质的质量分数2、溶液的混合计算依据:混合前各溶液中的溶质质量之和,等于混合后溶液中溶质的总质量。3、有关化学方程式与溶质的质量分数相结合的计算(溶质的确定以及溶液质量的计算是重点难点)在溶液中进行的化学反应,其溶质、溶液的确定如下:(1)未参加反应的不溶杂质,未反应完的不溶反应物,生成的沉淀和产生的气体都不是溶质;(2)根据质量守恒知:溶液的质量=反应前各物质总质量—反应后的非溶质质量(3)溶液质量=未参加反应的可溶物+未反应完的可溶物+生成的可溶物+反应前的水+生成的水附:溶解度解题必备知识:(一)、饱和溶液与不饱和溶液.1、t1℃时,甲为饱和溶液,保持温度不变蒸发溶剂析出晶体,余下的溶液是______溶液(填“饱和”或“不饱和”);蒸发出的溶剂和析出的晶体在t1℃时______配成饱和溶液(填“能”或“否”)“蒸发结晶可视为取出部分饱和溶液”2、t2℃时,甲为饱和溶液,降温到t1℃时析出晶体,余下的溶液是t1℃时的_______溶液(填“饱和”或“不饱和”)3、t1℃时,甲溶解度为50g。t1℃时,只要是甲的溶液,溶质:溶剂=__________都是饱和溶液。4、不饱和溶液转为饱和溶液一定可行的方法是_____________【蒸发溶剂由不饱到饱和不适用盐酸溶液】5、饱和溶液转为不饱和溶液一定可行的方法是______________(二)、溶质质量、溶剂质量、结晶质量的比较1、溶质、溶剂质量比较(溶质、溶剂质量任意一个改变,溶液质量才会变)(1)、甲、乙溶液质量都为100g,甲的质量分数为20%、乙为10%,甲中的溶质质量____乙中的溶质质量(填“大于”或“小于”)。归纳1:两份或两种质量相等的溶液,质量分数大者所含溶质________溶剂_____(填“多”或“少”)(2)、甲、乙溶液质量都为100g且在t1℃时都饱和,甲的溶解度为100g,乙的溶解度为50g,甲中的溶质质量____乙中的溶质质量(填“大于”或“小于”);两种溶液各自改变温度后一定不变的是________的质量(填“溶质”或“溶剂”或“溶液”)归纳2:两份或两种质量相等的饱和溶液,溶解度大者(注:温度不需要相同)所含溶质________溶剂_____(填“多”或“少”)改变温度后一定不变的是________的质量(填“溶质”或“溶剂”或“溶液”)2、结晶质量比较(3)、t1℃时甲的饱和溶液溶解度为50g,t2℃时乙的饱和溶液溶解度为30g,各自保持温度不变蒸发10g水,___析出晶体多(填“甲”或“乙”)(提示:看必备知识(一)1,可假设原溶剂都为100g)50/100=x/1030/100=y/10归纳3:两份或两种饱和溶液,各自恒温蒸发等质量的水,溶解度大者(注:温度不需要相同)析出晶体_____(填“多”或“少”)(提示:余下的溶液都是饱和的;蒸发出的水与析出的晶体混合,各自能形成原温度下的饱和溶液)(4)、t1℃时,两份甲的饱和溶液,一份保持温度不变蒸发10克水析出晶体M克,另一份保持温度不变蒸发30克水,析出晶体为__________(提示:看必备知识(一)1,两份溶液浓度相等)(5)、甲、乙溶液均饱和,t1℃时甲的溶解度与t2℃时乙的溶解度相同,甲保持温度不变蒸发10克水析出晶体M克,乙保持温度不变蒸发30克水,析出晶体为_________(提示:看必备知识(一)1,两份溶液浓度相等)归纳4:两份或两种饱和溶液,溶解度相同时(注:温度不需要相同),一份保持温度不变蒸发a
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