专题02 化学常用计量(讲义)(原卷版) .docx
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- 专题02 化学常用计量讲义原卷版 专题 02 化学 常用 计量 讲义 原卷版
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1、专题02 化学常用计量01专题网络思维脑图02考情分析解密高考03高频考点以考定法考点二 以物质的量为中心的多角度计算【高考解密】命题点01 有关化学反应速率和化学平衡的相关计算命题点02 有关工艺流程的相关计算命题点03 有关水溶液中离子平衡的相关计算【技巧解密】【考向预测】考点一 一定物质的量浓度溶液的配制【高考解密】命题点01 一定物质的量浓度溶液的配制命题点02 物质的量浓度及相关计算【技巧解密】【考向预测】04核心素养微专题微专题 阿伏加德罗常数的六大陷阱考点考查内容考情预测一定物质的量浓度溶液的配制仪器、步骤、数据处理、误差分析以选择题或主观题考查一定物质的量浓度溶液的配制的仪器、
2、步骤、数据处理、误差分析。以物质的量为中心的多角度计算1.化学反应速率和化学平衡的相关计算2.有关工艺流程的相关计算3.有关水溶液中离子平衡的相关计算1.以化学原理题、工艺流程等主观题考查计算化学反应速率、化学平衡常数、转化率;2.以选择题的形式考查水溶液中四大常数的计算。阿伏加德罗常数及其应用以阿伏加德罗常数为载体考查物质结构、氧化还原反应、电离、水解等知识以选择题的形式考查关于阿伏加德罗常数的正误判断、气体摩尔体积的概念;考点一 一定物质的量浓度溶液的配制命题点01 配制溶液使用的仪器典例01(2023全国卷)实验室将粗盐提纯并配制的溶液。下列仪器中,本实验必须用到的有天平温度计坩埚分液漏
3、斗容量瓶烧杯滴定管酒精灯ABCD典例02(2021山东卷)为完成下列各组实验,所选玻璃仪器和试剂均准确、完整的是(不考虑存放试剂的容器)实验目的玻璃仪器试剂A配制100mL一定物质的量浓度的NaCl溶液100mL容量瓶、胶头滴管、烧杯、量筒、玻璃棒蒸馏水、NaCl固体B制备Fe(OH)3胶体烧杯、酒精灯、胶头滴管蒸馏水、饱和FeCl3溶液C测定NaOH溶液浓度烧杯、锥形瓶、胶头滴管、酸式滴定管待测NaOH溶液、已知浓度的盐酸、甲基橙试剂D制备乙酸乙酯试管、量筒、导管、酒精灯冰醋酸、无水乙醇、饱和Na2CO3溶液典例03(2020天津卷)下列实验仪器或装置的选择正确的是配制50.00mL0.10
4、00mol.L-1Na2CO3溶液除去Cl2中的HCl蒸馏用冷凝管盛装Na2SiO3溶液的试剂瓶ABCD命题点02 配制溶液的操作步骤典例01(2023重庆卷)下列实验装置或操作能够达到实验目的的是ABCD制取转移溶液保护铁件收集典例02(2019江苏卷)下列实验操作能达到实验目的的是A用经水湿润的pH试纸测量溶液的pHB将4.0 g NaOH固体置于100 mL容量瓶中,加水至刻度,配制1.000 molL1NaOH溶液C用装置甲蒸干AlCl3溶液制无水AlCl3固体D用装置乙除去实验室所制乙烯中的少量SO2典例03(2019天津卷)下列实验操作或装置能达到目的的是ABCD混合浓硫酸和乙醇配
5、制一定浓度的溶液收集气体证明乙炔可使溴水褪色命题点03 配制溶液的数据处理和误差分析典例01(2023浙江卷)下列说法正确的是A图装置可用于制取并收集氨气B图操作可排出盛有溶液滴定管尖嘴内的气泡C图操作俯视刻度线定容会导致所配溶液浓度偏大D图装置盐桥中阳离子向溶液中迁移典例02(2020浙江卷)下列有关实验说法,不正确的是()A碱液不慎溅到手上,先用大量水冲洗,再用饱和硼酸溶液洗,最后用水冲洗B和的混合物经溶解、过滤,洗涤、干燥,可分离出C用容量瓶配制溶液,定容时若加水超过刻度线,立即用滴管吸出多余液体D火柴头的浸泡液中滴加溶液,稀和溶液,可检验火柴头是否含有氯元素典例03(2013天津卷)下
6、列实验误差分析错误的是A用湿润的pH试纸测稀碱液的pH,测定值偏小B用容量瓶配制溶液,定容时俯视刻度线,所配溶液浓度偏小C滴定前滴定管内无气泡,终点读数时有气泡,所测体积偏小D测定中和反应的反应热时,将碱缓慢倒入酸中,所测温度值偏小一、所需仪器及配制步骤:(1)配制溶液的六种仪器托盘天平、量筒、烧杯、容量瓶(指定规格)、玻璃棒、胶头滴管。(2)配制溶液的八步操作计算称量(量取)溶解(稀释)并冷却转移洗涤定容摇匀装瓶并贴签。【特别提醒】溶液配制过程中,若有任何引起误差的操作均应重新配制。(3)容量瓶使用的两个“不能”容量瓶是精确配制溶液的仪器,不能用于溶解、稀释和长时间贮存液体。容量瓶的规格是固
7、定的,不能配制任意体积的溶液,所配溶液的体积一定要与容量瓶的容积相同。二、仪器使用:(1)仪器的选用要注意思维有序,从配制步骤角度排查还需要的仪器。(2)容量瓶使用的第一步操作是“检漏”。回答容量瓶时应指明规格,并选择合适的容量瓶,如配制480 mL溶液,应选用500 mL容量瓶。容量瓶不能用于溶解、稀释和存放液体,也不能作为反应容器。(3)玻璃棒的作用是搅拌和引流。用玻璃棒引流时,玻璃棒末端应插入刻度线以下并接触瓶壁,但玻璃棒不能接触瓶口。三、根据表达式cB=nBV进行误差分析:(1)导致cB偏低的错误操作:垫滤纸称量NaOH固体;左码右物(用游码);称量时间过长(潮解);洗涤或转移时溶液溅
8、出;未洗涤烧杯及玻璃棒;超过刻度线时用滴管吸出液体;定容时仰视;定容摇匀后发现液面低于刻度线再加水。(2)导致cB偏高的错误操作:砝码生锈;定容时俯视;未等溶液冷却至室温就转移并定容。(3)定容时俯视、仰视对结果的影响:务必确保按眼睛视线刻度线凹液面最低点的顺序,做到“三点一线”。仰视刻度线(图1),导致溶液体积偏大。 俯视刻度线(图2),导致溶液体积偏小。四、有关溶液的计算(1)熟练推导两种换算关系。气体溶质物质的量浓度的计算。标准状况下,1 L水中溶解某气体V L,所得溶液的密度为 gcm-3,气体的摩尔质量为M gmol-1,则c=1000V22400+MV molL-1。物质的量浓度与
9、溶质质量分数之间的换算。c=1000wM(c为溶质的物质的量浓度,其单位是molL-1,为溶液的密度,其单位是gcm-3,w为溶质的质量分数,M为溶质的摩尔质量,其单位是gmol-1)。(2)理解两条规律。稀释定律。a.如用V1、V2、c1、c2分别表示稀释前后溶液的体积和溶质的物质的量浓度,有c1V1=c2V2。b.如用m1和m2、w1和w2分别表示稀释前后溶液的质量和溶质的质量分数,有m1w1=m2w2。混合规律。计算或判断同一溶质不同浓度的溶液混合后溶质的质量分数时,设溶质的质量分数分别为w1和w2的两溶液混合后所得溶液溶质的质量分数为w。a.两溶液等质量混合:w=12(w1+w2)。b
10、.两溶液等体积混合:(a)若溶液中溶质的密度大于溶剂的密度,则w12(w1+w2),如H2SO4溶液。(b)若溶液中溶质的密度小于溶剂的密度,则w104C过滤后所得清液中一定存在:c(Ca2+)=且c(Ca2+)D滤渣中加入醋酸发生反应的离子方程式:CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2O一掌握计算中常用公式1.化学反应速率的计算(1)公式法:v(B)=c(B)t=n(B)Vt。浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体。化学反应速率是某段时间内的平均反应速率,而不是瞬时速率,且计算时取正值。同一反应用不同的物质表示反应速率时,数值可能不同,但意义相同。同一化学反应中用不同物质
11、表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。(2)比值法:同一化学反应,各物质的反应速率之比等于方程式中各物质的化学计量数之比。如对于反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),存在关系:v(A)m=v(B)n=v(C)p=v(D)q。2.有关化学平衡计算方法和技巧1)化学平衡常数的计算(1)根据化学平衡常数表达式计算(2)依据化学方程式计算平衡常数同一可逆反应中,K正K逆1。同一方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小n倍,则新平衡常数K与原平衡常数K间的关系是KKn或K。几个可逆反应方程式相加,得总方程式,则总反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。水溶液中进行的反应,必须拆成离子方程式再
12、计算平衡常数。2)转化率的计算转化率()100%3)常用的气体定律同温同容:p(前)p(后)n(前)n(后)同温同压:4)压强平衡常数的计算技巧(1)步骤第一步,根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度;第二步,计算各气体组分的物质的量分数或体积分数;第三步,根据分压计算公式求出各气体物质的分压,某气体的分压气体总压强该气体的体积分数(或物质的量分数);第四步,根据平衡常数计算公式代入计算。例如,N2(g)3H2(g)2NH3(g),压强平衡常数表达式为Kp。(2)计算Kp的答题模板计算Kp的两套模板以N2(g)3H2(g)2NH3(g)为例模板1:N2(g)3H2(g)2
13、NH3(g)(平衡时总压为p0)n(始) 1 mol 3 mol 0n 0.5 mol 1.5 mol 1 moln(平) 0.5 mol 1.5 mol 1 molp(X) p0 p0 p0Kp模板2:刚性反应器中 N2(g) 3H2(g) 2NH3(g)p(始) p0 3p0 0p p 3p 2pp(平) p0p 3p03p 2pKp3.水溶液中“四大常数”的计算(1)电离常数、水的离子积常数、水解常数及其关系。根据上述关系可以求出微粒的电离常数或水解常数,也可比较酸式酸根离子的电离和水解程度的相对大小。(2)对平衡浓度的理解。示例:25 时,将a molL-1的醋酸溶液与b molL-1
14、氢氧化钠溶液等体积混合,反应后溶液恰好显中性,用a、b表示醋酸的电离平衡常数为。分析:Ka=c(H+)c(CH3COO-)c(CH3COOH)表达式中的c(H+)、c(CH3COO-)、c(CH3COOH)是指溶液达到平衡时,溶液中的离子浓度,而不是局限于CH3COOH电离产生的离子,只讲存在,不讲来源。反应后溶液恰好显中性,此时c(H+)=c(OH-)=10-7 molL-1,此时表达式中的c(H+)=10-7 molL-1,Na+不参与化学反应,只存在稀释,c(Na+)=b2 molL-1,根据电荷守恒和物料守恒:c(CH3COO-)=c(Na+)=b2 molL-1,c(CH3COOH)
15、=a-b2 molL-1,代入可得Ka=c(H+)c(CH3COO-)c(CH3COOH)=b10-7a-b。(3)弱电解质电离常数的两种计算方法。由图形起点计算电离常数示例:常温下,向20 mL 0.1 molL-1氨水中滴加一定浓度的盐酸,溶液中水电离的氢离子浓度随加入盐酸体积的变化如图所示。分析:由图中a点可知,常温下0.1 molL-1的氨水中c(H+)=1.010-11 molL-1,c(OH-)=KWc(H+)=1.010-3 molL-1,所以Kb=c(NH4+)c(OH-)c(NH3H2O)10-310-30.1=110-5。由图形交点计算电离常数示例:常温下,向某浓度的草酸溶
16、液中逐滴加入一定物质的量浓度的KOH溶液,所得溶液中H2C2O4、HC2O4-、C2O42-三种微粒的物质的量分数()与溶液pH的关系如图所示:分析:由图像可知,pH=1.2时,c(HC2O4-)=c(H2C2O4),则Ka1=c(HC2O4-)c(H+)c(H2C2O4)=10-1.2,pH=4.2时,c(HC2O4-)=c(C2O42-),Ka2=c(H+)c(C2O42-)c(HC2O4-)=10-4.2。(4)溶度积常数的计算1)溶度积原则Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与沉淀的量和溶液中离子浓度无关。同温条件时,对于同类型物质,Ksp数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强。
17、如由Ksp数值可知,溶解能力:AgClAgBrAgI,Cu(OH)2Mg(OH)2。不同类型的物质,Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。如(25 ):AgCl(s) Ag(aq)Cl(aq),Ksp1.81010,Mg(OH)2(s) Mg2(aq)2OH(aq),Ksp1.81011,虽然Mg(OH)2的Ksp较小,但不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶。2)沉淀开始和沉淀完全时溶液pH的计算方法:以Cu(OH)2为例室温下,向2 molL1 CuSO4溶液中逐滴加入NaOH溶液调节溶液的pH至多少时开始沉淀?调节溶液pH至多少时Cu2沉淀完全?(已知:室温下KspCu(OH)22.01
18、020,离子浓度小于105 molL1时视为Cu2沉淀完全)沉淀开始时pH的求算。KspCu(OH)2c(Cu2)c2(OH)2c2(OH)2.01020,c(OH)1010(molL1),c(H)104(molL1),pHlgc(H)lg1044。沉淀完全时pH的求算。KspCu(OH)2c(Cu2)c2(OH)105c2(OH)2.01020,c(OH)1084.47108(molL1),c(H)2.24107(molL1),pHlgc(H)lg(2.24107)7lg2.246.6。4.工艺流程中产率或纯度的计算(1)产率计算:说明:在计算理论产量的时候,若有两种反应物,先判断反应物的过
19、量问题,选择不足量的计算,同时注意单位的转化。(2)纯度计算:纯度=(不纯物质中含纯物质的质量不纯物质的总质量)100%二、化学计算常用方法1.关系式法多步反应计算的特征是多个反应先后发生,起始物与目标物之间存在确定的量的关系。解题时应先写出有关反应的化学方程式或关系式,依据化学方程式找出反应过程中不同反应步骤之间反应物、生成物的物质的量的关系,最后确定已知物和目标产物之间的物质的量的关系,列出计算式求解,从而简化运算过程。2.守恒法所谓“守恒”就是物质在发生“变化”或两物质在发生“相互作用”的过程中某些物理量的总量保持“不变”。一切化学反应都遵循守恒定律,在化学变化中有多种守恒关系,如质量守
20、恒、元素原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒等。3.差量法差量法是指根据化学反应前后物质的量发生的变化,找出“理论差量”。这种差量可以是质量、物质的量、气态物质的体积和压强、反应过程中的热量等。用差量法解题的关键是把化学方程式中对应的理论差量及实际差量与未知量列成比例式,然后求解。4.热重分析法热重分析是指在程序控制温度下测量待测样品的质量与温度变化关系的一种热分析技术,用来研究材料的热稳定性和组分。晶体加热时失重一般是先失水、再失非金属氧化物。晶体中金属质量不减少,仍在残余固体中,失重最后一般剩余金属氧化物,根据剩余物质的质量可进行相应的计算和分析。考向01 化学反应速率与化学平衡1(2023辽
21、宁沈阳沈阳二中校考模拟预测)某反应的速率方程为,其半衰期(当剩余的反应物恰好是起始的一半时所需的时间)为。当其他条件不变,改变反应物浓度时,反应的瞬时速率如表所示:0.250.501.000.501.000.0500.0500.1000.1000.2000.200下列说法正确的是A该反应的速率方程中的B该反应的速率常数C表格中的,D在过量的B存在时,反应掉的所需的时间是2(2023重庆沙坪坝重庆一中校考模拟预测)在催化剂的作用下,氢气还原的过程中可同时发生反应。 在恒温恒容密闭容器中,充入一定量的及,起始及达到平衡时,容器内各气体的物质的量及总压的部分数据如下表所示。总压起始0.50.9000
22、1.4p平衡m0.3p下列说法正确的是A反应任意温度下均能自发进行B恒温恒容下,再充入和,反应平衡右移,反应平衡不移动CD反应的平衡常数3(2023北京东城北京五十五中校考模拟预测)五氯化磷(PCl5)是有机合成中重要的氯化剂,可由如下反应制得:PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)H=-93.0 kJ/mol。某温度下,在2.0 L的恒容密闭容器中充入2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,实验数据记录如下。t/s050150250350n(PCl5)/mol00.240.360.400.40下列说法正确的是A0150 s内的 (PCl3) = 2.410-3molL-1s-1B
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