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普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)必修2(人教版)第一章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律★考點(diǎn):知道元素、核素、同位素、質(zhì)量數(shù)的涵義。(測(cè)試要求一一A)⑴原子的構(gòu)成一個(gè)原子中:質(zhì)子數(shù)(Z)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)如果忽略電子的質(zhì)量,將核內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量取訴似整數(shù)值相加,所得的數(shù)值叫做質(zhì)量數(shù)。某原子的相對(duì)原子質(zhì)量近似等于此原子的質(zhì)量數(shù)。質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)⑵元素、核素、同位素元素:具有相同核電荷數(shù)(質(zhì)子數(shù))的同一類原子的總稱。核素:具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子。絕大多數(shù)元素有多種核素,如氫兀素有iH、2H、3H等三種核素。同位素:質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素(同一元素的不同核素互稱為同位素)。女口12C、13C、14C是碳元素的三種核素,互為同位素。同一種元素的不同同位素原子其質(zhì)量數(shù)丕同核外電子層結(jié)構(gòu)杜同,其原子、單質(zhì)及其構(gòu)成的化合物化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同,只是某些物理性質(zhì)略有差異。在天然存在的某種元素里,不論是游離態(tài)還是化合態(tài),各種同位素所占的原子個(gè)數(shù)百分比一般是不變的。元素、核素、同位素之間的關(guān)系:(見(jiàn)右圖)【例1】某元素的陽(yáng)離子Rn+,核外共用X個(gè)電子,原子的質(zhì)量數(shù)為A,則該元素原子里的中子數(shù)為()A.A—x—nB.A—x+nc.A+x—nD.A+x+n【解析】本題主要考查的是元素的原子得、失電子后,核電荷數(shù)和陰、陽(yáng)離子的核外電子數(shù)及離子電荷數(shù)的關(guān)系。由于陽(yáng)離子帶正電,為原子失去電子的結(jié)果;陰離子帶負(fù)電,為原子獲得電子所致。所以陽(yáng)離子的核外電子數(shù)應(yīng)該是原子的質(zhì)子數(shù)減去陽(yáng)離子的電荷數(shù),陰離子的核外電子數(shù)為原子的質(zhì)子數(shù)加上陰離子的電荷數(shù)。根據(jù)質(zhì)量關(guān)系:質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù),因此要求中子數(shù)必須先要知道質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)。根據(jù)題意,質(zhì)量數(shù)為已知,而質(zhì)子數(shù)則可根據(jù)該離子所帶電荷數(shù)和它的核外電子數(shù)求得。陽(yáng)離子Rn+核外電子數(shù)為X,則該陽(yáng)離子所對(duì)應(yīng)原子的核外電子數(shù)是x+n,核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)也為x+n。所以N=A-(x+n)=A-x-n【答案】A。【例2】下列說(shuō)法正確的是()同一元素各核素的質(zhì)量數(shù)不同,但它們的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同任何元素的原子都是由核外電子和核內(nèi)中子、質(zhì)子組成的
鈉原子失去一個(gè)電子后,它的電子數(shù)與氖原子相同,所以變成氖原子40Ca、、的質(zhì)量數(shù)相同,所以它們是互為同位素【解析】本題是利用相關(guān)概念來(lái)對(duì)選項(xiàng)作出判斷。對(duì)于A選項(xiàng),可利用“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”這一概念來(lái)進(jìn)行判斷;對(duì)于B選項(xiàng),可利用部分原子結(jié)構(gòu)的特殊性來(lái)解決;C選項(xiàng)中,必須明確決定原子種類的微粒是哪幾種;D選項(xiàng)可用同位素的概念來(lái)進(jìn)行判斷。A選項(xiàng)中的各核素是屬同一元素,這些核素間必定互為同位素。根據(jù)同位素和質(zhì)量數(shù)的含義可知:各核素原子的質(zhì)子數(shù)同中子數(shù)不同,二者之和在數(shù)值上等于質(zhì)量數(shù),因而質(zhì)量數(shù)必不相等,但同位素的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同,故A選項(xiàng)正確。B選項(xiàng)中描述的只是原子構(gòu)成的一般規(guī)律,而忽視了氕原子()的原子核內(nèi)只有質(zhì)子而無(wú)中子這個(gè)特例,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤。C選項(xiàng)中原子種類應(yīng)由質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)共同決定的,若原子核不改變,僅核外發(fā)生電子得失,是決不會(huì)發(fā)生由一種原子轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N原子的,而只能由原子變?yōu)殡x子,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤。D選項(xiàng)中互為同位素的不同原子質(zhì)子數(shù)相同,中子數(shù)不同,因而其質(zhì)量數(shù)必然不等,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。【答案】A。★考點(diǎn):了解原子核外電子的排布。(測(cè)試要求一B)★考點(diǎn):能畫出1?18號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。(測(cè)試要求一一B)★考點(diǎn):認(rèn)識(shí)假說(shuō)、模型等科學(xué)方法在化學(xué)研究中的應(yīng)用。(測(cè)試要求一B、II)⑴核外電子的排布規(guī)律:在含有多個(gè)電子的原子里,電子依能量的不同是分層排布的,其主要規(guī)律是:核外電子總是盡先排布在能量較低的電子層,然后由里向外,依次排布在能量逐步升高的電子層(能量最低原理)。原子核外各電子層最多容納2n2個(gè)電子。原子最外層電子數(shù)目不能超過(guò)8個(gè)(K層為最外層時(shí)不能超過(guò)2個(gè)電子)。次外層電子數(shù)目不能超過(guò)18個(gè)(K層為次外層時(shí)不能超過(guò)2個(gè)),倒數(shù)第三層電子數(shù)目不能超過(guò)32個(gè)。⑵原子結(jié)構(gòu)示意圖:用小圓圈和圓圈內(nèi)的符號(hào)及數(shù)字表示原子核及核內(nèi)質(zhì)子數(shù),弧線表原子核1?18號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖
原子核1?18號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖【例3】某元素原子的核電荷數(shù)是電子層數(shù)的5倍,其質(zhì)子數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍,該元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。【解析】設(shè)核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=a,元素原子的電子層數(shù)為x,最外層電子數(shù)為y依題意:a=5x,a=3y,則5x=3y,x=3y/5。因原子的最外層電子數(shù)不超過(guò)8,即y為1?8的正整數(shù),僅當(dāng)y=5時(shí),x=3合理,該元素的核電荷數(shù)為15。答案】答案】【點(diǎn)評(píng)】本題除考查原子核外電子排布規(guī)律外,還要求學(xué)生借助解不定方程這一數(shù)學(xué)知識(shí)解題,把數(shù)學(xué)工具及化學(xué)原理有機(jī)結(jié)合起來(lái)。這是一道綜合性較強(qiáng)的試題.★考點(diǎn):能結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)事實(shí)(原子核外電子排布、原子半徑、元素的主要化合價(jià)、最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸堿性、元素的金屬性與非金屬性等)認(rèn)識(shí)元素周期律。(測(cè)試要求一B)★考點(diǎn):了解原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系。(測(cè)試要求一一B)★堿金屬元素性質(zhì)的遞變。(學(xué)生實(shí)驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容)★鹵族元素性質(zhì)的遞變。(學(xué)生實(shí)驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容)⑴元素周期律:元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性變化,這一規(guī)律叫做元素周期律.元素性質(zhì)周期性變化的具體表現(xiàn):隨著原子序數(shù)的遞增,每隔一定數(shù)目的元素:I最外層電子排布:由1個(gè)遞增到8個(gè)(K層為1個(gè)遞增到2個(gè));II原子半徑:由大到小:III主要化合價(jià):正價(jià)由+1f+7,負(fù)價(jià)由-4—-1:W最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸堿性一:堿性逐漸減弱,酸性逐漸增強(qiáng):V元素的金屬性與非金屬性:金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強(qiáng)。元素性質(zhì)周期性變化的本質(zhì)原因是核外電子排布呈周期變化。⑵影響原子半徑的因素:電子層數(shù):電子層數(shù)越多,原子半徑越大:核電荷數(shù):當(dāng)電子層數(shù)相同時(shí),核電荷數(shù)的影響較大:核外電子數(shù):電子數(shù)增多,增加了相互排斥,使原子半徑有增大的傾向。⑶判斷元素金屬性、非金屬性強(qiáng)弱的標(biāo)準(zhǔn)判斷元素金屬性強(qiáng)弱的標(biāo)準(zhǔn):對(duì)應(yīng)的單質(zhì)與水或與酸置換出氫氣越容易,最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的堿性越強(qiáng),則元素的金屬性越強(qiáng)。金屬陽(yáng)離子的氧化性越弱,則元素金屬性越強(qiáng)。判斷元素非金屬性強(qiáng)弱的標(biāo)準(zhǔn):對(duì)應(yīng)的單質(zhì)與氫氣化合生成氫化物越容易、生成的氫化物越穩(wěn)定,最高價(jià)氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物的酸性越強(qiáng),則元素的非金屬性越強(qiáng)。非金屬陰離子還原性越弱,則對(duì)應(yīng)元素的非金屬性越強(qiáng)。⑷堿金屬元素性質(zhì)的遞變堿金屬元素包「括:鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)等。堿金屬的物理性質(zhì):I相似性:銀白色(銫略帶金色光澤),硬度小、有展性,密度小(只有銣銫密度大于水),熔點(diǎn)低(除鋰外都低于水的沸點(diǎn)),導(dǎo)電、導(dǎo)熱。II遞變規(guī)律:從鋰到銫,密度呈減小趨勢(shì)(但鉀反常),熔沸點(diǎn)逐漸降低,硬度逐漸減小(Li不易用小刀切開(kāi),其它軟)。堿金屬的化學(xué)性質(zhì):I相似性:?jiǎn)钨|(zhì)都是較強(qiáng)的還原劑,都能與氧氣等非金屬單質(zhì)以及水反應(yīng),其氫氧化
物都是可溶于水的強(qiáng)堿。II遞變規(guī)律:從鋰到銫金屬性逐漸增強(qiáng)。原因:隨著核電荷數(shù)的增加,堿金屬元素原子的電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑逐漸增大,原子核對(duì)最外層電子的引力逐漸減弱,失電子能力逐漸增強(qiáng),即元素的金屬性逐漸增強(qiáng)。⑸鹵族元素性質(zhì)的遞變鹵族元素包括:氟(F)、氯(C1)、溴(Br)、碘(I)等。鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì):態(tài)氣一>液“固Br色挨深CL巒度塔、彿點(diǎn)溶解性態(tài)氣一>液“固Br色挨深CL小低與水完全反應(yīng)在水中的溶解度不“I大,部分與水反應(yīng)大高易溶解于有機(jī)溶劑水苯(或汽油)四氯化碳Cl2黃綠色黃綠色黃綠色旺黃-橙色橙-橙紅橙-橙紅I2黃—棕褐淺紫-紫紅紫-深紫I2與不同溶劑所形成的溶液的顏色:鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì):I相似性:?jiǎn)钨|(zhì)都是較強(qiáng)的氧化劑,都能與氫氣等反應(yīng),其最高價(jià)氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物是酸。II遞變規(guī)律:從氟到碘非金屬性逐漸?減弱。原因:由氟到碘,核電荷數(shù)逐漸增加,原子核對(duì)最外層電子的吸引力應(yīng)逐漸增大;同時(shí)電子層數(shù)依次增多,原子半徑逐漸增大,原子核對(duì)最外層電子的吸引力應(yīng)逐漸減弱。由于原子半徑的增大超過(guò)了核電荷數(shù)的增加對(duì)電子吸引的影響,因此,原子核對(duì)最外層電子的吸引力逐漸減弱,,使原子獲得電子的能力依次減弱,失去電子的傾向依次增強(qiáng)。即單質(zhì)的氧化性逐漸減弱,而其離子的還原性逐漸增強(qiáng)。★考點(diǎn):知道周期與族的概念,能描述元素周期表的結(jié)構(gòu)。(測(cè)試要求一A)★考點(diǎn):認(rèn)識(shí)元素在周期表中的位置與其原子的電子層結(jié)構(gòu)的關(guān)系。(測(cè)試要求一一B)★考點(diǎn):知道金屬、非金屬在元素周期表中的位置及其性質(zhì)的遞變規(guī)律。(測(cè)試要求——A)★考點(diǎn):感受元素周期律與周期表在化學(xué)學(xué)習(xí)、科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中的重要作用與價(jià)值。(測(cè)試要求一A、I)⑴元素周期表的結(jié)構(gòu)■7個(gè)周期尸橫的右醞(7個(gè)橫行):{-■7個(gè)周期尸橫的右醞(7個(gè)橫行):{-縱的方面(遷個(gè)縱行)蘭個(gè)扶周期:紙久丘竹周期?不完全周期)Z個(gè)主族:由短周期和摂周期共同構(gòu)成的族muz
\工個(gè)副族:僅由杭周期元素構(gòu)舷的族(IB7IIE)
[VIII麗負(fù)9、5三個(gè)縱行?FhCm陽(yáng)等口種元素
族:稀有氣懷元素周期序數(shù)=該周期中元素原子的核外電子層數(shù)主族序數(shù)=該主族元素原子的最外層電子數(shù)
⑵兀素周期表中冋周期、冋主族兀素性質(zhì)遞變規(guī)律:性質(zhì)同周期(從左-右)同主族(從上-下)原子半徑逐漸減小逐漸增大電子層結(jié)構(gòu)電子層數(shù)相同電子層數(shù)遞增最外層電子數(shù)逐漸增多最外層電子數(shù)相同核對(duì)外層電子的吸引力逐漸增大逐漸減小原子失電子能力逐漸減小逐漸增強(qiáng)原子得電子能力逐漸增強(qiáng)逐漸減弱兀素的金屬性逐漸減弱逐漸增強(qiáng)兀素的非金屬性逐漸增強(qiáng)逐漸減弱主要化合價(jià)最咼正價(jià):+1—+7最咼正價(jià)=主族序數(shù)非金屬負(fù)價(jià)=-(8-主族序數(shù))(OF除外)最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化酸性逐漸增強(qiáng)酸性逐漸減弱物的酸堿性堿性逐漸減弱堿性逐漸增強(qiáng)非金屬氣態(tài)氫化物形成形成由難一易形成由易-難難易及其穩(wěn)定性穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)穩(wěn)定性逐漸減弱強(qiáng)調(diào):元素金屬性和非金屬性與元素在周期表的位置:IAIIAIIlAIVAVAVIAVDA0金屬性逐漸增強(qiáng)非全屬性逐漸増強(qiáng)-E?書稀Al1Si屬有=4J4-J=GeAsSbITe漸TPo|At囂孝(金屬性逐漸增強(qiáng)⑶元素周期律和元素周期表的應(yīng)用元素周期表是元素周期律的具體表現(xiàn)形式,是學(xué)習(xí)化學(xué)的一種重要工具。“結(jié)構(gòu)一位置一性質(zhì)”的關(guān)系如下:K欣期征主周K欣期征主周_」1_R-n、元素周期律和元素周期表對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展起了一定的推動(dòng)作用,為新元素的發(fā)現(xiàn)及預(yù)測(cè)它們的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)提供了線索。元素周期律和元素周期表對(duì)于與化學(xué)相關(guān)的科學(xué)技術(shù)也有指導(dǎo)作用。例如,在周期表中金屬與非金屬的分界處,可以找到半導(dǎo)體材料,如硅、鍺等:通常制造的農(nóng)藥,所含有的氟、氯、硫、磷等在周期表中的位置靠近,在一定的區(qū)域內(nèi):在過(guò)渡元素中可以尋找催化劑和耐高溫、耐腐蝕的合金材料。元素周期律從自然科學(xué)方面論證了事物變化中量變引起質(zhì)變的規(guī)律性。【例4】在下列各元素組中,除一種元素外,其余都可以按照某種共性歸屬一類,請(qǐng)選出各組的例外元素,并將該組其他元素的可能歸屬按所給六種類型的編號(hào)填入表內(nèi)。兀素組例外兀素其他兀素所屬編號(hào)(1)S、Na、Mg、N(2)N、P、Sn、As(3)K、Ca、Al、Zn(4)Cu、Fe、Ag、Ca其他元素所屬類型編號(hào):①主族元素②過(guò)渡元素③同周期元素④同主族元素⑤金屬元素⑥非金屬元素。【解析】此題考查學(xué)生對(duì)于周期表的結(jié)構(gòu)是否熟悉。⑴中Na、Mg、S為同周期元素,⑵中N、P、As為VA族元素,⑶中K、Ca、Al是主族元素,⑷中Cu、Fe、Ag是過(guò)渡元素。【答案】(1)N,③⑵Sn,④⑶Zn,①⑷Ca,②。【例5】短周期的三種元素X、Y、Z原子序數(shù)依次變小,原子核外電子層數(shù)之和是5,X元素原子最外層電子數(shù)是Y和Z兩元素原子最外電子層上的電子數(shù)的總和;Y元素原子的最外電子層上的電子數(shù)是它的電子層數(shù)的2倍,X和Z可以形成XZ3的化合物。請(qǐng)回答:(1)X元素的名稱是,Y元素的名稱是,Z元素的名稱是⑵xz3化合物的分子式是,電子式是。⑶分別寫出X、Y的含氧酸的分子式:_【解析】依題意三種元素均可形成化合物,其電子層數(shù)之和為5,定有一種元素一個(gè)電子層,則Z為氫,另兩種元素均為二個(gè)電子層,Y元素最外層電子數(shù)為電子層數(shù)的2倍,則為碳元素,則X為氮元素。H【答案】⑴氮、碳、氫(2)NH3,卍計(jì)!⑶HNO3,H2CO3o★考點(diǎn):認(rèn)識(shí)化學(xué)鍵的涵義。(測(cè)試要求一B)★考點(diǎn):能從化學(xué)鍵變化的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。(測(cè)試要求一B)⑴化學(xué)鍵:人們把使離子相結(jié)合或原子相結(jié)合的作用力通稱為化學(xué)鍵。化學(xué)鍵的形成與原子結(jié)構(gòu)有關(guān),它主要通過(guò)原子的最外層電子(價(jià)電子)轉(zhuǎn)移或共用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。⑵化學(xué)反應(yīng)與化學(xué)鍵的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程是舊物質(zhì)的消耗和新物質(zhì)生成的過(guò)程,是反應(yīng)物中原子重新組合成產(chǎn)物分子的一種過(guò)程,因此化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)上就是舊化學(xué)鍵的斷裂并形成新化學(xué)鍵的過(guò)程。化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物中的化學(xué)鍵可能部分被破壞,也可能全部被破壞。如h2+f2=2HF,H—H、F—F鍵均被破壞。對(duì)離子化合物,其溶解于水后,便成為自由的陰、陽(yáng)離子,離子鍵被破壞。其熔化后,也成為自由的陰、陽(yáng)離子,離子鍵也被破壞。對(duì)于共價(jià)化合物,有些共價(jià)化合物溶于水后,能與水作用,其分子內(nèi)共價(jià)鍵被破壞。如HC1、HBr等o對(duì)于某些很活潑的非金屬單質(zhì),溶于水后,能與水作用,其分子內(nèi)共價(jià)鍵被破壞。如Cl2、F2等。★考點(diǎn):知道離子鍵和共價(jià)鍵的形成。(測(cè)試要求一A)★考點(diǎn):了解離子化合物、共價(jià)化合物的概念。(測(cè)試要求一一B)★考點(diǎn):能識(shí)別典型的離子化合物和共價(jià)化合物。(測(cè)試要求一一A)★考點(diǎn):能寫出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的常見(jiàn)原子、離子、分子、離子化合物的電子式,能夠用電子式表示結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的常見(jiàn)離子化合物、共價(jià)分子的形成過(guò)程。(測(cè)試要求一B)⑴離子鍵:人們把帶相反電荷離子之間的相互作用稱為離子鍵。像氯化鈉這樣由離子鍵構(gòu)成的化合物叫做離子化合物。離子鍵的形成I成鍵的主要原因:原子轉(zhuǎn)化為具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的離子,通過(guò)靜電作用,形成離子化合物,使體系的能量降低;II成鍵的粒子:陰陽(yáng)離子:m成鍵的性質(zhì):靜電作用(靜電吸引、靜電排斥):W成鍵條件:通常為活潑金屬元素的原子(IA、IIA)和活潑的非金屬元素的原子(VIA、VIIA)之間容易形成離子鍵;復(fù)雜的陰、陽(yáng)離子之間也可以形成離子鍵。如過(guò)氧化物(Na2O2等),大多數(shù)堿(NaOH、KOH等),大多數(shù)鹽類(Na2SO4、NH4C1、NH4NO3等)。影響離子鍵強(qiáng)弱的因素:離子半徑和離子電荷是影響離子鍵強(qiáng)弱的兩個(gè)方面。即離子半徑越小、離子帶電荷越大,離子鍵就越強(qiáng)。注意:離子半徑大小的比較:陽(yáng)離子的半徑一般比相應(yīng)的原子半徑小。陰離子的半徑一般比相應(yīng)的原子半徑大。具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子的半徑隨著原子序數(shù)的增大而減小離子鍵的存在:只存在于離子化合物中。⑵共價(jià)鍵:原子之間通過(guò)共用電子對(duì)所形成的相互作用,叫做共價(jià)鍵。像氯化氫那樣僅由共價(jià)鍵構(gòu)成的化合物叫做共價(jià)化合物。共價(jià)鍵的形成:I成鍵的主要原因:原子間以共用電子對(duì)的形式達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu),通過(guò)靜電作用,形成新的物質(zhì),使體系能量降低。:II成鍵的粒子:原子(同種或不同種);m成鍵的性質(zhì):靜電作用(靜電吸引、靜電排斥);w形成共價(jià)鍵的條件:同種或不同種非金屬元素原子之間一般能形成共價(jià)鍵。不活潑金屬元素原子和非金屬元素原子之間也能形成共價(jià)鍵。一般情況下,原子最外層缺幾個(gè)電子達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),就形成幾對(duì)共用電子對(duì)③極性共價(jià)鍵與非極性共價(jià)鍵非極性鍵極性鍵概念同種元素原子形成的共價(jià)鍵不同種兀素原子形成的共價(jià)鍵,共用電子對(duì)發(fā)生偏移原子吸引電子能力相同不同共用電子對(duì)不偏向任何一方偏向吸引電子能力強(qiáng)的原子成鍵原子電性電中性顯電性形成條件由同種非金屬兀素組成由不同種非金屬兀素組成影響共價(jià)鍵強(qiáng)弱的因素:原子半徑越小,共價(jià)鍵越強(qiáng):共用電子對(duì)數(shù)目越多,共價(jià)鍵越強(qiáng)。組成與結(jié)構(gòu)相似的不同分子中,所含元素的原子活動(dòng)性差異越大,鍵的極性越強(qiáng)。如HF、HC1、HBr、HI等分子中,共價(jià)鍵極性最強(qiáng)的是HF分子中的HF鍵。共價(jià)鍵的存在:非金屬單質(zhì);共價(jià)化合物:離子化合物的原子團(tuán)中:注意:共價(jià)化合物中一定含有共價(jià)鍵;含有共價(jià)鍵的化合物不一定是共價(jià)化合物,離子化合物中也可能含有共價(jià)鍵,如:NaOH、Na2O2等。⑶電子式①用電子式表示原子的最外層電子:注意:電子式只表示原子最外電子層上有多少個(gè)電子,不表示這些電子的排布方式。離子的電子式:I簡(jiǎn)單陽(yáng)離子的電子式——就是其化學(xué)式I陰離子的電子式——加[],在[]右上角標(biāo)上負(fù)電荷符號(hào)用電子式表示離子化合物(離子鍵)的形成過(guò)程:Ci.QMgf+Zi:—W+Ecb]■■■■??**I可以用弧形箭頭表示電子轉(zhuǎn)移的方向;II用“-”表示形成過(guò)程,不能用“=”:I離子化合物中相同的離子不能合并。用電子式表示共價(jià)分子(共價(jià)鍵)的形成過(guò)程1比的形成:H亠+*H?H:HIIHCl的形成:11”丨亠H注意:用電子式表示靠共用電子對(duì)形成的分子時(shí),不標(biāo)[]和電荷。【例6】下列各數(shù)值表示有關(guān)元素的原子序數(shù),其所表示的各原子組中能以離子鍵相互結(jié)合成穩(wěn)定化合物的是()A.10和19B.6和16C.11和17D.14和8【解析】通常為活潑金屬元素的原子(IA、IIA)和活潑的非金屬元素的原子(VIA、VIIA)之間相互接近時(shí),通過(guò)得失電子轉(zhuǎn)化為具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的離子,通過(guò)靜電作用,形成離子鍵,得到離子化合物,使體系的能量降低。A選項(xiàng)中10號(hào)元素原子最外層已經(jīng)達(dá)到了8電子相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu);B選項(xiàng)中6號(hào)元素原子難于失去最外層電子,只能與16號(hào)元素原子以共價(jià)鍵相結(jié)合生成CS2;D選項(xiàng)中14號(hào)元素原子難于失去最外層電子,只能與8號(hào)元素原子以共價(jià)鍵相結(jié)合生成SiO2。只有C選項(xiàng)中11號(hào)元素原子與17號(hào)元素原子通過(guò)得失電子,轉(zhuǎn)變?yōu)殛帯㈥?yáng)離子,形成離子鍵,得到離子化合物NaCl。【答案】C。【例7】下列說(shuō)法中正確的是()含有共價(jià)鍵的化合物一定是共價(jià)化合物只含有共價(jià)鍵的物質(zhì)一定是共價(jià)化合物離子化合物中可能含有極性共價(jià)鍵或非極性共價(jià)鍵氦分子中含有共價(jià)鍵【解析】含有共價(jià)鍵的化合物也可能是離子化合物,如NaOH,Na2O2,故A選項(xiàng)不正確;只含有共價(jià)鍵的物質(zhì)也可能是單質(zhì)分子,如氯氣,氮?dú)猓虼薆選項(xiàng)不正確;氦氣是單原子分子,不存在化學(xué)健,當(dāng)然D選項(xiàng)也不正確。【答案】CoTOC\o"1-5"\h\z【例7】下列粒子電子式書寫有不正確的有o―氯原子:B.硫離子:S2—C.溴離子:「D.鈣離子:Ca2+E.Ca2+^?']2-F.[Mg2+]廠門]2-【解析】根據(jù)電子式的書寫規(guī)則判斷。【答案】BEFo【例8】有a、b、c、d四種主族元素,已知a、b的陽(yáng)離子和c、d的陰離子都具有相同的電子層結(jié)構(gòu),而且原子半徑a>b;陰離子所帶的負(fù)電荷數(shù)c>d。則四種元素的原子序數(shù)之間的關(guān)系為()a>b>c>dB.b>a>d>cC.c>b>a>dD.b>a>c>d【解析】a、b的陽(yáng)離子和c、d的陰離子都具有相同的電子層結(jié)構(gòu),則a、b在c、d的下一周期。a、b同周期,原子半徑a>b,則a在b的前面;c、d同周期,陰離子所帶的負(fù)電荷數(shù)c>d,則c在d的前面。所以四種元素的原子序數(shù)之間的關(guān)系為b>a>d>co【答案】Bo【例9】A、B、C、D、E是中學(xué)化學(xué)中常見(jiàn)的分子或離子,他們具有相同的電子總數(shù),且A是由5個(gè)原子核組成的粒子。它們之間可以發(fā)生如下變化:A+B=C+D,B+E=2D。且D與一些非金屬氧化物和金屬氧化物均能發(fā)生反應(yīng)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:TOC\o"1-5"\h\z⑴寫出A的電子式:;⑵寫出B的化學(xué)式:;⑶寫出D中共價(jià)鍵的類型:o【解析】能與非金屬氧化物和金屬氧化物反應(yīng)的物質(zhì)是水,故D是H2O,水分子中有10個(gè)電子,含有10個(gè)電子的分子或離子有HF、H2O、NH3、CH4、Ne、Na+、Mg2+、A13+、O2-、F-、OH-、H3O+、NH4+等。A是由5個(gè)原子核組成的10個(gè)電子的粒子,則A必為NH4+(若A為CH4,則無(wú)給定的兩個(gè)反應(yīng)),再根據(jù)題目給出兩個(gè)反應(yīng)可推導(dǎo)出B是OH-,C是NH3,E是H3O+。具體的化學(xué)反應(yīng)的離子方程式:NH4++OH-=NH3+H2O,OH-+H3O+=2H2Oo【答案】(⑴H:£:H][⑵?;-⑶極性共價(jià)鍵。第二章化學(xué)反應(yīng)與能量★考點(diǎn):認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的本質(zhì)。(測(cè)試要求一B)★考點(diǎn):知道化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。(測(cè)試要求——A)★考點(diǎn):了解吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的涵義。(測(cè)試要求一一B)★考點(diǎn):通過(guò)生產(chǎn)、生活中的實(shí)例了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。(測(cè)試要求一一B)★化學(xué)反應(yīng)中能量的變化。(學(xué)生實(shí)驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容)⑴一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程,本質(zhì)上就是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過(guò)程。⑵不同的物質(zhì)不僅組成不同、結(jié)構(gòu)不同,所包含的化學(xué)能也不同。⑶一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過(guò)程中是吸收能量還是放出能量,決定于反應(yīng)物的總能量與牛成物的總能量的相對(duì)大小。若E反〉E生時(shí),有部分能量釋放出來(lái):若E反<E生時(shí),反應(yīng)物要吸收能量,才能轉(zhuǎn)化為生成物。⑷當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),斷開(kāi)反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要吸收能量;而形成生成物中的化學(xué)鍵要放出能量。化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。化學(xué)反應(yīng)是物質(zhì)中的化學(xué)能的轉(zhuǎn)化途徑,而化學(xué)鍵的改變是物質(zhì)中的化學(xué)能變化的原因。⑸一種形式的能量可以轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量,轉(zhuǎn)化的途徑和能量形式可以不同,但是體系包含的總能量不變,亦即能量是守恒的,這就是“能量守恒定律”。⑹化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,通常主要表現(xiàn)為熱量的變彳一吸熱或放熱。化學(xué)上把有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)叫做放熱反應(yīng)。例如,燃料的燃燒反應(yīng)、中和反應(yīng)、金屬與酸、活潑金屬與水的反應(yīng)、生石灰和水反應(yīng)等。化學(xué)上把吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)叫做吸熱反應(yīng)。例如,灼熱的炭與二氧化碳的反應(yīng)、炭和水蒸氣的反應(yīng)、氫氣還原氧化銅、Ba(OH)2?8H2O與NH4C1的反應(yīng)、煅燒石灰石等。⑺人們利用化學(xué)反應(yīng),有時(shí)主要是為了制取所需要的物質(zhì);有時(shí)卻主要是為了利用化學(xué)反應(yīng)所釋放出的能量。化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱量燃料燃燒驅(qū)動(dòng)車輛、炸藥開(kāi)山、發(fā)射火箭等學(xué)應(yīng)[促使其他化學(xué)反應(yīng)發(fā)生:如冶煉金屬等★考點(diǎn):能說(shuō)明有關(guān)實(shí)驗(yàn)的原理、操作方法、現(xiàn)象等。(測(cè)試要求一)★考點(diǎn):能根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠涗泴?shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù),能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,得出正確結(jié)論,完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。(測(cè)試要求一D、b)★考點(diǎn):初步認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)條件控制、數(shù)據(jù)處理等方法在化學(xué)學(xué)習(xí)和科學(xué)研究中的應(yīng)用。(測(cè)試要求一一A、I)★考點(diǎn):以化學(xué)反應(yīng)與能量的變化等有關(guān)實(shí)驗(yàn)為例,初步學(xué)會(huì)運(yùn)用以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的實(shí)證研究方法。(測(cè)試要求一一B、b)★化學(xué)反應(yīng)中能量的變化。(學(xué)生實(shí)驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容)探究實(shí)驗(yàn):【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄炕瘜W(xué)反應(yīng)中的能量(熱量)變化。探究實(shí)驗(yàn)1:【操作】在一支試管中加入2?3mL6mol/L的鹽酸,再插入用砂紙打磨過(guò)的鎂條。觀察現(xiàn)象,并用溫度計(jì)測(cè)量溶液溫度的變化。[現(xiàn)象】劇烈反應(yīng),溶液溫度迅速升高。[結(jié)論】該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。探究實(shí)驗(yàn)2:【操作】將約20gBa(OH)2?8H2O晶體研細(xì)后與約10gNH4Cl晶體一起放入燒杯中,并將燒杯放在滴有幾滴水的玻璃片或小木板上,用玻璃棒快速攪拌,聞氣味,用手觸摸燒杯壁下部,試著用手拿起燒杯,觀察現(xiàn)象。【現(xiàn)象】①玻璃片(小木板)會(huì)與小燒杯粘結(jié)在一起:②有少許刺激性氣味氣體產(chǎn)牛;③有水生成。【結(jié)論】該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。探究實(shí)驗(yàn)3:【操作】在50mL燒杯中加入20mL2mol/L的鹽酸,測(cè)其溫度。另用量筒量取20mL
2mol/L的NaOH溶液,測(cè)其溫度,并緩慢地傾入燒杯中,邊加邊用玻璃棒攪拌。觀察反應(yīng)中溶液溫度的變化過(guò)程,并作好記錄。數(shù)據(jù)記錄】鹽酸溫度/CNaOH溶液溫度/C中和反應(yīng)后溶液溫度/C【結(jié)論】中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)。延伸:鮎理1卜⑴中和熱:稀強(qiáng)酸與稀強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成lmolH2O鮎理1卜⑵中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和操作應(yīng)從兩個(gè)方面考慮——注重“量”的問(wèn)題:①反應(yīng)物的濃度和體積取定值;②測(cè)量反應(yīng)前后的溫度值;③做平行實(shí)驗(yàn)取平均值。盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差:①使用稀酸溶液和稀堿溶液,減少溶解熱的干擾;②使用強(qiáng)酸溶液和強(qiáng)堿溶液,減少電離熱效應(yīng)的干擾;③攪拌使反應(yīng)充分進(jìn)行;④及時(shí)散熱,使混合液溫度均衡;⑤溫度計(jì)的精確度高,最好使用精度為0.1°C;⑥使用絕緣裝置,避免熱量散發(fā)。⑶推薦裝置:(見(jiàn)右)說(shuō)明:在大燒杯底部墊泡沫塑料(或紙條),使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料(或紙條),大燒杯上用泡沫塑料板(或硬紙板)作蓋板,在板中間開(kāi)兩個(gè)小孔,正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過(guò),以達(dá)到保溫、隔熱、減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中熱量損失的目的。該實(shí)驗(yàn)也可在保溫杯中進(jìn)行。【例1】已知反應(yīng)X+Y=M+N為放熱反應(yīng),對(duì)該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是()A.X的能量一定高于MB.Y的能量一定高于NX和Y的總能量一定高于M和N的總能量因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng),故不必加熱就可發(fā)生【解析】從物質(zhì)儲(chǔ)存的能量來(lái)分析,各種物質(zhì)都儲(chǔ)存有化學(xué)能,不同的物質(zhì)所包含的化學(xué)能各不相同。一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng),決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小。【答案】Co【點(diǎn)撥】在化學(xué)反應(yīng)中,“能量的變化”與反應(yīng)發(fā)生的“需要條件”沒(méi)有必然的聯(lián)系。有些放熱反應(yīng)在常溫下就可進(jìn)行,如白磷的緩慢氧化及自燃及酸堿中和反應(yīng)等。有些放熱反應(yīng)卻需要較高溫度才能發(fā)生,如:鐵絲在氧氣中燃燒、鐵粉和硫粉的反應(yīng)等。【例2】下列說(shuō)法正確的是()綠色植物的光合作用是把熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程生物能是與化學(xué)反應(yīng)無(wú)關(guān)的一種能源化學(xué)能只能以熱能的形式釋放物質(zhì)燃燒一定是放熱反應(yīng)【解析】光合作用是光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能;生物能也是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)釋放出來(lái)的;化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化成多種形式的能,如光能、電能、熱能等;燃燒的概念就決定了它一定是放熱反應(yīng)。【答案】D【例3】裝置如圖所示。在小試管中加入2g新制備的無(wú)水硫酸銅,把小試管套在具支試管中。在U形管內(nèi)加入少量紅墨水。打開(kāi)T形管螺旋夾,使U形管內(nèi)兩邊的液面處于同一水平面。再夾緊螺旋夾,把水滴入小試管內(nèi),使白色的無(wú)水硫酸銅完全變成藍(lán)色的五水硫酸銅晶體,可觀察到U形管右側(cè)的液面立即下降,左側(cè)的液面上升。(1)①寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式:;該反應(yīng)為(填“吸熱”或“放熱”);反應(yīng)中參加反應(yīng)的硫酸銅和水的總能量(填“大于”或“小于”)生成的硫酸銅晶體的總能量。⑵如果U形管內(nèi)兩邊的液面處于同一水平面后,在小試管內(nèi)先加入研細(xì)后Ba(OH)2?8H2O晶體,再加入NH4C1晶體,用玻璃棒不斷攪拌,則可以觀察到U形管中的現(xiàn)象為【解析】略。【答案】⑴①CuSO4+5H2O=CuSO4^5H2O②放熱③大于(2)U形管右側(cè)的液面立即上升,左側(cè)的液面下降。并將燒杯放在滴有幾滴水的玻璃片或小木板上,★考點(diǎn):舉例說(shuō)明化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用。(測(cè)試要求一A、I)★考點(diǎn):通過(guò)制作簡(jiǎn)易原電池的實(shí)驗(yàn),了解原電池的概念和原理。(測(cè)試要求一一B)★考點(diǎn):認(rèn)識(shí)提高燃料的燃燒效率、開(kāi)發(fā)高能清潔燃料和研制新型電池的重要性。(測(cè)試要求——B、II)★用生活中的材料制作簡(jiǎn)易電池。(學(xué)生實(shí)驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容)⑴化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化火力發(fā)電——化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能燃燒>熱能蒸氣>機(jī)械能發(fā)電機(jī)>電能原電池的形成的一般條件:I有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。II相連接的兩個(gè)電極(金屬或非金屬導(dǎo)體及其它可以做電極材料的物質(zhì))。III兩電極同時(shí)與電解質(zhì)溶液接觸。W形成閉合回路。原電池的實(shí)質(zhì):氧化還原反應(yīng)分開(kāi)在兩極進(jìn)行,還原劑所失去的電子通過(guò)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移給氧化劑。原電池原理的應(yīng)用:I實(shí)驗(yàn)室制氫氣。為加快氫氣的產(chǎn)生速率,可用粗Zn或Zn粒,先用CuSO4溶液浸泡一會(huì)兒或向反應(yīng)液中加入少量的CuSO4溶液。II可判斷金屬的活潑性。若由兩種活動(dòng)性不同的金屬做電極,則較活潑的金屬做負(fù)極。III制化學(xué)電源(電池)。如干電池、蓄電池、燃料電池、高能電池。—次電池:放電之后不能充電(內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)是不可逆的)。如干電池等。
二次電池(充電電池):在放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行(一般通過(guò)充電器將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡?使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。這樣可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽ǚ畔x),再由電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能(充蟲)的循環(huán)。如鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池等。燃料電池:利用原電池的工作原理將燃料和氧化劑(如氧氣)反應(yīng)所放出的能量直接轉(zhuǎn)化為電能。通常通過(guò)外設(shè)裝備將燃料送入原電池的負(fù)極,而將氧化劑送入原電池的正極,這時(shí)電池起著類似于試管、燒杯等反應(yīng)器的作用。燃料電池是一種高效、對(duì)環(huán)境友好的發(fā)電裝置。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率理論上可以達(dá)到85%?90%。⑶發(fā)展中的化學(xué)電源干電池(電解質(zhì)溶液為NH4CL糊狀物)負(fù)極(鋅筒):Zn—2e—=Zn2+正極(石墨)2NH4++2MnO2+2e—=2NH3T+Mn2O3+H2O總反應(yīng)方程式:Zn+2NH4++2MnO2=Zn2++2NHJ+Mn2O3+H2O鋅錳堿性電池(電解質(zhì)是KOH溶液)負(fù)極(鋅筒):Zn+2OH——2e-=Zn(OH)2正極(MnO2):2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH-總反應(yīng)方程式:Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+Mn2O3優(yōu)點(diǎn):工作電動(dòng)勢(shì)穩(wěn)定鉛蓄電池(電解質(zhì)溶液為屯$04溶液P?1.28g/cm3)(放電時(shí))負(fù)極(Pb):Pb+SO/——2e—=PbSO,正極(PbO2):PbO2+4H++SO42—+2e—=2PbSO4+2H2O總反應(yīng)方程式:Pb+PbO尹2H2SO4=2PbSO4+2H2O鎳鎘電池(電解質(zhì)是KOH溶液)負(fù)極(Cd):Cd—2e-+2OH-=Cd(OH)2正極[NiO(OH)]:2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-總反應(yīng)方程式:Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2注意:鎘曾是造成環(huán)境污染的頭號(hào)殺手,鎳也能造成環(huán)境污染,鎳鎘電池的前景不被看好。鎳氫(MH-Ni)電池負(fù)極(惰性材料):H2+2OH--2e-=2H2O正極[NiO(OH)]:2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-總反應(yīng)方程式:H2+2NiO(OH)=2Ni(OH)2燃料電池:I氫氧燃料電池a.酸式(電解質(zhì)溶液為酸溶液)負(fù)極(惰性材料):2H2—4e—=4H+正極(惰性材料):O尹4H++4e—=2H2O總反應(yīng)方程式:2H總反應(yīng)方程式:2H2+O2=2H2Ob.堿式(電解質(zhì)溶液為堿溶液)負(fù)極(惰性材料):2H2+4OH——4e—=4H2O正極(惰性材料):O2+2H2O+4e—=4OH—總反應(yīng)方程式:2H總反應(yīng)方程式:2H2+O2=2H2OII甲烷氧燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)負(fù)極(惰性材料):CH4+10OH——8e—=CO32—+7H2O正極(惰性材料):O2+4H2O+8e—=8OH—總反應(yīng)方程式:CH4+2O2+2OH—=C032—+3H204232【例4】下列裝置中,電流表的指針能發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是(水果為西紅柿)()A.A.B.C.D.E.【解析】電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),說(shuō)明形成了原電池。根據(jù)形成原電池的一般條件:選項(xiàng)B中由于電極材料相同,無(wú)法產(chǎn)生電勢(shì)差,不能形成原電池;選項(xiàng)D中乙醇為非電解質(zhì),不能形成原電池;選項(xiàng)E中兩個(gè)西紅柿之間沒(méi)有連接,無(wú)法形成閉合回路,因而也無(wú)法形成原電池。【答案】AC。【例5】市場(chǎng)上出售的“熱敷袋”的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。“熱敷袋”啟用之前用塑料袋使其與空氣隔絕,啟用時(shí),打開(kāi)塑料袋輕輕揉搓就會(huì)放出熱量。使用完后,會(huì)發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在。⑴“熱敷袋”是利用放出熱量。TOC\o"1-5"\h\z⑵炭粉的主要作用—。⑶加入氯化鈉的主要作用是—。⑷木屑的作用是—。【解析】由鐵絲能在氧氣中燃燒同時(shí)迅速放出大量的熱,可推知鐵在潮濕的情況下生銹時(shí)也會(huì)放出熱量,只是比燃燒緩慢一些。日常生活中鐵生銹過(guò)于緩慢,熱量的釋放也非常緩慢、難以覺(jué)察到。利用原電池原理,將鐵的氧化反應(yīng)設(shè)計(jì)為很多微小的原電池,使化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能后,再轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽徛尫懦鰜?lái)。【答案】(1)原電池原理,鐵做原電池的負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能,再轉(zhuǎn)化為熱能。⑵作原電池的正極材料。⑶是電解質(zhì)形成電解質(zhì)溶液。(4)讓“熱敷袋”產(chǎn)生的熱量均勻地向外散失、傳遞。【例6】化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。⑴目前常用的鎳(Ni)鎘(Cd)電池,其電池總反應(yīng)式可以表示為:2Ni(OH)22Ni(OH)2+Cd(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H.O2充電已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸,以下說(shuō)法正確的是()以上反應(yīng)是可逆反應(yīng)②以上反應(yīng)是不可逆反應(yīng)③充電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堍芊烹姇r(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹵.A.①③B.②④C.①④D.②③⑵廢棄的鎳鎘電池已成為重要的環(huán)境污染物,有資料表明一節(jié)廢鎳鎘電池可以使一平方米面積的耕地失去使用價(jià)值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴(yán)重。這是因?yàn)椤"橇硪环N常用的電池是鋰電池(鋰是一種堿金屬元素,其相對(duì)原子質(zhì)量為7),由于它的比容量(單位質(zhì)量電極材料所能轉(zhuǎn)換的電量)特別大而廣泛應(yīng)用于心臟起搏器,一般使用時(shí)間
可長(zhǎng)達(dá)十年,它的負(fù)極用金屬鋰制成,電池總反應(yīng)可表示為:Li+MnO2>LiMnO2試回答:鋰電池容量特別大的原因是。鋰電池中的電解質(zhì)溶液需用非水溶劑配制,為什么這種電池不能使用電解質(zhì)的水溶液?請(qǐng)用化學(xué)方程式表示其原因。【解析】⑴可逆反應(yīng)指的是在相同條件下,既能向正反應(yīng)方向、又能向逆反應(yīng)方向所進(jìn)行的反應(yīng)。而可充電電池的充電、放電時(shí)的條件不相同,所以不是可逆反應(yīng)。放電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,而充電時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。正確選項(xiàng)為B。⑵Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸,所以在酸性土壤中會(huì)轉(zhuǎn)化為可溶性的、毒性很大的離子。⑶鋰的摩爾質(zhì)量小,單位質(zhì)量的鋰較其他金屬供電量大,所以鋰電池容量特別大。⑷鋰是比較活潑的堿金屬,能與水反應(yīng),所以鋰電池中的電解質(zhì)溶液需用非水溶劑配制。【答案】(DB⑵Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液⑶鋰的摩爾質(zhì)量小,單位質(zhì)量的鋰較其他金屬供電量大,2Li+2H2O=2LiOH+H2★考點(diǎn):通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的速率。(測(cè)試要求一一B)★溫度、催化劑對(duì)過(guò)氧化氫分解反應(yīng)速率的影響。(學(xué)生實(shí)驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容)⑴化學(xué)反應(yīng)的速率用來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢程度的物理量。表示方法:誦常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或牛成物濃度的增加量來(lái)表示。小、Ac(B)數(shù)學(xué)表達(dá)式:V(B)=。式中,Ac(B)為B物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度的改變量,AtAt為時(shí)間的改變量,V(B)為用B物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率。單位:mol/(L?s)ormol/(L?min)等注意:I化學(xué)反應(yīng)速率只有正值,沒(méi)有負(fù)值。II化學(xué)反應(yīng)速率是平均速率,而不是瞬時(shí)速率(即時(shí)速率)。【例7】2L密閉容器內(nèi),通入5molN2和20molH2,lOmin后,N2的物質(zhì)的量變?yōu)?mol。【解析】N2【解析】N2+3H2、催代劑2NH3n(起始)5mol20mol0△n2mol6mol4moln(10min)3mol14mol4mol求用V(N2)、V(H2)、V(NH3)表示的化學(xué)反應(yīng)速率。2mol2L(N2)==0.1mol/(L?min)lOmin6mol(H2)==0.3mol/(L?min)210min4mol2LV(NH3)==0.2mol/(L?min)10min③同一時(shí)段內(nèi)所發(fā)生的同一化學(xué)反應(yīng),可以用不同的物質(zhì)來(lái)表示其化學(xué)反應(yīng)速率,其數(shù)值可能不同,但其數(shù)值之比,等于其化學(xué)方稈式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比。即如:反應(yīng)mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)在同一時(shí)段內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速率有:V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:qo影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素I內(nèi)因:由參加反應(yīng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)(化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)鍵強(qiáng)弱等)和反應(yīng)歷程決定。如常溫下h2和f2反應(yīng)很快,n2和h2反應(yīng)很困難。II外因:主要指濃度、溫度、壓強(qiáng)和催化劑等。通常反應(yīng)物濃度越大,反應(yīng)速率越快;溫度越高,反應(yīng)速率越快;壓強(qiáng)越大(對(duì)于有氣體參與的化學(xué)反應(yīng),通過(guò)縮小容器的體積以增大壓強(qiáng)),反應(yīng)速率越快;催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)的速率。此外,固體的表面積、反應(yīng)物的狀態(tài)、光、電磁波、超聲波等也能影響化學(xué)反應(yīng)的速率。注意:固體或純液體的濃度為定值,改變它們的量,無(wú)法改變其濃度,因而無(wú)法改變化學(xué)反應(yīng)速率。壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響是通過(guò)濃度的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果參與反應(yīng)的物質(zhì)全為固體、液體或溶液時(shí),由于改變壓強(qiáng)對(duì)它們的體積的影響很小,因而對(duì)它們的濃度的影響也很小,可以認(rèn)為改變壓強(qiáng)對(duì)它們的反應(yīng)速率無(wú)影響。在影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素中,通常催化劑的影響最大。探究實(shí)驗(yàn)1:【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹看呋瘎?duì)過(guò)氧化氫分解反應(yīng)速率的影響。【操作】在3支大小相同的試管中各裝入2~3mL約5%的H2O2溶液,再向其中2支試管中分別加入少量MnO2粉末、1?2滴lmol/L的FeCl3溶液。對(duì)比觀察現(xiàn)象。現(xiàn)象與結(jié)論】現(xiàn)象結(jié)論加入MnO2氣泡冒出速率增大MnO2能加快反應(yīng)速率加入FeCl3氣泡冒出速率增大FeCl3能加快反應(yīng)速率不加其它試劑溶液中有少量氣泡出現(xiàn)無(wú)催化劑反應(yīng)較慢探究實(shí)驗(yàn)2:【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繙囟葘?duì)過(guò)氧化氫分解反應(yīng)速率的影響。【操作】在2支大小相同的試管中,各裝入2~3mL約5%的H2O2溶液,分別滴入1?2滴lmol/L的FeCl3溶液。待試管中均有適量氣泡出現(xiàn)時(shí),將其中一支試管放入盛有5°C左右冷水的燒杯中;另一支試管放入盛有40C左右熱水的燒杯中;觀察現(xiàn)象并進(jìn)行對(duì)比。【現(xiàn)象與結(jié)論】現(xiàn)象結(jié)論熱水中溶液中產(chǎn)生氣泡的速率很快溫度越高,化學(xué)反應(yīng)速率越快常溫溶液中有氣泡產(chǎn)生,且速率較快溫度的高低,能夠影響化學(xué)反應(yīng)速率的大小冷水中溶液中產(chǎn)生氣泡的速率較慢溫度越低,化學(xué)反應(yīng)速率越慢例8】分析下列實(shí)例,根據(jù)已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),填寫下表。實(shí)例影響速率的因素影響規(guī)律夏天食物易變質(zhì)硫在氧氣中比在空氣中燃燒快粉狀的碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)比塊狀的碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)快氯酸鉀與二氧化錳混合共熱可快速產(chǎn)生氧氣工業(yè)合成氨通常要在咼壓下進(jìn)行【解析】化學(xué)反應(yīng)的快慢是由參加反應(yīng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)(化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)鍵強(qiáng)弱等)和反應(yīng)歷程決定的。但濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑和固體表面積的大小等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)的速率也有一定的影響。答案】見(jiàn)下表。實(shí)例影響速率的因素影響規(guī)律夏天食物易變質(zhì)溫度溫度越高,反應(yīng)速率越快硫在氧氣中比在空氣中燃燒快濃度濃度越大,反應(yīng)速率越快粉狀的碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)比塊狀的碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)快固體的表面積固體表面積越大,反應(yīng)速率越快氯酸鉀與二氧化錳混合共熱可快速產(chǎn)生氧氣催化劑使用正催化劑,反應(yīng)速率加快工業(yè)合成氨通常要在咼壓下進(jìn)行壓強(qiáng)壓強(qiáng)越大,反應(yīng)速率越大【例9】用鐵片與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時(shí),下列措施不能使氫氣生成速率加大的是()對(duì)該反應(yīng)體系加熱不用稀硫酸,改用98%的濃硫酸滴加少量CuSO4溶液不用鐵片,改用鐵粉【解析】加熱、形成原電池、增大固體反應(yīng)物的有效表面積,都能增大反應(yīng)速率,故A、C、D選項(xiàng)中所給措施均能增大反應(yīng)速率。常溫下,鐵在濃硫酸鈍化,阻止了進(jìn)一步反應(yīng)。【答案】Bo★考點(diǎn):通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的限度。(測(cè)試要求一一B)★考點(diǎn):了解控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)和科學(xué)研究中的作用。(測(cè)試要求一B、II)★設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明某些化學(xué)反應(yīng)的可逆性。(學(xué)生實(shí)驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容)⑴化學(xué)反應(yīng)的限度科學(xué)研究表明,很多化學(xué)反應(yīng)在進(jìn)行時(shí)都具有可逆性。我們誦常把在同一條件下正反應(yīng)方向和逆反應(yīng)方向均能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)稱為“可逆反應(yīng)”如:h2與N2合成NH3的反應(yīng),SO2與o2化合生成SO3的反應(yīng),Cl2溶于水生成HC1和HClO的反應(yīng),等等。對(duì)于一定條件下進(jìn)行的可逆反應(yīng),開(kāi)始時(shí)由于反應(yīng)物的濃度較大,正反應(yīng)的速率也就較大。隨著反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)物的濃度逐漸減小,正反應(yīng)的速率也會(huì)逐漸減小。同時(shí),由于生成物的濃度逐漸增大,逆反應(yīng)的速率也逐漸增大。當(dāng)正向反應(yīng)速率與逆向反應(yīng)速率相等時(shí),反應(yīng)物與生成物的濃度便不再改變,達(dá)到一種表面靜止?fàn)顟B(tài),我們稱為“化學(xué)平衡狀態(tài)”,簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡。化學(xué)平衡狀態(tài)的特點(diǎn):“逆”一一建立化學(xué)平衡的反應(yīng)是一定條件下的可逆反應(yīng)。“等”一一v(正)=v(逆)(平衡狀態(tài)建立的本質(zhì)原因)“動(dòng)”一一動(dòng)態(tài)平衡,即平衡時(shí)v(正)=v(逆)工0。W“定”一一一定條件下達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)速率v—定,混合物中各組分的濃度一定(平衡狀態(tài)的外部特征)V“變”一一當(dāng)條件改變時(shí),平衡一般要發(fā)生改變。化學(xué)反應(yīng)的限度:化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)達(dá)到的一種特殊狀態(tài),是在給定條件下化學(xué)反應(yīng)所能達(dá)到或完成的最大程度,即該反應(yīng)進(jìn)行的限度。化學(xué)反應(yīng)達(dá)到限度的基本判斷方法:
v(正)=v(逆)。II體系中各組分的物質(zhì)的量濃度或體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變。III全是氣體參加的前后計(jì)量數(shù)改變的可逆反應(yīng),壓強(qiáng)保持不變。W對(duì)于有有顏色的物質(zhì)參加或生成的可逆反應(yīng),顏色不隨時(shí)間發(fā)生變化。影響反應(yīng)限度的因素任何可逆反應(yīng)在給定條件下的進(jìn)程都有一定的限度,只是不同反應(yīng)的限度不同。化學(xué)反應(yīng)的限度首先決定于反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì),其次受溫度、濃度、壓強(qiáng)(有氣態(tài)物質(zhì)參與或生成,且反應(yīng)前后氣體體積不相等的可逆反應(yīng))等條件的影響(這與反應(yīng)速率受其影響有關(guān))。因此,改變反應(yīng)條件可以在一定程度上改變一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的限度,亦即改變?cè)摲磻?yīng)的化學(xué)平衡狀態(tài)。但使用催化劑時(shí)其同等程度地改變正逆反應(yīng)速率,所以對(duì)化學(xué)反應(yīng)的限度沒(méi)有影響。⑵反應(yīng)條件的控制在生產(chǎn)和生活中,促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng),抑制有害的反應(yīng)。對(duì)于人類需要的或?qū)θ祟愑欣幕瘜W(xué)反應(yīng)。可以通過(guò)升高反應(yīng)溫度、使用催化劑等增大反應(yīng)速率,以提高生產(chǎn)或工作效率。增大廉價(jià)反應(yīng)物的濃度,或增大氣體反應(yīng)物的壓強(qiáng),以提高原料的利用率或轉(zhuǎn)化率。注意:轉(zhuǎn)化率="反(B)X100%=£反型X100%n總(B)c總(B)總總對(duì)于有害的或人類不需要的化學(xué)反應(yīng)。可以通過(guò)降低反應(yīng)溫度、使用負(fù)催化劑等,降低反應(yīng)速率。隔離會(huì)引發(fā)反應(yīng)的物質(zhì)。如在金屬表面形成保護(hù)層、森林滅火時(shí)制造隔離帶等。關(guān)于特定環(huán)境或特殊需要的化學(xué)反應(yīng),如定向爆破、火箭發(fā)射等,則要對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行特殊的控制。例:提高燃料燃燒效率的條件的控制I盡可能使燃料充分燃燒,提高能量的轉(zhuǎn)化率。關(guān)鍵是燃料與空氣或氧氣要盡可能充分地接觸,且空氣要適當(dāng)過(guò)量。II盡可能充分地利用燃料燃燒所釋放的熱能,提高熱能的利用率。提高燃料的燃燒效率實(shí)質(zhì)上是從多方面控制燃燒反應(yīng)的條件(包扌舌環(huán)境)。它的意義在于節(jié)約能源、節(jié)省資源、減少污染(如煤在氣化過(guò)程中可以脫硫、除夫灰分等)-■^UmLCls01020【例10】已知氯水中有如下平衡:C12+H2OHC1+HC1O。常溫下在一個(gè)容積為50mL的針筒(如圖,活塞可自由滑動(dòng),針筒上刻有刻度)里吸入40mLCl2和10mLH2O-■^UmLCls01020⑴針筒中可能觀察到的現(xiàn)象是o⑵若將此針筒長(zhǎng)時(shí)間放置在有日光的地方,最終可能觀察到的現(xiàn)象是o⑶用化學(xué)平衡的觀點(diǎn)解釋現(xiàn)象⑵【解析】(1)氣體體積縮小,溶液呈黃綠色⑵氣體體積進(jìn)一步縮小,氣體溶液均變?yōu)闊o(wú)色⑶氯水中存在:Cl2+H2kHCl+HClOo由于HC1O逐漸分解導(dǎo)致平衡右移,最終Cl2全部耗盡,轉(zhuǎn)化為O2導(dǎo)致氣體體積減小,黃綠色消失。答案】見(jiàn)解析。【例11】某溫度下,在一固定容積的容器中進(jìn)行如下反應(yīng):H2(g)+I2(g)全2HI(g),下列情況一定能說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到限度的是()壓強(qiáng)不再隨時(shí)間而改變時(shí)氣體的總質(zhì)量不再改變時(shí)混合氣體中各組成成分的含量不再改變時(shí).單位時(shí)間內(nèi)每消耗1molI2,同時(shí)有2molHI生成時(shí)【解析】判斷一反應(yīng)是否達(dá)到限度,從宏觀上看各種成分的量是否再發(fā)生改變,從微觀上看正、逆反應(yīng)速率是否相等。因?yàn)榇朔磻?yīng)中各成分均為氣體且反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量相等,所以無(wú)論是否達(dá)到限度,壓強(qiáng)和質(zhì)量都不發(fā)生改變。故A、B兩選項(xiàng)不正確。消耗I2與生成HI的方向均為正反應(yīng)方向,D選項(xiàng)不能證明正向速率與逆向速率相等,故不正確。【答案】C。【例12】天然氣(CH4)、液化石油氣(C3H8)燃燒的化學(xué)方程式分別為:點(diǎn)燃點(diǎn)燃CH4+2O2八>CO2+2H2O;C3H8+5O2小>3CO2+4H2O,現(xiàn)有一套以天然氣為燃料的灶具,欲改為燃燒石油氣,應(yīng)采取的正確措施是()減小空氣進(jìn)入量,增大石油氣進(jìn)入量增大空氣進(jìn)入量,減小石油氣進(jìn)入量減小空氣進(jìn)入量,減小石油氣進(jìn)入量增大空氣進(jìn)入量,增大石油氣進(jìn)入量【解析】根據(jù)天然氣(CH4)、液化石油氣(C3H8)燃燒的化學(xué)方程式,1molC3H8完全燃燒所消耗的O2是完全燃燒1molCH4所消耗的O2的倍。所以以天然氣為燃料的灶具改為燃燒石油氣,為了提高燃料燃燒效率,需要增大空氣進(jìn)入量,減小石油氣進(jìn)入量。【答案】B。第三章有機(jī)化合物★考點(diǎn):了解有機(jī)化合物中碳的成鍵特征。(測(cè)試要求一一B)★考點(diǎn):知道甲烷的分子結(jié)構(gòu)。(測(cè)試要求一A)★考點(diǎn):了解甲烷的來(lái)源,了解甲烷的可燃性、取代反應(yīng)等性質(zhì)及主要用途。(測(cè)試要求——B、I)★考點(diǎn):舉例說(shuō)明有機(jī)化合物(限于含5個(gè)碳原子以下的分子)的同分異構(gòu)現(xiàn)象。(測(cè)試要求一A)⑴有機(jī)物的成鍵特點(diǎn)在有機(jī)物中,碳原子呈四價(jià):碳原子既可以與其他原子形成共價(jià)鍵,也可以相互成鍵:碳原子之間可以形成碳碳單鍵、雙鍵或三鍵等;有機(jī)物可以形成鏈狀分子,也可以形成環(huán)狀分子。⑵有機(jī)物種類繁多,其組成元素中一定包含碳元素。僅由碳和氫兩種元素組成的有機(jī)化合物稱為碳?xì)浠衔铮卜Q為烴。⑶甲烷里烷是烴中最簡(jiǎn)單的有機(jī)物,是天然氣、沼氣、油田氣和煤礦坑道氣的主要成分。來(lái)源于植物殘?bào)w在隔絕空氣時(shí)經(jīng)過(guò)某些微生物發(fā)酵而生成的。中國(guó)是世界上最早利用天然氣作燃料的國(guó)家。甲烷的物理性質(zhì):無(wú)色、無(wú)味氣體,密度(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)0.717g?L—i,極難溶于水。甲烷的分子式為阻,是相對(duì)分子質(zhì)量最小的烴,氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大的烴。其電子式為,結(jié)構(gòu)式為,分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體(碳原子位于正四面體的中心,四個(gè)氫原子位于正四面體的4個(gè)頂點(diǎn)上,四個(gè)C—H相同)甲烷的化學(xué)性質(zhì)I通常情況下,比較穩(wěn)定。它不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑(如酸性KMnO4溴水等反應(yīng))。II在特定條件下的反應(yīng):a.取代反應(yīng):有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)叫做取代反應(yīng)。如與氣態(tài)鹵素單質(zhì)在光照條件下發(fā)生鹵代反應(yīng):CH4+Cl2—CH&C1+HC1一氯甲烷(沸點(diǎn):-24.2°C)CH3CI+CI2——^CH2Cl2+HCl二氯甲烷(難溶于水的油狀液體)CH2Cl2+Cl2——^CHCl3+HCl三氯甲烷(也叫氯仿,難溶于水的油狀液體)CHC13+C12——^CCl4+HCl四氯甲烷(也叫四氯化碳,難溶于水的油狀液體)b.氧化反應(yīng):CH+2O點(diǎn)燃>C0+2H0(點(diǎn)燃之前要檢驗(yàn)純度,淡藍(lán)色火焰,沒(méi)有黑煙)4222C.熱解反應(yīng):隔絕空氣加熱至1000C以上,分解成碳黑和氫氣CH高溫>C+2H42甲烷的主要用途:優(yōu)良的氣體燃料等。⑷烷烴又叫飽和鏈烴。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:碳原子之間都以碳碳單鍵結(jié)合(不是直線狀,而是鋸齒狀),碳原子剩余的價(jià)鍵全部被氫原子所“飽和”。通式為CH卄。n2n+2⑸同系物:結(jié)構(gòu)相似,在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH,原子團(tuán)的物質(zhì)互相稱為同系物。⑹同分異構(gòu)現(xiàn)象和同分異構(gòu)體同分異構(gòu)現(xiàn)象:化合物具有相同的分子式,但具有不同的結(jié)構(gòu)式的現(xiàn)象。同分異構(gòu)體:具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互稱為同分異構(gòu)體。同分異構(gòu)體的性質(zhì):化學(xué)性質(zhì)相似,物理性質(zhì)有差異。烷烴的同分異構(gòu)體中支鏈數(shù)越多,熔沸點(diǎn)越低,密度越小。丁烷的兩種同分異構(gòu)體:CHS正丁烷異丁垸戊烷的三種同分異構(gòu)體:
ch3CH3CH3-C-CH3CH?-ch2—匚H總一CH?-CH?CH?—(j:H-匚-CE?阻正戊烷異厲烷新戊烷延伸:同位素、同素異形體、同分異構(gòu)體和同系物的比較同位素同素異形體同分異構(gòu)體同系物相同點(diǎn)質(zhì)子數(shù)元糸分子式結(jié)構(gòu)式不同點(diǎn)中子數(shù)性質(zhì)結(jié)構(gòu)組成差研究對(duì)象原子單質(zhì)化合物有機(jī)物例1】在人類已知的化合物中,品種最多的是()A.過(guò)渡元素的化合物B.第IIA族元素的化合物C.第IIIA族元素的化合物D.第IVA族元素的化合物【解析】有機(jī)物通常是指含碳元素的化合物。但含碳元素的化合物不都是有機(jī)物,如co、co2、h2co3、碳酸鹽、金屬碳化物、氰化物、硫氰化物等少數(shù)物質(zhì),雖然含有碳元素,但其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)跟無(wú)機(jī)物非常相似,一般把它們歸為無(wú)機(jī)物。有機(jī)物種類繁多,迄今,從自然界發(fā)現(xiàn)和人工合成的有機(jī)物已經(jīng)超過(guò)2000多萬(wàn)種,而且新的有機(jī)物仍然在以每年近百萬(wàn)種的速度增加。第IVA族包括C、Si、Ge、Sn、Pb等五種元素,是形成化合物種類最多的一族元素。【答案】Do【例2】在光照條件下,將等物質(zhì)的量的甲烷與Cl2充分反應(yīng),得到的混合物中物質(zhì)的量最多的物質(zhì)是()A.CH3ClB.CH2Cl2C.CCl4D.HCl【解析】由CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)可知,每生成lmol鹵代烷烴(一氯甲烷,二氯甲烷…),便有l(wèi)molHCl生成,到反應(yīng)終止,生成的HC1的量最多。【答案】Do【例3】空氣中含甲烷5%?15%(體積分?jǐn)?shù))點(diǎn)燃就會(huì)發(fā)生爆炸,發(fā)生爆炸最強(qiáng)烈時(shí),甲烷在空氣中所占的體積分?jǐn)?shù)為()A.5%B.%C.10%D.15%【解析】根據(jù)甲烷燃燒的化學(xué)方程式:CH+20—點(diǎn)燃bC0+2H0,可知,甲烷與氧氣的4222體積比為1:2時(shí)爆炸最劇烈。假設(shè)空氣為100體積,則氧氣約為21體積,甲烷約為體積,故V(CH故V(CH4)%=E5x100%=95%o【答案】Bo【例4】某有機(jī)物在氧氣中完全燃燒,生成的水蒸氣和二氧化碳的物質(zhì)的量比為1:1,由此可以得出結(jié)論()A.分子中C、H原子個(gè)數(shù)比為1:2B?有機(jī)物中必定含氧有機(jī)物中必定不含氧無(wú)法判斷有機(jī)物中是否含氧【解析】有機(jī)物的特點(diǎn)之一,就是絕大多數(shù)有機(jī)物容易燃燒。有機(jī)物在氧氣中完全燃燒,生成的水蒸氣和二氧化碳的物質(zhì)的量的比為1:1,肯定能判斷有機(jī)物中含有碳和氫,而且分子中C、H原子個(gè)數(shù)比為1:2,但是卻無(wú)法判斷有機(jī)物中是否含氧,因?yàn)樯晌镏兴?/p>
氣和二氧化碳所含的氧,可能由有機(jī)物和氧氣共同提供,也可能只由氧氣提供,也就是說(shuō)有機(jī)物中可能含氧,也可能不含氧。【答案】AD。★考點(diǎn):知道乙烯的分子結(jié)構(gòu)。(測(cè)試要求一A)★考點(diǎn):了解乙烯的工業(yè)制法和物理性質(zhì),了解乙烯的可燃性、加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)等化學(xué)性質(zhì)及主要用途。(測(cè)試要求一一B、I)⑴乙烯的工業(yè)制法:從石油裂解氣中分離而來(lái)。乙烯的產(chǎn)量是衡量一個(gè)國(guó)家石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志之一。⑵乙烯的物理性質(zhì):在通常情況下,是一種無(wú)色、稍有氣味的氣體,_難溶于水。在標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的密度為1.25g/L,比空氣略輕。⑶乙烯的分子結(jié)構(gòu):分子式電子式結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式空間構(gòu)型烯烴:分子中含有碳碳雙鍵的一類鏈烴。通式為CnH?n(n22)。乙烯是最簡(jiǎn)單的烯烴。⑷乙烯的化學(xué)性質(zhì):含有碳碳雙鍵,表現(xiàn)出較活潑的化學(xué)性質(zhì)。氧化反應(yīng):I可燃性:在空氣中燃燒,火焰明亮并伴有黑煙,放出熱量。CH2=CH2+3O2點(diǎn)燃〉2CO2+2H2OII常溫下容易被一些強(qiáng)氧化劑氧化。如將乙烯通入KMnO4酸性溶液,溶液的紫色很快褪去,說(shuō)明乙烯被氧化。利用這個(gè)反應(yīng)可以鑒別甲烷和乙烯。加成反應(yīng):有機(jī)物分子中的不飽和碳原子與其他原子或原子團(tuán)直接結(jié)合生成新的化合物的反應(yīng)叫加成反應(yīng)。CH2=CH2+Br2》CHCH2=CH2+Br2ch2=ch2+h2ch3ch3CH2=CH2+HCl>CH3-CH2Clch2=ch2+h2o加暮給蜚ch3-ch2oh(乙醇的工業(yè)制法)加聚反應(yīng):nCH=CH催化劑〉匕比-叫盤⑸乙烯的主要用途:一種重要的基本化工原料,如用乙烯制聚乙烯塑料等。一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和水果的催熟劑。【例5】可以用來(lái)鑒別甲烷和乙烯,又可以用來(lái)除去甲烷中混有的少量乙烯的操作方法是()混合氣通過(guò)盛酸性高錳酸鉀溶液的洗氣瓶混合氣通過(guò)盛足量溴水的洗氣瓶混合氣通過(guò)盛水的洗氣瓶
混合氣跟氯化氫混合【解析】CH與溴水不反應(yīng),而乙烯與溴水發(fā)生反應(yīng):4生成不溶于水的1,2—二溴乙烷,從而使通過(guò)盛有溴水的洗氣瓶后的混合氣被提純得到純凈的CH,B選項(xiàng)為正確選項(xiàng)。而甲烷雖然與酸性高錳酸鉀溶液不反應(yīng),但乙烯與酸性高錳4酸鉀溶液反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生其它雜質(zhì)氣體,從而不能達(dá)到除去雜質(zhì)的目的。因此A選項(xiàng)不正確。【解析】B。【例6】體育比賽中,當(dāng)運(yùn)動(dòng)員肌肉挫傷或扭傷時(shí),隊(duì)醫(yī)隨即對(duì)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)員的受傷部位噴射藥劑:一氯乙烷(沸點(diǎn)為12.27°C),進(jìn)行局部冷凍麻醉應(yīng)急處理。乙烯和氯化氫在一定條件下制得氯乙烷的化學(xué)方程式(有機(jī)物用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式表示)是,該反應(yīng)的類型是反應(yīng),決定氯乙烷能用于冷凍麻醉應(yīng)急處理的具體性質(zhì)是。【解析】本題考查乙烯跟氯化氫的加成反應(yīng)以及應(yīng)用物理性質(zhì)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。由于氯乙烷的沸點(diǎn)較低,易揮發(fā),揮發(fā)時(shí)帶走熱量而使受傷部位降溫從而達(dá)到麻醉治療的目的。答案】CH2==CH2+HCl一定條件>CH3—CH2C1答案】CH2==CH2+HCl【點(diǎn)撥】本題從生活中的一則應(yīng)用設(shè)置問(wèn)題情景,既考查了化學(xué)基本原理,又考查了學(xué)生綜合運(yùn)用有關(guān)學(xué)科知識(shí)解決問(wèn)題的能力。問(wèn)題不難,但也能測(cè)出學(xué)生的知識(shí)水平和能力水平。【例7】下列各反應(yīng)中屬于加成反應(yīng)的是()A.CH2=ch2+h—OHA.CH2=ch2+h—OHB.催化劑
加壓、加熱*2HC1?CH5—CHj—0HC.CH3—C—H+H2璽佇ch3-ch2-ohD?CH3—CH3十催化劑》CH3Cl-CHaCl+2HClD?o【解析】本題的難點(diǎn)是對(duì)C選項(xiàng)的判斷,分子里有一個(gè)不飽和碳原子,而—L-—n0另一個(gè)不飽和原子是氧原子,這些不飽和原子組成的原子團(tuán)為反應(yīng)是H—H分子里的O氫原子跟隨—里的不飽和原子直接結(jié)合的反應(yīng)。由此可知,反應(yīng)符合加成反應(yīng)的概念,是加成反應(yīng)。【答案】A、C【點(diǎn)撥】點(diǎn)評(píng):加成反應(yīng)是不飽和碳原子跟其他的原子或原子團(tuán)直接結(jié)合生成別的物質(zhì)的反應(yīng),特點(diǎn)是斷一(斷一個(gè)鍵)、加二(加兩個(gè)一價(jià)的原子或原子團(tuán)),反應(yīng)形式類似無(wú)機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型中的化合反應(yīng)。取代反應(yīng)是某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng),特點(diǎn)是下一上一、有進(jìn)有出,反應(yīng)形式類似置換反應(yīng)(但不是置換反應(yīng))。本題主要考查學(xué)生對(duì)概念的理解和延伸。★考點(diǎn):知道苯的分子結(jié)構(gòu)。(測(cè)試要求一A)★考點(diǎn):了解苯的來(lái)源和物理性質(zhì),了解苯的可燃性、穩(wěn)定性、取代反應(yīng)等化學(xué)性質(zhì)及主要用途。(測(cè)試要求一一B、I)★考點(diǎn):認(rèn)識(shí)苯的衍生物在化工生產(chǎn)中的重要作用。(測(cè)試要求一B、II)
(1)苯的苯最初主要是由煤干餾所得煤焦油蒸餾得到,現(xiàn)在主要由石油產(chǎn)品的催化重整來(lái)大量生產(chǎn)。⑵苯的物理性質(zhì):無(wú)色、有特殊氣味的液體;熔點(diǎn)(5.5°C,如用冰冷卻,可以凝結(jié)成無(wú)色晶體)、沸點(diǎn)(80.1C)較低,易揮發(fā):比水輕,不溶于水,良好的有機(jī)溶劑可用作萃取碘水中的碘的萃取劑)。A⑶苯的分子結(jié)構(gòu):分子式為C^,最簡(jiǎn)式為CH,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可表示為打苯分子具有平面正六邊形結(jié)構(gòu),六角環(huán)(苯環(huán))上的碳碳之間的化學(xué)鍵是一種介于單鍵和雙鍵之間的獨(dú)特的鍵。芳香烴:分子里含有一個(gè)或多個(gè)苯環(huán)的碳?xì)浠衔铮凶龇枷銦N,簡(jiǎn)稱芳烴。苯是最簡(jiǎn)單、最基本的芳烴。苯的同系物的通式為CnH2n-6(n三6)。⑷苯的化學(xué)性質(zhì):苯分子的特殊結(jié)構(gòu)決定了苯兼有飽和烴和不飽和烴的性質(zhì)。①氧化反應(yīng):I可燃性:在空氣中燃燒,火焰明亮并伴有濃煙,放出大量的熱量。2C6H6+15O2-點(diǎn)^^°2±6H2°II穩(wěn)定性:苯丕與KMnO4酸性溶液、溴水發(fā)生反應(yīng)。取代反應(yīng):苯較易發(fā)生取代反應(yīng)。I鹵代反應(yīng)[(3j+Br催化劑>回一BE+HBr(催化劑為FeB_)溴苯(無(wú)色、比水重、丕溶于水的油狀液體)O+Cl催化劑>a+HCl(催化劑為FeCl)I硝化反應(yīng)I硝化反應(yīng)硝基苯(無(wú)色、比水重、難溶于水、有苦杏仁味的有毒液體)注意:硝化反應(yīng)中應(yīng)控制溫度在55C?60C,為了便于控制溫度,且使反應(yīng)物均勻受熱,通常將反應(yīng)物置于水浴中加熱。加成反應(yīng):苯不具有典型的碳碳雙鍵所應(yīng)有的加成反應(yīng)的性質(zhì),但在特定的條件下,苯仍然能夠發(fā)生加成反應(yīng)。環(huán)己烷(無(wú)色、油狀液體)注意:反應(yīng)條件與有機(jī)反應(yīng)的產(chǎn)物的關(guān)系:烷烴與氣態(tài)的鹵素單質(zhì)(如溴蒸氣)在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng),烯烴、炔烴與溴的四氯化碳溶液(或溴水)發(fā)生加成反應(yīng),苯與液溴在FeBr3作催化劑的條件下也發(fā)生取代反應(yīng),苯酚與濃溴水發(fā)生取代反應(yīng)。苯與氯氣在FeC?作催化劑的條件下發(fā)生取代反應(yīng),而在光照
條件下卻發(fā)生加成反應(yīng)。⑸苯的主要用途:苯是一種重要的有機(jī)化工原料和有機(jī)溶劑。在化工牛產(chǎn)中的重要應(yīng)用如下:洗滌劑T聚苯乙烯塑料T電觀、雷達(dá)部件,燈飾外殼,醫(yī)療用具等―溶劑增塑劑T錦綸T紡織材料等T消毒劑尸染料【例8】下列說(shuō)法中能說(shuō)明苯分子中碳原子之間不是以單雙鍵交替結(jié)構(gòu)的是()A.苯的一溴代物無(wú)同分異構(gòu)體B.苯的鄰二溴代物無(wú)同分異構(gòu)體C.苯的對(duì)二溴代物無(wú)同分異構(gòu)體D.苯不能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色【解析】苯分子具有高度對(duì)稱的結(jié)構(gòu),雖然我們?cè)诒硎緯r(shí)仍然可以沿用經(jīng)典的凱庫(kù)勒式——單雙鍵交替的結(jié)構(gòu)。但其實(shí)所有的碳碳鍵都一樣,是介于單鍵和雙鍵之間的一種獨(dú)特的鍵。不能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色。如果是單雙鍵交替,則相鄰的二元取代可以取代單鍵兩端的碳原子所結(jié)合的氫原子,也可以取代在雙鍵兩端的碳原子所結(jié)合的氫原子,就該有兩種異構(gòu),但實(shí)際只有一種,說(shuō)明苯不是單雙鍵交替結(jié)構(gòu)。B選項(xiàng)正確。【答案】B。【例9】甲烷、乙烯、苯三種有機(jī)物中具有下列性質(zhì)的是TOC\o"1-5"\h\z⑴不能與溴水反應(yīng),不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色的;⑵能使溴水褪色的是;⑶在催化劑作用下能與純溴反應(yīng),不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色的;⑷見(jiàn)光能跟氯氣反應(yīng),不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色的;⑸在催化劑作用下加氫生成乙烷,加水生成酒精的。【解析】不能與溴水反應(yīng),不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色的是甲烷和苯;在催化劑作用下能與純溴反應(yīng)、不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色的是苯;見(jiàn)光能跟氯氣反應(yīng),不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色的是甲烷;在催化劑作用下加氫生成乙烷、和水在一定條件下生成酒精的是乙烯。【答案】⑴甲烷、苯⑵乙烯⑶苯⑷甲烷⑸乙烯。【點(diǎn)撥】本題屬于基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)比題,要求對(duì)甲烷、乙烯、苯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí),由結(jié)構(gòu)一性質(zhì),仔細(xì)辨別。【例10】某化學(xué)課外小組用右圖裝置制取溴苯。先向分液漏斗中加入苯和液溴,再將混合液慢慢滴入反應(yīng)器A(A下端活塞關(guān)閉)中。TOC\o"1-5"\h\z⑴寫出A中反應(yīng)的化學(xué)方程式:。⑵觀察到A中的現(xiàn)象是:.。⑶實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),打開(kāi)A下端的活塞,讓反應(yīng)液流入B中,充分振蕩,目的是:寫出有關(guān)的化學(xué)方程式:。⑷C中盛放cci4的作用⑸能證明苯和液溴發(fā)生的是取代反應(yīng),而不是加成反應(yīng),可向試管D中滴入AgNO3溶液,若產(chǎn)生淡黃色沉淀,則能證明。另一種驗(yàn)證的方法是向試管D中加入。現(xiàn)象是。【解析】要重視苯的溴代實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)。通過(guò)觀察、思考,以加深對(duì)知識(shí)的理解。①此實(shí)驗(yàn)所用裝置有何特點(diǎn)?燒瓶上方的長(zhǎng)直導(dǎo)管起什么作用?②苯、溴、鐵屑等試劑加入燒瓶的次序是怎樣的?將這個(gè)次序顛倒行不行?③將鐵屑加入燒瓶后,燒瓶?jī)?nèi)有何現(xiàn)象?這說(shuō)明什么?④此實(shí)驗(yàn)中的哪些現(xiàn)象說(shuō)明這個(gè)反應(yīng)是取代反應(yīng)而非加成反應(yīng)?⑤純凈的溴苯應(yīng)是無(wú)色的,為什么實(shí)驗(yàn)所得溴苯為褐色?怎樣使之恢復(fù)本來(lái)面目?⑥純凈的溴苯應(yīng)是密度比水大的液體,實(shí)驗(yàn)中將反應(yīng)混合物倒入水中時(shí),往往有一部分液體浮在水面之上,這些液體的成分可能是什么?等等。這些問(wèn)題都可能成為命題的基點(diǎn)。【答案】(1)催化劑>+HBr⑵反應(yīng)液微沸,有紅棕色氣體充滿【答案】(1)器⑶除去溶于溴苯中的溴,Br2+2NaOH-NaBr+NaBrO+H2O⑷除去溴化氫氣體中的溴蒸氣⑸石蕊試液,溶液變紅色。★考點(diǎn):知道乙醇的分子結(jié)構(gòu)。(測(cè)試要求一A)★考點(diǎn):了解乙醇的可燃性、與金屬鈉的反應(yīng)、催化氧化等性質(zhì)及主要用途。(測(cè)試要求——B、I)★探究乙醇的主要化學(xué)性質(zhì)。(學(xué)生實(shí)驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容)1乙醇的物理性質(zhì)無(wú)色、透明、有特殊香味的液體(酒香)密度比水小(20°C時(shí),密度為0.7893g/cm3)易揮發(fā)(沸點(diǎn)為78C)“酒香不怕巷子深”能跟水任意比互溶,能夠溶解多種無(wú)機(jī)物和有機(jī)物⑵乙醇的分子結(jié)構(gòu)HHIIII乙醇的分子式C:H6O,結(jié)構(gòu)式HH,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式ch3ch:oh或c:h5oh。263225乙醇的官能團(tuán)為-OH(羥基),乙醇分子結(jié)構(gòu)可以看成是乙烷分子(CH3CH3)中的1個(gè)氫原子被羥基取代的產(chǎn)物,也可以看成是水分子(H—OH)中的1個(gè)氫原子被乙基(-C2H5)取代的產(chǎn)物。烴分子中的氫原子被其他原子或原子團(tuán)所取代而生成的一系列化合物稱為烴的衍牛物。決定有機(jī)化合物的化學(xué)特性的原子或原子團(tuán)叫做官能團(tuán)。常見(jiàn)的有:鹵素原子(-X)、羥基(-OH)、硝基(-NO2)和碳碳雙鍵等。⑶乙醇的化學(xué)性質(zhì)①氧化反應(yīng):I可燃性:在空氣中燃燒,火焰顏色為藍(lán)色,放出大量的熱量。C2H5OH+3O2點(diǎn)燃〉2CO2+3H2OII催化氧化催化劑、2C2H5OH+O22CH3CHO+2H2O催化劑為Cu或Ag。III能使酸性KMnO4溶液或酸性K2Cr2O7溶液褪色,乙醇直接被氧化為乙酸。②與金屬鈉的反應(yīng)金屬鈉置換了羥基中的氫反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2CH3CH2OH+2Na-2CH3CH2ONa+H2⑷乙醇的主要用途做燃料(可再生);做飲料、香精;做化工原料,制備乙醛、乙酸等;做有機(jī)溶劑;做消毒劑(醫(yī)用酒精含乙醇75%)【例11】乙醇分子中不同的化學(xué)鍵如下圖:貝呱⑴與金屬鈉反應(yīng)時(shí),乙醇分子中鍵斷裂。⑵在Ag催化下與o2反應(yīng)時(shí),乙醇分子中鍵斷裂。⑶已知CH3COOH+C2H518OHfCH3CO18OC2H5+H2O則此反應(yīng)中,乙醇分子中鍵斷裂。【解析】乙醇的官能團(tuán)為羥基,所以的反應(yīng)都圍繞著羥基進(jìn)行的。⑶有方程式可知18O在酯中,所以醇應(yīng)該斷的是①鍵。【答案】⑴①⑵①③⑶①。【例12】某同學(xué)做乙醇的氧化實(shí)驗(yàn)時(shí),將螺旋狀銅絲先放到酒精燈火焰的外焰(a點(diǎn))處加熱,然后再移到酒精燈火焰的焰心(b點(diǎn)),發(fā)現(xiàn)銅絲在火焰a、b兩點(diǎn)時(shí)現(xiàn)象明顯不同。請(qǐng)你寫出a、b兩點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并解釋產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因。【解析】酒精燈燈焰分為外焰、內(nèi)焰和焰心三部分。外焰部分酒精完全燃燒,溫度高焰心部分酒精未完全燃燒,尚有酒精蒸氣存在,溫度最低。【答案】在外焰中灼燒,紅亮的銅絲變?yōu)楹谏R驗(yàn)橥庋嬷杏羞^(guò)量的02,與Cu發(fā)生了反應(yīng):2Cu+O2^2CuO。移向內(nèi)焰中,黑色的銅絲又變?yōu)榧t亮色。因?yàn)閮?nèi)焰中有過(guò)量的CH3CH2OH,將CuO還原為Cu:CH3CH2OH+CuO△>CH3CHO+H2O+Cu。【點(diǎn)撥】本題考查學(xué)生通過(guò)現(xiàn)象分析問(wèn)題的能力,通過(guò)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了乙醇的化學(xué)性質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)證明了銅在乙醇的氧化反應(yīng)中起到了催化劑的作用。使用酒精燈給物質(zhì)加熱,宜使用外焰。【例13】經(jīng)測(cè)定乙醇的分子式是C2H6O。由于有機(jī)化合物普遍存在同分異構(gòu)現(xiàn)象,推測(cè)乙醇結(jié)構(gòu)可能是下列兩種之一:HHHH(I)H—C—C—OH(II)H—C—O一CHHHHH為確定其結(jié)構(gòu),應(yīng)利用物質(zhì)的特殊性質(zhì)進(jìn)行定性、定量實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)給出乙醇與鈉反應(yīng)裝置圖,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:⑴學(xué)生甲得到一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):水乙醇的物質(zhì)的量氫氣的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)mol1.12L根據(jù)以上數(shù)據(jù)推斷乙醇的結(jié)構(gòu)應(yīng)為(用1、11表示),理由為。⑵學(xué)生乙分別準(zhǔn)確稱量4.60g乙醇進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)已排到量筒內(nèi)的水的體積作為生成氫氣的體積換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況后都小于1.12L。如果忽略量筒本身及讀數(shù)造成的誤差,那么學(xué)生乙認(rèn)為是由于樣品乙醇中含有少量水造成的,你認(rèn)為正確嗎?如果你認(rèn)為正確,請(qǐng)說(shuō)明理由;你認(rèn)為不正確,那么產(chǎn)生這種情況的原因應(yīng)是什么?⑶學(xué)生丙認(rèn)為實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵有:①裝置氣密性良好;②實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前準(zhǔn)確確定乙醇的量;③鈉足量;④廣口瓶?jī)?nèi)必須充滿水;⑤氫氣體積的測(cè)算方法正確、數(shù)值準(zhǔn)確。其中正確的有(填序號(hào))。⑷學(xué)生丁不想通過(guò)稱量乙醇的質(zhì)量來(lái)確定乙醇的物質(zhì)的量,那么他還需要知道的數(shù)據(jù)是O⑸實(shí)驗(yàn)后四名學(xué)生從乙醇的可能結(jié)構(gòu)分析入手,對(duì)乙醇和鈉的關(guān)系進(jìn)行討論,如果乙醇的物質(zhì)的量為nmol,那么對(duì)鈉的物質(zhì)的量取值要求必須是【解析】⑴被Na置換出的H的物質(zhì)的量為:=mol,即每個(gè)乙醇分子中22.4L-mol-i僅有1個(gè)H原子被取代了出來(lái),這個(gè)H原子應(yīng)較特殊,不同于其他5個(gè)H原子。⑵因?yàn)镸(C2H6O)>M(H2O),所以與足量鈉反應(yīng),4.60g乙醇中含有水時(shí)產(chǎn)生H2更多,即應(yīng)大于1.12L。2C2H5OH+2Na>2C2H5ONa+H2f,2H2O+2Na===2NaOH+H2仁造成測(cè)量體積小于實(shí)際體積的原因,可能是由于水未全部排入量筒,少量水存在于導(dǎo)管中的結(jié)果;也可能是由于反應(yīng)放熱,乙醇蒸發(fā),隨h2流入水中的結(jié)果。⑶定量實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)定乙醇中有沒(méi)有特殊的H原子,若有,每摩爾乙醇中含幾摩爾這樣的H原子。因此必須取定量的乙醇與過(guò)量的Na進(jìn)行反應(yīng),并要準(zhǔn)確測(cè)定生成H2的體積,所以裝置的氣密性很重要。(4)n==衛(wèi)工,確定乙醇物質(zhì)的量,不想稱量乙醇質(zhì)量,則可測(cè)量乙醇的體積,但須MM知道乙醇的密度。⑸鈉須過(guò)量,應(yīng)大于nmolo【答案KDI,由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知1mol乙醇分子中有1mol氫原子可被Na取代,有5mol氫原子不能被Na取代,說(shuō)明在C2H6O分子中有1個(gè)氫原子的位置與另5個(gè)氫原子位置不同,對(duì)照(I)式和(II)式可知(I)式合乎實(shí)驗(yàn)結(jié)果。⑵不正確,廣口瓶與量筒間玻璃導(dǎo)管中水柱體積未算;或反應(yīng)放熱,乙醇蒸發(fā)。
⑶①②③⑤。⑷所用乙醇的密度⑸大于nmol。【點(diǎn)撥】通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的推測(cè),是化學(xué)教學(xué)的基本內(nèi)容。它將化學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)方法有機(jī)地融合在一起。★考點(diǎn):知道乙酸的分子結(jié)構(gòu)(測(cè)試要求一一A)★考點(diǎn):了解乙酸的酸性、酯化反應(yīng)等性質(zhì)及主要用途。(測(cè)試要求一B、I)★探究乙酸的主要化學(xué)性質(zhì)。(學(xué)生實(shí)驗(yàn)測(cè)試內(nèi)
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