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  4. 关于溶液的计算空气的成分原子结构金属活动性溶液的酸碱性与pH值

试选用“>”或“<”或“=”填空。(1)酸雨的pH__________蒸馏水的pH;(2)碳原子中核内质子数________核外电子数;(3)钠的金属活动性_________铝的金属活动性;(4)在空

一、题文

试选用“>” 或“<”或“=”填空。
(1)酸雨的pH__________蒸馏水的pH;
(2)碳原子中核内质子数________核外电子数;
(3)钠的金属活动性_________铝的金属活动性;
(4)在空气中氮气的体积分数__________氧气的体积分数;
(5)将5g碳酸钠粉末加到95g溶质质量分数为10%的盐酸中,充分混合后溶液的质量______100g。

考点提示:关于溶液的计算,空气的成分,原子结构,金属活动性,溶液的酸碱性与pH值

二、答案

(1)<
(2)=
(3)>
(4)>
(5)<

三、考点梳理

知名教师分析,《试选用“>”或“<”或“=”填空。(1)酸雨的pH__________蒸馏水的pH;(2)碳原子中核内质子数________核外电子数;(3)钠的金属活动性_________铝的金属活动性;(4)在空》这道题主要考你对 关于溶液的计算空气的成分原子结构金属活动性溶液的酸碱性与pH值 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:关于溶液的计算,空气的成分,原子结构,金属活动性,溶液的酸碱性与pH值

考点名称:关于溶液的计算
  • 溶质质量分数:
    1.  概念:溶液中溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量之比。

    2. 表达式:
    溶质质量分数==

    3. 含义:溶质质量分数的含义是指每100份质量的溶液中含有溶质的质份为多少。如100g10%的NaCl溶液中含有10gNaCl.。不要误认为是100g水中含有10gNaCl。
  • 应用溶质质量分数公式的注意事项:
    ①溶质的质量是指形成溶液的那部分溶质,没有进入溶液的溶质不在考虑范围之内。如在20℃时,100g水中最多能溶解36gNaCl,则20gNaCl放入50g 水中溶解后,溶质的质量只能是18g。

    ②溶液的质量是该溶液中溶解的全部溶质的质量与溶剂的质量之和(可以是一种或几种溶质)。

    ③计算时质量单位应统一。

    ④由于溶液的组成是指溶液中各成分在质量方面的关系,因此,对溶液组成的变化来说,某物质的质量分数只有在不超过其最大溶解范围时才有意义。
    例如在20℃时,NaCl溶液中溶质的质量分数最大为26.5%,此时为该温度下氯化钠的饱和溶液,再向溶液中加入溶质也不会再溶解,浓度也不会再增大。因此离开实际去讨论溶质质量分数更大的NaCl溶液是没有意义的。

    ⑤运用溶质质量分数表示溶液时,必须分清溶质的质量、溶剂的质量和溶液的质量。
    a.结晶水合物溶于水时,其溶质指不含结晶水的化合物。如CuSO4·5H2O溶于水时,溶质是CuSO4
    溶质质量分数= ×100%
    b.当某些化合物溶于水时与水发生了反应,此时溶液中的溶质是反应后生成的物质。如Na2O溶于水时发生如下反应:Na2O+H2O==2NaOH。反应后的溶质是NaOH,此
    溶液的溶质质量分数=
    c.若两种物质能发生反应,有沉淀或气体生成,此时溶液中的溶质质量分数=
  • 影响溶质质量分数的因素:
    (1)影响溶质质量分数的因素是溶质、溶剂的质录,与温度、是否饱和无关。在改变温度的过程中若引起溶液中溶质、溶剂质量改变,溶质的质量分数也会改变,但归根结底,变温时必须考虑溶质、溶剂的质量是否改变。因而,影响溶质的质量分数的因素还是溶质、溶剂的质量。例如:
    ①将饱和的NaNO3溶液降低温度,由于析出品体,溶液中溶质的质缺减少,溶剂的质量不变,所以溶液中溶质的质量分数变小。
    ②将饱和的NaNO3溶液升高温度,只是溶液变成了不饱和溶液,溶液中溶质、溶剂的质量不变,因而溶液中溶质的质量分数不变。
    (2)不要认为饱和溶液变成不饱和溶液,溶质的质量分数就变小;也不要认为不饱和溶液变成饱和溶液,溶质的质量分数就变大;要具体问题具体分析。

    有关溶质质量分数计算的类型
    (1)利用公式的基本计算
    ①已知溶质、溶剂的质量,求溶质的质量分数。
    直接利用公式:溶质的质量分数=×100%
    ②已知溶液、溶质的质量分数,求溶质、溶剂的质量。
    利用公式:溶质的质量=溶液的质量×溶质的质量分数
    溶剂的质量=溶液的质量一溶质的质量
    ③已知溶质的质量、溶质的质量分数,求溶液的质量。
    利用公式:溶液的质量=溶质的质量÷溶质的质量分数
    ④质量、体积、密度与溶质质量分数的换算
    当溶液的量用体积表示时,计算时应首先将溶液的体积换算成质量后再进行相关计算。因为计算溶质的质量分数的公式中各种量都是以质量来表示的,不能以体积的数据来代替。
    利用公式:溶液的质量=溶液的体积×溶液的密度

    (2)溶液的稀释与浓缩
    方法计算依据计算公式
    溶液的稀释①加水稀释
    ②加稀溶液稀释
    ①加水稀释前后,溶液中溶质的质量不变
    ②用稀溶液稀释浓溶液时。稀溶液中溶质的质量与浓溶液中溶质的质量之和等于混合后溶液中溶质的质量
    加水稀释:稀释前后溶液中溶质的质量不变 m×ω%=(m+m)×ω%
    溶液的浓缩①添加溶质 ②蒸发溶剂 ③加入浓溶液①原溶液中的溶质与后加入的溶质质量之和等于混合后溶液中的溶质质量
    ②蒸发溶剂前后溶液中溶质的质量不变(没有溶质析出)
    ③原溶液中的溶质与后加入浓溶液中的溶质质量之和等于混合后溶液中的溶质质量
    蒸发浓缩:浓缩前后溶液中溶质的质量不变(m-m)×ω%=m×ω%
    注意:
    a.几种溶液混合,溶液的体积不能简单相加,即V≠VA+VB
    b.混合后溶液的质量、溶质的质量可以相加,即m=mA+mB
    c. 要求混合后溶液的总体积,必须依据公式V=m/ρ,所以要知道混合溶液的密度才能求出总体积。

    (3)饱和溶液中溶质质量分数的计算
    a. 固体溶解度的计算公式
    根据固体溶解度的计算公式[溶解度(S)=×100g]可推导出:
    b. 溶解度与溶质质量分数的关系
    溶解度溶质质量分数
    意义物质溶解性的量度,受外界温度的影响表示溶液中溶质质量的多少,不受外界条件影响
    容积要求100g无要求
    温度要求与温度有关一般与温度无关
    溶液是否饱和一定达到饱和不一定饱和
    计算公式×100g
    单位无单位
    联系饱和溶液中溶质的质量分数=

    特殊的溶质质量分数的计算:
    (1)结晶水合物溶于水时,其溶质指不含结晶水的化合物。
    如CuSO4·5H2O溶于水时,溶质是CuSO4
    溶质质量分数= ×100%

    (2)溶质只能是已溶解的那一部分,没有溶解的不能做溶质计算
    如20℃时,20gNaCl投入到50g中水中(20℃时,NaCl的溶解度为36g)。20℃时50g水最多只能溶解18gNaCl,如溶质的质量为18g,而不是20g,所以该NaCl溶液的质量分数=18g/(50g+18g)×100%=26.5%。

    (3)当某些化合物溶于水时与水发生了反应,此时溶液中的溶质是反应后生成的物质。如Na2O溶于水时发生如下反应:Na2O+H2O==2NaOH。反应后的溶质是NaOH,此
    溶液的溶质质量分数=

    (4)某混合物溶于水,要计算某一溶质的质量分数,溶液的质量包括混合物与水的质量
    如5gNaCl和1gKNO3的混合物溶于100g水,计算NaCl的溶质质量分数:
    ω(NaCl)=5g/(5g+1g+100g)×100%=4.7%。

    (5)利用元素的质量分数进行计算
    溶液中溶质的质量分数与溶质中某元素的质量分数之间有着联系。溶液的溶质质量分数×溶质中某元素的质量分数=溶液中某元素的质量分数。

    溶质质量分数的不变规律:
    (1)从一瓶溶液中不论取出多少溶液,取出溶液及剩余溶液的溶质质量分数与原来溶液中溶质质量分数相同。
    (2)溶质、溶质质量分数均相同的两种溶液混合,所得溶液的质量分数保持不变。
    (3)一定温度时,向某饱和溶液中加入该溶质,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
    (4)一定温度时,对某饱和溶液恒温蒸发溶剂,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
    (5)对于溶解度随温度升高而增大的物质来说,将其饱和溶液(底部没有固体时)升高温度,所得溶液的溶质质量分数保持不变。而对于溶解度随温度升高而减小的物质(熟石灰)来说,降低温度,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
考点名称:空气的成分
  • 空气的成分:
    氧气,二氧化碳,氢气,氮气,稀有气体;按体积分:N2占78%,O2占21%,稀有气体占0.94%,二氧化碳占0.03%,其他气体和杂质占0.03%。
  • 易错点:
          空气中各成分的含量在一定时间和一定范围内基本恒定,但随着人类活动的延续,气体的排放,空气的成分也在不停地变化,因此不能认为空气的成分是一成不变的。
考点名称:原子结构
  • 原子的构成:


    原子核的构成:

    原子核相对原子来说,体积很小,但质量却很大,原子的质量主要集中在原子核上,电子的质量约为质子质量的
    质子的质量为:1.6726×10-27kg
    中子的质量为:1.6749×10-27kg


  • 构成原子的粒子间的关系:
  • 对原子构成的正确理解:
    (1)原子核位于原子中心,绝大多数由质子和中构成 (有一种氢原子的原子核内只含有1个质子,无中子),体积极小,密度极大,几乎集中了原子的全部质量,核外电子质量很小,可以忽略不计。
    (2)每个原子只有一个原子核,核电荷数(核内质子数)的多少,决定了原了的种类。
    (3)在原子中:核电荷数二质子数二核外电子数。
    (4)原子核内的质子数不一定等干中子数,如钠原子中,质子数为11,中子数为12。
    (5)并不是所有的原子中都有中子,如有一种氢原子中就没有中子。
    (6)在原子中,由于质子(原子核)与电子所带电荷数相等,且电性相反,因而原子中虽然存在带电的粒子,但原子在整体上不显电性。

    核外电子的排布:
    ①电子层核外电子运动有自己的特点,在含有多个电子的原子里,有的电子通常在离核较近的区域运动,有的电子通常在离核较远的区域运动,科学家形象地将这些区域称为电子层。

    ②核外电子的分层排布通常用电子层来形象地表示运动着的电子离核远近的不同:离核越近,电子能量越低;离核越远,电子能量越高。电子层数、离核远近、能量高低的关系如下所示:
    电子层数 1 2 3 4 5 6 7
    离核远近 近→        远
    能量高低 低→        高

    ③核外电子排布的规律了解一些核外电子排布的简单规律对理解原子核外电子排布的情况有很重要的作川,核外电子排布的简单规律主要有:
    a.每层上的电子数最多不超过2n2(n为电子层数),如第一电子层上的电子数可能为1,也可能为2,但最多为2。
    b.核外电子排布时先排第一层,排满第一层后,再排第二层,依次类推。
    c.最外层上的电子数不超过8;当只有一个电子层时,最外层上的电子数不超过2。
  • 原子的不可再分与原子的结构:
    化学变化中原子不会由一种原子变成另外一种原子,即化学变化中原了的种类不变,其原因是化学变化中原子核没有发生变化。如硫燃烧生成了二氧化硫,硫和氧气中分别含有硫原子和氧原子,反应后生成的二氧化硫中仍然含硫原子和氧原子。原子不是最小粒子,只是在化学变化的范围内为“最小粒子”,它还可再分,如原子弹爆炸时的核裂变,就是原子发生了变化。原子尽管很小,但具有一定的构成,是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成的。
考点名称:金属活动性
  • 定义:
    金属活动性指金属单质在水溶液中失去电子生成金属阳离子的性质。
  • 常见金属活动性顺序:
    K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au

    金属活动性顺序表的意义
    (1)金属的位置越靠前,它的活动性越强
    (2)位于氢前面的金属能置换出酸中的氢(强氧化酸除外)。
    (3)位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K,Ca,Na除外)。
    (4)很活泼的金属,如K、Ca、Na与盐溶液反应,先与溶液中的水反应生成碱,碱再与盐溶液反应,没有金属单质生成。如:
    2Na+CuSO4+2H2O==Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2
    (5)不能用金属活动性顺序去说明非水溶液中的置换反应,如氢气在加热条件下置换氧化铁中的铁:
    Fe2O3+3H22Fe+3H2O

    金属原子与金属离子得失电子能力的比较



    金属活动性顺序表的应用

    (1)判断某些置换反应能否发生
    a.判断金属与酸能否反应:
    条件:
    ①金属必须排在氢前面
    ②酸一般指盐酸或稀硫酸
    b.判断金属与盐溶液能否反应:
    条件:
    ①单质必须排在盐中金属的前面
    ②盐必须可溶于水
    ③金属不包含K、Ca、Na
    (2)根据金属与盐溶液的反应判断滤液、滤渣的成分。如向CuSO4,AgNO3混合液中加铁粉,反应后过滤,判断滤液和滤渣成分。铁与CuSO4和AgNO3溶液反应有先后顺序,如果铁足量,先将AgNO3中的Ag完全置换后再置换CuSO4中的Cu,那么溶液中只有FeSO4;如果铁的量不足,应按照“先后原则”分别讨论滤液和滤渣的成分。
    (3)根据金属活动性顺序表判断金属与酸反应的速率或根据反应速率判断金属的活动性顺序。如镁、锌、铁三种金属与同浓度的稀H2SO4反应产生氢气的速率:Mg>Zn>Fe,则可判断金属活动性Mg>Zn>Fe,
    (4)利用金属活动性顺序表研究金属冶炼的历史。金属活动性越弱,从其矿物中还原出金属单质越容易; 金属活动性越强,从其矿物中还原出金属单质越难。所以越活泼的金属越不易冶炼,难于冶炼的金属开发利用的时间就越迟。
    (5)应用举例
    a.湿法炼铜我国劳动人民在宋代就掌握了湿法炼铜技术,即将铁放入硫酸铜溶液中置换出铜: Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。
    b.从洗相废液中回收银洗相废掖中含有大量的硝酸银,可用铁置换回收: Fe+2AgNO3==Fe(NO3)2+2Ag。
    c.处理工业废水中的铜、汞离子工业废水中常含铜、汞等金属离子,这些离子对生物有很大的危害,在排放前必须进行处理,可用铁置换回收:Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
    d.实验室选择金属与酸反应制取氢气在金属活动性顺序表中,H之前的金属都能跟稀 H2SO4、稀HCl反应产生氢气,但Zn之前的金属与酸反应太快。不便操作;Zn之后的金属与酸反应太慢,花费时间太长,从经济效益和反应速率多方而考虑,Zn是最合适的金属。
  • 金属与混合溶液的反应
    (1)将一种金属单质放入几种金属的盐溶液的混合液中时,其中排在金属活动性顺序表巾最靠后的金属最先被置换出来,然后再依次置换出稍靠后的金属。简记为“在金属活动性顺序中,距离远,先反应”。如将金属Zn。放入FeSO4和CuSO4的混合溶液中,Zn先与CuSO4发生置换反应,与CuSO4反应完后再与FeSO4 发生置换反应。根据金属锌的最不同可分为以下几种情况:
    金属锌的量析出金属滤液的成分
    锌不足(不能与CuSO4溶液完全反应)CuZnSO4、FeSO4、CuSO4
    锌不足(恰好与CuSO4溶液完全反应)CuZnSO4、FeSO4
    锌不足(不能与FeSO4溶液完全反应)Fe、CuZnSO4、FeSO4
    锌适量(恰好与FeSO4溶液完全反应)Fe、CuZnSO4
    锌足量Zn、Fe、CuZnSO4
    (2)将几种不同的金属放入同一种盐溶液中,发生反应的情况与将一种金属放入几种金属的盐溶液中相似,也是在金属活动性顺序表中,距离越远的先反应,然后是距离较远的反应。

    金属与酸反应生成氢气图像问题的分析方法:
    (1)等质氢图:两种金属反应产生的氢气质量相同,此图反映两种情况:

    ①酸不足,金属过虽,产生的氢气质量由酸的质量决定。
    ②酸足量,投放的两种金属与酸反应产生氢气的质量恰好相同,如6.5g锌和5.6g铁分别投入足量的盐酸中反应产生的氢气质量相同。
    (2)等质等价金属图:如等质量的镁、铁、锌与足量的酸反应生成的金属离子都是+2价,产生氢气的速率和质量不同。此图反映出:

    ①金属越活泼,图示反应物的线越陡,如Mg线比Zn线陡,Zn线比Fe线陡,说明活泼性Mg>Zn>Fe
    ②金属的相对原子质量越小。等质量时,与酸反应产生的氢气越多,曲线的拐点越高,因此,相对原子质量Zn >Fe>Mg。
    可简单概括为:越陡越活,越高越小。
    (3)等质不等价金属图:铝、镁、锌与酸反应生成金属离子的化合价分别为+3、+2、+2,此图反映出等质不等价金属与酸反应不仅速率不同而且生成的氢气的质量与金属化合价有关。
    可用下面式子计算氢气质量:


    金属与酸或盐溶液反应前后溶液密度变化的判断方法:
    金属与酸的反应和金属与盐溶液的反应均为置换反应,反应后溶液的溶质发生了改变,导致溶液的溶质质量分数、溶液的密度也随之改变。反应前后溶液的密度的变化取决于反应前后溶液中溶质的相对分子质量的相对大小。
    (1)反应后溶液密度变小:如Fe+CuSO4== FeSO4+Cu,在该反应中,反应前溶液中的溶质为CuSO4,其相对分子质量为160;反应后溶液中的溶质为FeSO4,其相对分子质量为152,由于152<160,故该反应后溶液密度变小。
    (2)反应后溶液密度变大:如Zn+H2SO4== ZnSO4+H2↑,在该反应中,反应前溶液中的溶质为H2SO4,相对分子质量为98;反应后溶液中溶质为ZnSO4,相对分子质童为161,由于161>98。故该反应后溶液密度变大。
  • 真假黄金的鉴别:
    黄金是一种具有金黄色光泽的金属、化学性质极不活泼。黄铜的外形与黄金非常相似,所以不法分子常用黄铜(Zn,Cu合金)来冒充黄金。但二者之间的性质有很大差异,可用多种方法鉴别。
    方法一:取少量金黄色金属块于试管中,加入少量稀盐酸或稀硫酸,若有气泡产生(Zn+2HCl==ZnCl2 +H2),则原试样为黄铜;若没有气泡产生,则原试样为黄金。
    方法二:取少量金黄色金属块,用天平称其质量,用量筒和水测出其体积,计算出金属块的密度与黄金的密度对照,若密度相等,则为黄金;若有较大的差异,则为黄铜。
    方法三:取少员金黄色金属块在火焰上加热,若金属块表面变黑(2Cu+O22CuO,则原试样为黄铜;若无变化,则为黄金。
    方法四:取少讨金黄色金属块于试管中,向试管中加人适量的硫酸铜溶液,若金属块表而出现红色物质且溶液颜色变浅(Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu),则原试样为黄铜;若无变化,则原试样为黄金。
考点名称:溶液的酸碱性与pH值
  • 溶液的酸碱度及表示方法
    1. 溶液的酸碱性:溶液呈酸性、碱性或中性,通常用指示剂来测定。
    2. 溶液的酸碱度:指溶液酸碱性的强弱程度,即酸碱度是定量表示溶液酸碱性强弱的一种方法.溶液的酸碱度通常用pH表示。
    3. pH的范围:0—14
       溶液酸碱度和pH值的关系
     溶液的pH值 溶液的酸碱度
     <7 酸性溶液(pH越小,酸性越强)
     =7 中性溶液
     >7 碱性溶液(pH越大,碱性越大)
    (1)呈酸性的溶液不一定是酸溶液,如NaHSO4溶液呈酸性,但属于盐溶液;呈碱性的溶液不一定是碱溶液,如Na2CO3溶液呈碱性,但它也是盐溶液。
    (2)粗略测定溶液的酸碱度常用pH试纸。
  • pH的测定方法:
    测定溶液pH通常用pH试纸和pH计。其中用pH试纸测定溶液pH的具体操作为:测定时,将pH试纸放在表面皿上,用干净的玻璃棒蘸取被测溶液并滴在pH试纸上,半分钟后把试纸显示的颜色与标准比色卡对照,读出溶液的pH,简记为:“一放、二蘸、三滴、四比”。

    改变溶液pH的方法:
    溶液的pH实质是溶液中H+浓度或OH-浓度大小的外在表现。改变溶液中H+浓度或OH-浓度,溶液的pH就会发生改变。

    方法一加水:只能改变溶液的酸碱度,不能改变溶液的酸碱性,即溶液的pH只能无限地接近于7。
    ①向酸性溶液中加水,pH由小变大并接近7,但不会等于7,更不会大于7(如下图所示)。

    ②向碱性溶液中加水,pH由大变小并接近于7,但不会等于7,更不会小于7(如下图所示)。
     

    方法二加酸碱性相同,pH不同的溶液:原溶液酸碱性不会发生变化,但混合后溶液的pH介于两种溶液之间:

    方法三加酸碱性相反的溶液:混合后发生中和反应,溶液的pH可能等于7,若加入的溶液过量,原溶液的酸碱性就会与原来相反(如下图所示)。
  • pH值测定时的注意事项:
    ①不能直接把pH试纸浸入待测的溶液中,以免带入杂质,同时还可能溶解pH试纸上的一部分指示剂,致使比色时产生较大误差。

    ②不能先用水将pH试纸润湿再进行测定。因为将待测溶液滴到用水润湿后的pH试纸上,其溶质质量分数将变小。

    ③用pH试纸测得溶液的pH一般为整数。
  • 了解溶液的酸碱度的重要意义:
    ①化工生产中许多反应必须在一定pH溶液里才能进行;
    ②在农业生产中.农作物一般适宜在pH为7或接近于7的土壤中生长;
    ③测定雨水的pH(因溶解有二氧化碳,正常雨水的pH约为5.6,酸雨的pH小于5.6),可以了解空气的污染情况;
    ④测定人体内或排出的液体的pH,可以了解人体的健康状况。

    身边一些物质的pH:

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