四、化学计算

化学方程式计算的依据和单位应用

1.化学方程式有关计算的重要依据是化学反应前后的有关守恒关系。

(1)元素的种类及各元素的原子个数保持不变。

(2)质量守恒。

(3)对溶液反应,仍保持电中性。

(4)对氧化还原反应有得失电子守恒等。

2.依据同一化学方程式中的诸项比例关系进行计算。

(1)各物质间的质量比。

(2)系数比、物质的量比、微粒(分子)个数比。

(3)气体反应遵循阿伏加德罗定律。

(4)速率与相关物质的系数关系。

(5)热化学方程式中,反应热与反应物或生成物的量成正比。

3.注意

(1)注意代入方程式的量必须是纯量或折合为纯量。

(2)注意同一物质的某量单位要相同,不同物质的某量单位可以不同,即我们平时所说的:上下单位一致,左右单位相当。

(3)常用单位是:g、mol、L、mL等。

五、化学实验

(一)常见离子的检验

1.几种重要阳离子的检验

(1)H+:能使紫色石蕊试液或橙色的甲基橙试液变为红色。

(2)Na+、K+:用焰色反应来检验时,它们的火焰分别呈黄色、浅紫色(通过钴玻片)。

(3)Ba2+:能使稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液产生白色BaSO4沉淀,且沉淀不溶于稀硝酸。

(4)Mg2+:能与NaOH溶液反应生成白色Mg(OH)2沉淀,该沉淀能溶于NH4Cl溶液。

(5)Al3+:能与适量的NaOH溶液反应生成白色Al(OH)3絮状沉淀,该沉淀能溶于盐酸或过量的NaOH溶液。

(6)Ag+:能与稀盐酸或可溶性盐酸盐反应,生成白色AgCl沉淀,不溶于稀HNO3,但溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+。

(7)NH:铵盐(或浓溶液)与NaOH浓溶液反应,并加热,放出使湿润的红色石蕊试纸变蓝的有刺激性气味的NH3气体。

(8)Fe2+:能与少量NaOH溶液反应,先生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色Fe(OH)3沉淀。或向亚铁盐的溶液里加入KSCN溶液,不显红色,加入少量新制的氯水后,立即显红色(2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-)。

(9)Fe3+:能与KSCN溶液反应,变成血红色Fe(SCN)3溶液;能与NaOH溶液反应,生成红褐色Fe(OH)3沉淀。

(10)Cu2+:蓝色水溶液(浓的CuCl2溶液显绿色),能与NaOH溶液反应,生成蓝色的Cu(OH)2沉淀,加热后可转变为黑色的CuO沉淀。含Cu2+溶液能与Fe、Zn片等反应,在金属片上有红色的铜生成。

2.几种重要的阴离子的检验

(1)OH-:能使无色酚酞、紫色石蕊、橙色的甲基橙等指示剂分别变为红色、蓝色、黄色。

(2)Cl-:能与硝酸银反应,生成白色的AgCl沉淀,沉淀不溶于稀硝酸,能溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+。

(3)Br-:能与硝酸银反应,生成淡黄色AgBr沉淀,不溶于稀硝酸。

(4)I-:能与硝酸银反应,生成黄色AgI沉淀,不溶于稀硝酸;也能与氯水反应,生成I2,使淀粉溶液变蓝。

(5)SO24:能与含Ba2+溶液反应,生成白色BaSO4沉淀,不溶于硝酸。

(6)SO23:浓溶液能与强酸反应,产生无色有刺激性气味的SO2气体,该气体能使品红溶液褪色。能与BaCl2溶液反应,生成白色BaSO3沉淀,该沉淀溶于盐酸,生成无色有刺激性气味的SO2气体。

(7)CO23:能与BaCl2溶液反应,生成白色的BaCO3沉淀,该沉淀溶于硝酸(或盐酸),生成无色无味、能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体。

(8)HCO3:取含HCO3盐溶液煮沸,放出无色无味CO2气体,气体能使澄清石灰水变浑浊。或向HCO3盐酸溶液里加入稀MgSO4溶液,无现象,加热煮沸,有白色沉淀MgCO3生成,同时放出CO2气体。

(9)NO3:浓溶液或晶体中加入铜片、浓硫酸加热,放出红棕色气体。

(二)分离、提纯和溶液配制等实验技能

1.分离与提纯的基本操作

过滤(溶液洗涤)

溶物与不溶物的分离

粗盐提纯

一贴二低三靠;加水洗涤溶液除去吸附的离子

结晶(重结晶)

固体、液体分离溶解性不同的固体可溶物分离

食盐溶液的蒸发结晶,KNO3和NaCl混合物的分离

加热时不断用玻璃棒搅拌防止溅出,有较多固体析出时撤灯用余热将溶液蒸干

蒸馏、分馏

沸点不同的液体混合物分离

石油中各馏分的分离,乙醇、乙酸、乙酸乙酯混合物中分离出乙酸乙酯

蒸馏烧瓶要垫石棉网,内部加碎瓷片,温度计水银球放在支管口略下的位置,冷却水和蒸气逆向

萃取、分液

两种互溶液体的分离、两种不互溶液体的分离

用CCl4从碘水中分离出碘

分液漏斗装液不超过容积的3/4;两手握漏斗、倒转、用力振荡、反复,静置分层,分液

洗气

气气分离(杂质气体与试剂反应)

饱和食盐水除去Cl2中的HCl;溴水除去CH4中的C2H2

混合气通过洗气瓶,长进短出

渗析

胶体与溶液中溶质的分离

除去淀粉胶体中的NaCl

混合物装入半透膜袋中浸入蒸馏水中适当时间

加热

杂质发生反应

除Na2CO3中

NaHCO3;除去MnO2中的C

玻璃棒搅拌使受热均匀

升华

分离易升华的物质

碘、萘等的提纯

盐析

胶体从混合物中分离

硬脂酸钠溶液中加入食盐细粒;蛋清中加入饱和(NH4)2SO4

离子交换

溶液中离子从液体中分离

软化

磺化媒软化硬水

2.常见物质分离提纯归纳

混合物,括号内为杂质

所用试剂

分离方法

NaOH(Na2CO3)

Ca(OH)2

溶解、加试剂、过滤

NaHCO3(Na2CO3)

CO2

溶解、通入足量试剂、蒸发

Na2CO3(NaHCO3)

加热

NaCl(Na2CO3、NaHCO3)

HCl

加入足量试剂,蒸发

CO2(HCl、SO2)

饱和Na2CO3溶液

洗气

CO(CO2)

NaOH

洗气

CO2(CO)

CuO

加热

O2(CO2)

Na2O2

足量试剂充分反应

NaCl(NH4Cl)

加热

KI(I2)

CCl4

加热升华或加试剂萃取

Cl2(HCl)

饱和NaCl溶液

洗气

KNO3(NaCl)

H2O

重结晶过滤

Fe2+(Fe3+)

Fe

过滤

Fe3+(Fe2+)

H2O2

加入足量试剂

SiO2(CaCO3、CaO)

HCl

过滤

烷(烯炔)

溴水

洗气

气态烷、烯、炔(H2S、CO2、SO2)

NaOH溶液

洗气

苯(甲苯)

KMnO4酸性溶液

分液

苯(苯磺酸)

NaOH溶液

分液

溴苯(溴)

NaOH溶液

分液

甲苯(乙醛)

水

分液

甲苯(苯酚)

NaOH溶液

分液

苯酚(苯)

NaOH溶液、CO2

加NaOH溶液分液,取水层通入过量CO2,分液

溴乙烷(乙醇)

水

分液

续表

混合物,括号内为杂质

所用试剂

分离方法

乙醇(水)

CaO

蒸馏

乙醇(NaCl)

蒸馏

乙酸(甲酸)

醋酸钠晶体

蒸馏

乙酸乙酯(乙酸、乙醇)

饱和Na2CO3溶液

分液

硬脂酸钠溶液(NaCl)

半透膜

渗析

硬脂酸钠溶液(甘油)

NaCl粉末

盐析、过滤

蛋白质(饱和硫酸铵溶液)

半透膜

渗析

硝基苯(硝酸)

NaOH溶液

分液

淀粉溶液(NaCl)

半透膜

渗析

甲烷(H2S)

NaOH溶液或CuSO4溶液

洗气

3.化学灼伤的急救措施

灼烧物质

急救措施

各种酸(浓硫酸、硝酸、冰醋酸等)

立即用水冲洗,接着用3%~5%的碳酸氢钠溶液中和,最后用水清洗,必要时涂上甘油。如果出现水泡,应涂上紫药水。当皮肤沾上浓硫酸时,切忌用水冲洗,以免硫酸水合时放热而加重伤势,正确处理方法是先用干棉布吸去浓硫酸,再用流水冲洗后处理方法同上。

氢氟酸

先立即用流水长时间冲洗(15~30 min),然后用3%~5%碳酸氢钠溶液湿敷,再涂上33%的氧化镁甘油糊剂或敷上1%的氢化可的松软膏。

各种碱(氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等)

先用大量水冲洗,然后涂上2%的硼酸或2%的醋酸。

溴

先用大量水冲洗,再用1体积氨水(22.5%)、1体积松节油和10体积酒精(95%)的混合液涂敷。

磷

立即用水冲洗,再用3%~5%的碳酸氢钠溶液浸泡,以中和生成的磷酸。然后用2%的硫酸铜溶液冲洗,使磷转化为难溶的磷化铜。再用水冲洗残留的硫酸铜溶液,最后按灼烧伤处理。切不可使伤口暴露在空气中或用油脂类涂敷。

酚

用浸了甘油或酒精的棉球抹去污物,再用清水冲洗干净,最后再用硫酸钠饱和溶液湿敷。也可用4体积酒精(75%)和1体积0.5 mol·L-1的氯化铁溶液组成的混合液洗。不可用热水冲洗污物,否则会加重损伤。

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