俗话说,凡事预则立,不预则废。教师要准备好教案为之后的教学做准备。教案可以让学生能够听懂教师所讲的内容,让教师能够快速的解决各种教学问题。那么如何写好我们的教案呢?以下是小编为大家精心整理的“高三化学教案:《电化学》教学设计”,相信能对大家有所帮助。
学习目标
1、熟练掌握原电池的电极名称、电子流向、电极反应式及原电池总反应式;
2、掌握几种新型燃料电池的工作原理;
3、熟练掌握电解池电极名称、材料、电解质种类等的判断;会书写电极反应式和电解总反应方程式;
4、掌握电解前后溶液的浓度和pH值变化的计算。
典型例题
【例1】⑴今有2H2+O22H2O反应,构成燃料电池,则负极通的应是
,正极通的应是,电极反应式为负极:,正极:。
⑵若把KOH改为稀H2SO4作电解质,则电极反应式为负极:,
正极:。⑴和⑵的电解质不同,反应进行后,其溶液的pH个有什么变化。
⑶若把H2改为CH4,用KOH作电解质,则电极反应式为负极:,
正极。
【例2】(2003年南通四市联考试题)右图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极,电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后,在c、d两极上共收集到336mL(标准状态)气体。回答:
(1)直流电源中,M为极。
(2)Pt电极上生成的物质是,其质量为__g。
(3)电源输出的电子,其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为:2∶___∶_∶。
(4)AgNO3溶液的浓度(填增大、减小或不变。下同),AgNO3溶液的pH,H2SO4溶液的浓度,H2SO4溶液的pH___。
(5)若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%,则原有5.00%的H2SO4溶液为g。
课堂练习
1、蓄电池在放电时起原电池作用,在充电时起电解池作用,
下列是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时的反应:Fe+NiO2+2H2O放电充电Fe(OH)2+Ni(OH)2,下列有关爱迪生蓄电池的推断中不正确的是()
A.放电时Fe作负极,NiO2作正极
B.放电时溶液中的阳离子向正极移动
C.充电时的阴极反应是Fe(OH)2+2e-==Fe+2OH-
D.该蓄电池既可用KOH溶液又可用稀H2SO4作电解质溶液
2、生物体中细胞膜内的葡萄糖与细胞膜外富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池。下列有关电极反应及产物的判断正确的是:
A.负极反应可能是O2+2H2O+4e-=4OH-
B.负极反应的产物主要是C6H12O6被氧化生成的CO32-、HCO3-、H2O
C.正极反应可能是6C6H12O6-24e-+24OH-==6CO2+18H2O
D.正极反应的产物主要是C6H12O6生成的CO2、CO32-、H2O
3、下列四组原电池,其中放电后,电解质溶液质量增加,且在正极有单质生成的是()
A.Cu、Ag、AgNO3溶液B.Zn、Cu浓H2SO4
C.Fe、Zn、CuSO4溶液D.Fe、C、Fe2(SO4)3溶液
4.(多选)用石墨做电极电解AlCl3溶液时,下列电解液变化曲线合理的是()
ABCD
5.用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极上增重ag时,在阳极上同时产生bL氧气(标准状况),则M的相对原子质量为()
A.B.C.D.
6.摩托罗拉公司最新研发了一种由甲醇和氧气及强碱作电解质溶液的新型手机电池,电量可达现用锂电池的10倍,且待机时间超过一个月。假定放电过程中,甲醇完全氧化产生的CO2被充分吸收生成CO32-。
⑴该电池总反应的离子方程式为——————————————————————————————————————;
⑵甲醇是————极,电池在放电过程中溶液的pH将_________(填“下降”或“上升”、不变”);若有16g甲醇蒸汽被完全氧化产生电能,并利用该过程中释放的电能电解足量的CuSO4溶液(假设整个过程中能量总利用率为80%),则将产生标准状况下的O2______升。
⑶最近,又有科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高。一个电极通入空气,另一个电极通入汽油蒸汽。其中固体大是掺杂了Y2O3(Y:钇)的ZrO2(Zr:锆)固体,它在高温下能传导O2-离子(其中氧化反应发生完全)。以丁烷(C4H10)代表汽油。
①电池的正极反应式为_________________,
②放电时固体电解质里O2-离子的移动方向是向_______极移动(填正或负)。
7、1991年我国首创以铝、空气和海水电池为能源的新型海水航标灯.它以海水为电解质溶液,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流,只要把灯放入海水中数分钟,就发出耀眼的闪光,其能量比干电池高20~50倍.根据以上叙述,填写这种电池两极的电极反应式:
(1)负极:.
(2)正极:.
课后练习
1.下列关于实验现象的描述不正确的是()
A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡
B.用锌片做阳极,铁片做阴极,电解氯化铜溶液,铁片表面析出铜
C.把铜片插入三氯化铁溶液,在铜片表面析出铁
D.把锌放入稀盐酸中,加几滴氯化铜溶液,产生气泡速率加快
2.据报道,美国正在研究用锌电池取代目前广泛使用的蓄电池,它具有容量大、污染小的特点,其电池反应为:2Zn+O2=2ZnO,其原料为锌、空气和电解质溶液,则下列叙述正确的是()
A.锌为正极,空气在负极反应B.负极还原反应,正极氧化反应
C.负极的电极反应为:Zn-2e-+2OH-==ZnO+H2O
D.电池工作时溶液的pH降低
3.有a、b、c、d四种金属,将a与b用导线连接起来,浸入电解质溶液中,b不易腐蚀;将a、d分别投入等浓度盐酸中,d比a反应激烈;将铜浸入b的盐溶液中,无明显变化;若将铜浸入c的盐溶液中,有金属c析出,据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是:
A.dcabB.dabcC.dbacD.badc
4.在H2O中加入等物质的量的Ag+、Na+、Ba2+、NO3—SO42—、Cl—,该溶液放在惰性电极的电解槽中通电片刻后,氧化产物与还原产物的质量比是()
A.1:8B.8:1C.35.5:108D.108:35.5
5、在装有水的烧杯里,用细线挂一个呈水平方向的由Fe和Ag焊接成的圆柱棒,如右图。⑴向烧杯中加入CuSO4溶液后,棒的状态将如何变化?(溶液密度的变化忽略不计)
⑵说明上述变化的原因。
6.(18分)由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用下图所示实验装置可制得纯净的Fe(OH)2沉淀。两极材料分别为石墨和铁。
⑴a电极材料_______,其电极反应式为_____________________。
⑵电解液d可以是_______,则白色沉淀在电极上生成;也可以是_______,则白色沉淀在两极之间的溶液中生成。
A.纯水B.NaCl溶液C.NaOH溶液D.CuCl2溶液
⑶液体c为苯,其作用是________________,在加入苯之前,对d溶液进行加热处理的目的是__________________________。
⑷若d改为Na2SO4溶液,当电解一段时间,看到白色沉淀后,再反接电源,继续电解,除了电极上看到气泡外,另一明显现象为_______________________________________。
专题(七)答案例题例1【答案】⑴H2、O2;负极:2H2+4OH--4e-=4H2O,正极:O2+2H2O+4e-=4OH-;⑵负极:2H2-4e-=4H+,正极:O2+4H++4e-=2H2O;pH变小;pH变大;⑶负极:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-。
例2【答案】(1)正;(2)Ag、2.16;(3)2∶∶1;(4)不变、不变、增大、减小;(5)45.18。
课堂练习
1D2B3C4AD5C
6.⑴2CH3OH+3O2+4OH-==2CO32-+6H2O,⑵负极,下降,13.44L,
⑶①O2+4e-=4O2-,②负极。)
7答案:(1)Al-3e=Al3+
(2)2H2O+O2+4e=4OH-
课后练习
1C2C3B4B
5答案:⑴Fe一端升高,Ag一端降低,同时Fe端逐渐溶解,Ag端有红色物质析出,水溶液略显浅蓝色;⑵上述变化的原因见解析。
6.⑴Fe,Fe-2e—=Fe2+;⑵C;B;⑶隔绝空气,防止产物被氧化;赶尽溶液中的氧气;⑷白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色。
经验告诉我们,成功是留给有准备的人。作为高中教师准备好教案是必不可少的一步。教案可以让学生能够听懂教师所讲的内容,帮助高中教师掌握上课时的教学节奏。那么,你知道高中教案要怎么写呢?小编经过搜集和处理,为您提供高三化学教案:《过渡元素》教学设计,大家不妨来参考。希望您能喜欢!
过渡元素
1.NO3-与Fe2+在酸性条件下,不能共存。
2.过量的Fe与硝酸作用,或在Fe和Fe2O3的混合物中加入盐酸,要注意产生的Fe3+还可以氧化单质Fe这一隐含反应:Fe+2Fe3+=3Fe2+。
3.注意FeCl3、Fe2(SO4)3的水溶液蒸干所得剩余固体的区别。
FeCl3溶液加热浓缩时,因Fe3+水解和HCl的挥发,得到的固体为Fe(OH)3,如灼烧后得到红色的Fe2O3固体。但Fe2(SO4)3溶液蒸干时,因硫酸是难挥发性酸,将不能得到Fe(OH)3固体。
4.忽视亚铁盐及Fe(OH)2易被空气中氧气氧化成三价铁的化合物。如某溶液中加入碱溶液后,最终得到红褐色沉淀,并不能断定该溶液中一定含有Fe3+,而也可能含有Fe2+。
5.忽视铁单质与强氧化性物质反应时,也有生成二价铁化合物的可能性。反应中若铁为足量,最终铁元素将以二价铁形式存在,因为2Fe3++Fe=3Fe2+。
【典型例题评析】
例1久置于空气中的下列物质,因被氧化而呈黄色的是(2000年全国高考题)
A.浓HNO3B.氯化亚铁溶液C.溴苯D.溴化银
思路分析:本题考查的是常见的“黄色体系”有四种固体:溴化银、硫、过氧化钠、三硝基甲苯;外加几种黄色溶液:浓HNO3(因溶液中有NO2气体)、工业盐酸(含Fe3+离子)、不纯的硝基苯(因溶有NO2)、亚铁盐溶液(因含Fe3+离子)等。对于该题除考查物质的物理性质颜色之外,还附加了一个条件:“因被氧化”,因此,只能考虑B选项。
答案:B
方法要领:本题是“氧化”概念与化合物的物理、化学性质的结合。该题看似简单,但很容易选错,关键注意答题时要看清题目的限制条件,并把握全面。抓住“氧化”这一特征便可。
例2某溶液中有NH4+、Mg2+、Fe2+和Al3+4种离子,若向其中加入过量的NaOH溶液,微热并搅拌,再加入过量的盐酸,溶液中大量减少的阳离子是(1996年全国高考题)
A.NH4+B.Mg2+C.Fe2+D.Al3+
思路分析:各离子在加入NaOH溶液和HCl的变化过程中,离子变化为:NH4+→NH3;Mg2+→Mg(OH)2→Mg2+;Fe2+→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe3+;Al3+→AlO2-→Al3+。只有A和C的离子数减小。
答案:A、C
方法要领:题中涉及多种阳离子在强酸、强碱溶液中的发生的变化。分析各离子的变化过程,从而搞清数目是否改变。注意试剂的用量及反应条件,如微热。
本题考查了两个知识点:(1)NH4+在碱性受热条件下不稳定;(2)Fe2+易变质,特别在碱性条件下Fe(OH)2→Fe(OH)3速率极快。
例3将铁屑溶于过量盐酸后,再加入下列物质,会有三价铁生成的是(1998年全国高考题)
A.硫酸B.氯水C.硝酸锌D.氯化铜
思路分析:本题考查Fe2+与Fe3+相互转化。其中A项中加入硫酸,无任何反应;若加入B项中氯水,因2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,故有Fe3+生成;C项中加入Zn(NO3)2,因溶液中有H+,发生反应:3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O,C正确;D项中加入CuCl2无反应发生。
答案:B、C
方法要领:Fe2+有较强的还原性,易被氧化成Fe3+;对于NO3-的隐蔽氧化性,应用时应高度警惕;在离子共存、离子方程式正误判断,及还原性物质在酸性环境中遇NO3-时,往往要考虑其氧化性。
例4制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”:发生的反应为2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,反应结束后,下列结果不可能出现的是
A.烧杯中有铜无铁B.烧杯中有铁无铜
C.烧杯中铁、铜都有D.烧杯中铁、铜都无
思路分析:向盛有FeCl3溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,由于Fe的还原性比Cu强,Fe3+首先应与Fe反应,如果Fe3+有剩余,剩余的Fe3+再与Cu反应。铁粉未反应完时铜粉就不会被氧化,所以不可能出现烧杯中有铁无铜的现象,故应选B。其他三个选项的情况都可能再现。当FeCl3过量或恰好完全反应时,Fe、Cu均无剩余,即选项D,反应后溶液中有Fe3+、Fe2+、Cu2+或Fe2+、Cu2+。当FeCl3不足量时,有两种情况:①Fe粉有剩余,则Cu尚未参加反应,即选项C,反应后溶液中只有Fe2+(不考虑H+、OH-);②铁粉无剩余,则Cu反应了一部分或尚未参加反应,即选项A,反应后溶液中有Fe2+、Cu2+或只有Fe2+。
答案:B
方法要领:此题涉及氧化还原反应的一个规律:当一种氧化剂氧化几种还原剂时,首先氧化最强的还原剂,待最强的还原剂完全氧化后,多余的氧化剂再依次氧化次强的还原剂。一种还原剂还原几种氧化剂时与此类似。
金属越活泼,还原性越强,不过对变价金属所形成的中间价态的阳离子与高价态的阳离子其氧化性是不同的。常见的金属阳离子氧化性顺序为:
K+
由上表知,Fe3+的氧化性比Cu2+强,才会发生题中介绍的印刷电路腐蚀原理的反应。
例5在由Fe、FeO、和Fe2O3组成的混合物中加入100mL2mol/L的盐酸,恰好使混合物完全溶解,并放出448mL气体(标准状况),此时溶液中无Fe3+离子,则下列判断正确的是(1997年上海高考题)
A.混合物里3种物质反应时消耗盐盐酸的物质的量浓度之比为1:1:3
B.反应后所得溶液中的Fe2+离子与Cl-离子的物质的量浓度之比为1:2
C.混合物里,FeO的物质的量无法确定,但Fe比Fe2O3的物质的量多
D.混合物里,Fe2O3的物质的量无法确定,但Fe比FeO的物质的量多
思路分析:根据题意,n(HCl)=0.2mol,生成n(H2)=0.448L/22.4L.mol-1=0.02mol。
因氧化性:Fe3+>H+,所以Fe先与Fe3+反应后再还原H+,由Fe+2Fe3+=3Fe2+(1molFe还原1molFe2O3),和Fe与H+反应放出H2,可知n(Fe)>n(Fe2O3);由反应后溶液中溶质全为FeCl2知,n(Fe2+):n(Cl-)=1:2;至于混合物中Fe、Fe2O3及FeO之间量的关系,无从知道。
答案:B、C
方法要领:可用图示分析反应过程,以帮助理解:
例6下图中的每一方格表示有关的一种反应物或生成物,其中粗框表示初始反应物(反应时加入或生成的水,以及生成沉淀J时的其他产物均已略去)。(1994年全国高考题)
请填写下列空白:
(1)物质B是、F是________、J是。
(2)反应①的离子方程式是_____________________。
思路分析:饱和食盐水电解的产物是NaOH、Cl2、H2。三者之间存在的反应是:H2+Cl2=2HCl、2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O,由图示:B能与另外两种生成物反应,所以B为Cl2;又B与A反应产物有两种所以C一定为H2,A为NaOH,G为HCl;再由F+Cl2→I,F+HCl→H+H2,H+Cl2→I,可推知F为变价金属,可确定为Fe;H和I分别为FeCl2和FeCl3;最后注意理解D与H、I反应。由题知D、E为NaCl、NaClO,通过上述分析可认定D应NaClO,有关反应为:I→J:Fe3++3ClO-+3H2O=Fe(OH)3↓+3HClO,发生了双水解反应。而H→J可理解为生成Fe(OH)2,但HClO有强氧化性而将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3。
答案:(1)Cl2(或氯气),Fe(或铁),Fe(OH)3(或氢氧化铁)(2)Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O
方法要领:本题的难点,是确定F为何种物质。其推断方法:先推断F为何种类型的物质,因F+Cl2→I,F+HCl→H+H2,所以F必为金属。再推断这种金属的特点,因I、H均为氯化物,又H+Cl2→I,所以F是变价金属,而我们熟知的变价金属是铁。先确定物质的种类,再确认具体物质,这是解推断题中常用的方法。因为它能分解难点,使一步推断的目标更具体、更明确。思路也变得非常清晰。
例7Cu+在酸性溶液中不稳定,可发生自身氧化还原反应生成Cu2+和Cu。现有浓硫酸、浓硝酸、稀硫酸、稀硝酸、FeCl3稀溶液及pH试纸,简述如何用简便的实验方法来检验CuO经氢气还原所得红色产物中是否含有碱性氧化物Cu2O。(1992年全国高考题)
思路分析:本题是一道信息迁移式的实验题。题中给出一些考生未学过的新知识,要求考生认真审题,读懂信息,联想已有的基础知识和基本技能,运用题示信息,分析推理,设计出简便的检验方案。
由题给信息可知,Cu2O是碱性氧化物,可溶于酸溶液:Cu2O+2H+=2Cu++H2O;而Cu+在酸溶液中不稳定,自身歧化成Cu2+和Cu。2Cu+=Cu2++Cu。题给试剂中,浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸、FeCl3稀溶液均显酸性,且都能与Cu反应生成Cu2+,如果选用这些试剂,它们和样品反应后的溶液都呈蓝色(Cu2+),但分不清是与Cu还是与Cu2O反应产生的Cu2+,故无法确证样品中是否含有Cu2O。
根据以上分析,选用的试剂必须符合两个条件,一是呈酸性,二是不能与Cu反应。在题给试剂中只有稀硫酸符合。
答案:取少量待检样品放入稀硫酸,振荡,若溶液变为蓝色,说明样品中有Cu2O,若溶液不变色,说明产物中无Cu2O。
方法要领:如将稀硫酸换成浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸、FeCl3溶液中任何一种,都会发生Cu-2e-=Cu2+。即使红色产物无Cu+也会产生蓝色溶液。导致题目错解。
要搞清pH的概念及pH试纸的使用范围。如用pH试纸测溶液的pH来判断(理由是:因pH变大,则有Cu2O,因为Cu2O与稀硫酸反应消耗了H+),不知道对本实验来说,溶液的pH变化用pH试纸是测不出的。
有些实验现象,用肉眼看不清的。如虽选用稀硫酸,没抓住解题关键,不是由溶液是否变蓝确认,而是想当然,看红色产物溶解情况,若部分溶解(因Cu不溶于稀硫酸,而Cu2O可溶),可知有Cu2O,甚至认为看有无Cu生成,若有Cu生成(因Cu+在酸溶液中分解成Cu2+和Cu),则有Cu2O。
例8试样X由氧化亚铁和氧化铜组成,取质量相等的两份试样按下图所示进行实验:(1997年全国高考题)
(1)请写出步骤③中所发生的全部反应的离子方程式。
(2)若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反应后,生成的不溶物W的质量是m,则每份试样X中氧化铜的质量为。(用m表示)
思路分析:根据题目的设定,先对溶液Y和粉末Z的组成作正确的判断。
①中FeO、CuO与盐酸反应式为:FeO+2HCl=FeCl2+H2OCuO+2HCl=CuCl2+H2O
②中试样在较高温度下与CO反应为:FeO+CO=Fe+CO2CuO+CO=Cu+CO2
由此可见,溶液Y与粉末Z混合就是FeCl2、CuCl2溶液、金属Fe、Cu以及过量盐酸的混合。在此混合物中,两种金属单质中只有Fe可分别与CuCl2溶液和HCl反应,离子方程式为:
Fe+Cu2+=Fe2++CuFe+2H+=Fe2++H2↑
③中反应后的溶液呈强酸性表明HCl剩余,可判断Fe已没有剩余;溶液中不含Cu2+意味着CuCl2已全部参加了与Fe的置换反应,不溶物W全部是Cu。它是由两份试样中的CuO转变而来。因此,一份试样中的CuO质量为
0.5m×(CuO/Cu)=0.5m×(80/64)=5m/8。
答案:(1)Fe+Cu2+=Fe2++CuFe+2H+=Fe2++H2↑(2)5m/8
方法要领:题目涉及到的化学基础知识有:金属氧化物跟酸的反应,CO的还原性,金属单质与盐溶液、非氧化性酸的置换反应,离子方程式的书写,有关的化学计算。其中,化学计算是通过填空的形式使那些只顾方法正确而忽视结果正确的考生得不到分数。
题目在叙述过程中设置了几个障碍点,它们是:
1.溶液Y和粉末Z经过反应③后所得溶液具有强酸性,会使判断力不强的考生不能由此对溶液中不含铁粉作出肯定的认定。
2.离子方程式历来是考试中的难点,在盐酸、氯化亚铁、氯化铜、金属铁和金属铜5种物质共存时,判断有关的离子反应并书写离子方程式。
3.m是全部不溶物的质量,试题要求回答的是每份试样中氧化铜的质量,这是一种具有较大迷惑性的设问,对考生的思维严密性是一种深刻的检验。如不能通过这种检验,会把答案错写成5m/4。
例9“卤块”的主要成分为MgCl2(含Fe2+、Fe3+、Mn2+等杂质离子),若以它为原料,按
如下工艺流程图,即可制得“轻质氧化镁”。(1997年高考试测题)
如果要求产品尽量不含杂质离子,而且成本较低。流程中所用试剂或pH控制可参考下列附表确定。
表1生成氢氧化物沉淀的pH
物质开始沉淀沉淀完全
Fe(OH)32.73.7
Fe(OH)27.69.6*
Mn(OH)28.39.8
Mg(OH)29.611.1
*Fe2+氢氧化物呈絮状,不易从溶液中除去,所以常将它氧化成为Fe3+,生成沉淀Fe(OH)3而除去。
表2工业品价格表
工业品规格价格(元/t)
漂液含NaClO25.2%450
过氧化氢30%2400
烧碱98%2100
纯碱99.5%600
卤块含MgCl230%310
请填写以下空白:
(1)在步骤②中加入的物质X,最佳选择应是,其作用是。
(2)在步骤③中加入的物质Y应是,之所以要控制pH=9.8的目的是。
(3)在步骤⑤时发生的化学反应方程式是:。
思路分析:题目给出了生产的工艺流程,也是为考生提供了解题线索。
为除去Fe2+、Fe3+、Mn2+等杂质离子,从表1可以看出,当加入烧碱控制在pH=9.8时即可达到目的。此时Mg2+离子也会因生成部分Mg(OH)2而进入沉淀中,但由于卤块价格低廉,这点不可避免的损失还是可以承受的,其结果是保证了产品的纯度.。
为将Fe2+氧化成Fe3+离子,有两种氧化剂可以采用,即漂液和过氧化氢。从表2中的价格可看出,前者比后者便宜得多,应选用漂液。
从氯化镁制成氧化镁,有两条反应路线:
其一,烧碱路线:
MgCl2Mg(OH)2MgO
其二,纯碱路线:
MgCl2MgCO3MgO
烧碱比纯碱价格昂贵,生成的中间产物氢氧化镁是胶状沉淀会造成过滤困难,更重要的是反应过程中不能进行轻化处理,因而只能得重质氧化镁。由此而见,烧碱路线应当摒弃。
纯碱价格较低,生成的中间产物碳酸镁呈粗颗粒状,易过滤,碳酸镁在水中经一定时间的加热会有部分因水解形成了二氧化碳:
MgCO3+H2O=Mg(OH)2↓+CO2↑
由于气体二氧化碳的产生,使沉淀变为疏松,灼烧沉淀后得到的是轻质氧化镁。
答案:(1)漂液使Fe2+氧化成为Fe3+(2)烧碱使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀以便过滤除去。(3)MgCO3+H2O=Mg(OH)2↓+CO2↑
方法要领:试题强调了生产中的经济效益,其立意指向了化学学习中的价值观,将经济价值观与化学反应的选择结合在一起考查了考生的评价能力,这是一种对思维作较深刻的考查,也是适应商品经济大背景下的对学生综合能力的培养和测试。
解题中善于应用数据来判断问题、解决问题,善于调取已形成的知识网络,把在暂时硬水软化中学到的知识迁移到轻质氧化镁的生产里来。
解题中防止:步骤②误选过氧化氢。根据是过氧化氢不会引入“杂质离子”,因为在步骤⑤中,我们只需沉淀物,把滤液弃去,因而钠离子和氯离子不会进入产物,步骤③误选为纯碱。根据是纯碱比烧碱便宜得多,如果将步骤③中的Y改成纯碱,由于纯碱的碱性明显小于烧碱,要使pH升高到9.8必须加大纯碱的用量,就会形成碳酸盐沉淀,而表中无碳酸盐溶解度资料,无法判断除杂的效果,而且碳酸根离子用量增大,可导致生成碳酸镁沉淀,所以加入氢氧化钠为宜。
俗话说,磨刀不误砍柴工。高中教师要准备好教案,这是高中教师的任务之一。教案可以让讲的知识能够轻松被学生吸收,帮助高中教师在教学期间更好的掌握节奏。你知道怎么写具体的高中教案内容吗?下面是小编精心为您整理的“高三化学教案:《原子晶体》教学设计”,希望能对您有所帮助,请收藏。
一、学习目标
1.掌握原子晶体的概念,能够区分原子晶体、离子晶体和分子晶体。
2.掌握金刚石等典型原子晶体的结构特征,理解原子晶体中“相邻原子间通过共价键结合而成空间网状结构”的特征。
3.以金刚石为例,了解原子晶体的物理性质(熔、沸点,导电性和溶解性)。
4.能够根据金刚石、石墨的晶体结构特征,分析比较两种物质的性质特征。由此培养根据晶体的微观结构解释晶体的物理性质的观念。
5.学会比较离子晶体、分子晶体、原子晶体三类晶体的性质特征和结构特征。
二、学习过程
[复习提问]
(一)基本知识点(学生自学完成)
1.原子晶体:相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。
2.构成粒子:______________;
3.粒子间的作用______________;
4.原子晶体的物理性质
熔、沸点__________,硬度___________;______________一般的溶剂;_____导电。
原子晶体具备以上物理性质的原因____________________________
原子晶体的化学式是否可以代表其分子式______________。为什么?
5.常见的原子晶体有____________________________等。
6.判断晶体类型的依据
(1)看构成晶体的微粒种类及微粒间的相互作用。
对分子晶体,构成晶体的微粒是______________,微粒间的相互作用是___________;
对于离子晶体,构成晶体的是微粒是______________,微粒间的相互作__________键。
对于原子晶体,构成晶体的微粒是_______,微粒间的相互作用是___________键。
(2)看物质的物理性质(如:熔、沸点或硬度)。
一般情况下,不同类晶体熔点高低顺序是 ________晶体>_______晶体>_______晶体。原子晶体、离子晶体比分子晶体的熔、沸点高得多
(二)重点点拨
1.晶体
晶体是指具有规则几何外形的固体。其结构特征是其内的原子或分子在主维空间的排布具有特定的周期性,即隔一定距离重复出现。重复的单位可以是单个原子或分子,也可以是多个分子或原子团。重复的单位必须具备3个条件,化学组成相同,空间结构(包括化学键)相同,化学环境和空间环境相同。
2.晶胞的概念
在晶体结构中具有代表性的基本的重复单位称为晶胞。晶胞在三维空间无限地重复就产生了宏观的晶体。可以说,晶体的性质是由晶胞的大小,形状和质点的种类(分子、原子或离子)以及它们之间的作用力所决定的。
3.纳米材料
我们平时所见到的材料,绝大多数是固体物质,它的颗粒一般在微米级,一个颗粒包含着无数个原子和分子,这时候,材料所显示的是大量分子所显示的宏观性质。当人们用特殊的方法把颗粒加工到纳米级大小,这时的材料则被称之为纳米材料,一个纳米级颗粒所含的分子数则大为减少。奇怪的是,纳米材料具有奇特的光、电、热、力和化学特性,和微米级材料的性质迥然不同。
纳米材料的粒子是超细微的,粒子数多、表面积大,而且处于粒子界面上的原子比例甚高,一般可达总数的一半左右。这就使纳米材料具有不寻常的表面效应,界面效应等。因此而呈现出一系列独特的性质。
纳米颗粒和晶胞是两个完全不同的概念:晶胞是晶体中最小的重复单元,这种重复单元向空间延伸,构成晶体,而纳米颗粒本身就是一个分子,纳米材料在结构上与分子晶体有相似的地方,但并不相同。
纳米材料并不是新的物质,只不过是将传统材料的颗粒进一步超细微化,这样对物质的物理性质的改变十分巨大,使之具备了一些传统材料所无法具备的性质。为什么与传统材料相比,纳米材料的性质改变如此巨大,科学界目前还无法做出最终解释。
4.各类晶体主要特征
类型
比较
离子晶体
原子晶体
分子晶体
构成晶体微粒 阴、阳离子 原子 分子
形成晶体作用力 离子键 共价键 范德华力
物理性质
熔沸点 较高 很高 低
硬度 硬而脆 大 小
导电性 不良(熔融或水溶液中导电) 绝缘、半导体 不良
传热性 不良 不良 不良
延展性 不良 不良 不良
溶解性 易溶于极性溶剂,难溶于有机溶剂 不溶于任何溶剂 极性分子易溶于极性溶剂;非极性分子易溶于非极性溶剂中
典型实例 NaOH、NaCl 金刚石 P4、干冰、硫
在离子晶体、原子晶体均不存在分子,因此NaCl、SiO2等均为化学式。只有分子晶体中才存在分子。
(三)讲练(先练后讲)
[例1]下列的晶体中,化学键种类相同,晶体类型也相同的是( )
(A)SO2与SiO2 B.C02与H2O (C)NaCl与HCl (D)CCl4与KCl
[解析]抓住晶体粒子的化学键去判断晶体类型这一关键进行对比。如SO2与SiO2都是共价化合物,但是,晶体内的作用力是分子间作用力,SO2为分子晶体,而SiO2中硅与氧以共价键结合形成网状的原子晶体。
[答案]B
[例2]碳化硅SiC的一种晶体具有类似金刚石的结构,其中C原子和S原子的位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石 ②晶体硅 ③碳化硅中,它们的熔点从高到低的顺序是( )
(A)①③② (B)②③① (C)③①② (D)②①③
[解析]C与Si同为IVA族元素,它们的相似性表现在金刚石是原子晶体,硅晶体,碳化硅也是原子晶体。从碳到硅原子半径逐渐增大,形成共价键的键能逐渐减弱。可推断碳化硅应在Si与C之间。三种原子晶体,空间结构相似,熔点决定于它们的键长与键能,故熔点从高到低分别是金刚石碳化硅、晶体硅。
[答案]A
[例3]下列晶体分类中正确的一组是( )
离子晶体 原子晶体 分子晶体
A NaOH Ar SO2
B H2SO4 石墨 S
C CH3COONa 水晶
D Ba(OH)2 金刚石 玻璃
[解析]从晶体中结构粒子的性质去判断晶体的类型。NaOH、CH3COONa、Ba(OH)2都是通过离子键相互结合的离子晶体,纯H2S04,无H+,系分子晶体。Ar是气体,分子间以范德华力相互结合为分子晶体,石墨是过渡型或混合型晶体,水晶Si02与金刚石是典型原子晶体。硫的化学式以1个S表示,实际上是S8,气体时为S2,是以范德华力结合的分子晶体。
玻璃无一定的熔点,加热时逐渐软化,为非晶体,是无定形物质。
[答案]C
[例4]单质硼有无定形和晶体两种,参考下表数据
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点 >3823 1683 2573
沸点 5100 2628 2823
硬度 10 7.0 9.5
①晶体硼的晶体类型属于____________晶体,理由是________________________。
已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体,其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点,每个项点上各有1个B原子。通过视察图形及推算,此晶体体结构单元由
____________________个硼原子构成。其中B—B键的键角为____________。
[解析]①原子,理由:晶体的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间,而金刚石和晶体Si均为原予晶体,B与C相邻与Si处于对角线处,亦为原于晶体。
②每个三角形的顶点被5个三角形所共有,所以,此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5,每个三角形中有3个这样的点,且晶体B中有20个这样的角形,因此,晶体B中这样的顶点(B原子)有3/5×20=12个。
又因晶体B中的三角形面为正三角形,所以键角为60°
[例5]1999年美国《科学》杂志报道:在40GPa高压下,用激光器加热到1800K,人们成功制得了原子晶体干冰,下列推断中不正确的是( )。
(A)原子晶体干冰有很高的熔点、沸点,有很大的硬度
(B)原子晶体干冰易气化,可用作制冷材料
(C)原子晶体干冰的硬度大,可用作耐磨材料
(D)每摩尔原子晶体干冰中含4molC—O键
[解析]解答前,应先弄清命题者是要考查干冰的性质、还是要考查原子晶体的性质。有的同学没有分析清楚这一点,认为是考查干冰的性质,因而造成错解。
通过“原子晶体干冰”来考测解题者对“原子晶体性质”的理解程度。原子晶体硬度大、熔点和沸点高,所以A和C两种说法正确。联想到二氧化硅晶体结构,可得出D说法也是正确的。答案应选B。
(四)总结
1.相邻原子间通过共价键结合而成空间网状结构的晶体属于离子晶体。
2.构成原子晶体的微粒是原子。原子间以较强共价键相结合,而且形成空间网状结构。键能大。原子晶体的熔点和沸点高。
3.同种晶体:若同为原子晶体,成键的原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体熔点越高:如金刚石>SiC>Si。
第三课时(原子晶体)针对性训练
1.下列晶体中不属于原子晶体的是( )
(A)干冰 (B)金刚砂 (C)金刚石 (D)水晶
2.在金刚石的网状结构中,含有共价键形成的碳原子环,其中最小的环上,碳原子数是( )
(A)2个 (B)3个 (C)4个 (D)6个
3.下列各物质中,按熔点由低到高排列正确的是( )
(A)O2、I2、Hg (B)CO2、KCl、SiO2
(C)Na、K、Rb (D)SiC、NaCl、SO2
4.下列各晶体申琪中任御一个原子都被相邻的4个原子所包围;似共价键潞戒正四面体结构,并向空间伸展虞网状结构的是( )
(A)甲烷 (B)石墨 (C)晶体硅 (D)水晶
5.在x mol石英晶体中,含有Si-O键数是( )
(A)x mol (B)2x mol (C)3 x mol (D)4x mol
6.固体熔化时,必须破坏非极性共价键的是( )
(A)冰 (B)晶体硅 (C)溴 (D)二氧化硅
7.石墨晶体是层状结构,在每一层内;每一个碳原于都跟其他3个碳原子相结合,如图是其晶体结构的俯视图,则图中7个六元环完全占有的碳原子数是( )
(A)10个 (B)18个 (C)24个 (D)14个
8.石英玻璃是将纯石英在1600℃高温下熔化,冷却后形成的玻璃体。关于石英玻璃的结构和性质的叙述中正确的是( )
(A)石英玻璃属于原子晶体
(B)石英玻璃耐高温且能抵抗一切酸的腐蚀
(C)石英玻璃的结构类似于液体
(D)石英玻璃能经受高温剧变且能抗碱的腐蚀
9.已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度,且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法错误的是( )
(A)该晶体属于原子晶体,其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固
(B)该晶体中每个碳原子连接4个氮原子、每个氮原子连接3个碳原子
(C)该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构
(D)该晶体与金刚石相似,都是原子间以非极性键形成空间网状结构
10.晶体可以分为分子晶体、离子晶体、原子晶体等,在以下①②两个题目中,分别对不同晶体的组成、微粒间的作用力以及晶体的几何构型等进行了描述,请根据各题的提问做出选择:
(1)下列关于只含非金属元素的化合物的说法正确的是( )
(A)一定是共价化合物,且只能构成分子晶体;
(B)其晶体不可能是离子晶体,因为微粒间的作用力只有分子间作用力;
(C)其晶体不可能是原子晶体,原子晶体只有非金属单质,没有化合物;
(D)可能是离子化合物。
(2)有下列离子晶体空间结构示意图:●为阳离子,○为阴离子。以M代表阳离子,N代表阴离子,化学式为MN2的晶体结构为( )
(A) (B) (C) (D)
11.石英晶体的平面示意图如图所示,实际上是立体网状结构,其中硅,氧原子个数比为____________
12.SiO44-离子结构用周 表示,在二聚硅酸根离子Si2O76-中只有硅氧键,它的结构应是__________
13.氮化硅是一种高温陶瓷材料,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定。工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300℃反应获得。
(1)氮化硅晶体属于__________晶体。
(2)已知氮化硅的晶体结构中,原子间以单键相连,且N原子和N原子,Si原子和S原子不直接相连,同时每个原子都满足8电子稳定结构。请写出氮化硅的化学式__________
(3)现用SiCl4和凡在H,气氛保护下,加强热发生反应,可得较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为__________________________________________________
14.短周期元素K、Y、Z在周期表中位置关系:
(1)x元素的单质分子式是_______,若x核内中子数和质子数相等,x单质的摩尔质量为_______,单质是_______晶体。
(2)自然界中存在一种含Y的天然矿物名称是:电子式为_______,属于_______晶体。
(3)z单质的晶体类型属于_______,Z的氢化物和最高价氧化物的浓溶液反应的化学方程式为____________________________。
15.有A、B、C三种晶体,分别由C、H、Na、Cl四种元素中的一种或几种形成,对这三种晶体进行实验,结果如下图所示
(1)晶体的化学式分别为:A_______B_______C_______
(2)晶体的类型分别为:A_______B_______C_______
(3)晶体中粒子间的作用分别为:A _______ B_______ C_______
第三课时(原子晶体)针对练习答案
1.A 2.D 3.B 4.C 5.D 6.B 7.D 8C 9D 10.(1)D;(2)B。
11.1∶2。
12.
13.(1)原子。(2)S3N4。
(3)3SiCl4+2N2+6H=Si3N4+12HCl
14.(1)He;4g?mol-1;分于。(2)萤石。(3)分子晶体 H2S+H2S04(浓)=S↓+ SO2↑+2H2O
15.(1)A NaCl;B C;C HCl。
(2)A 离子晶体 B 原于晶体 C 分子晶体
(3)A 离子键 B共价键 C 分子间作用力。
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【考试说明要求】:
1.了解分散系的概念,比较三种分散系的特征
2.理解溶解度、饱和溶液、不饱和溶液的概念,掌握溶解度在物质分离方面的应用。
3.了解溶液中溶质的质量分数的概念,溶解度、质量分数、物质的量浓度的综合计算。
4.了解胶体的制备、鉴别和提纯;掌握胶体的性质和应用。
【基础知识整理】:
一、分散系概念以及三种分散系比较
1.分散系
2.三种分散系比较
分散系 溶液 胶体 浊液
分散质微粒直径
外观
分散质微粒组成 单个分子或离子 分子集合体或有机高分子 大量分子或离子集合体
能否透过滤纸
能否透过半透膜
实例 食盐水、碘酒 肥皂水、淀粉溶液 泥水
二、胶体
1.定义:分散质的大小介于 ~ 之间的分散系叫做胶体。
2.胶体的分类
按分散质的组成分为:
粒子胶体:如Fe(OH)3胶体,Al(OH)3胶体
分子胶体:如蛋白质溶于水所得分散系,淀粉溶于水所得分散系
按分散剂的状态分成:
液溶胶:如Fe(OH)3胶体、淀粉溶液、蛋白质溶液、豆浆、血液、肥皂水等
固溶胶:有色玻璃、烟水晶等
气溶胶:烟、云、雾等
3.胶体的性质和应用
(1)丁达尔现象
(2)布朗运动
①定义:胶体粒子在做 的运动。
②水分子从个方向撞击胶体粒子,而每一瞬间胶体粒子在不同方向受的力是不同的。
(3)电泳现象
①定义:在外加电场的作用下,胶体粒子在分散剂里向电极作定向移动的现象。
②解释:胶体粒子具有相对较大的表面积,能吸附离子而带电荷。
③带电规律:
i. 一般来说,金属氧化物、金属氢氧化物等胶体微粒吸附阳离子而带正电;
ii. 非金属氧化物、金属硫化物、硅酸等胶体带负电;
iii. 蛋白质分子一端有—COOH,一端有—NH2,因电离常数不同而带电;
iv. 淀粉胶体不吸附阴阳离子不带电,无电泳现象,加少量电解质难凝聚。
④应用:
i.生物化学中常利用来分离各种氨基酸和蛋白质。
ii.医学上利用血清的纸上电泳来诊断某些疾病。
iii.电镀业采用电泳将油漆、乳胶、橡胶等均匀的沉积在金属、布匹和木材上。
iv.陶瓷工业精练高岭土。除去杂质氧化铁。
v.石油工业中,将天然石油乳状液中油水分离。
vi.工业和工程中泥土和泥炭的脱水,水泥和冶金工业中的除尘等。
(4)胶体的沉聚
①定义:胶体粒子在一定条件下聚集起来的现象。在此过程中分散质改变成凝胶状物质或颗粒较大的沉淀从分散剂中分离出来。
②胶粒凝聚的原因:外界条件的改变
i.加热:加速胶粒运动,减弱胶粒对离子的吸附作用。
ii.加强电解质:中和胶粒所带电荷,减弱电性斥力。
iii.加带相反电荷的胶粒的胶体:相互中和,减小同种电性的排斥作用。通常离子电荷越高,聚沉能力越大。
③应用:制作豆腐;不同型号的墨水不能混用;三角洲的形成。
4.胶体的制备
(1)物理法:
如研磨(制豆浆、研墨),直接分散(制蛋白胶体)
(2)水解法:
[Fe(OH)3胶体]向20mL沸蒸馏水中滴加1mL~2mLFeCl3饱和溶液,继续煮沸一会儿,得红褐色的Fe(OH)3胶体。离子方程式为:
(3)复分解法:
〔AgI胶体〕向盛10mL 0.01mol?L—1 KI的试管中,滴加8—10滴0.01mol?L—1 AgNO3,边滴边振荡,得浅黄色AgI胶体。
〔硅酸胶体〕在一大试管里装入5mL~10mL1mol?L—1HCl,加入1mL水玻璃,然后用力振荡即得。
离子方程式分别为:Ag++I—=AgI(胶体)
SiO32—+2H++2H2O=H4SiO4(胶体)
复分解法配制胶体时溶液的浓度不宜过大,以免生成沉淀。
5.胶体的提纯
6.常见的胶体分散系
①Fe(OH)3胶体,Al(OH)3胶体,原硅酸胶体,硬脂酸胶体。分别由相应的盐水解生成不溶物形成。
FeCl3溶液:Fe3++3H2O=Fe(OH)3(胶体)+3H+
明矾溶液:Al3++3H2O=Al(OH)3(胶体)+3H+
水玻璃:SiO32—+3H2O=H4SiO4(胶体)+2OH—
肥皂水:C17H35COO—+H2O=C17H35COOH(胶体)+OH—
②卤化银胶体。Ag++X—=AgX(胶体)
③土壤胶体。
④豆奶、牛奶、蛋清的水溶液。
⑤有色玻璃,如蓝色钴玻璃(分散质为钴的蓝色氧化物,分散剂为玻璃)。
⑥烟、云、雾。
三、溶液
1.饱和溶液和不饱和溶液
饱和溶液:一定 下,一定量的溶剂中 再溶解某溶质时叫做这种溶质的饱和溶液。
不饱和溶液:一定 下,一定量的溶剂中 继续溶解某溶质时叫做这种溶质的不饱和溶液。
2.溶解度
固体溶解度(S)指的是在 下,某固体物质在 溶剂里达到 状态时所溶解溶质的 (单位是 )叫做该条件下该溶质在该溶剂中的溶解度。
气体的溶解度是指在一定温度下,某气体(压强为1标准大气压)在1体积溶剂里达到饱和状态时所溶解的体积数。例如:0℃、1个标准大气压下,氧气的溶解度为0.049,表示该条件下1体积水中最多能溶解0.049体积的氧气。气体的溶解度是没有单位的。
(0℃时,NH3的溶解度是1176;20℃时为702)
3.影响溶解度的因素
物质溶解度的大小主要决定于溶质和溶剂的性质(内因),外界条件如温度、压强对物质的溶解度也有一定的影响(外因)。
(1)温度对固体物质溶解度的影响:
大部分固体物质的溶解度随着温度的升高而 ;少数物质(如食盐)的溶解度受温度的影响 ;还有极少数物质(如熟石灰)的溶解度随温度的升高而 。
例1:40℃时等质量的两份饱和石灰水,一份冷却至10℃,另一份加少量CaO并保持温度仍为40℃。这两种情况都不改变的是( )
A.Ca(OH)2的溶解度 B.溶液的质量
C.溶液的质量分数 D.溶液中Ca2+数目
(2)温度、压强对气体溶解度的影响:
气体的溶解度一般随着温度的升高而 (如氨水受热逸出氨气);当温度不变时,随着压强的增大,气体的溶解度 ;随着压强的降低,气体溶解度 。(如打开汽水瓶盖即冒气泡。)
例2:下列有关溶液性质的叙述,正确的是( )
A.室温时饱和的二氧化碳水溶液,冷却到0℃时会放出一些二氧化碳气体
B.20℃,100 g水中可溶解34.2 g KCl,此时KCl饱和溶液的质量分数为34.2%
C.强电解质在水中溶解度一定大于弱电解质
D.相同温度下,把水面上的空气换成相同压力的纯氧,100 g水中溶入氧气的质量增加
4.溶解度曲线:
物质的溶解度和温度的关系,可用溶解度曲线来表示。纵坐标表示溶解度,横坐标表示温度,曲线上任何一点表示这种物质在该温度下的溶解度。
根据某物质的溶解度曲线可以查知这种物质在某温度时的溶解度,也可以看出这种物质的溶解度随着温度的变化而变化的规律,还可以比较温度相同时不同物质溶解度的大小。
例3. 根据下面溶解度曲线回答问题。
(1)30℃时A物质的溶解度是__ __,同温度下B物质的溶解度是____。
(2)60℃时A物质与B物质的溶解度是____。
(3)60℃时有A物质和B物质的饱和溶液各mg。均降温至20℃,____物质析出晶体多些,剩余溶液____物质的溶质的质量分数大些。
(4)60℃时有50gA物质的饱和溶液,降温至30℃时有____gA物质析出。
(5)30℃时有B物质的质量分数为10%的溶液50g,欲使其成为饱和溶液,则要加入B物质____。
5.相关计算
例4:把一定量20%的某物质的溶液加热蒸发掉10克水,在冷却到20℃时析出2克溶质,此时溶液的质量百分比浓度为24%,求20℃时溶质在水中的溶解度。
例5:一定温度下浓度为a%的硝酸钾溶液,将其等分为两份,一份等温蒸发掉10克水,得到0.5克晶体;另一份等温蒸发掉12.5克水,析出1.5克晶体。该温度下硝酸钾的溶解度为( )
A.60克 B.50克 C.40克 D.30克
文章来源:http://m.jab88.com/j/114714.html
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