专题二化学计量及其应用.docx
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专题二化学计量及其应用
[考纲要求] 1.了解物质的量的单位——摩尔(mol)、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度、阿伏加德罗常数的含义。
2.了解相对原子质量、相对分子质量的定义,并能进行有关计算。
3.理解质量守恒定律的含义。
4.能根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。
5.了解溶液的含义。
6.了解溶解度、饱和溶液的概念。
7.了解溶液的组成,理解溶液中溶质的质量分数的概念,并能进行有关计算。
8.了解配制一定溶质质量分数、物质的量浓度溶液的方法。
考点一 洞悉陷阱设置,突破阿伏加德罗常数应用
一、抓“两看”,突破“状态、状况”陷阱
一看“气体”是否处于“标准状况”。
二看“标准状况”下,物质是否为“气体”(如CCl4、H2O、Br2、SO3、HF、己烷、苯等在标准状况下不为气体)。
题组一 气体摩尔体积的适用条件及物质的聚集状态
1.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”。
(1)2.24LCO2中含有的原子数为0.3NA(×)
(2)常温下,11.2L甲烷气体含有的甲烷分子数为0.5NA(×)
(3)标准状况下,22.4L己烷中含共价键数目为19NA(×)
(4)常温常压下,22.4L氯气与足量镁粉充分反应,转移的电子数为2NA(×)
(2012·新课标全国卷,9D)
(5)标准状况下,2.24LHF含有的HF分子数为0.1NA(×)
二、排“干扰”,突破“质量、状况”陷阱
题组二 物质的量或质量与状况
2.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”。
(1)常温常压下,3.2gO2所含的原子数为0.2NA(√)
(2)标准标况下,18gH2O所含的氧原子数目为NA(√)
(3)常温常压下,92gNO2和N2O4的混合气体中含有的原子数为6NA(√)
三、记“组成”,突破“物质组成”陷阱
题组三 物质的组成与结构
3.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”。
(1)在常温常压下,32g18O2中含有2NA个氧原子(×)
(2)17g—OH与17gOH-所含电子数均为10NA(×)
(3)相同质量的N2O4与NO2中所含原子数目相同(√)
(4)mgCO与N2的混合气体中所含分子数目为
NA(√)
(5)4.5gSiO2晶体中含有的硅氧键的数目为0.3NA(√)
(6)30g甲醛中含共用电子对总数为4NA(√)
四、审“要求”,突破“离子数目”判断陷阱
一审是否有弱离子的水解;
二审是否指明了溶液的体积;
三审所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=1的H2SO4溶液c(H+)=0.1mol·L-1,与电解质的组成无关;0.05mol·L-1的Ba(OH)2溶液,c(OH-)=0.1mol·L-1,与电解质的组成有关。
题组四 电解质溶液中粒子数目的判断
4.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”。
(1)0.1L3.0mol·L-1的NH4NO3溶液中含有的NH
的数目为0.3NA(×)
(2)等体积、等物质的量浓度的NaCl和KCl溶液中,阴、阳离子数目之和均为2NA(×)
(3)0.1mol·L-1的NaHSO4溶液中,阳离子的数目之和为0.2NA(×)
(4)25℃时,pH=13的1.0LBa(OH)2溶液中含有的OH-数目为0.2NA(×)
五、记“隐含反应”,突破“粒子组成、电子转移”判断陷阱
在“NA”应用中,常涉及到以下可逆反应:
1.2SO2+O2
2SO3
2NO2N2O4
N2+3H2
2NH3
2.Cl2+H2OHCl+HClO
3.NH3+H2ONH3·H2ONH
+OH-
题组五 阿伏加德罗常数的应用与“隐含反应”
5.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”。
(1)2molSO2和1molO2在一定条件下充分反应后,混合物的分子数为2NA(×)
(2)标准状况下,22.4LNO2气体中所含分子数目为NA(×)
(3)100g17%的氨水,溶液中含有的NH3分子数为NA(×)
(4)标准状况下,0.1molCl2溶于水,转移的电子数目为0.1NA(×)
六、“分类”比较,突破“电子转移”判断陷阱
1.同一种物质在不同反应中氧化剂、还原剂的判断。
如:
(1)Cl2和Fe、Cu等反应,Cl2只作氧化剂,而Cl2和NaOH反应,Cl2既作氧化剂,又作还原剂。
(2)Na2O2与CO2或H2O反应,Na2O2既作氧化剂,又作还原剂,而Na2O2与SO2反应,Na2O2只作氧化剂。
2.量不同,所表现的化合价不同。
如:
Fe和HNO3反应,Fe不足,生成Fe3+,Fe过量,生成Fe2+。
3.氧化剂或还原剂不同,所表现的化合价不同。
如:
Cu和Cl2反应生成CuCl2,而Cu和S反应生成Cu2S。
4.注意氧化还原的顺序。
如:
向FeI2溶液中通入Cl2,首先氧化I-,再氧化Fe2+。
题组六 氧化还原反应中电子转移数目的判断
6.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”。
(1)5.6g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3NA(×)
(2)0.1molZn与含0.1molHCl的盐酸充分反应,转移的电子数目为0.2NA(×)
(3)1molNa与足量O2反应,生成Na2O和Na2O2的混合物,转移的电子数为NA(√)
(4)1molNa2O2与足量CO2充分反应转移的电子数为2NA(×)
(5)向FeI2溶液中通入适量Cl2,当有1molFe2+被氧化时,共转移的电子的数目为NA(×)
(6)1molCl2参加反应转移电子数一定为2NA(×)
题组七 2015年“NA”应用高考试题汇编
7.(2015·全国卷Ⅰ,8)NA为阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是( )
A.18gD2O和18gH2O中含有的质子数均为10NA
B.2L0.5mol·L-1亚硫酸溶液中含有的H+离子数为2NA
C.过氧化钠与水反应时,生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2NA
D.密闭容器中2molNO与1molO2充分反应,产物的分子数为2NA
答案 C
解析 A项,D2O和H2O的质子数相同(均为10),但D2O、H2O的摩尔质量不同,分别为20g·mol-1和18g·mol-1,所以18gD2O和H2O的物质的量不同,质子数不同,错误;B项,n(H2SO3)=2L×0.5mol·L-1=1mol,但H2SO3是弱酸,部分电离,所以H+数目小于2NA,错误;C项,发生的反应是2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,转移电子数为2e-,所以生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2NA,正确;D项,发生反应:
2NO+O2===2NO2,生成2molNO2,常温下NO2和N2O4之间存在平衡2NO2N2O4,所以分子数小于2NA,错误。
8.(2015·全国卷Ⅱ,10)NA代表阿伏加德罗常数的值。
下列叙述正确的是( )
A.60g丙醇中存在的共价键总数为10NA
B.1L0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中HCO
和CO
的离子数之和为0.1NA
C.钠在空气中燃烧可生成多种氧化物,23g钠充分燃烧时转移电子数为1NA
D.235g核素
U发生裂变反应:
U+
n
Sr+
Xe+10
n,净产生的中子(
n)数为10NA
答案 C
解析 A项,60g丙醇的物质的量是1mol,根据其结构式可知,1mol丙醇分子中存在的共价键总数为11NA,错误;B项,根据电解质溶液中物料守恒可知,1L0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中HCO
、CO
和H2CO3粒子数之和为0.1NA,错误;C项,在氧化物中,钠元素的化合价只有+1价,因此23gNa即1molNa充分燃烧时转移电子数为1NA,正确;D项,235g核素
U即1mol
U,发生裂变反应时净产生的中子数为9NA,错误。
9.(2015·广东理综,10)设nA为阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是( )
A.23gNa与足量H2O反应完全后可生成nA个H2分子
B.1molCu和足量热浓硫酸反应可生成nA个SO3分子
C.标准状况下,22.4LN2和H2混合气中含nA个原子
D.3mol单质Fe完全转变为Fe3O4,失去8nA个电子
答案 D
解析 A项,23gNa即1molNa可失去1mole-,与足量的H2O反应生成0.5nA个H2分子,错误;B项,1molCu与足量热浓硫酸反应应生成nA个SO2分子,错误;C项,N2和H2都是双原子分子,标准状况下22.4LN2和H2混合气的物质的量为1mol,含有2nA个原子,错误;D项,3molFe生成1molFe3O4,根据Fe3O4中3个Fe原子的化合价共为+8价,可知反应中3mol单质铁失去8nA个e-,正确。
10.(2015·四川理综,5)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.2.0gH
O与D2O的混合物中所含中子数为NA
B.常温常压下,4.4g乙醛所含σ键数目为0.7NA
C.标准状况下,5.6LCO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NA
D.50mL12mol·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA
答案 A
解析 A项,H
O和D2O的摩尔质量都为20g·mol-1,且每个分子中的中子数都是10个,故2.0gH
O与D2O的混合物中所含中子数为NA,正确;B项,一个乙醛分子中含有6个σ键,4.4g乙醛的物质的量为0.1mol,故4.4g乙醛所含σ键数目为0.6NA,错误;C项,标准状况下,5.6LCO2的物质的量为0.25mol,根据CO2和Na2O2反应的化学方程式及元素化合价的变化可知,反应转移的电子数为0.25NA,错误;D项,随着反应的进行浓盐酸变成稀盐酸,不再和MnO2反应,故50mL12mol·L-1的盐酸与足量的MnO2共热转移的电子数小于0.3NA,错误。
考点二 一定物质的量浓度溶液的配制
配制一定物质的量浓度溶液的实验是中学化学中一个重要的定量实验。
复习时,要熟记实验仪器,掌握操作步骤,注意仪器使用,正确分析误差,明确高考题型,做到有的放矢。
1.七种仪器需记牢
托盘天平、量筒、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管、烧杯、药匙。
2.实验步骤要理清
如:
配制500mL0.1mol·L-1Na2CO3溶液,图中操作②中应该填写的数据为__________,实验时操作的先后顺序为____________(填编号)。
答案 5.3 ②④⑥⑤①③
3.仪器使用要明了
(1)容量瓶使用的第一步操作是“查漏”,回答容量瓶时应指明规格,并选择合适的容量瓶,如配制480mL溶液,应选用500mL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。
(2)玻璃棒的作用是搅拌和引流,在引流时,玻璃棒末端应插入到刻度线以下,且玻璃棒靠近容量瓶口处且不能接触瓶口,如图所示。
附 容量瓶的查漏方法
向容量瓶中加入适量水,盖好瓶塞,左手食指顶住瓶塞,右手托住瓶底,将容量瓶倒转过来看瓶口处是否有水渗出,若没有,将容量瓶正立,将瓶塞旋转180度,重复上述操作,如果瓶口处仍无水渗出,则此容量瓶不漏水。
若漏水,可以在瓶塞处涂点凡士林。
4.误差分析点点清
进行误差分析的依据是c=
=
,根据公式,分析各个量的变化,判断可能产生的误差。
用“偏高”、“偏低”或“无影响”填空:
(1)砝码生锈:
偏高。
(2)定容时,溶液温度高:
偏高。
(3)用量筒量取液体时,仰视读数:
偏高。
(4)定容时俯视容量瓶刻度线:
偏高。
(5)称量时物码颠倒且使用游码:
偏低。
(6)未洗涤烧杯、玻璃棒:
偏低。
(7)称量易吸水物质时间过长:
偏低。
(8)用量筒量取液体时,俯视读数:
偏低。
(9)转移时,有液体溅出:
偏低。
(10)滴加蒸馏水超过容量瓶刻度线,再用胶头滴管吸出:
偏低。
(11)定容摇匀后,液面低于刻度线,再加水至刻度线:
偏低。
(12)容量瓶内有少量水:
无影响。
题组一 仪器的正确使用及实验操作的规范性
1.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”。
(1)配制一定物质的量浓度的NaNO3溶液(×)
(2015·重庆理综,4B)
(2)称取2.0gNaOH固体,可先在托盘上各放一张滤张,然后在右盘上添加2g砝码,左盘上添加NaOH固体(×)
(2015·福建理综,8A)
(3)配制0.10mol·L-1NaOH溶液(×)
(2015·安徽理综,8A)
(4)配制一定浓度的NaCl溶液(×)
(2015·四川理综,3A)
(5)洗净的锥形瓶和容量瓶可以放进烘箱中烘干(×)
(2014·新课标全国卷Ⅰ,12A)
(6)用容量瓶配溶液时,若加水超过刻度线,立即用滴管吸出多余液体(×)
(2014·新课标全国卷Ⅰ,12D)
(7)配制溶液定容时,俯视容量瓶刻度会使溶液浓度偏高(√)
(2014·大纲全国卷,6C)
(8)配制0.1000mol·L-1氯化钠溶液时,将液体转移到容量瓶中需用玻璃棒引流(√)
(2013·福建理综,10C)
(9)用固体NaCl配制0.5mol·L-1的溶液,所用的仪器是:
烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶(×)
(2013·山东理综,11C)
2.用固体样品配制一定物质的量浓度的溶液,需经过称量、溶解、转移溶液、定容等操作。
下列图示对应的操作规范的是( )
答案 B
解析 A项,托盘天平称量时,应为“左物右码”,错误;B项,用玻璃棒搅拌能加速溶解,正确;C项,转移溶液时需要用玻璃棒引流,错误;D项,定容时,胶头滴管不能伸入容量瓶内,错误。
3.
(1)配制浓度为2mol·L-1的NaOH溶液100mL,用托盘天平称取NaOH固体时,天平读数将________(填写字母)。
A.等于8.0gB.等于8.00g
C.大于8.0gD.等于0.2g
(2)某实验中需2mol·L-1的Na2CO3溶液950mL,配制时应选用的容量瓶的规格为____________,称取Na2CO3的质量为__________。
答案
(1)C
(2)1000mL 212.0g
解析
(1)称量NaOH固体时需用小烧杯盛放,故天平读数等于8.0g+烧杯质量。
(2)根据容量瓶的常用规格可知,应配制2mol·L-1的Na2CO3溶液1000mL,所需Na2CO3的质量为1L×2mol·L-1×106g·mol-1=212.0g。
题组二 误差分析
4.下列操作会使配制的BaCl2溶液浓度偏低的是_____________________________________
___________________________________(填字母)。
A.配制1L0.1mol·L-1的BaCl2溶液时,将砝码放在左盘上,将BaCl2放在右盘上进行称量
B.选用的容量瓶内有少量蒸馏水
C.定容摇匀后,液面下降,又加水至刻度线
D.整个配制过程中,容量瓶不振荡
答案 AC
解析 配制一定物质的量浓度溶液的误差分析要紧扣c=
,分析错误操作对n、V的影响。
考点三 以“物质的量”为核心的计算
1.明确一个中心
必须以“物质的量”为中心——“见量化摩,遇问设摩”。
2.用好一个定律
阿伏加德罗定律及推论可概括为“三同定一同,两同见比例”,可用V=n×Vm及m=V×ρ等公式推导出:
(1)同温同压时:
①V1∶V2=n1∶n2=N1∶N2;
②ρ1∶ρ2=M1∶M2;
③同质量时:
V1∶V2=M2∶M1。
(2)同温同体积时:
①p1∶p2=n1∶n2=N1∶N2;
②同质量时:
p1∶p2=M2∶M1。
(3)同温同压同体积时:
M1∶M2=m1∶m2。
3.注意三个守恒
—
—
—
4.熟记两个公式
(1)气体溶质物质的量浓度的计算:
标准状况下,1L水中溶解某气体VL,所得溶液的密度为ρg·cm3,气体的摩尔质量为Mg·mol-1,则
c=
mol·L-1
(2)溶液中溶质的质量分数与物质的量浓度之间的换算:
c=
(c为溶质的物质的量浓度/mol·L-1,ρ为溶液的密度/g·cm-3,w为溶质的质量分数,M为溶质的摩尔质量/g·mol-1)。
5.掌握两条规律
(1)稀释定律
①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。
②如用m1、m2、w1、w2分别表示稀释前后溶液的质量和质量分数,有m1w1=m2w2。
(2)混合规律
同一溶质不同浓度的溶液混合后溶质质量分数的判断方法:
设溶质质量分数分别为w1和w2的两溶液混合后所得溶液溶质的质量分数为w。
①两溶液等质量混合:
w=
(w1+w2)。
②两溶液等体积混合
a.若溶液中溶质的密度大于溶剂的密度,则w>
(w1+w2),如H2SO4溶液。
b.若溶液中溶质的密度小于溶剂的密度,则w<
(w1+w2),如氨水、酒精溶液。
题组一 阿伏加德罗定律及其推论应用
1.同温同压下,xg甲气体和yg乙气体占有相同的体积,根据阿伏加德罗定律判断下列叙述错误的是( )
A.x∶y等于甲与乙的相对分子质量之比
B.x∶y等于甲与乙的分子个数之比
C.x∶y等于同温同压下甲与乙的密度之比
D.y∶x等于同温同体积下,等质量的甲与乙的压强之比
答案 B
解析 A项,由同温同压下,同体积的任何气体具有相同的分子数,则xg甲气体和yg乙气体的物质的量相等,即
=
,推出x∶y=M甲∶M乙,故正确;B项,甲与乙的分子个数之比为1∶1,而x与y不一定相等,故不正确;C项,同温同压下,密度之比等于摩尔质量之比,即为质量比,故正确;D项,等质量的甲、乙的压强之比为p甲∶p乙=n1∶n2=
∶
=M乙∶M甲=y∶x,故正确。
2.在两个密闭容器中,分别充有质量相同的甲、乙两种气体,若两容器的温度和压强均相同,且甲的密度大于乙的密度。
则下列说法正确的是( )
A.物质的量:
甲>乙
B.气体体积:
甲>乙
C.摩尔体积:
甲>乙
D.相对分子质量:
甲>乙
答案 D
解析 同温同压下,气体摩尔体积相等,根据ρ=
知,相同条件下,气体密度与其摩尔质量成正比,甲的密度大于乙的密度,说明甲的摩尔质量大于乙。
A项,根据n=
知,相同质量时其物质的量与摩尔质量成反比,甲的摩尔质量大于乙,则甲的物质的量小于乙,故A错误;
B项,根据V=
Vm知,相同温度、压强、质量时,气体体积与摩尔质量成反比,摩尔质量甲>乙,则气体体积甲<乙,故B错误;
C项,同温同压下,气体摩尔体积相等,故C错误;
D项,根据以上分析知,摩尔质量甲>乙,摩尔质量在数值上等于其相对分子质量,所以相对分子质量甲>乙,故D正确。
题组二 电荷守恒法在物质的量浓度计算中的应用
3.把500mL含有BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份,取一份加入含amol硫酸钠的溶液,恰好使钡离子完全沉淀;另取一份加入含bmol硝酸银的溶液,恰好使氯离子完全沉淀。
则该混合溶液中钾离子浓度为( )
A.0.1(b-2a)mol·L-1
B.10(2a-b)mol·L-1
C.10(b-a)mol·L-1
D.10(b-2a)mol·L-1
答案 D
解析 根据题意,500mL溶液分成5等份,每份为100mL。
每份中n(Ba2+)=amol,n(Cl-)=bmol,根据电荷守恒关系得n(K+)=(b-2a)mol,则c(K+)=
=10(b-2a)mol·L-1。
4.把VL含有MgSO4和K2SO4的混合溶液分成两等份,一份加入含amolNaOH的溶液,恰好使镁离子完全沉淀为氢氧化镁;另一份加入含bmolBaCl2的溶液,恰好使硫酸根离子完全沉淀为硫酸钡。
则原混合溶液中钾离子的浓度为( )
A.
mol·L-1B.
mol·L-1
C.
mol·L-1D.
mol·L-1
答案 D
解析 注意混合液分成两等份,由Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓、Ba2++SO
===BaSO4↓可知原溶液中n(Mg2+)=
mol=amol、n(SO
)=2bmol,依据电荷守恒可知原溶液中n(K+)=2n(SO
)-2n(Mg2+)=2(2b-a)mol。
题组三 有关浓度的换算
5.相对分子质量为M的气态化合物VL(标准状况),溶于mg水中,得到质量分数为w的溶液,物质的量浓度为cmol·L-1,密度为ρg·cm-3。
则下列说法不正确的是( )
A.相对分子质量M=
B.物质的量浓度c=
C.溶液的质量分数w=
D.溶液密度ρ=
答案 C
解析 由c=
知D项正确;由c=
=
知B项正确;由w=
=
知C项错误,将此式变形后即可得到A项中的式子。
6.体积为V、密度为ρ的某溶液中,含有摩尔质量为M的溶质mg。
若此溶液中溶质的物质的量浓度为c,溶质的质量分数为w,则下列各表示式中正确的是( )
A.c=
B.m=Vρw
C.w=
D.ρ=
答案 A
解析 已知:
c=1000
或c=
。
A项,c=
,正确;B项,
=
,m=1000ρwV,错误;C项,w=
,错误;D项,ρ=
,注意w与w%的区别,错误。
题组四 溶液稀释规律的应用
7.取100mL0.3mol·L-1的硫酸溶液和300mL0.25mol·L-1的硫酸溶液加水稀释至500mL,该混合溶液中H+的物质的量浓度是( )
A.0.21mol·L-1B.0.42mol·L-1
C.0.56mol·L-1D.0.26mol·L-1
答案 B
解析 根据题意可知,容量瓶中H2SO4溶液的H+浓度关系如下:
c3V3=c1V1+c2V2,可得n(H+)=(0.1L×0.3mol·L-1+0.3L×0.25mol·L-1)×2=0.21mol,所以c(H+)=
=0.42mol·L-1。
8.实验室常用98%(ρ=1.84g·mL-1)的浓H2SO4配制1∶4的稀H2SO4,此稀H2SO4的密度为1.23g·mL-1,其物质的量浓度为( )
A.4.6mol·L-1B.5.7mol·L-1
C.3.88mol·L-1D.18.4mol·L-1
答案 C
解析 实验室配制1∶4溶液的含义是指取1体积的浓硫酸与4体积的水混合。
求算所得溶液的溶质质量分数:
w%=(1mL×1.84g·mL-1×98%)/(1mL×1.84g·mL-1+4mL×1g·mL-1)×100%≈30.9%,稀硫酸的物质的量浓度为c(H2SO4)=(1000mL×1.23g·mL-1×30.9%)/(98g·mol-1×1L)≈3.88mol·L-1,故选C。
方法技巧
掌握两项技能
1.用98%的浓H2SO4配制100mL1∶4的稀H2SO4:
用量筒量取80mL的水注入200mL的烧杯,然后再用另一只量筒量取20mL的浓H2SO4沿着烧杯内壁缓慢注入水中,并用玻璃棒不停搅拌。
2.配制100g20%的Na