化学计量及其应用分析.docx
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化学计量及其应用分析
专题三化学计量及其应用
高考考点：
1、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。
理解质量守恒定律的含义。
2、物质的量、物质的量浓度、摩尔质量、气体摩尔体积在计算中的应用：
能说出摩尔、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度的含义，并能进行相关计算。
3、有关阿伏加德罗常数的计算和应用：
能用阿伏加德罗常数表示相关物质的粒子数、原子晶体中的共价键数、氧化还原反应中的电子转移数等。
4、物质的量在化学计算中的应用：
能正确表示物质的量，并利用物质的量进行简单计算，掌握物质的量运用于化学方程式的简单计算。
真题感悟：
（2015·新课标I）8．NA为阿伏伽德罗常数的值。
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亚硫酸溶液中含有的H+两种数为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
【解析】A选项，D和H是氢元素的同位素，其质量数不同，D2O和H2O摩尔质量不同，则18gD2O和18gH2O的物质的量不同，所以含有的质子数不同，错误；B选项亚硫酸为弱酸，水溶液中不完全电离，所以溶液中氢离子数目小于2NA，错误；C选项过氧化钠与水反应生成氧气，则氧气的来源于-1价的O元素，所以生成0.1mol氧气时转移电子0.2NA，正确；D选项NO与氧气反应生成二氧化氮，但常温下，二氧化氮与四氧化二氮之间存在平衡，所以产物的分子数小于2NA，错误，答案选C。
（2015·新课标II卷）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HCO3－和CO32－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核互
U发生裂变反应：
U+
n
Sr+
U+10
n净产生的中子（
n）数为10NA
【解析】A60g丙醇的物质的量是1摩尔，所以共价键的总数应该是11mol，B项根据物料守恒可知，HCO3－、CO32－和H2CO3的离子数之和等于0.1NA，C无论钠在空气中燃烧可生成多种氧化物，但是有时最外层失去一个电子，23g钠充分燃烧时转移电子数为1NA正确，净产生的中子（
）数为9NA，前面消耗一个，所以答案为C.
（2015·江苏）18.（软锰矿（主要成分MnO2，杂质金属元素Fe、Al、Mg等）的水悬浊液与
烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O，反应的化学方程式为：
MnO2＋SO2=MnSO4
（1）质量为17．40g纯净MnO2最多能氧化_____L（标准状况）SO2。
【解析】试题分析：
（1）根据反应方程式，n（SO2）=n（MnO2）=17．4/87mol=0．2mol，合0．2×22．4L=4．48L；
感悟：
高考有关本部分内容的直接考察为选择题，通常以阿伏伽德罗常数为背景，涵盖知识点广泛，有微粒个数的考察，如氧化和还原反应中转移电子数目、溶液中离子的数目、共价键的数目；有物质的量浓度相关计算，有气体摩尔体积的换算等。
由于物质的量作为高中化学的基础间接考察也很普遍，在实验题，流程图题，填空题，计算题都有涉猎。
知识储备：
一、物质的量和阿伏加德罗常数：
1、重要概念辨析：
（1）物质的量及其单位：
物质的量是国际单位制中的七个基本物理量之一，符号为“n”，单位是“mol”
（2）阿伏加德罗常数与6.02×1023
阿伏加德罗常数：
符号为NA。
定义为：
0.012Kg12C所含碳原子的准确数目，是一个精确值。
在现有条件下，测得其数值约为6.02×1023注意：
6.02×1023只是其近似值。
（3）摩尔质量与相对分子质量的关系：
摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量，摩尔质量在数值上等于相对分子质量，单位是g/mol。
（4）气体摩尔体积与22.4L/mol.
气体摩尔体积是单位物质的量的气体所占的体积，单位是L/mol，符号为Vm。
由于气体体积与温度、压强有关，故Vm也随温度压强的变化而变化，在标况下（0℃，101千帕）：
Vm＝22.4L/mol
2、阿伏加德罗定律及其推论：
（1）、阿伏加德罗定律：
同温同压下，相同体积的任何气体都具有相同的分子数（物质的量）。
（2）阿伏加德罗定律的推论：
用理想气体的状态方程推：
PV=nRT（R为常数）
①压强之比：
P1/P2=n1/n2=N1/N2；（同温同体积时，任何气体的压强之比等于其物质的量之比，也等于其分子数之比）
②体积之比：
V1/V2=n1/n2=N1/N2（同温同压时，任何气体的体积之比等于其物质的量之比，也等于其分子数之比）
③质量之比：
m1/m2=M1/M2（同温同压同体积的任何气体的质量之比等于其摩尔质量之比）
④密度之比：
ρ1/ρ2=M1/M2（同温同压同体积的任何气体的密度之比等于其摩尔质量之比，其比值叫相对密度（用D表示））。
二、物质的量浓度：
1、定义：
以单位体积的溶液里含有溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量叫溶质B的物质的量浓度。
表达式：
CB=nB/V（单位：
mol/L）
注意：
（1）V规定为溶液的体积，不是水的体积。
（2）取出任意体积的1mol/L的溶液，其浓度都是1mol/L，但所含的溶质的物质的量则因体积不同而不同。
2、配制一定物质的量浓度的溶液：
（1）实验原理：
C=n/V，
（2）实验仪器：
a、溶质为固体：
药匙、天平、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶等。
b、溶质为液体：
量筒（量取溶质）、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶等。
（3）容量瓶的使用：
①查漏
②使用前用蒸馏水洗净，但不能用待配液润洗
③不能在容量瓶中溶解或稀释溶液，也不能作为反应容器或长期贮存溶液
④容量瓶的容积是在瓶身所标温度下确定的，因而不能将热的溶液转移到容量瓶中。
⑤只能配容量瓶上规定容积的溶液，即不能多配，也不能少配。
（4）实验步骤：
①计算所需溶质的量：
②称量或量取：
③溶解：
在烧杯中加入适量的水，用玻璃棒搅拌加速溶解，
冷却到室温下，将溶液转入容量瓶中（用玻璃棒引流），再用蒸馏水将烧杯及玻璃棒洗涤2～3次，并将洗涤液转移到容量瓶中。
④定容：
往容量瓶中加入蒸馏水到接近刻度线1～2cm处，改用胶头滴管加水到与溶液的凹液面正好跟刻度相平，再将溶液摇匀。
⑤装瓶
2、配制一定物质的量浓度溶液的误差分析：
根据C=n/V=m/MV分析：
（1）常见的造成偏高的原因：
1天平的砝码沾有其它物质或生锈；②用量筒量取液体时，仰视读数
③称量含有结晶水的溶质时，溶质已风化（失水）
④定容时，俯视刻度线⑤溶解后未将溶液冷却到室温
（2）常见的造成偏低的原因：
①没有洗涤烧杯内壁②定容时，仰视刻度线
③直接称量热的物质④溶质含有其它杂质
⑤溶质已潮解⑥量取液体溶质时，俯视读数
⑦定容摇匀后，又加水⑧试剂、砝码的左右位置颠倒
（3）仰视、俯视问题：
俯视（读数偏大，实际量取的体积会偏小）
平视读数正确
仰视（读数偏小，实际量取的体积会偏大）
易错警示：
1、涉及气体的体积问题时，要注意外界条件是“标况”还是“常温常压”，但气体的物质的量，微粒个数，质量不受外界条件的影响。
2、气体摩尔体积或阿伏伽德罗定律只适用于气体体系，既可以是纯净气体，也可以是混合气体。
对于固体或液体不适用。
气体摩尔体积在应用于气体计算时，只注意在标况下才能用22.4L/mol
3、物质的量浓度是表示溶液组成的物理量，衡量标准是单位体积溶液里所含溶质的物质的量的多少，因此在物质的量浓度的计算时应用溶液的体积而不是溶剂的体积。
4、溶液物质的量浓度和溶质质量分数的换算时，要用到溶液密度进行换算时候，易忽视体积单位的不一致。
5、容量瓶不能溶解、稀释和储存溶液，容量瓶的规格是固定的，不能配置任意体积的溶液，所配置溶液的体积一定要与容量瓶的容积相等。
强化训练：
1、（2015·四川）设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A、2.0gH218O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盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为0.3NA
2、（2015·广东）设nA为阿伏伽德罗常数的数值，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
3、（2015·海南）下列制定微粒的数目相等的是（）[多选]
A．等物质的量的水与重水含有的中子数
B．等质量的乙烯和丙烯中含有的共用电子对数
C．同温．同压同体积的CO和NO含有的质子数
D．等物质的量的铁和铝分别于足量氯气完全反应时转移的电子数
4、（2015·上海）氨碱法制纯碱包括石灰石分解、粗盐水精制、氨盐水碳酸化等步骤。
完成下列计算：
CaCO3质量分数为0.90的石灰石100kg完成分解产生CO2L（标准状况）。
石灰窑中，该石灰石100kg与焦炭混合焙烧，产生CO229120L（标准状况），如果石灰石中碳酸钙完全分解，且焦炭完全燃烧，不产生CO，则焦炭的物质的量为mol。
5．[2014·四川卷]设NA为阿伏伽德罗常数的值。
下列说法正确的是（ ）
A．高温下，0.2molFe与足量水蒸气反应，生成的H2分子数目为0.3NA
B．室温下，1LpH＝13的NaOH溶液中，由水电离的OH－数目为0.1NA
C．氢氧燃料电池正极消耗22.4L（标准状况）气体时，电路中通过的电子数目为2NA
D．5NH4NO3
2HNO3＋4N2↑＋9H2O反应中，生成28gN2时，转移的电子数目为3.75NA
6．[2014·全国卷]NA表示阿伏伽德罗常数，下列叙述正确的是（ ）
A．1molFeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA
B．2L0.5mol·L－1硫酸钾溶液中阴离子所带电荷数为NA
C．1molNa2O2固体中含离子总数为4NA
D．丙烯和环丙烷组成的42g混合气体中氢原子的个数为6NA
7．[2014·广东卷]下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并有因果关系的是（ ）
选项
叙述Ⅰ
叙述Ⅱ
A
KNO3的溶解度大
用重结晶法除去KNO3
中混有的NaCl
B
BaSO4难溶于酸
用盐酸和BaCl2
溶液检测SO
C
NH3能使酚酞溶液变红
NH3可用于设计喷泉实验
D
Ca（OH）2能制成
澄清石灰水
可配制2.0mol·L－1
的Ca（OH）2溶液
8．[2014·江苏卷]设NA为阿伏伽德罗常数的值。
下列说法正确的是（ ）
A．1.6g由氧气和臭氧组成的混合物中含有氧原子的数目为0.1NA
B．0.1mol丙烯酸中含有双键的数目为0.1NA
C．标准状况下，11.2L苯中含有分子的数目为0.5NA，
D．在过氧化钠与水的反应中，每生成0.1mol氧气，转移电子的数目为0.4NA
9．[2014·广东卷]设nA为阿伏伽德常数的数值，下列说法正确的是（ ）
A．18gH2O含有10nA个质子
B．1mol甲苯含有6nA个C—H键
C．标准状况下，22.4L氨水含有nA个NH3分子
D．56g铁片投入足量浓H2SO4中生成nA个SO2分子
10．[2014·全国卷]已知：
将Cl2通入适量KOH溶液，产物中可能有KCl、KClO、KClO3，且
的值与温度高低有关。
当n（KOH）＝amol时，下列有关说法错误的是（ ）
A．若某温度下，反应后
＝11，则溶液中
＝
B．参加反应的氯气的物质的量等于
amol
C．改变温度，反应中转移电子的物质的量ne的范围：
amol≤ne≤
amol
D．改变温度，产物中KClO3的最大理论产量为
amol
11、（2013·全国大纲）下列关于同温同压下的两种气体12C18O和14N2的判断正确的是（）。
A、体积相等时密度相等B、原子数相等时具有的中子数相等
C、体积相等时具有的电子数相等D、质量相等时具有的质子数相等
12、（2013·全国新课标Ⅱ）NA为阿伏加德罗常数的值。
下列叙述正确的是（）。
A、1.0L1.0mol·L—1的NaAlO2水溶液中含有的氧原子数为2NA
B、12g石墨烯（单层石墨）中含有六元环的个数为0.5NA
C、25℃时pH=13的NaOH溶液中含有OH—的数目为0.1NA
D、1mol的羟基与1mol的氢氧根离子所含电子数均为NA
13、（2013·广东理综）设NA为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是（）。
A、常温常压下，8gO2含有4NA个电子
B、1L0.1mol·L—1的氨水中有NA个NH+4
C、标准状况下，22.4L盐酸含有NA个HCl分子
D、1molNa被完全氧化生成Na2O2，失去个2NA电子
14、（2013·江苏）设NA为阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是（）。
A、1L1mol·L—1的NaClO溶液中含有ClO—的数目为NA
B、78g苯含有C=C双键的数目为3NA
C、常温常压下，14g由N2与CO组成的混合气体含有的原子数目为NA
D、标准状况下，6.72LNO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA
15、（2013·上海）NA代表阿伏加德罗常数。
已知C2H4和C3H6的混合物的质量为ag，则该混合物（）。
A、所含共用电子对数目为（a/7+1）NAB、所含碳氢键数目为aNA/7
C、燃烧时消耗O2一定是33.6a/14LD、所含原子总数为aNA/14
16、（2013·上海）一定条件下，将0.1LCO、0.2LCO2、0.1LNO、0.2LNO2和0.2LNH3混合，然后通过分别盛有足量蒸馏水、饱和碳酸氢钠溶液和氢氧化钠溶液的三个洗气瓶（洗气瓶排列顺序不确定）。
假设气体通过每个洗气瓶都能充分反应，则尾气（已干燥）（）。
A、可能是单一气体B、不可能含有一氧化碳
C、可能存在原气体中的两种气体D、成分和洗气瓶的排列顺序无关
17、（2013·上海）一定量CuS和Cu2S的混合物投入足量HNO3中，收集到气体VL（标准状况），向反应后的溶液中（存在Cu2+和SO42—）加入足量NaOH，产生蓝色沉淀，过滤，洗涤，灼烧，得到CuO12.0g。
若上述气体为NO和NO2的混合物，且体积比为1∶1，则V可能为（）。
A、9.0LB、13.5LC、15.7LD、16.8L
18、（2013·广西）下列关于同温同压下的两种气体12C18O和14N2的判断正确的是（）
A、体积相等时密度相等B、原子数相等时具有的中子数相等
C、体积相等时具有的电子数相等D、质量相等时具有的质子数相等
19、（2013·安徽理综）我国科学家研制出一中催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如下：
HCHO+O2
CO2+H2O。
下列有关说法正确的是（）
A、该反应为吸热反应B、CO2分子中的化学键为非极性键
C、HCHO分子中既含α键又含π键D、每生成1.8gH2O消耗2.24LO2
20．[2014·新课标全国卷Ⅱ]铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。
回答下列问题：
（1）铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层。
铅在元素周期表的位置为第________周期、第________族；PbO2的酸性比CO2的酸性________（填“强”或“弱”）。
（2）PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为___________________
（3）PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为___________________；PbO2也可以通过石墨为电极，Pb（NO3）2和Cu（NO3）2的混合溶液为电解液电解制取。
阳极发生的电极反应式为____________________，阴极上观察到的现象是____________________；若电解液中不加入Cu（NO3）2，阴极发生的电极反应式为______________________________，这样做的主要缺点是____________________。
（4）PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示，已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%（即
×100%）的残留固体。
若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·nPbO，列式计算x值和m∶n值_______________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
21．[2014·安徽卷]LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。
某工厂用LiF、PCl5为原料，低温反应制备LiPF6，其流程如下：
已知：
HCl的沸点是－85.0℃，HF的沸点是19.5℃。
（1）第①步反应中无水HF的作用是________________、________________。
反应设备不能用玻璃材质的原因是______________________________________________（用化学方程式表示）。
无水HF有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：
如果不小心将HF沾到皮肤上，可立即用2%的________溶液冲洗。
（2）该流程需在无水条件下进行，第③步反应中PF5极易水解，其产物为两种酸，写出PF5水解的化学方程式：
____________________________________。
（3）第④步分离采用的方法是________；第⑤步分离尾气中HF、HCl采用的方法是________。
（4）LiPF6产品中通常混有少量LiF。
取样品wg，测得Li的物质的量为nmol，则该样品中LiPF6的物质的量为________mol（用含w、n的代数式表示）。
22．[2014·四川卷]污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。
某研究小组利用软锰矿（主要成分为MnO2，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物）作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2（反应条件已省略）。
请回答下列问题：
（1）上述流程脱硫实现了____（选填下列字母编号）。
A．废弃物的综合利用B．白色污染的减少C．酸雨的减少
（2）用MnCO3能除去溶液中的Al3＋和Fe3＋，其原因是________________________________。
（3）已知：
25℃、101kPa时，Mn（s）＋O2（g）===MnO2（s）ΔH＝－520kJ/mol
S（s）＋O2（g）===SO2（g）ΔH＝－297kJ/mol
Mn（s）＋S（s）＋2O2（g）===MnSO4（s）ΔH＝－1065kJ/mol
SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化方程式是____________________________
（4）MnO2可作超级电容器材料。
用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是________________________________。
（5）MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。
碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是________________。
（6）假设脱除的SO2只与软锰矿浆中的MnO2反应。
按照图示流程，将am3（标准状况）含SO2的体积分数为b%的尾气通入矿浆，若SO2的脱除率为89.6%，最终得到MnO2的质量为ckg，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素相当于MnO2________kg。
23．[2014·天津卷]Na2S2O3是重要化工原料，易溶于水，在中性或碱性环境稳定。
Ⅰ.制备Na2S2O3·5H2O反应原理：
Na2SO3（aq）＋S（s）
Na2S2O3（aq）
实验步骤：
①称取15gNa2SO3加入圆底烧瓶中，再加入80mL蒸馏水。
另取5g研细的硫粉，用3mL乙醇润湿，加入上述溶液中。
②安装实验装置（如图所示，部分夹持装置略去），水浴加热，微沸60min。
③趁热过滤，将滤液水浴加热浓缩，冷却析出Na2S2O3·5H2O，经过滤、洗涤、干燥，得到产品。
回答问题：
（1）硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是__________________________。
（2）仪器a的名称是________，其作用是____________________。
（3）产品中除了有未反应的Na2SO3外，最可能存在的无机杂质是______________。
检验是否存在该杂质的方法是____________________________。
（4）该实验一般控制在碱性环境下进行，否则产品发黄，用离子方程式表示其原因：
Ⅱ.测定产品纯度
准确称取Wg产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.1000mol·L－1碘的标准溶液滴定。
反应原理为2S2O
＋I2===S4O
＋2I－
（5）滴定至终点时，溶液颜色的变化：
__________________________________________。
（6）滴定起始和终点的液面位置如图，则消耗碘的标准溶液体积为__________mL。
产品的纯度为（设Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M）______________。
Ⅲ.Na2S2O3的应用
（7）Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成SO
，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为____________________________________________。
24、（2013·海南化学·17）BaCl2·xH2O中结晶水数目可通过重量法来确定：
①称取1.222g样品，置于小烧杯中，加入适量稀盐酸，加热溶解，边搅拌边滴加稀硫酸到沉淀完全，静置；
②
过滤并洗涤沉淀；
③将盛有沉淀的滤纸包烘干并中温灼烧；转入高温炉中，反复灼烧到恒重，称得沉淀质量为1.165g。
回答下列问题：
（1）在操作②中，需要先后用稀硫酸和洗涤沉淀；检验沉淀中氯离子是否洗净的方法是。
（2）计算BaCl2·xH2O中的x=（要求写出计算过程）。
（3）操作③中，如果空气不充足和温度过高，可能会有部分沉淀被滤纸中的碳还原为BaS，这使x的测定结果（填“偏低”、“偏高”或“不变”）。
25、（2011·全国新课标·26，14分）0.80gCuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如下图所示。
请回答下列问题：
（1）试确定200℃时固体物质的化学式：
__________
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