第三章 物质的量.docx
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第三章物质的量
第三章物质的量
第一部分概念
一、摩尔
1、摩尔(mol)
①是单位②表示物质的量③大;小;广的特点
1)7个国际基本单位
物理量
长度
时间
质量
电流
光强度
温度
物质的量
国际单位
米
秒
千克
安培
比德拉
开尔文
摩
m
s
kg
A
cd
k
mol
2)改变倍数1Kmol=1000mol;1mmol=10—3mol
2、物质的量(n)
(1)是物理量(7个物理量之一)微粒集体
(2)联系微观粒子与宏观物质之间的桥梁
(3)表示一定量物质中所含指定微粒数目的多少的量。
①“物质的量”是专有名词
②仅表示微观微粒(分子、原子、离子、质子、中子、电子或它们特定的组合);不能
是宏观物质名称
③要指明微粒名称
注:
a)、对于质量一定的物质,其物质的量随指定的微粒的不同而异。
44克CO2;1molCO2;2molO;22mole……
b)、使用摩尔时,只有在不引起混淆或误解的情况下才可以简略表示。
2mol铁原子(2mol铁、2molFe)
3、摩尔的基准
1)阿氏常数(NO、NA)(微粒集体,化零为整)
①实验测定12g12C中碳原子的个数(NO、NA)=
②近似值:
(6.02×1023){要注意NA与6.02×1023的区别}
注意:
叙述或定义摩尔时一般用“阿伏加德罗常数”,在具体计算时常取6.02×1023。
说明:
阿氏常数有多大?
例:
若让一动物喝水,每秒钟喝进一亿个水分子,那么要200万年才能把阿氏常数个水分子(18克水)喝完。
③单位:
mol—1(每mol多少个)
2)阿氏常数大小人为规定,可变化(满足统一)
注:
A的原子量=
MA=mA×N0=mA×
=
二、摩尔质量(物质的量有关的导出量)
1、定义:
1摩尔物质的质量叫该物质的摩尔质量
2、定义式:
M=
=单个微粒质量(g)×NO(mol_-1)(微观解释)
↑↑
绝对相对
3、单位:
g/mol(强调)
4、数值上等于式量(式量无单位)
式量:
化学式
分子量:
(分子式)
式量
同位素原子原子量:
元素原子量:
各种同位素原子的原子量的平均值(丰度)
5、计算关系:
=
说明:
使用范围:
A.任何一种微观粒子
B.无论是否纯净
C.无论物质的状态
注意:
使用范围:
只要物质的组成不变,无论是何状态都可以使用
例:
判断下列说法是否正确:
①水的摩尔质量是18克②1molH2SO4的质量是98g/mol
③1mol氢的质量为1克④22克CO的物质的量为0.5mol
发散:
①平均摩尔质量(M)=
②摩尔电子质量(Me)=
③平均摩尔电子质量(Me)=
例:
分别加热下列三种物质各100克①KMnO4②KClO3(加入少量MnO2)③HgO。
完全反应所放出O2的量顺序是
④平均值法规及其应用:
(对于混合来说,其某些特性受各组分的一些特性制约,使得混合物的某些特性具有可预见性。
)
平均值规律:
混合物的平均式量、元素的质量分数、平均原子量、总是介于组分的相应量的最大值与最小值之间。
三、气体摩尔体积(物质的量有关的导出量)
主要
S
L
Ⅰ—→物质自身结构
Ⅱ
1、物质的体积的微观解释。
Ⅰ.微粒大小
Ⅱ.微粒数目
Ⅲ.微粒距离
物质的体积
主要
[物质占有空间]
g
说明:
温度和压强以及气体的物质的量共同决定了气体的体积,而气体分子本身的大小对气体体积的影响很小
2、气体摩尔体积
(1)定义式:
(单位物质的量的气体的体积)
(2)单位:
L/mol(强调)
(3)标况气体摩尔体积
①一个条件:
标况(STP){0℃(273K);1atm}
②一个对象(只限于气体,不管是纯净气体还是相互不反应的混合气体)
特:
2NO2
N2O4
③两个数据(1mol,约22.4L)
说明:
①理想气体:
A.不计大小但计质量
B.不计分子间的相互作用
②通常的气体摩尔体积指标况气体摩尔体积;气体摩尔体积比标准状况下气体摩尔体积的范围广
质量:
32克
eg:
1molO2分子数:
约6.02×1023
体积:
(STP)22.4L
(4)非标况:
PV=nRT
补:
单位介绍
P
V
R
n
T
国际单位
Pa
m3
8.31
mol
K
常用单位
atm
L
0.082
【例】在化学科学的学习中,对于化学理论、规律等不仅要从正方来支持,而且还要善于从反方来质疑。
例如国际公认的气体摩尔体积为22.41383L/mol,实际上各气体的摩尔体积(见下表)和该数值有偏差,反方以此质疑其正确性。
你作为正方,以下哪些条目可作为支持气体摩尔体积的正确性(可以填“”,不可以填“”)
气体
摩尔体积L/mol(S.T.P)
H2
22.425
He
22.423
CO2
22.261
HCl
22.249
Cl2
22.063
NH3
22.063
(1)科学上假定气体分子没有体积大小,没有相互作用的所谓理想状态,科学方法上是合理的。
________________
(2)分析表列分子体积的大小,可说明其偏差。
____________
(3)分析表列分子的相对分子质量,分子极性的差异。
____________
(4)寻找气体摩尔体积的测定方法,资料表明,它在较高温度、较低压强下测定,再用数学外延法获得00C1atm的数值。
__________
练习
1、下列说法正确的是(NA表示阿伏加德罗常数)
A.标准状况下,以任意比例混合的甲烷和丙烷混合物22.4L,则所含有的分子数为NA
B.标准状况下,1L辛烷完全燃烧后,所生成气态产物的分子数为
NA
C.常温常压下,活泼金属从盐酸中置换出1molH2时发生转移的电子数为2NA
D.常温常压下,1mol氦气含有的核外电子数为4NA
2、用NA代表阿伏加德罗常数,下列说法中正确的是()
A、0℃、1.01×105Pa时,22.4LSO3含有原子数为4NA
B、在12g的金刚石中,最多含有六元环数目为12NA
C、在1mol的CH5+(碳正离子)中,所含的电子数为10NA
D、20℃、1.01×105Pa时,0.5mol氦气所含质子数为2NA
3、设NA表示阿伏加德罗常数的值。
下列说法中不正确的是()
A、1mol醋酸的质量与NA个醋酸分子的质量相等
B、NA个氧分子和NA个氢分子的质量比等于16:
1
C、在标准状况下,11.7g食盐晶体中分子数为0.2NA
D、在标准状况下,0.5NA个氯气分子所占体积约是11.2L
4、设NA为阿伏加德罗常数,下列关于0.2mol·L-1Ba(NO3)2溶液的不正确的说法是()
A、1L溶液中含阴、阳离子总数是0.6NA
B、500mL溶液中Ba2+的浓度是0.2mol·L-1
C、1L溶液中含有0.2NA个NO3—离子
D、500mL溶液中的NO3—离子浓度是0.2mol·L-1
5、通常条件下,将一定量的下列物质投入到100mLH2O中,形成溶液后,溶液中含分子数目最多的是
A、0.2molNaClOB、0.1molCH3COOHC、0.1molCH3CH2OHD、0.3molSO3
6、设NA为阿伏加德罗常数,下列叙述中正确的是()
A、2.9g2CaSO4·H2O含有结晶水的数目为0.01NA
B、4g金属钙变成钙离子时失去的电子数目为0.1NA
C、在SiO2晶体中,1molSi与4NA个氧原子形成共价键
D、在10.6g碳酸钠固体中,CO32—离子的数目少于0.1NA
7、已知mg气体A和ng气体B所含分子数相等,下列说法中不正确的是()
A、标准状况时,相同体积的气体A和气体B的质量之比为m:
n
B、25℃时,相同质量的气体A和气体B的分子数之比为n:
m
C、同温、同压下,气体A和气体B的密度之比为n:
m
D、通常状况下,相同质量的气体A和气体B的体积之比为n:
m
8、设NA表示阿伏加德罗常数,下列说法正确的是()
A、当氢气和氦气的分子数均为NA时,它们具有相同的体积
B、常温、常压下,1mol金属铝从盐酸中置换出1molH2时,发生转移的电子数为3NA
C、标准状况下,1mol已烷完全燃烧后所生成的气态产物的分子数为6NA
D、标准状况下,分子数均为NA的SO2和SO3具有相同的体积
9、设NA为阿伏加德罗常数的值,下列有关叙述中不正确的是()
A、在标准状况下,VL水含的氧原子个数是(V/22.4)NA
B、常温、常压下,1mol碳烯(:
CH2)所含电子总数为8NA
C、金刚石中,碳原子数与碳碳共价键之比为1:
2
D、常温、常压下,NA个甲烷分子的体积大于22.4L
10、NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是()
A、常温、常压下,0.05NA个CO2分子所占的体积是1.12L
B、标准状况下,2.8L辛烷完全燃烧生成气态产物分子数为NA
C、2g重氢气(D2)在标准状况下所含原子个数为2NA
D、常温、常压下,32g氧气与34g硫化氢分子个数比为1:
1
11、假如把质量数为12的碳原子(12C)的原子量定为24,并用以确定原子量,以0.024kg12C所含的碳原子数为阿伏加德罗常数,下列数值:
①浓H2SO4的物质的量浓度;②氧气的溶解度;③气体摩尔体积;④阿伏加德罗常数;⑤氧元素的原子量,肯定不变的是
A、①②B、③④C、④⑤D、②
12、NA表示阿伏加德罗常数的值,则12克14C含有的碳原子数()
A等于NAB小于NAC大于NAD无法判断
13、NA表示阿伏加德罗常数的值,若某氖原子的质量是ag,12C原子的质量是bg,下列有关叙述中正确的是()
(A)、氖元素的原子量一定是12a/b
(B)、该氖原子的摩尔质量是aNAg
(C)、W克该氖原子的物质的量一定是W/(aNA)mol
(D)、W克该氖原子所含质子数是10W/a
14、某气体的摩尔质量为Mg••mol—1,NA表示阿伏加德罗常数的值,在一定的温度和压强下,体积为VL的该气体所含的分子数为X。
则
表示的是
A、以为单位VL该气体的质量B、以为单位1L该气体的质量
C、1L该气体中所含的分子数D、以L为单位1该气体的体积
15、在0℃和1.01×105Pa下,下列各组气体混合后得到的混合气体,其平均式量可能为40的是()
A、N2和O2B、CO2和O2C、SO2和CO2D、HI和Cl2
16、体积为1L的干燥容器中充入HCl气体后,测得容器中气体对氧气的相对密度为1.082。
用此气体进行喷泉实验,当喷泉停止后,进入容器中液体的体积是()
A、0.25LB、0.5LC、0.75LD、1L
△
17、某物质A在一定条件下加热分解,产物都是气体。
分解方程式为2A==B+2C+2D。
测得生成的混合气体对氢气的相对密度为d,则A的式量为()
A、7dB、5dC、2.5dD、2d
18、将1.5g两种金属的混合物粉末与足量的稀盐酸反应,反应完全后,得到标准状况下的氢气1.12L,则两种金属可能是()
A、Mg和CuB、Zn和CuC、Al和FeD、Mg和Al
19、将Fe、Mg、Al、Cu四种金属两两混和共20克,与足量Cl2充分反应后,质量变为55.5g,则符合题意的组合数为()
A、1组B、2组C、3组D、4组
20、将Mg、Al、Zn组成的混合物与足量盐酸作用,放出H2的体积为2.8L(标准状况下),则三种金属的物质的量之和可能为()
A、0.250molB、0.125molC、0.100molD、0.080mol
21、V2O3和V2O5按不同的物质的量之比混合可按计量发生完全反应,今欲制备V8O17,则V2O3和V2O5的物质的量之比应为()
A、1:
2B、2:
1C、3:
5D、5:
3
22、在一定条件下,气体A可发生反应:
2A(g)
B(g)+3C(g),若已知平衡时所得混合气体对H2的相对密度为4.25,则可推知A的相对分子质量为()
A、34B、8.5C、17D、16
23、由CO2、H2和CO组成的混合气体在同温同压下与N2的密度相同。
则该混合气体中CO2、H2和CO体积之比为()
A、29:
8:
13B、22:
1:
14C、13:
8:
29D、26:
16:
57
24、含氧质量占70%的CO和CO2的混合气体中,CO和CO2的物质的量之比
A、7:
10B、7:
3C、3:
1D、1:
3
25、一块不纯的铁已知它含有铜、铝、钙或镁等一种或几种金属杂质。
5.6克这样的铁块跟足量的稀硫酸完全反应时,生成2.24升(标准状况)氢气,则此铁块一定含有的金属杂质是()
A、铜B、铝C、钙D、镁
26、化学上以12C原子质量的1/12作为确定相对原子质量的标准,其它原子的质量跟它相比较所得的值,称为该原子的相对原子质量。
据此,得到下列各元素的相对原子质量:
C:
12.01、N:
14.01、O:
16.00、F:
19.00等(小数点后第三位四舍五入)。
现若将氟原子质量的1/50作为标准,并将50gF所含氟原子的物质的量定为1mol。
求:
(1)这时C、N、O的相对原子质量将分别是多少?
(2)这时的阿伏加德罗常数值是多少?
(3)这时气体摩尔体积(标准状况)应为多少?
(4)由新标准所确定的与1molH2发生反应的O2的质量为多少克?
解析
(1)此问有两种解法
解法一:
设任一原子的质量为m(X);原标准时任一元素的相对原子质量为原Mr(X),新标准时为新Mr(X)。
求解步骤为:
①求一个C原子的质量(单位略去):
m(C)=
=1.995×10–23
由此可推出任一原子质量的计算公式:
m(X)=
(a)
将F原子的原相对原子质量19.00代入(a)式即可求出1个氟原子的质量:
m(F)=
②求新标准下任一元素的相对原子质量
新Mr(X)=
(b)
至此,将已知的各元素在原标准下的相对原子质量分别代入(b)式即得:
新Mr(C)=12.01×50/19.00=31.58新Mr(N)=14.01×50/19.00=36.87
新Mr(O)=16.00×50/19.00=42.11
解法二:
新标准下氟的相对原子质量为:
新Mr(F)=m(F)/[m(F)/50]=50,而原Mr(F)=19.00,即新标准下的相对原子质量是原标准的50/19倍。
所以,分别代入即可求出答案(同上)。
(2)这时的阿伏加德罗常数即为50g氟所含有的氟原子数。
从上述知1个氟原子质量m(F)=
,所以50g氟所含原子数为
=1.58×1024,此数即是新标准时的阿伏加德罗常数。
(3)设所求气体摩尔体积(标准状况下)即新标准下阿伏加德罗常数个气体分子所占的体积为新Vm
解得新Vm=58.79(L/mol)
(4)新标准下0.5molO2的质量即1molO原子的质量,在数值上应与新标准下氧的相对原子质量相等。
即在新标准下与1molH2反应消耗氧气42.11g。
第二部分定律及运用
一、阿佛加德罗定律
1、定律内容:
(三同定一同)
在相同温度和压强下,相同体积的任何气体都含相同数的分子。
(微观解释?
)
阿伏伽德罗定律又称四同定律:
在相同温度和相同压强下,相同体积(即相同状况下)的任何气体都含有相同数目的分子。
注:
①对象:
气体(也适用于不反应混合气体,如:
相同状况下1L空气与1L氧气所含的分子数相同)。
②忽略:
气体分子本身的大小
③条件:
同T、P、V
④特例:
标况气体摩尔体积
⑤应用:
不同气体之间的比较,也可以同一种气体的比较
注意:
被比较的气体既可以是纯净气体又可以是混合气体
2、阿氏定律推论
理想气体状态方程(克拉珀珑方程):
Ⅰ.PV=nRT=
RTⅡ.PM=ρRT
(1)同T、P下体积之比:
语言表达:
同温同压时,任何气体的体积之比都等于其物质的量之比,也等于其分子数之比
(2)同T、V下压强之比:
(给足球打气)
语言表达:
同温同体积时,任何气体的压强之比都等于其物质的量之比,也等于其分子数之比
(3)同T、P、V[
n同]下质量之比:
语言表达:
同温同压同体积时,任何气体的质量之比都等于其摩尔质量之比,也就是其式量之比
(4)同T、P、m下体积之比:
反比
语言表达:
同温同压相同质量时,任何气体的体积之比都等于其摩尔质量之反比。
(5)同T、P、m下密度之比:
语言表达:
A.相同质量的任何气体的密度之比都等于其体积的反比
B.同温同压下等质量的任何气体的密度之比都等于其物质的量的反比,
也就是其分子个数之比
3、气体密度求算
(1)标况:
(2)非标况:
ρ=
=
(3)气体相对密度:
D=
=ρA/ρB
说明:
A.相对密度是在同温同压下两种气体的密度之比
B.既可以用于纯净气体之间的计算,也可以用于混合气体之间
4、气体的相对分子质量求算
(1)已知标况下气体密度:
M=22.4ρ标
(2)已知非标况下气体密度:
(3)已知两种气体的相对密度D,MA=D·MB
(4)混合气体平均相对分子质量
①
=
②
=
二、质量守恒定律
1.内容:
参加化学反应的物质的质量总和等于反应后生成的物质的质量总和。
2.实质:
化学反应前后元素的种类和原子的个数不发生改变。
三、电荷守恒定律
1、内容:
阳离子带电荷总数等于阴离子带电荷总数
2、实质:
:
电中性原理
例题选讲
一、电荷守恒定律
例1:
取取100mlFe(NO3)2与Cu(NO3)2的混合液,若溶液中两物质的物质的量相等,在混合液中加入2.5mol/LNaOH溶液15ML恰好完全沉淀,则混合液中NO-3离子的浓度为
例2:
Cu和Mg的合金4.6完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4480的NO2气体和336N2O4的气体(都折算到标准状况)在反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,生成沉淀的质量为:
A、9.02gB、8.51gC、8.26gD、7.04g
例3:
某实验室用下列溶质配制一混合溶液,如:
c(K+)==
c(Na+)==c(Cl—)==c(SO42—),则其溶质可能为()
A、KCl、K2SO4B、NaCl、Na2SO4、K2SO4
C、KCl、Na2SO4、NaClD、KCl、K2SO4、Na2SO4
例4:
在硫酸铝、硫酸钾和明矾的混合溶液中,如果c(SO42-)=0.2mol·L-1,当加入等体积的0.2mol·L-1KOH溶液时,生成沉淀恰好溶解。
则原混合物中K+的物质的量浓度是()
A.0.2mol·L-1B.0.25mol·L-1
C.0.45mol·L-1D.0.225mol·L-1
二、质量守恒定律的直接应用
【例1】有一在空气里暴露过的KOH固体样品,经分析其含水7.65%,含K2CO34.32%,其余是KOH。
若将ag样品放入bmL1mol/L的盐酸中,使其充分作用后,残酸用25.25mLcmol/L的KOH溶液恰好中和完全。
蒸发所得溶液,得到固体质量的表达式中(单位g)
A.只含有aB.只含有bC.必含有bD.一定有a、b和c
【解析】本题如使用Cl原子守恒的方法可大大简化解题步骤。
由题意,反应后溶液为KCl溶液,其中的Cl-来自盐酸,所以所得KCl固体的物质的量与HCl的物质的量相等,即为0.001bmol,质量为0.0745bg。
如果解题时使用ag这个数据,也能获得答案,此时答案中也会含有b,请读者自行解答。
本题正确答案为C。
【例2】在一定条件下,16gA和22gB恰好反应生成C和4.5gD。
在相同条件下,8gA和15gB反应可生成D和0.125molC。
从上述事实可推知C的式量为_________。
【解析】根据质量守恒定律,当16gA与22gB恰好反应生成4.5gD的同时,生成C的质量应为16+22-4.5=33.5g,当8gA和15gB反应时,根据判断B是过量的,A与C的质量关系应是16∶33.5=8∶x,x=16.75g,MC=16.75g/0.125mol=134g/mol,即C的式量为134。
练习1、在标准状况下,aL的氢气和氯气的混合气体经光照反应后,所得气体恰好使bmolNaOH完全转化为盐,那么a与b的关系不可能是()
A、b=
B、b<
C、b>
D、b≥
练习2、一定条件、一定体积的CO2、CO、O2组成的混合气体全部转化为CO2,恢复至原条件,体积为90mL。
原混合气体的体积可能是()
A、90mLB、100mLC、115mLD、135mL
练习3:
将NO2、NH3、O2混合气体26.88L通过足量稀H2SO4,溶液质量增加45.76克,气体体积缩为2.24L(气体均换算成STP),求混合气体的平均相对分子质量。
讨论:
①当剩余气体NO,则:
②若混合气体为O2,则:
例、已知NaHS、MgSO4、NaHSO3组成的混和物中,硫元素的质量分数为a%,则混和物中氧元素的质量分数为
A、a%B、2a%C、1-0.0175aD、1-0.0075a
三、阿伏加德罗定律的直接应用
【例】:
在一密闭容器中,同一不漏气可滑动的活塞隔开,左边充有N2,右边充有H2和O2的混合气体。
在20℃时,将右边混合气体点燃,反应后冷却到原来温度。
若活塞原来离气缸左端的距离为总长的1/4,反应后静止于气缸的正中(忽略水蒸气),则原来H2和O2的体积比5/4或7/2。
练习1、如右图所示,密闭筒形的容器内有活塞位于距一端全长1/5处,在标准状况下若将H2、O2混合气点燃引爆,活塞先左弹(设容器不漏气),恢复原温度后,活塞右滑停留于筒的中央,则原来H2和O2的体积比最接近的是()
A、7:
1B、1:
3C、1:
1D、3:
1
练习2:
一定温度下,在两个大小相同的密闭容器中分别盛放16gX气体和56gN2,测得两容器的压强分别为1.01×105Pa和4.04×105P,则x可能是什么气体。
Mx=32
O2
练习3:
某恒容容器的质量为50.0克,当它充满CO2气体时,质量为58.8克。
如改改装甲烷,在相同条件下,充满甲烷时,质量为多少克?
四、阿伏加德罗定律与化学方程式计
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- 第三章 物质的量 第三 物质