江苏高考化学二轮讲义3 专题三 化学常用计量及其应用.docx
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江苏高考化学二轮讲义3专题三化学常用计量及其应用
理解相对原子质量、相对分子质量的含义,并能进行有关计算。
理解溶液、溶解度、溶液中溶质的质量分数等概念。
理解物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积(标准状况下)、物质的量浓度、阿伏加德罗常数的含义,并能进行有关计算(混合气体的平均相对分子质量的相关计算不作要求)。
掌握一定溶质质量分数溶液和物质的量浓度溶液的配制方法。
阿伏加德罗常数及其应用
1.与气体摩尔体积22.4L·mol-1相关的NA的应用
(1)非标准状况下的气体、标准状况下的非气体均不适用22.4L·mol-1进行物质的量的计算。
(2)常见物质在标准状况下的状态:
溴、H2O、HF、苯、己烷、CCl4、CH2Cl2、CHCl3、CH3OH、CH3CH2OH、碳原子数大于4的烃(除新戊烷外)均为液体,SO3为固体,已知体积的以上物质的物质的量均不能用n=
计算。
2.与物质的组成相关的NA的应用
(1)稀有气体(单原子分子)、臭氧(O3)、白磷(P4)分子中的原子数目,不能认为单质分子都是双原子分子。
(2)一定质量含某核素的物质中的质子、中子、电子或原子的数目。
(3)Na2O2、KO2中的阴、阳离子个数比,前者为1∶2,后者为1∶1;熔融的NaHSO4中的阳离子数目(阳离子只有Na+)。
(4)等物质的量的羟基与氢氧根离子所含质子、电子或原子数目。
(5)等质量的最简式相同的有机物(如烯烃)、同素异形体、N2与CO、NO2与N2O4等含有的原子、分子数目。
(6)注意特殊物质的摩尔质量,如D2O、18O2、H37Cl等。
(7)一定物质的量的有机物中共价键的数目(苯环、萘环中无碳碳双键),如CnH2n+2中共价键的数目为3n+1。
(8)1mol金刚石、石墨中的C—C键数目分别为2NA、1.5NA;1molSiO2中Si—O键数目为4NA;1molP4中的P—P键数目为6NA。
3.与氧化还原反应相关的NA的应用
(1)歧化反应类:
Na2O2与CO2、H2O的反应,Cl2与NaOH(冷稀、浓热)、H2O的反应。
(2)变价金属(Fe、Cu)与强、弱氧化剂(Cl2/Br2、S/I2)反应类。
(3)Fe与浓、稀硝酸,Cu与浓、稀硝酸反应类。
(4)足量、不足量Fe与稀硝酸,足量Fe与浓硫酸反应类。
(5)足量KMnO4与浓盐酸,足量MnO2与浓盐酸,足量Cu与浓硫酸反应类。
(6)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+。
4.与可逆反应相关的NA的应用
在NA的应用中,常涉及以下可逆反应:
(1)2SO2+O2
2SO3
PCl3+Cl2PCl5
2NO2N2O4
N2+3H2
2NH3
(2)Cl2+H2OHCl+HClO
(3)NH3+H2ONH3·H2ONH
+OH-
5.与电解质溶液中粒子数目判断相关的NA的应用
审准题目要求,是突破该类题目的关键。
(1)溶液中是否有“弱粒子”,即是否存在弱电解质或能水解的“弱离子”,如1L1mol·L-1的乙酸或1L1mol·L-1乙酸钠溶液中CH3COO-数目均小于NA。
(2)题目中是否指明了溶液的体积,如在pH=1的HCl溶液中,因溶液体积未知而无法求算H+的数目。
(3)所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=1的H2SO4溶液中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。
1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)(2019·高考江苏卷)常温常压下,氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2LH2,转移电子的数目为6.02×1023。
( )
(2)(2017·高考江苏卷)常温常压下,锌与稀H2SO4反应生成11.2LH2,反应中转移的电子数为6.02×1023。
( )
(3)(2016·高考江苏卷)常温常压下,22.4LCl2中含有的分子数为6.02×1023个。
( )
(4)(2015·高考江苏卷)若H2O2分解产生1molO2,理论上转移的电子数约为4×6.02×1023。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)×
2.(2014·高考江苏卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。
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
详细分析:
选A。
A.O2和O3都是由O元素组成的,1.6g混合气体含有O原子的物质的量为
=0.1mol,即0.1NA。
B.丙烯酸的结构简式为
,分子中含有C=C键和C=O键,因此0.1mol丙烯酸含有0.2NA个双键。
C.标准状况下苯为液体,11.2L苯的物质的量远大于0.5mol,所含分子数远大于0.5NA。
D.过氧化钠与水的反应为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,其中O元素发生自身的歧化反应,由-1价变为0价和-2价,生成1molO2时,转移2mol电子,因此生成0.1molO2时,转移0.2NA个电子。
3.(2019·高考全国卷Ⅱ)已知NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是( )
A.3g3He含有的中子数为1NA
B.1L0.1mol·L-1磷酸钠溶液含有的PO
数目为0.1NA
C.1molK2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6NA
D.48g正丁烷和10g异丁烷的混合物中共价键数目为13NA
详细分析:
选B。
3g3He的物质的量为1mol,每个3He含1个中子,则1mol3He含1mol中子,A项正确;该溶液中含0.1molNa3PO4,由于部分PO
水解,故溶液中PO
的数目小于0.1NA,B项错误;K2Cr2O7中Cr元素为+6价,1molK2Cr2O7被还原成Cr3+时,得到6mol电子,C项正确;正丁烷和异丁烷互为同分异构体,每个分子中均含10个C—H键和3个C—C键,即每个分子中含13个共价键,则48g正丁烷和10g异丁烷的混合物中含13mol共价键,D项正确。
4.(2018·高考全国卷Ⅰ)NA是阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是( )
A.16.25gFeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA
B.22.4L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA
C.92.0g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA
D.1.0molCH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA
详细分析:
选B。
16.25gFeCl3的物质的量n(FeCl3)=0.1mol,如果氯化铁完全水解,则生成0.1molFe(OH)3,而氢氧化铁胶体粒子由许多氢氧化铁分子聚集而成,故氢氧化铁胶体粒子数远小于0.1NA,A项错误;氩气是单原子分子,1molAr含18mol质子,B项正确;甘油(丙三醇)的分子式为C3H8O3,相对分子质量为92,1mol(92.0g)甘油含3mol羟基,C项错误;甲烷与氯气在光照下反应会生成四种有机产物,即1.0mol甲烷反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4共为1mol,D项错误。
NA试题“一算、二定、三判断”的解题思路
一算:
利用基本公式n=
=
=c·V,用已知的物理量计算物质的量。
注意公式n=
(Vm=22.4L/mol)的使用范围(标准状况下的气体)。
对于公式n=c·V(V指溶液体积),若选项未指明c或V,不能计算物质的量,则此选项错误。
二定:
确定上步所求物质的量与选项中所求物理量的关系。
注意此步涉及物质的结构、盐类水解、弱电解质的电离、可逆反应、氧化还原反应中电子转移等。
三判断:
判断选项中所求物理量是否正确。
题组一 涉及物质状态、组成的NA的计算
1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)标准状况下,11.2L苯中含有分子数为0.5NA。
( )
(2)常温常压下,35.5g氯气与足量镁粉充分反应,转移的电子数为2NA。
( )
(3)常温常压下,22.4LNO2和CO2的混合气体含有的氧原子数为2NA。
( )
(4)2.24LCO和CO2混合气体中含有的碳原子数为0.1NA。
( )
(5)2.24LCO2中含有的原子数为0.3×6.02×1023。
( )
(6)32g18O2中含有2NA个氧原子。
( )
(7)17g—OH与17gOH-所含电子数均为10NA。
( )
(8)相同质量的N2O4与NO2中所含原子数相同。
( )
(9)乙烯和环丙烷(C3H6)组成的28g混合气体中含有3NA个氢原子。
( )
(10)30g甲醛中含共用电子对总数为4NA。
( )
(11)4.5gSiO2晶体中含有的硅氧键数为0.3NA。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)√ (9)× (10)√ (11)√
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。
下列有关叙述正确的是( )
A.25℃时,1LpH=11的氨水中OH-为0.001NA
B.标准状况下,2.24LSO3中氧原子数为0.3NA
C.4.6g乙醇中含有的共价键数为0.7NA
D.3.6gD2O所含质子数为2NA
答案:
A
题组二 涉及可逆反应及电子转移数目的计算
3.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)标准状况下,22.4LNO2气体中所含分子数为NA。
( )
(2)标准状况下,0.1molCl2溶于水,转移的电子数为0.1NA。
( )
(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)5.6g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3NA。
( )
(5)1molCl2参加反应转移的电子数一定为2NA。
( )
(6)足量Cl2与含1molNaOH的浓溶液反应转移
mole-。
( )
(7)足量Fe与含1molH2SO4的浓溶液在加热条件下彻底反应生成0.5molSO2。
( )
(8)1molNa2O2与足量CO2充分反应转移的电子数为2NA。
( )
(9)50mL12mol·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA。
( )
(10)标准状况下,6.72LNO2与水充分反应转移的电子数为0.1NA。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)× (9)× (10)×
4.据《化学进展》报道,我国在新型储氢材料LiMgNH体系的储放氢性能研究上取得了新进展。
该体系释氢和储氢的原理为3Mg(NH2)2+12LiH
Mg3N2+4Li3N+12H2。
NA代表阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是( )
A.1molMg3N2中含阴离子数为2NA
B.每消耗4.0gLiH时转移电子数为NA
C.通常状况下,44.8LH2中含氢原子数为4NA
D.1molLiH与足量水反应产生H2分子数为0.5NA
答案:
A
题组三 涉及溶液中粒子数目的计算
5.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(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)0.1molAlCl3完全水解转化为氢氧化铝胶体,生成0.1NA个胶粒。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)×
一定物质的量浓度溶液的配制及相关计算
1.一定物质的量浓度溶液的配制
(1)配制溶液的六种仪器:
托盘天平、量筒、烧杯、容量瓶、玻璃棒、胶头滴管。
(2)配制溶液的八步操作:
计算→称量(量取)→溶解(稀释)并冷却→转移→洗涤→定容→摇匀→装瓶并贴签。
(3)容量瓶使用的两个“不能”
①容量瓶是精确配制溶液的仪器,不能用于溶解、稀释和长时间贮存液体。
②容量瓶的规格是固定的,不能配制任意体积的溶液,所配溶液的体积一定要与容量瓶的容积相同。
(4)明确误差分析的思维流程与方法
2.物质的量浓度及相关计算
灵活利用三个守恒关系
(1)稀释前后溶质的物质的量守恒:
c(浓溶液)·V(浓溶液)=c(稀溶液)·V(稀溶液)。
(2)溶液中粒子之间正、负电荷守恒(溶液呈电中性)。
(3)质量守恒:
反应前后同种原子的质量相等。
1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)(2019·高考江苏卷)将4.0gNaOH固体置于100mL容量瓶中,加水至刻度,配制1.000mol·L-1NaOH溶液。
( )
(2)(2018·高考全国卷Ⅱ)配制0.4000mol·L-1的NaOH溶液,称取4.0g固体NaOH于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至250mL容量瓶中定容。
( )
(3)(2017·高考海南卷)容量瓶和滴定管使用前均需要检漏。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)√
2.(2017·高考全国卷Ⅱ)Na2S2O3溶液不稳定,使用前需标定。
配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和________;蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用,其目的是杀菌、除________及二氧化碳。
详细分析:
由于Na2S2O3溶液不稳定,使用前需标定,配制该溶液时无需用容量瓶,只需粗略配制,故配制Na2S2O3溶液时,还需要用到的玻璃仪器为量筒;所用蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用,这样能除去水中溶解的氧气和CO2,且能杀菌。
答案:
量筒 氧气
3.(2017·高考天津卷)准确称取AgNO3基准物4.2468g(0.0250mol)后,配制成250mL标准溶液,放在棕色试剂瓶中避光保存,备用。
将称得的AgNO3配制成标准溶液,所使用的仪器除烧杯和玻璃棒外还有______________________________________。
详细分析:
配制一定物质的量浓度的AgNO3标准溶液,除烧杯和玻璃棒外,还需用到的仪器有250mL(棕色)容量瓶、胶头滴管。
答案:
250mL(棕色)容量瓶、胶头滴管
4.(2016·高考全国卷Ⅱ)一种双氧水的质量分数为27.5%(密度为1.10g/cm3),其浓度为________mol/L。
详细分析:
c=
=
mol/L=8.9mol/L。
答案:
8.9
题组一 一定物质的量浓度溶液的配制
1.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( )
详细分析:
选B。
A项,称量时应左物右码;C项,转移溶液时应用玻璃棒引流;D项,定容时胶头滴管不能伸入容量瓶中。
2.利用碳酸钠晶体(Na2CO3·10H2O)配制1000mL0.5mol/L的碳酸钠溶液,假如其他操作均准确无误,下列情况会引起配制溶液的浓度偏高的是( )
A.称取碳酸钠晶体100g
B.定容时俯视观察刻度线
C.移液时,对用于溶解碳酸钠晶体的烧杯没有进行冲洗
D.定容后,将容量瓶振荡摇匀,静置发现液面低于刻度线,于是又加入少量水至刻度线
详细分析:
选B。
配制1000mL0.5mol/L的碳酸钠溶液需称取143.0gNa2CO3·10H2O,浓度偏低;定容时俯视观察刻度线,会造成所配溶液的体积偏小,浓度偏高;未冲洗溶解碳酸钠晶体的烧杯,会造成碳酸钠损失,浓度偏低;定容后又加水,会造成所配溶液的体积偏大,浓度偏低。
溶液配制操作的注意事项
(1)仪器的选用要注意思维有序,从配制步骤角度排查还需要的仪器。
(2)用玻璃棒引流时,玻璃棒末端应插入刻度线以下并接触瓶壁,但玻璃棒不能接触瓶口。
(3)溶液配制过程中,若有任何引起误差的操作均应重新配制。
(4)导致溶液浓度偏低的错误操作:
NaOH在称量纸上称量;左码右物(用游码);洗涤或转移时溶液溅出;未洗涤烧杯及玻璃棒;超过刻度线时用胶头滴管吸出液体;定容时仰视;定容摇匀后发现液面低于刻度线再加水。
(5)导致溶液浓度偏高的错误操作:
砝码生锈;定容时俯视;未等溶液冷却至室温就定容。
题组二 有关溶液浓度的计算
3.VL(标准状况)相对分子质量为M的某气态化合物X,溶于mg水中,得到溶质(X)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。
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.溶质质量分数w=
D.溶液密度ρ=
详细分析:
选C。
由c=
可知,D项正确;由c=
=
可知,B项正确;由w=
=
可知,A项正确,C项错误。
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-1 B.
mol·L-1
C.
mol·L-1D.
mol·L-1
详细分析:
选D。
注意混合溶液分成两等份,由Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓、Ba2++SO
===BaSO4↓可知,原溶液中n(Mg2+)=2×
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,则c(K+)=
mol·L-1。
5.已知溶质质量分数为98%的浓硫酸,其物质的量浓度为18.4mol·L-1。
取10mL该硫酸与amL水混合,配制成溶质质量分数为49%的硫酸,其物质的量浓度为bmol·L-1,则a、b分别为( )
A.a=10,b=9.2 B.a<10,b>9.2
C.a>10,b<9.2D.a>10,b=9.2
详细分析:
选C。
由c=
得ρ=
=
=1.84g·mL-1,根据稀释前后溶质质量相等得1.84g·mL-1×10mL×98%=(1.84g·mL-1×10mL+amL×1g·mL-1)×49%,解得a=18.4>10。
由c=
可知,稀释前后,有
=
,即
=
,则b=9.2×
,而对于硫酸溶液来说,浓度越大,密度越大,故
<1,因此b<9.2。
两溶液混合的定性判断规律
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=
。
(2)两溶液等体积混合
①若溶液的密度大于溶剂的密度,则w>
,如H2SO4溶液。
②若溶液的密度小于溶剂的密度,则w<
,如氨水、酒精溶液。
[专题强化训练]
一、单项选择题
1.(2019·连云港高三联考)NA代表阿伏加德罗常数,下列有关叙述正确的是( )
A.0.1mol的白磷(P4)或甲烷中所含的共价键数目均为0.4NA
B.足量的Fe粉与1molCl2充分反应转移的电子数目为2NA
C.1.2gNaHSO4晶体中含有的离子总数为0.03NA
D.25℃时,pH=13的1.0LBa(OH)2溶液中含有的OH-数目为0.2NA
详细分析:
选B。
A.白磷为正四面体结构,1个白磷分子中含有6个共价键,则0.1mol白磷中含有的共价键数目为0.6NA,1个甲烷分子中含有4个共价键,所以0.1mol甲烷中含有的共价键数目为0.4NA,故A错误;B.1molCl2与足量Fe粉反应生成FeCl3,转移电子的物质的量为2mol,数目为2NA,故B正确;C.NaHSO4晶体中含有Na+和HSO
,1.2gNaHSO4的物质的量为1.2g÷120g/mol=0.01mol,则含有离子的物质的量为0.02mol,总数为0.02NA,故C错误;D.25℃时,pH=13的1.0LBa(OH)2溶液中OH-的物质的量浓度为0.1mol/L,则n(OH-)=1.0L×0.1mol/L=0.1mol,OH-的数目为0.1NA,故D错误。
2.(2019·淮安、宿迁高三期中)设NA为阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是( )
A.标准状况下,11.2L苯中所含C—H键数目为3NA
B.7.8gNa2S和Na2O2组成的混合物,所含阴离子总数为0.1NA
C.1molCl2发生反应时,转移的电子数一定为2NA
D.常温下,pH=2的H2SO4溶液中所含H+数目为0.01NA
详细分析:
选B。
A.标准状况下,苯不是气态,11.2L苯中所含C—H键数目不是3NA,故A错误;B.7.8g即0.1molNa2S和Na2O2组成的混合物,所含阴离子总数为0.1NA,故B正确;C.1molCl2发生反应时,转移的电子数不一定为2NA,如1molCl2发生反应:
Cl2+H2OHCl+HClO时,转移的电子数为NA,故C错误;D.H2SO4溶液的体积不确定,所含H+数目无法计算,故D错误。
3.NA代表阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是( )
A.常温常压下,124gP4中所含P—P键数目为4NA
B.100mL1mol·L-1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为0.1NA
C.标准状况下,11.2L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA
D.密闭容器中,2molSO2和1molO2催化反应后分子总数为2NA
详细分析:
选C。
每个P4分子中含6个P—P键,124gP4的物质的量为1mol,含6molP—P键,A项错误;该溶液中虽然含0.1molFeCl3,但由于Fe3+部分水解,即溶液中Fe3+数目小于0.1NA,B项错误;标准状况下,11.2L甲烷和乙烯的混合气体为0.5mol,根据1molCH4和1molC2H4均含4molH原子可知,0.5mol混合气体中含2molH原子,C项正确;SO2和O2的反应为可逆反应,即反应后容器中同时含有SO2、O2和SO3,分子总数大于2NA,D项错误。
4.阿伏加德罗常数的值为NA。
下列说法正确的是( )
A.1L0.1mol·L-1NH4Cl溶液中,NH
的数量为0.1NA
B.2.4gMg与H2SO4完全反应,转移的电子数为0.1NA
C.标准状况下,2.24LN2和O2的混合气体中分子数为0.2NA
D.0.1molH2和0.1molI2于密闭容器中充分反应后,其分子总数为0.2NA
详细分析:
选D。
溶液中含0.1molNH4Cl,由于NH
部分水解,即NH
的数量少于0.1NA,A项错误;2.4gMg为0.1mol,与H2SO4完全反应转移0.2mol电子,B项错误;标准状况下,2.24LN2和O2的混合气体为0.1mol,其分子
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