(新課改省份專版)2022高考化學一輪復習 第一章 化學計量 1.1 物質的量 氣體摩爾體積學案(含解析)
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1、(新課改省份專版)2022高考化學一輪復習 第一章 化學計量 1.1 物質的量 氣體摩爾體積學案(含解析) 考點(一) 物質的量、氣體摩爾體積 【點多面廣精細研】 1.物質的量(n) (1)含義:物質的量是一個物理量,表示含有一定數(shù)目粒子的集合體,單位為mol。 (2)數(shù)值:1 mol粒子集合體所含的粒子數(shù)與0.012_kg 12C中所含的碳原子個數(shù)相同,約為6.02×1023。 2.阿伏加德羅常數(shù)(NA) (1)概念:1 mol任何粒子所含的粒子數(shù),通常用6.02×1023_mol-1表示。 (2)關系:物質的量、粒子數(shù)(N)與阿伏加德羅常數(shù)的關系為。 3.摩
2、爾質量(M) (1)概念:單位物質的量的物質所具有的質量,單位:g·mol-1。 (2)數(shù)值:當粒子的摩爾質量以g·mol-1為單位時,在數(shù)值上等于該粒子的相對分子(原子)質量。 (3)關系:物質的量、物質的質量與摩爾質量的關系為。 [注意] 摩爾質量、相對分子質量、質量是三個不同的物理量,具有不同的單位。如H2O的摩爾質量為18 g·mol-1,H2O的相對分子質量為18,1 mol H2O的質量為18 g。 4.氣體摩爾體積(Vm) (1)影響物質體積的因素 (2)概念:在一定條件下,單位物質的量的氣體所占的體積,單位:L/mol(或L·mol-1),標準狀況下(0 ℃,
3、101 kPa),Vm=22.4_L·mol-1。 (3)相關計算 ①基本表達式:Vm=; ②與氣體質量的關系:=; ③與氣體分子數(shù)的關系:=。 (4)影響因素:氣體摩爾體積的數(shù)值不是固定不變的,它決定于氣體所處的溫度和壓強。 [小題練微點] 判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。 (1)1 mol H2O中含有2 mol氫和1 mol氧( ) (2)0.012 kg 12C中含有約6.02×1023個碳原子( ) (3)58.5 g NaCl晶體中所含的粒子數(shù)目約為6.02×1023( ) (4)1 mol OH-的質量是17 g·mol-1(
4、 ) (5)標準狀況下,22.4 L氧氣與22.4 L苯中所含分子數(shù)均為NA( ) (6)11 g CO2的體積為5.6 L( ) 答案:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× [學霸微提醒] (1)阿伏加德羅常數(shù)有單位,應寫為6.02×1023 mol-1,不能僅寫數(shù)值6.02×1023。 (2)氣體摩爾體積的使用“條件”一般指標準狀況,即 0 ℃、1.01×105 Pa;使用對象必須是氣體物質,可以是單一氣體,也可以是混合氣體。水、酒精、SO3、CCl4、苯等物質在標準狀況下不是氣體。 (3)在標準狀況下,氣體摩爾體積約為22.4 L·mol-1
5、,但在非標準狀況下,1 mol氣體的體積也可能是22.4 L。 1.(2018·全國卷Ⅲ)下列敘述正確的是( ) A.24 g鎂與27 g鋁中,含有相同的質子數(shù) B.同等質量的氧氣和臭氧中,電子數(shù)相同 C.1 mol重水與1 mol水中,中子數(shù)比為2∶1 D.1 mol乙烷和1 mol乙烯中,化學鍵數(shù)相同 解析:選B 24 g Mg、27 g Al的物質的量均為1 mol,1個Mg原子和1個Al原子所含的質子數(shù)分別為12、13,故24 g鎂與27 g鋁中含有的質子分別為12 mol和13 mol,A項錯誤;等質量的氧氣和臭氧,所含氧原子數(shù)相等,故電子數(shù)相同,B項正確;1
6、個D2O分子含有10個中子,1個H2O分子含有8個中子,1 mol重水與1 mol水中含有的中子數(shù)之比為10∶8(5∶4),C項錯誤;1個乙烷分子中含有7個共價鍵,而1個乙烯分子中含有6個共價鍵,故1 mol乙烷與1 mol 乙烯中,含有的化學鍵數(shù)之比為7∶6,D項錯誤。 2.下列敘述正確的是( ) A.1.00 mol NaCl中含有 6.02×1023個 NaCl 分子 B.1.00 mol NaCl中,所有Na+的最外層電子總數(shù)為 8×6.02×1023 C.欲配制 1.00 L 1.00 mol·L-1的 NaCl 溶液,可將 58.5 g NaCl 溶于1.00 L水中
7、D.電解58.5 g 熔融的 NaCl,能產(chǎn)生22.4 L 氯氣(標準狀況)、23.0 g 金屬鈉 解析:選B NaCl是離子化合物,故A錯誤;Na+最外層有8個電子,所以1.00 mol Na+的最外層電子總數(shù)為8×6.02×1023,故B正確;欲配制1.00 L NaCl溶液,所需水的體積應小于1.00 L,故C錯誤;電解58.5 g熔融的NaCl,根據(jù)電解方程式:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,得出生成標準狀況下11.2 L氯氣,故D錯誤。 以物質的量為中心的換算關系 [考法感悟] 1.(2018·全國卷Ⅰ)NA是阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是(
8、) A.16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3膠體粒子數(shù)為0.1NA B.22.4 L(標準狀況)氬氣含有的質子數(shù)為18NA C.92.0 g甘油(丙三醇)中含有羥基數(shù)為1.0NA D.1.0 mol CH4與Cl2在光照下反應生成的CH3Cl分子數(shù)為1.0NA 解析:選B Fe(OH)3膠體粒子是若干個Fe(OH)3的集合體,A項錯誤;氬氣是單原子分子,標準狀況下,22.4 L氬氣的物質的量為1 mol,含有的質子數(shù)為18NA,B項正確;92.0 g 甘油的物質的量為1 mol,每個甘油分子含有3個羥基,所以1 mol甘油含有的羥基數(shù)為3.0NA,C項錯誤;CH4與Cl
9、2發(fā)生取代反應生成的有機物除了CH3Cl以外,還有CH2Cl2、CHCl3和CCl4,生成的CH3Cl分子數(shù)小于1.0NA,D項錯誤。 2.(2018·全國卷Ⅱ)NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是( ) A.常溫常壓下,124 g P4中所含P—P鍵數(shù)目為4NA B.100 mL 1 mol·L-1 FeCl3溶液中所含F(xiàn)e3+的數(shù)目為0.1NA C.標準狀況下,11.2 L甲烷和乙烯混合物中含氫原子數(shù)目為2NA D.密閉容器中,2 mol SO2和1 mol O2催化反應后分子總數(shù)為2NA 解析:選C 124 g P4的物質的量為1 mol,每個P4分子中含有6個P—
10、P鍵,所以含有P—P鍵數(shù)目為6NA,A項錯誤;Fe3+在水溶液中能發(fā)生水解,100 mL 1 mol·L-1 FeCl3溶液中所含F(xiàn)e3+的數(shù)目小于0.1NA,B項錯誤;標準狀況下,11.2 L甲烷和乙烯混合物的物質的量為0.5 mol,每個甲烷和乙烯分子都含有4個氫原子,所以含有氫原子數(shù)目為2NA,C項正確;SO2和O2的化合反應為可逆反應,2 mol SO2和1 mol O2催化反應后,混合氣體的物質的量大于2 mol,即分子總數(shù)大于2NA,D項錯誤。 3.(2018·浙江11月選考)設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法不正確的是( ) A.32 g S8(分子結構:)中的共價鍵數(shù)目
11、為NA B.2 g由HO和2H2O組成的物質中含有的質子數(shù)為NA C.8 g CuO與足量H2充分反應生成Cu,該反應轉移的電子數(shù)為0.2NA D.標準狀況下,11.2 L Cl2溶于水,溶液中Cl-、ClO-和HClO的微粒數(shù)之和為NA 解析:選D A選項,32 g S8中含共價鍵×8 mol=1 mol,數(shù)目為NA,正確;B項,HO和2H2O的摩爾質量均為20 g·mol-1,且均為10電子分子,2 g混合物的物質的量為0.1 mol,其含電子數(shù)為NA,質子數(shù)也為NA,正確;C選項,8 g CuO為0.1 mol,被還原成0.1 mol Cu轉移0.2 mol電子,轉移電子數(shù)為0.
12、2NA,正確;D選項,氯氣與水反應為可逆反應,溶液中存在大量Cl2分子,三種微粒數(shù)之和小于NA,錯誤。 [題點精析] 解答阿伏加德羅常數(shù)應用題的“六大關注點” 關注點1.看氣體摩爾體積的使用條件及物質所處的狀態(tài) [對點練] 1.判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。 (1)常溫常壓下,22.4 L Cl2中含有的分子數(shù)為6.02×1023個( ) (2)標準狀況下,80 g SO3的體積約為22.4 L( ) (3)2.24 L CO2中含有的原子數(shù)為0.3NA( ) (4)標準狀況下,22.4 L N2和O2的混合氣體中含有的分子數(shù)為N
13、A( ) (5)用惰性電極電解食鹽水,若線路中通過NA電子的電量,則陽極產(chǎn)生氣體11.2 L( ) 答案:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× 關注點2.注意某些物理量與物質所處的狀況無關 設置一些與計算無關的干擾條件,如給出非標準狀況下的氣體的物質的量或質量,干擾正確判斷。具體為 ①物質的量或質量與物質所處狀況無關。 ②物質的量或質量確定時,物質所含的粒子數(shù)與溫度、壓強等外界條件無關。 [對點練] 2.判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。 (1)常溫常壓下,3.2 g O2所含的原子數(shù)為0.2NA( ) (2)標準狀況下,18 g
14、 H2O所含的氧原子數(shù)目為NA( ) (3)常溫常壓下,40 g SO3中含2NA個原子( ) (4)常溫常壓下,92 g NO2和N2O4的混合氣體中含有的原子總數(shù)為6NA( ) (5)常溫常壓下,14 g由N2與CO組成的混合氣體含有的原子數(shù)目為NA( ) 答案:(1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)√ 關注點3.記住特殊物質的組成與結構 ①記住最簡式相同的物質,如NO2和N2O4,乙烯和丙烯(C3H6)等,如質量相同的乙烯和丙烯所含的原子數(shù)、電子數(shù)均相等。 ②記住特殊物質的結構,如Na2O2是由Na+和O構成,而不是Na+和O2-;NaCl為離子化合物,只有
15、離子,沒有分子等。 ③熟記特殊物質中所含微粒(分子、原子、電子、質子、中子等)的數(shù)目,常考查的特殊微粒如Ne、D2O、18O2、O3、P4、H37Cl、—OH、OH-等。 ④記住物質中所含化學鍵的數(shù)目,如1 mol硅中含Si—Si鍵的數(shù)目為2NA,1 mol SiO2中含Si—O鍵的數(shù)目為4NA,再如H2O2、CnH2n+2中化學鍵的數(shù)目分別為3、3n+1等。 ⑤記住摩爾質量相同的物質,如N2、CO、C2H4等。 [對點練] 3.判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。 (1)7.8 g Na2O2中含有的陰離子數(shù)為0.1NA( ) (2)12 g NaHSO4晶
16、體中陽離子和陰離子的總數(shù)為0.3NA( ) (3)78 g苯中含有碳碳雙鍵的數(shù)目為3NA( ) (4)將0.1 mol FeCl3溶于水中形成膠體后含有膠體粒子的數(shù)目為0.1NA( ) (5)1.8 g重水(D2O)中含NA個中子( ) (6)丙烯和環(huán)丙烷組成的42 g混合氣體中氫原子的個數(shù)為6NA( ) 答案:(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ 關注點4.注意溶液中電解質的行為 題目常在難電離、易水解粒子的數(shù)目計算,電解質組成,溶液體積等因素上設置陷阱。解題時注意以下陷阱。 ①是否指明了溶液的體積。 ②是否有弱電解質或可水解的鹽,如
17、1 L 0.1 mol·L-1的乙酸溶液和1 L 0.1 mol·L-1的乙酸鈉溶液中,含有CH3COO-的數(shù)目不相等且都小于0.1NA。 ③所給條件是否與電解質的組成有關,如pH=1的H2SO4溶液,c(H+)=0.1 mol·L-1,與電解質的組成無關;而0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液,c(OH-)=0.1 mol·L-1,與電解質的組成有關。 [對點練] 4.判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。 (1)1 L 1 mol·L-1的Na2CO3溶液中含有NA個CO( ) (2)1 L 0.5 mol·L-1 CH3COOH溶液中,CH3COO-的
18、個數(shù)為0.5NA( ) (3)0.1 mol·L-1的NaHSO4溶液中,陰、陽離子的數(shù)目之和為0.2NA( ) (4)等體積、等物質的量濃度的NaCl和KCl溶液中,陰、陽離子數(shù)目之和均為2NA( ) (5)25 ℃時,pH=13的1.0 L Ba(OH)2溶液中含有的OH-數(shù)目為0.2NA( ) (6)1.0 L 1.0 mol·L-1的NaAlO2水溶液中含有的氧原子數(shù)為2NA( ) 答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× 關注點5.記住特殊氧化還原反應中電子轉移的數(shù)目 反應 物質 轉移電子的物質的量或電子數(shù)目 Na2O2+CO
19、2 (或H2O) 1 mol Na2O2 1 mol或NA 1 mol O2 2 mol或2NA Cl2+NaOH 1 mol Cl2 1 mol或NA Cl2+Fe 1 mol Cl2 2 mol或2NA 1 mol Fe 3 mol或3NA 說明:在Cl2和Fe的反應中,無論Cl2的量多少,反應產(chǎn)物均是FeCl3,故1 mol Fe參加反應失去3 mol e-;1 mol Cl2和H2O反應時,由于該反應為可逆反應,Cl2轉移電子小于1 mol 或NA [對點練] 5.判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。 (1)5.6 g鐵粉與硝酸反應失
20、去的電子數(shù)一定為0.3NA( ) (2)1 mol Na與O2反應,生成Na2O和Na2O2的混合物,轉移的電子數(shù)為NA( ) (3)1 mol Na2O2與足量CO2充分反應轉移的電子數(shù)為2NA( ) (4)向FeI2溶液中通入適量Cl2,當有1 mol Fe2+被氧化時,共轉移的電子數(shù)目為NA( ) (5)1 mol Cl2參加反應轉移電子數(shù)一定為2NA( ) (6)H2O2分解制得標準狀況下1.12 L O2,轉移電子數(shù)目為0.2NA( ) 答案:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× 關注點6.記住物質轉化中存在的一些特殊反應或隱含反
21、應 ①隱含“可逆反應” 2SO2+O22SO3,2NO2N2O4, N2+3H22NH3,Cl2+H2OHCl+HClO。 ②隱含“濃度的變化” MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O, Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O, Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。 ③隱含“存在反應” 在混合氣體NO和O2中會發(fā)生反應: 2NO+O2===2NO2,2NO2N2O4。 ④隱含“鈍化” 常溫下,鐵、鋁遇濃硫酸、濃硝酸發(fā)生“鈍化”。 ⑤隱含反應物的“用量” 有些反應,反應物的用量不同,產(chǎn)物不同,
22、如CO2與堿溶液的反應,少量CO2生成正鹽,足量CO2生成酸式鹽;Na2CO3與鹽酸的反應;石灰水與NaHCO3溶液的反應等。 [對點練] 6.判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。 (1)密閉容器中2 mol NO與1 mol O2充分反應,產(chǎn)物的分子數(shù)為2NA( ) (2)50 mL 12 mol·L-1鹽酸與足量MnO2共熱,轉移的電子數(shù)為0.3NA( ) (3)常溫下,56 g鐵片投入足量硫酸中生成NA個SO2分子( ) (4)在密閉容器中加入1.5 mol H2和0.5 mol N2,充分反應后可得到NH3的分子數(shù)為NA( ) (5)標準狀況下,
23、22.4 L NO2氣體中所含分子數(shù)為NA( ) 答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× 1.NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法中正確的是( ) A.0.1 mol Fe在0.1 mol氯氣中充分燃燒時轉移的電子數(shù)為0.3NA B.0.1 mol乙烷和丙烯的混合物所含氫原子數(shù)目為0.6NA C.64 g的后可得到NA個SO3分子 D.標準狀況下,2.24 L含有的分子數(shù)目為0.1NA C項:注意該反應為可逆反應,常見的可逆反應有:H2+I22HI、2SO2+O2 2SO3、2NO2N2O4。 D項:注意標準狀況下,CCl4為液體?! ? 解析
24、:選B 0.1 mol Fe在0.1 mol氯氣中充分燃燒,F(xiàn)e剩余,則轉移電子數(shù)為0.2NA,A項錯誤;乙烷和丙烯的分子式分別為C2H6、C3H6,故0.1 mol該混合物含有0.6NA個H原子,B項正確;SO2與O2的反應為可逆反應,SO2不可能完全反應生成SO3,故得到SO3的分子數(shù)小于NA,C項錯誤;標準狀況下,CCl4為液體,2.24 L CCl4的物質的量遠大于0.1 mol,故所含分子數(shù)目遠大于0.1NA,D項錯誤。 2.NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法錯誤的是( ) A.1 L 0.1 mol·L-1 NaF溶液中含有0.1NA個 B.32 g轉移電子數(shù)為2NA
25、C.48 g O2和O3的混合氣體中含有3NA個氧原子 D.1 mol H2O中含有2NA個共價鍵 A項:注意F-在水溶液中水解,常涉及的離子有CO、SO、HCO、HS-、S2-、CH3COO-等。 B項:注意變價元素發(fā)生反應時電子的轉移,如Cu+S、Cl2+NaOH、Na+O2、Fe+Cl2?! ? 解析:選A A項,1 L 0.1 mol·L-1 NaF溶液中F-由于發(fā)生水解,其數(shù)目小于0.1NA,錯誤;B項,根據(jù)反應2Cu+SCu2S可知,32 g硫跟足量銅反應轉移電子數(shù)為2NA,正確;C項,48 g O2和O3的混合氣體中氧原子數(shù)為×NA=3NA,正確;D項,1個H2O分子
26、中含有2個H—O鍵,故1 mol H2O中含有2NA個共價鍵,正確。 3.計算下列粒子的數(shù)目。 (1)0.3 mol H2O分子中所含氫原子數(shù)與________個NH3分子中所含氫原子數(shù)相等。 (2)0.3 mol CH4分子中所含質子數(shù)與________個H2O分子中所含質子數(shù)相等。2.4 g TO中所含中子數(shù)為________,1.5 g CH中的電子數(shù)為________,15.6 g Na2O2中的陰離子數(shù)為________。 (3)分子數(shù)為0.5NA的CO2分子的質量是________。 (4)9.5 g A分子的物質的量是0.25 mol,A的摩爾質量是__________
27、__,N個B分子的質量是m g,則B的摩爾質量是______________,24 g O3的分子數(shù)與________g 18O2的分子數(shù)相等。 答案:(1)0.2NA (2)0.3NA 1.4NA 0.8NA 0.2NA (3)22 g (4)38 g·mol-1 g·mol-1 18 4.在一定條件下,m g NH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g),按要求填空。 (1)若所得混合氣體對H2的相對密度為d,則混合氣體的物質的量為________,NH4HCO3的為________(用含m、d的代數(shù)式表示)。 (2)所得混合氣體的密度折合成標準狀況為ρ g·L-1
28、,則混合氣體的平均摩爾質量為___。 (3)在該條件下,所得NH3、CO2、H2O(g)的體積分數(shù)分別為a%、b%、c%,則混合氣體的平均相對分子質量為______________________。 掌握求算氣體摩爾質量的五種常用方法 ①根據(jù)標準狀況下氣體的密度(ρ):M=ρ×22.4 L·mol-1。 ②根據(jù)氣體的相對密度:=D。 ③根據(jù)物質的質量(m)和物質的量(n):M=。 ④根據(jù)一定質量(m)的物質中微粒數(shù)目(N)和阿伏加德羅常數(shù)(NA):M=。 ⑤對于混合氣體,求其平均摩爾質量,上述計算式仍然成立;還可以用下式計算:M=×a%+×b%+×c%+…,其中a%、b%、c
29、%指混合物中各成分的物質的量分數(shù)(或體積分數(shù))?! ? 解析:(1)混合氣體對H2的相對密度為d,則混合氣體平均相對分子質量等于2d,混合氣體總質量為m g,則混合氣體的物質的量為 mol。 NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O↑ 1 1 1 1 NH4HCO3與生成氣體的物質的量之比為1∶3,則n(NH4HCO3)= mol,M(NH4HCO3)= g·mol-1=6d g·mol-1。(2)混合氣體的平均摩爾質量(混合氣體)=ρVm=22.4ρ g·mol-1。(3)混合氣體的平均相對分子質量等于各氣體的摩爾質量乘以各成分的體積分數(shù)之和,(混合氣體)=M(NH3)×a
30、%+M(CO2)×b%+M(H2O)×c%=17a%+44b%+18c%。 答案:(1) mol 6d g·mol-1 (2)22.4ρ g·mol-1 (3)17a%+44b%+18c% 考點(二) 阿伏加德羅定律及推論 【精講精練快沖關】 [知能學通] 1.阿伏加德羅定律 (1)概念 在相同溫度和壓強下,相同體積的任何氣體,都含有相同數(shù)目的分子。 (2)注意事項 阿伏加德羅定律的適用范圍是氣體,其適用條件是三個“同”,即在同溫、同壓、同體積的條件下,才有分子數(shù)相同這一結論,但所含原子數(shù)不一定相同。 2.阿伏加德羅定律的推論 描述 關系 三正比 同
31、溫同壓下,氣體的體積比等于它們的物質的量之比 = 同溫同體積下,氣體的壓強比等于它們的物質的量之比 = 同溫同壓下,氣體的密度比等于它們的摩爾質量(或相對分子質量)之比 = 二反比 同溫同壓下,相同質量的任何氣體的體積與它們的摩爾質量(或相對分子質量)成反比 = 同溫同體積下,相同質量的任何氣體的壓強與它們的摩爾質量(或相對分子質量)成反比 = 一連比 同溫同壓下,同體積的任何氣體的質量比等于它們的密度之比,也等于它們的摩爾質量(或相對分子質量)之比 == [題點練通] 1.下列關于同溫同壓下的兩種氣體 12C18O和 14N2的判斷正確的是( ) A.體積相
32、等時密度相等 B.原子數(shù)相等時具有的中子數(shù)相等 C.體積相等時具有的電子數(shù)相等 D.質量相等時具有的質子數(shù)相等 解析:選C 由于12C18O和14N2的相對分子質量不相等,故體積相等的兩種氣體的質量不相等,因此密度不相等,A項錯誤;1個12C18O分子中有16個中子,1個14N2分子中有14個中子,二者均為雙原子分子,原子數(shù)相等,即分子數(shù)相等,但中子數(shù)不等,B項錯誤;12C18O和14N2均為14電子分子,同溫同壓下,體積相等則分子數(shù)相等,所具有的電子數(shù)相等,C項正確;每個12C18O和14N2分子內均有14個質子,由于二者的相對分子質量不相等,故等質量的兩種分子所具有的質子數(shù)不相等,
33、D項錯誤。 2.在兩個密閉容器中,分別充有質量相等的甲、乙兩種氣體,它們的溫度和密度均相同。根據(jù)甲、乙的摩爾質量(M)的關系判斷,下列說法中正確的是( ) A.若M(甲)<M(乙),則分子數(shù):甲<乙 B.若M(甲)>M(乙),則氣體摩爾體積:甲<乙 C.若M(甲)<M(乙),則氣體的壓強:甲>乙 D.若M(甲)>M(乙),則氣體的體積:甲<乙 解析:選C 等質量的氣體,其摩爾質量與物質的量(或分子數(shù))成反比,若M(甲)<M(乙),則分子數(shù):甲>乙,A項錯誤;若M(甲)>M(乙),則物質的量:甲<乙,又氣體體積相等,故氣體摩爾體積:甲>乙,B項錯誤;同溫同體積同質量的氣體或混合氣體
34、,壓強與摩爾質量成反比,C項正確;由質量和密度相等可知氣體體積相等,D項錯誤。 3.等溫等壓下,有質子數(shù)相等的CO、N2、C2H2三種氣體,下列敘述中正確的是( ) A.體積之比為13∶13∶14 B.密度之比為14∶14∶13 C.質量之比為1∶1∶1 D.原子數(shù)之比為1∶1∶1 解析:選B CO、N2、C2H2三種氣體中每個分子的質子數(shù)均為14,摩爾質量分別為28 g·mol-1、28 g·mol-1、26 g·mol-1。質子數(shù)相等的三種氣體物質的量相等,體積之比為1∶1∶1,密度與摩爾質量成正比,則密度之比為28∶28∶26=14∶14∶13,質量與摩爾質量成正比,則質量
35、之比為14∶14∶13,每分子CO、N2、C2H2分別含原子數(shù)為2、2、4,則原子數(shù)之比為1∶1∶2。 4.(2019·哈爾濱模擬)在甲、乙兩個體積不同的密閉容器中,分別充入質量相等的CO、CO2氣體時,兩容器的溫度和壓強均相同,則下列說法正確的是( ) A.充入的CO分子數(shù)比CO2分子數(shù)少 B.甲容器的體積比乙容器的體積小 C.CO的摩爾體積比CO2的摩爾體積小 D.甲中CO的密度比乙中CO2的密度小 解析:選D 質量相等的CO和CO2的物質的量之比為11∶7,在溫度和壓強相同時體積比為11∶7,但摩爾體積相同,其密度之比為7∶11。 5.常溫常壓下,兩個容積相同的燒瓶中分別
36、盛滿X和Y兩種氣體,打開開關a,使兩燒瓶內的氣體相通,最后容器內的壓強由大到小的順序排列正確的是( ) 編號 ① ② ③ ④ 氣體X HI NH3 H2 NO 氣體Y Cl2 HCl Cl2 O2 A.②>③>①>④ B.③>①=④>② C.③>①>④>② D.④>①>②>③ 解析:選C 同溫同體積下,氣體的壓強之比等于物質的量之比。設起始狀態(tài)下,每個燒瓶中氣體的物質的量為a mol。①中Cl2+2HI===2HCl+I2,常溫下,碘呈固態(tài),充分反應后,氣體的物質的量為1.5a mol;②中NH3+HCl===NH4Cl,反應后無氣
37、體;③中不反應(光照或點燃條件下才反應);④中發(fā)生反應2NO+O2===2NO2,2NO2N2O4,反應后氣體的物質的量介于a mol與1.5a mol之間,故C項正確。 考點(三) 以物質的量為中心的計算 【多角探明無盲點】 以物質的量為中心的綜合運算,常與化學方程式結合起來進行解答,涉及的運算方法主要有比例式法和關系式法,而解題常用的守恒法是化學學科中的一種基本思想和方法,包括質量守恒、得失電子守恒、電荷守恒、能量守恒。 (1)應用原理 2Na?。?H2O===2NaOH+H2↑ 化學計量數(shù)之比: 2 ∶ 2 ∶ 2 ∶
38、 1 擴大NA倍: 2NA ∶ 2NA ∶ 2NA ∶ NA 物質的量之比: 2 mol ∶ 2 mol ∶ 2 mol∶ 1 mol 結論:化學方程式中各物質的化學計量數(shù)之比等于組成各物質的粒子數(shù)之比,也等于各物質的物質的量之比。 (2)解題步驟 [典例1] (2016·上海高考)CO2是重要的化工原料,也是應用廣泛的化工產(chǎn)品。CO2與過氧化鈉或超氧化鉀反應可產(chǎn)生氧氣。 完成下列計算: (1)CO2通入氨水生成NH4HCO3,NH4HCO3很容易分解。2.00 mol NH4HCO3完全分解,分解產(chǎn)物經(jīng)干燥后的體積為____________L(
39、標準狀況)。 (2)CO2和KO2有下列反應: 4KO2+2CO2―→2K2CO3+3O2 4KO2+4CO2+2H2O―→4KHCO3+3O2 若9 mol CO2在密封艙內和KO2反應后生成9 mol O2,則反應前密封艙內H2O的量應該是多少?列式計算。 [解析] (1)碳酸氫銨分解的化學方程式為NH4HCO3H2O+NH3↑+CO2↑,從化學方程式可以看出,分解產(chǎn)物經(jīng)干燥后,所得氣體為NH3和CO2,且n(NH3)+n(CO2)=2n(NH4HCO3)=2×2.00 mol=4.00 mol,則V(混合氣體)=4.00 mol ×22.4 L·mol-1=89.6 L,即分解
40、產(chǎn)物經(jīng)干燥后的體積為89.6 L。 [答案] (1)89.6 (2)設反應前密封艙內H2O的物質的量為n。 4KO2 + 4CO2 + 2H2O―→4KHCO3 + 3O2 2n n 1.5n 4KO2 + 2CO2―→2K2CO3 + 3O2 9-2n 1.5(9-2n) 根據(jù)題意生成氧氣9 mol,所以有1.5n+1.5(9-2n)=9 mol,解得n=3 mol,即反應前密封艙內H2O的物質的量為3 mol。 [對點練] 1.某種礦石中鐵元素以氧化物FemOn形式存在,現(xiàn)進行如下實驗:將少量鐵礦石樣品粉碎,稱取
41、25.0 g樣品于燒杯中,加入稀硫酸充分溶解,并不斷加熱、攪拌,濾去不溶物。向所得濾液中加入10.0 g銅粉充分反應后過濾、洗滌、干燥得剩余固體3.6 g。剩下濾液用濃度為2 mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定,至終點時消耗KMnO4溶液體積為 25.0 mL。 (提示:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,8H++MnO+5Fe2+===Mn2++5Fe3++4H2O) (1)計算該鐵礦石中鐵元素的質量分數(shù)________。 (2)計算氧化物FemOn的化學式________________(m、n為正整數(shù))。 解析:(1)樣品中的鐵元素在加入銅粉后全部轉變?yōu)镕e2+,F(xiàn)e
42、2+再被酸性KMnO4溶液滴定。 8H++MnO + 5Fe2+===Mn2++5Fe3++4H2O 1 5 0.025 L×2 mol·L-1 n(Fe2+) 則=, 可得n(Fe2+)=5×0.025 L×2 mol·L-1=0.25 mol, 故樣品中鐵元素的質量分數(shù)為 ×100%=56%。 (2)反應消耗銅的物質的量n(Cu)==0.1 mol, 2Fe3+ + Cu===2Fe2++Cu2+ 2 1 n(Fe3+) 0.1 mol 則=,可得n(Fe3+)=2×0.1 mol =0.2 m
43、ol,根據(jù)鐵原子守恒得n(Fe2+)=0.25 mol-0.2 mol=0.05 mol,n(Fe2+)∶n(Fe3+)=1∶4,所以該氧化物的化學式可表示為Fe5O7(或FeO·2Fe2O3)。 答案:(1)56% (2)Fe5O7(或FeO·2Fe2O3) (1)應用原理 關系式是表示兩種或多種物質之間“物質的量”關系的一種簡化式子。在多步反應中,它可以把始態(tài)的反應物與終態(tài)的生成物之間的“物質的量”關系表示出來,把多步計算簡化成一步計算。 (2)解題步驟 [典例2] (2018·全國卷Ⅱ節(jié)選)測定三草酸合鐵酸鉀{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}中鐵的含量。 (
44、1)稱量m g樣品于錐形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至終點。滴定終點的現(xiàn)象是_____________________________________________________。 (2)向上述溶液中加入過量鋅粉至反應完全后,過濾、洗滌,將濾液及洗滌液全部收集到錐形瓶中。加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至終點,消耗KMnO4溶液V mL。該晶體中鐵的質量分數(shù)的表達式為__________________________________________。 [解析] (1)滴定終點的現(xiàn)象是有粉紅色出現(xiàn)且半分鐘內不變色。
45、(2)三草酸合鐵酸鉀中的鐵元素為+3價,樣品溶解后在溶液中電離出Fe3+,加入鋅粉后將Fe3+還原為Fe2+:Zn+2Fe3+===2Fe2++Zn2+,再用KMnO4溶液滴定,將Fe2+氧化為Fe3+,MnO轉化為Mn2+:MnO+5Fe2++8H+===Mn2++5Fe3++4H2O,可得關系式:5Fe3+~5Fe2+~MnO。已知n(MnO)=(cV×10-3)mol,則n(Fe3+)=(5cV×10-3)mol,則m(Fe3+)=(5cV×10-3×56)g, 該晶體中鐵的質量分數(shù)w(Fe)=×100%=×100%。 [答案] (1)粉紅色出現(xiàn) (2)×100% [對點練] 2
46、.黃鐵礦主要成分是FeS2。某硫酸廠在進行黃鐵礦成分測定時,取0.1000g樣品在空氣中充分灼燒,將生成的SO2氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應后,用濃度為0.02000 mol·L-1的K2Cr2O7標準溶液滴定至終點,消耗K2Cr2O7標準溶液25.00 mL。 已知:SO2+2Fe3++2H2O===SO+2Fe2++4H+ Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O (1)樣品中FeS2的質量分數(shù)是(假設雜質不參加反應)________(保留1位小數(shù))。 (2)煅燒10 t上述黃鐵礦,理論上產(chǎn)生SO2的體積(標準狀況)為________L,制得
47、98%的硫酸質量為________t。 解析:(1)據(jù)方程式:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 SO2+2Fe3++2H2O===SO+2Fe2++4H+ Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O 得關系式: Cr2O ~ 6Fe2+ ~ 3SO2 ~ FeS2 1 0.020 00 mol·L-1×0.025 00 L m(FeS2)=0.090 00 g,樣品中FeS2的質量分數(shù)為90.0%。 (2)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 4 mol
48、 8 mol n(SO2) n(SO2)=1.5×105 mol,V(SO2)=3.36×106 L。 由SO2 ~ SO3~H2SO4 1 mol 98 g 1.5×105 mol m(H2SO4)×98% 得m(H2SO4)=1.5×107 g=15 t。 答案:(1)90.0% (2)3.36×106 15 (一)守恒法的應用原理及解題步驟 (1)應用原理 所謂“守恒”就是物質在發(fā)生“變化”或兩物質在發(fā)生“相互作用”的過程中某些物理量的總量保持“不變”。一切化學反應都遵循守
49、恒規(guī)律,在化學變化中有各種各樣的守恒,如質量守恒、原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒、能量守恒等。 (2)解題步驟 (二)高考中??嫉娜N守恒關系 1.原子(質量)守恒 解題的一般步驟為找出要關注的原子(或原子團),利用反應前后原子數(shù)目、種類不變列出等式,如含有 1 mol FeS2 硫鐵礦中,完全反應(不考慮過程損耗)制得 H2SO4 的物質的量,可根據(jù)反應過程中 S 原子守恒,得到 n(H2SO4)=2 mol。 [注意] 在利用質量守恒定律時,需要根據(jù)題意找出反應時相關物質的質量比,再用此比例進行推導、計算。 [典例3] 碳酸銅和堿式碳酸銅均可溶于鹽酸轉化為氯化銅。在
50、高溫下這兩種化合物均能分解成氧化銅。溶解28.4 g 上述混合物,消耗1 mol·L-1鹽酸500 mL。灼燒等質量的上述混合物,得到氧化銅的質量是( ) A.35 g B.30 g C.20 g D.15 g [解析] 碳酸銅和堿式碳酸銅均可溶于鹽酸轉化為氯化銅,溶解28.4 g混合物,消耗1 mol·L-1鹽酸500 mL,HCl的物質的量為0.5 mol,根據(jù)氯原子守恒則CuCl2的物質的量為0.25 mol。根據(jù)Cu原子守恒可知,原混合物中含有Cu原子的物質的量為0.25 mol,灼燒等質量的上述混合物,得到氧化銅的物質的量為0.2
51、5 mol,則m(CuO)=0.25 mol×80 g·mol-1=20 g。 [答案] C [對點練] 3.(2017·江蘇高考節(jié)選)堿式氯化銅有多種組成,可表示為Cua(OH)bClc·xH2O。為測定某堿式氯化銅的組成,進行下列實驗:①稱取樣品1.116 0 g,用少量稀HNO3溶解后配成 100.00 mL 溶液A;②取25.00 mL溶液A,加入足量AgNO3溶液,得AgCl 0.172 2 g;③另取25.00 mL溶液A,調節(jié)pH 4~5,用濃度為0.080 00 mol·L-1的EDTA(Na2H2Y·2H2O)標準溶液滴定Cu2+(離子方程式為Cu2++H2Y2-==
52、=CuY2-+2H+),滴定至終點,消耗標準溶液30.00 mL。通過計算確定該樣品的化學式(寫出計算過程)。 解析:由Cl原子守恒,可根據(jù)②中生成AgCl的質量計算出1.116 0 g樣品中Cl-的物質的量n(Cl-);由③可計算出1.116 0 g樣品中Cu2+的物質的量n(Cu2+),根據(jù)電荷守恒:n(OH-)+n(Cl-)=2n(Cu2+),得出n(OH-),最后由質量守恒得出n(H2O);由四種粒子的物質的量,可確定樣品的化學式。 答案:n(Cl-)=n(AgCl)×=×=4.800×10-3 mol n(Cu2+)=n(EDTA)×=0.080 00 mol·L-1×30.0
53、0×10-3 L×=9.600×10-3 mol n(OH-)=2n(Cu2+)-n(Cl-)=2×9.600×10-3 mol-4.800×10-3 mol=1.440×10-2 mol m(Cl-)=4.800×10-3 mol×35.5 g·mol-1=0.170 4 g m(Cu2+)=9.600×10-3 mol×64 g·mol-1=0.614 4 g m(OH-)=1.440×10-2 mol×17 g·mol-1=0.244 8 g n(H2O)==4.800×10-3 mol a∶b∶c∶x=n(Cu2+)∶n(OH-)∶n(Cl-)∶n(H2O)=2∶3∶1∶1
54、 化學式為Cu2(OH)3Cl·H2O 2.得失電子守恒 在涉及原電池、電解池和一般氧化還原反應的計算時,常用得失電子守恒。氧化還原反應中(或系列化學反應中)氧化劑所得電子總數(shù)或電解池、原電池中兩極轉移的電子總數(shù)相等。 [典例4] 將1.08 g FeO完全溶解在100 mL 1.00 mol·L-1 硫酸中,然后加入25.00 mL K2Cr2O7溶 液,恰好使Fe2+全部轉化為Fe3+,且Cr2O中的鉻全部轉化為Cr3+。則K2Cr2O7的物質的量濃度是________。 [解析] 由電子守恒知,F(xiàn)eO中+2價鐵所失電子的物質的量與Cr2O中+6價鉻所得電子的物質的量相等,×
55、(3-2)=0.025 00 L×c(Cr2O)×(6-3)×2,得c(Cr2O)=0.100 mol·L-1。 [答案] 0.100 mol·L-1 [對點練] 4.14 g銅銀合金與足量的某濃度的硝酸反應,將生成的氣體與1.12 L(標準狀況下)氧氣混合,通入水中恰好全部被吸收,則合金中銅的質量為________。 解析:根據(jù)得失電子守恒規(guī)律可直接找出已知量(O2)與未知量(Cu、Ag)之間的物質的量關系。HNO3中的元素首先得到Cu、Ag失去的電子生成氣體(NO2和NO),生成的氣體再和O2反應,最后又生成了HNO3,整個反應過程的實質相當于Cu、Ag失去的電子最終轉移給了O2,
56、整個過程轉移電子守恒。根據(jù)得失電子守恒規(guī)律,得×2+ =×4,解得m(Cu)=3.2 g。 答案:3.2 g 3.電荷守恒 涉及溶液中離子濃度的計算時常用到電荷守恒,首先找出溶液中所有陽離子和陰離子,再根據(jù)陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負電荷總數(shù)列等式。 如Al(SO4)3、NH4NO3 混合溶液中的電荷守恒為3c(Al3+)+c(NH)+c(H+)===2c(SO)+ c(NO)+c(OH-)。 [注意]一般情況下,列電荷守恒等式時不能忽略H+、OH- ,但在計算時,酸性溶液中??珊雎設H- ,堿性溶液中??珊雎訦+ 。 [典例5] 把500 mL含有BaCl2和KC
57、l的混合溶液分成5等份,取一份加入含a mol硫酸鈉的溶液,恰好使Ba2+完全沉淀;另取一份加入含b mol硝酸銀的溶液,恰好使Cl-完全沉淀 ,該混合溶液中K+濃度為( ) A.10(b-2a)mol·L-1 B.5(b-2a)mol·L-1 C.2(b-a)mol·L-1 D.10(2a-b)mol·L-1 [解析] 混合溶液分成5等份,每份溶液濃度相同。根據(jù)Ba2++SO===BaSO4↓可知,每份溶液中n(Ba2+)=n(Na2SO4)=a mol;根據(jù)Ag++Cl-===AgCl↓可知,每份溶液中n(Cl-)=n(Ag+)=b mol,根據(jù)電
58、荷守恒可知,每一份溶液中2n(Ba2+)+n(K+)=n(Cl-),則n(K+)=b mol-2a mol=(b-2a)mol,故c(K+)==10(b-2a)mol·L-1。 [答案] A [對點練] 5.某硫酸鋁和硫酸鎂的混合液中,c(Mg2+)=2 mol·L-1,c(SO)=6.5 mol·L-1,若將200 mL此混合液中的Mg2+和Al3+分離,至少應加入1.6 mol·L-1的氫氧化鈉溶液( ) A.0.5 L B.1.625 L C.1.8 L D.2 L 解析:選D 根據(jù)電荷守恒得2c(Mg2+)+3c(Al3+)=2c(SO),c(Al3+)= =3 mol·L-1,加入氫氧化鈉溶液使Mg2+、Al3+分離,此時 NaOH轉化為Na2SO4和NaAlO2,由電荷守恒得n(Na+)=2n(SO)+n(AlO),n(Na+)= n(NaOH), V(NaOH)== =2 L。
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