无机化学基础以物质的量为中心的计算文档格式.docx
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选A 标准状况下,SO2为气体,其物质的量n=
=1mol,故含有的SO2分子数为NA,A项正确;
35.5gCl2的物质的量为
=0.5mol,转移电子数为NA,B项错误;
常温常压下,22.4LNO2和CO2混合气体的物质的量不是1mol,无法求算其混合气体含有的氧原子数,C项错误;
由于气体所处的状况未知,无法由气体的体积求算其物质的量,D项错误。
(二) 围绕“物质的组成与微观结构”进行判断
此角度所设题目考查的主要内容包括:
一定量的物质中所含相关粒子的数目如质子数、中子数、电子数、离子数、电荷数;
一定量的物质中存在的化学键数目如共价键数目。
[典例2] NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.92.0g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA
B.0.1mol的11B中,含有0.6NA个中子
C.18gD2O和18gH2O中含有的质子数均为10NA
D.60g丙醇中存在的共价键总数为10NA
[解析] 利用公式
=n可以计算92.0g甘油的物质的量为
=1mol,又因每个甘油分子中含有3个羟基,故92.0g甘油中含有羟基数为3.0NA,A项错误;
每个11B原子中含有中子数为11-5=6个,故0.1mol的11B中,含有中子数为0.6NA,B项正确;
D2O的摩尔质量为20g·
mol-1,18gD2O的物质的量为
=0.9mol,则含有的质子数为0.9mol×
10NA=9NA,H2O的摩尔质量为18g·
mol-1,18gH2O的物质的量为
=1mol,则含有的质子数为1mol×
10NA=10NA,C项错误;
丙醇的摩尔质量为60g·
mol-1,则60g丙醇的物质的量为1mol,再根据丙醇的结构可知含有7molC—H键、2molC—C键,1molC—O键和1molO—H键,故所含共价键总数为11NA,D项错误。
[答案] B
[归纳总结] 熟记常考物质的组成与结构
(1)物质的构成
有些物质是由分子构成的,分子又是由原子构成的。
有的分子是单原子分子,如稀有气体He、Ne等,有的分子为双原子分子,如Cl2、N2、O2、H2、Br2、I2等,有的分子为多原子分子,如O3、P4、D2O、CH4、CO2等。
(2)物质的微观结构
记特殊物质中所含粒子(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目,如Ne、D2O、18O2、—OH、OH-等。
(3)物质中所含的化学键
理解物质中所含化学键的数目,如一分子H2O2、CnH2n+2中化学键的数目分别为3、3n+1。
常考物质所含共价键数目说明:
几种常考物质
CH4(C—H)
P4(P—P)
Si(Si—Si)
SiO2(Si—O)
石墨(C—C)
金刚石(C—C)
每摩尔含共价键数目
4NA
6NA
2NA
1.5NA
[对点练2] NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.乙烯和环丙烷(C3H6)组成的28g混合气体中含有3NA个氢原子
B.1.8gH
O与D2O的混合物中所含的中子数为NA
C.常温常压下,4.4g乙醛所含共价键数目为0.6NA
D.4.5gSiO2晶体中含有的硅氧键的数目为0.3NA
选D 乙烯和环丙烷的最简式均为“CH2”,则28g混合气体中含有4NA个氢原子,A项错误;
H
O与D2O的摩尔质量均为20g·
mol-1,H
O、D2O分子中均含有10个中子,故1.8gH
O与D2O的混合物其物质的量为
=0.09mol,所含的中子数为0.9NA,B项错误;
一个乙醛分子中含有7个共价键,4.4g乙醛的物质的量为0.1mol,故4.4g乙醛所含共价键数目为0.7NA,C项错误;
1molSiO2晶体中含有4NA个硅氧键,则4.5gSiO2晶体中含硅氧键数目为
×
4NAmol-1=0.3NA,D项正确。
(三) 围绕“电解质溶液中的弱粒子”进行判断
此角度主要考查电解质在溶液中的存在形式,绝大多数需要利用公式cV=n进行解题,其具体的表现形式为弱酸溶液中所含的H+数目,弱碱溶液中所含的OH-数目;
强酸弱碱盐溶液中所含的阳离子数,强碱弱酸盐溶液中所含弱酸根的离子数等。
[典例3] NA代表阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是( )
A.100mL1mol·
L-1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为0.1NA
B.pH=1的H3PO4溶液中,含有0.1NA个H+
C.2L0.5mol·
L-1亚硫酸溶液中含有的H+离子数为2NA
D.1L0.1mol·
L-1的NaHCO3溶液中H2CO3、HCO
和CO
粒子数之和为0.1NA
[解析] 解答此类题,首先看能否套用cV=n公式,求其电解质的物质的量,再根据强、弱电解质的性质及水解的相关情况求题目具体要求的相关粒子数。
套用公式可计算FeCl3的物质的量为0.1NA,又因FeCl3为强酸弱碱盐,存在水解平衡:
Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,故含有Fe3+的数目小于0.1NA,A项错误;
由于H3PO4溶液的体积未知,无法套用公式求其H+的数目,B项错误;
套用公式可计算亚硫酸的物质的量为1mol,但由于亚硫酸为弱酸,仅电离出部分H+,故H+数小于2NA,C项错误;
套用公式可计算n(NaHCO3)=0.1mol,再根据物料守恒知,H2CO3、HCO
粒子数之和为0.1NA,D项正确。
[答案] D
[备考方略] “三看法”判断电解质溶液中的粒子数目
①所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=3的H2SO3溶液中c(H+)=10-3mol·
L-1,与电解质组成无关;
0.05mol·
L-1的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.1mol·
L-1,与电解质组成有关。
②求溶液中所含H、O原子数时,不要忽略溶剂水中的H、O原子数目。
[对点练3] NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.1L1mol·
L-1的Na2CO3溶液中含有NA个CO
B.1L0.5mol·
L-1CH3COOH溶液中,CH3COO-的个数小于0.5NA
C.0.1mol·
L-1的NaHSO4溶液中,阴、阳离子的数目之和为0.3NA
D.1.0L0.1mol·
L-1NaAlO2溶液中含有氧原子数为0.2NA
选B 1L1mol·
L-1的Na2CO3溶液中因CO
水解造成溶液中CO
的数目小于NA,A项错误;
CH3COOH为弱酸,1L0.5mol·
L-1CH3COOH溶液中CH3COO-的个数小于0.5NA,B项正确;
因不知溶液的体积,故无法确定NaHSO4溶液中阴、阳离子数目,C项错误;
NaAlO2溶液中含有水,水中也含有氧原子,故1.0L0.1mol·
L-1NaAlO2溶液中的氧原子数大于0.2NA,D项错误。
(四) 围绕“氧化还原反应中电子转移数目”进行判断
此角度易在特殊氧化还原反应中电子转移数目上命题,主要的命题点有:
歧化反应中转移的电子数如Cl2与NaOH溶液的反应;
变价元素的单质参与反应时转移电子数量不同,所表现的化合价不同,如Fe与HNO3反应,Fe不足,生成Fe3+;
Fe过量,生成Fe2+。
氧化剂或还原剂不同,所表现的化合价不同,如Cu与Cl2反应生成CuCl2,而Cu与S反应生成Cu2S。
[典例4] NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是( )
A.1molFe溶于过量硝酸,电子转移数为2NA
B.过氧化钠与水反应时,生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2NA
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.3mol单质Fe完全转变为Fe3O4,失去8NA个电子
[解析] 在硝酸过量的情况下,Fe参与反应生成Fe3+,1molFe转移的电子数为3NA,A项错误;
过氧化钠与水反应的化学方程式为2Na2
2+2H2
===4Na
H+
2↑,故生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2NA,B项正确;
不论钠生成何种氧化物,钠均为+1价,故23g钠充分燃烧时转移电子数为1NA,C项正确;
单质Fe转变为Fe3O4,Fe元素的化合价由0价变为+
价,故3mol单质铁失去的电子数为
3NA=8NA,D项正确。
[归纳总结] 熟记常考氧化还原反应中转移的电子数
反应
物质
转移电子的物质的量或电子数目
Na2O2+CO2(或H2O)
1molNa2O2
1mol或NA
1molO2
2mol或2NA
Cl2+NaOH
1molCl2
Cl2+Fe
1molFe
3mol或3NA
[说明] 在Cl2和Fe的反应中,无论Cl2量的多少,反应产物均是FeCl3,故1molFe参加反应失去3mol电子;
1molCl2和H2O反应时,Cl2既是氧化剂又是还原剂,由于该反应是可逆反应,Cl2转移电子小于1mol或NA。
[对点练4] 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,5.6LCO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NA
B.2.4gMg在足量O2中燃烧,转移电子数为0.2NA
C.标准状况下,11.2LCl2与足量水反应,转移电子数为0.5NA
D.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
选B 1molCO2与足量Na2O2反应时转移1mol电子,则标准状况下,5.6LCO2的物质的量为0.25mol,与足量Na2O2反应,转移电子数为0.25NA,A项错误;
2.4gMg的物质的量为0.1mol,与足量的O2反应完全生成MgO,转移的电子数为0.1×
2NA=0.2NA,B项正确;
Cl2与水的反应是可逆反应,则标准状况下,11.2LCl2的物质的量为0.5mol,与足量水反应,转移电子数小于0.5NA,C项错误;
正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-或O2+4H++4e-===2H2O,故转移电子的数目为
4NAmol-1=4NA,D项错误。
(五) 围绕“反应的特殊情况”进行判断
此角度是考生最易失分的点,因反应过程“隐含”着特殊情况,稍不留神就会掉入命题人设计的陷阱,常涉及的命题范围有:
含有特殊的条件要求(如MnO2与浓盐酸的反应);
含有特殊的转化关系(如N2与H2的反应为可逆反应不能进行到底);
具有特殊结构物质的混合(如一定量的乙炔与苯的混合物)。
[典例5] NA为阿伏加德罗常数的值。
全国卷Ⅱ)密闭容器中,2molSO2和1molO2催化反应后分子总数为2NA
B.0.1molH2和0.1molI2于密闭容器中充分反应后,其分子总数为0.2NA
C.密闭容器中2molNO与1molO2充分反应,产物的分子数为2NA
D.50mL12mol·
L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA
[解析] SO2与O2反应生成SO3为可逆反应,不能进行到底,故混合气体的物质的量大于2mol,即分子总数大于2NA,A项错误;
H2与I2的反应虽为可逆反应,但由于反应前后气体总物质的量不变,因此无论反应进行程度如何,分子总数均为0.2NA,B项正确;
2molNO与1molO2发生反应2NO+O2===2NO2,生成2molNO2,因为存在2NO2N2O4,则产物的分子数小于2NA,C项错误;
在加热条件下,MnO2与浓盐酸反应而不与稀盐酸反应,12mol·
L-1浓盐酸随着反应的进行,浓度逐渐减小,当浓度降到一定程度时,不再与MnO2反应,故转移的电子数小于0.3NA,D项错误。
[归纳总结] 物质转化中的“特殊情况”归纳
(1)特殊的组成
具有相同最简式的物质,如烯烃与环烷烃、NO2与N2O4,质量相同时其原子数目相同。
(2)特殊的反应——可逆反应
若反应为可逆反应,则反应物不能完全转化,常考的可逆反应有:
N2+3H2
2NH3 2SO2+O2
2SO3
Cl2+H2O
HCl+HClO 2NO2
N2O4
(3)特殊的变化——浓度因素
①MnO2与浓盐酸的反应,随着反应的进行,浓盐酸变稀盐酸,反应停止。
②Cu与浓H2SO4的反应,随着反应的进行,浓硫酸变稀硫酸,反应停止。
③Cu与浓HNO3反应,随着反应的进行,浓硝酸变稀硝酸,得到NO2和NO的混合气体。
④Zn与浓H2SO4反应,随着反应的进行,浓硫酸变稀硫酸,得到SO2和H2的混合气体。
⑤常温下,铁、铝遇浓硝酸、浓硫酸发生“钝化”。
[对点练5] 设NA为阿伏加德罗常数的值。
A.1molCu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子
B.常温常压下,92gNO2和N2O4的混合气体中含有的原子数为6NA
C.1molN2与4molH2反应生成的NH3分子数为2NA
D.常温下,56g铁片投入足量浓H2SO4中生成NA个SO2分子
选B Cu与浓硫酸反应生成SO2,而不生成SO3,A项错误;
NO2和N2O4的最简式相同,均为NO2,92gNO2和N2O4不论怎样混合,其所含有的原子数均为
3NAmol-1=6NA,B项正确;
N2与H2的反应是可逆反应,不能进行到底,故1molN2与4molH2反应生成的NH3分子数小于2NA,C项错误;
常温下,铁遇浓H2SO4发生钝化,不能生成SO2分子,D项错误。
[综合训练]
1.(2018·
惠州三模)用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述中正确的是( )
A.1mol甲基(—CH3)所含的电子数为10NA
B.标准状况下,22.4L四氯化碳中含有C—Cl键的数目为4NA
C.常温常压下,1mol分子式为C2H6O的有机物中,含有C—O键的数目为NA
D.在电解精炼粗铜的过程中,当阴极析出32g铜时转移电子数目为NA
选D A项,1mol甲基中含有电子的物质的量为9mol;
B项,标准状况下,CCl4不是气体;
C项,C2H6O的结构简式可能是CH3CH2OH,也可能是CH3OCH3,如果是CH3CH2OH,1molCH3CH2OH中含有1molC—O键,如果是CH3OCH3,1molCH3OCH3中含有2molC—O键;
D项,阴极的电极反应式为Cu2++2e-===Cu,故当阴极析出32g铜时转移电子数目为NA。
2.(2019·
济宁一模)设阿伏加德罗常数的值为NA,下列有关叙述不正确的是( )
A.标准状况下,11.2LHF中含有氟原子的数目为0.5NA
B.向含1molCl-的NH4Cl溶液中加入适量氨水使溶液呈中性,此时溶液中NH
数为NA
C.13g锌与一定量浓硫酸恰好完全反应,生成气体的分子数为0.2NA
D.28g乙烯和环丁烷的混合气体中含有的碳原子数为2NA
选A A项,标准状况下,HF为液体,不能根据气体摩尔体积来计算其物质的量;
B项,溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-),根据溶液中的电荷守恒:
c(Cl-)+c(OH-)=c(NH
)+c(H+),所以n(NH
)=n(Cl-)=1mol,故此时溶液中NH
数目为NA;
C项,浓硫酸与锌反应的化学方程式为Zn+2H2SO4(浓)
ZnSO4+SO2↑+2H2O,由方程式可以看出1molZn反应生成1molSO2气体,随着硫酸的消耗和水的生成,浓硫酸变稀硫酸,Zn与稀硫酸反应:
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑,从中可以看出1molZn反应生成1molH2,所以1molZn不论与浓硫酸反应还是与稀硫酸反应,生成气体都为1mol,13gZn的物质的量n=
=
=0.2mol,生成气体分子数为0.2NA;
D项,乙烯和环丁烷的最简式均为CH2,所以28g乙烯和环丁烷的混合气体中含有的碳原子数为2NA。
3.肼(N2H4)是火箭常用的高能燃料,常温下为液体,其球棍模型如图所示。
肼能与双氧水发生反应:
N2H4+2H2O2===N2↑+4H2O。
用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,11.2LN2中所含电子总数为5NA
B.标准状况下,22.4LN2H4中所含原子总数为6NA
C.标准状况下,3.2gN2H4中含有共价键的总数为0.6NA
D.若生成3.6gH2O,则上述反应转移电子的数目为0.2NA
选D 标准状况下,11.2LN2的物质的量为0.5mol,含有电子的物质的量为7mol,则所含电子总数为7NA,A错误;
标准状况下,N2H4不是气体,22.4LN2H4的物质的量不是1mol,则其所含原子总数不是6NA,B错误;
3.2gN2H4的物质的量为
=0.1mol,含有共价键的物质的量为0.5mol,则所含共价键总数为0.5NA,C错误;
N2H4中氮元素的化合价为-2价,生成物N2中氮元素显0价,1molN2H4参与反应转移4mol电子,3.6gH2O的物质的量为
=0.2mol,当生成0.2molH2O时需消耗0.05molN2H4,转移电子数为0.2NA,D正确。
考点二 化学计算中的常用方法
化学相关计算每年必考,常常结合化学实验、无机化工流程和化学反应原理进行呈现,命题形式灵活多变。
综合性较强,往往考生感到力不从心,究其原因是不能正确使用科学的解题方法。
本考点从关系式法和守恒法入手进行系统全面的讲解化学计算方法,学通学好此两种方法,就能使复杂计算简单化,使化学计算有法可依。
方法一 关系式法
关系式是表示两种或多种物质之间“量”的关系的一种简化式子,在多步反应中,它可以把始态的反应物与终态的生成物之间“量”的关系表示出来,把多步计算简化成一步计算。
高考题量大,时间紧,对于涉及多步计算的问题,如滴定实验的有关计算,巧妙运用关系式法,可以缩短答题时间;
解题的关键是正确书写关系式。
类型
(一) 根据多步反应的方程式找关系式
[典例1] 为测定某石灰石中CaCO3的质量分数,称取Wg石灰石样品,加入过量的浓度为6mol·
L-1的盐酸,使它完全溶解,加热煮沸,除去溶解的CO2,再加入足量的草酸铵[(NH4)2C2O4]溶液后,慢慢加入氨水降低溶液的酸度,则析出草酸钙沉淀,离子方程式为C2O
+Ca2+===CaC2O4↓,过滤出CaC2O4后,用稀硫酸溶解:
CaC2O4+H2SO4===H2C2O4+CaSO4,再用蒸馏水稀释溶液至V0mL。
取出V1mL用amol·
L-1的酸性KMnO4溶液滴定,此时发生反应:
2MnO
+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O。
若滴定终点时消耗amol·
L-1的KMnO4V2mL,计算样品中CaCO3的质量分数。
[解析] 本题涉及的化学方程式或离子方程式为
CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O
C2O
+Ca2+===CaC2O4↓
CaC2O4+H2SO4===H2C2O4+CaSO4
+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O
由方程式可以得出相应的关系式
5CaCO3~5Ca2+~5CaC2O4~5H2C2O4~2MnO
5 2
n1(CaCO3) aV2×
10-3mol
n1(CaCO3)=2.5aV2×
样品中n(CaCO3)=2.5aV2×
10-3×
mol
则w(CaCO3)=
100%=
%。
[答案]
%
[备考方略] 多步反应找关系式的解题步骤
[对点练1] (2018·
全国卷Ⅲ节选)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·
5H2O,M=248g·
mol-1)可用作定影剂、还原剂。
利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。
测定步骤如下:
(1)溶液配制:
称取1.2000g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在__________中溶解,完全溶解后,全部转移至100mL的__________中,加蒸馏水至________。
(2)滴定:
取0.00950mol·
L-1的K2Cr2O7标准溶液20.00mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应:
Cr2O
+6I-+14H+===3I2+2Cr3++7H2O。
然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应:
I2+2S2O
===S4O
+2I-。
加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液______,即为终点。
平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80mL,则样品纯度为________%(保留1位小数)。
(1)配制一定物质的量浓度的溶液,应该在烧杯中溶解,冷却至室温后,转移至100mL的容量瓶中,加蒸馏水至距刻度线1~2cm处,改用胶头滴管滴加至溶液的凹液面最低
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- 无机化学 基础 物质 中心 计算