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分子、原子、离子、电子、质子、中子或它们的特定组合。
每摩尔物质含有阿伏加德罗常数个微粒,约为6.02×
1023。
(1)注意某些物质在标准状况下的聚集状态。
例如:
在标准状况下,水是液态或固态;
SO3在标准状况下为固态;
在标准状况下,除甲烷、乙烷、丙烷、丁烷(碳原子数小于等于4)外,其他烃为液态或固态。
(2)注意特殊物质的摩尔质量、电子数、质子数和中子数。
H2O、D2O、T2O、NH
+、H2O2等。
(3)注意某些气体是否处于标准状况下。
标准状况下,22.4L氧气含有的氧原子数为2NA,若在通常状况下,就不一定是2NA。
(4)注意分散系的变化导致微粒数目的变化。
饱和的FeCl3溶液转化为Fe(OH)3胶体时,胶体粒子的数目要小于原溶液中Fe3+的数目,因为胶体的微粒是集合体。
(5)注意弱电解质的电离或某些盐水解引起的离子数目的变化。
1molFeCl3溶于水后,Fe3+的数目小于1mol;
1molCH3COOH溶于水后,CH3COO-的数目小于1mol。
(6)注意某些物质的组成。
稀有气体为单原子分子;
Na2O2中阴、阳离子的个数比为1∶2。
(7)注意某些氧化还原反应中电子转移的数目。
Na2O2与H2O,Cl2与NaOH的反应。
【典例精析】
例1[2011·
广东卷]设nA为阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是( )
A.常温下,23gNO2含有nA个氧原子
B.1L0.1mol·
L-1氨水含有0.1nA个OH-
C.常温常压下,22.4LCCl4含有nA个CCl4分子
D.1molFe2+与足量的H2O2溶液反应,转移2nA个电子
变式题[2011·
海南化学卷]设NA是阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是( )
A.1molAl3+离子含有的核外电子数为3NA
B.1molCl2与足量的铁反应,转移的电子数为3NA
C.10LpH=1的硫酸溶液中含有的H+离子数为2NA
D.10LpH=13的NaOH溶液中含有的OH-离子数为NA
例2关于阿伏加德罗常数的20个问题总结,下表中各种说法是否正确?
简要说明原因。
变式题NA表示阿伏加德罗常数,判断下列各项是否正确。
(1)1mol羟基中电子数为10NA( )
(2)1mol乙烷分子中含有8NA个共价键( )
(3)58.5g的NaCl固体中含有NA个氯化钠分子( )
(4)24g镁原子最外层电子数为NA( )
(5)标准状况下,22.4L乙醇的分子数为NA( )
(6)标准状况下,22.4L二氯甲烷的分子数约为4NA( )
(7)22.4L戊烷所含分子数为0.1NA( )
(8)1L0.1mol/L乙酸溶液中H+数为0.1NA( )
(9)1molCa变成Ca2+时失去的电子数为2NA( )
(10)Na2O2与H2O反应,每生成1mol氧气转移4mol电子( )
(11)1molCl2反应转移的电子数一定为2NA( )
(12)在反应KIO3+6HI===KI+3I2+3H2O中,每生成3molI2转移的电子数为6NA( )
(13)将0.1mol氯化铁溶于1L水中,所得溶液含有0.1NAFe3+( )
(14)在1L0.1mol/L碳酸钠溶液中,阴离子总数大于0.1NA( )
(15)标准状况下,2.24LH2O含有的分子数等于0.1NA( )
(16)标准状况下,22.4L空气中含有NA个单质分子( )
(17)分子数为NA的CO、C2H4混合气体的体积约为22.4L,质量约为28g( )
(18)常温常压下,22.4L乙烯中C—H键数为4NA( )
(19)乙烯和环丙烷(C3H6)组成的28g混合气体中含有3NA个氢原子( )
(20)标准状况下,22.4L氯气与足量的氢氧化钠溶液反应转移的电子数为NA( )
(21)22.4LCl2中含有NA个Cl2分子( )
探究考向二 气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
1.气体摩尔体积
(1)定义:
________________________的气体所占的体积。
(2)符号:
Vm。
(3)单位:
L·
mol-1或m3·
mol-1。
(4)气体摩尔体积概念的要点
①物质的聚集状态必须是__________,不适用于________________。
②物质的量必须为__________。
③必须指明气体所处的外界条件,即________________。
2.气体摩尔体积大小的影响因素
决定气体摩尔体积大小的主要因素是:
气体分子间的平均距离。
其影响因素主要有温度、压强。
标准状况下气体摩尔体积概念剖析:
(1)限定条件
温度:
__________;
压强:
1.01×
105Pa;
物质的量:
__________mol;
状态:
______________。
(2)结论:
约______________。
__________。
3.阿伏加德罗定律
在相同温度和压强下,相同体积的任何__________都含有相同________________。
[问题导思]①描述气体体积时,为什么要限定条件?
②1mol气体只有在标准状况下才约为22.4L吗?
1.在运用气体摩尔体积时,需要注意的问题
(1)气体摩尔体积和标准状况下的气体摩尔体积不是一回事,标准状况下的气体摩尔体积是特定温度和压强(0℃和1.01×
105Pa)下的气体摩尔体积。
(2)气体的摩尔体积的适用范围是气态物质,可以是单一气体,也可以是混合气体,如0.2molH2与0.8molO2的混合气体在标准状况下的体积约为22.4L。
(3)气体的摩尔体积是阿伏加德罗定律的具体体现,标准状况下Vm为22.4L/mol是阿伏加德罗定律的一个特例。
所以在学习气体摩尔体积时如能正确理解阿伏加德罗定律及其推论,应用起来更是游刃有余。
2.阿伏加德罗定律及其推论——两同定比例
(1)阿伏加德罗定律即“四同定律”
①适用范围:
任何气体,可以是单一气体,也可以是混合气体。
②“四同”定律:
同温、同压、同体积、同分子数中只要有“三同”,则必有“四同”,即“三同定一同”。
(2)阿伏加德罗定律的推论
(3)阿伏加德罗定律的运用
①气体的密度和相对密度
a.标况下ρ(气体)=
=
g/L;
b.A气体对B气体的相对密度:
D(B)=
②摩尔质量M(或平均摩尔质量
)
M=22.4L/mol×
ρ;
;
r=M甲×
甲的体积分数+M乙×
乙的体积分数+……
3.以物质的量为中心的有关物理量的换算关系
(1)若求粒子数,要看清所求粒子的种类,以及物质的构成
(是单原子分子,还是双原子或多原子分子,若是惰性气体,注意为单原子分子;
若是气体单质,不一定是双原子分子)。
(2)若给出物质的体积:
一看是否为标准状况,不为标准状况无法求n;
二看物质在标准状况下是否为气体,不为气态无法求n。
(3)若给出气体的物质的量或质量,粒子数与外界温度和压强无关。
4.化学反应方程式计算的依据和格式
(1)比例法是化学反应方程式计算的基本方法。
化学反应方程式给我们提供了理论上参加反应的各物质恰好完全反应时与产物之间的各种量的关系。
如质量之比、物质的量之比、同温同压下的体积之比及质量与物质的量之比等等。
由阿伏加德罗定律有:
(同温同压下)=
,当反应实际进行时,参加反应的各物质的量和生成物的量也满足此比例关系。
(2)物质的量在化学方程式计算中的应用
①解题步骤
序号
步骤
具体内容
1
设
设原混合物各种成分的物质的量的未知数
2
式
写出有用的各个化学反应的化学方程式或离子方程式
3
标
将已设的未知数标在有关物质的化学式下边,注意反应物的各化学计量数关系
4
列
根据原混合物的质量及反应过程中的物质的量的关系,列出多元一次方程组
5
解
求解上述方程组,求得各成分的物质的量
6
验
检验答案是否符合题意或事实
【典例精析
例3[2011·
江苏化学卷]设NA为阿伏加德罗常数的值。
下列叙述正确的是( )
A.1mol甲醇中含有C-H键的数目为4NA
B.25℃,pH=13的NaOH溶液中含有OH-的数目为0.1NA
C.标准状况下,2.24L己烷含有分子的数目为0.1NA
D.常温常压下,Na2O2与足量H2O反应,共生成0.2molO2,转移电子的数目为0.4NA
变式题标准状况下,某O2和N2的混合气体mg含有b个分子,则ng该混合气体在相同状况下所占的体积(L)为( )
A.
B.
C.
D.
例4[2011·
唐山二模]标准状况下,mg气体A与ng气体B所含分子数相同,下列说法不正确的是( )
A.A与B相对分子质量之比为m∶n
B.同质量的A与B所含分子数之比为n∶m
C.相同状况下,同体积的A与B的质量之比为m∶n
D.标准状况下,A与B的密度之比为n∶m
变式题下列条件下,两种气体的分子数一定不相同的是( )
A.相同质量、不同密度的N2和C2H4
B.相同体积、相同密度的CO和C2H4
C.相同温度、相同压强、相同体积的O2和N2
D.相同压强、相同体积、相同质量的O2和N2
备用习题
1.[2011·
武汉二模]设阿伏加德罗常数的数值为nA,下列说法正确的是( )
A.1molNa2O2和水完全反应,转移电子数为2nA
B.0.5L2mol·
L-1FeCl3溶液中,含Fe3+离子数为0.1nA
C.理论上氢氧燃料电池负极消耗11.2L标准状况下气体,外线路通过电子数为nA
D.常温常压下,28g乙烯和丙烯混合气体含有的碳原子总数为2.5nA
2.[2011·
杨镇一中]阿伏加德罗常数约为6.02×
1023mol-1,下列叙述正确的是( )
A.常温常压下,18.0g重水(D2O)所含的电子数约为10×
6.02×
1023
B.室温下,1molCO2中含有的共用电子对数为2×
C.标准状况下,22.4L甲苯所含有的分子数约为6.02×
D.标准状况下,aL甲烷和乙烷混合气体中的分子数约为
×
3.[2011·
湖北八市联考]用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.某温度时pH=6的纯水中含有10-6NA个H+
B.7.8gNa2O2与过量的水反应时,转移的电子数为0.2NA
C.在25℃、1.01×
105Pa时,121gCCl2F2中所含的氯原子数为2NA
D.常温下,将5.6g铁投入到足量浓硫酸中,反应转移的电子数为0.3NA
探究考向三 物质的量浓度
化学定量分析常涉及溶液配制和溶液浓度的计算,利用化学反应进行定量分析时,用物质的量浓度来表示溶液的组成更为方便。
1.定义:
以单位体积溶液里所含________的物质的量来表示________的物理量,叫溶质B的物质的量浓度。
符号为________。
2.表达式:
cB=____________。
3.单位:
________。
4.注意点:
(1)单位体积为溶液的体积,不是溶剂的体积;
(2)溶质必须用物质的量来表示。
[问题导思]1molNaOH固体溶于1L水中,所得溶液中NaOH的物质的量浓度是1mol/L吗?
1.物质的量浓度概念的理解
在公式中c(B)=
中:
(1)溶质是用物质的量表示而不是用质量表示;
体积表示溶液的体积,而不表示溶剂的体积,并且体积单位为L。
(2)带结晶水的物质溶于水后,溶质是不含结晶水的化合物,溶剂的水包括结晶水。
(3)从一定物质的量浓度的溶液中取出任意体积的溶液,物质的量浓度不变,但随溶液体积的变化,溶质的物质的量不同。
(4)气体溶于一定体积的水中,溶液的体积不等于溶剂的体积,而应根据溶液的密度和溶液的质量求算。
(5)若浓溶液稀释或浓度差别较大的溶液混合,混合后溶液的总体积比原来的体积之和小。
2.辨析比较——物质的量浓度与溶液中溶质的质量分数
例1[2010·
海南卷]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.
L-1C.
L-1D.
L-1
[易错辨析]同一溶液,取出任意体积的溶液,其各种浓度(物质的量浓度、溶质的质量分数、离子浓度等)均不变,但所含溶质的量则因体积不同而不同。
黄石模拟]300mL0.5mol/L的FeCl3溶液与0.2L1.0mol/L的KCl溶液中Cl-的浓度之比约为( )
A.1∶2B.3∶2C.3∶4D.9∶4
探究考向四 一定物质的量浓度溶液的配制
1.所用仪器:
必须用到的仪器有______________、烧杯、玻璃棒、胶头滴管四种。
若用固体溶质配制,则还需要用到__________________________、药匙等称量仪器;
若用液体来配制,则还需要滴定管(或量筒)等量取仪器。
2.一定物质的量浓度的溶液的配制步骤
(1)计算:
若用固体配制,则计算出所用固体溶质的________;
若用液体配制,则计算出所需液体的________。
(2)称取或量取:
根据计算结果,用________准确称取一定质量的固体溶质或用滴定管或________等量器量取一定体积液体。
(3)溶解或稀释:
将称取的固体或量取的液体加入到适当的________中,加入适量的蒸馏水,使其溶解或稀释,并用________不断搅拌,以加快___________________,并尽快________。
(4)冷却到________。
(5)转移:
将冷却至________的浓溶液沿着________引流到________________中。
(6)洗涤:
用适量蒸馏水洗涤________和________2~3次,并把每次洗涤液________________。
(7)振荡:
使溶液充分混合。
(8)定容:
向容量瓶中直接加水至离刻度线1~2cm时,改用________向里加水,直到_________________________________为止。
(9)摇匀:
塞上瓶塞,右手顶住瓶塞,左手托住瓶底,反复翻转容量瓶,使溶液均匀。
(10)将配制好的溶液倒入试剂瓶,贴好标签。
概括步骤:
计算→________________→______________→冷却→________→________→振荡→________→摇匀→装瓶贴签。
实验流程图如下:
3.注意事项
(1)只能配制容量瓶上规定容积的溶液,不能配制任意体积的某物质的量浓度的溶液;
(2)转移溶液时应使用________引流,且溶液的温度应为________;
玻璃棒要靠在刻度线________;
(3)如果加水定容时超过了刻度线,不能将超出的部分吸走,而应该________配制;
(4)用胶头滴管定容时,眼睛应________视凹液面,当凹液面正好与刻度线__________时,盖上瓶塞后振荡,出现液面低于刻度线时________再加水。
[问题导思]1.若配制950mL1mol·
L-1的CuSO4溶液,需要CuSO4固体的质量是多少?
2.玻璃棒在中学化学实验中有哪些作用?
配制一定物质的量浓度溶液的误差分析
实验过程中如果操作失误,容易引起实验误差,使所配制的溶液的浓度偏高或偏低。
引起误差的操作主要是称量溶质时引起的误差和操作不规范引起的误差。
(1)分析误差的原理
根据物质的量浓度的计算公式:
c(B)=
,此计算公式中M(B)为溶质的摩尔质量,是一个定值,所以误差主要取决于m(B)和V两个量。
(2)误差分析(以配制0.1mol/LNaOH溶液为例)
①称量时引起的误差
a.天平的游码沾有其他物质或已锈蚀,m(B)偏大,c(B)偏高。
b.称量NaOH时间过长,因NaOH易吸水潮解,m(B)偏小,c(B)偏低。
c.在纸片上直接称量NaOH,因NaOH潮解,部分留在纸片上,m(B)偏小,c(B)偏低。
d.试剂和游码的位置颠倒,且使用了游码,m(B)偏小,c(B)偏低。
②溶解、转移等过程引起的误差
a.溶解稀释溶液的烧杯及玻璃棒未用蒸馏水洗涤,V不变,m(B)偏小,c(B)偏低。
b.转移或搅拌溶液时有部分溶液溅出,V不变,m(B)偏小,c(B)偏低。
c.未等冷却至室温就转移溶液,造成所配溶液的体积小于容量瓶上所标注的溶液的体积,即V偏小,m(B)不变,c(B)偏高。
d.定容时水加多了,用胶头滴管吸出多余的溶液。
V不变,m(B)偏小,c(B)偏低。
e.定容摇匀后发现液面低于刻度线,再加水至刻度线,使V增大,m(B)不变,c(B)偏低。
③定容观察液面的视线高低对实验结果的影响
a.当定容时,俯视刻度线,V偏小,c(B)偏高。
b.当定容时,仰视刻度线,V偏大,c(B)偏低。
记忆时可总结为四个字:
俯高仰低。
例2[2011·
和田模拟]
(1)某学生用已知质量yg的表面皿,准确称取wgNaOH固体。
他在托盘天平的右盘上放(w+y)g砝码,在左盘的表面皿中加入NaOH固体,这时指针偏向右边(如图2-3所示),下面他的操作应该是________________使__________________________________________________________。
若称取的wgNaOH刚好可配制0.5mol·
L-1NaOH溶液500mL。
在下列配制0.5mol·
L-1NaOH溶液过程示意图中有错误的是(填操作序号)____________。
(2)现有H2SO4和Na2SO4的混合溶液200mL,两者的物质的量浓度分别为1mol/L和0.5mol/L,要使两者的物质的量浓度分别变成2mol/L和0.2mol/L,应加入55.8%的H2SO4溶液(密度为1.35g/cm3)多少毫升?
加蒸馏水稀释到多少毫升?
变式题下列有关一定物质的量浓度的溶液配制的过程中,造成所得的溶液浓度偏大的是( )
A.要配制100mL1mol/LNaOH溶液,需在白纸上称4gNaOH固体,并且称量速度较慢
B.称量时托盘天平的砝码已被锈蚀
C.溶解或稀释溶质时烧杯尚未干燥
D.定容时盖上瓶盖,摇匀后发现液面低于刻度线,再继续滴加蒸馏水使液面重新达到刻度线
探究考向五 以物质的量浓度为中心的各物理量之间的换算
1.溶液中各量间的关系
溶质的物质的量浓度:
2.溶质的质量分数、固体溶质的溶解度、溶液的物质的量浓度等概念之间的换算关系
(1)物质的量浓度与溶质质量分数之间的换算:
c为物质的量浓度(mol/L),ρ为溶液的密度(g·
mL-1),w为溶质的质量分数,
M为溶质的摩尔质量(g·
mol-1),下同。
(2)物质的量浓度与溶解度(S)之间的换算:
(3)质量分数与溶解度之间的换算:
________________________________________________。
(4)气体溶质溶于水中制得溶液,其物质的量浓度的计算
在标准状况下,1L水中溶解某气体yL,所得溶液密度为ρ(单位为g/cm3),则其溶质的物质的量浓度:
__________________________________________________;
质量分数:
__________________________________________________。
(5)两种溶液混合后所得溶液物质的量浓度的计算
①混合后溶液体积不变时,____________;
②混合后溶液体积改变时,____________。
c1V1+c2V2=c混V混
[问题导思]等体积或等质量溶液混合后的质量分数如何变化?
例3[2010·
课标全国卷]把500mL有BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份,取一份加入含amol硫酸钠的溶液,恰好使钡离子完全沉淀;
另取一份加入含bmol硝酸银的溶液,恰好使氯离子完全沉淀。
则该混合溶液中钾离子浓度为( )
A.0.1(b-2a)mol/LB.10(2a-b)mol/L
C.10(b-a)mol/LD.10(b-2a)mol/L
变式题[2011·
西安模拟]已知某温度时饱和NaOH溶液中溶质的质量分数为A%,该饱和溶液密度为ag/cm3,则:
(1)该温度下NaOH的溶解度为________。
(2)在500mL上述溶液中含有NaOH的质量为________。
(3)上述饱和溶液中NaOH的物质的量浓度为________。
(4)在100mL水中溶解NaOH至质量分数为A%时,溶液的体积为________。
和田一中]在t℃时,将agNH3完全溶解于水,得到VmL溶液,假设该溶液的密度为ρg/mL,质量分数为w,其中含有NH4+的物质的量是bmol,下列叙述
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