第三讲化学计量在实验中的应用知识讲解解析版文档格式.docx
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B.Fe3+在水溶液中能发生水解,100mL1mol·
L-1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目小于0.1NA,B项错误;
C.标准状况下,11.2L甲烷和乙烯混合物的物质的量为0.5mol,每个甲烷和乙烯分子都含有4个氢原子,所以含有氢原子数目为2NA,C项正确;
D.SO2和O2的化合反应为可逆反应,2molSO2和1molO2催化反应后,混合气体的物质的量大于2mol,即分子总数大于2NA,D项错误。
3.(2018·
全国Ⅰ卷)NA是阿伏加德罗常数的值。
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
【解析】
A.Fe(OH)3胶体粒子是若干个Fe(OH)3分子的集合体,A项错误;
B.氩气是单原子分子,标准状况下,22.4L氩气的物质的量为1mol,含有的质子数为18NA,B项正确;
C.92.0g甘油的物质的量为1mol,每个甘油分子含有3个羟基,所以1mol甘油含有的羟基数为3.0NA,C项错误;
D.CH4与Cl2发生取代反应生成的有机物除了CH3Cl以外,还有CH2Cl2、CHCl3和CCl4,生成的CH3Cl分子数小于1.0NA,D项错误。
4.(2017·
全国Ⅱ卷)阿伏加德罗常数的值为NA。
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
【答案】D
A项,因铵根离子水解,其数量小于0.1NA,A项错误;
B项,2.4gMg为0.1mol,与硫酸完全反应后转移的电子为0.2NA,B项错误;
C项,标准状况下,2.24L任何气体所含有的分子数都为0.1NA,C项错误;
D项,H2(g)+I2(g)
2HI(g),反应前后气体物质的量不变,D项正确。
5.(2018·
全国Ⅲ卷)NA为阿伏加德罗常数的值。
A.0.1mol的11B中,含有0.6NA个中子
B.pH=1的H3PO4溶液中,含有0.1NA个H+
C.2.24L(标准状况)苯在O2中完全燃烧,得到0.6NA个CO2分子
D.密闭容器中1molPCl3与1molCl2反应制备PCl5(g),增加2NA个P—Cl键
【答案】A
A项,硼原子的质子数为5,11B的中子数为6,故0.1mol的11B中含有中子数为0.6NA,A项正确;
B项,未指明溶液体积,无法计算H+的物质的量,B项错误;
C项,标准状况下苯为液体,不能用气体摩尔体积计算苯燃烧生成的CO2分子数,C项错误;
D项,PCl3+Cl2
PCl5,这是一个可逆反应,1molPCl3与1molCl2不可能完全反应生成1molPCl5,故增加的P-Cl键数目小于2NA,D项错误。
6.(2016·
新课标全国Ⅰ,8)设NA为阿伏加德罗常数值。
下列有关叙述正确的是( )
A.14g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA
B.1molN2与4molH2反应生成的NH3分子数为2NA
C.1molFe溶于过量硝酸,电子转移数为2NA
D.标准状况下,2.24LCCl4含有的共价键数为0.4NA
【解析】
A项,乙烯和丙烯的最简式均为CH2,14g乙烯和丙烯混合气体中相当于含有1molCH2,则其氢原子数为2NA,A项正确;
B项,合成氨的反应是可逆反应,则1molN2与4molH2反应生成的NH3分子数小于2NA,B项错误;
C项,铁和过量硝酸反应生成硝酸铁,故1molFe溶于过量硝酸,电子转移数为3NA,C项错误;
D项,标准状况下CCl4为液态,故2.24LCCl4的物质的量不是0.1mol,则其含有的共价键数不是0.4NA,D项错误。
【考纲解读】
考点
内容
说明
化学计量在实验中的应用
1.了解物质的量(n)及其单位摩尔(mol)、摩尔质量(M)、气体摩尔体积(Vm)、物质的量浓度(c)、阿伏加德罗常数(NA)的含义。
2.能根据微粒(原子、分子、离子等)物质的量、数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。
高考必考点之一,常以选择题、非选择题的形式出现
【知识梳理】
1.物质的量
(1)物质的量(n)
物质的量是表示含有的物理量,单位为。
(2)物质的量的规范表示方法:
(3)阿伏加德罗常数(NA)
0.012kg中所含的碳原子数为阿伏加德罗常数,其数值约为,单位为。
公式:
。
2.摩尔质量
(1)摩尔质量是的物质所具有的质量。
常用的单位是。
(2)数值:
以g·
mol-1为单位时,任何粒子的摩尔质量在数值上都等于该粒子的相对分子(原子)质量。
3.气体摩尔体积
(1)影响物质体积大小的因素
①;
②;
③。
(2)含义:
单位物质的量的气体所占的体积,符号为,标准状况下,Vm约为。
(3)基本关系式:
(4)影响因素:
气体摩尔体积的数值不是固定不变的,它决定于气体所处的温度和压强。
【答案】
1.
(1)一定数目粒子的集合体摩尔(mol)
(2)12C6.02×
1023mol-1NA=
2.单位物质的量g·
mol-1M=
3.
(1)微粒的大小(物质的本性)微粒间距的大小(由温度与压强共同决定)微粒的数目(物质的量的大小)
(2)Vm22.4_L·
mol-1
(3)n=
=
【考点精讲】
考点一、物质的量、摩尔质量
物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量,单位为摩尔(mol)。
0.012kg12C中所含的碳原子数为阿伏加德罗常数,其数值约为6.02×
1023,单位为mol-1。
NA=
。
(1)摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量。
常用的单位是g·
mol-1。
M=
典例1某硫原子的质量是ag,12C原子的质量是bg,若NA只表示阿伏加德罗常数的数值,则下列说法中正确的是( )
①该硫原子的相对原子质量为
②mg该硫原子的物质的量为
mol ③该硫原子的摩尔质量是aNAg ④ag该硫原子所含的电子数为16NA
A.①③ B.②④ C.①② D.②③
【解析】①该硫原子的相对原子质量为该原子的质量除以12C原子质量的
,即
,正确;
②mg硫原子的个数为
,其物质的量为
mol,正确;
③该原子的摩尔质量是aNAg/mol,错误;
④一个硫原子所含电子数为16,而16NA为1mol硫原子所含电子数,错误。
典例2CO和CO2的混合气体18g,完全燃烧后测得CO2体积为11.2L(标准状况),
(1)混合气体中CO的质量是________g。
(2)混合气体中CO2在标准状况下的体积是________L。
(3)混合气体在标准状况下的密度是________g·
L-1。
(4)混合气体的平均摩尔质量是________g·
(1)7
(2)5.6 (3)1.61 (4)36
【解析】CO燃烧发生反应:
2CO+O2
2CO2,CO的体积与生成CO2的体积相等,燃烧后CO2的总体积为11.2L,故18gCO和CO2的混合气体的总体积为11.2L,在标准状况下,18gCO和CO2的混合气体的物质的量为0.5mol,设CO的物质的量为xmol,CO2的物质的量为ymol,
则
,解得x=0.25,y=0.25。
(1)混合气体中CO的质量=28g·
mol-1×
0.25mol=7g。
(2)原混合气体中,CO2的体积为0.25mol×
22.4L·
mol-1=5.6L。
(3)原混合气体的密度=
≈1.61g·
(4)解法一:
=ρ·
mol-1=1.61g·
L-1×
mol-1≈36g·
mol-1;
解法二:
=36g·
解法三:
=28g·
50%+44g·
50%=36g·
故平均摩尔质量为36g·
【总结提高】
求气体的摩尔质量M的常用方法
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n):
M=m/n。
(2)根据一定质量(m)的物质中微粒数目(N)和阿伏加德罗常数(NA):
M=NA·
m/N。
(3)根据标准状况下气体的密度ρ:
M=ρ×
22.4(g·
mol-1)。
(4)根据气体的相对密度(D=ρ1/ρ2):
M1/M2=D。
(5)对于混合气体,求其平均摩尔质量,上述计算式仍然成立;
还可以用下式计算:
M=M1×
a%+M2×
b%+M3×
c%……,a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
【考点一精练】
1.下列关于“物质的量”“摩尔”和“摩尔质量”的叙述中正确的是( )
A.物质的摩尔质量等于其相对分子(原子)质量
B.“物质的量”是国际单位制中的一个基本单位
C.0.012kg12C中所含的碳原子数为NA
D.1mol任何物质都含有约6.02×
1023个分子
【解析】摩尔质量有单位为g·
mol-1,而相对分子(原子)质量单位为1,A错误;
“物质的量”是物理量,不是单位,其单位mol是国际单位制中的一个基本单位,B错误;
1mol粒子集体所含的粒子数与0.012kg12C中所含的碳原子数相同为NA,C正确;
有的物质不是由分子组成的,而是由原子或离子组成的,D错误。
2.下列说法中,正确的是( )
A.CO2的摩尔质量为44g
B.1molN2的质量是14g
C.标准状况下,1molCO2所占的体积约是22.4L
D.将40gNaOH溶于1L水中,所得溶液中NaOH的物质的量浓度为1mol/L
【解析】1mol二氧化碳的质量是44g,二氧化碳的摩尔质量是44g/mol,A错误;
1molN2的质量是28g,B错误;
标准状况下,1molCO2所占的体积约是22.4L,C正确;
溶液的体积不是1L,D错误。
3.设阿伏加德罗常数为NA,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)应是( )
A.
B.
C.
D.
【解析】mg含有b个分子,则ng该混合气体含有的分子数是
,则混合气体的物质的量是
,则混合气体的体积是
,故A正确。
4.标准状况下,mgA气体与ngB气体分子数相等,下列说法不正确的是( )
A.标准状况下,同体积的气体A和气体B的质量比为m∶n
B.25℃时,1kg气体A与1kg气体B的分子数之比为n∶m
C.同温同压下,气体A与气体B的密度之比为m∶n
D.标准状况下,等质量的A与B的体积比为m∶n
【解析】标准状况下,mgA气体与ngB气体分子数相等,根据阿伏加德罗定律,则A、B的物质的量相等,由
,标准状况下,同体积的A、B的物质的量相等,质量比等于摩尔质量之比,为m∶n,A正确;
等质量的A、B的物质的量之比等于摩尔质量的反比,为n∶m,B正确;
同温同压下,气体密度之比等于摩尔质量之比,为m∶n,C正确;
标准状况下,等质量的A、B的体积比等于物质的量之比等于摩尔质量的反比,为n∶m,D错误。
5.将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100mL2mol/L盐酸溶液反应,实验测得生成气体的体积V(已折合为标准状况)与时间t的关系如图,则下列说法错误的是( )
A.x=2.24
B.钠的物质的量为0.2mol
C.反应时,Na、Mg、Al均过量
D.曲线b为Mg与盐酸反应的图象
【解析】由图象可以看出,生成的气体体积相等,则盐酸完全反应,x=2.24,A项正确;
根据生成的氢气为2.24L,可知钠失去0.2mol电子,钠的物质的量为0.2mol,B项正确;
反应时如果钠过量,则钠会与水反应,生成的气体多于2.24L,故C项错误;
根据反应速率可知a、b、c依次是Na、Mg、Al与盐酸反应的图象,D项正确。
考点二、气体摩尔体积
1.气体摩尔体积
①微粒的大小(物质的本性);
②微粒间距的大小(由温度与压强共同决定);
③微粒的数目(物质的量的大小)。
单位物质的量的气体所占的体积,符号为Vm,标准状况下,Vm约为22.4_L·
(3)基本关系式:
n=
2.阿伏加德罗定律及其推论
(1)阿伏加德罗定律:
同温同压下,相同体积的任何气体,含有相同数目的分子(或气体的物质的量相同)。
(2)阿伏加德罗定律的推论
相同条件
结论公式
语言叙述
T、p相同
同温、同压下,气体的体积与其物质的量成正比
T、V相同
温度、体积相同的气体,其压强与其物质的量成正比
同温、同压下,气体的密度与其摩尔质量(或相对分子质量)成正比
典例1等温等压下,有质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体,下列叙述中正确的是( )
A.体积之比为13∶13∶14B.密度之比为14∶14∶13
C.质量之比为1∶1∶1D.原子数之比为1∶1∶1
【解析】A项,三种气体分子的质子数均为14,质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体,物质的量相等,等温等压下,气体的体积与其物质的量成正比,所以三者体积之比为1∶1∶1,错误;
B项,CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·
mol-1、28g·
mol-1、26g·
mol-1,等温等压下,气体摩尔体积相同,根据ρ=
知,密度与摩尔质量成正比,则密度之比为28∶28∶26=14∶14∶13,正确;
C项,三种气体分子的物质的量相等,CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·
mol-1,根据m=nM知:
质量之比与摩尔质量成正比为28∶28∶26=14∶14∶13,错误;
D项,1分子CO、N2、C2H2分别含原子数为2、2、4,所以三种气体原子数之比为1∶1∶2,错误。
典例2欲测定金属镁的相对原子质量,请利用下图给定的仪器组成一套实验装置(每个仪器只能使用一次,假设气体的体积可看作标准状况下的体积)。
填写下列各项(气流从左到右):
(1)各种仪器连接的先后顺序是________接________、________接________、________接________、________接________(用小写字母表示)。
(2)连接好仪器后,要进行的操作有以下几步,其先后顺序是___________________(填序号)。
①待仪器B中的温度恢复至室温时,测得量筒C中水的体积为VamL;
②擦掉镁条表面的氧化膜,将其置于天平上称量,得质量为mg,并将其投入试管B中的带孔隔板上;
③检查装置的气密性;
④旋开装置A上分液漏斗的活塞,使其中的水顺利流下,当镁完全溶解时再关闭这个活塞,这时A中共放入水VbmL。
(3)根据实验数据可算出金属镁的相对原子质量,其数学表达式为
________________________________________________________________________。
(4)若试管B的温度未冷却至室温,就读出量筒C中水的体积,这将会使所测定镁的相对原子质量数据________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(5)仔细分析上述实验装置后,经讨论认为结果会有误差,于是又设计了如下图所示的实验装置。
①装置中导管a的作用是__________________________________________________________
②实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1mL、V2mL。
则产生氢气的体积为________mL。
(1)a h g b c f e d
(2)③②④①(3)
(4)偏小(5)①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等,打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下;
可以消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差 ②V1-V2
(1)根据实验目的及各装置的特点可分析知:
利用A装置中的水压将E中稀盐酸压至B中,产生的气体通过将D中的水排入C中测量其体积,所以连接顺序为a→h→g→b→c→f→e→d。
(2)综合考虑各实验步骤可知先后顺序为③②④①。
(3)由题意知:
M ~ H2
M22.4L
m(Va-Vb)×
10-3L
所以M=
(4)由于试管B未冷却至室温,会导致Va变大,所以使Mg的相对原子质量偏小。
【知识总结】
气体体积的测定
气体体积的测定既可通过测量气体排出的液体体积来确定(二者体积值相等),也可直接测量收集的气体体积。
测量气体体积的常用方法:
(1)直接测量法。
如图A、B、C、D、E均是直接测量气体体积的装置。
测量前,A装置可先通过调整左右两管的高度使左管(有刻度)充满液体,且两管液面相平。
C装置则是直接将一种反应物置于倒置的量筒中,另一反应物置于水槽中,二者反应产生的气体可以直接测量。
D装置:
用于测量混合气体中被吸收(或不被吸收)的气体的体积。
读数时,球形容器和量气管液面相平,量气管内增加的水的体积等于被反应管吸收后剩余气体的体积。
解答该量气装置读数时的答题模板:
①将×
恢复至室温。
②调节×
与×
两端液面相平。
③视线与×
在同一水平线上。
E装置:
直接测量固液反应产生气体的体积,注意应恢复至室温后,读取注射器中气体的体积(一般适合滴加液体量比较少的气体体积测量)。
(2)间接测量法。
如F装置是通过测量气体排出的液体体积来确定气体体积。
【考点二精练】
1.下列叙述中正确的是( )
①标准状况下,1LHCl和1LH2O的物质的量相同
②标准状况下,1gH2和14gN2的体积相同
③28gCO的体积为22.4L
④两种物质的物质的量相同,则它们在标准状况下的体积也相同
⑤在同温同体积时,气体物质的物质的量越大,则压强越大
⑥同温同压下,气体的密度与气体的相对分子质量成正比
A.①②③ B.②⑤⑥C.②③⑥D.④⑤⑥
【解析】标准状况下H2O不是气体,而HCl为气体,所以虽然二者等体积,但物质的量不相同,①错误;
同样在④中所指的物质不一定是气体,所以④错误;
标准状况下,1gH2和14gN2的物质的量均为0.5mol,故体积相同,②正确;
③中28gCO的物质的量是1mol,但条件不确定,所以不一定是22.4L,③错误;
在同温同体积时,气体的压强与物质的量成正比,所以物质的量越大,则压强越大,⑤正确;
同温同压下,气体的密度与其相对分子质量成正比,⑥正确,故选B。
2.如图表示1gO2与1gX气体在相同容积的密闭容器中压强(p)与温度(T)的关系,则X气体可能是( )
A.C2H4B.CH4C.CO2D.NO
【解析】由图可知,相同温度时,p(O2)>
p(X),在同质量、同体积条件下,气体相对分子质量与压强成反比,即相对分子质量越大,压强越小,题给选项只有CO2的相对分子质量大于O2,故C正确。
3.在两个密闭容器中,分别充有质量相等的甲、乙两种气体,它们的温度和密度均相同。
试根据甲、乙的摩尔质量(M)的关系,判断下列说法中正确的是( )
A.若M(甲)<
M(乙),则分子数:
甲<
乙
B.若M(甲)>
M(乙),则气体摩尔体积:
C.若M(甲)<
M(乙),则气体的压强:
甲>
D.若M(甲)>
M(乙),则气体体积:
【解析】由质量相等可知物质的摩尔质量与物质的量成反比,又物质的量与分子数成正比,那么物质的摩尔质量与分子数成反比,若M(甲)<
乙,A错;
由质量和密度相等,可知气体体积相等,气体摩尔体积与物质的量成反比,物质的摩尔质量与物质的量也成反比,那么物质的摩尔质量与气体摩尔体积成正比,故B、D错,即选C。
4.如图所示装置,室温下密闭容器内分别充入空气和H2、O2的混合气体在可移动的活塞两边,在标准状况下若将H2、O2的混合气体点燃引爆,活塞先左弹,恢复原温度后,活塞右滑停留于容器的中央,则原来H2、O2的体积比最接近于
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