高考化学专题 21 化学常用计量及其应用.docx
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高考化学专题21化学常用计量及其应用
专题2.1化学常用计量及其应用
1、了解定量研究的方法是化学发展为一门科学的重要标志。
理解摩尔是物质的量的基本单位,可用于进行简单的化学计算。
2、了解物质的量的单位——摩尔、摩尔质量、气体摩尔体积和阿伏加德罗常数的含义。
3、根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。
4、了解物质的量浓度的含义。
5、了解溶液的含义。
6、了解溶液的组成。
7、理解溶液中溶质的质量分数的概念,并能进行相关计算。
8、了解配制一定物质的量浓度溶液的方法。
有关物质的量的概念、应用以及物质的量浓度的计算仍然是高考高频考点,题型以选择题为主,难度适中。
非选择题多以溶液的配制、实验为载体考查化学实验基本操作、溶液浓度的测定、数据处理方法和化学实验中的定量分析能力。
考点应用规律性强,能提升综合解题能力。
该部分知识的前后关联性极强,应用广泛,尤其是条件性、规律性、结论性的数据快速处理运用,仍为命题的主要方向,2016年应持续关注。
一、物质的量
1、物质的量:
物质的量是一个物理量,表示含有一定数目微观粒子的集合体,符号为n,单位是摩尔(简称摩,符号mol),每摩尔物质含有阿伏加德罗常数个微粒,用于计量微观粒子或微观粒子的特定组合。
2、阿伏加德罗常数:
0.012kg
所含有的碳原子数即为阿伏加德罗常数,即1mol物质所含有的微粒数。
符号:
NA,单位:
mol-1,数值约为6.02×1023,表达式:
(N代表微粒个数)。
3、摩尔质量:
单位物质的量的物质所具有的质量。
符号:
M,单位:
g/mol;如果用g/mol做单位其数值等于该粒子的相对分子质量或相对原子质量,表达式:
。
注意:
①“摩尔”表示物质的量时只能适用于微观粒子,不能适用于宏观物体;
②用“摩尔”描述物质的多少时,常用化学式表示。
二、气体的摩尔体积
1、影响物质体积大小的因素
(1)构成物质的微粒的大小(物质的本性)。
(2)构成物质的微粒之间距离的大小(由温度与压强共同决定)。
(3)构成物质的微粒的多少(物质的量的大小)。
2、气体摩尔体积
(1)含义:
单位物质的量的气体所占的体积,符号Vm,标准状况下,Vm=22.4L/mol。
(2)表达式:
;
(3)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。
3、阿伏加德罗定律:
在同温同压下,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)。
注意:
①阿伏加德罗定律的适用范围是气体,其适用条件是三个“同”,即在同温、同压,同体积的条件下,才有分子数(或物质的量)相等这一结论,但所含原子数不一定相等。
②阿伏加德罗定律既适合于单一气体,也适合于混合气体。
③气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的特例。
三、物质的量浓度
1、物质的量浓度:
(1)概念:
单位体积溶液中所含溶质B的物质的量表示溶液组成的物理量。
符号cB单位:
mol/L。
(2)物质的量与物质的量浓度的关系:
。
注意:
①概念中的体积是溶液的体积而不是溶剂的体积,也不是溶剂和溶质的体积之和。
②溶液浓度与体积多少无关,即同一溶液,无论取出多少体积,其浓度(物质的量浓度、溶质的质量分数、离子浓度)均不发生变化。
(3)溶液稀释定律(守恒观点)
①溶质的质量在稀释前后保持不变,即m1w1=m2w2。
②溶质的物质的量在稀释前后保持不变,即c1V1=c2V2。
③溶液质量守恒,m(稀)=m(浓)+m(水)(体积一般不守恒)。
2、同溶质不同物质的量浓度溶液的混合计算
(1)混合后溶液体积保持不变时,c1V1+c2V2=c混×(V1+V2)。
(2)混合后溶液体积发生改变时,c1V1+c2V2=c混V混,其中
。
3、质量分数:
用溶质质量与溶液质量之比来表示溶液组成的物理量。
溶质的质量分数=
。
物质的量浓度与质量分数的关系:
(其中密度的单位是g/mL)。
4、溶解度
(1)固体的溶解度:
在一定温度下,某固体物质在100g溶剂(通常是水)里达到饱和状态时所溶解的质量,叫做这种物质在该溶剂里的溶解度,其单位为“g”。
固体物质溶解度(饱和溶液)
。
(2)影响溶解度大小的因素
内因:
物质本身的性质(由结构决定)。
外因:
①溶剂的影响(如NaCl易溶于水不易溶于汽油)。
②温度的影响:
升温,大多数固体物质的溶解度增大,少数物质却相反,如Ca(OH)2,温度对NaCl溶解度影响不大。
(3)气体的溶解度:
通常指该气体(其压强为101kPa)在一定温度时溶解于1体积水里达到饱和状态时气体的体积,常记为1∶x。
如NH3、HCl、SO2、CO2等气体的溶解度分别为1∶700、1∶500、1∶40、1∶1。
气体溶解度的大小与温度和压强有关,温度升高,溶解度减小;压强增大,溶解度增大。
四、溶液的配制
1、配制溶质质量分数一定的溶液
计算:
算出所需溶质和水的质量。
把水的质量换算成体积。
如溶质是液体时,要算出液体的体积。
称量:
用天平称取固体溶质的质量;用量简量取所需液体、水的体积。
溶解:
将固体或液体溶质倒入烧杯里,加入所需的水,用玻璃棒搅拌使溶质完全溶解
2、配制一定物质的量浓度的溶液
(1)主要仪器
①托盘天平:
精确度为0.1g,称量前先调零,称量时左盘放物品,右盘放砝码。
②容量瓶:
容量瓶上标有刻度、温度和燃料,常见的容量瓶规格有50mL、100mL、250mL、500mL、1000mL。
(3)其他仪器:
量筒、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙等。
(4)溶液的配制步骤:
以配制500mL、1.00mol·L-1NaOH溶液为例。
①计算:
需NaOH固体的质量为20.0g。
②称量:
用托盘天平称量NaOH固体。
③溶解:
将称好的NaOH固体放入烧杯中,用适量蒸馏水溶解。
④冷却:
将烧杯中的液体冷却至室温。
⑤移液:
用玻璃棒引流,将溶液注入500ml容量瓶中。
⑥洗涤:
用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2~3次,洗涤液注入容量瓶中,轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀。
⑦定容:
将蒸馏水注入容量瓶,当液面距瓶颈刻度线1~2cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至液面与刻度相切。
⑧摇匀:
盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀。
注意:
①根据所配溶液的体积选取合适的容量瓶,如配制950mL溶液,应选取1000mL的容量瓶。
②容量瓶使用前要检查是否漏水。
③容量瓶不能用来溶解、稀释、贮存溶液,也不能用来作反应器。
④容量瓶上标有温度、容量、刻度线。
⑤不能加入过冷或过热的液体。
3、误差分析
(1)误差分析的理论依据:
根据
可得,一定物质的量浓度溶液配制的误差都是由溶质的物质的量nB和溶液的体积V引起的。
误差分析时,关键要看配制过程中引起n和V怎样的变化。
在配制一定物质的量浓度溶液时,若nB比理论值小,或V比理论值大时,都会使所配溶液浓度偏小;若nB比理论值大,或V比理论值小时,都会使所配溶液浓度偏大。
(2)俯视、仰视的分析
结果:
仰视时,容器内液面高于刻度线;俯视时,容器内液面低于刻度线。
考点1有关阿伏加德罗常数(NA)计算的正误判断
【例1】设NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是
A.0.5molAl与足量盐酸反应转移电子数为1NA
B.标准状况下,22.4L氨气与22.4L氮气所含原子数均为2NA
C.7.8gNa2O2所含的离子数为0.3NA
D.11.2LCl2完全溶于NaOH溶液,电子转移数为0.5NA
【答案】C
【小结】将分子、原子的结构、相对分子质量或式量、物质质量、摩尔质量、物质的量、物质的量在物质及其所含构成微粒关系式计算中的应用、溶液体积、溶质的物质的量浓度、溶质的物质的量、溶质与水化合即电解质的电离、可逆反应、取值范围、气体摩尔体积、物质的状态、电解质溶液中存在的微粒、钠的燃烧、氧化还原反应、化合价、物质的量在钠与失去电子的关系式计算中的应用等联系起来。
充分体现了化学研究从定性到定量、从宏观到微观的特点,更突显了化学科学特点和化学研究基本方法,能较好的考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。
该类题的特点是以微粒数目的计算为依托,考查物质的结构、元素化合物、氧化还原反应、电解质溶液等知识。
顺利解答该类题目的关键是:
一方面要仔细审题,注意关键字词,熟悉常见的“陷阱”;另一方面是要把各种量转化为物质的量,以此为中心进行计算。
考点2阿伏加德罗定律的应用
【例2】三个相同的恒温恒容密闭容器中分别盛有等质量的H2、CH4、O2,下列说法正确的是
A.三种气体的分子数目一定相等
B.三种气体物质的量之比为16∶2∶1
C.三种气体的密度之比为1∶2∶16
D.三种气体的压强一定相等
【答案】B
考点:
考查了阿伏伽德罗定律及其推论的相关知识。
【小结】阿伏加德罗定律及其推论是进行气体计算的依据,要灵活运用,注意结合质量守恒定律和相关概念及公式进行换算,但一定要突出物质的量这一核心,它是其他物理量之间换算的桥梁,通常模式是:
已知一个物理量
物质的量
另一个物理量。
考点3以物质的量为核心的多角度计算
【例3】同温同压下,相同质量的SO2(气体)和SO3(气体)相比较,下列有关叙述正确是①它们所含分子数目之比为4:
5;②它们所含氧原子数目之比为5:
6;③它们所含原子总数之比为1:
1;④它们所含的硫原子数目之比为5:
4;⑤它们的密度之比为4:
5
A.②③⑤B.①④⑤C.②④⑤D.①②⑤
【答案】C
【小结】
(1)在进行化学计算时,将已知条件中的质量、体积等转化为物质的量,再思考所求的问题往往比较简捷。
(2)关于二元混合物的计算的一般方法是:
设各组分的物质的量,然后根据物质的量、质量关系列方程组求解。
(3)根据化学方程式列比例计算时,各物理量的单位应是“上下一致,左右对应”。
考点4物质的量浓度、容质的质量分数和溶解度之间的换算
【例4】某氯化镁溶液的密度为1.2g/cm3,其中镁离子的质量分数为4.0%,500mL该溶液中Cl-的物质的量等于(不考虑镁离子的水解)
A.0.5molB.1.0molC.2.0molD.4.0mol
【答案】C
【解析】MgCl2中Mg元素的质量与Cl元素的质量之比为24:
71,镁离子的质量分数为4.0%,则氯化镁的质量分数为
×95=15.83%,溶液中氯化镁的物质的量浓度为
=
=2.0mol/L,则c(Cl-)=2c(MgCl2)=2×2.0mol/L=4mol/L,Cl-的物质的量为4mol/L×0.5L=2.0mol,故选C。
【小结】
(1)正确判断溶液中的溶质并求其物质的量
①与水发生反应生成新的物质,如Na、Na2O、Na2O2、SO3等。
②含结晶水的物质如CuSO4·5H2O→CuSO4。
③特殊物质:
如NH3溶于水后溶质为NH3·H2O,但计算浓度时是以NH3分子作为溶质。
(2)准确计算溶液的体积:
不能用水的体积代替溶液体积,应根据
求算。
考点5有关溶液的稀释与混合的计算方法
【例5】下列所得溶液的物质的量浓度等于0.1mol·L-1的是
A.将0.1mol氨充分溶解在1L水中
B.将10g质量分数为98%的硫酸与990g水混合
C.将8g三氧化硫溶于水并配成1L溶液
D.将0.1mol氧化钠溶于水并配成1L溶液
【答案】C
考点:
考查物质的量浓度计算、一定浓度的溶液配制
【小结】若溶液的密度大于1g·cm-3,则溶液的质量分数越大,其密度就越大。
若溶液的密度小于1g·cm-3,则溶液的质量分数越大,其密度就越小。
考点6配制一定物质的量浓度溶液的误差分析
【例6】实验室需480mL1.0mol/L的NaOH溶液,假如其他操作均是准确无误的,下列情况会引起配制溶液的浓度偏高的是
A.称取氢氧化钠20.0g
B.定容时俯视观察刻度线
C.移液时,对用于溶解氢氧化钠的烧杯没有进行冲洗
D.移液用玻璃棒引流时,玻璃棒下端靠在容量瓶刻度线上方
【答案】B
【小结】
(1)在配制一定物质的量浓度的溶液实验中,定容时加蒸馏水,一旦超过刻度线,要重新配制。
(2)配制时完全不需要计算水的用量,因此容量瓶不必是干燥的,有少量蒸馏水不影响结果。
(3)定容时俯视、仰视对结果的影响
①仰视刻度线(图1),导致溶液体积偏大,物质的量浓度偏小。
②俯视刻度线(图2),导致溶液体积偏小,物质的量浓度偏大。
1.单位体积的稀溶液中,非挥发性溶质的分子或离子数越多,该溶液的沸点越高。
下列溶液中沸点最高的是
A.0.01mol/L的蔗糖溶液B.0.01mol/L的K2SO4溶液
C.0.02mol/L的NaCl溶液D.0.02mol/L的CH3COOH溶液
【答案】C
【解析】
试题分析:
A.因1L蔗糖溶液中蔗糖的物质的量为1L×0.01mol/L=0.01mol;B.因1LK2SO4溶液溶质的离子的总物质的量为1L×0.01mol/L×3=0.03mol;C.因1LNaCl溶液中溶质的离子的总物质的量为1L×0.02mol/L×2=0.04mol;D.因CH3COOH是挥发性溶质,且1L溶液中分子的物质的量为1L×0.02mol/L=0.02mol,则D不符合题意;显然C中含0.04mol离子,离子数最多,故选C。
考点:
考查物质的量浓度和溶解度
2.下列溶液中氯离子的物质的量浓度与50mL1mol•L-1氯化铝溶液中氯离子的物质的量浓度相等的是
A.150mL1mol•L-1氯化钠溶液
B.75mL1.5mol•L-1氯化钙溶液
C.150mL3mol•L-1氯酸钾溶液
D.50mL1mol•L-1氯化镁溶液
【答案】B
考点:
考查物质的量浓度的计算与理解
3.将4体积的H2和1体积的O2混合,4g这种混合气体在标准状况下所占的体积是
A.5.6LB.11.2LC.22.4LD.33.6L
【答案】B
【解析】
试题分析:
4体积的H2和1体积的O2混合,则二者物质的量之比为4:
1,设物质的量分别为4xmol、xmol,则;4xmol×2g/mol+xmol×32g/mol=4g,解得x=0.1mol,故标况下混合气体体积为(0.4mol+0.1mol)×22.4L/mol=11.2L,故选B。
考点:
考查了物质的量有关计算的相关知识。
4.如图中的两条线分别代表的是:
1gC3H6和1gM气体在相同容积的容器中,测得容器中的压强和温度的关系,试根据图形判断M气体可能是
A.C2H4B.C3H8C.H2SD.N2O4
【答案】A
【解析】
试题分析:
由pV=nRT可知,在相同容积的容器中,若温度相同时,p与n成正比,由图可知,M的压强大,设M的相对分子质量为x,则1.2/0.8=1/x÷1/42,解得x=28,A.C2H4的相对分子质量为28,故A选;B.C3H8的相对分子质量为44,故B不选;C.H2S的相对分子质量为34,故C不选;D.N2O4的相对分子质量为92,故D不选;故选B。
考点:
考查阿伏伽德罗定律
5.下列关于同温同压下的两种气体12C18O和14N2的判断正确的是
A.体积相等时具有的电子数相等
B.原子数相等时具有的中子数相等
C.体积相等时密度相等
D.质量相等时具有的质子数相等
【答案】A
考点:
考查原子结构以及物质的量的有关计算
6.用NA表示阿伏加德罗常数的值。
下列叙述正确的是
A.25℃时,pH=13的1.0LBa(OH)2溶液中含有的OH-数目为0.2NA
B.标准状况下,2.24LCl2与H2O反应,转移的电子总数为0.1NA
C.室温下,21.0g乙烯和丁烯的混合气体中含有的碳原子数目为1.5NA
D.标准状况下,22.4L甲醇中含有的氧原子数为1.0NA
【答案】C
【解析】
试题分析:
A、25℃时,pH=13的1.0LBa(OH)2溶液中c(OH-)为0.1mol/L,则n(OH-)=0.1mol/L×1L=0.1mol,所以OH-数目为0.1NA,A错误;B、标况下,2.24L氯气的物质的量为0.1mol,而Cl2与H2O反应是可逆反应,所以0.1molCl2与H2O反应转移电子小于0.1mol,则转移的电子总数小于0.1NA,B错误;C、乙烯和丁烯的最简式都是CH2,21克乙烯和丁烯的混合气体就有21/14=1.5molCH2,则含有的碳原子数目为1.5NA,C正确;D、甲醇在标准状况下是非气态物质,22.4L甲醇物质的量不是1mol,D错误。
答案选C。
考点:
考查阿伏加德罗常数
7.在aLAl2(SO4)3和(NH4)2SO4的混合溶液中加入bmolBaCl2,恰好使溶液中的SO42-完全沉淀;若加入足量强碱并加热可得到cmolNH3,则原溶液中的Al3+浓度(mol/L)为
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】
试题分析:
将Al2(SO4)3和(NH4)2SO4的混合溶液aL分为两等份,每份的体积为0.5a,向0.5aL混合溶液中加入bmolBaCl2,恰好使溶液中的SO42-离子完全沉淀,则:
c(SO42-)=bmol/0.5aL=2b/amol/L,向0.5aL混合溶液中加入足量强碱并加热可得到cmolNH3,则:
c(NH4+)=cmol/0.5aL=2c/amol/L,又溶液不显电性,设原溶液中的Al3+浓度为x,由电荷守恒可知,x×3+2c/amol/L×1=2b/amol/L×2,解得x=
mol/L,故答案为A。
考点:
考查混合物的有关计算、物质的量浓度的计算等
8.NA为阿伏加德罗常数的值。
下列叙述正确的是
A.标准状况下,0.1molAl3+含有的核外电子数为0.3NA
B.1mol氯化钠晶体中含有NA个阴离子
C.室温下,pH=12的氢氧化钡溶液所含氢氧根离子数为0.2NA
D.电解足量硫酸铜溶液,当电路中转移NA个电子时,阳极生成氧气(标况下)5.6L
【答案】B
考点:
考查阿伏加德罗常数的计算
9.28gKOH固体必须溶解在___g水中,才能使每200个水分子中有1个K+,所得溶液的密度为ρg/cm3,则该溶液中OH-的物质的量浓度为______。
(保留到小数点后两位)
【答案】1800;0.27ρmol/L
考点:
考查了物质的量的计算的相关知识。
10.现用质量分数为36.5%的浓盐酸(密度为1.19g/cm3)配制1mol/L的稀盐酸90mL。
(1)实验中应选用的仪器是(填序号)________;
①100mL量筒②托盘天平(带砝码)③玻璃棒④50mL容量瓶
⑤10mL量筒⑥50mL烧杯⑦100mL容量瓶⑧胶头滴管
(2)经计算,需量取浓盐酸的体积为____________mL;
(3)此实验中玻璃棒的作用是_________________________;
(4)某学生实际配制稀盐酸的浓度,经滴定测量为0.98mol/L,原因可能是下列操作中_______。
①取用完浓盐酸的量筒未洗涤
②转移溶液后,小烧杯未洗涤
③定容时俯视容量瓶刻度线
④移液前容量瓶内有少量蒸馏水
⑤定容摇匀后液面下降再加水
⑥定容时仰视容量瓶刻度线
【答案】
(1)①③⑤⑥⑦⑧;
(2)8.4;(3)搅拌、引流;(4)②⑤⑥
考点:
考查了配制一定物质的量浓度的溶液实验的相关知识。
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