高考化学二轮复习专题2 化学计量.docx
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高考化学二轮复习专题2化学计量
高考二轮复习专题二化学计量
考向一以物质的量为核心的基本概念、基本计算
(1)考纲要求
①理解相对原子质量、相对分子质量的含义,并能进行有关计算。
②理解摩尔(mol)、摩尔质量、气体摩尔体积(标准状况下)、物质的量浓度、并能进行有关计算。
③能运用化学方程式和离子方程式进行有关计算。
(2)命题规律
化学常用计量是化学计算的基础,贯穿于高中化学始终,是每年高考的必考内容。
高考考查物质的量、物质的量浓度、阿伏加德罗定律、气体摩尔体积等概念的理解或利用物质的量在元素化合物、理论方面计算中的应用,近年来高考中考查化学计算的试题主要分成两类:
一类是以选择题形式出现的小计算题,一类是以填空题出现的小综合计算题,一般意在考查元素化合物与化学实验、有机化合物基础知识相联系的综合问题。
高考试题将以化工生产、科学实验为背景,强调计算与化学基本理论、化学变化过程、工业流程、化学实验等结合,突出思维能力的考查和数学工具的应用,体现计算为化学应用服务,强化对化学方程式的量化理解。
【例1】【2016年高考上海卷】称取(NH4)2SO4和NH4HSO4混合物样品7.24g,加入含0.1molNaOH的溶液,完全反应,生成NH31792ml(标
准状况),则(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量比为()
A.1:
1B.1:
2C.1.87:
1D.3.65:
1
【答案】C
【解析】
【考点定位】考查有关化学反应计算的技巧和方法。
【名师点睛】根据化学方程式的计算,多以物质的量为核心,考查物质的量、阿伏伽德罗常数、物质的量浓度、物质的质量、摩尔质量、气体的体积、气体摩尔体积等相关物理量的转化关系,以及反应物的转化率或产物的产率的计算,同时还可以融入多种化学解题思想,比如极值法、差量法、守恒法、讨论法、特殊值法等,是历来高考的重点内容。
日常学习中要注意相关知识的积累,以便快速准确作答,题目难度中等。
【例2】【2016年高考江苏卷】过氧化钙(CaO2·8H2O)是一种在水产养殖中广泛使用的供氧剂。
(3)水中溶解氧的测定方法如下:
向一定量水样中加入适量MnSO4和碱性KI溶液,生成MnO(OH)2沉淀,密封静置;加入适量稀H2SO4,待MnO(OH)2与I−完全反应生成Mn2+和I2后,以淀粉作指示剂,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点,测定过程中物质的转化关系如下:
①写出O2将Mn2+氧化成MnO(OH)2的离子方程式;_____________。
②取加过一定量CaO2·8H2O的池塘水样100.00mL,按上述方法测定水中溶解氧量,消耗0.01000mol·L−1Na2S2O3标准溶液13.50mL。
计算该水样中的溶解氧(用mg·L−1表示),写出计算过程。
【答案】(3)①O2+2Mn2++4OH-=MnO(OH)2↓
②在100.00mL水样中
I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
n(I2)=
=
=6.750×10-5mol
n[MnO(OH)2]=n(I2)=6.750×10-5mol
n(O2)=
n[MnO(OH)2]=
×6.750×10-5mol=3.375×10-5mol
水中溶解氧=
=10.80mg/L
【解析】
试题分析:
(3)①O2将Mn2+氧化成MnO(OH)2中氧气是氧化剂,得到4个电子,Mn元素的化合价从+2价升高到+4价,失去2个电子,所以根据电子得失守恒以及原子守恒可知反应的
离子方程式为O2+2Mn2++4OH-=MnO(OH)2↓。
②根据流程图并依据电子得失守恒可知氧气得到的电子就是硫代硫酸钠失去的电子,在反应中S元素化合价从+2价升高到+2.5价,1mol硫代硫酸钠失去1mol电子,一分子氧气得到4个电子,所以根据电子得失守恒可知该水样中的溶解氧为
=10.80mg/L。
【考点定位】本题主要是考查氧化还原反应方程式书写以及溶解氧含量测定等
【名师点晴】灵活应用电子得失守恒是解答的关键,电子守恒是氧化还原反应计算的核心思想:
得失电子守恒是指在发生氧化还原反应时,氧化剂得到的电子数一定等于还原剂
失去的电子数。
得失电子守恒法常用于氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的有关计算及电解过程中电极产物的有关计算等。
电子守恒法解题的步骤是:
首先找出氧化剂、还原剂及其物质的量以及每摩尔氧化剂、还原剂得失电子的量,然后根据电子守恒列出等式。
计算公式如下:
n(氧化剂)×得电子原子数×原子降价数=n(还原剂)×失电子原子数×原子升价数。
利用这一等式,解氧化还原反应计算题,可化难为易,化繁为简。
1、物质的量
(1)物质的量是七个基本物理量之一,其意义是表示含有一定量数目的粒子的集体。
符号为:
n,单位为:
摩尔(mol)。
〖说明〗物质的量是用来描述微观粒子,如分子、原子、离子、电子、质子、中子等。
在描述的时候应该标明微观粒子的特定组合。
如1molH,或1mol氢原子。
(2)物质的量的基准(NA):
以0.012kg12C所含的碳原子数即阿伏加德罗常数作为物质的量的基准。
阿伏加德罗常数可以表示为NA,其近似值为6.02×1023mol-1。
即1mol任何物质含有阿伏伽德罗常数各粒子(NA),约为6.02×1023个。
2、摩尔质量
摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量,符号:
M,单位是g/mol。
如果g/mol作为单位,其数字上等于相对原子(分子)质量或式量。
物质的量、物质的质量和摩尔质量间的关系为:
M=
3、气体摩尔体积
(1)定义:
单位物质的量的气体所占的体积,叫做气体摩尔体积。
表示符号:
Vm
单位:
L/mol(或L·mol-1)
标准状况下,气体摩尔体积约为22.4L/mol
数学表达式:
气体的摩尔体积=
,即Vm=
(2)气体摩尔体积的一个特例就是标准状况下的气体摩尔体积(V0)。
在标准状况下,1mol任何气体的体积都约等于22.4L。
在理解标准状况下的气体摩尔体积时,不能简单地认
为“22.4L就是气体摩尔体积”,因为这个22.4L是有特定条件的。
这些条件就是:
①物质的聚集状态必须是气态,不适用于固体、液体 。
②标准状况,即0℃和101.325kPa,气体的物质的量为1mol,只有符合这些条件的气体的体积才约是22.4L。
因此,22.4L是1mol任何气体在标准状况下的体积。
③1mol任何气体的体积若为22.4L,它所处的状况不一定就是标准状况。
根据温度、压强对气体分子间平均距离的影响规
律知,温度升高一倍或压强降低一半,分子间距将增大一倍;温度降低一半或压强增大一倍,分子间距将减小一半。
由此可知,1mol任何气体在0℃、101kPa条件下的体积与273℃、202kPa条件下的体积应相等,都约为22.4L。
4、阿伏伽德罗定律
在同温同压下,同体积的气体含有相同的分子数。
同温、同压、同体积、同分子数,这“四同”相互制约,只要其中“三同”成立,第“四同”也成立,即“三同”定“一同”。
即:
T1=T2;P1=P2;V1=V2
n1=n2
5、物质的量浓度
(1)定义:
以1L溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液的浓度叫做物质的量浓度。
符号为:
cB;单位为:
mol﹒L-1
(2)表达式:
cB=
(n为溶质B的物质的量,单位为mol;V为溶液的体积,单位为L)
物质的量浓度是表示溶液组成的物理量,衡量标准是单位体积溶液里所含溶质的物质的量的多少。
这里的溶质可以是单质
、化合物,也可以是离子或其他的特定组合,单位是mol;体积指溶液的体积而不是溶剂的体积,单位是L;因此,物质的量浓度的单位是mol·L-1。
6、一定物质的量浓度溶液的配制
(1)物质的量浓度溶液的配制步骤:
①计算:
如溶质为固体时,计算所需固体的质量;如溶液是液体时,则计算所需液体的体
积。
②称量:
用天平称出所需固体的质量或用量筒量出所需液体的体积。
③溶解:
把称量出的溶质放在烧杯中加少量的水溶解,边加水边震荡。
④转移:
把所得的溶解液用玻璃棒引流注入容量瓶中。
⑤洗涤:
用少量的蒸馏水洗涤烧杯和玻棒2-3次,把每次的洗涤液一并注入容量瓶中。
⑥定容:
向容量瓶中缓缓注入蒸馏水至离容量瓶刻度线1-2cm处,再用胶头滴管滴加蒸馏水至凹液面与刻度线相切。
⑦摇匀:
盖好瓶塞,用食指顶住瓶塞,另一只手托住瓶底,反复上下颠倒摇匀,然后将所配的溶液倒入指定试剂瓶并贴好标签。
(2)配制一定物质的量浓度溶液的误差分析
能引起误差的一些操作
因变量
c
m
V
托盘
天平
(1)天平的砝码沾有其他物质或已生锈
增大
——
偏大
(2)调整天平零点时,游码放在刻度线的右端
减小
——
偏小
(3)称量易潮解的物质(如NaOH固体)时间过长
减小
——
偏小
(4)用滤纸称易潮解的物质(如NaOH固体)
减小
——
偏小
量筒
(5)用量筒量取液体时,仰视读数
增大
——
偏大
(6)用量筒量取液体时,俯视读数
减小
——
偏小
烧杯及
玻璃棒
(7)搅拌时部分液体溅出
减小
——
偏小
(8)未洗烧杯和玻璃棒
减小
——
偏小
容量瓶
(9)未冷却到室温就注入容量瓶定容[来源:
学*科*网]
——
减小
偏大
(10)向容量瓶转移溶液时有少量液体流出
减小
——
偏小
(11)定容时,水加多了,用滴管吸出
减小
——
偏小
(12)定容后,轻振荡、摇匀、静置,液面下降再加水
——
增大
偏大
(13)定容时,俯视读刻度数
——
减小
偏小
减小
增大
偏小
(14)定容时,仰视读刻度数
——
增大
偏大
(15)配好的溶液转入干净的试剂瓶时,不慎溅出部分溶液
——
减小
偏小
——
——
无影响
7、以物质的量为核心的计算
以物质的量为核心的计算关系图:
【例1】【山东省泰安市2018届高三上学期期中】如图,在一个容积固定的恒温容器中,有两个可左右滑动的密封隔板,在A、B、C内分别充入等质量的X、CO2、Y三种气体,当隔板静止时,A、C内的气体密度相等。
下列说法不正确的是()
A.物质的量:
n(X) B.分子数目: N(X)=N(Y) C.气体的体积: V(X)=V(Y) D.摩尔质量: M(X)=M(Y) 【答案】A 【趁热打铁】【云南省曲靖市第一中学2018届高三上学期第三次月考】下列说法正确的是 () A.氧化二氮的摩尔质量是44gB.SO42-的摩尔质量是96g/mol C.1molO2的质量是32g/molD.铁的摩尔质量就是铁的相对原子质量 【答案】B 【解析】A.氧化二氮的摩尔质量是44g/mol,A错误;B.SO42-的摩尔质量是96g/mol,B正确;C.1molO2的质量是32g,C错误;D.铁的摩尔质量以克为单位时,在数值上等于铁的相对原子质量,D错误。 【例2】【云南省曲靖市第一中学2018届高三上学期第三次月考】在VmL硫酸铝溶液中含mg铝离子,取该溶液 mL,用水稀释成2VmL,则稀释后溶液中的硫酸根离子的物质的量浓度为() A. mol/LB. mol/LC. mol/LD. mol/L 【答案】A 【趁热打铁】【河南省郑州市第一中学2018届高三上学期期中】现有密度为dg/mL浓度为18mol/L的浓硫酸溶液100g,需要加入一定量的水将其稀释为浓度是9mol/L,则加入水的体积是() A.大于100mLB.小于l00mLC.等于100mLD.等于100/dmL 【答案】B 【解析】稀释前后溶质的质量不变,设加水的质量为x,稀释前的质量分数为w1,稀释后的质量分数为w2,则: 100g×w1=(100g+x)×w2,18mol•L-1的浓硫酸加到一定量的水中稀释成9mol•L-1的硫酸,由c= ,可得: c1= =18mol/L=2c2= ×2,硫酸的浓度越大,密度越大,则d>d2, =2× <2,所以: = <2,解得: x<100g,又水的密度约为1g/mL,则加水的体积小于100mL,故选B。 以物质的量为中心的计算应注意以下几点: (1)“一个中心”: 必须以物质的量为中心。 (2) “两个前提”: 在应用Vm=22.4L/mol时,一定要有“标准状况”和“气体状态”两个前提条件(混合气体也适用)。 (3)“三个关系”: ①直接构成物质的粒子与间接构成物质的粒子(原子、电子等)间的关系。 ②摩尔质量与相对分子质量间的关系。 ③“强、弱、非”电解质与溶质粒子(分子或离子)数之间的关系。 (4)“七个无关”: 物质的量、质量、粒子数的多少均与温度、压强的高低无关;物质的量浓度的大小与所取该溶液的体积多少无关(但溶质粒子数的多少与溶液体积有关)。 考向二阿伏伽德罗常数的应用 (1)考纲要求 ①掌握阿伏伽德罗常数的含义及应用。 ②掌握物质的量与微粒(分子、原子、离子等)数目之间的相互转化。 (2)命题规律 对阿伏加德罗常数的考查往往以选择题的形式,渗透于高中各个知识点中进行考查,试题的知识覆盖面较大,但难度较小,该类试题的特点就是“容易忽视”,即容易落入命题者设置的“陷阱”中,因此明确命题者的考查方向和设错方式有利于我们快速、准确地作出选择。 同时要求同学们在解决该类试题时一定要细心、仔细。 【例1】【2017新课标2卷】阿伏加德罗常数的值为 。 下列说法正确的是() A.1L0.1mol· NH4Cl溶液中, 的数量为0.1 B.2.4gMg与H2SO4完全反应,转移的电子数为0.1 C.标准状况下,2.24LN2和O2的混合气体中分子数为0.2 D.0.1molH2和0.1molI2于密闭容器中充分反应后,其分子总数为0.2 【答案】D 【解析】A、 是弱碱根离子,发生水解: +H2O NH3·H2O+H+,因此 数量小于0.1NA,故A错误;B、2.4gMg为0.1mol,与硫酸完全反应后转移的电子的物质的量为2.4×2÷24mol=0.2mol,因此转移电子数为为0.2NA,故B错误;C、N2和O2都是分子组成,标准状况下,2.24L任何气体所含有的分子数都为0.1NA,故C错误;D、H2+I2 2HI,反应前后系数之和相等,即反应后分子总物质的量仍为0.2mol,分子数为0.2NA,故D正确。 【名师点睛】本题考查阿伏加德罗常数的应用,是高考的一个热点,主要从物质结构、水解、转移 电子、可逆反应等角度考查 ,本题相对比较容易,只要认真、细心就能做对,平时多注意这方面的积累。 【例2】【2017新课标3卷】NA为阿伏加德罗常数 的值。 下列说法正确的是() A.0.1mol的 中,含有0.6NA个中子 B.pH=1的H3PO4溶液中,含有0.1NA个 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 【名师点睛】考查与阿伏加德罗常数有关计算时,要正确运用物质的量的有关计算,同时要注意气体摩尔体积的使用条件;另外还要谨防题中陷阱,如讨论溶液里的离子微粒的数目时,要考虑: ①溶液的体积,②离子是否水解,③对应的电解质是否完全电离;涉及化学反应时要考虑是否是可逆反应,如选项D涉及可逆反应,反应的限度达不到100%;其它如微粒的结构、反应原理等,总之要认真审题,切忌凭感觉答题。 解答有关阿伏加德罗常数的计算问题时要注意以下问题: 1.物质的聚集状态 物质的聚集状态与所处状况有关。 在标准状况下,单质溴、H2O、HF、苯、CCl4、CH2Cl2、CHCl3、CH3OH、CH3CH2OH,碳原子数大于4的烃,均为液体;SO3为固体。 以上物质在标准状况下,均不能使用气体摩尔体积进行计算。 2.气体摩尔体积的使用条件 在非标准状况(如常温、常压)下,22.4L气体的物质的量并不是1mol;故在非标准状况下,不能用气体摩尔体积计算气体的物质的量。 3.物质的组成 物质组成中分子数、原子数或离子数的准确判断是解答这类问题的关键。 高考常涉及的物质有: (1)稀有气体、臭氧(O3)、白磷(P4)分子中的原子数; (2)Na2O2、KO2中的阴、阳离子个数比; (3)混合气体中原子数的判断。 如混合烯烃、环烷烃中碳原子数或氢原子数的判断。 4.特殊化学反应中转移电子的数目 高考常涉及的化学反应有: (1)Na2O2与水(或CO2)的反应,转移电子的物质的量即为参加反应的Na2O2的物质的量,或生成的O2物质的量的2倍。 (2)Cl2与水(或碱)的反应,转移电子的物质的量即为参加反应的Cl2的物质的量。 (3)变价金属铁(或铜)与Cl2、S的反应,Cl2与变价金属反应时均生成高价态的金属氯化物,而S与变价金属反应时生成的是低价态的金属硫化物。 (4)MnO2与浓盐酸反应,Cu与浓H2SO4反应,Cu与浓硝酸反应,均需要考虑浓度的降低对反应的影响,从而判断对转移电子数目的影响。 5.电离、水解对溶液中离子数目的影响 因忽视溶液中某些离子的水解或弱电解质的电离而造成错误。 如1L1mol·L-1的CH3COOH溶液中,由于CH3COOH为弱酸,故溶液中CH3COO-的物质的量小于1mol;1L1mol·L-1的Na2CO3溶液中,由于CO 的水解,使溶液中CO 的物质的量小于1mo1。 6.一些物质中化学键的数目 准确判断物质中化学键的数目是解题的关键,1molCH4中含有4molC—H键,1molSiO2中含有4molSi—O键,1mol晶体硅含2molSi—Si键,1molP4中含有6molP—P键,苯中不含碳碳双键。 7.常见的可逆反应或隐含反应 任何可逆反应都不能进行到底,如2NO2N 2O4、2SO2+O2 2SO3、合成氨的反应等。 8.特殊物质的摩尔质量或分子中的微粒数 关注特殊物质的摩尔质量及分子中所含的中子数、质子数是破解这类问题的关键。 如D2O、T2O的摩尔质量分别为20g·mol-1、22g·mol-1,所含中子数分别为10、12。 9.物质的存在形态 注意物质的存在形态不同,离子的种类、数目不同,如NaHCO3晶体中只含有HCO 和Na+,而溶液中还会因为HCO 的电离产生少量CO ,由于HCO 的水解产生少量H2CO3,1molNaHSO4晶体在熔融状态下存在的离子的物质的量为2mol,而1molNaHSO4溶于水电离出离子的物质的量为3mol。 【例1】【甘肃省兰州市第一中学2018届高三上学期期中】NA代表阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是() A.1molFeCl3完全水解生成NA个胶体粒子 B.34g过氧化氢存在的极性键总数为3NA C.5.6g铁和6.4g铜分别与0.1mol氯气充分反应,转移的电子数相等[来源: Zxxk.Com] D.标准状况下,2.24L的CCl4中含有的C—Cl键数为0.4NA 【答案】C 【解析】A、胶体是集合体,因此1molFeCl3完全水解生成氢氧化铁胶体数目小于NA,故A错误;B、过氧化氢的结构式为H-O-O-H,因此34gH2O2中含有极性键物质的量为34×2/34mol=2mol,故B错误;C、铁与氯气发生: 2Fe+3Cl2=2FeCl3,5.6g铁单质合0.1mol,根据反应方程式 ,显然氯气不足,因此转移电子物质的量为0.2mol,铜和氯气发生Cu+Cl2=CuCl2,6.4g铜单质是0.1mol,两者恰好完全反应,转移电子物质的量为0.1mol,从上述分析得出,5.6gFe和6.4gCu与0.1molCl2反应,转移电子数相等,故C正确;D、CCl4常温下为液体,因此无法计算CCl4的物质的量,即无法求出化学键的物质的量,故D错误。 【趁热打铁】【内蒙古赤峰二中2018届高三上学期第三次月考】NA代表阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是() A.50mL12mol/L盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA B.1L0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中HCO3-和CO32-离子数之和为0.1NA C.3mol单质Fe完全转变为Fe3O4,失去8NA个电子 D.1.2g金刚石与石墨的混合物含有碳碳单键的数目为0.4NA 【答案】C 【例2】【湖南省怀化市2018届高三上学期期中】下列说法正确的是() A.1L0.1mol·L-1的氨水中含有的NH3与NH4+之和为0.1NA B.标准状况下,2.24LCCl4中含有的C—Cl键数为0.4NA C.l0.0mL18mol·L-1浓硫酸与足量铜反应,生成SO2的分子数为0.09NA D.标准状况下,Na2O2与足量CO2反应生成2.24LO2,转移电子数为0.2NA 【答案】D 【解析】A、根据氮原子守恒可知1L0.1mol·L-1的氨水中含有的NH3·H2O、NH3与NH4+之和为0.1NA,A错误;B、标准状况下四氯化碳是液体,不能利用气体摩尔体积计算2.24LCCl4中含有的C-Cl键数,B错误;C、浓硫酸与铜反应,随着反应的进行,硫酸浓度降低,稀硫酸与铜不反应,因此10.0mL18mol·L-1浓硫酸与足量铜反应,生成SO2的分子数小于0.09NA,C错误;D、标准状况下,Na2O2与足量CO2反应生成2.24LO2,即0.1mol氧气。 由于反应中氧元素化合价从-1价升高到0价,则转移电子数为0.2NA,D正确,答案选D。 【趁热打铁】【广东省广州市执信中学2018届高三上学期期中】阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法正确的是() A.标准状况下,2.24LSO3溶于水,所得溶液中H+的数目为0.2NA B.1molNa2O2与足量CO2充分反应转移的电子数为2NA C.在密闭容器中,2molNO和1molO2充分反应,产物分子数为2NA D.0.1molH2和01molI2于密闭容器中充分反应后,其分子总数为0.2NA 【答案】D 1.必须以阿伏加德罗常数为基础点进行辐射,将相关知识总结归纳,在准确把握各量与阿伏加 德罗常数之间关系的前提下,着重关注易错点,并通过练习加强理解掌握,这样才能通过复习切实提高得分率。 2.解题时注意: 关注状况条件和物质状态、准确运用物质结构计算、电离和水解知识的融入、留心特殊的化学反应、阿伏加德罗定律和化学平衡的应用。 3.要准确把握阿伏加德罗常数的应用,一要认真理清知识的联系,避免粗枝大叶不求甚解,做题时才能有的放矢。 二要学会留心关键字词,做题时谨慎细致,避免急于 求成而忽略问题的本质。 【例】【天津市新华中学2018届高三上学期第一次月考】NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是( ) A.等物质的量的N2和CO所含分子数均为NA B.10mL质量分数98%的H2SO4,用水稀释至100mL,H2SO4的质量分数为9.8% C.含有0.32g氧元素的二氧化硅中含有的硅氧键数目为0.04NA D.1molCl2与足量的铁反应,转移的电子数为3NA 【答案】C 故含0.02mol氧原子的二氧化硅中含有的硅氧键是0.04mol,即
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