2006浙江新昌中学高三第一轮复习
第三章 物质的量
一、化学常用计量及定律
知识梳理
●网络构建
物质所含有的粒子数÷L. mol-1÷22.4 ×AA(标准状况)×22.4 L. mol-1物质n=RT的=nRT量÷反应热×反应热×摩尔质量物质的质量(g)÷摩尔质量×化合价÷化合价×÷..-1-1电荷量(C)÷V(L)×V(L)溶液的物质的量浓度
●自学感悟
1.熟练掌握化学常用计量的基本计算
(1)有5种物质①6 g H2 ②0.5 mol CO2 ③1.204×1024个氯化氢分子 ④147 g硫酸 ⑤4 ℃下的27 mL水,它们的物质的量最大的是①,所含分子数最多的是①,所含原子数最多的是④,质量最小的是①,所含电子数最多的是④。
(2)①0.3 mol NH3分子中所含质子数与1.806×1024个H2O分子中所含质子数相等。
?②含0.4 mol Al3+的Al2(SO4)3中所含的SO24的物质的量是0.6 mol。
③已知16 g A和20 g B恰好完全反应生成0.04 mol C和31.76 g D,则C的摩尔质量为
-
106 g·mol1。
--
④2.3 g Na中含1.1 mol e,在跟足量水反应中失去0.1 mol e。
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⑤如果a g某气体中含有的分子数为b,则c g 该气体在标准状况下的体积是(设NA
为阿伏加德罗常数)
22.4bcL。 aNA2.正确理解阿伏加德罗定律及其推论
(1)依据阿伏加德罗定律,下列结论错误的是 ⑥ 。 ①同温同压下,气体的体积之比等于气体的物质的量之比。 ②同温同压下,气体的密度之比等于气体的相对分子质量之比。 ③同温同体积下,气体的压强之比等于气体的物质的量之比。
④同温同压下,同体积任何气体的质量之比等于其相对分子质量之比。 ⑤同温同压下,同质量任何气体的体积之比等于其相对分子质量倒数之比。 ⑥同温同压下,两种气体的物质的量之比等于密度之比。
(2)相同质量的CO和CO2相比较,它们的分子数之比为11∶7;所含的氧原子数之比为11∶14;物质的量之比为11∶7。若在同温同压下,它们的体积之比为11∶7;密度之比为11∶7。
思考讨论 1.质量相同的物质,其物质的量是否相同?所含分子数目是否相同?如何进行比较? 提示:不一定相同。取决于各物质的摩尔质量是否相同。因为物质的质量一定时,其物质的量的大小(或所含分子数的多少)与物质的摩尔质量成反比。
2.在同温同压条件下,两种物质的量相同的单质气体之间具有哪些关系? 提示:所含的气体分子数一定相同,气体的体积一定相同。
疑难突破
1.物质的量在化学计算中的典型应用
(1)物质的量与其他化学常用计量间的相互求算,是重要的基本化学计算。其解题关键是熟练掌握下列恒等式:
n=
xSmV(g)NQ=====c·V(aq)
M(100?S)NA?HMVm式中n为物质的量,单位为mol;m为物质质量,单位为g;M为摩尔质量,单位为
-
g·mol1;V(g)为标准状况下气体体积,单位为L;Vm为标准状况下气体摩尔体积,单
--
位为L·mol1;N为粒子个数;NA为阿伏加德罗常数6.02×1023mol1;Q为物质的反应热,
--
单位为J或kJ;ΔH为摩尔反应热,单位为kJ·mol1;c为物质的量浓度,单位为mol·L1;V(aq)为溶液体积,单位为L;x为饱和溶液的质量,单位为g;S为溶解度,单位为g。
(2)化学计算的实质是,借助化学知识的规律,寻找已知量与未知量之间的数量关系,然后运算求解。在分析解题的过程中,若根据条件找出已知量与未知量之间的物质的量关系,就可使复杂的问题简单化、技巧化。其解题的方法思路是依据在变化前后,某一粒子物质的量保持不变,列出守恒关系求解即可。
2.有关气体定律的计算 (1)气体摩尔体积的计算
对标准状况下的气体有n=换算。
(2)确定气体的分子组成
p0V0pVVL;对非标准状况下的气体,可用=-1T22.4L?molT02006浙江新昌中学高三第一轮复习
一般思路是:根据阿伏加德罗定律,由体积比推导出粒子、分子个数比,再根据质量守恒定律确定化学式。如2体积气体Ax与1体积气体By恰好完全反应生成2体积A2B,由阿伏加德罗定律可知:气体的分子数之比等于其体积比,即Ax∶By∶A2B=2∶1∶2,所以两气体反应物为双原子分子,即A2和B2。
(3)气体的相对分子质量的计算方法
--
①已知标准状况下气体密度ρ,M=ρ·22.4 L·mol1,Mr=M g·mol1。
②根据阿伏加德罗定律计算:
MAmA=(同T、p、V)。 MBmB③M=
aMA?bMB(a、b为物质的量,MA、MB分别为A、B的相对分子质量)。
a?b④M=MA·m%+MB·n%(m%、n%分别为A、B的体积分数)。 深化拓展
守恒法是中学化学计算中运用十分广泛的方法,它在计算中包含哪些方面的守恒? 提示:守恒定律是自然界最基本的定律,是构成化学科学的基础。化学反应是原子(包括离子)之间的重新组合,反应前后组成物质的原子个数及物质的质量始终保持不变,即保持守恒。在化学计算中,守恒法运用十分广泛,特别是有关混合物或反应关系复杂的化学试题,依据始态和终态某一特定的量是固定不变的,运用守恒法求解,可以简化解题过程,提高解题速度和准确率。守恒法包括质量守恒、原子守恒、离子守恒、电子守恒、电荷守恒、体积守恒、物质的量浓度守恒和能量守恒及特定物理量比守恒法。
典例剖析
【例1】 (2004年北京理综一,9)用NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是
-
A.0.1 mol·L1稀硫酸100 mL中含有硫酸根个数为0.1NA
?B.1 mol CH3(碳正离子)中含有电子数为10NA
C.2.4 g金属镁与足量的盐酸反应,转移电子数为2NA D.12.4 g白磷中含有磷原子数为0.4 NA 剖析: 0.1 mol·L
-1
?稀H2SO4100 mL中SO24的物质的量等于0.01 mol,个数等于
?0.01NA,A不正确。C为6号元素,H为1号元素,每个CH3中电子个数为6+3×1-1=8,?所以1 mol CH3中含有电子8 mol,也就是8NA个,B不正确。根据反应Mg+2HCl====MgCl2
+H2↑,1 mol Mg与足量HCl反应,转移电子数目为2NA,所以2.4 g Mg(0.1 mol)与足量HCl反应,转移电子数为0.2NA,C不正确。12.4 g白磷的物质的量为其中P原子数为0.1×4×NA= 0.4NA,D正确。
答案: D 特别提示
阿伏加德罗常数问题考查的热点主要有:
(1)一定质量的物质中所含原子数、电子数,其中考查较多的是H2O、N2、O2、H2、NH3、P4等。
12.4g=0.1 mol,
31g?mol-1?42006浙江新昌中学高三第一轮复习
(2)一定体积的物质中所含原子数、分子数,曾考过的物质有Cl2、NH3、CH4、O2、N2、CCl4、C8H10等。
(3)一定量的物质在化学反应中的电子转移数目,曾考过的有Na、Mg、Cu等。 (4)一定体积和一定物质的量浓度溶液中所含电解质离子数、分子数,如稀硫酸、硝酸镁等。
(5)某些典型物质中化学键数目,如SiO2、Si、CH4、P4、CO2等。 (6)细微知识点(易出错):状态问题,水、CCl4、C8H10等在标准状况下为液体或固体;D2O、T2O、18O2等物质的摩尔质量;Ne、O3、白磷等物质分子中原子个数等。 【例2】 同温同压下测得氢气密度为0.089 g·L1,某种有刺激性气味的气体X密度
-
为2.927 g·L1,又知此气体是三原子分子,且由两种元素组成,两元素的质量比为1∶1,则气体X的化学式为_______。
剖析:本题解答要先求X的摩尔质量M(X),设此条件下气体摩尔体积为V,则
-
M(H2)?(H2)M(H2)=V= M(X)?(X)M(X)V即有结论:同温同压下,气体的密度比等于其摩尔质量比。 ?(H2)M(H2)解=
?(X)M(X)0.089g?L?12g?mol-1即=
M(X)2.927g?L-1所以M(X)=64 g·mol1。
由含两元素质量比为1∶1,结合三原子分子,知其中一种元素的相对原子质量为32,另一元素的相对原子质量为16,可知气体是SO2。
答案:SO2
【例3】 用氢气还原某二价金属氧化物,使金属元素成为单质,每4.0 g金属氧化物被还原时,需耗用0.10 g氢气,则该金属的相对原子质量是多少?
剖析:设金属氧化物化学式为RO,其摩尔质量为M。 解法1:利用化学方程式解答
-
?RO + H2????R+H2O
M 2 4.0 g 0.10 g
0.10g4.0g= 2g?mol?1MM=80 g·mol1
--
R的摩尔质量为(80-16)g·mol1=64 g·mol1。 因为原子的摩尔质量在数值上与其相对原子质量相等,故该金属的相对原子质量为64。 解法2:电子守恒(氧化还原反应中得失电子总数相等)
-
H2是还原剂,失去电子的物质的量为
0.10g×2=0.1 mol,4.0 g金属氧化物中,
2g?mol?12006浙江新昌中学高三第一轮复习
+2价金属转化为单质时也应得到电子0.1 mol,即
-
4.0g-
×2=0.1 mol,M=80 g·mol1。 M-
金属的相对原子质量为(80-16)g·mol1=64 g·mol1。 解法3:氧原子守恒
1 mol RO中含1 mol氧原子,则4.0 g RO中含氧原子生成1 mol H2O,水中氧原子的物质的量为
4.0g×1;H2~H2O,1 mol H2M0.10g×1。由氧原子守恒得: ?12g?mol0.10g4.0g×1=×1
2g?mol?1MM=80 g·mol1,R的相对原子质量为(80-16)g·mol1=64 g·mol1。
答案:该金属的相对原子质量为64。 闯关训练 夯实基础
1.(由2004年全国各地高考题整合改编)设NA为阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是 ①46 g NO2和N2O4混合气体中含有原子数为3NA ②标准状况下22.4 L H2中含中子数
-
为2NA ③1 L 1 mol·L1醋酸溶液中离子总数为2NA ④1 mol Mg与足量O2或N2反应生成MgO或Mg3N2均失去2NA个电子 ⑤9 g重水所含有的电子数为5NA ⑥1 mol MgCl2中含有离子数为NA ⑦7.1 g氯气与足量NaOH溶液反应转移的电子数为0.2NA ⑧1 mol
-
-
-
C10H22分子中共价键总数为31NA ⑨2 L 3 mol·L
-1
2?的Na2CO3溶液中含CO3的数为
0.6NA ⑩1.8 g NH?11在1 mol的Na2O2中,有2NA个阴离子 4中含有的电子数为NA ○
12在1 mol甲基(—CH3)中,原子核外存在9NA个电子 ○13标准状况下,22.4 L CH3Cl○
和CHCl3的混合物所含有分子数目为NA ○14Mg、Al为电极,NaOH溶液为电解质溶液所构成的原电池中,导线上流过NA个电子,则正极放出氢气的体积为11.2 L ○1562 g Na2O溶于水后所得溶液中含有O2数为NA
解析:①NO2和N2O4分子中氮、氧元素质量比均为7∶16,故46 g混合气体中含14 g
-
氮元素,32 g氧元素,则氮原子数为
14g32g·N=N,氧原子数为·NA=2NA,AA
14g?mol-116g?mol-1原子数为NA+2NA=3NA,所以正确。
②由于H原子中含一个质子,不含中子,故错误。
-
③醋酸为弱电解质,故1 L 1 mol·L1醋酸溶液中,离子总数小于2NA,故错误。 ④镁无论与O2反应还是与N2反应,均变为+2价镁离子,1 mol Mg失去2 mol电子,即失去2NA个电子,故正确。
⑤9 g重水的物质的量为
9g=0.45 mol,其含有电子数为4.5NA,所以错误。
20g?mol-1
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⑥1 mol MgCl2中含有的离子数为3NA,故错误。
⑦Cl2与NaOH反应时,Cl2发生自身氧化还原反应,1 mol Cl2转移的电子为1 mol,故7.1 g Cl2转移的电子为0.1 mol,即电子数为0.1NA。所以错误。
⑧由CH4、C2H6、C3H8??推知烷烃分子中所含共价键总数通式为3n+1,所以1 mol C10H22分子中共价键总数为31NA,故正确。
2?2?⑨未考虑CO3的水解,因CO3+H2O
?HCO3+OH,故错误。
-
?⑩1 mol NH?4含有10 mol电子,1.8 g NH4的物质的量为0.1 mol,故正确。 2?11O2的电子式为;[○
]2,故1 mol Na2O2中,有NA个阴离子,故错误。
-
121 mol甲基所含的电子数为9NA,故正确。 ○
13因为CHCl3是液体,无法计算,故错误。 ○
14未指明标准状况,无法求出正极放出氢气的体积为11.2 L,故错误。 ○
215Na2O溶于水与水反应后所得溶液为NaOH溶液,不存在O○
-
,故错误。
答案:①④⑧⑩○12
2.(2004年全国理综二,10)下列叙述正确的是
A.同温同压下,相同体积的物质,它们的物质的量必相等
B.任何条件下,等物质的量的乙烯和一氧化碳所含的分子数必相等 C.1 L一氧化碳气体一定比1 L氧气的质量小
D.等体积、等物质的量浓度的强酸中所含的H+数一定相等
解析:A项未指明物质的存在状态,即固态、液态还是气态,所以A无法确定物质的量是否相等,故A错误;B项中物质的量相等的乙烯和一氧化碳,不论条件如何,其所含的分子数总是相等,故B正确;C项未指明温度和压强,无法确定其质量大小,所以C错误;D项中强酸未指明是一元强酸还是二元强酸,无法确定H+数目的多少,所以D项错误。
答案:B
3.(2005年西城模拟题)下列条件下,两种气体的分子数一定不相等的是 ...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
解析:A.N2和C2H4的摩尔质量相同,相同质量的N2和C2H4,物质的量相同,分子数也相同。
B.相同体积、相同密度的CO和C2H4,具有相同的质量,同时也具有相同的分子数。 C.同温同压下同体积的任何气体具有相同的分子数。
D.同质量的O2和N2,摩尔质量不同,物质的量不同,从而分子数不相等,故D错误。 答案:D
4.在体积为V L的密闭容器中通入a mol NO和b mol O2(反应为2NO+O2====2NO2),反应后容器内氮原子数和氧原子数之比为
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A.
aaaa B. C. D.
2(a?b)a?2bb2b解析:在密闭容器中,NO与O2反应无论哪种物质过量,都要遵循“N、O原子分别守
恒”,据此可以简解:n(N)=n(NO)=a mol,n(O)=n(NO)+2n(O2)=(a+2b)mol。所以,N(N)∶N(O)=a∶(a+2b)。
答案:C
5.同温同压下,1体积氮气和3体积氢气化合生成2体积氨气。已知氮气和氢气都由最简单分子构成,推断他们都是双原子分子和氨的化学式的主要依据是
①阿伏加德罗定律 ②质量守恒定律 ③原子或分子数只能为整数 ④化合价规则 A.①③ B.①②③ C.①②④ D.①②③④
解析:可设氮气、氢气的化学式分别为Nx、Hy,氨气为NaHb,由阿伏加德罗定律知化学反应式为Nx+3Hy ====2NaHb,其中x、y、a、b只能为正整数,由反应前后原子种类、个数不变(质量守恒定律)可知:
x=2a,3y=2b,得x只能为偶数,y也只能为偶数,即此时推论已应用了①②③的内容。故答案为B。
答案:B
6.如果a g某气体中含有的分子数为b,则c g该气体在标准状况下的体积是(式中NA
为阿伏加德罗常数)
A.
22.4bc22.4ab L B. L aNAcNA22.4ac22.4ba L D. L bNAcNAC.
解析:根据阿伏加德罗定律,气体的质量之比等于它们的物质的量之比:
ab/NA=,cV/22.4则V=
22.4baL cNAA选项是正确的,B、C、D选项是错误的。因为a、c的单位是g,则a、c不能同时在分子或分母中。
答案:A 培养能力
-
7.(1)一个典型的病毒粒子的直径是5×106 cm,如果把阿伏加德罗常数个这种病毒粒子紧密地排成一行,其长度为_______ km。
-
(2)19 g某二价金属氯化物(ACl2)中含有0.4 mol Cl,则ACl2的摩尔质量是_______;A的相对原子质量是_______;ACl2的化学式是_______。
---
解析:(1)NA个病毒粒子的长度为:6.02×1023×5×106 cm×105 km·cm1=3.01×1013 km。
-
(2)根据Cl守恒可得
19g×2=0.4 mol, MM=95 g·mol1。
又因95=Ar(A)+2×35.5
-
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解得Ar(A)=24 A为镁元素,
ACl2的化学式为MgCl2。 答案:(1)3.01×1013
-
(2)95 g·mol1 24 MgCl2
8.有一种氯化钠与氯化钾的混合物,它所含钾与钠的物质的量之比为3∶1,则 (1)混合物中氯化钾的质量分数是_______;
(2)含1 mol氯离子的该混合物的质量为_________。 解析:(1)NaCl与KCl的物质的量之比等于Na与K的物质的量之比,即 n(NaCl)∶n(KCl)=1∶3。
设NaCl的物质的量为1 mol,则KCl的物质的量为3 mol,
3mol?74.5g?mol-1w(KCl)=×100%=79.3%。
3mol?74.5g?mol-1?1mol?58.5g?mol-1(2)如果混合物共1 mol,因为n(NaCl)∶n(KCl)=1∶3,所以n(NaCl)=n(KCl)=
1 mol,43 mol。 4-
m(混合物)=58.5 g·mol1×
13-
mol+74.5 g·mol1×mol=70.5 g。 44答案:(1)79.3% (2)70.5 g --
9.已知M(Mg)=24 g·mol1,Vm=22.4 L·mol1,今有0.48 g金属镁与10 mL盐酸反应,计算生成的H2在标准状况下的体积V(H2)。
(1)缺少的一个数据a是_______(要求指出该数据的名称、符号和单位)。 (2)写出计算式:
①_________________;②__________________。 解析:根据化学反应方程式:
Mg + 2HCl====MgCl2+H2↑ 1 2
0.48g-
0.010 L×a mol·L1 -124g?mol根据关系式:1∶2=0.02∶0.01a可确定a取何值时,Mg适量、HCl过量和HCl适量、Mg过量。
-
答案:(1)盐酸的物质的量浓度a mol·L1
-
(2)①当c(HCl)≥4 mol·L1时,V(H2)=0.448 L
-
②当c(HCl)<4 mol·L1时,V(H2)=0.112a L 探究创新
10.有点难度哟!
-
3.2 g Cu与过量硝酸(a mol·L1,30 mL)充分反应。硝酸的还原产物只有NO2、NO。反应后溶液中含H+为0.1 mol。
?(1)此时溶液中所含NO3为_______mol。
(2)求生成的气体中NO2和NO的物质的量(用含有a的式子表示)。
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(3)用NaOH溶液吸收产生的气体,原理为:2NO2+2NaOH====NaNO3+NaNO2+H2O,NO2+NO+2NaOH====2NaNO2+H2O。若生成的混合气体能被NaOH完全吸收,试讨论a的取值范围。
解析:(1)根据溶液中电荷守恒有:
?n(NO3)×1=n(Cu2+)×2+n(H+)×1
?即n(NO3)×1=
3.2g?×2+0.1 mol×1,n(NO)=0.2 mol。 3-164g?mol(2)设生成的气体中NO2、NO的物质的量分别为x、y,由电子得失守恒得 x·(5-4)+y·(5-2)=
3.2g×2。 ①
64g?mol-13.2g-3-1
×2=30×10 L×a mol·L。 ②
64g?mol-1根据氮元素守恒得x+y+0.1 mol+
解①②得x=(0.045a-0.35)mol y=(0.15-0.015a)mol。
(3)由题给信息可知完全吸收的条件应为: n(NO2)≥n(NO),即
x=(0.045a-0.35) mol>0 y=(0.15-0.015a) mol>0 x≥y
解之8.3≤a<10。 答案:(1)0.2 (2)NO2:(0.045a-0.35)mol NO:(0.15-0.015a)mol (3)8.3≤a<10
11.测定阿伏加德罗常数的方法有多种,其中电解法是常用的重要方法之一,用2 A的电流对足量稀硝酸银溶液进行电解,通电时间为4 min时,电池阳极上产生0.54 g Ag。一个
-
电子的带电荷量为1.6×1019 C。
(1)利用上述数据求阿伏加德罗常数。
(2)在此电解过程中,生成的气体在标准状况下的体积是多少? 解析:(1)设NA为阿伏加德罗常数,据题意可得:
q=
0.54g--
×NA×1.6×1019 C=2 A×4×60 s NA=6.0×1023 mol1 -1108g?mol电解(2)据2H2O+4AgNO3?????4Ag+O2↑+4HNO3
可知得O2体积为
0.54g1-1
××22.4 L·mol=0.028 L。
108g?mol-14-
答案:(1)6.0×1023 mol1 (2)0.028 L
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●教学点睛
本部分内容是教材中的第一和第二两个自然节。其主要考点是:
①物质的量与粒子数、质量、气体体积、物质的量浓度、反应热、电荷量间的相互关系及有关计算应用;
②阿伏加德罗常数、气体摩尔体积、阿伏加德罗定律的应用; ③质量守恒定律的应用。
在复习本部分内容时要注意如下几点:
1.要正确理解有关的概念。本部分内容涉及的概念较多,应用性比较强,在复习过程中要对有关概念梳理总结,深刻理解其内涵与外延,明确应用时应注意的问题。如:
(1)物质的量是指微观粒子多少的物理量。微观粒子可以是分子、原子、电子、质子、中子以及它们的特定组合。物质的量与物质的质量有关而与物质所处的状态无关。物质的量的大小,可衡量物质所含粒子的多少,但物质的量的数值并不是粒子的个数,它的个数应该是物质的量乘以阿伏加德罗常数。
(2)使用摩尔时,一定要写出物质的化学式。如1 mol H2,1 mol H+,而不能写成“1 mol氢”。 (3)阿伏加德罗常数的标准是人为规定的。如果改变了它的标准,则摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等均发生改变。而质量、粒子数、一定质量的气体体积、气体密度等客观存在因素并不会因此而改变。
(4)摩尔质量与温度、压强无关,不同物质的摩尔质量一般不同,但H3PO4、H2SO4;CO、C2H4、N2;CaCO3和KHCO3分别相同。
(5)气体摩尔体积使用的条件是:前提——标准状况,是指气体本身的状况,而不是外界条件的状况,因此就不能说“1 mol水蒸气在标准状况下所占的体积是22.4 L”;研究对象——气体(包括混合气体),但概念中的“任何气体”却不包括一些易挥发性物质的蒸气,如水蒸气、溴蒸气、碘蒸气等;量的标准——1 mol,结论——约是22.4 L。此外还应注意:并非只有标准状况下,1 mol气体的体积才约是22.4 L。
固体和液体也有摩尔体积,但一般没有相同的数值。标准状况(0 ℃,1.01×105 Pa)不同于通常状况(25 ℃,1.01×105 Pa)。
2.要熟练掌握物质的量与其他化学计量间的相互求算关系〔换算恒等式:n=
xSmV(g)NQ=====c·V(aq)〕。在此基础上理解物质的量在化学计算
NA?HM(100?S)MVm中的典型应用。
3.在理解有关概念和掌握以物质的量为枢纽各化学计量间关系的基础上,要有目的、有针对性地选取典型的例题和练习题,通过解答分析,明确各类应用题目的特点,掌握计算的关键,形成正确的解题方法思路。如:关于阿伏加德罗常数的正误判断要认真审题,抓住题中陷阱,诸如物质状态、电离情况、组成情况等。
①若给出物质的体积:一看是否为标准状况下——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;
②若给出气体的物质的量或质量,粒子数与外界条件无关; ③若是稀有气体,注意为单原子分子; ④若是气体单质,不一定是双原子分子;
⑤其他:联系水解、电解、SiO2(Si—O四键)等。
4.本部分内容的复习可安排两课时,第一课时复习以物质的量为中心各化学计量间的关系及应用,第二课时复习气体摩尔体积、阿伏加德罗定律、质量守恒定律及其应用。新教材
2006浙江新昌中学高三第一轮复习
中已略去了阿伏加德罗定律及其推论,鉴于它是重要的气体定律并且高频率出现在题目中,故在书中还是进行了详细的总结,建议复习时可灵活掌握。
●例题注释
本部分共设计了三个典型例题。
【例1】为阿伏加德罗常数正误判断题,这类题各项设计所覆盖的知识内容广,如氧化还原反应中电子转移数目、晶体结构(所含化学键数)、分子结构(所含质子、电子数)、水解、电离、化学平衡、有机物结构等。试题在注重对有关计算关系考查的同时,又隐含对某些概念理解的考查。试题计算虽然难度不大,但概念性强,预计今后都会保留。
【例2】要运用相对密度、阿伏加德罗定律、相对原子质量等知识进行综合分析、判断和计算,将计算与推理相结合,具有一定的综合性。在分析解答过程中,要注重培养学生灵活运用所学知识分析问题、解决问题的能力。
【例3】主要考查有关物质的量、摩尔质量的计算和运用守恒法解题的能力。在分析解答过程中,要注意引导学生在运用常规解法的同时,变换解题的切入点,进行一题多解,提高解题的效率。
●拓展题例 【例1】 丁烷裂解有三种方式,完全裂解后所得气体为C4H8、C3H6、C2H4、CH4、C2H6、H2,此外未发生其他任何变化,则所得混合气体的平均相对分子质量为______。
?解析:由题意可知,丁烷的三种裂解方式为:①C4H10????C4H8+H2;②C4H10 ??????C3H6+CH4;③C4H10????C2H6+C2H4。但不论以何种方式的裂解,都是1体积的丁烷
生成2体积的气体,故所得混合气体的平均相对分子质量为
58=29。 2答案:29
【例2】 已知某混合气体的成分按体积分数计算是:80.0%CH4、15.0?H4和5.00% C2H6。
试计算:
(1)0.500 mol该混合气体的质量。 (2)该混合气体在标准状况下的密度。
解析:(1)根据在同温同压下,
n1V1=,故混合气体各成分的体积分数等于物质的量n2V2的百分组成,则有:
-
m(CH4)=n(CH4)·M(CH4)=0.500 mol×80.0%×16 g·mol1=6.4 g。 同理:m(C2H4)=2.1 g,m(C2H6)=0.75 g。
所以,m(混)=m(CH4)+m(C2H4)+m(C2H6)=6.4 g+2.1 g+0.75 g=9.25 g。 按0.500 mol混合气体计算,
-
V(混)=n·Vm=0.500 mol×22.4 L·mol1=11.2 L。
-
所以,ρ(混)=m(混)/V(混)=9.25 g/11.2 L=0.826 g·L1。
-
答案:(1)9.25 g (2)0.826 g·L1
【例3】 (2004年上海,30)氢氧化钡是一种使用广泛的化学试剂。某课外小组通过下列实验测定某试样中Ba(OH)2·nH2O的含量。
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(1)称取3.50 g试样溶于蒸馏水配成100 mL溶液,从中取出10.0 mL溶液于锥形瓶中,
-
加2滴指示剂,用0.100 mol·L1 HCl标准溶液滴定至终点,共消耗标准液20.0 mL(杂质不与酸反应)。求试样中氢氧化钡的物质的量。
(2)另取5.25 g试样加热至失去全部结晶水(杂质不分解),称得质量为3.09 g,求Ba(OH)2·nH2O中的n值。
(3)求试样中Ba(OH)2·nH2O的质量分数。 解析:(1)设试样中氢氧化钡的物质的量为x Ba(OH)2 + 2HCl====BaCl2+2H2O 1 2
1020-
x 0.100 mol·L1× L 1001000x=0.01 mol
?(2)Ba(OH)2·nH2O????Ba(OH)2 + nH2O
1 mol 18n g
5.25×0.01 mol (5.25-3.09) g 3.501mol18ng=
5.25(5.25-3.09)g?0.013.50解得:n=8
-
(3)3.50 g样品中,Ba(OH)2·8H2O质量为:0.01 mol×315 g·mol1=3.15 g
3.15试样中Ba(OH)2·nH2O的质量分数为=0.90
3.50答案:(1)0.01 mol (2)n=8 (3)0.90
【例4】 在标准状况下,将质量为相同状况下同体积氢气质量16倍的CO2和CO的混合气体,充入盛有足量Na2O2且容积为2.24 L的密闭容器中(固体的体积忽略不计),用间断发生的电火花引发反应,使可能发生的反应充分进行。试计算:
(1)反应前充入容器中的CO2和CO的物质的量各是多少? (2)最后容器中的生成物有哪些?其质量各是多少?
-
解析:(1)根据题意,混合气体的平均摩尔质量为32 g·mol1,物质的量为0.1 mol,依题意可知:
--
44 g·mol1n(CO2)+28 g·mol1n(CO)=32 g n(CO2)+n(CO)=0.1 mol
解得:n(CO2)=0.025 mol,n(CO)=0.075 mol。 (2)容器中发生的反应为 2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2 Na2O2+CO====Na2CO3
由此可知,最后容器中的生成物有Na2CO3和O2,其中 n(Na2CO3)=n(CO2)+n(CO)=0.1 mol,
n(CO2)n(O2)==0.0125 mol, m(Na2CO3)=10.6 g,m(O2)=0.4 g。
2答案:(1)0.025 mol,0.075 mol; (2)Na2CO3 10.6 g,O2 0.4 g。
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