高考化学二轮复习讲练测(新高考专用)专题02阿伏加德罗常数及其化学计算(讲)原卷版+解析
展开高频考点一 阿伏加德罗常数(NA)的广泛应用
(一)阿伏加德罗常数判断题中的常见陷阱
1.突破物质状态和条件设置的陷阱
一看“气体”是否在“标准状况”;二看“标准状况”下,物质是否为“气体”(如CCl4、H2O、溴、SO3、己烷、HF、苯等在标准状况下不为气体);三注意n=eq \f(m,M)、n=eq \f(N,NA)在任何条件下都适用,不存在条件限制,物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。
2.突破物质组成有关的陷阱
(1)最简式相同时,质量一定,含有的原子数一定。
(2)摩尔质量相同,质量一定,含有的分子数一定。
(3)组成中原子数相同的分子,物质的量一定,该原子数一定。
3.突破物质结构有关的陷阱
(1)苯分子中不含。
(2)白磷分子中含6个P—P键。
(3)CnH2n+2中共价键数为3n+1。
(4)若用NA表示阿伏加德罗常数的值,则1 ml 金刚石、SiO2、石墨中含有的共价键数目分别为2NA、4NA、1.5NA。
4.突破电解质溶液中离子数目有关的陷阱
(1)是否有弱离子的水解。
(2)是否指明了溶液的体积。
(3)所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=1的H2SO4溶液中c(H+)=0.1 ml·L-1,与电解质的组成无关;0.05 ml·L-1的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.1 ml·L-1,与电解质的组成有关。
5.突破特定反应中有关离子数目判断的陷阱
(1)隐含“可逆反应”
2SO2+O22SO3 , 2NO2N2O4,PCl3+Cl2PCl5, N2+3H22NH3,
Cl2+H2OHCl+HClO。
(2)隐含“浓度的变化”
MnO2+4HCl(浓)eq \(=====,\s\up10(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O,
Cu+2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up10(△))CuSO4+SO2↑+2H2O,
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
(3)隐含“存在反应”
在混合气体NO和O2中会发生反应:2NO+O2===2NO2。
(4)隐含“钝化”
常温下,铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸发生“钝化”。
(5)隐含反应物的“用量”
有些反应,反应物的用量不同,产物不同,如CO2与碱溶液的反应,少量CO2生成正盐,足量CO2生成酸式盐;Na2CO3与盐酸的反应;石灰水与NaHCO3溶液的反应等。
6.突破氧化还原反应中电子转移数的陷阱
(1)歧化反应类:Na2O2与CO2、Na2O2与H2O、NO2与H2O、Cl2与NaOH(冷稀、浓热)等。
(2)变价金属(Fe、Cu)与强、弱氧化剂(Cl2/Br2、S/I2)反应类。
(3)Fe与浓、稀硝酸,Cu与浓、稀硝酸反应类。
(4)足量、不足量Fe与稀硝酸,足量Fe与浓硫酸反应类。
(5)足量KMnO4与浓盐酸,足量MnO2与浓盐酸反应类。
(6)注意氧化还原的顺序。如向FeI2溶液中通入Cl2,首先氧化I-,再氧化Fe2+。
【特别提】与电解质溶液中粒子数目判断有关的NA的应用
(1)溶液中是否有“弱粒子”,即是否存在弱电解质或能水解的“弱离子”,如1 L 1 ml·L-1 的乙酸或1 L 1 ml·L-1 乙酸钠溶液中CH3COO-数目均小于NA。
(2)题目中是否指明了溶液的体积,如在pH=1的HCl溶液中,因溶液体积未知而无法求算H+的数目。
(3)所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=1的H2SO4溶液c(H+)=0.1 ml·L-1,与电解质的组成无关;0.05 ml·L-1的Ba(OH)2溶液,c(OH-)=0.1 ml·L-1,与电解质的组成有关。
(二)关注特殊物质的“组成”和结构特点
1.理清整体与部分的数量关系
确定粒子个数:弄清楚微粒中相关粒子(质子、中子、电子)、离子、化学键之间的数量关系。
如单原子分子:稀有气体He、Ne等;双原子分子:Cl2、N2、O2、H2等。
有特殊结构的物质的量计算:如1 ml Si中含Si—Si 2NA、1 ml SiO2中含Si—O 4NA、1 ml石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为0.5NA。
2.最简式相同的混合物简化计算技巧——求同存异,如第3题(3)将混合物看作“NO2”,(4)将混合物看作“CH2”。
3.最简式相同的混合物计算技巧——极端假设法,如第3题(3)可先假设都是NO2计算,再假设都是N2O4,结果相同。
(三)关注特殊物质氧化还原反应中电子转移数目
1.判断电子转移总数做到“三注意”
(1)注意是否发生歧化反应,如Na2O2与H2O、CO2的反应;Cl2、NO2与H2O或NaOH的反应。
(2)注意变价元素,如Fe与足量硝酸反应生成Fe3+,与少量硝酸反应生成Fe2+。
(3)注意氧化还原反应的竞争及用量问题,如向FeBr2溶液中通入Cl2,Cl2的量不同,转移的电子数不同。
2.熟记特殊反应中电子转移总数
题型一 考查物质中粒子数、化学键数目
例1.(2022·辽宁卷)设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 中含有的中子数为
B. 分子中含有的键数目为
C. 标准状况下,气体中数目为
D. 的溶液中数目为
【变式探究】(2022·全国甲卷)为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.25℃,下,氢气中质子的数目为
B.溶液中,的数目为
C.苯甲酸完全燃烧,生成的数目为
D.电解熔融,阴极增重,外电路中通过电子的数目为
【举一反三】(2021·全国甲卷)NA 为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是 ( )
A.8g 重水(D2O)中含有质子数为 10NA
B.3ml 的 NO2 与 H2O 完全反应转移的电子数为 4NA
C.2g 环状 S8()分子中含有 S-S 键数为 1NA
2-
D.1L pH 值等于 4 的 0.1ml/L 的 K2Cr2O7 溶液中含有 Cr2O7 数为 0.1NA
【变式探究】(2021·广东卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 1mlCHCl3含有C-Cl键的数目为3NA
B. 1.0ml·L-1的盐酸含有阴离子总数为2NA
与11.2LO2混合后的分子数目为NA
D. 23gNa与足量H2O反应生成的H2分子数目为NA
题型二 考查与反应有关的粒子数
例2.(2022·海南卷)在2.8gFe中加入100mL3ml/LHCl,Fe完全溶解。NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 反应转移电子为0.1mlB. HCl溶液中数为3NA
C. 含有的中子数为1.3NAD. 反应生成标准状况下气体3.36L
【变式探究】(2022·浙江卷)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.在25℃时,1LpH为12的Ba(OH)2溶液中含有OH-数目为0.01NA
重水(D2O)中所含质子数为NA
C.足量的浓盐酸与8.7gMnO2反应,转移电子的数目为0.4NA
D.32g甲醇的分子中含有C—H键的数目为4NA
【举一反三】(2022·浙江卷)NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.中含有个阳离子
B.乙烷和丙烯的混合气体中所含碳氢键数为
C.含有中子数为
D.和于密闭容器中充分反应后,分子总数为
【变式探究】(2021·河北卷)NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是( )
A. 22.4L(标准状况)氟气所含的质子数为18NA
B. 1ml碘蒸气和1ml氢气在密闭容器中充分反应,生成的碘化氢分子数小于2NA
C. 电解饱和食盐水时,若阴阳两极产生气体的总质量为73g,则转移电子数为NA
D. 1L1ml•L-1溴化铵水溶液中NH与H+离子数之和大于NA
高频考点二 溶液的配制误差分析及溶液浓度的计算
1.一定物质的量浓度溶液的两种配制步骤与仪器
(1)固体溶解:①计算溶质质量,②称量(托盘天平),③溶解(烧杯、玻璃棒),④冷却转移(容量瓶),⑤洗涤,⑥定容(胶头滴管),⑦摇匀,⑧装瓶。
(2)浓溶液稀释:①计算浓溶液体积,②量取(量筒或酸、碱式滴定管),③稀释(烧杯、玻璃棒),④冷却转移(容量瓶),⑤洗涤,⑥定容(胶头滴管),⑦摇匀,⑧装瓶。
2.误差分析的思维流程与方法
(1)误差分析的思维流程
(2)视线引起误差的分析方法
①仰视容量瓶刻度线(图1),导致溶液体积偏大,结果偏低。
②俯视容量瓶刻度线(图2),导致溶液体积偏小,结果偏高。
3.三种计算
(1)气体溶质物质的量浓度的计算
标准状况下,1 L水中溶解某气体V L,所得溶液的密度为ρ g·cm-3,气体的摩尔质量为M g·ml-1,则c=eq \f(1 000ρV,22 400+MV) ml·L-1。
(2)溶液中溶质的质量分数与物质的量浓度之间的换算c=eq \f(1 000ρw,M)(c为溶质的物质的量浓度/ml·L-1,ρ为溶液的密度/g·cm-3,w为溶质的质量分数,M为溶质的摩尔质量/g·ml-1)。
(3)稀释定律
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)。
【方法技巧】溶液混合的规律
同一溶质不同浓度的溶液混合后溶质质量分数的判断方法:设溶质质量分数分别为w1和w2的两溶液混合后所得溶液溶质的质量分数为w。
(1)两溶液等质量混合w=eq \f(1,2)(w1+w2)。
(2)两溶液等体积混合
①若溶液中溶质的密度大于溶剂的密度,则w>eq \f(1,2)(w1+w2),如H2SO4溶液。
②若溶液中溶质的密度小于溶剂的密度,则w
①砝码生锈:偏高。
②定容时,溶液温度高:偏高。
③定容时俯视容量瓶刻度线:偏高。
④称量时物码颠倒且使用游码:偏低。
⑤未洗涤烧杯、玻璃棒:偏低。
⑥称量易吸水物质时间过长:偏低。
⑦转移时,有液体溅出:偏低。
⑧滴加蒸馏水超过容量瓶刻度线,再用胶头滴管吸出:偏低。
⑨定容摇匀后,液面低于刻度线,再加水至刻度线:偏低。
⑩容量瓶内有少量水:无影响。
题型三 考查溶液的浓度与误差分析
例3.配制一定物质的量浓度的稀盐酸,结果偏高的是( )
A.在容量瓶中定容时,俯视刻度线
B.用量筒量取浓盐酸时,俯视刻度线
C.转移溶液后,未洗涤烧杯和玻璃棒就直接定容
D.定容后把容量瓶倒置摇匀,发现液面低于刻度线又加水至刻度线
【变式探究】下列关于物质的量浓度表述正确的是( )
A.0.3 ml·L-1的Na2SO4溶液中含有的Na+和SOeq \\al(2-,4)的总物质的量为0.9 ml
B.当1 L水吸收22.4 L氨气时所得氨水的浓度不是1 ml·L-1,只有当22.4 L氨气溶于水制得1 L氨水时,其浓度才是1 ml·L-1
C.在K2SO4和NaCl的中性混合水溶液中,如果Na+和SOeq \\al(2-,4)的物质的量相等,则K+和Cl-的物质的量浓度一定相同
D.10 ℃时,0.35 ml·L-1的KCl饱和溶液100 mL蒸发掉5 g水,冷却到10 ℃时,其体积小于100 mL,它的物质的量浓度仍为0.35 ml·L-1
高频考点三 关系式法与守恒法
(一)关系式法:表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一种简化式子。在多步反应中,它可以把始态的反应物与终态的生成物之间的“物质的量”关系表示出来,把多步计算简化成一步计算。
1.在进行多步反应的计算时,要找出起始物与目标物之间的定量关系,一般的解题步骤
2.多步反应也可以利用原子守恒建立关系式
如工业制硝酸可利用生产过程中氮原子守恒直接建立NH3和硝酸的关系式:。
3.多步连续氧化还原反应可以通过电子守恒建立关系式。
(二)守恒法:守恒法是中学化学计算中的一种常用方法,它包括质量守恒、电荷守恒、电子守恒。它们都是抓住有关变化的始态和终态,淡化中间过程,利用某种不变量(如①某原子、离子或原子团不变;②溶液中阴、阳离子所带电荷数相等;③氧化还原反应中得失电子数相等)建立关系式,从而达到简化过程,快速解题的目的。
题型四 关系式法与守恒法
例4.为测定某石灰石中CaCO3的质量分数,称取W g石灰石样品,加入过量的浓度为6 ml·L-1的盐酸,使它完全溶解,加热煮沸,除去溶解的CO2,再加入足量的草酸铵[(NH4)2C2O4]溶液后,慢慢加入氨水降低溶液的酸度,则析出草酸钙沉淀,离子方程式为C2Oeq \\al(2-,4)+Ca2+===CaC2O4↓,过滤出CaC2O4后,用稀硫酸溶解:CaC2O4+H2SO4===H2C2O4+CaSO4,再用蒸馏水稀释溶液至V0 mL。取出V1 mL用a ml·L-1的KMnO4酸性溶液滴定,此时发生反应:2MnOeq \\al(-,4)+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O。若滴定终点时消耗a ml·L-1的KMnO4 V2 mL,计算样品中CaCO3的质量分数。
【变式探究】(2020·江苏卷)次氯酸钠溶液和二氯异氰尿酸钠(C3N3O3Cl2Na)都是常用的杀菌消毒剂。 NaClO可用于制备二氯异氰尿酸钠。
(2)二氯异氰尿酸钠优质品要求有效氯大于60%。通过下列实验检测二氯异氰尿酸钠样品是否达到优质品标准。实验检测原理为
准确称取1.1200g样品,用容量瓶配成250.0mL溶液;取25.00mL上述溶液于碘量瓶中,加入适量稀硫酸和过量KI溶液,密封在暗处静置5min;用Na2S2O3标准溶液滴定至溶液呈微黄色,加入淀粉指示剂继续滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液20.00mL。
①通过计算判断该样品是否为优质品_______。(写出计算过程, )
②若在检测中加入稀硫酸的量过少,将导致样品的有效氯测定值____________(填“偏高”或“偏低”)。
课
标
解
读
内容
物质的量、气体摩尔体积
物质的量浓度
解读
1.了解物质的量(n)及其单位摩尔(ml)、摩尔质量(M)、气体摩尔体积(Vm)的含义
2.了解阿伏加德罗常数(NA)的含义
3.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
1.了解物质的量浓度(c)的含义
2.理解溶液中溶质的质量分数的概念,并能进行有关计算
3.掌握配制一定物质的量浓度溶液的方法
考情分析
利用阿伏加德罗常数这个载体综合考查相关知识,涉及一定量的物质所含粒子(分子、原子、离子、质子、中子等)数目、氧化还原反应中转移电子的数目、以及由于反应、浓度等的变化导致微粒数目变化,溶液中微粒个数,涉及电离水解平衡及守恒思想。在非选择题考查以物质的量为中心的计算,特别是计算技巧的应用,如关系式法、守恒法、热重分析法。
备考策略
一是要注意知识的系统性;二是要抓住重点,熟练掌握微粒物质的量、数目、气体体积之间的相互关系,气体摩尔体积的使用条件、物质结构、弱电解质的电离、可逆反应、氧化还原反应中的电子转移等内容
核心素养
宏观辨识与微观探析 变化观念与平衡思想
反应
物质变化量
转移电子的物质的量或数目
Na2O2+CO2 (或H2O)
1 ml Na2O2
1 ml或NA
1 ml O2
2 ml或2NA
Cl2+NaOH
1 ml Cl2
1 ml或NA
Cl2+Fe
1 ml Cl2
2 ml或2NA
1 ml Fe
3 ml或3NA
专题02 阿伏加德罗常数及其化学计算
高频考点一 阿伏加德罗常数(NA)的广泛应用
(一)阿伏加德罗常数判断题中的常见陷阱
1.突破物质状态和条件设置的陷阱
一看“气体”是否在“标准状况”;二看“标准状况”下,物质是否为“气体”(如CCl4、H2O、溴、SO3、己烷、HF、苯等在标准状况下不为气体);三注意n=eq \f(m,M)、n=eq \f(N,NA)在任何条件下都适用,不存在条件限制,物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。
2.突破物质组成有关的陷阱
(1)最简式相同时,质量一定,含有的原子数一定。
(2)摩尔质量相同,质量一定,含有的分子数一定。
(3)组成中原子数相同的分子,物质的量一定,该原子数一定。
3.突破物质结构有关的陷阱
(1)苯分子中不含。
(2)白磷分子中含6个P—P键。
(3)CnH2n+2中共价键数为3n+1。
(4)若用NA表示阿伏加德罗常数的值,则1 ml 金刚石、SiO2、石墨中含有的共价键数目分别为2NA、4NA、1.5NA。
4.突破电解质溶液中离子数目有关的陷阱
(1)是否有弱离子的水解。
(2)是否指明了溶液的体积。
(3)所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=1的H2SO4溶液中c(H+)=0.1 ml·L-1,与电解质的组成无关;0.05 ml·L-1的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.1 ml·L-1,与电解质的组成有关。
5.突破特定反应中有关离子数目判断的陷阱
(1)隐含“可逆反应”
2SO2+O22SO3 , 2NO2N2O4,PCl3+Cl2PCl5, N2+3H22NH3,
Cl2+H2OHCl+HClO。
(2)隐含“浓度的变化”
MnO2+4HCl(浓)eq \(=====,\s\up10(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O,
Cu+2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up10(△))CuSO4+SO2↑+2H2O,
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
(3)隐含“存在反应”
在混合气体NO和O2中会发生反应:2NO+O2===2NO2。
(4)隐含“钝化”
常温下,铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸发生“钝化”。
(5)隐含反应物的“用量”
有些反应,反应物的用量不同,产物不同,如CO2与碱溶液的反应,少量CO2生成正盐,足量CO2生成酸式盐;Na2CO3与盐酸的反应;石灰水与NaHCO3溶液的反应等。
6.突破氧化还原反应中电子转移数的陷阱
(1)歧化反应类:Na2O2与CO2、Na2O2与H2O、NO2与H2O、Cl2与NaOH(冷稀、浓热)等。
(2)变价金属(Fe、Cu)与强、弱氧化剂(Cl2/Br2、S/I2)反应类。
(3)Fe与浓、稀硝酸,Cu与浓、稀硝酸反应类。
(4)足量、不足量Fe与稀硝酸,足量Fe与浓硫酸反应类。
(5)足量KMnO4与浓盐酸,足量MnO2与浓盐酸反应类。
(6)注意氧化还原的顺序。如向FeI2溶液中通入Cl2,首先氧化I-,再氧化Fe2+。
【特别提】与电解质溶液中粒子数目判断有关的NA的应用
(1)溶液中是否有“弱粒子”,即是否存在弱电解质或能水解的“弱离子”,如1 L 1 ml·L-1 的乙酸或1 L 1 ml·L-1 乙酸钠溶液中CH3COO-数目均小于NA。
(2)题目中是否指明了溶液的体积,如在pH=1的HCl溶液中,因溶液体积未知而无法求算H+的数目。
(3)所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=1的H2SO4溶液c(H+)=0.1 ml·L-1,与电解质的组成无关;0.05 ml·L-1的Ba(OH)2溶液,c(OH-)=0.1 ml·L-1,与电解质的组成有关。
(二)关注特殊物质的“组成”和结构特点
1.理清整体与部分的数量关系
确定粒子个数:弄清楚微粒中相关粒子(质子、中子、电子)、离子、化学键之间的数量关系。
如单原子分子:稀有气体He、Ne等;双原子分子:Cl2、N2、O2、H2等。
有特殊结构的物质的量计算:如1 ml Si中含Si—Si 2NA、1 ml SiO2中含Si—O 4NA、1 ml石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为0.5NA。
2.最简式相同的混合物简化计算技巧——求同存异,如第3题(3)将混合物看作“NO2”,(4)将混合物看作“CH2”。
3.最简式相同的混合物计算技巧——极端假设法,如第3题(3)可先假设都是NO2计算,再假设都是N2O4,结果相同。
(三)关注特殊物质氧化还原反应中电子转移数目
1.判断电子转移总数做到“三注意”
(1)注意是否发生歧化反应,如Na2O2与H2O、CO2的反应;Cl2、NO2与H2O或NaOH的反应。
(2)注意变价元素,如Fe与足量硝酸反应生成Fe3+,与少量硝酸反应生成Fe2+。
(3)注意氧化还原反应的竞争及用量问题,如向FeBr2溶液中通入Cl2,Cl2的量不同,转移的电子数不同。
2.熟记特殊反应中电子转移总数
题型一 考查物质中粒子数、化学键数目
例1.(2022·辽宁卷)设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 中含有的中子数为
B. 分子中含有的键数目为
C. 标准状况下,气体中数目为
D. 的溶液中数目为
【答案】A
【解析】1个原子中含有10个中子,的物质的量为,故中含有中子的物质的量为,中子数为,故A正确;乙烯分子的结构式为,1个乙烯分子中含有5个键, 的物质的量为,所以分子中含有的键数目为,B错误;是共价化合物,分子中不存在,故C错误;没有给出溶液的体积,无法计算的溶液中的数目,故D错误;故选A。
【变式探究】(2022·全国甲卷)为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.25℃,下,氢气中质子的数目为
B.溶液中,的数目为
C.苯甲酸完全燃烧,生成的数目为
D.电解熔融,阴极增重,外电路中通过电子的数目为
【答案】C
【解析】25℃、101kPa不是标准状况,不能用标况下的气体摩尔体积计算氢气的物质的量,故A错误;Al3+在溶液中会发生水解生成Al(OH)3,因此2.0L 1.0 ml/L的AlCl3溶液中Al3+数目小于2.0NA,故B错误;苯甲酸燃烧的化学方程式为,1ml苯甲酸燃烧生成7mlCO2,则0.2ml苯甲酸完全燃烧生成1.4mlCO2,数目为1.4NA,故C正确;电解熔融CuCl2时,阳极反应为,阴极反应为,阴极增加的重量为Cu的质量,6.4gCu的物质的量为0.1ml,根据阴极反应可知,外电路中通过电子的物质的量为0.2ml,数目为0.2NA,故D错误;故选C。
【举一反三】(2021·全国甲卷)NA 为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是 ( )
A.8g 重水(D2O)中含有质子数为 10NA
B.3ml 的 NO2 与 H2O 完全反应转移的电子数为 4NA
C.2g 环状 S8()分子中含有 S-S 键数为 1NA
2-
D.1L pH 值等于 4 的 0.1ml/L 的 K2Cr2O7 溶液中含有 Cr2O7 数为 0.1NA
【答案】C
【解析】D2O的质子数为10,18gD2O的物质的量为0.9ml,则所含质子数为9NA,A错误;NO2与H2O反应的方程式为:3NO2+H2O=2HNO3+NO,该反应转移的电子数为2e-,若有3ml的NO2参与反应,则转移的电子数为2NA,B错误;S8分子中含有的S-S键数为8,32gS8含有的S-S键数为1NA,C正确;D选项:酸性K2Cr2O7中存在:Cr2O72-+H2O=2CrO42-+2H+,含Cr元素物种有Cr2O72-和CrO42-,则溶液中Cr2O72-离子数小于0.1NA,D错误。
【变式探究】(2021·广东卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 1mlCHCl3含有C-Cl键的数目为3NA
B. 1.0ml·L-1的盐酸含有阴离子总数为2NA
与11.2LO2混合后的分子数目为NA
D. 23gNa与足量H2O反应生成的H2分子数目为NA
【答案】A
【解析】1个CHCl3分子中含有3个C-Cl键,微粒个数与物质的量成正比,故1mlCHCl3含有3mlC-Cl键,C-Cl键的数目为3NA,A正确;盐酸为氯化氢的水溶液,氯化氢会全部电离出阴离子Cl-,水会部分电离出阴离子OH-,水的质量及电离程度未知,故无法计算1L1.0ml·L-1的盐酸含有阴离子总数,B错误;未提到具体的温度、压强(如标况下),故无法计算11.2LNO与11.2LO2混合后的分子数目,C错误;23gNa为1ml,钠与足量的水反应生成氢气的关系式为:,故1ml Na应对应生成0.5ml H2,H2分子数目应为0.5NA,D错误;故选A。
题型二 考查与反应有关的粒子数
例2.(2022·海南卷)在2.8gFe中加入100mL3ml/LHCl,Fe完全溶解。NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 反应转移电子为0.1mlB. HCl溶液中数为3NA
C. 含有的中子数为1.3NAD. 反应生成标准状况下气体3.36L
【答案】A
【解析】2.8gFe的物质的量为0.05ml;100mL 3ml·L-1HCl中H+和Cl-的物质的量均为0.3ml,两者发生反应后,Fe完全溶解,而盐酸过量。Fe完全溶解生成Fe2+,该反应转移电子0.1ml,A正确;HCl溶液中Cl-的物质的量为0.3ml,因此,Cl-数为0.3NA,B不正确;56Fe 的质子数为26、中子数为30,2.8g56Fe的物质的量为0.05ml,因此,2.8g56Fe含有的中子数为1.5NA,C不正确;反应生成H2的物质的量为0.05ml,在标准状况下的体积为1.12L ,D不正确;综上所述,本题A。
【变式探究】(2022·浙江卷)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.在25℃时,1LpH为12的Ba(OH)2溶液中含有OH-数目为0.01NA
重水(D2O)中所含质子数为NA
C.足量的浓盐酸与8.7gMnO2反应,转移电子的数目为0.4NA
D.32g甲醇的分子中含有C—H键的数目为4NA
【答案】A
【解析】1LpH为12的Ba(OH)2溶液中含有OH-的浓度为0.01ml/L,物质的量0.01ml/L×1L=0.01ml,OH-的数目为0.01NA,A正确;1.8g重水(D2O)的物质的量为:0.09ml,所含质子数为0.9NA,B错误;足量的浓盐酸与8.7gMnO2(0.1ml)反应,+4价Mn转化生成Mn2+,转移电子的数目为0.2NA,C错误;甲醇的结构简式为:CH3OH,32g(1ml)的分子中含有C—H键的数目为3NA,D错误;故选A。
【举一反三】(2022·浙江卷)NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.中含有个阳离子
B.乙烷和丙烯的混合气体中所含碳氢键数为
C.含有中子数为
D.和于密闭容器中充分反应后,分子总数为
【答案】C
【解析】由钠离子和硫酸氢根离子构成,其中的阳离子只有钠离子,的物质的量为0.1ml,因此,其中只含有个阳离子,A说法不正确;没有指明气体的温度和压强,无法确定乙烷和丙烯的混合气体的物质的量是多少,因此,无法确定其中所含碳氢键的数目,B说法不正确;分子中有6个中子,的物质的量为0.5ml,因此,含有的中子数为,C说法正确;和发生反应生成,该反应是可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,因此,和于密闭容器中充分反应后,分子总数小于,D说法不正确。综上所述,故选C。
【变式探究】(2021·河北卷)NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是( )
A. 22.4L(标准状况)氟气所含的质子数为18NA
B. 1ml碘蒸气和1ml氢气在密闭容器中充分反应,生成的碘化氢分子数小于2NA
C. 电解饱和食盐水时,若阴阳两极产生气体的总质量为73g,则转移电子数为NA
D. 1L1ml•L-1溴化铵水溶液中NH与H+离子数之和大于NA
【答案】C
【解析】在标准状况下22.4L氟气的物质的量为1ml,其质子数为18NA,A正确;碘蒸气与氢气发生的反应为:,反应为可逆反应,有一定的限度,所以充分反应,生成的碘化氢分子数小于2NA,B正确;电解饱和食盐水时电极总反应为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,若阴阳两极产生气体分别是氢气与氯气,且物质的量之比为1:1,若气体的总质量为73g,则说明反应生成的氢气与氯气的物质的量各自为1ml,根据关系式H22e-可知,转移的电子数为2NA,C错误; 1L1ml•L-1溴化铵水溶液存在电荷守恒,即c(NH4+)+c(H+)=c(Br-)+c(OH-),则物质的量也满足n(NH4+)+n(H+)=n(Br-)+n(OH-),因为n(Br-)=1ml,所以该溶液中NH4+与H+离子数之和大于NA,D正确;故选C。
高频考点二 溶液的配制误差分析及溶液浓度的计算
1.一定物质的量浓度溶液的两种配制步骤与仪器
(1)固体溶解:①计算溶质质量,②称量(托盘天平),③溶解(烧杯、玻璃棒),④冷却转移(容量瓶),⑤洗涤,⑥定容(胶头滴管),⑦摇匀,⑧装瓶。
(2)浓溶液稀释:①计算浓溶液体积,②量取(量筒或酸、碱式滴定管),③稀释(烧杯、玻璃棒),④冷却转移(容量瓶),⑤洗涤,⑥定容(胶头滴管),⑦摇匀,⑧装瓶。
2.误差分析的思维流程与方法
(1)误差分析的思维流程
(2)视线引起误差的分析方法
①仰视容量瓶刻度线(图1),导致溶液体积偏大,结果偏低。
②俯视容量瓶刻度线(图2),导致溶液体积偏小,结果偏高。
3.三种计算
(1)气体溶质物质的量浓度的计算
标准状况下,1 L水中溶解某气体V L,所得溶液的密度为ρ g·cm-3,气体的摩尔质量为M g·ml-1,则c=eq \f(1 000ρV,22 400+MV) ml·L-1。
(2)溶液中溶质的质量分数与物质的量浓度之间的换算c=eq \f(1 000ρw,M)(c为溶质的物质的量浓度/ml·L-1,ρ为溶液的密度/g·cm-3,w为溶质的质量分数,M为溶质的摩尔质量/g·ml-1)。
(3)稀释定律
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)。
【方法技巧】溶液混合的规律
同一溶质不同浓度的溶液混合后溶质质量分数的判断方法:设溶质质量分数分别为w1和w2的两溶液混合后所得溶液溶质的质量分数为w。
(1)两溶液等质量混合w=eq \f(1,2)(w1+w2)。
(2)两溶液等体积混合
①若溶液中溶质的密度大于溶剂的密度,则w>eq \f(1,2)(w1+w2),如H2SO4溶液。
②若溶液中溶质的密度小于溶剂的密度,则w
①砝码生锈:偏高。
②定容时,溶液温度高:偏高。
③定容时俯视容量瓶刻度线:偏高。
④称量时物码颠倒且使用游码:偏低。
⑤未洗涤烧杯、玻璃棒:偏低。
⑥称量易吸水物质时间过长:偏低。
⑦转移时,有液体溅出:偏低。
⑧滴加蒸馏水超过容量瓶刻度线,再用胶头滴管吸出:偏低。
⑨定容摇匀后,液面低于刻度线,再加水至刻度线:偏低。
⑩容量瓶内有少量水:无影响。
题型三 考查溶液的浓度与误差分析
例3.配制一定物质的量浓度的稀盐酸,结果偏高的是( )
A.在容量瓶中定容时,俯视刻度线
B.用量筒量取浓盐酸时,俯视刻度线
C.转移溶液后,未洗涤烧杯和玻璃棒就直接定容
D.定容后把容量瓶倒置摇匀,发现液面低于刻度线又加水至刻度线
【答案】A
【解析】在容量瓶中定容时,俯视刻度线导致溶液体积偏小,浓度偏高,A正确;用量筒量取浓盐酸时,俯视刻度线体积偏小,浓度偏低,B错误;转移溶液后,未洗涤烧杯和玻璃棒就直接定容溶质偏少,浓度偏低,C错误;定容后把容量瓶倒置摇匀,发现液面低于刻度线又加水至刻度线溶液体积增加,浓度偏低,D错误。
【变式探究】下列关于物质的量浓度表述正确的是( )
A.0.3 ml·L-1的Na2SO4溶液中含有的Na+和SOeq \\al(2-,4)的总物质的量为0.9 ml
B.当1 L水吸收22.4 L氨气时所得氨水的浓度不是1 ml·L-1,只有当22.4 L氨气溶于水制得1 L氨水时,其浓度才是1 ml·L-1
C.在K2SO4和NaCl的中性混合水溶液中,如果Na+和SOeq \\al(2-,4)的物质的量相等,则K+和Cl-的物质的量浓度一定相同
D.10 ℃时,0.35 ml·L-1的KCl饱和溶液100 mL蒸发掉5 g水,冷却到10 ℃时,其体积小于100 mL,它的物质的量浓度仍为0.35 ml·L-1
【答案】D
【解析】不知道溶液体积,无法计算物质的量,A错误;22.4 L 氨气的温度、压强不知,物质的量不一定为1 ml,B错误;K2SO4和NaCl的中性混合水溶液中,c(H+)=c(OH-),则c(K+)+c(Na+)=c(Cl-)+2c(SOeq \\al(2-,4)),若Na+和SOeq \\al(2-,4)的物质的量相等,则K+的浓度必定大于Cl-的浓度,C错误;同一物质在同一温度下的溶解度一定,饱和溶液物质的量浓度恒定,D正确。
高频考点三 关系式法与守恒法
(一)关系式法:表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一种简化式子。在多步反应中,它可以把始态的反应物与终态的生成物之间的“物质的量”关系表示出来,把多步计算简化成一步计算。
1.在进行多步反应的计算时,要找出起始物与目标物之间的定量关系,一般的解题步骤
2.多步反应也可以利用原子守恒建立关系式
如工业制硝酸可利用生产过程中氮原子守恒直接建立NH3和硝酸的关系式:。
3.多步连续氧化还原反应可以通过电子守恒建立关系式。
(二)守恒法:守恒法是中学化学计算中的一种常用方法,它包括质量守恒、电荷守恒、电子守恒。它们都是抓住有关变化的始态和终态,淡化中间过程,利用某种不变量(如①某原子、离子或原子团不变;②溶液中阴、阳离子所带电荷数相等;③氧化还原反应中得失电子数相等)建立关系式,从而达到简化过程,快速解题的目的。
题型四 关系式法与守恒法
例4.为测定某石灰石中CaCO3的质量分数,称取W g石灰石样品,加入过量的浓度为6 ml·L-1的盐酸,使它完全溶解,加热煮沸,除去溶解的CO2,再加入足量的草酸铵[(NH4)2C2O4]溶液后,慢慢加入氨水降低溶液的酸度,则析出草酸钙沉淀,离子方程式为C2Oeq \\al(2-,4)+Ca2+===CaC2O4↓,过滤出CaC2O4后,用稀硫酸溶解:CaC2O4+H2SO4===H2C2O4+CaSO4,再用蒸馏水稀释溶液至V0 mL。取出V1 mL用a ml·L-1的KMnO4酸性溶液滴定,此时发生反应:2MnOeq \\al(-,4)+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O。若滴定终点时消耗a ml·L-1的KMnO4 V2 mL,计算样品中CaCO3的质量分数。
【解析】本题涉及的化学方程式或离子方程式为
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
C2Oeq \\al(2-,4)+Ca2+===CaC2O4↓
CaC2O4+H2SO4===H2C2O4+CaSO4
2MnOeq \\al(-,4)+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O
由方程式可以得出相应的关系式
5CaCO3~5Ca2+~5CaC2O4~5H2C2O4~2MnOeq \\al(-,4)
5 2
n1(CaCO3) aV2×10-3 ml
n1(CaCO3)=2.5aV2×10-3 ml
样品中n(CaCO3)=2.5aV2×10-3×eq \f(V0,V1) ml
则w(CaCO3)=eq \f((2.5aV2×10-3×\f(V0,V1)) ml×100 g·ml-1,W g)×100%=eq \f(25aV0V2,WV1)%。
【变式探究】(2020·江苏卷)次氯酸钠溶液和二氯异氰尿酸钠(C3N3O3Cl2Na)都是常用的杀菌消毒剂。 NaClO可用于制备二氯异氰尿酸钠。
(2)二氯异氰尿酸钠优质品要求有效氯大于60%。通过下列实验检测二氯异氰尿酸钠样品是否达到优质品标准。实验检测原理为
准确称取1.1200g样品,用容量瓶配成250.0mL溶液;取25.00mL上述溶液于碘量瓶中,加入适量稀硫酸和过量KI溶液,密封在暗处静置5min;用Na2S2O3标准溶液滴定至溶液呈微黄色,加入淀粉指示剂继续滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液20.00mL。
①通过计算判断该样品是否为优质品_______。(写出计算过程, )
②若在检测中加入稀硫酸的量过少,将导致样品的有效氯测定值____________(填“偏高”或“偏低”)。
【答案】①
根据物质转换和电子得失守恒关系:
得
氯元素的质量:
该样品的有效氯为:
该样品的有效氯大于60%,故该样品为优质品 ②偏低
【解析】①由题中反应可知,在酸性条件产生HClO,HClO氧化碘离子产生碘单质,碘单质再用硫代硫酸钠滴定,结合反应转化确定物质之间的关系为:, ,根据物质转换和电子得失守恒关系:得n(Cl)=0.5=,氯元素的质量:m(Cl)= =0.03550g,该样品中的有效氯为: =63.39%,该样品中的有效氯大于60%,故该样品为优质品。
②如果硫酸的用量过少,则导致反应不能充分进行,产生的HClO的量偏低,最终导致实验测得的有效氯含量会偏低。
课
标
解
读
内容
物质的量、气体摩尔体积
物质的量浓度
解读
1.了解物质的量(n)及其单位摩尔(ml)、摩尔质量(M)、气体摩尔体积(Vm)的含义
2.了解阿伏加德罗常数(NA)的含义
3.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
1.了解物质的量浓度(c)的含义
2.理解溶液中溶质的质量分数的概念,并能进行有关计算
3.掌握配制一定物质的量浓度溶液的方法
考情分析
利用阿伏加德罗常数这个载体综合考查相关知识,涉及一定量的物质所含粒子(分子、原子、离子、质子、中子等)数目、氧化还原反应中转移电子的数目、以及由于反应、浓度等的变化导致微粒数目变化,溶液中微粒个数,涉及电离水解平衡及守恒思想。在非选择题考查以物质的量为中心的计算,特别是计算技巧的应用,如关系式法、守恒法、热重分析法。
备考策略
一是要注意知识的系统性;二是要抓住重点,熟练掌握微粒物质的量、数目、气体体积之间的相互关系,气体摩尔体积的使用条件、物质结构、弱电解质的电离、可逆反应、氧化还原反应中的电子转移等内容
核心素养
宏观辨识与微观探析 变化观念与平衡思想
反应
物质变化量
转移电子的物质的量或数目
Na2O2+CO2 (或H2O)
1 ml Na2O2
1 ml或NA
1 ml O2
2 ml或2NA
Cl2+NaOH
1 ml Cl2
1 ml或NA
Cl2+Fe
1 ml Cl2
2 ml或2NA
1 ml Fe
3 ml或3NA
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