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2019届二轮复习 化学常用计量 学案(全国通用)
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专题二 化学常用计量
最新考纲解读
命题热点透析
1.了解相对原子质量、相对分子质量的定义,并能进行有关计算。
2.了解物质的量的单位——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。
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。
4.理解物质的量浓度的概念,并能进行有关计算。
5.掌握配制一定溶质质量分数溶液和物质的量浓度溶液的方法。
命题热点
考查方式
1.阿伏加德罗常数的计算与应用
2.溶液中有关组成的计算3.配制一定物质的量浓度溶液的方法
本专题在高考中主要以选择题的形式出现,将阿伏加德罗常数与气体摩尔体积、物质的量浓度、原子结构、弱电解质的电离、盐类的水解、氧化还原反应等知识相结合进行考查,题目难度中等。当然,在填空题部分的有关计算中也绝少不了物质的量这个工具
主干知识梳理
1.熟记“两大数据”“两组单位”
阿伏加德罗常数:NA≈6.02×1023_mol-1气体摩尔体积(标准状况):Vm≈22.4_L·mol-1
适用条件:①标准状况;②任何气体
物质质量的单位为g,摩尔质量的单位为g·mol-1,相对原子质量或相对分子质量的单位为1(无量纲)气体体积的单位为L,气体摩尔体积的单位为L·mol-1,物质的量浓度的单位为mol·L-1
2.牢记常用基本公式
(1)物质的量计算中的万能恒等式
n====cV(aq)。
(2)物质的量浓度与溶质质量分数之间的换算
cB====,w=。(ρ单位:g·cm-3)
(3)物质的量浓度与溶解度的换算(饱和溶液)
cB===,S=。(ρ单位:g·cm-3)
3.理解“三定律、一推论”
(1)质量守恒定律
①化学反应前后,反应物和生成物的质量相等。
②稀释前后,溶质的物质的量不变。
③溶液混合前后,溶质的物质的量不变。
(2)电荷守恒定律
溶液中阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。
(3)阿伏加德罗定律
同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。关于阿伏加德罗定律要明确三点:
①使用范围:气体。
②三个“同”条件下,分子数才能相同。
③气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的特例。
(4)阿伏加德罗定律推论
阿伏加德罗定律及推论可概括为“三同定一同,两同见比例”,可用V=n×Vm及m=V×ρ等公式推导出:
①同温同压时:
a.V1∶V2=n1∶n2=N1∶N2;
b.ρ1∶ρ2=M1∶M2;
c.同质量时:V1∶V2=M2∶M1。
②同温同体积时:
a.p1∶p2=n1∶n2=N1∶N2;
b.同质量时:p1∶p2=M2∶M1。
③同温同压同体积时:M1∶M2=m1∶m2。
4.溶液的配制步骤及操作
如:配制500 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,图中操作②中应该填写的数据为5.3,实验时操作的先后顺序为②④③①⑤(填编号)。
高频考点探究
考点1 物质的量与阿伏加德罗常数
例1 (2018·全国卷Ⅰ)NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA
B.22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA
C.92.0 g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA
D.1.0 mol CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA
答案 B
解析 16.25 g FeCl3的物质的量是16.25 g÷162.5 g/mol=0.1 mol,由于Fe(OH)3胶粒是粒子的集合体,因此水解生成的Fe(OH)3胶体粒子数小于0.1NA,A错误;标准状况下22.4 L氩气的物质的量是1 mol,氩气是由单原子分子构成的单质,其中含有的质子数是18NA,B正确;1分子丙三醇含有3个羟基,92.0 g丙三醇的物质的量是1 mol,其中含有羟基数是3NA,C错误;甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成的氯代烃不止一种,因此生成的CH3Cl分子数小于1.0NA,D错误。
有关NA的计算需要注意的问题
1.用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述中不正确的是( )
A.分子总数为NA的NO2和CO2混合气体中含有的氧原子数为2NA
B.28 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2NA
C.常温常压下,92 g的NO2和N2O4混合气体含有的原子数为6NA
D.常温常压下,22.4 L氯气与足量镁粉充分反应,转移的电子数为2NA
答案 D
解析 1 mol氯气与足量镁粉充分反应,转移2 mol电子,但常温常压下22.4 L氯气不是1 mol,所以转移的电子不是2 mol,D错误。
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述不正确的是( )
A.4.0 g重水(D2O)中所含质子数为2NA
B.6 g SiO2晶体中含有Si—O键的数目为0.4NA
C.0.1 mol过氧化钠中含有阴离子数为0.2NA
D.1 mol OD-含有的质子、中子数均为9NA
答案 C
解析 1 mol 过氧化钠中含有的阴离子(O)数为NA,C错误。
3.NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是( )
A.1 mol CH3COONa和少量CH3COOH溶于水形成的中性溶液中,CH3COO-数目为NA
B.1.0 L 1.0 mol·L-1的CH3COONa水溶液中含有的氧原子数为2NA
C.常温常压下,甲醛和冰醋酸的混合物共6.0 g,其中含有的原子总数为0.8NA
D.将1 mol CH3CH2OH催化氧化为CH3COOH,所需要的O2分子的数目为NA
答案 B
解析 忽略了溶剂水中的氧原子,B错误。
考点2 以“物质的量”为核心的计算
例2 (1)(2016·全国卷Ⅱ)一种双氧水的质量分数为27.5%(密度为1.10 g·cm-3),其浓度为__________mol·L-1。
(2)(2015·全国卷Ⅰ改编)乌洛托品在合成、医药、染料等工业中有广泛用途,其结构式如图所示。将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品。若原料完全反应生成乌洛托品,则甲醛与氨的物质的量之比应为________。
答案 (1)8.9 (2)3∶2
解析 (1)以1 L (即1000 cm3)该双氧水为研究对象,根据公式c==≈8.9 mol·L-1。
(2)由乌洛托品的结构简式C6H12N4可知,反应中HCHO提供C原子,氨提供N原子,分子中C、N原子个数比即为甲醛与氨的物质的量之比,为3∶2。
1.以物质的量为中心进行计算的规律
2.物质的量浓度计算的两个关键
(1)正确判断溶液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、Na2O2NaOH,SO3H2SO4等。
②含结晶水的物质,如CuSO4·5H2O―→CuSO4。
③特殊物质,如NH3溶于水后大部分结合为NH3·H2O,但计算浓度时仍以NH3分子作为溶质。
(2)准确计算溶液的体积
①不能用水的体积代替溶液体积,应根据V=求算。
②溶液发生化学反应后,应根据化学方程式判断溶质物质的量的增加或减少,并注意溶液体积变化和各种守恒关系的应用。
4.在15 g铁和氧化铁的混合物中,加入稀硫酸150 mL,能放出H2 1.68 L(标准状况)。同时铁和氧化铁均无剩余,向反应后的溶液中滴入KSCN溶液,未见颜色变化。为了中和过量的H2SO4,且使Fe2+完全转化为Fe(OH)2,共消耗3 mol·L-1的NaOH溶液200 mL,则原硫酸的物质的量浓度是( )
A.1.5 mol·L-1 B.2 mol·L-1
C.2.5 mol·L-1 D.3 mol·L-1
答案 B
解析 反应最后所得溶液中只有Na2SO4,因加入的NaOH共0.6 mol,由Na原子守恒可知Na2SO4为0.3 mol,由S原子守恒可知原H2SO4为0.3 mol,其浓度为=2 mol·L-1。
5.某硫酸铝和硫酸镁的混合液中,c(Mg2+)=2 mol·L-1,c(SO)=6.5 mol·L-1。若将200 mL的此混合液中的Mg2+和Al3+分离,至少应加入1.6 mol·L-1的NaOH溶液的体积为( )
A.0.5 L B.1.625 L
C.1.8 L D.2 L
答案 D
解析 若忽略溶液中的H+和OH-,根据电荷守恒得2c(Mg2+)+3c(Al3+)=2c(SO),即2×2+3c(Al3+)=2×6.5,则c(Al3+)=3 mol·L-1。加入NaOH溶液使Mg2+、Al3+分离,此时NaOH转化成Na2SO4和NaAlO2,此混合溶液的电荷守恒(忽略溶液中的H+和OH-)为n(Na+)=2n(SO)+n(AlO)=2×6.5 mol·L-1×0.2 L+3 mol·L-1×0.2 L=3.2 mol,V(NaOH)==2 L。
6.为了测定NaClO2粗品的纯度,取粗产品10.0 g溶于水配成1 L溶液,取出10 mL溶液于锥形瓶中,再加入足量酸化的KI溶液。充分反应后(NaClO2被还原为Cl-,杂质不参加反应),加入2~3滴淀粉溶液,用0.20 mol·L-1 Na2S2O3标准液滴定,达到滴定终点时用去标准液20.00 mL,试计算NaClO2粗品的纯度________。(提示:2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI)
答案 90.5%
解析 NaClO2与KI反应的离子方程式为ClO+4I-+4H+===Cl-+2I2+2H2O,结合2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI,可得关系式:ClO~2I2~4Na2S2O3,又n(Na2S2O3)=0.20 mol·L-1×0.02000 L=0.00400 mol,
则ClO~2I2~4Na2S2O3
1 mol 4 mol
n(ClO) 0.00400 mol
n(ClO)=0.00100 mol,所以1 L溶液中含有:n(NaClO2)=0.00100 mol×100=0.100 mol,则10.0 g粗产品中含有:m(NaClO2)=0.100 mol×90.5 g·mol-1=9.05 g,NaClO2粗品的纯度为×100%=90.5%。
考点3 一定物质的量浓度溶液的配制及误差分析
例3 (1)(2017·全国卷Ⅱ)Na2S2O3溶液不稳定,使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和________;蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用,其目的是杀菌、除________及二氧化碳。
(2)配制浓度为0.010 mol·L-1的KMnO4溶液,称取KMnO4固体0.158 g,放入100 mL容量瓶中,加水溶解并稀释至刻度,该实验操作________(填“正确”或“错误”)。
答案 (1)量筒 氧气 (2)错误
解析 (1)配制Na2S2O3溶液还需要的玻璃仪器是用于量取一定体积蒸馏水的量筒;加热可以除去溶解的氧气,避免实验结果不准确。
(2)用容量瓶配制溶液时,不能将所称量固体直接放入容量瓶中溶解。
配制溶液过程中的几点注意
(1)明确溶液配制过程中的“四数据”
①记录质量或体积的数据,小数点后保留一位数字。
②选择相应规格的容量瓶,作答时要标明容量瓶规格。
③转移溶液时要洗涤烧杯、玻璃棒2~3次。
④定容时液面距刻度线1~2 cm处,改用胶头滴管滴加。
(2)实验操作易错点
①称量物体时应“左物右码”,腐蚀性物质应放在玻璃器皿中。
②容量瓶不能配制任意体积的溶液,不能溶解、稀释和长时间贮存液体。
③定容时要平视刻度线,仰视(如图1)体积大浓度小、俯视(如图2)体积小浓度大。
④用玻璃棒引流时,玻璃棒末端应插入到刻度线以下,且玻璃棒不能接触瓶口。
⑤定容摇匀后,液面低于刻度线,不能再滴加蒸馏水。
(3)误差分析
分析依据:c==,在进行误差分析时,根据实验操作弄清是“m”还是“V”引起的误差,再具体分析。
7.下列有关说法中不正确的是( )
A.容量瓶不能用作溶解物质的容器
B.向容量瓶转移液体时,引流用的玻璃棒可以接触容量瓶内壁
C.定容过程中,向容量瓶内加蒸馏水至接近刻度线时,改用滴管滴加蒸馏水至刻度线
D.用容量瓶配制溶液,若加水超过刻度线,立即用滴管吸出多余液体
答案 D
解析 容量瓶是用来配制一定物质的量浓度溶液的容器,不能用来溶解物质,A正确;向容量瓶中转移液体时,引流用的玻璃棒可以接触容量瓶刻度线以下的内壁,B正确;定容时,向容量瓶内加蒸馏水至接近刻度线时,改用滴管滴加蒸馏水至刻度线,若加水超过刻度线,只能放弃重配,若吸出溶液,则溶质减少,配得溶液浓度偏低,C正确,D错误。
8.下列有关说法中正确的是( )
A.用上图甲所示方法配制一定浓度的NaCl溶液
B.用上图乙所示方法配制0.10 mol·L-1 NaOH溶液
C.配制溶液时,容量瓶未干燥,会使所得溶液浓度偏小
D.配制0.1000 mol·L-1 NaOH溶液时,将液体转移到容量瓶中需用玻璃棒引流
答案 D
解析 定容时视线应该与刻度线相平,图示为俯视刻度线,A错误;配制溶液时,不能在容量瓶中溶解固体,应在烧杯中溶解后移液,B错误;容量瓶使用前未干燥对所配制溶液的浓度无影响,C错误;为防止转移过程中液体流到容量瓶外,必须用玻璃棒引流,D正确。
1.(2018·全国卷Ⅱ)NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.常温常压下,124 g P4中所含P—P键数目为4NA
B.100 mL 1 mol·L-1 FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为0.1NA
C.标准状况下,11.2 L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA
D.密闭容器中,2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数为2NA
答案 C
解析 常温常压下,124 g P4的物质的量是1 mol,由于白磷是正四面体结构,1个P4分子中含有6个P—P键,因此其中所含P—P键数目为6NA,A错误;铁离子在溶液中水解,所以100 mL 1 mol·L-1 FeCl3溶液中所含Fe3+的数目小于0.1NA,B错误;每个甲烷和乙烯分子均含有4个氢原子,标准状况下,11.2 L甲烷和乙烯混合物的物质的量是0.5 mol,其中含氢原子数目为2NA,C正确;反应2SO2+O22SO3是可逆反应,因此密闭容器中,2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数大于2NA,D错误。
2.(2018·全国卷Ⅲ)下列叙述正确的是( )
A.24 g 镁与27 g铝中,含有相同的质子数
B.同等质量的氧气和臭氧中,电子数相同
C.1 mol重水与1 mol水中,中子数之比为2∶1
D.1 mol乙烷和1 mol乙烯中,化学键数相同
答案 B
解析 1个Mg原子中有12个质子,1个Al原子中有13个质子。24 g镁和27 g铝物质的量都是1 mol,所以24 g镁含有的质子数为12NA,27 g铝含有的质子数为13NA,A错误。设氧气和臭氧的质量都是x g,则氧气(O2)的物质的量为 mol,臭氧(O3)的物质的量为 mol,所以两者含有的氧原子分别为×2= mol和×3= mol,即此时氧气和臭氧中含有的氧原子是一样多的,而每个氧原子都含有8个电子,所以同等质量的氧气和臭氧中一定含有相同的电子数,B正确。重水为H 8O,其中H含有1个中子,O含有8个中子,所以1个重水分子含有10个中子,1 mol重水含有10 mol中子。水为H 8O,其中H没有中子,O含有8个中子,所以1个水分子含有8个中子,1 mol 水含有8 mol中子。两者的中子数之比为10∶8=5∶4,C错误。乙烷(C2H6)分子中有6个C—H键和1个C—C键,所以1 mol乙烷有7 mol共价键。乙烯(C2H4)分子中有4个C—H键和1个碳碳双键,所以1 mol乙烯有6 mol共价键,D错误。
3.(2017·全国卷Ⅱ)阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是( )
A.1 L 0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液中,NH的数量为0.1NA
B.2.4 g Mg与H2SO4完全反应,转移的电子数为0.1NA
C.标准状况下,2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NA
D.0.1 mol H2和0.1 mol I2于密闭容器中充分反应后,其分子总数为0.2NA
答案 D
解析 因铵根离子水解,其数量小于0.1NA,A错误;2.4 g Mg为0.1 mol,与硫酸完全反应后转移的电子数为0.2NA,B错误;标准状况下,2.24 L任何气体所含有的分子数都为0.1NA,C错误。
4.(2017·全国卷Ⅲ)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.0.1 mol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.2.24 L(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1 mol PCl3与1 mol Cl2反应制备PCl5(g),增加2NA个P—Cl键
答案 A
解析 11B中含有6个中子,0.1 mol 11B含有0.6NA个中子,A正确;溶液体积未定,不能计算氢离子个数,B错误;标准状况下苯是固体,不能利用气体摩尔体积计算,C错误;PCl3与Cl2反应生成PCl5的反应是可逆反应,所以1 mol PCl3与1 mol Cl2反应制备PCl5,增加的P—Cl键的数目小于2NA个,D错误。
5.(2016·全国卷Ⅰ)设NA为阿伏加德罗常数值。下列有关叙述正确的是( )
A.14 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA
B.1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3分子数为2NA
C.1 mol Fe溶于过量硝酸,电子转移数为2NA
D.标准状况下,2.24 L CCl4含有的共价键数为0.4NA
答案 A
解析 乙烯和丙烯的最简式均为CH2,故14 g乙烯和丙烯混合气体中含氢原子数为2NA,A正确;N2和H2的反应为可逆反应,转化率不可能达到100%,生成的NH3分子数小于2NA,B错误;1 mol Fe和过量HNO3反应生成1 mol Fe3+,电子转移数为3NA,C错误;标准状况下,CCl4呈液态,D错误。
6.(2015·全国卷Ⅰ)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.18 g D2O和18 g H2O中含有的质子数均为10NA
B.2 L 0.5 mol·L-1亚硫酸溶液中含有的H+离子数为2NA
C.过氧化钠与水反应时,生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.2NA
D.密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应,产物的分子数为2NA
答案 C
解析 18 g D2O和18 g H2O的物质的量不相同,所以含有的质子数也不相同,A错误;亚硫酸为弱酸,不能完全电离,氢离子数目少于2NA,B错误;过氧化钠与水发生反应2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,Na2O2既作氧化剂又作还原剂,生成0.1 mol氧气,转移电子0.2NA,C正确;2NO+O2===2NO2,生成的NO2又发生反应2NO2N2O4,产物的分子数少于2NA,D错误。
7.(2015·全国卷Ⅱ)NA代表阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是( )
A.60 g丙醇中存在的共价键总数为10NA
B.1 L 0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中HCO和CO离子数之和为0.1NA
C.钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23 g钠充分燃烧时转移电子数为NA
D.235 g核素U发生裂变反应:U+nSr+Xe+10n,净产生的中子(n)数为10NA
答案 C
解析 由丙醇的结构推知,1 mol丙醇共含有11 mol共价键,共价键总数为11NA,A错误;HCO+H2OH2CO3+OH-,所以NaHCO3溶液中,HCO、CO、H2CO3三者粒子数之和为0.1NA,B错误;钠与O2反应的各种产物中钠只有+1价,所以1 mol Na反应失去1 mol e-,C正确;235 g核素U为1 mol,由裂变反应知,净产生的中子为9 mol,D错误。
8.(江苏高考)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.1.6 g由氧气和臭氧组成的混合物中含有氧原子的数目为0.1NA
B.0.1 mol丙烯酸中含有双键的数目为0.1NA
C.标准状况下,11.2 L苯中含有分子的数目为0.5NA
D.在过氧化钠与水的反应中,每生成0.1 mol氧气,转移电子的数目为0.4NA
答案 A
解析 O2和O3都由氧原子构成,1.6 g O2和O3的混合物中O质量为1.6 g,物质的量为0.1 mol,A正确;丙烯酸(CH2===CHCOOH)中含有碳碳双键和碳氧双键,0.1 mol丙烯酸中含有0.2 mol双键,B错误;标准状况下,苯不是气体,C错误;2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,反应中过氧化钠既是氧化剂又是还原剂,每生成0.1 mol氧气,转移0.2 mol电子,D错误。
9.常温下,将0.1 L 0.2mol/L KMnO4酸性溶液与一定量pH=3的草酸(HOOC—COOH)溶液混合,放出V L气体。NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.pH=3的草酸溶液中含有H+数目为0.001NA
B.当1 mol KMnO4被还原时强酸提供H+数目为NA
C.1 mol HOOC—COOH中含共用电子对数目为9NA
D.该反应释放CO2分子数目为NA
答案 C
解析 没有给出溶液体积,无法计算H+数目,A错误;根据反应2MnO+5HOOC—COOH+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O可知,当1 mol KMnO4被还原时,强酸提供H+数目为3NA,B错误;1个HOOC—COOH分子中含有2个碳氧双键、1个碳碳单键、2个碳氧单键、2个氢氧键,共有9对共用电子对,故1 mol HOOC—COOH中含共用电子对数目为9NA,C正确;常温下不能用22.4 L/mol计算气体的物质的量,D错误。
配套作业
一、选择题
1.某氖原子的质量是a g,12C原子的质量是b g,用NA表示阿伏加德罗常数,则以下叙述中错误的是( )
A.该氖原子的相对原子质量为12a/b
B.W g该氖原子的物质的量为W/aNA mol
C.W g该氖原子所含的质子数为10W/a
D.氖元素的摩尔质量为aNA g·mol-1
答案 D
解析 只知道某元素某个原子的摩尔质量不能确定该元素的摩尔质量,D错误。
2.NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述正确的是( )
A.0.1 mol C2H6O分子中含有C—H键数为0.5NA
B.0.1 mol Cl2和0.1 mol HI充分反应后气体分子数为0.2NA
C.CO2通过Na2O2使其增重2.8 g,反应中转移电子数为0.2NA
D.3.0 g甲醛(HCHO)和乙酸的混合物中含有的原子总数为0.4NA
答案 D
解析 C2H6O有CH3OCH3、CH3CH2OH两种结构,0.1 mol CH3OCH3分子中含有C—H键数为0.6NA,A错误;根据2HI+Cl2===2HCl+I2可知,0.1 mol Cl2和0.1 mol HI反应,得到0.1 mol HCl、0.05 mol I2,剩余0.05 mol Cl2,故反应后气体分子为0.1 mol HCl、0.05 mol Cl2,气体分子数为0.15NA,B错误;根据2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 Δm=56可知,当转移2 mol电子时增重56 g,故增重2.8 g时,转移电子数为0.1NA,C错误;设甲醛的质量为x g,则混合物中含有的原子总数为(×4+×8)×NA=0.4NA,D正确。
3.下列说法不正确的是( )
A.温度相同、体积相同的O2(g)和N2(g)分子数相同
B.等温等压下,SO2气体与CO2气体的密度之比等于16∶11
C.温度和容积相同的两气罐中分别盛有5 mol O2(g)和2 mol N2(g),两气罐中的压强之比等于5∶2
D.等温等压条件下,5 mol O2(g)和2 mol H2(g)的体积之比等于5∶2
答案 A
解析 温度相同、体积相同,但没有说明压强是否相同,因此无法推出物质的量是否相同,A错误。
4.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述中正确的是( )
A.CH4与P4的分子结构都是正四面体形,因此在NA个CH4分子或P4分子中都含有NA个共价键
B.在含NA个硅原子的二氧化硅晶体中含有4NA个Si—O键
C.5.6 g Fe与含0.2 mol HNO3的溶液充分反应,至少失去0.2NA个电子
D.NA个Fe3+完全水解可以得到NA个氢氧化铁胶体粒子
答案 B
解析 1个甲烷分子中含4个C—H共价键,而1个P4分子中含6个P—P共价键,故NA个CH4分子中含4NA个C—H共价键,而NA个P4分子中含6NA个P—P共价键,A错误;1 mol二氧化硅中含1 mol硅原子,故含NA个硅原子的二氧化硅晶体的物质的量为1 mol,而1 mol SiO2中含4 mol Si—O键,即4NA个Si—O键,B正确;5.6 g铁的物质的量为0.1 mol,0.1 mol铁与0.2 mol HNO3反应,铁过量,故反应后铁呈+2价,由于铁过量,故失去的电子总数小于0.2NA,C错误;一个氢氧化铁胶体粒子是多个氢氧化铁粒子的聚集体,故1 mol Fe3+完全水解得到的氢氧化铁胶体粒子数目小于NA,D错误。
5.用固体样品配制一定物质的量浓度的溶液,需经过称量、溶解、转移溶液、定容等操作。下列图示对应的操作规范的是( )
答案 B
解析 A项,称量时应为左物右码,错误;B项正确;C项,转移溶液时应用玻璃棒引流,错误;D项,定容时胶头滴管不能伸到容量瓶内部,错误。
6.下列有关实验操作或判断正确的是( )
A.配制一定物质的量浓度的溶液,定容时俯视刻度线会导致所配溶液浓度偏小
B.需要95 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液,可选用100 mL容量瓶来配制
C.用100 mL的量筒量取5.2 mL的盐酸
D.称取1.06 g无水碳酸钠,加入100 mL容量瓶中,加水溶解、定容,可得100 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液
答案 B
解析 A项,定容时俯视刻度线会导致所配溶液体积偏小,浓度偏大;C项,量取5.2 mL盐酸可用10 mL量筒,用100 mL量筒误差太大;D项,容量瓶中不可溶解固体。
7.实验室开放日,小明同学走进实验室,观察到盐酸试剂瓶上的标签如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.由标签中的危险品标志可知浓盐酸有剧毒
B.该盐酸的物质的量浓度为1.19 mol/L
C.用该盐酸配制250 mL 2.0 mol/L的稀盐酸需选取100 mL量筒
D.开瓶前,该盐酸试剂瓶中含有的Cl-为5.95NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
答案 D
解析 该危险品标志是腐蚀品的标志,A错误;该盐酸的物质的量浓度为=11.9 mol/L,B错误;配制250 mL 2.0 mol/L的稀盐酸需该浓盐酸的体积为≈42.0 mL,需选取50 mL量筒,C错误;开瓶前,该盐酸试剂瓶中含有的Cl-为
=5.95 mol,D正确。
8.以NA表示阿伏加德罗常数,下列说法中正确的是( )
A.8 g CH4中含有的共价键总数为NA
B.3.2 g的Cu与足量的浓硝酸反应生成的气体分子数为0.1NA
C.含有NA个中子的D2O的质量为2.0 g
D.pH=2的硫酸氢钠溶液中的硫酸根离子数为0.01NA
答案 C
解析 8 g甲烷的物质的量为0.5 mol,0.5 mol甲烷中含有2 mol碳氢共价键,含有的共价键数为2NA个,A错误;3.2 g铜的物质的量为0.05 mol,0.05 mol铜与足量浓硝酸反应失去0.1 mol电子,根据得失电子守恒,能够生成0.1 mol二氧化氮,由于二氧化氮与四氧化二氮存在转化平衡,所以反应生成的气体分子的物质的量小于0.1 mol,气体分子数小于0.1NA,B错误;含有NA个中子的D2O的物质的量为0.1 mol,0.1 mol重水的质量为2.0 g,C正确;溶液体积不明确,故溶液中硫酸根离子的个数无法计算,D错误。
9.配制一定物质的量浓度的溶液时,如果所配溶液浓度偏小,原因可能是( )
A.转移时没有洗涤烧杯和玻璃棒2~3次
B.定容时,俯视液面使之与刻度线相平
C.溶解时放出了大量的热,但未等温度恢复为常温就开始转移
D.转移溶液前,容量瓶不干燥,留下少量的水
答案 A
解析 没有洗涤烧杯和玻璃棒,导致配制的溶液中溶质的物质的量偏小,配制的溶液浓度偏低,A正确;定容时,俯视液面使之与刻度线相平,导致加入的蒸馏水体积偏小,配制的溶液浓度偏高,B错误;溶解时放出了大量的热,但未等温度恢复为常温就开始转移,导致配制的溶液体积偏小,溶液浓度偏高,C错误;容量瓶中有少量水,对溶液中溶质的物质的量及最终溶液体积无影响,则不影响配制结果,D错误。
10.标准状况下V L氨气溶解在1 L水中(水的密度近似为1 g·mL-1),所得溶液的密度为ρ g·mL-1,溶质的质量分数为w,物质的量浓度为c mol·L-1,则下列关系中不正确的是( )
A.ρ= B.w=
C.w= D.c=
答案 A
解析 由c=== mol·L-1,D正确;由上式可推知:ρ=,A错误;由c=可得w==,B正确;w=
=
=,C正确。
11.(2018·唐山一模)NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,11.2 L C2H5OH含有的氢原子数为3NA
B.25 ℃时,1 L pH=12的碳酸钠溶液中含有Na+的数目为0.02NA
C.过氧化钠与水反应时,生成0.5 mol O2转移的电子数为NA
D.2 mol SO2和1 mol O2在一定条件下充分反应,所得混合气体的分子数等于2NA
答案 C
解析 乙醇在标准状况下为液态,无法计算乙醇的物质的量,A错误;pH=12即c(H+)=10-12 mol/L,但无法求得c(Na+),则Na+的数目也无法计算,B错误;SO2与O2的反应为可逆反应,反应不能进行到底,故反应达到平衡状态时,气体总分子数设为N,则3NA>N>2NA,D错误。
12.(2018·广东五校联考)用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是( )
A.62 g Na2O溶于水后所得溶液中含有的O2-数为NA
B.在含Al3+总数为NA的AlCl3溶液中,Cl-总数大于3NA
C.常温常压下,16 g甲基(—13CH3)所含的中子数为10NA
D.0.5 mol Cu和足量浓硝酸反应一定生成22.4 L NO2
答案 B
解析 Na2O溶于水后,与水反应生成氢氧化钠,在氢氧化钠溶液中不存在O2-,A错误;AlCl3是强酸弱碱盐,少量Al3+水解生成Al(OH)3,所以Al3+总数为NA的AlCl3溶液中Cl-总数大于3NA,B正确;16 g甲基(—13CH3)的物质的量为1 mol,含有的中子数为7NA,C错误;没有给出气体所处的温度和压强,不能用标准状况下的气体摩尔体积进行计算,D错误。
13.(2018·山东高三调研)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.将100 mL 0.1 mol·L-1的FeCl3溶液滴入沸水中可制得Fe(OH)3胶粒的数目为0.01NA
B.Na2O2与足量的水反应生成1 mol O2,转移电子数目为2NA
C.某密闭容器中有2 mol SO2和1 mol O2,在一定条件下充分反应,转移的电子数为4NA
D.18 g重水(D2O)所含的电子数为10NA
答案 B
解析 Fe(OH)3胶粒是Fe(OH)3的聚集体,0.01 mol FeCl3制得的Fe(OH)3胶粒数小于0.01NA,A错误;反应2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑中生成1 mol O2时,转移电子数目为2NA,B正确;2SO2+O22SO3是可逆反应,2 mol SO2和1 mol O2不能完全反应,转移的电子数小于4NA,C错误;重水(D2O)的相对分子质量为20,1个D2O中所含电子数为10,故18 g重水所含电子数为×10×NA=9NA,D错误。
二、填空题
14.(2018·大连模拟)某研究性学习小组欲测室温下(25 ℃、101 kPa)的气体摩尔体积,请回答以下问题。
该小组设计的简易实验装置如下图所示:
该实验的主要操作步骤如下:
①配制100 mL 1.0 mol·L-1的盐酸溶液;
②用________(填仪器名称并注明规格)量取10.0 mL 1.0 mol·L-1的盐酸溶液加入锥形瓶中;
③称量a g已除去表面氧化膜的镁条,并系于铜丝末端,为使HCl全部参加反应,a的数值至少为________;
④往广口瓶中装入足量水,按上图连接好装置,检查装置的气密性;
⑤反应结束后待体系温度恢复到室温,读出量筒中水的体积为V mL。
请将上述步骤补充完整并回答下列问题。
(1)用文字表述实验步骤④中检查装置气密性的方法:
______________________________________________________________。
(2)实验步骤⑤中应选用______(填序号)的量筒。
A.100 mL B.200 mL C.500 mL
读数时除恢复到室温外,还要注意________________________。
(3)若忽略水蒸气的影响,在实验条件下测得气体摩尔体积的计算式为Vm=________,若未除去镁条表面的氧化膜,则测量结果________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
答案 ②10 mL量筒 ③0.12
(1)向广口瓶中加水没过长导管口,塞紧瓶塞,两手掌紧贴锥形瓶外壁一会儿,如果观察到广口瓶中长导管内有一段水柱高出液面,表明装置气密性良好
(2)B 量筒内的液面与集气瓶内液面相平
(3)0.2V L·mol-1 偏小
解析 ③因HCl的物质的量为0.01 mol,由反应Mg+2HCl===MgCl2+H2↑知,HCl可与0.005 mol Mg完全反应,为保证HCl完全反应,故镁应不少于0.005 mol×24 g·mol-1=0.12 g。
(2)实验中产生的气体在标准状况下的体积为0.005 mol×22.4 L·mol-1=0.112 L=112 mL,考虑到室温时气体的体积稍大些,再考虑通常仪器规格应略大且越接近,误差越小,故选B。读数时注意量筒内的液面与广口瓶中液面相平,保证气压相等。
(3)Vm是气体的体积(排出水的体积)与气体的物质的量之比。若未除去表面的氧化膜,导致氧化膜耗酸,从而放出H2的体积变小,则Vm偏小。
最新考纲解读
命题热点透析
1.了解相对原子质量、相对分子质量的定义,并能进行有关计算。
2.了解物质的量的单位——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。
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。
4.理解物质的量浓度的概念,并能进行有关计算。
5.掌握配制一定溶质质量分数溶液和物质的量浓度溶液的方法。
命题热点
考查方式
1.阿伏加德罗常数的计算与应用
2.溶液中有关组成的计算3.配制一定物质的量浓度溶液的方法
本专题在高考中主要以选择题的形式出现,将阿伏加德罗常数与气体摩尔体积、物质的量浓度、原子结构、弱电解质的电离、盐类的水解、氧化还原反应等知识相结合进行考查,题目难度中等。当然,在填空题部分的有关计算中也绝少不了物质的量这个工具
主干知识梳理
1.熟记“两大数据”“两组单位”
阿伏加德罗常数:NA≈6.02×1023_mol-1气体摩尔体积(标准状况):Vm≈22.4_L·mol-1
适用条件:①标准状况;②任何气体
物质质量的单位为g,摩尔质量的单位为g·mol-1,相对原子质量或相对分子质量的单位为1(无量纲)气体体积的单位为L,气体摩尔体积的单位为L·mol-1,物质的量浓度的单位为mol·L-1
2.牢记常用基本公式
(1)物质的量计算中的万能恒等式
n====cV(aq)。
(2)物质的量浓度与溶质质量分数之间的换算
cB====,w=。(ρ单位:g·cm-3)
(3)物质的量浓度与溶解度的换算(饱和溶液)
cB===,S=。(ρ单位:g·cm-3)
3.理解“三定律、一推论”
(1)质量守恒定律
①化学反应前后,反应物和生成物的质量相等。
②稀释前后,溶质的物质的量不变。
③溶液混合前后,溶质的物质的量不变。
(2)电荷守恒定律
溶液中阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。
(3)阿伏加德罗定律
同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。关于阿伏加德罗定律要明确三点:
①使用范围:气体。
②三个“同”条件下,分子数才能相同。
③气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的特例。
(4)阿伏加德罗定律推论
阿伏加德罗定律及推论可概括为“三同定一同,两同见比例”,可用V=n×Vm及m=V×ρ等公式推导出:
①同温同压时:
a.V1∶V2=n1∶n2=N1∶N2;
b.ρ1∶ρ2=M1∶M2;
c.同质量时:V1∶V2=M2∶M1。
②同温同体积时:
a.p1∶p2=n1∶n2=N1∶N2;
b.同质量时:p1∶p2=M2∶M1。
③同温同压同体积时:M1∶M2=m1∶m2。
4.溶液的配制步骤及操作
如:配制500 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,图中操作②中应该填写的数据为5.3,实验时操作的先后顺序为②④③①⑤(填编号)。
高频考点探究
考点1 物质的量与阿伏加德罗常数
例1 (2018·全国卷Ⅰ)NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA
B.22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA
C.92.0 g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA
D.1.0 mol CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA
答案 B
解析 16.25 g FeCl3的物质的量是16.25 g÷162.5 g/mol=0.1 mol,由于Fe(OH)3胶粒是粒子的集合体,因此水解生成的Fe(OH)3胶体粒子数小于0.1NA,A错误;标准状况下22.4 L氩气的物质的量是1 mol,氩气是由单原子分子构成的单质,其中含有的质子数是18NA,B正确;1分子丙三醇含有3个羟基,92.0 g丙三醇的物质的量是1 mol,其中含有羟基数是3NA,C错误;甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成的氯代烃不止一种,因此生成的CH3Cl分子数小于1.0NA,D错误。
有关NA的计算需要注意的问题
1.用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述中不正确的是( )
A.分子总数为NA的NO2和CO2混合气体中含有的氧原子数为2NA
B.28 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2NA
C.常温常压下,92 g的NO2和N2O4混合气体含有的原子数为6NA
D.常温常压下,22.4 L氯气与足量镁粉充分反应,转移的电子数为2NA
答案 D
解析 1 mol氯气与足量镁粉充分反应,转移2 mol电子,但常温常压下22.4 L氯气不是1 mol,所以转移的电子不是2 mol,D错误。
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述不正确的是( )
A.4.0 g重水(D2O)中所含质子数为2NA
B.6 g SiO2晶体中含有Si—O键的数目为0.4NA
C.0.1 mol过氧化钠中含有阴离子数为0.2NA
D.1 mol OD-含有的质子、中子数均为9NA
答案 C
解析 1 mol 过氧化钠中含有的阴离子(O)数为NA,C错误。
3.NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是( )
A.1 mol CH3COONa和少量CH3COOH溶于水形成的中性溶液中,CH3COO-数目为NA
B.1.0 L 1.0 mol·L-1的CH3COONa水溶液中含有的氧原子数为2NA
C.常温常压下,甲醛和冰醋酸的混合物共6.0 g,其中含有的原子总数为0.8NA
D.将1 mol CH3CH2OH催化氧化为CH3COOH,所需要的O2分子的数目为NA
答案 B
解析 忽略了溶剂水中的氧原子,B错误。
考点2 以“物质的量”为核心的计算
例2 (1)(2016·全国卷Ⅱ)一种双氧水的质量分数为27.5%(密度为1.10 g·cm-3),其浓度为__________mol·L-1。
(2)(2015·全国卷Ⅰ改编)乌洛托品在合成、医药、染料等工业中有广泛用途,其结构式如图所示。将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品。若原料完全反应生成乌洛托品,则甲醛与氨的物质的量之比应为________。
答案 (1)8.9 (2)3∶2
解析 (1)以1 L (即1000 cm3)该双氧水为研究对象,根据公式c==≈8.9 mol·L-1。
(2)由乌洛托品的结构简式C6H12N4可知,反应中HCHO提供C原子,氨提供N原子,分子中C、N原子个数比即为甲醛与氨的物质的量之比,为3∶2。
1.以物质的量为中心进行计算的规律
2.物质的量浓度计算的两个关键
(1)正确判断溶液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、Na2O2NaOH,SO3H2SO4等。
②含结晶水的物质,如CuSO4·5H2O―→CuSO4。
③特殊物质,如NH3溶于水后大部分结合为NH3·H2O,但计算浓度时仍以NH3分子作为溶质。
(2)准确计算溶液的体积
①不能用水的体积代替溶液体积,应根据V=求算。
②溶液发生化学反应后,应根据化学方程式判断溶质物质的量的增加或减少,并注意溶液体积变化和各种守恒关系的应用。
4.在15 g铁和氧化铁的混合物中,加入稀硫酸150 mL,能放出H2 1.68 L(标准状况)。同时铁和氧化铁均无剩余,向反应后的溶液中滴入KSCN溶液,未见颜色变化。为了中和过量的H2SO4,且使Fe2+完全转化为Fe(OH)2,共消耗3 mol·L-1的NaOH溶液200 mL,则原硫酸的物质的量浓度是( )
A.1.5 mol·L-1 B.2 mol·L-1
C.2.5 mol·L-1 D.3 mol·L-1
答案 B
解析 反应最后所得溶液中只有Na2SO4,因加入的NaOH共0.6 mol,由Na原子守恒可知Na2SO4为0.3 mol,由S原子守恒可知原H2SO4为0.3 mol,其浓度为=2 mol·L-1。
5.某硫酸铝和硫酸镁的混合液中,c(Mg2+)=2 mol·L-1,c(SO)=6.5 mol·L-1。若将200 mL的此混合液中的Mg2+和Al3+分离,至少应加入1.6 mol·L-1的NaOH溶液的体积为( )
A.0.5 L B.1.625 L
C.1.8 L D.2 L
答案 D
解析 若忽略溶液中的H+和OH-,根据电荷守恒得2c(Mg2+)+3c(Al3+)=2c(SO),即2×2+3c(Al3+)=2×6.5,则c(Al3+)=3 mol·L-1。加入NaOH溶液使Mg2+、Al3+分离,此时NaOH转化成Na2SO4和NaAlO2,此混合溶液的电荷守恒(忽略溶液中的H+和OH-)为n(Na+)=2n(SO)+n(AlO)=2×6.5 mol·L-1×0.2 L+3 mol·L-1×0.2 L=3.2 mol,V(NaOH)==2 L。
6.为了测定NaClO2粗品的纯度,取粗产品10.0 g溶于水配成1 L溶液,取出10 mL溶液于锥形瓶中,再加入足量酸化的KI溶液。充分反应后(NaClO2被还原为Cl-,杂质不参加反应),加入2~3滴淀粉溶液,用0.20 mol·L-1 Na2S2O3标准液滴定,达到滴定终点时用去标准液20.00 mL,试计算NaClO2粗品的纯度________。(提示:2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI)
答案 90.5%
解析 NaClO2与KI反应的离子方程式为ClO+4I-+4H+===Cl-+2I2+2H2O,结合2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI,可得关系式:ClO~2I2~4Na2S2O3,又n(Na2S2O3)=0.20 mol·L-1×0.02000 L=0.00400 mol,
则ClO~2I2~4Na2S2O3
1 mol 4 mol
n(ClO) 0.00400 mol
n(ClO)=0.00100 mol,所以1 L溶液中含有:n(NaClO2)=0.00100 mol×100=0.100 mol,则10.0 g粗产品中含有:m(NaClO2)=0.100 mol×90.5 g·mol-1=9.05 g,NaClO2粗品的纯度为×100%=90.5%。
考点3 一定物质的量浓度溶液的配制及误差分析
例3 (1)(2017·全国卷Ⅱ)Na2S2O3溶液不稳定,使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和________;蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用,其目的是杀菌、除________及二氧化碳。
(2)配制浓度为0.010 mol·L-1的KMnO4溶液,称取KMnO4固体0.158 g,放入100 mL容量瓶中,加水溶解并稀释至刻度,该实验操作________(填“正确”或“错误”)。
答案 (1)量筒 氧气 (2)错误
解析 (1)配制Na2S2O3溶液还需要的玻璃仪器是用于量取一定体积蒸馏水的量筒;加热可以除去溶解的氧气,避免实验结果不准确。
(2)用容量瓶配制溶液时,不能将所称量固体直接放入容量瓶中溶解。
配制溶液过程中的几点注意
(1)明确溶液配制过程中的“四数据”
①记录质量或体积的数据,小数点后保留一位数字。
②选择相应规格的容量瓶,作答时要标明容量瓶规格。
③转移溶液时要洗涤烧杯、玻璃棒2~3次。
④定容时液面距刻度线1~2 cm处,改用胶头滴管滴加。
(2)实验操作易错点
①称量物体时应“左物右码”,腐蚀性物质应放在玻璃器皿中。
②容量瓶不能配制任意体积的溶液,不能溶解、稀释和长时间贮存液体。
③定容时要平视刻度线,仰视(如图1)体积大浓度小、俯视(如图2)体积小浓度大。
④用玻璃棒引流时,玻璃棒末端应插入到刻度线以下,且玻璃棒不能接触瓶口。
⑤定容摇匀后,液面低于刻度线,不能再滴加蒸馏水。
(3)误差分析
分析依据:c==,在进行误差分析时,根据实验操作弄清是“m”还是“V”引起的误差,再具体分析。
7.下列有关说法中不正确的是( )
A.容量瓶不能用作溶解物质的容器
B.向容量瓶转移液体时,引流用的玻璃棒可以接触容量瓶内壁
C.定容过程中,向容量瓶内加蒸馏水至接近刻度线时,改用滴管滴加蒸馏水至刻度线
D.用容量瓶配制溶液,若加水超过刻度线,立即用滴管吸出多余液体
答案 D
解析 容量瓶是用来配制一定物质的量浓度溶液的容器,不能用来溶解物质,A正确;向容量瓶中转移液体时,引流用的玻璃棒可以接触容量瓶刻度线以下的内壁,B正确;定容时,向容量瓶内加蒸馏水至接近刻度线时,改用滴管滴加蒸馏水至刻度线,若加水超过刻度线,只能放弃重配,若吸出溶液,则溶质减少,配得溶液浓度偏低,C正确,D错误。
8.下列有关说法中正确的是( )
A.用上图甲所示方法配制一定浓度的NaCl溶液
B.用上图乙所示方法配制0.10 mol·L-1 NaOH溶液
C.配制溶液时,容量瓶未干燥,会使所得溶液浓度偏小
D.配制0.1000 mol·L-1 NaOH溶液时,将液体转移到容量瓶中需用玻璃棒引流
答案 D
解析 定容时视线应该与刻度线相平,图示为俯视刻度线,A错误;配制溶液时,不能在容量瓶中溶解固体,应在烧杯中溶解后移液,B错误;容量瓶使用前未干燥对所配制溶液的浓度无影响,C错误;为防止转移过程中液体流到容量瓶外,必须用玻璃棒引流,D正确。
1.(2018·全国卷Ⅱ)NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.常温常压下,124 g P4中所含P—P键数目为4NA
B.100 mL 1 mol·L-1 FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为0.1NA
C.标准状况下,11.2 L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA
D.密闭容器中,2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数为2NA
答案 C
解析 常温常压下,124 g P4的物质的量是1 mol,由于白磷是正四面体结构,1个P4分子中含有6个P—P键,因此其中所含P—P键数目为6NA,A错误;铁离子在溶液中水解,所以100 mL 1 mol·L-1 FeCl3溶液中所含Fe3+的数目小于0.1NA,B错误;每个甲烷和乙烯分子均含有4个氢原子,标准状况下,11.2 L甲烷和乙烯混合物的物质的量是0.5 mol,其中含氢原子数目为2NA,C正确;反应2SO2+O22SO3是可逆反应,因此密闭容器中,2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数大于2NA,D错误。
2.(2018·全国卷Ⅲ)下列叙述正确的是( )
A.24 g 镁与27 g铝中,含有相同的质子数
B.同等质量的氧气和臭氧中,电子数相同
C.1 mol重水与1 mol水中,中子数之比为2∶1
D.1 mol乙烷和1 mol乙烯中,化学键数相同
答案 B
解析 1个Mg原子中有12个质子,1个Al原子中有13个质子。24 g镁和27 g铝物质的量都是1 mol,所以24 g镁含有的质子数为12NA,27 g铝含有的质子数为13NA,A错误。设氧气和臭氧的质量都是x g,则氧气(O2)的物质的量为 mol,臭氧(O3)的物质的量为 mol,所以两者含有的氧原子分别为×2= mol和×3= mol,即此时氧气和臭氧中含有的氧原子是一样多的,而每个氧原子都含有8个电子,所以同等质量的氧气和臭氧中一定含有相同的电子数,B正确。重水为H 8O,其中H含有1个中子,O含有8个中子,所以1个重水分子含有10个中子,1 mol重水含有10 mol中子。水为H 8O,其中H没有中子,O含有8个中子,所以1个水分子含有8个中子,1 mol 水含有8 mol中子。两者的中子数之比为10∶8=5∶4,C错误。乙烷(C2H6)分子中有6个C—H键和1个C—C键,所以1 mol乙烷有7 mol共价键。乙烯(C2H4)分子中有4个C—H键和1个碳碳双键,所以1 mol乙烯有6 mol共价键,D错误。
3.(2017·全国卷Ⅱ)阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是( )
A.1 L 0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液中,NH的数量为0.1NA
B.2.4 g Mg与H2SO4完全反应,转移的电子数为0.1NA
C.标准状况下,2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NA
D.0.1 mol H2和0.1 mol I2于密闭容器中充分反应后,其分子总数为0.2NA
答案 D
解析 因铵根离子水解,其数量小于0.1NA,A错误;2.4 g Mg为0.1 mol,与硫酸完全反应后转移的电子数为0.2NA,B错误;标准状况下,2.24 L任何气体所含有的分子数都为0.1NA,C错误。
4.(2017·全国卷Ⅲ)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.0.1 mol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.2.24 L(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1 mol PCl3与1 mol Cl2反应制备PCl5(g),增加2NA个P—Cl键
答案 A
解析 11B中含有6个中子,0.1 mol 11B含有0.6NA个中子,A正确;溶液体积未定,不能计算氢离子个数,B错误;标准状况下苯是固体,不能利用气体摩尔体积计算,C错误;PCl3与Cl2反应生成PCl5的反应是可逆反应,所以1 mol PCl3与1 mol Cl2反应制备PCl5,增加的P—Cl键的数目小于2NA个,D错误。
5.(2016·全国卷Ⅰ)设NA为阿伏加德罗常数值。下列有关叙述正确的是( )
A.14 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA
B.1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3分子数为2NA
C.1 mol Fe溶于过量硝酸,电子转移数为2NA
D.标准状况下,2.24 L CCl4含有的共价键数为0.4NA
答案 A
解析 乙烯和丙烯的最简式均为CH2,故14 g乙烯和丙烯混合气体中含氢原子数为2NA,A正确;N2和H2的反应为可逆反应,转化率不可能达到100%,生成的NH3分子数小于2NA,B错误;1 mol Fe和过量HNO3反应生成1 mol Fe3+,电子转移数为3NA,C错误;标准状况下,CCl4呈液态,D错误。
6.(2015·全国卷Ⅰ)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.18 g D2O和18 g H2O中含有的质子数均为10NA
B.2 L 0.5 mol·L-1亚硫酸溶液中含有的H+离子数为2NA
C.过氧化钠与水反应时,生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.2NA
D.密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应,产物的分子数为2NA
答案 C
解析 18 g D2O和18 g H2O的物质的量不相同,所以含有的质子数也不相同,A错误;亚硫酸为弱酸,不能完全电离,氢离子数目少于2NA,B错误;过氧化钠与水发生反应2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,Na2O2既作氧化剂又作还原剂,生成0.1 mol氧气,转移电子0.2NA,C正确;2NO+O2===2NO2,生成的NO2又发生反应2NO2N2O4,产物的分子数少于2NA,D错误。
7.(2015·全国卷Ⅱ)NA代表阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是( )
A.60 g丙醇中存在的共价键总数为10NA
B.1 L 0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中HCO和CO离子数之和为0.1NA
C.钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23 g钠充分燃烧时转移电子数为NA
D.235 g核素U发生裂变反应:U+nSr+Xe+10n,净产生的中子(n)数为10NA
答案 C
解析 由丙醇的结构推知,1 mol丙醇共含有11 mol共价键,共价键总数为11NA,A错误;HCO+H2OH2CO3+OH-,所以NaHCO3溶液中,HCO、CO、H2CO3三者粒子数之和为0.1NA,B错误;钠与O2反应的各种产物中钠只有+1价,所以1 mol Na反应失去1 mol e-,C正确;235 g核素U为1 mol,由裂变反应知,净产生的中子为9 mol,D错误。
8.(江苏高考)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.1.6 g由氧气和臭氧组成的混合物中含有氧原子的数目为0.1NA
B.0.1 mol丙烯酸中含有双键的数目为0.1NA
C.标准状况下,11.2 L苯中含有分子的数目为0.5NA
D.在过氧化钠与水的反应中,每生成0.1 mol氧气,转移电子的数目为0.4NA
答案 A
解析 O2和O3都由氧原子构成,1.6 g O2和O3的混合物中O质量为1.6 g,物质的量为0.1 mol,A正确;丙烯酸(CH2===CHCOOH)中含有碳碳双键和碳氧双键,0.1 mol丙烯酸中含有0.2 mol双键,B错误;标准状况下,苯不是气体,C错误;2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,反应中过氧化钠既是氧化剂又是还原剂,每生成0.1 mol氧气,转移0.2 mol电子,D错误。
9.常温下,将0.1 L 0.2mol/L KMnO4酸性溶液与一定量pH=3的草酸(HOOC—COOH)溶液混合,放出V L气体。NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.pH=3的草酸溶液中含有H+数目为0.001NA
B.当1 mol KMnO4被还原时强酸提供H+数目为NA
C.1 mol HOOC—COOH中含共用电子对数目为9NA
D.该反应释放CO2分子数目为NA
答案 C
解析 没有给出溶液体积,无法计算H+数目,A错误;根据反应2MnO+5HOOC—COOH+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O可知,当1 mol KMnO4被还原时,强酸提供H+数目为3NA,B错误;1个HOOC—COOH分子中含有2个碳氧双键、1个碳碳单键、2个碳氧单键、2个氢氧键,共有9对共用电子对,故1 mol HOOC—COOH中含共用电子对数目为9NA,C正确;常温下不能用22.4 L/mol计算气体的物质的量,D错误。
配套作业
一、选择题
1.某氖原子的质量是a g,12C原子的质量是b g,用NA表示阿伏加德罗常数,则以下叙述中错误的是( )
A.该氖原子的相对原子质量为12a/b
B.W g该氖原子的物质的量为W/aNA mol
C.W g该氖原子所含的质子数为10W/a
D.氖元素的摩尔质量为aNA g·mol-1
答案 D
解析 只知道某元素某个原子的摩尔质量不能确定该元素的摩尔质量,D错误。
2.NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述正确的是( )
A.0.1 mol C2H6O分子中含有C—H键数为0.5NA
B.0.1 mol Cl2和0.1 mol HI充分反应后气体分子数为0.2NA
C.CO2通过Na2O2使其增重2.8 g,反应中转移电子数为0.2NA
D.3.0 g甲醛(HCHO)和乙酸的混合物中含有的原子总数为0.4NA
答案 D
解析 C2H6O有CH3OCH3、CH3CH2OH两种结构,0.1 mol CH3OCH3分子中含有C—H键数为0.6NA,A错误;根据2HI+Cl2===2HCl+I2可知,0.1 mol Cl2和0.1 mol HI反应,得到0.1 mol HCl、0.05 mol I2,剩余0.05 mol Cl2,故反应后气体分子为0.1 mol HCl、0.05 mol Cl2,气体分子数为0.15NA,B错误;根据2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 Δm=56可知,当转移2 mol电子时增重56 g,故增重2.8 g时,转移电子数为0.1NA,C错误;设甲醛的质量为x g,则混合物中含有的原子总数为(×4+×8)×NA=0.4NA,D正确。
3.下列说法不正确的是( )
A.温度相同、体积相同的O2(g)和N2(g)分子数相同
B.等温等压下,SO2气体与CO2气体的密度之比等于16∶11
C.温度和容积相同的两气罐中分别盛有5 mol O2(g)和2 mol N2(g),两气罐中的压强之比等于5∶2
D.等温等压条件下,5 mol O2(g)和2 mol H2(g)的体积之比等于5∶2
答案 A
解析 温度相同、体积相同,但没有说明压强是否相同,因此无法推出物质的量是否相同,A错误。
4.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述中正确的是( )
A.CH4与P4的分子结构都是正四面体形,因此在NA个CH4分子或P4分子中都含有NA个共价键
B.在含NA个硅原子的二氧化硅晶体中含有4NA个Si—O键
C.5.6 g Fe与含0.2 mol HNO3的溶液充分反应,至少失去0.2NA个电子
D.NA个Fe3+完全水解可以得到NA个氢氧化铁胶体粒子
答案 B
解析 1个甲烷分子中含4个C—H共价键,而1个P4分子中含6个P—P共价键,故NA个CH4分子中含4NA个C—H共价键,而NA个P4分子中含6NA个P—P共价键,A错误;1 mol二氧化硅中含1 mol硅原子,故含NA个硅原子的二氧化硅晶体的物质的量为1 mol,而1 mol SiO2中含4 mol Si—O键,即4NA个Si—O键,B正确;5.6 g铁的物质的量为0.1 mol,0.1 mol铁与0.2 mol HNO3反应,铁过量,故反应后铁呈+2价,由于铁过量,故失去的电子总数小于0.2NA,C错误;一个氢氧化铁胶体粒子是多个氢氧化铁粒子的聚集体,故1 mol Fe3+完全水解得到的氢氧化铁胶体粒子数目小于NA,D错误。
5.用固体样品配制一定物质的量浓度的溶液,需经过称量、溶解、转移溶液、定容等操作。下列图示对应的操作规范的是( )
答案 B
解析 A项,称量时应为左物右码,错误;B项正确;C项,转移溶液时应用玻璃棒引流,错误;D项,定容时胶头滴管不能伸到容量瓶内部,错误。
6.下列有关实验操作或判断正确的是( )
A.配制一定物质的量浓度的溶液,定容时俯视刻度线会导致所配溶液浓度偏小
B.需要95 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液,可选用100 mL容量瓶来配制
C.用100 mL的量筒量取5.2 mL的盐酸
D.称取1.06 g无水碳酸钠,加入100 mL容量瓶中,加水溶解、定容,可得100 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液
答案 B
解析 A项,定容时俯视刻度线会导致所配溶液体积偏小,浓度偏大;C项,量取5.2 mL盐酸可用10 mL量筒,用100 mL量筒误差太大;D项,容量瓶中不可溶解固体。
7.实验室开放日,小明同学走进实验室,观察到盐酸试剂瓶上的标签如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.由标签中的危险品标志可知浓盐酸有剧毒
B.该盐酸的物质的量浓度为1.19 mol/L
C.用该盐酸配制250 mL 2.0 mol/L的稀盐酸需选取100 mL量筒
D.开瓶前,该盐酸试剂瓶中含有的Cl-为5.95NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
答案 D
解析 该危险品标志是腐蚀品的标志,A错误;该盐酸的物质的量浓度为=11.9 mol/L,B错误;配制250 mL 2.0 mol/L的稀盐酸需该浓盐酸的体积为≈42.0 mL,需选取50 mL量筒,C错误;开瓶前,该盐酸试剂瓶中含有的Cl-为
=5.95 mol,D正确。
8.以NA表示阿伏加德罗常数,下列说法中正确的是( )
A.8 g CH4中含有的共价键总数为NA
B.3.2 g的Cu与足量的浓硝酸反应生成的气体分子数为0.1NA
C.含有NA个中子的D2O的质量为2.0 g
D.pH=2的硫酸氢钠溶液中的硫酸根离子数为0.01NA
答案 C
解析 8 g甲烷的物质的量为0.5 mol,0.5 mol甲烷中含有2 mol碳氢共价键,含有的共价键数为2NA个,A错误;3.2 g铜的物质的量为0.05 mol,0.05 mol铜与足量浓硝酸反应失去0.1 mol电子,根据得失电子守恒,能够生成0.1 mol二氧化氮,由于二氧化氮与四氧化二氮存在转化平衡,所以反应生成的气体分子的物质的量小于0.1 mol,气体分子数小于0.1NA,B错误;含有NA个中子的D2O的物质的量为0.1 mol,0.1 mol重水的质量为2.0 g,C正确;溶液体积不明确,故溶液中硫酸根离子的个数无法计算,D错误。
9.配制一定物质的量浓度的溶液时,如果所配溶液浓度偏小,原因可能是( )
A.转移时没有洗涤烧杯和玻璃棒2~3次
B.定容时,俯视液面使之与刻度线相平
C.溶解时放出了大量的热,但未等温度恢复为常温就开始转移
D.转移溶液前,容量瓶不干燥,留下少量的水
答案 A
解析 没有洗涤烧杯和玻璃棒,导致配制的溶液中溶质的物质的量偏小,配制的溶液浓度偏低,A正确;定容时,俯视液面使之与刻度线相平,导致加入的蒸馏水体积偏小,配制的溶液浓度偏高,B错误;溶解时放出了大量的热,但未等温度恢复为常温就开始转移,导致配制的溶液体积偏小,溶液浓度偏高,C错误;容量瓶中有少量水,对溶液中溶质的物质的量及最终溶液体积无影响,则不影响配制结果,D错误。
10.标准状况下V L氨气溶解在1 L水中(水的密度近似为1 g·mL-1),所得溶液的密度为ρ g·mL-1,溶质的质量分数为w,物质的量浓度为c mol·L-1,则下列关系中不正确的是( )
A.ρ= B.w=
C.w= D.c=
答案 A
解析 由c=== mol·L-1,D正确;由上式可推知:ρ=,A错误;由c=可得w==,B正确;w=
=
=,C正确。
11.(2018·唐山一模)NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,11.2 L C2H5OH含有的氢原子数为3NA
B.25 ℃时,1 L pH=12的碳酸钠溶液中含有Na+的数目为0.02NA
C.过氧化钠与水反应时,生成0.5 mol O2转移的电子数为NA
D.2 mol SO2和1 mol O2在一定条件下充分反应,所得混合气体的分子数等于2NA
答案 C
解析 乙醇在标准状况下为液态,无法计算乙醇的物质的量,A错误;pH=12即c(H+)=10-12 mol/L,但无法求得c(Na+),则Na+的数目也无法计算,B错误;SO2与O2的反应为可逆反应,反应不能进行到底,故反应达到平衡状态时,气体总分子数设为N,则3NA>N>2NA,D错误。
12.(2018·广东五校联考)用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是( )
A.62 g Na2O溶于水后所得溶液中含有的O2-数为NA
B.在含Al3+总数为NA的AlCl3溶液中,Cl-总数大于3NA
C.常温常压下,16 g甲基(—13CH3)所含的中子数为10NA
D.0.5 mol Cu和足量浓硝酸反应一定生成22.4 L NO2
答案 B
解析 Na2O溶于水后,与水反应生成氢氧化钠,在氢氧化钠溶液中不存在O2-,A错误;AlCl3是强酸弱碱盐,少量Al3+水解生成Al(OH)3,所以Al3+总数为NA的AlCl3溶液中Cl-总数大于3NA,B正确;16 g甲基(—13CH3)的物质的量为1 mol,含有的中子数为7NA,C错误;没有给出气体所处的温度和压强,不能用标准状况下的气体摩尔体积进行计算,D错误。
13.(2018·山东高三调研)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.将100 mL 0.1 mol·L-1的FeCl3溶液滴入沸水中可制得Fe(OH)3胶粒的数目为0.01NA
B.Na2O2与足量的水反应生成1 mol O2,转移电子数目为2NA
C.某密闭容器中有2 mol SO2和1 mol O2,在一定条件下充分反应,转移的电子数为4NA
D.18 g重水(D2O)所含的电子数为10NA
答案 B
解析 Fe(OH)3胶粒是Fe(OH)3的聚集体,0.01 mol FeCl3制得的Fe(OH)3胶粒数小于0.01NA,A错误;反应2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑中生成1 mol O2时,转移电子数目为2NA,B正确;2SO2+O22SO3是可逆反应,2 mol SO2和1 mol O2不能完全反应,转移的电子数小于4NA,C错误;重水(D2O)的相对分子质量为20,1个D2O中所含电子数为10,故18 g重水所含电子数为×10×NA=9NA,D错误。
二、填空题
14.(2018·大连模拟)某研究性学习小组欲测室温下(25 ℃、101 kPa)的气体摩尔体积,请回答以下问题。
该小组设计的简易实验装置如下图所示:
该实验的主要操作步骤如下:
①配制100 mL 1.0 mol·L-1的盐酸溶液;
②用________(填仪器名称并注明规格)量取10.0 mL 1.0 mol·L-1的盐酸溶液加入锥形瓶中;
③称量a g已除去表面氧化膜的镁条,并系于铜丝末端,为使HCl全部参加反应,a的数值至少为________;
④往广口瓶中装入足量水,按上图连接好装置,检查装置的气密性;
⑤反应结束后待体系温度恢复到室温,读出量筒中水的体积为V mL。
请将上述步骤补充完整并回答下列问题。
(1)用文字表述实验步骤④中检查装置气密性的方法:
______________________________________________________________。
(2)实验步骤⑤中应选用______(填序号)的量筒。
A.100 mL B.200 mL C.500 mL
读数时除恢复到室温外,还要注意________________________。
(3)若忽略水蒸气的影响,在实验条件下测得气体摩尔体积的计算式为Vm=________,若未除去镁条表面的氧化膜,则测量结果________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
答案 ②10 mL量筒 ③0.12
(1)向广口瓶中加水没过长导管口,塞紧瓶塞,两手掌紧贴锥形瓶外壁一会儿,如果观察到广口瓶中长导管内有一段水柱高出液面,表明装置气密性良好
(2)B 量筒内的液面与集气瓶内液面相平
(3)0.2V L·mol-1 偏小
解析 ③因HCl的物质的量为0.01 mol,由反应Mg+2HCl===MgCl2+H2↑知,HCl可与0.005 mol Mg完全反应,为保证HCl完全反应,故镁应不少于0.005 mol×24 g·mol-1=0.12 g。
(2)实验中产生的气体在标准状况下的体积为0.005 mol×22.4 L·mol-1=0.112 L=112 mL,考虑到室温时气体的体积稍大些,再考虑通常仪器规格应略大且越接近,误差越小,故选B。读数时注意量筒内的液面与广口瓶中液面相平,保证气压相等。
(3)Vm是气体的体积(排出水的体积)与气体的物质的量之比。若未除去表面的氧化膜,导致氧化膜耗酸,从而放出H2的体积变小,则Vm偏小。
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