还剩26页未读，
继续阅读
所属成套资源：全套2023届高考化学二轮复习专题课时学案
成套系列资料，整套一键下载
2023届高考化学二轮复习专题一化学语言与概念选择题突破一化学计量及其应用学案
展开
这是一份2023届高考化学二轮复习专题一化学语言与概念选择题突破一化学计量及其应用学案，共29页。
专题一 化学语言与概念
选择题突破一 化学计量及其应用
阿伏加德罗常数及其应用
1.(2022·全国甲卷,11)NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( C )
A.25 ℃,101 kPa下,28 L氢气中质子的数目为 2.5NA
B.2.0 L 1.0 mol·L-1 AlCl3溶液中,Al3+的数目为2.0NA
C.0.20 mol苯甲酸完全燃烧,生成CO2的数目为1.4NA
D.电解熔融CuCl2,阴极增重6.4 g,外电路中通过电子的数目为0.10NA
解析:25 ℃、101 kPa不是标准状况,不能用标准状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2.0 L 1.0 mol·L-1AlCl3溶液中Al3+的数目小于2.0NA,故B错误;根据碳原子守恒,0.2 mol苯甲酸(C7H6O2)完全燃烧生成1.4 mol CO2,数目为1.4NA,故C正确;电解熔融CuCl2时,阴极反应为Cu2++2e-Cu,阴极增加的质量为Cu的质量,6.4 g Cu的物质的量为0.1 mol,根据阴极反应可知,外电路中通过电子的物质的量为0.2 mol,数目为0.2NA,故D错误。
2.(2022·海南卷,7)在2.8 g Fe中加入100 mL 3 mol·L-1 HCl,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 )
A.反应转移电子为0.1 mol
B.HCl溶液中Cl-数为3NA
C.2.8 g 56Fe含有的中子数为1.3NA
D.反应生成标准状况下气体3.36 L
解析:2.8 g Fe的物质的量为0.05 mol,100 mL 3 mol·L-1 HCl中H+和Cl-的物质的量均为0.3 mol,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+,该反应转移电子为0.1 mol,A正确;HCl溶液中Cl-的物质的量为0.3 mol,因此,Cl-数为0.3NA,B不正确;56Fe的质子数为26,中子数为30,2.8 g 56Fe的物质的量为0.05 mol,因此,2.8 g 56Fe含有的中子数为1.5NA,C不正确;反应生成H2的物质的量为0.05 mol,在标准状况下的体积为1.12 L,D不正确。
3.(2021·湖南卷,5)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( D )
A.18 g H218O含有的中子数为10NA
B.0.1 mol·L-1 HClO4溶液中含有的H+数为0.1NA
C.2 mol NO与1 mol O2在密闭容器中充分反应后的分子数为2NA
D.11.2 L CH4和22.4 L Cl2(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数为1.5NA
解析:1个18O原子含有10个中子,H原子不含中子,所以每个H218O分子中含有10个中子,H218O的摩尔质量为20 g·mol-1,故18 g H218O的物质的量为 0.9 mol,则18 g H218O中含有的中子数为9NA,A错误;HClO4为强酸,在溶液中完全电离,则0.1 mol·L-1 HClO4溶液中H+的物质的量浓度为0.1 mol·L-1,由于题中未给出溶液体积,所以无法计算H+的数目,B错误;2 mol NO与1 mol O2恰好完全反应生成2 mol NO2,由于存在平衡2NO2N2O4,所以充分反应后容器中的分子数小于2NA,C错误;甲烷与氯气发生取代反应,反应前后反应物与生成物的物质的量之和不变,则反应后的分子数为11.2 L+22.4 L22.4 L·mol-1×NA mol-1=1.5NA,D正确。
以物质的量为中心的计算
1.(2021·山东卷,6)X、Y均为短周期金属元素,同温同压下,0.1 mol X的单质与足量稀盐酸反应,生成H2体积为V1 L;0.1 mol Y的单质与足量稀硫酸反应,生成H2体积为V2 L。下列说法错误的是( D )
A.X、Y生成H2的物质的量之比一定为V1V2
B.X、Y消耗酸的物质的量之比一定为2V1V2
C.产物中X、Y化合价之比一定为V1V2
D.由V1V2一定能确定产物中X、Y的化合价
解析:设与1 mol X反应消耗HCl的物质的量为a mol,与1 mol Y反应消耗H2SO4的物质的量为b mol,根据转移电子守恒以及H原子守恒可知X～aHCl～a2H2～Xa+、Y～bH2SO4～bH2～Y2b+。同温同压下,气体体积之比等于其物质的量之比,因此X、Y生成H2的物质的量之比一定为V1V2,故A正确;X、Y反应过程中消耗酸的物质的量之比为ab,因a2b=10V110V2=V1V2,因此ab=2V1V2,故B正确;产物中X、Y化合价之比为a2b,由B项分析可知 a2b=V1V2,故C正确;因短周期金属单质与稀盐酸或稀硫酸反应时,生成的盐中金属元素化合价有+1、+2、+3三种情况,因此存在a=1,2,3,b=0.5,1的多种情况,由ab=2V1V2可知,当a=1,b=0.5时,V1V2=1,当a=2,b=1时,V1V2=1,两种情况下X、Y的化合价不同,因此根据V1V2可能无法确定X、Y的化合价,故D错误。
2.(2020·北京卷,5)下列说法正确的是( C )
A.同温同压下,O2和CO2的密度相同
B.质量相同的H2O和D2O(重水)所含的原子数相同
C.物质的量相同的CH3CH2OH和CH3OCH3所含共价键数相同
D.室温下,pH相同的盐酸和硫酸中,溶质的物质的量浓度相同
解析:同温同压下,O2和CO2的体积相同时,其质量之比为32∶44,则密度之比为32∶44,不相同,A错误;质量相同的H2O和D2O(重水)的物质的量之比为20∶18,分子中均含有3个原子,则所含的原子数之比为20∶18,不相同,B错误;每个CH3CH2OH和CH3OCH3中含共价键数均为8,则物质的量相同的CH3CH2OH和CH3OCH3所含共价键数相同,C正确;室温下,pH相同的盐酸和硫酸中,氢离子的浓度相等,硫酸能电离出2个氢离子,而HCl只能电离出1个,故pH相同的盐酸和硫酸的物质的量浓度不相同,D错误。
化学计量及其应用主要包括两个考查角度:阿伏加德罗常数及其应用和以物质的量为中心的计算。其中阿伏加德罗常数的应用为高考命题热点题型,侧重从原子结构、物质的组成、物质的聚集状态、溶液的组成、化学平衡等方面设置陷阱,综合考查知识的分析与迁移应用能力。而以物质的量为中心的计算,侧重考查以物质的量为中心,相互之间的转化关系。
化学计量及其应用常以选择题的形式出现,题目以物质的量为桥梁,将宏观概念(物理量、化学反应、平衡理论)与微观粒子(原子、分子、离子、质子、中子、电子及特定组合)相结合,综合考查化学计量间的换算。
透析命题5大陷阱,妙杀NA题
1.从物质状态和条件设置的角度设置陷阱
典型示例
判断
正误
归纳总结
(1)22.4 L Cl2中含有的分子数为NA
×
(1)看“气体”是否在“标准状况”:
标准状况(0 ℃、101 kPa)下气体摩尔体积约为 22.4 L·mol-1,非标准状况下的气体与标准状况下的非气体均不适用22.4 L·mol-1进行物质的量的计算。
(2)看“标准状况”下,物质是否为“气体”:
标准状况下的非气态物质:H2O、苯、CCl4、CH2Cl2、CHCl3、CH3OH、CH3CH2OH、CH3COOH、溴、HF、NO2、SO3及碳原子数大于4的烃等。
(3)注意n=mM、n=NNA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)常温常压下,16 g O3中含有的质子数为8NA
√
(3)室温下,1 mol CH4中含有5NA个原子
√
(4)标准状况下,11.2 L CH3CH2OH中含有分子的数目为0.5NA
×
(5)锌与足量的稀硫酸反应生成22.4 L H2,转移电子数为2NA
×
(6)2.24 L(标准状况)苯在O2中完全燃烧,得到0.6NA个CO2分子
×
2.从有关物质的组成和结构的角度设置陷进
典型示例
判断
正误
归纳总结
(1)2.0 g H218O与D2O的混合物中所含中子数为NA
√
(1)熟记特殊物质中所含粒子(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目,常考查的特殊粒子如Ne、D2O、18O2、臭氧(O3)、白磷(P4)、H37Cl、—OH、OH-等。
(2)一定质量含某核素的物质中的质子、中子、电子或原子的数目。
(3)明确特殊物质的结构,Na2O2、KO2、NaHSO4中的阴、阳离子个数比,如Na2O2是由Na+和O22-构成,而不是Na+和O2-;注意物质的存在形态不同,离子的种类、数目不同,如NaCl为离子化合物,只有离子,没有分子等。
(4)记最简式相同的物质,如NO2和N2O4、乙烯和丙烯(C3H6)等,如质量相同的乙烯和丙烯所含的原子数、电子数均相等。
(5)有机物中共价键的数目(苯环中无碳碳双键)。
(6)一定物质的量的SiO2中含Si—O键、1 mol C(金刚石或石墨)中含C—C键、1 mol P4中含P—P键、1 mol H2O2中共价键的数目。
(7)记住摩尔质量相同的物质,如N2、CO、C2H4等。
(8)含NA个Fe(OH)3的氢氧化铁胶体的胶粒数小于NA
(2)78 g苯中含有碳碳σ键的数目为6NA,π键的数目为3NA
×
(3)28 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2NA
√
(4)48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中sp3杂化的碳原子数目为4NA
√
(5)4.5 g SiO2晶体中含有的硅氧键的数目为0.3NA
√
3.从电解质溶液中所含离子数目的角度设置陷阱
典型示例
判断
正误
归纳总结
(1)1 L 0.1 mol·L-1的乙酸溶液中含H+的数目为0.1NA
×
(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 mol·L-1,与电解质的组成无关;0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.1 mol·L-1,与电解质的组成有关
(2)将0.1 mol FeCl3溶于水中形成胶体后,含有胶体粒子的数目为0.1NA
×
(3)25 ℃时,pH=13的1.0 L Ba(OH)2溶液中含有的OH-数目为0.2NA
×
(4)1.0 L 0.1 mol·L-1Na2S溶液中含有的S2-数为0.1NA
×
(5)0.1 L 3.0 mol·L-1的NH4NO3溶液中含有的NH4+的数目为0.3NA
×
(6)等体积、等物质的量浓度的NaCl和KCl溶液中,阴、阳离子数目之和均为2NA
×
4.从氧化还原反应中电子转移的角度设置陷阱
典型示例
判断
正误
归纳总结
(1)1 mol Fe与过量氯气反应,转移2NA个电子
×
(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+
(2)1 mol Cl2参加反应转移电子数一定为2NA
×
(3)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
√
(4)KIO3+6HIKI+3H2O+3I2中,生成1 mol I2转移电子的总数为2NA
×
(5)标准状况下,6.72 L NO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA
×
(6)分别用Na2O2和KMnO4制得1 mol O2,转移的电子数皆为4NA
×
(7)64 g铜与一定浓度的硝酸溶液完全反应时转移的电子数为2NA
√
5.从特定反应中判断离子数目的角度设置陷阱
典型示例
判断
正误
归纳总结
(1)密闭容器中1 mol N2与3 mol H2充分反应,生成2 mol NH3
×
(1)隐含“可逆反应”。
2SO2+O22SO3,
2NO2N2O4,
N2+3H22NH3,
Cl2+H2OHCl+HClO。
(2)隐含“浓度的变化”。
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,
Cu+2H2SO4(浓)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+O22NO2。
(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
(2)50 mL 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA
×
(3)含2 mol硫酸的浓硫酸与足量铜共热,转移的电子数为2NA
×
(4)常温下,将56 g Fe投入足量浓硝酸中,反应转移电子数为3NA
×
(5)100 g质量分数为17%的氨水中含有的NH3分子数为NA
×
以物质的量为中心的计算必备知识
阿伏加德罗常数及其应用
1.(2022·山东临沂一模)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( A )
A.92 g甲苯中σ键总数为 15NA
B.标准状况下,11.2 L CH2Cl2中含有的原子总数为2.5NA
C.常温下,0.5 mol·L-1Na2S溶液中S2-数目小于0.5NA
D.一定条件下,0.1 mol H2和0.1 mol I2充分反应后转移电子总数为0.2NA
解析:92 g甲苯中σ键总数为92 g92 g·mol-1×15×NA mol-1=15NA,A正确;标准状况下CH2Cl2是无色液体,故无法计算11.2 LCH2Cl2中含有的原子总数,B错误;虽然S2-会发生水解反应,但未告知溶液的体积,故常温下,0.5 mol·L-1Na2S溶液中S2-数目不一定小于0.5NA,C错误;H2(g)+I2(g)2HI(g)是一个可逆反应,一定条件下,0.1 mol H2和0.1 mol I2充分反应后转移电子总数小于0.2NA,D错误。
2.(2022·广东湛江一模)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( D )
A.常温常压下,22.4 L甲醇中含有羟基的数目小于NA
B.12.0 g熔融NaHSO4中含有氢离子的数目为0.1NA
C.1 L 1 mol·L-1氨水中含有NH3·H2O分子的数目为NA
D.H2与碘蒸气反应生成1 mol HI时转移电子的数目为NA
解析:常温常压下,甲醇为液体,缺少密度不能判定所含羟基数目,A错误;NaHSO4熔融状态下硫酸氢根离子不能电离出氢离子,B错误;1 L 1 mol·L-1氨水中含有NH3·H2O分子、NH3分子、NH4+数目之和为NA,C错误;由化学方程式H2(g)+I2(g)2HI(g)可知,生成1 mol HI时有0.5 mol H2和0.5 mol I2参加反应,转移电子的数目为NA,D正确。
解答阿伏加德罗常数类题目的三步骤
以物质的量为中心的计算
1.(2022·辽宁沈阳联考)镁与不同浓度的硝酸溶液反应可得到NO2、NO、N2O、NH4NO3、H2等还原产物(每种情况只考虑生成一种还原产物),下列说法错误的是( D )
A.24 g镁与足量某浓度的硝酸溶液充分反应生成NH4NO3时消耗2.5 mol HNO3
B.消耗等量的镁生成的还原产物的物质的量最多的是NO2
C.生成氢气时所用硝酸浓度应小于生成其他产物时所用硝酸浓度
D.生成等物质的量的NO和N2O,消耗镁的物质的量之比为3∶4
解析:24 g镁与硝酸反应失去2 mol电子,根据得失电子守恒,生成的NH4NO3为25-(-3) mol=0.25 mol,同时生成1 mol Mg(NO3)2,根据氮原子守恒,消耗的硝酸为0.25 mol×2+1 mol×2=2.5 mol,A正确;生成等物质的量的各种还原产物时需要电子最少的是NO2,因此消耗等量的镁生成的还原产物的物质的量最多的是NO2,B正确;硝酸浓度较大时硝酸根离子的氧化性强于氢离子的,因此会得到含氮的还原产物,生成氢气时硝酸浓度应该很小,C正确;生成等物质的量的NO和N2O需要的电子的物质的量之比为(5-2)∶[(5-1)×2]=3∶8,因此消耗镁的物质的量之比为3∶8,D错误。
2.(2022·山东青岛模拟)实验室中利用氧化铜和氧化铁混合物进行如图实验。下列说法错误的是( D )
A.“3.04 g固体”一定是铁铜混合物
B.“溶液2”中溶质的物质的量为0.1 mol
C.混合物中含氧元素的物质的量为0.06 mol
D.反应②能生成0.04 g H2
解析:实验中得到溶液1发生的反应为CuO+H2SO4CuSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O,得到溶液2可能发生的反应为Fe2(SO4)3+Fe3FeSO4、Fe+H2SO4FeSO4+H2↑、CuSO4+FeFeSO4+Cu,设氧化铁的物质的量为x mol、氧化铜的物质的量为 y mol,由氧化物的质量可得,160x+80y=4,由反应的化学方程式可得,64y+5.6-56(x+y+0.1-3x-y)=3.04,联立解得x=0.01、y=0.03,则4 g固体中含有1.6 g氧化铁、2.4 g氧化铜,3.04 g固体中含有1.92 g铜、1.12 g铁,溶液1中含有 0.01 mol Fe2(SO4)3、0.03 mol CuSO4、0.04 mol H2SO4,溶液2中含有0.1 mol FeSO4。由分析可知,3.04 g固体中含有1.92 g铜、1.12 g铁,故A正确;溶液2中含有0.1 mol硫酸亚铁,故B正确;4 g 固体中含有0.01 mol氧化铁、0.03 mol氧化铜,混合物中含氧元素的物质的量为0.06 mol,故C正确;溶液1中硫酸的物质的量为0.04 mol,则与铁反应生成氢气的质量为0.04 mol×2 g/mol=0.08 g,故D错误。
以物质的量(n)为中心的计算
注意:气体摩尔体积(Vm)与温度、压强有关,在进行相关计算时,要先看气体是否处于标准状况下,否则不能利用“Vm=22.4 L·mol-1”进行计算。
专项训练1 阿伏加德罗常数及其应用
1.(2022·山东泰安二模)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是( D )
A.11.2 L CH4和22.4 L Cl2(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数一定为1.5NA
B.120 g MgSO4与NaHSO4的固体混合物中含有阳离子总数一定为NA
C.3.2 g Cu完全溶于一定量的浓硝酸,转移电子数一定为0.1NA
D.2.3 g C2H6O中含有的C—H共价键数目一定为0.3NA
解析:标准状况下11.2 L CH4的物质的量为0.5 mol,22.4 L Cl2的物质的量为1 mol,由于甲烷与氯气的反应前后分子数始终不变,则反应后分子的总物质的量仍然为0.5 mol+1 mol=1.5 mol,反应后的分子数为1.5NA,故A正确;MgSO4与NaHSO4的摩尔质量相同,则120 g MgSO4与NaHSO4的固体混合物的总物质的量为1 mol,且两固体中阳离子数相同,则含有阳离子总数一定为NA,故B正确;3.2 g Cu的物质的量为0.05 mol,完全溶于一定量的浓硝酸,被氧化形成Cu2+,则转移电子数一定为0.1NA,故C正确;2.3 g C2H6O的物质的量为0.05 mol,C2H6O可以是乙醇也可以是二甲醚,两种分子中含有的C—H共价键数目分别为5和6,则C—H共价键总数不一定为0.3NA,故D错误。
2.(2022·广东汕头一模)2021年,我国科学家首次在实验室实现CO2到淀粉的全合成,其合成路线如图。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列有关说法不正确的是( D )
A.标准状况下,11.2 LCO2中含有共用电子对数目为2NA
B.反应②、③无法在高温下进行
C.反应②中,3.2 g CH3OH生成HCHO时转移电子数目为0.2NA
D.1 mol DHA与乙酸发生取代反应,可消耗乙酸分子数目为NA
解析:CO2的结构式为OCO,标准状况下 11.2 L CO2中含有共用电子对数目为0.5 mol×4×NA mol-1=2NA,故A正确;反应②、③需要用酶作催化剂,则反应②、③无法在高温下进行,故B正确;反应②中,
3.2 g CH3OH生成HCHO时转移电子数目为3.2 g32 g·mol-1×2×NA mol-1=0.2NA,故C正确;1个DHA分子中含有2个羟基,1 mol DHA与乙酸发生取代反应,可消耗 2 mol 乙酸,故D错误。
3.(2022·福建厦门二模)设NA为阿伏加德罗常数的值。由电化学固氮得到的AlN转化为NH3的反应为AlN+NaOH+3H2ONa[Al(OH)4]+NH3↑,下列说法不正确的是( B )
A.固氮过程中,每生成1 mol AlN转移的电子数目为3NA
B.室温下,pH为13的NaOH溶液中OH-数目为0.1NA
C.标准状况下,1.12 L NH3中含有的电子数目为0.5NA
D.11.8 g Na[Al(OH)4]中含有的共价键数目为0.8NA
解析:固氮过程中,Al与N2反应生成AlN,则每生成1 mol AlN转移的电子数目为3NA,A正确;pH为13的NaOH溶液的体积未知,无法计算溶液中所含OH-的数目,B不正确;标准状况下,1.12 L NH3的物质的量为0.05 mol,每个NH3分子中含有10个电子,则1.12 L NH3 中含有的电子数目为0.5NA,C正确;11.8 g Na[Al(OH)4]的物质的量为11.8 g118 g/mol=
0.1 mol,每个[Al(OH)4]-中含有8个共价键,则11.8 g Na[Al(OH)4]中含有的共价键数目为 0.8NA,D正确。
4.(2022·广东茂名一模)解耦电解水可实现用电低谷期的过剩电力向氢能的高效转化,一种以多硫化物离子为介质的转化关系如图。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( C )
A.1 mol S2-含有质子数目为 18NA
B.16 g O2含有O原子数目为 2NA
C.用电低谷期:生成1 mol Sx2-得到电子数目为 2NA
D.用电高峰期:1 mol H2O发生还原反应生成 22.4 L H2
解析:S的质子数为16,S2-为S原子得到2个电子形成,与质子数无关,则1 mol S2-含有质子数目为16NA,故A错误;16 g O2的物质的量为n=mM=16 g32 g/mol=0.5 mol,含有O原子数目为NA,故B错误;用电低谷期反应为
由上式可知,当该反应生成1 mol Sx2-时,得到电子数目为2NA,故C正确;未注明气体的条件是否为标准状况下,故D错误。
5.(2022·湖南衡阳二模)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( C )
A.10 g D218O中含有的中子数为6NA
B.标准状况下,11.2 L HF含有的分子数为0.5NA
C.向100 mL 0.2 mol·L-1的醋酸溶液中加入醋酸钠固体至溶液恰好呈中性,溶液中醋酸分子数为0.02NA
D.1 L 0.1 mol·L-1的K2Cr2O7溶液中Cr2O72-的数目为0.1NA
解析:D218O中含有的中子数为12,则10 g D218O中含有的中子数为10 g22 g·mol-1×12×NA mol-1<6NA,A错误;在标准状况下,HF不是气体,因此不能根据HF的体积计算其中含有的分子数,B错误;根据溶液呈电中性,因此有c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),溶液的pH=7,c(H+)=
c(OH-),推出c(Na+)=c(CH3COO-),可以认为CH3COOH没有电离,CH3COO-没有水解,因此溶液中醋酸分子的物质的量为100×10-3L×
0.2 mol·L-1=0.02 mol,C正确;K2Cr2O7溶液中存在水解平衡Cr2O72-+
H2O2CrO42-+2H+,所以 1 L 0.1 mol·L-1的K2Cr2O7溶液中Cr2O72-的数目小于0.1NA,D错误。
6.(2022·重庆一模)Cu2HgI4是一种红色固体,常用作示温涂料。制备反应为2CuSO4+SO2+K2HgI4+2H2OCu2HgI4↓+K2SO4+2H2SO4。已知:NA表示阿伏加德罗常数的值。下列有关化学方程式中的物质说法正确的是( A )
A.上述反应中生成1 mol Cu2HgI4时,转移的电子数为2NA
B.标准状况下,44.8 L水中所含O原子数为2NA
C.标准状况下,22.4 LSO2与足量的O2反应,生成 SO3的分子数为NA
D.1 L 0.1 mol/L CuSO4溶液中Cu2+数目为0.1NA
解析:题述反应中生成1 mol Cu2HgI4时,有1 mol SO2被氧化为SO42-,则转移的电子数为2NA,故A正确;标准状况下水不是气态,44.8 L水的物质的量大于2 mol,所以所含氧原子数大于2NA,故B错误;SO2与O2的反应为可逆反应,所以标准状况下,22.4 L SO2与足量的O2反应,生成SO3的分子数小于NA,故C错误;CuSO4为强酸弱碱盐,所以Cu2+会水解,则1 L 0.1 mol/L CuSO4溶液中Cu2+数目小于0.1NA,故D错误。
专项训练2 以物质的量为中心的计算
1.(2022·广东汕头模拟)国际学术期刊发表了我国中科院天津工业生物所在人工合成淀粉方面取得重大颠覆性、原创性突破,首次在实验室实现以二氧化碳(CO2)为原料人工合成淀粉[(C6H10O5)n]。下列有关二氧化碳和淀粉的说法正确的是( D )
A.常温常压下,1 mol CO2的体积约为22.4 L
B.淀粉的摩尔质量为162 g·mol-1
C.淀粉中C、H、O的质量之比为6∶10∶5
D.22 g CO2的物质的量为0.5 mol
解析:常温常压下气体的摩尔体积不是22.4 L·mol-1,因此1 mol CO2的体积不是 22.4 L,A错误;淀粉是高分子化合物,其相对分子质量不固定,无法计算其摩尔质量,B错误;淀粉的化学式为(C6H10O5)n,淀粉中C、H、O的质量之比为72∶10∶80=36∶5∶40,C错误;22 g CO2的物质的量为22 g44 g·mol-1=0.5 mol,D正确。
2.(2022·山东聊城二模)镓(Ga)位于元素周期表中第四周期第ⅢA族,与强酸、强碱溶液均能反应生成H2,是一种应用广泛的金属元素,可用于制造半导体材料氮化镓、砷化镓、磷化镓等。同温同压下,0.1 mol Ga分别与100 mL浓度均为2 mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液充分反应,生成H2的体积分别为V1 L和V2 L。下列说法错误的是( D )
A.V1∶V2=2∶3
B.转移的电子数之比为V1∶V2
C.消耗酸和碱的物质的量之比为3V1∶V2
D.反应前后两溶液的质量变化相等
解析:由2Ga+6HCl2GaCl3+3H2↑,2Ga+2NaOH+2H2O2NaGaO2+3H2↑可知,0.1 mol Ga需消耗0.3 mol HCl,而HCl只有0.2 mol,所以Ga过量,则0.2 mol HCl与Ga反应生成0.1 mol H2,0.1 mol Ga需消耗0.1 mol NaOH,生成0.15 mol H2,同温同压下,气体的体积之比等于气体的物质的量之比,则V1∶V2=2∶3,A正确;Ga与盐酸反应生成
0.1 mol H2,转移0.2 mol电子,Ga与氢氧化钠溶液反应生成
0.15 mol H2,转移0.3 mol电子,所以转移电子数之比为0.2∶0.3=2∶3=V1∶V2,B正确;消耗HCl 0.2 mol,消耗NaOH 0.1 mol,物质的量之比为0.2∶0.1=2∶1=3V1∶V2,C正确;反应前后溶液质量变化即Ga与H2的质量变化,与盐酸反应为Δm1=0.2×13mol×M(Ga)-0.1 mol×M(H2),与氢氧化钠反应为Δm2=0.1 mol×M(Ga)-0.15 mol×M(H2),Δm1≠
Δm2,D错误。
3.(2022·山东淄博模拟)铁和铝都是用途广泛的金属,同温同压下,将m g铁与足量稀硫酸反应,生成H2体积为V1 L;将n g铝与足量浓氢氧化钠溶液反应,生成H2体积为V2 L。下列说法正确的是( A )
A.两反应生成H2的物质的量之比为V1V2
B.m g铁与足量稀硫酸反应,生成H2的物质的量一定为V122.4 mol
C.保持温度、压强不变,将n g铝与足量稀硫酸反应,生成H2体积大
于V2 L
D.参加反应的铁与铝的质量之比mn=28V29V1
解析:同温同压下,气体的物质的量之比等于体积之比,故两反应生成H2的物质的量之比为V1V2,故A正确;未注明气体的条件,无法计算H2的物质的量,故B错误;Al都被反应完,Al的质量不变,产生H2的量也不变,故C错误;根据关系式Fe～H2,n(Fe)=n(H2)=V1Vm mol,根据关系式2Al～3H2,n(Al)=23n(H2)=23×V2Vm mol=2V23Vm mol,则mn=V1Vm×562V23Vm×27=28V19V2,故D
错误。
4.(2022·福建龙岩模拟)已知:As2O3、锌和稀硫酸反应会生成AsH3、硫酸锌和水。现将 4.0 mg 含As2O3的试样和锌、稀硫酸混合恰好完全反应,将生成的AsH3缓慢通过热玻璃管中,AsH3完全分解冷却后得到3 mg固体。下列有关说法错误的是( B )
A.试样中As2O3的质量分数为99%
B.参与反应的锌失去电子的物质的量为1.2×10-4 mol
C.分解产生的氢气在标准状况下体积为1.344 mL
D.若硫酸的物质的量浓度为0.12 mol·L-1,则消耗稀硫酸的体积为
1 mL
解析:As2O3、锌和稀硫酸反应的化学方程式为As2O3+6Zn+6H2SO42AsH3↑+6ZnSO4+3H2O,AsH3分解的化学方程式为2AsH32As↓+3H2,
AsH3完全分解冷却后得到3 mg As,n(As)=mM=3 mg75 g·mol-1=4×10-5 mol,则n(As2O3)=2×10-5 mol,m(As2O3)=2×10-5 mol×198 g·mol-1=3.96 mg,则试样中As2O3的质量分数为3.96 mg4.0 mg×100%=99%,故A正确;反应中As元素化合价由As2O3中+3价降低为AsH3中-3价,Zn中锌元素化合价由0价升高为+2价,根据得失电子守恒,锌失去电子的物质的量为2×10-5×2×6 mol=2.4×10-4mol,故B错误;由AsH3分解反应的化学方程式可知,生成氢气的物质的量为2×10-5 mol×2×32=6×10-5 mol,在标准状况下体积为6×10-5 mol×22.4 L·mol-1=0.001 344 L=1.344 mL,故C正确;由化学方程式As2O3+6Zn+6H2SO42AsH3↑+6ZnSO4+3H2O可知,消耗硫酸的物质的量为2×10-5 mol×6=1.2×10-4 mol,则消耗稀硫酸的体积为1.2×10-4mol0.12mol·L-1=1 mL,故D正确。
5.(2022·重庆一模)溶质均为0.1 mol的HmX、HnY两种酸,HmX与足量铝反应生成H2体积为V1 L(标准状况,下同),HnY与足量锌反应生成H2体积为V2 L。下列说法错误的是( B )
A.HmX和HnY生成氢气的物质的量之比一定为V1V2
B.HmX和HnY消耗铝和锌的物质的量之比一定为3V12V2
C.mn=V1V2
D.由题给条件无法确定m和n的具体数值
解析:由HmX生成H2的物质的量n1=V122.4 mol,由HnY生成H2的物质的量n2=V222.4mol,则两种酸生成H2的物质的量之比为n1n2=V1V2,A正确;设消耗Al的物质的量为x mol,由得失电子守恒得 3x mol=2×V122.4 mol,解得x=V133.6,设消耗Zn的物质的量为y mol,由得失电子守恒得2y mol=
2×V222.4 mol,解得y=V222.4,故消耗铝和锌的物质的量之比为xy=2V13V2,B错误;由于金属足量,故两种酸都完全反应,根据氢元素守恒得,
0.1 mol×m=2×V122.4 mol,解得m=10V111.2,同理0.1 mol×n=2×V222.4mol,解得n=10V211.2,故mn=V1V2,C正确;由C选项分析知,m=10V111.2、n=10V211.2,由于V1、V2具体数值未知,故无法确定m、n具体数值,D正确。
6.(2022·湖南岳阳模拟)将一定量的镁和铜组成的混合物加入过量的稀硝酸中,金属完全溶解(假设反应中还原产物只有NO)。向反应后的溶液中加3 mol/L NaOH溶液至沉淀完全,测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1 g。下列叙述错误的是( D )
A.当金属全部溶解时,电子转移的物质的量为0.3 mol
B.参加反应的金属的总质量在3.6～9.6 g之间
C.当金属全部溶解时,产生的NO气体的体积在标准状况下为2.24 L
D.当生成的沉淀量达到最大时,消耗NaOH溶液的体积为100 mL
解析:反应过程中电子转移的物质的量等于氢氧根离子的物质的量,
n(e-)=n(OH-)=5.1 g17 g/mol=0.3 mol,A正确;根据得失电子守恒得,镁和铜的总的物质的量为0.15 mol,若全为Mg,其质量为0.15 mol×
24 g/mol=3.6 g,若全为Cu,其质量为0.15 mol×64 g/mol=9.6 g,所以参加反应的金属的总质量在3.6～9.6 g之间,B正确;反应过程中转移电子的物质的量为0.3 mol,根据电子转移数目相等,可知反应产生NO的物质的量 n(NO)=0.3mol3=0.1 mol,其在标准状况下的体积V=0.1 mol×22.4 L/mol=2.24 L,C正确;若硝酸无剩余,则参加反应的氢氧化钠的物质的量为 0.3 mol,需要氢氧化钠溶液体积V=0.3mol3mol/L=
0.1 L=100 mL,若硝酸有剩余,消耗的氢氧化钠溶液体积大于100 mL,D错误。
专题一 化学语言与概念
选择题突破一 化学计量及其应用
阿伏加德罗常数及其应用
1.(2022·全国甲卷,11)NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( C )
A.25 ℃,101 kPa下,28 L氢气中质子的数目为 2.5NA
B.2.0 L 1.0 mol·L-1 AlCl3溶液中,Al3+的数目为2.0NA
C.0.20 mol苯甲酸完全燃烧,生成CO2的数目为1.4NA
D.电解熔融CuCl2,阴极增重6.4 g,外电路中通过电子的数目为0.10NA
解析:25 ℃、101 kPa不是标准状况,不能用标准状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2.0 L 1.0 mol·L-1AlCl3溶液中Al3+的数目小于2.0NA,故B错误;根据碳原子守恒,0.2 mol苯甲酸(C7H6O2)完全燃烧生成1.4 mol CO2,数目为1.4NA,故C正确;电解熔融CuCl2时,阴极反应为Cu2++2e-Cu,阴极增加的质量为Cu的质量,6.4 g Cu的物质的量为0.1 mol,根据阴极反应可知,外电路中通过电子的物质的量为0.2 mol,数目为0.2NA,故D错误。
2.(2022·海南卷,7)在2.8 g Fe中加入100 mL 3 mol·L-1 HCl,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 )
A.反应转移电子为0.1 mol
B.HCl溶液中Cl-数为3NA
C.2.8 g 56Fe含有的中子数为1.3NA
D.反应生成标准状况下气体3.36 L
解析:2.8 g Fe的物质的量为0.05 mol,100 mL 3 mol·L-1 HCl中H+和Cl-的物质的量均为0.3 mol,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+,该反应转移电子为0.1 mol,A正确;HCl溶液中Cl-的物质的量为0.3 mol,因此,Cl-数为0.3NA,B不正确;56Fe的质子数为26,中子数为30,2.8 g 56Fe的物质的量为0.05 mol,因此,2.8 g 56Fe含有的中子数为1.5NA,C不正确;反应生成H2的物质的量为0.05 mol,在标准状况下的体积为1.12 L,D不正确。
3.(2021·湖南卷,5)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( D )
A.18 g H218O含有的中子数为10NA
B.0.1 mol·L-1 HClO4溶液中含有的H+数为0.1NA
C.2 mol NO与1 mol O2在密闭容器中充分反应后的分子数为2NA
D.11.2 L CH4和22.4 L Cl2(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数为1.5NA
解析:1个18O原子含有10个中子,H原子不含中子,所以每个H218O分子中含有10个中子,H218O的摩尔质量为20 g·mol-1,故18 g H218O的物质的量为 0.9 mol,则18 g H218O中含有的中子数为9NA,A错误;HClO4为强酸,在溶液中完全电离,则0.1 mol·L-1 HClO4溶液中H+的物质的量浓度为0.1 mol·L-1,由于题中未给出溶液体积,所以无法计算H+的数目,B错误;2 mol NO与1 mol O2恰好完全反应生成2 mol NO2,由于存在平衡2NO2N2O4,所以充分反应后容器中的分子数小于2NA,C错误;甲烷与氯气发生取代反应,反应前后反应物与生成物的物质的量之和不变,则反应后的分子数为11.2 L+22.4 L22.4 L·mol-1×NA mol-1=1.5NA,D正确。
以物质的量为中心的计算
1.(2021·山东卷,6)X、Y均为短周期金属元素,同温同压下,0.1 mol X的单质与足量稀盐酸反应,生成H2体积为V1 L;0.1 mol Y的单质与足量稀硫酸反应,生成H2体积为V2 L。下列说法错误的是( D )
A.X、Y生成H2的物质的量之比一定为V1V2
B.X、Y消耗酸的物质的量之比一定为2V1V2
C.产物中X、Y化合价之比一定为V1V2
D.由V1V2一定能确定产物中X、Y的化合价
解析:设与1 mol X反应消耗HCl的物质的量为a mol,与1 mol Y反应消耗H2SO4的物质的量为b mol,根据转移电子守恒以及H原子守恒可知X～aHCl～a2H2～Xa+、Y～bH2SO4～bH2～Y2b+。同温同压下,气体体积之比等于其物质的量之比,因此X、Y生成H2的物质的量之比一定为V1V2,故A正确;X、Y反应过程中消耗酸的物质的量之比为ab,因a2b=10V110V2=V1V2,因此ab=2V1V2,故B正确;产物中X、Y化合价之比为a2b,由B项分析可知 a2b=V1V2,故C正确;因短周期金属单质与稀盐酸或稀硫酸反应时,生成的盐中金属元素化合价有+1、+2、+3三种情况,因此存在a=1,2,3,b=0.5,1的多种情况,由ab=2V1V2可知,当a=1,b=0.5时,V1V2=1,当a=2,b=1时,V1V2=1,两种情况下X、Y的化合价不同,因此根据V1V2可能无法确定X、Y的化合价,故D错误。
2.(2020·北京卷,5)下列说法正确的是( C )
A.同温同压下,O2和CO2的密度相同
B.质量相同的H2O和D2O(重水)所含的原子数相同
C.物质的量相同的CH3CH2OH和CH3OCH3所含共价键数相同
D.室温下,pH相同的盐酸和硫酸中,溶质的物质的量浓度相同
解析:同温同压下,O2和CO2的体积相同时,其质量之比为32∶44,则密度之比为32∶44,不相同,A错误;质量相同的H2O和D2O(重水)的物质的量之比为20∶18,分子中均含有3个原子,则所含的原子数之比为20∶18,不相同,B错误;每个CH3CH2OH和CH3OCH3中含共价键数均为8,则物质的量相同的CH3CH2OH和CH3OCH3所含共价键数相同,C正确;室温下,pH相同的盐酸和硫酸中,氢离子的浓度相等,硫酸能电离出2个氢离子,而HCl只能电离出1个,故pH相同的盐酸和硫酸的物质的量浓度不相同,D错误。
化学计量及其应用主要包括两个考查角度:阿伏加德罗常数及其应用和以物质的量为中心的计算。其中阿伏加德罗常数的应用为高考命题热点题型,侧重从原子结构、物质的组成、物质的聚集状态、溶液的组成、化学平衡等方面设置陷阱,综合考查知识的分析与迁移应用能力。而以物质的量为中心的计算,侧重考查以物质的量为中心,相互之间的转化关系。
化学计量及其应用常以选择题的形式出现,题目以物质的量为桥梁,将宏观概念(物理量、化学反应、平衡理论)与微观粒子(原子、分子、离子、质子、中子、电子及特定组合)相结合,综合考查化学计量间的换算。
透析命题5大陷阱,妙杀NA题
1.从物质状态和条件设置的角度设置陷阱
典型示例
判断
正误
归纳总结
(1)22.4 L Cl2中含有的分子数为NA
×
(1)看“气体”是否在“标准状况”:
标准状况(0 ℃、101 kPa)下气体摩尔体积约为 22.4 L·mol-1,非标准状况下的气体与标准状况下的非气体均不适用22.4 L·mol-1进行物质的量的计算。
(2)看“标准状况”下,物质是否为“气体”:
标准状况下的非气态物质:H2O、苯、CCl4、CH2Cl2、CHCl3、CH3OH、CH3CH2OH、CH3COOH、溴、HF、NO2、SO3及碳原子数大于4的烃等。
(3)注意n=mM、n=NNA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)常温常压下,16 g O3中含有的质子数为8NA
√
(3)室温下,1 mol CH4中含有5NA个原子
√
(4)标准状况下,11.2 L CH3CH2OH中含有分子的数目为0.5NA
×
(5)锌与足量的稀硫酸反应生成22.4 L H2,转移电子数为2NA
×
(6)2.24 L(标准状况)苯在O2中完全燃烧,得到0.6NA个CO2分子
×
2.从有关物质的组成和结构的角度设置陷进
典型示例
判断
正误
归纳总结
(1)2.0 g H218O与D2O的混合物中所含中子数为NA
√
(1)熟记特殊物质中所含粒子(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目,常考查的特殊粒子如Ne、D2O、18O2、臭氧(O3)、白磷(P4)、H37Cl、—OH、OH-等。
(2)一定质量含某核素的物质中的质子、中子、电子或原子的数目。
(3)明确特殊物质的结构,Na2O2、KO2、NaHSO4中的阴、阳离子个数比,如Na2O2是由Na+和O22-构成,而不是Na+和O2-;注意物质的存在形态不同,离子的种类、数目不同,如NaCl为离子化合物,只有离子,没有分子等。
(4)记最简式相同的物质,如NO2和N2O4、乙烯和丙烯(C3H6)等,如质量相同的乙烯和丙烯所含的原子数、电子数均相等。
(5)有机物中共价键的数目(苯环中无碳碳双键)。
(6)一定物质的量的SiO2中含Si—O键、1 mol C(金刚石或石墨)中含C—C键、1 mol P4中含P—P键、1 mol H2O2中共价键的数目。
(7)记住摩尔质量相同的物质,如N2、CO、C2H4等。
(8)含NA个Fe(OH)3的氢氧化铁胶体的胶粒数小于NA
(2)78 g苯中含有碳碳σ键的数目为6NA,π键的数目为3NA
×
(3)28 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2NA
√
(4)48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中sp3杂化的碳原子数目为4NA
√
(5)4.5 g SiO2晶体中含有的硅氧键的数目为0.3NA
√
3.从电解质溶液中所含离子数目的角度设置陷阱
典型示例
判断
正误
归纳总结
(1)1 L 0.1 mol·L-1的乙酸溶液中含H+的数目为0.1NA
×
(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 mol·L-1,与电解质的组成无关;0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.1 mol·L-1,与电解质的组成有关
(2)将0.1 mol FeCl3溶于水中形成胶体后,含有胶体粒子的数目为0.1NA
×
(3)25 ℃时,pH=13的1.0 L Ba(OH)2溶液中含有的OH-数目为0.2NA
×
(4)1.0 L 0.1 mol·L-1Na2S溶液中含有的S2-数为0.1NA
×
(5)0.1 L 3.0 mol·L-1的NH4NO3溶液中含有的NH4+的数目为0.3NA
×
(6)等体积、等物质的量浓度的NaCl和KCl溶液中,阴、阳离子数目之和均为2NA
×
4.从氧化还原反应中电子转移的角度设置陷阱
典型示例
判断
正误
归纳总结
(1)1 mol Fe与过量氯气反应,转移2NA个电子
×
(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+
(2)1 mol Cl2参加反应转移电子数一定为2NA
×
(3)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
√
(4)KIO3+6HIKI+3H2O+3I2中,生成1 mol I2转移电子的总数为2NA
×
(5)标准状况下,6.72 L NO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA
×
(6)分别用Na2O2和KMnO4制得1 mol O2,转移的电子数皆为4NA
×
(7)64 g铜与一定浓度的硝酸溶液完全反应时转移的电子数为2NA
√
5.从特定反应中判断离子数目的角度设置陷阱
典型示例
判断
正误
归纳总结
(1)密闭容器中1 mol N2与3 mol H2充分反应,生成2 mol NH3
×
(1)隐含“可逆反应”。
2SO2+O22SO3,
2NO2N2O4,
N2+3H22NH3,
Cl2+H2OHCl+HClO。
(2)隐含“浓度的变化”。
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,
Cu+2H2SO4(浓)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+O22NO2。
(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
(2)50 mL 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA
×
(3)含2 mol硫酸的浓硫酸与足量铜共热,转移的电子数为2NA
×
(4)常温下,将56 g Fe投入足量浓硝酸中,反应转移电子数为3NA
×
(5)100 g质量分数为17%的氨水中含有的NH3分子数为NA
×
以物质的量为中心的计算必备知识
阿伏加德罗常数及其应用
1.(2022·山东临沂一模)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( A )
A.92 g甲苯中σ键总数为 15NA
B.标准状况下,11.2 L CH2Cl2中含有的原子总数为2.5NA
C.常温下,0.5 mol·L-1Na2S溶液中S2-数目小于0.5NA
D.一定条件下,0.1 mol H2和0.1 mol I2充分反应后转移电子总数为0.2NA
解析:92 g甲苯中σ键总数为92 g92 g·mol-1×15×NA mol-1=15NA,A正确;标准状况下CH2Cl2是无色液体,故无法计算11.2 LCH2Cl2中含有的原子总数,B错误;虽然S2-会发生水解反应,但未告知溶液的体积,故常温下,0.5 mol·L-1Na2S溶液中S2-数目不一定小于0.5NA,C错误;H2(g)+I2(g)2HI(g)是一个可逆反应,一定条件下,0.1 mol H2和0.1 mol I2充分反应后转移电子总数小于0.2NA,D错误。
2.(2022·广东湛江一模)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( D )
A.常温常压下,22.4 L甲醇中含有羟基的数目小于NA
B.12.0 g熔融NaHSO4中含有氢离子的数目为0.1NA
C.1 L 1 mol·L-1氨水中含有NH3·H2O分子的数目为NA
D.H2与碘蒸气反应生成1 mol HI时转移电子的数目为NA
解析:常温常压下,甲醇为液体,缺少密度不能判定所含羟基数目,A错误;NaHSO4熔融状态下硫酸氢根离子不能电离出氢离子,B错误;1 L 1 mol·L-1氨水中含有NH3·H2O分子、NH3分子、NH4+数目之和为NA,C错误;由化学方程式H2(g)+I2(g)2HI(g)可知,生成1 mol HI时有0.5 mol H2和0.5 mol I2参加反应,转移电子的数目为NA,D正确。
解答阿伏加德罗常数类题目的三步骤
以物质的量为中心的计算
1.(2022·辽宁沈阳联考)镁与不同浓度的硝酸溶液反应可得到NO2、NO、N2O、NH4NO3、H2等还原产物(每种情况只考虑生成一种还原产物),下列说法错误的是( D )
A.24 g镁与足量某浓度的硝酸溶液充分反应生成NH4NO3时消耗2.5 mol HNO3
B.消耗等量的镁生成的还原产物的物质的量最多的是NO2
C.生成氢气时所用硝酸浓度应小于生成其他产物时所用硝酸浓度
D.生成等物质的量的NO和N2O,消耗镁的物质的量之比为3∶4
解析:24 g镁与硝酸反应失去2 mol电子,根据得失电子守恒,生成的NH4NO3为25-(-3) mol=0.25 mol,同时生成1 mol Mg(NO3)2,根据氮原子守恒,消耗的硝酸为0.25 mol×2+1 mol×2=2.5 mol,A正确;生成等物质的量的各种还原产物时需要电子最少的是NO2,因此消耗等量的镁生成的还原产物的物质的量最多的是NO2,B正确;硝酸浓度较大时硝酸根离子的氧化性强于氢离子的,因此会得到含氮的还原产物,生成氢气时硝酸浓度应该很小,C正确;生成等物质的量的NO和N2O需要的电子的物质的量之比为(5-2)∶[(5-1)×2]=3∶8,因此消耗镁的物质的量之比为3∶8,D错误。
2.(2022·山东青岛模拟)实验室中利用氧化铜和氧化铁混合物进行如图实验。下列说法错误的是( D )
A.“3.04 g固体”一定是铁铜混合物
B.“溶液2”中溶质的物质的量为0.1 mol
C.混合物中含氧元素的物质的量为0.06 mol
D.反应②能生成0.04 g H2
解析:实验中得到溶液1发生的反应为CuO+H2SO4CuSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O,得到溶液2可能发生的反应为Fe2(SO4)3+Fe3FeSO4、Fe+H2SO4FeSO4+H2↑、CuSO4+FeFeSO4+Cu,设氧化铁的物质的量为x mol、氧化铜的物质的量为 y mol,由氧化物的质量可得,160x+80y=4,由反应的化学方程式可得,64y+5.6-56(x+y+0.1-3x-y)=3.04,联立解得x=0.01、y=0.03,则4 g固体中含有1.6 g氧化铁、2.4 g氧化铜,3.04 g固体中含有1.92 g铜、1.12 g铁,溶液1中含有 0.01 mol Fe2(SO4)3、0.03 mol CuSO4、0.04 mol H2SO4,溶液2中含有0.1 mol FeSO4。由分析可知,3.04 g固体中含有1.92 g铜、1.12 g铁,故A正确;溶液2中含有0.1 mol硫酸亚铁,故B正确;4 g 固体中含有0.01 mol氧化铁、0.03 mol氧化铜,混合物中含氧元素的物质的量为0.06 mol,故C正确;溶液1中硫酸的物质的量为0.04 mol,则与铁反应生成氢气的质量为0.04 mol×2 g/mol=0.08 g,故D错误。
以物质的量(n)为中心的计算
注意:气体摩尔体积(Vm)与温度、压强有关,在进行相关计算时,要先看气体是否处于标准状况下,否则不能利用“Vm=22.4 L·mol-1”进行计算。
专项训练1 阿伏加德罗常数及其应用
1.(2022·山东泰安二模)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是( D )
A.11.2 L CH4和22.4 L Cl2(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数一定为1.5NA
B.120 g MgSO4与NaHSO4的固体混合物中含有阳离子总数一定为NA
C.3.2 g Cu完全溶于一定量的浓硝酸,转移电子数一定为0.1NA
D.2.3 g C2H6O中含有的C—H共价键数目一定为0.3NA
解析:标准状况下11.2 L CH4的物质的量为0.5 mol,22.4 L Cl2的物质的量为1 mol,由于甲烷与氯气的反应前后分子数始终不变,则反应后分子的总物质的量仍然为0.5 mol+1 mol=1.5 mol,反应后的分子数为1.5NA,故A正确;MgSO4与NaHSO4的摩尔质量相同,则120 g MgSO4与NaHSO4的固体混合物的总物质的量为1 mol,且两固体中阳离子数相同,则含有阳离子总数一定为NA,故B正确;3.2 g Cu的物质的量为0.05 mol,完全溶于一定量的浓硝酸,被氧化形成Cu2+,则转移电子数一定为0.1NA,故C正确;2.3 g C2H6O的物质的量为0.05 mol,C2H6O可以是乙醇也可以是二甲醚,两种分子中含有的C—H共价键数目分别为5和6,则C—H共价键总数不一定为0.3NA,故D错误。
2.(2022·广东汕头一模)2021年,我国科学家首次在实验室实现CO2到淀粉的全合成,其合成路线如图。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列有关说法不正确的是( D )
A.标准状况下,11.2 LCO2中含有共用电子对数目为2NA
B.反应②、③无法在高温下进行
C.反应②中,3.2 g CH3OH生成HCHO时转移电子数目为0.2NA
D.1 mol DHA与乙酸发生取代反应,可消耗乙酸分子数目为NA
解析:CO2的结构式为OCO,标准状况下 11.2 L CO2中含有共用电子对数目为0.5 mol×4×NA mol-1=2NA,故A正确;反应②、③需要用酶作催化剂,则反应②、③无法在高温下进行,故B正确;反应②中,
3.2 g CH3OH生成HCHO时转移电子数目为3.2 g32 g·mol-1×2×NA mol-1=0.2NA,故C正确;1个DHA分子中含有2个羟基,1 mol DHA与乙酸发生取代反应,可消耗 2 mol 乙酸,故D错误。
3.(2022·福建厦门二模)设NA为阿伏加德罗常数的值。由电化学固氮得到的AlN转化为NH3的反应为AlN+NaOH+3H2ONa[Al(OH)4]+NH3↑,下列说法不正确的是( B )
A.固氮过程中,每生成1 mol AlN转移的电子数目为3NA
B.室温下,pH为13的NaOH溶液中OH-数目为0.1NA
C.标准状况下,1.12 L NH3中含有的电子数目为0.5NA
D.11.8 g Na[Al(OH)4]中含有的共价键数目为0.8NA
解析:固氮过程中,Al与N2反应生成AlN,则每生成1 mol AlN转移的电子数目为3NA,A正确;pH为13的NaOH溶液的体积未知,无法计算溶液中所含OH-的数目,B不正确;标准状况下,1.12 L NH3的物质的量为0.05 mol,每个NH3分子中含有10个电子,则1.12 L NH3 中含有的电子数目为0.5NA,C正确;11.8 g Na[Al(OH)4]的物质的量为11.8 g118 g/mol=
0.1 mol,每个[Al(OH)4]-中含有8个共价键,则11.8 g Na[Al(OH)4]中含有的共价键数目为 0.8NA,D正确。
4.(2022·广东茂名一模)解耦电解水可实现用电低谷期的过剩电力向氢能的高效转化,一种以多硫化物离子为介质的转化关系如图。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( C )
A.1 mol S2-含有质子数目为 18NA
B.16 g O2含有O原子数目为 2NA
C.用电低谷期:生成1 mol Sx2-得到电子数目为 2NA
D.用电高峰期:1 mol H2O发生还原反应生成 22.4 L H2
解析:S的质子数为16,S2-为S原子得到2个电子形成,与质子数无关,则1 mol S2-含有质子数目为16NA,故A错误;16 g O2的物质的量为n=mM=16 g32 g/mol=0.5 mol,含有O原子数目为NA,故B错误;用电低谷期反应为
由上式可知,当该反应生成1 mol Sx2-时,得到电子数目为2NA,故C正确;未注明气体的条件是否为标准状况下,故D错误。
5.(2022·湖南衡阳二模)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( C )
A.10 g D218O中含有的中子数为6NA
B.标准状况下,11.2 L HF含有的分子数为0.5NA
C.向100 mL 0.2 mol·L-1的醋酸溶液中加入醋酸钠固体至溶液恰好呈中性,溶液中醋酸分子数为0.02NA
D.1 L 0.1 mol·L-1的K2Cr2O7溶液中Cr2O72-的数目为0.1NA
解析:D218O中含有的中子数为12,则10 g D218O中含有的中子数为10 g22 g·mol-1×12×NA mol-1<6NA,A错误;在标准状况下,HF不是气体,因此不能根据HF的体积计算其中含有的分子数,B错误;根据溶液呈电中性,因此有c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),溶液的pH=7,c(H+)=
c(OH-),推出c(Na+)=c(CH3COO-),可以认为CH3COOH没有电离,CH3COO-没有水解,因此溶液中醋酸分子的物质的量为100×10-3L×
0.2 mol·L-1=0.02 mol,C正确;K2Cr2O7溶液中存在水解平衡Cr2O72-+
H2O2CrO42-+2H+,所以 1 L 0.1 mol·L-1的K2Cr2O7溶液中Cr2O72-的数目小于0.1NA,D错误。
6.(2022·重庆一模)Cu2HgI4是一种红色固体,常用作示温涂料。制备反应为2CuSO4+SO2+K2HgI4+2H2OCu2HgI4↓+K2SO4+2H2SO4。已知:NA表示阿伏加德罗常数的值。下列有关化学方程式中的物质说法正确的是( A )
A.上述反应中生成1 mol Cu2HgI4时,转移的电子数为2NA
B.标准状况下,44.8 L水中所含O原子数为2NA
C.标准状况下,22.4 LSO2与足量的O2反应,生成 SO3的分子数为NA
D.1 L 0.1 mol/L CuSO4溶液中Cu2+数目为0.1NA
解析:题述反应中生成1 mol Cu2HgI4时,有1 mol SO2被氧化为SO42-,则转移的电子数为2NA,故A正确;标准状况下水不是气态,44.8 L水的物质的量大于2 mol,所以所含氧原子数大于2NA,故B错误;SO2与O2的反应为可逆反应,所以标准状况下,22.4 L SO2与足量的O2反应,生成SO3的分子数小于NA,故C错误;CuSO4为强酸弱碱盐,所以Cu2+会水解,则1 L 0.1 mol/L CuSO4溶液中Cu2+数目小于0.1NA,故D错误。
专项训练2 以物质的量为中心的计算
1.(2022·广东汕头模拟)国际学术期刊发表了我国中科院天津工业生物所在人工合成淀粉方面取得重大颠覆性、原创性突破,首次在实验室实现以二氧化碳(CO2)为原料人工合成淀粉[(C6H10O5)n]。下列有关二氧化碳和淀粉的说法正确的是( D )
A.常温常压下,1 mol CO2的体积约为22.4 L
B.淀粉的摩尔质量为162 g·mol-1
C.淀粉中C、H、O的质量之比为6∶10∶5
D.22 g CO2的物质的量为0.5 mol
解析:常温常压下气体的摩尔体积不是22.4 L·mol-1,因此1 mol CO2的体积不是 22.4 L,A错误;淀粉是高分子化合物,其相对分子质量不固定,无法计算其摩尔质量,B错误;淀粉的化学式为(C6H10O5)n,淀粉中C、H、O的质量之比为72∶10∶80=36∶5∶40,C错误;22 g CO2的物质的量为22 g44 g·mol-1=0.5 mol,D正确。
2.(2022·山东聊城二模)镓(Ga)位于元素周期表中第四周期第ⅢA族,与强酸、强碱溶液均能反应生成H2,是一种应用广泛的金属元素,可用于制造半导体材料氮化镓、砷化镓、磷化镓等。同温同压下,0.1 mol Ga分别与100 mL浓度均为2 mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液充分反应,生成H2的体积分别为V1 L和V2 L。下列说法错误的是( D )
A.V1∶V2=2∶3
B.转移的电子数之比为V1∶V2
C.消耗酸和碱的物质的量之比为3V1∶V2
D.反应前后两溶液的质量变化相等
解析:由2Ga+6HCl2GaCl3+3H2↑,2Ga+2NaOH+2H2O2NaGaO2+3H2↑可知,0.1 mol Ga需消耗0.3 mol HCl,而HCl只有0.2 mol,所以Ga过量,则0.2 mol HCl与Ga反应生成0.1 mol H2,0.1 mol Ga需消耗0.1 mol NaOH,生成0.15 mol H2,同温同压下,气体的体积之比等于气体的物质的量之比,则V1∶V2=2∶3,A正确;Ga与盐酸反应生成
0.1 mol H2,转移0.2 mol电子,Ga与氢氧化钠溶液反应生成
0.15 mol H2,转移0.3 mol电子,所以转移电子数之比为0.2∶0.3=2∶3=V1∶V2,B正确;消耗HCl 0.2 mol,消耗NaOH 0.1 mol,物质的量之比为0.2∶0.1=2∶1=3V1∶V2,C正确;反应前后溶液质量变化即Ga与H2的质量变化,与盐酸反应为Δm1=0.2×13mol×M(Ga)-0.1 mol×M(H2),与氢氧化钠反应为Δm2=0.1 mol×M(Ga)-0.15 mol×M(H2),Δm1≠
Δm2,D错误。
3.(2022·山东淄博模拟)铁和铝都是用途广泛的金属,同温同压下,将m g铁与足量稀硫酸反应,生成H2体积为V1 L;将n g铝与足量浓氢氧化钠溶液反应,生成H2体积为V2 L。下列说法正确的是( A )
A.两反应生成H2的物质的量之比为V1V2
B.m g铁与足量稀硫酸反应,生成H2的物质的量一定为V122.4 mol
C.保持温度、压强不变,将n g铝与足量稀硫酸反应,生成H2体积大
于V2 L
D.参加反应的铁与铝的质量之比mn=28V29V1
解析:同温同压下,气体的物质的量之比等于体积之比,故两反应生成H2的物质的量之比为V1V2,故A正确;未注明气体的条件,无法计算H2的物质的量,故B错误;Al都被反应完,Al的质量不变,产生H2的量也不变,故C错误;根据关系式Fe～H2,n(Fe)=n(H2)=V1Vm mol,根据关系式2Al～3H2,n(Al)=23n(H2)=23×V2Vm mol=2V23Vm mol,则mn=V1Vm×562V23Vm×27=28V19V2,故D
错误。
4.(2022·福建龙岩模拟)已知:As2O3、锌和稀硫酸反应会生成AsH3、硫酸锌和水。现将 4.0 mg 含As2O3的试样和锌、稀硫酸混合恰好完全反应,将生成的AsH3缓慢通过热玻璃管中,AsH3完全分解冷却后得到3 mg固体。下列有关说法错误的是( B )
A.试样中As2O3的质量分数为99%
B.参与反应的锌失去电子的物质的量为1.2×10-4 mol
C.分解产生的氢气在标准状况下体积为1.344 mL
D.若硫酸的物质的量浓度为0.12 mol·L-1,则消耗稀硫酸的体积为
1 mL
解析:As2O3、锌和稀硫酸反应的化学方程式为As2O3+6Zn+6H2SO42AsH3↑+6ZnSO4+3H2O,AsH3分解的化学方程式为2AsH32As↓+3H2,
AsH3完全分解冷却后得到3 mg As,n(As)=mM=3 mg75 g·mol-1=4×10-5 mol,则n(As2O3)=2×10-5 mol,m(As2O3)=2×10-5 mol×198 g·mol-1=3.96 mg,则试样中As2O3的质量分数为3.96 mg4.0 mg×100%=99%,故A正确;反应中As元素化合价由As2O3中+3价降低为AsH3中-3价,Zn中锌元素化合价由0价升高为+2价,根据得失电子守恒,锌失去电子的物质的量为2×10-5×2×6 mol=2.4×10-4mol,故B错误;由AsH3分解反应的化学方程式可知,生成氢气的物质的量为2×10-5 mol×2×32=6×10-5 mol,在标准状况下体积为6×10-5 mol×22.4 L·mol-1=0.001 344 L=1.344 mL,故C正确;由化学方程式As2O3+6Zn+6H2SO42AsH3↑+6ZnSO4+3H2O可知,消耗硫酸的物质的量为2×10-5 mol×6=1.2×10-4 mol,则消耗稀硫酸的体积为1.2×10-4mol0.12mol·L-1=1 mL,故D正确。
5.(2022·重庆一模)溶质均为0.1 mol的HmX、HnY两种酸,HmX与足量铝反应生成H2体积为V1 L(标准状况,下同),HnY与足量锌反应生成H2体积为V2 L。下列说法错误的是( B )
A.HmX和HnY生成氢气的物质的量之比一定为V1V2
B.HmX和HnY消耗铝和锌的物质的量之比一定为3V12V2
C.mn=V1V2
D.由题给条件无法确定m和n的具体数值
解析:由HmX生成H2的物质的量n1=V122.4 mol,由HnY生成H2的物质的量n2=V222.4mol,则两种酸生成H2的物质的量之比为n1n2=V1V2,A正确;设消耗Al的物质的量为x mol,由得失电子守恒得 3x mol=2×V122.4 mol,解得x=V133.6,设消耗Zn的物质的量为y mol,由得失电子守恒得2y mol=
2×V222.4 mol,解得y=V222.4,故消耗铝和锌的物质的量之比为xy=2V13V2,B错误;由于金属足量,故两种酸都完全反应,根据氢元素守恒得,
0.1 mol×m=2×V122.4 mol,解得m=10V111.2,同理0.1 mol×n=2×V222.4mol,解得n=10V211.2,故mn=V1V2,C正确;由C选项分析知,m=10V111.2、n=10V211.2,由于V1、V2具体数值未知,故无法确定m、n具体数值,D正确。
6.(2022·湖南岳阳模拟)将一定量的镁和铜组成的混合物加入过量的稀硝酸中,金属完全溶解(假设反应中还原产物只有NO)。向反应后的溶液中加3 mol/L NaOH溶液至沉淀完全,测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1 g。下列叙述错误的是( D )
A.当金属全部溶解时,电子转移的物质的量为0.3 mol
B.参加反应的金属的总质量在3.6～9.6 g之间
C.当金属全部溶解时,产生的NO气体的体积在标准状况下为2.24 L
D.当生成的沉淀量达到最大时,消耗NaOH溶液的体积为100 mL
解析:反应过程中电子转移的物质的量等于氢氧根离子的物质的量,
n(e-)=n(OH-)=5.1 g17 g/mol=0.3 mol,A正确;根据得失电子守恒得,镁和铜的总的物质的量为0.15 mol,若全为Mg,其质量为0.15 mol×
24 g/mol=3.6 g,若全为Cu,其质量为0.15 mol×64 g/mol=9.6 g,所以参加反应的金属的总质量在3.6～9.6 g之间,B正确;反应过程中转移电子的物质的量为0.3 mol,根据电子转移数目相等,可知反应产生NO的物质的量 n(NO)=0.3mol3=0.1 mol,其在标准状况下的体积V=0.1 mol×22.4 L/mol=2.24 L,C正确;若硝酸无剩余,则参加反应的氢氧化钠的物质的量为 0.3 mol,需要氢氧化钠溶液体积V=0.3mol3mol/L=
0.1 L=100 mL,若硝酸有剩余,消耗的氢氧化钠溶液体积大于100 mL,D错误。
相关学案
2023届高考化学二轮复习专题二化学常用计量及其应用学案： 这是一份2023届高考化学二轮复习专题二化学常用计量及其应用学案
2023届高考化学二轮复习专题一化学语言与概念选择题突破二氧化还原反应与离子反应学案： 这是一份2023届高考化学二轮复习专题一化学语言与概念选择题突破二氧化还原反应与离子反应学案，共31页。
高考化学二轮复习专题2化学常用计量及其应用学案： 这是一份高考化学二轮复习专题2化学常用计量及其应用学案，共21页。
