甲>乙,C项正确;由质量和密度相等可知气体体积相等,则甲、乙摩尔质量与气体的体积无关,即甲=乙,D项错误。
二、选择题(本题共5小题,每小题有一个或两个选项符合题意)
11.国际计量大会对摩尔的最新定义为“1摩尔包含6.02214076×1023个基本单元,这一常数称作阿伏加德罗常数(NA),单位为mol-1。
”下列叙述正确的是( )
A.标准状况下,22.4LSO3含有NA个分子
B.6.4gCH4O含有的C—H键为0.6NA
C.0.1molNa2O2与CO2反应转移的电子数为0.1NA
D.0.1mol/L的乙酸溶液中含有的H+数目小于0.1NA
解析:
选BC 标准状况下,SO3是固体,所以不能使用气体摩尔体积计算SO3物质的量,故A错误;6.4gCH3OH物质的量为0.2mol,1个甲醇分子中有4个氢原子,其中含有3个C—H键,1个O—H键,0.2mol甲醇分子中含有0.6molC—H键,故B正确;0.1molNa2O2与足量的CO2充分反应,生成0.05mol氧气,转移0.1mol电子,转移的电子数为0.1NA,故C正确;溶液的体积不确定,无法确定氢离子的数目,H+数目也可能大于0.1NA,故D错误。
12.
如图所示,两个连通容器用活塞分开,左右两室(体积相同)各充入一定量NO和O2,且恰好使两容器内气体密度相同。
打开活塞,使NO与O2充分反应。
下列判断正确的是(不考虑NO2转化为N2O4)( )
A.开始时左右两室分子数相同
B.反应前后NO室压强相同
C.最终容器内密度与原来相同
D.最终容器内无O2存在
解析:
选C 由左右两室体积相同、气体密度相同可知,两容器中气体的质量相等,而NO和O2的摩尔质量不相等,故其物质的量不相等,开始时左右两室分子数不相同,A错误;发生反应2NO+O2===2NO2,反应后总的物质的量减少,气体平均充满左右两室,反应后NO室的气体物质的量减小,压强减小,B错误;反应后气体的总质量不变,体积不变,密度不变,C正确;NO、O2的质量相等,二者物质的量之比为30∶32=15∶16,发生反应2NO+O2===2NO2,O2过量,故最终容器内有O2存在,D错误。
13.取100mL0.3mol·L-1和300mL0.25mol·L-1的硫酸注入500mL容量瓶中,加水稀释至刻度线,该混合溶液中H+的物质的量浓度是( )
A.0.21mol·L-1B.0.42mol·L-1
C.0.56mol·L-1D.0.26mol·L-1
解析:
选B 容量瓶中n(H+)=(0.1L×0.3mol·L-1+0.3L×0.25mol·L-1)×2=0.21mol,所以c(H+)=
=0.42mol·L-1。
14.下列叙述错误的是( )
A.10mL质量分数为98%的H2SO4,用10mL水稀释后,H2SO4的质量分数大于49%
B.配制0.1mol·L-1的Na2CO3溶液480mL,需用500mL容量瓶
C.在标准状况下,将22.4L氨气溶于1L水中,得到1mol·L-1的氨水
D.向2等份等浓度不饱和的烧碱溶液中分别加入一定量的Na2O2和Na2O,使溶液均恰好饱和,则加入的Na2O2与Na2O的物质的量之比等于1∶1(保持温度不变)
解析:
选C A项,浓硫酸的密度大于水的密度,浓度越大,密度越大,故加入等体积水稀释后,H2SO4的质量分数大于49%,正确;B项,实验室没有480mL的容量瓶,应用500mL的容量瓶进行配制,正确;C项,根据c=
,V指的是溶液的体积,而不是溶剂水的体积,错误;D项,发生反应:
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,Na2O+H2O===2NaOH,由方程式可知,相同物质的量的Na2O2和Na2O消耗相同物质的量的水,生成相同物质的量的NaOH,保持温度不变,使溶液恰好饱和,故加入的Na2O2、Na2O的物质的量相等,正确。
15.
一个密闭容器,中间有一可自由滑动的隔板(厚度不计)将容器分成两部分,当左边充入1molN2,右边充入一定量的CO时,隔板处于如图位置(保持温度不变),下列说法正确的是( )
A.右边与左边分子数之比为1∶4
B.右侧CO的质量为5.6g
C.右侧气体密度是相同条件下氢气密度的14倍
D.若改变右边CO的充入量而使隔板处于容器正中间,保持温度不变,则应充入0.2molCO
解析:
选AC 左右两侧气体温度、压强相同,相同条件下,体积之比等于物质的量之比,左右体积之比为4∶1,则左右气体物质的量之比为4∶1,所以右侧气体物质的量=
mol=0.25mol。
相同条件下密度与摩尔质量成正比,则右侧气体密度是相同条件下氢气密度的
=14倍,故A、C正确。
三、非选择题(本题共3小题)
16.物质的量是高中化学常用的物理量,请完成以下有关计算(设NA为阿伏加德罗常数的值):
(1)2.3g乙醇含有个H原子,所含共价键的物质的量为,其中官能团羟基所含的电子数为。
(2)某条件下,8g氧气所占的体积为6L,则在该条件下的气体摩尔体积为。
(3)9.5g某二价金属的氯化物中含有0.2molCl-,则此氯化物的摩尔质量为。
(4)6.72LCO(标准状况)与一定量的Fe2O3恰好完全反应(生成Fe与CO2)后,生成Fe的质量为g,转移的电子数目为。
解析:
(1)2.3g乙醇的物质的量为
=0.05mol,0.05mol乙醇分子中含有H原子的物质的量为0.05mol×6=0.3mol,含有H原子数为0.3NA;乙醇分子共含有8个共价键,则0.05mol乙醇分子中含共价键的物质的量为0.05mol×8=0.4mol;0.05mol乙醇分子中含0.05mol羟基,0.05mol羟基含有电子的物质的量为9×0.05mol=0.45mol,含有电子数为0.45NA。
(2)8g氧气的物质的量为
=0.25mol,0.25mol氧气在该条件下的体积为6L,则该条件下的气体摩尔体积为
=24L/mol。
(3)9.5g某二价金属的氯化物中含有0.2molCl-,该氯化物的物质的量为0.1mol,则此氯化物的摩尔质量为
=95g/mol。
(4)标准状况下6.72L一氧化碳的物质的量为
=0.3mol,0.3molCO完全反应生成二氧化碳失去的电子的物质的量为0.3mol×(4-2)=0.6mol,转移电子的数目为0.6NA,根据电子守恒,反应生成铁的物质的量为
=0.2mol,质量为56g/mol×0.2mol=11.2g。
答案:
(1)0.3NA 0.4mol 0.45NA
(2)24L/mol (3)95g/mol (4)11.2 0.6NA
17.某液体化合物X2Y4常用作火箭燃料。
16gX2Y4在一定量的O2中恰好完全燃烧,反应方程式为X2Y4(l)+O2(g)===X2(g)+2Y2O(l)。
冷却后标准状况下测得生成物的体积为11.2L,其密度为1.25g/L,则:
(1)反应前O2的体积V(O2)为。
(2)X2的摩尔质量为;Y元素的名称是。
(3)若反应生成0.1molX2,则转移电子的物质的量为mol。
解析:
(1)根据化学方程式,参加反应的O2与生成的X2的物质的量相等。
根据阿伏加德罗定律,则参加反应的O2也为11.2L。
(2)生成的X2的质量为11.2L×1.25g/L=14g,故X2的摩尔质量为14g÷0.5mol=28g/mol,参加反应的X2Y4与O2的物质的量相等,均为0.5mol,则X2Y4的摩尔质量为
=32g/mol,则M(Y)=
g/mol=1g/mol,故Y为氢元素。
(3)由化学方程式可知,每生成1molX2转移4mole-,则生成0.1molX2转移电子0.4mol。
答案:
(1)11.2L
(2)28g/mol 氢 (3)0.4
18.某中学有甲、乙两个探究性学习小组,他们拟用小颗粒的铝铜合金与足量的稀硫酸反应测定通常状况(约20℃、1.01×105Pa)下的气体摩尔体积(Vm)。
Ⅰ.甲组同学拟设计如图1所示的装置来完成实验。
(1)写出装置Ⅰ中发生反应的离子方程式:
。
(2)实验开始时,先打开分液漏斗上口的玻璃塞,再轻轻旋开其活塞,一会儿后发现稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中。
请帮助他们分析其原因:
。
(3)实验结束时,生成氢气的体积近似等于。
(4)锥形瓶中残存的氢气对实验结果是否有影响:
(填“有”“没有”或“不能判断”),简述理由:
。
Ⅱ.乙组同学仔细分析了甲组同学的实验装置后以为,稀硫酸滴入锥形瓶中,即使不生成氢气,也会将瓶中的空气排出,使所测氢气的体积偏大;实验结束后,连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在,使所测氢气的体积偏小,于是他们设计了如图2所示的实验装置。
实验中准确测定出4个数据,如表:
实验前
实验后
铝铜合金质量(g)
m1
m2
量液管(C)体积(mL)
V1
V2
(注:
量液管大刻度在上方,小刻度在下方)
利用上述数据计算通常状况下的气体摩尔体积:
Vm=。
解析:
Ⅰ.
(1)铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,其离子方程式为2Al+6H+===2Al3++3H2↑。
(2)铝与稀硫酸反应生成的氢气使锥形瓶内气压增大,锥形瓶内的压强大于大气压,所以稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中。
(3)气体产生的压强导致水从集气瓶中排出,且氢气不易溶于水,所以收集到的水的体积近似等于氢气的体积。
(4)装置中有空气存在,生成的氢气不溶于水,在相同温度和压强下,生成的氢气的体积与排出空气的体积相等,所以没有影响。
Ⅱ.2Al+6H+===2Al3++3H2↑
2mol 3mol
mol
mol
Vm=
L/mol。
答案:
Ⅰ.
(1)2Al+6H+===2Al3++3H2↑
(2)铝与稀硫酸反应生成的氢气使锥形瓶内气压增大
(3)收集到水的体积
(4)没有 相同温度和压强下,生成氢气的体积与排出空气的体积相等
Ⅱ.
L/mol
课时2 以物质的量为中心的化学计算
考点一 阿伏加德罗常数及其应用
【考必备·清单】
1.明确以物质的量为核心的各个化学计量之间的关系
2.突破阿伏加德罗常数命题的“五大陷阱”
陷阱一:
注意“标准状况”“常温常压”等外界条件
(1)在标准状况下非气态物质如H2O、SO3、戊烷、CHCl3、HF、NO2、苯等;
(2)物质的质量、摩尔质量、微粒个数不受外界条件的影响。
陷阱二:
注意物质的组成和结构
(1)特殊物质中所含微粒(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目,如Ne、D2O、18O2、H37Cl;
(2)物质中所含化学键的数目,如CO2、CnH2n+2等;
(3)最简式相同的物质中的微粒数目,如NO2和N2O4、乙烯和丙烯、O2和O3等;
(4)摩尔质量相同的物质中的微粒数目,如N2、CO、C2H4等。
陷阱三:
注意氧化还原反应中电子转移数目的判断
(1)同一种物质在不同反应中氧化剂、还原剂的判断;
如Cl2和Fe、Cu等反应,Cl2只作氧化剂,而Cl2和NaOH反应,Cl2既作氧化剂,又作还原剂。
Na2O2与CO2或H2O反应,Na2O2既作氧化剂,又作还原剂,而Na2O2与SO2或NO等反应,Na2O2只作氧化剂。
(2)量不同,所表现的化合价不同。
如Fe和HNO3反应,Fe不足,生成Fe3+,Fe过量,生成Fe2+。
(3)氧化剂或还原剂不同,所表现的化合价不同。
如Cu和Cl2反应生成CuCl2,而Cu和S反应生成Cu2S。
(4)注意氧化还原的顺序。
如向FeI2溶液中通入Cl2,Cl2首先氧化I-,再氧化Fe2+。
陷阱四:
注意电解质溶液中粒子数目的判断
(1)是否存在弱电解质的电离或盐类的水解。
(2)已知浓度,是否指明体积,用好公式n=cV。
(3)在判断溶液中微粒总数时,是否忽视溶剂水。
陷阱五:
注意一些可逆反应、特殊反应
(1)2SO2+O2
2SO3,2NO2N2O4,N2+3H2
2NH3。
(2)Cl2+H2OHCl+HClO。
(3)NH3+H2ONH3·H2ONH
+OH-。
(4)MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
(5)常温下,铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸发生“钝化”。
【探题源·规律】
[典例] (2019·河北衡水中学一调)用NA表示阿伏加德罗常数的值。
下列叙述正确的是( )
①31g白磷中含有1.5NA个P—P键
②1L0.1mol·L-1的Na2CO3溶液中所含阴离子的总数为0.1NA
③标准状况下,22.4LHF中含有NA个分子
④电解精炼铜时,若转移NA个电子,则阳极溶解32g铜
⑤1molH2和1molI2在加热条件下充分反应,生成HI的分子数为2NA
⑥常温下,含有0.2molH2SO4的浓硫酸与足量铜反应,生成SO2分子的数目小于0.1NA
⑦142gNa2SO4和Na2HPO4的固体混合物中所含阴、阳离子的总数为3NA
⑧NA个Fe(OH)3胶体粒子的质量为107g
A.①③④ B.①⑥⑦
C.③⑤⑦D.①⑥⑧
[解析] ①1mol白磷(P4)中含有6molP—P键,31g白磷(0.25mol)中含有P—P键数目为1.5NA,正确;②CO
+H2OHCO
+OH-,1个CO
水解产生2个阴离子,溶液中阴离子总数增大,所以1L0.1mol·L-1的Na2CO3溶液中所含阴离子总数大于0.1NA,错误;③标准状况下,HF为液体,不能用气体摩尔体积计算其物质的量,错误;④粗铜中含有锌、铁、银等杂质,锌、铁先失电子,反应完全后,铜再失电子,转移NA个电子时,阳极溶解的铜不一定是32g,错误;⑤1molH2和1molI2在加热条件下充分反应,化学方程式为H2+I2
2HI,反应不彻底,生成的HI的分子数小于2NA,错误;⑥浓硫酸与足量铜在加热条件反应,随着反应的进行,浓硫酸变为稀硫酸,稀硫酸不与铜反应,所以生成SO2的分子数目小于0.1NA,正确;⑦若142g全为Na2SO4,含有阴、阳离子总数为3NA,若142g全为Na2HPO4,含有阴、阳离子总数为3NA,142gNa2SO4和Na2HPO4的固体混合物中所含阴、阳离子的总数为3NA,正确;⑧Fe(OH)3胶体粒子为多个Fe(OH)3分子的集合体,NA个Fe(OH)3胶体粒子的质量大于107g,错误。
[答案] B
[规律方法]
解答阿伏加德罗常数类题目的“三”个步骤
【提素能·好题】
1.(2019·全国卷Ⅱ)已知NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是( )
A.3g3He含有的中子数为1NA
B.1L0.1mol·L-1磷酸钠溶液含有的PO
数目为0.1NA
C.1molK2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6NA
D.48g正丁烷和10g异丁烷的混合物中共价键数目为13NA
解析:
选B A正确,3g3He含有的中子数为1NA;B错误,磷酸钠为强碱弱酸盐,PO
会发生水解,所以所含PO
的数目小于0.1NA;C正确,Cr的化合价变化为6-3=3,1molK2Cr2O7含有2molCr,所以转移电子数为6NA;D正确,58g正丁烷、异丁烷的混合物为1mol,烷烃(CnH2n+2)中总键数为3n+1,则该混合物中共价键数目为13NA。
2.(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.16.25gFeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA
B.22.4L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA
C.92.0g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA
D.1.0molCH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA
解析:
选B Fe(OH)3胶体粒子是若干个Fe(OH)3的集合体,A项错误;氩气是单原子分子,标准状况下,22.4L氩气的物质的量为1mol,含有的质子数为18NA,B项正确;92.0g甘油的物质的量为1mol,每个甘油分子含有3个羟基,所以1mol甘油含有的羟基数为3.0NA,C项错误;CH4与Cl2发生取代反应生成的有机物除了CH3Cl以外,还有CH2Cl2、CHCl3和CCl4,生成的CH3Cl分子数小于1.0NA,D项错误。
3.(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,124gP4中所含P—P键数目为4NA
B.100mL1mol·L-1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为0.1NA
C.标准状况下,11.2L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA
D.密闭容器中,2molSO2和1molO2催化反应后分子总数为2NA
解析:
选C 124gP4的物质的量为1