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化学计量
专题一 化学计量在实验中的应用
(一)
【知识精讲】
知识点一 物质的量及其单位
1.物质的量
物质的量表示的微粒集体。
物质的量的符号为,其单位是,简称摩,符号为。
1mol任何粒子的粒子数与中所含的原子数相同。
这里的粒子指或它们的特定组合等。
与可称量的物质联系起来。
问题思考
1.1molNaCl和1molHCl所含的粒子数相同吗?
2.阿伏加德罗常数
(1)规定:
所含的原子数为阿伏加德罗常数。
把含有个粒子的任何粒子集体的物质的量计量为1mol,叫做阿伏加德罗常数。
其符号是,单位是。
(2)物质的量(n)、阿伏加德罗常数(NA)与微粒数(N)之间的关系为:
。
问题思考
2.阿伏加德罗常数(NA)与6.02×1023完全相同吗?
3.摩尔质量
(1)概念:
的物质所具有的质量。
(2)单位:
,符号是。
(3)当摩尔质量以g·mol-1为单位时,在数值上与该物质的相等。
(4)物质的量、物质的质量和摩尔质量之间的关系为:
。
问题思考
3.摩尔质量、相对分子质量、1mol物质的质量三者的区别和联系。
知识点二 气体摩尔体积
1.气体摩尔体积
(1)定义:
在一定条件下,的气体所占的体积。
(2)符号,单位。
(3)气体摩尔体积概念的要点:
①物质的聚集状态必须是,不适用于态。
②物质的量必须为。
③必须指明气体所处的外界条件,即。
问题思考
4.标准状况下,1mol气体的体积是22.4L,如果当1mol气体的体积是22.4L时,一定是标准状况吗?
2.影响气体摩尔体积大小的因素
决定气体摩尔体积大小的主要因素是:
。
其影响因素主要有:
。
标准状况下气体摩尔体积概念剖析:
(1)四条件
(2)结论:
。
(3)单位:
。
3.阿伏加德罗定律
当温度和压强一定时,不同气体分子间平均距离一定且相等,一定物质的量的气体的体积一定,所以在相同,这就是阿伏加德罗定律。
可总结为“”,适用对象是。
【考点精析】
一、气体摩尔质量的求解方法
(1)标况密度法:
(2)相对密度法:
(3)体积分数法:
典例导悟1
在150℃时,将一定质量的NH4HCO3放在密闭容器中分解完全。
保持温度不变,求生成气体的平均相对分子质量。
二、气体体积、质量的测定方法
1.下列气体中:
H2、N2、O2、NO2、NH3、HCl,哪些可以用排水法测量气体的体积?
为什么?
2.实验室在做H2和CuO的实验时,如何测得参加反应的H2的质量?
3.
(1)下列装置中,可以用来量取气体体积的是_______________________。
可以用来测定气体质量的是___________________________________。
(2)用d装置测定气体体积,读数时应注意哪些问题?
典例导悟2
某研究性学习小组为证明在同温同压下,相同浓度相同体积的不同强度的一元酸与足量镁带反应时,生成氢气的体积相同而反应速率不同,同时测定实验室条件下的气体摩尔体积。
设计的简易实验装置如下图。
该实验的主要操作步骤如下:
Ⅰ.请将下述步骤补充完整
(1)配制浓度为0.5mol·L-1H2SO4溶液和H2C2O4溶液;
(2)用酸式滴定管量取10.00mL0.5mol·L-1H2SO4和H2C2O4溶液分别加入两个锥形瓶中;
(3)分别称取除去表面氧化膜的镁条并系于铜丝末端;
(4)检查装置的气密性,在广口瓶中装满水,按图连接好装置;
(5)将铜丝向下移动,使足量镁条浸入酸中(铜丝不与酸接触),至反应完全,记录_____________________________________;
(6)反应结束后,读取量筒中水的体积为ymL。
Ⅱ.回答下列问题:
(1)以下是读取量筒内水的体积时必须包括的几个步骤:
①使乙、丙中液面相平;②将装置冷却至室温;③读取量筒内水的体积。
这三步操作的正确顺序是_____________。
(2)读取量筒内水的体积时,若丙中液面高于乙中液面,使乙、丙中液面相平的操作是____________________________________________________。
(3)简述速率不等的原因是__________________________________。
铜丝不能与酸接触的原因是_____________________________________。
【高考真题】
1.NA表示阿伏加德罗常数,判断下列各项是否正确。
(1)1mol羟基中电子数为10NA
(2)1.7gH2O2中含有电子数为0.9NA
(3)1mol乙烷分子中含有8NA个共价键
(4)58.5g的NaCl固体中含有NA个氯化钠分子
(5)24g镁的原子最外层电子数为NA
(6)标准状况下,22.4L乙醇的分子数为NA
(7)(7)标准状况下,22.4L二氯甲烷的分子数约为4NA个
(8)标准状况下,22.4L戊烷所含分子数为0.1NA
(9)1L0.1mol·L-1乙酸溶液中H+数为0.1NA
(10)1molCa变成Ca2+时失去的电子数为2NA
(11)1molCl2与足量Fe反应,转移的电子数为3NA
(12)1molCl2参加反应转移电子数一定为2NA
(13)在反应KIO3+6HI===KI+3I2+3H2O中,每生成3molI2转移的电子数为6NA
(14)将0.1mol氯化铁溶于1L水中,所得溶液含有0.1NAFe3+
(15)在1L0.1mol·L-1碳酸钠溶液中,阴离子总数大于0.1NA
(16)标准状况下,2.24LH2O含有的分子数等于0.1NA
(17)标准状况下,22.4L空气含有NA个单质分子
(18)分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4L,质量约为28g
(19)常温常压下,22.4L乙烯中C-H键数为4NA
(20)乙烯和环丙烷(C3H6)组成的28g混合气体中含有3NA个氢原子
(21)标准状况下,22.4L氯气与足量氢氧化钠溶液反应转移的电子数为NA
(22)22.4LCl2中含有NA个Cl2分子
2.(2008·四川理综,6)下列说法中不正确的是( )
A.1mol氧气中含有12.04×1023个氧原子,在标准状况下占有体积22.4L
B.1mol臭氧和1.5mol氧气含有相同的氧原子数
C.等体积、浓度均为1mol·L-1的磷酸和盐酸,电离出的氢离子数之比为3∶1
D.等物质的量的干冰和葡萄糖中所含碳原子数之比为1∶6,氧原子数之比为1∶3
3.(2008·海南,3)在两个密闭容器中,分别充有质量相同的甲、乙两种气体,若两容器的温度和压强均相同,且甲的密度大于乙的密度,则下列说法正确的是( )
A.甲的分子数比乙的分子数多B.甲的物质的量比乙的物质的量少
C.甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小D.甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小
4.(2009·全国理综Ⅰ,7)将15mL2mol·L-1Na2CO3溶液逐滴加入到40mL0.5mol·L-1MCln盐溶液中,恰好将溶液中的Mn+完全沉淀为碳酸盐,则MCln中n值是( )
A.4B.3C.2D.1
5.
(1)20gA物质和14gB物质完全反应,生成8.8gC物质、3.6gD物质和0.2molE物质,则E物质的摩尔质量为____________。
(2)12.4gNa2X含有0.4molNa+,Na2X的摩尔质量为__________,其相对分子质量为________,X的相对原子质量为__________,该物质的化学式为______________。
【考点集训】
1.(2008·山东理综,13)NA代表阿伏加德罗常数,下列叙述错误的是( )
A.10mL质量分数为98%的H2SO4,用水稀释至100mL,H2SO4的质量分数为9.8%
B.在H2O2+Cl2===2HCl+O2反应中,每生成32g氧气,则转移2NA个电子
C.标准状况下,分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4L,质量为28g
D.一定温度下,1L0.50mol·L-1NH4Cl溶液与2L0.25mol·L-1NH4Cl溶液含NH
的物质的量不同
2.(2008·上海,8)在一定条件下,完全分解下列某化合物2g,产生氧气1.6g,此化合物是( )
A.1H
OB.2H
OC.1H
OD.2H
O
3.(2011·苏州调研)阿伏加德罗常数约为6.02×1023mol-1,下列叙述中正确的是( )
A.常温常压下,20.0g重水(D2O)所含的中子数约为6.02×1023
B.室温下,42.0g乙烯和丙烯的混合气体中含有的碳原子数约为3×6.02×1023
C.通常状况下,1mol的NO2与N2O4混合气体变为标准状况时其分子数约为6.02×1023
D.常温下,7.1gCl2与足量NaOH溶液反应转移的电子数约为0.2×6.02×1023
4.(2011·哈尔滨调研)用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是( )
A.4.0g重水(D2O)中所含质子数为0.4NA
B.4.48LN2与CO的混合物中所含分子数为0.2NA
C.6.2g白磷与红磷的混合物中所含磷原子数为0.2NA
D.12.5mL16mol·L-1浓硫酸与足量铜反应,转移电子数为0.2NA
5.在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体,当这两个容器内温度和气体密度相等时,下列说法正确的是( )
A.两种气体的压强相等B.O2比O3的质量小
C.两种气体的分子数目相等D.两种气体的氧原子数目相等
6.(2011·孝感模拟)在三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体,当它们的温度和密度都相同时,这三种气体的压强(p)从大到小的顺序是( )
A.p(Ne)>p(H2)>p(O2)B.p(O2)>p(Ne)>p(H2)
C.p(H2)>p(O2)>p(Ne)D.p(H2)>p(Ne)>p(O2)
7.在同温同压下,相同体积的甲、乙两种气体的质量比是17∶14。
若乙气体是CO,则甲气体可能是( )
A.H2SB.HClC.NH3D.Cl2
8.某学生利用氯酸钾分解制氧气的反应,测定氧气的摩尔质量,实验步骤如下:
①把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀,放入干燥的试管中,准确称量,质量为ag。
②装好实验装置。
③检查装置气密性。
④加热,开始反应,直到产生一定量的气体。
⑤停止加热(如图所示,导管出口高于液面)。
⑥测量收集到气体的体积。
⑦准确称量试管和残留物的质量为bg。
⑧测量实验室的温度。
⑨把残留物倒入指定的容器中,洗净仪器,放回原处,把实验桌面收拾干净。
⑩处理实验数据,求出氧气的摩尔质量。
回答下列问题:
(1)如何检查装置的气密性?
______________________________________________________________。
(2)以下是测量收集到气体体积必须包括的几个步骤:
①调整量筒内外液面高度使之相同;②使试管和量筒内的气体都冷却至室温;③读取量筒内气体的体积。
这三步操作的正确顺序是:
__________(请填写步骤代号)。
(3)测量收集到的气体体积时,如何使量筒内外液面的高度相同?
(4)如果实验中得到的氧气体积是cL(标况),水蒸气的影响忽略不计,氧气的摩尔质量的计算式为(含a、b、c,不必化简)M(O2)=_____________。
专题2 化学计量在实验中的应用
(二)
【知识精讲】
知识点一 物质的量浓度
1.物质的量浓度表示,是用来表示溶液组成的物理量,也称为B的物质的量浓度,符号为。
2.物质的量浓度的数学表达式是,nB表示,V表示,因此物质的量浓度的单位是。
3.将溶质质量分数一定的溶液稀释时,溶液中总是保持不变;同理,稀释一定物质的量浓度的溶液时,溶液的发生了变化,但溶液中保持不变,即遵循稀释定律:
。
问题思考
1.将标准状况下1L氨气溶于1L水中,得到的溶液是2L吗?
若不是,还需要哪些数据能求出该溶液的体积?
2.将一定物质的量浓度的溶液取出一部分,物质的量浓度变化吗?
知识点二 一定物质的量浓度溶液的配制
1.容量瓶的使用
(1)规格及特点:
常规的容量瓶有等几种。
(2)容量瓶上标注有。
(3)使用容量瓶的第一步操作是,
操作方法是。
问题思考
3.容量瓶使用前应用蒸馏水洗净是否还需要待配溶液润洗?
4.实验室需要480mL某溶液,应选用多大规格容量瓶配制溶液?
2.以配制1000mL1.0mol·L-1的NaCl溶液为例。
完成下列填空:
(1)实验原理:
(2)实验仪器:
主要有。
(3)实验步骤:
①计算:
计算所需NaCl固体的质量为g。
②称量:
根据计算结果,称量NaCl固体。
③溶解:
将称量好的NaCl固体放入烧杯中,加适量水溶解,并用搅拌。
④转移:
待恢复到后,将溶液转移到中。
⑤洗涤:
用适量蒸馏水将烧杯及玻璃棒洗涤次,将每次洗涤液也注入容量瓶中,并振荡容量瓶。
⑥定容:
往容量瓶中缓慢加蒸馏水,等液面离容量瓶颈刻度线时,改用滴加蒸馏水至液面与刻度线。
塞好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀。
问题思考
5.为什么不能将固体或液体直接在容量瓶中溶解或稀释?
6.
(1)若转移时,容量瓶中有残留的水,则对所配制溶液的浓度有何影响?
(2)若没有洗涤烧杯和玻璃棒,则对所配制溶液的浓度有何影响?
(3)加蒸馏水时不慎超过刻度线,则将如何操作?
【考点精析】
一、有关物质的量浓度的计算
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,如等。
②含结晶水的物质如。
③特殊物质:
如NH3溶于水后溶质为NH3·H2O,但计算浓度时是以作为溶质。
(2)准确计算的体积
典例导悟1
在一定温度下,某饱和氢氧化钠溶液体积为VmL,溶液密度为dg·cm-3,质量分数为w%,物质的量浓度为cmol·L-1,溶液中含氢氧化钠的质量为mg。
(1)用w来表示该温度下氢氧化钠的溶解度(S)为____________________。
(2)用m、V表示溶液中溶质的物质的量浓度(c)为_____________________。
(3)用w、d表示溶液中溶质的物质的量浓度(c)为_____________________。
(4)用c、d表示溶液中溶质的质量分数为_________________________。
变式演练1
(1)若某饱和溶液的密度为ρg·cm-3,溶质的摩尔质量为Mg·mol-1,溶解度为Sg,则溶质的质量分数和物质的量浓度的表达式分别是什么?
(2)在标准状况下,1L水中溶解某气体VL,所得溶液密度为ρg·cm-3,溶质的摩尔质量为Mg·mol-1,则w和c的表达式分别是什么?
二、溶液的稀释与混合
1.溶液的稀释
根据稀释前后溶质质量不变,即物质的量也不变,得m1w1=m2w2或c1V1=c2V2
2.溶液的混合(依据混合前后溶液中溶质的质量守恒,具体情况具体分析)
(1)将3p%的硫酸与同体积的p%的硫酸混合得到q%的稀硫酸,则p、q的关系正确的是________。
①q=2p②q>2p③q<2p④无法确定
(2)若上题中的溶质是乙醇而非硫酸,则p、q的关系是________。
①q=2p②q>2p③q<2p④无法确定
(3)思维升华:
质量分数不同的两溶液等体积混合时的规律是什么?
典例导悟2
浓度不等的两种硫酸溶液等质量混合后,溶液的质量分数为a%,而等体积混合后,溶液的质量分数为b%;浓度不等的两种氨水等质量混合时,其溶质的质量分数为a%,而等体积混合后,溶液的质量分数为c%,那么a、b、c数值的关系是( )
A.a>b>cB.b>a>cC.c>b>aD.c>a>b
变式演练2 将a%的酒精和(100-a)%的酒精溶液等体积混合后,所得酒精溶液的质量分数可能为( )
A.大于50%B.小于50%
C.小于或等于50%D.大于或等于50%
三、一定物质的量浓度溶液配制过程中的误差分析
联想一定物质的量浓度的溶液配制的步骤,结合公式cB=
=
,试总结怎样判断cB的误差?
并举例说明。
提示 凡操作上引起mB增大或V值减少的,都会使所配溶液浓度偏大(如砝码生锈或定容时俯视刻度线)。
否则偏小(如砝码残缺或未洗涤烧杯、玻璃棒,定容时仰视刻度线)。
典例导悟3
(1)下图是配制50mLKMnO4标准溶液的过程示意图。
请你观察图示,判断其中不正确的操作有(填序号)________,其中确定50mL溶液体积的容器是(填名称)________。
(2)若配制的过程中,有液体溅出,应如何处理________。
(3)使用容量瓶配制溶液时,由于操作不当,会引起误差,下列情况会使所配溶液浓度偏低的是( )
①使用天平(使用了游码)称量时,被称量物与砝码位置放颠倒了 ②用滴定管量取溶质体积时,开始时平视读数,结束后俯视读数 ③溶液转移到容量瓶后,烧杯及玻璃棒未用蒸馏水洗涤 ④转移溶液前容量瓶内有少量蒸馏水 ⑤定容时,仰视容量瓶刻度线 ⑥定容后摇匀,发现液面降低,又补加少量水,重新达到刻度线
A.①③⑤⑥B.①②⑤⑥C.②③④⑥D.③④⑤⑥
【高考真题】
1.NA代表阿伏加德罗常数。
判断下列各项是否正确。
(1)1mol·L-1NaCl溶液含有NA个Na+
(2)将0.1mol氯化铁溶于1L水中,所得溶液含有0.1NA个Fe3+
(3)1L2mol·L-1的MgCl2溶液中含Mg2+数为2NA
(4)等体积、浓度均为1mol·L-1的磷酸和盐酸,电离出的氢离子数之比为3∶1
(5)1L浓度为1mol·L-1的Na2CO3溶液中含有NA个CO
(6)10mL质量分数为98%的H2SO4,用水稀释至100mL,H2SO4的质量分数为9.8%
(7)一定温度下,1L0.50mol·L-1NH4Cl溶液与2L0.25mol·L-1NH4Cl溶液含NH
物质的量不同
(8)1mol硫酸钾中阴离子所带电荷数为NA
(9)1L0.1mol·L-1Na2SO4溶液中有0.1NA个Na+
(10)常温下,100mL1mol·L-1Na2CO3溶液中阴离子总数大于0.1NA
(11)常温下,1L0.1mol·L-1的NH4NO3溶液中氮原子数为0.2NA
(12)含NA个Na+的Na2O溶解于1L水中,Na+的物质的量浓度为1mol·L-1
2.(2009·浙江理综,9)已知单位体积的稀溶液中,非挥发性溶质的分子或离子数越多,该溶液的沸点就越高。
则下列溶液沸点最高的是( )
A.0.01mol·L-1的蔗糖溶液B.0.01mol·L-1的CaCl2溶液
C.0.02mol·L-1的NaCl溶液D.0.02mol·L-1的CH3COOH溶液
3.(2010·课标全国卷,10)把500mL含有BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份,取一份加入含amol硫酸钠的溶液,恰好使钡离子完全沉淀;另取一份加入含bmol硝酸银的溶液,恰好使氯离子完全沉淀。
则该混合溶液中钾离子浓度为( )
A.0.1(b-2a)mol·L-1B.10(2a-b)mol·L-1
C.10(b-a)mol·L-1D.10(b-2a)mol·L-1
4.(2010·四川理综,12)标准状况下VL氨气溶解在1L水中(水的密度近似为1g·mL-1),所得溶液的密度为ρg·mL-1,质量分数为w,物质的量浓度为cmol·L-1,则下列关系中不正确的是( )
A.ρ=(17V+22400)/(22.4+22.4V)B.w=17c/(1000ρ)
C.w=17V/(17V+22400)D.c=1000Vρ/(17V+22400)
5.(2008·四川理综,13)在aLAl2(SO4)3和(NH4)2SO4的混合溶液中加入bmolBaCl2,恰好使溶液中的SO
完全沉淀;如加入足量强碱并加热可得到cmolNH3,则原溶液中的Al3+物质的量浓度(mol·L-1)为( )
A.
B.
C.
D.
6、(07年宁夏理综·12)ag铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液完全反应后,得到ag铜,则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为
A.1:
7B.7:
1C.7:
8D.8:
7
7.[2014·广东卷]设nA为阿伏伽德常数的数值,下列说法正确的是( )
A.18gH2O含有10nA个质子
B.1mol甲苯含有6nA个C—H键
C.标准状况下,22.4L氨水含有nA个NH3分子
D.56g铁片投入足量浓H2SO4中生成nA个SO2分子
8、[2014·四川卷改编]设NA为阿伏伽德罗常数的值。
下列说法正确的是( )
A.高温下,0.2molFe与足量水蒸气反应,生成的H2分子数目为0.3NA
B.室温下,1L的NaOH溶液中,由OH-数目为0.1NA
C.氢氧燃料电池正极消耗22.4L气体时,电路中通过的电子数目为2NA
D.5NH4NO3
2HNO3+4N2↑+9H2O反应中,生成28gN2时,转移的电子数目为3.75NA
9.[2014·全国卷]NA表示阿伏伽德罗常数,下列叙述正确的是( )
A.1molFeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA
B.2L0.5mol·L-1硫酸钾溶液中阴离子所带电荷数为NA
C.1molNa2O2固体中含离子总数为4NA
D.丙烯和环丙烷组成的42g混合气体中氢原子的个数为6NA
10.[2014·全国卷]已知:
将Cl2通入适量KOH溶液,产物中可能有KCl、KClO、KClO3,且
的值与温度高低有关。
当n(KOH)=amol时,下列有关说法错误的是( )
A.若某温度下,反应后
=11,则溶液中
=
B.参加反应的氯气的物质的量等于
amol
C.改变温度,反应中转移电子的物质的量ne的范围:
amol≤ne≤
amol
D.改变温度,产物中KClO3的最大理论产量为
amol
【考点集训】
1.(2011·太原月考)已知25%的氨水密度为0.91g·cm-3,5%的氨水密度为0.98g·cm-3,若将上述两种溶液等体积混合,所得氨水溶液的质量分数( )
A.等于15%B.大于15%C.小于15%D.无法估算
2.300mLAl2(SO4)3溶液中,含Al3+为1.62g,在该溶液中加入0.1mol·L-1Ba(OH)2溶液300mL,反应后溶液中SO
的物质的量浓度为( )
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