主题1:化学计量
命题一
阿伏加德罗常数的应用
1.(2018年全国Ⅰ卷,10)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
【解析】16.25 g氯化铁的物质的量是16.25 g162.5 g·mol-1=0.1 mol,由于氢氧化铁胶体是分子的集合体,因此水解生成的Fe(OH)3胶体粒子数小于0.1NA,A项错误;标准状况下22.4 L氩气的物质的量是1 mol,氩气是由一个Ar原子组成的单质,其中含有的质子数是18NA,B项正确;1分子丙三醇中含有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项错误;甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成的卤代烃不止一种,因此生成的CH3Cl分子数小于1.0NA,D项错误。
【答案】B
2.(2018年全国Ⅱ卷,11)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-1FeCl3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
【解析】常温常压下,124 g P4的物质的量是1 mol,由于每个P4分子中含有6个P—P键,因此124 g P4中所含P—P键数目为6NA,A项错误;铁离子在溶液中会发生水解,所以100 mL 1 mol·L-1 FeCl3溶液中所含Fe3+的数目小于0.1NA,B项错误;1个甲烷和1个乙烯分子中均含有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项正确;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项错误。
【答案】C
3.(2017年全国Ⅱ卷,8)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-1NH4Cl溶液中,NH4+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
【解析】NH4+是弱碱阳离子,在溶液中发生水解NH4++H2ONH3·H2O+H+,因此NH4+数量小于0.1NA,A项错误;2.4 g Mg 的物质的量为0.1 mol,与H2SO4完全反应,转移的电子数为0.2NA,B项错误;标准状况下,2.24 L N2和O2的混合气体的物质的量为0.1 mol,因此分子数为0.1NA,C项错误;H2+I22HI,反应前后物质的量不变,因此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,D项正确。
【答案】D
4.(2017年全国Ⅲ卷,10)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个键
【解析】B的原子序数为5,即质子数为5,质量数为11的B原子含有6个中子,0.1 mol 11B含有0.6NA个中子,A项正确;溶液体积未知,不能计算H+个数,B项错误;标准状况下苯是液体,不能利用气体摩尔体积计算2.24 L苯的物质的量,则无法计算其完全燃烧产生的CO2分子数目,C项错误;PCl3与Cl2生成PCl5的反应是可逆反应,反应物不可能完全转化为生成物,则1 mol PCl3与1 mol Cl2反应生成的PCl5少于1 mol,增加的键的数目小于2NA,D项错误。
【答案】A
5.(2016年全国Ⅰ卷,8)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
【解析】乙烯和丙烯的实验式均为CH2,14 g乙烯和丙烯混合气体中相当于含1 mol CH2,则其氢原子数为2NA,A项正确;N2和H2的反应为可逆反应,1 mol N2不可能完全反应,所以1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3分子数小于2NA,B项错误;1 mol Fe与过量硝酸反应,生成硝酸铁,电子转移数为3NA,C项错误;标准状况下,CCl4为液体,不能用标准状况下的气体摩尔体积进行计算,D项错误。
【答案】A
命题二
以物质的量为中心的有关计算
6.(2018年全国Ⅲ卷,8)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,中子数比为2∶1
D.1 mol乙烷和1 mol乙烯中,化学键数相同
【解析】24 g镁含有12 mol质子,27 g铝含有13 mol质子,A项错误;氧气和臭氧的质量(设为x g)相同时,n(O)=xg16 g· mol-1= x16 mol,n(电子)=8×x16 mol=0.5x mol, B项正确;重水为 12H2816O,水为 11H2816O,1个重水分子含有10个中子,1个水分子含有8个中子,所以1 mol重水含有10 mol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项错误;每个乙烷(C2H6)分子中有6个C—H键和1个C—C键,每个乙烯(C2H4)分子中有4个C—H键和1个CC键,所以1 mol乙烷和1 mol乙烯中化学键数目不相同,D项错误。
【答案】B
7.(2018年海南,2)某工业废气所含氮氧化物(NOx)的氮氧质量比为7∶4 ,该NOx可表示为( )。
A.N2O B.NO C.N2O3 D.NO2
【答案】A
8.(2015年全国Ⅰ卷,9)乌洛托品在合成、医药、染料等工业中有广泛用途,其结构如图所示。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为( )。
A.1∶1 B.2∶3 C.3∶2 D.2∶1
【解析】该有机物的分子式为C6H12N4,根据元素守恒,C元素来自甲醛,N元素来自氨,所以分子中的C与N原子的个数之比即甲醛与氨的物质的量之比,其比为6∶4=3∶2。
【答案】C
9.(2018年全国Ⅲ卷,26节选)利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:
(1)溶液配制:称取1.2000 g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在 中溶解,完全溶解后,全部转移至100 mL的 中,加蒸馏水至 。
(2)滴定:取0.00950 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液20.00 mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应:Cr2O72-+6I-+14H+3I2+2Cr3++7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应:I2+2S2O32-S4O62-
+2I-。加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液 ,即为终点。平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80 mL,则样品纯度为 %(保留1位小数)。
【解析】(1)配制一定物质的量浓度的硫代硫酸钠溶液,应该先称量硫代硫酸钠晶体样品,然后在烧杯中溶解,再转移至容量瓶中,最后定容即可。过程为将固体在盛有蒸馏水的烧杯中溶解,然后全部转移至100 mL容量瓶,加蒸馏水至刻度线。(2)淡黄绿色溶液中有单质碘,加入淀粉作指示剂,溶液显蓝色,用硫代硫酸钠溶液滴定溶液中的单质碘,达滴定终点时溶液的蓝色褪去。根据题目中的两个离子方程式知Cr2O72-~3I2~6S2O32-,则配制的100 mL样品溶液中硫代硫酸钠的物质的量浓度=0.00950 mol·L-1×0.020 L×6÷0.0248 L=0.04597 mol·L-1,样品中含有的硫代硫酸钠为0.004597 mol,所以样品纯度为0.004597 mol×248 g·mol-1÷1.2 g×100%=95.0%。
【答案】(1)烧杯 容量瓶 凹液面最低处与刻度线相平
(2)蓝色褪去且半分钟内不复原 95.0
10.(2017年全国Ⅰ卷,26节选)凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法,其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐。原理为:蛋白质→NH3;NH3+H3BO3NH3·H3BO3;NH3·H3BO3+HClNH4Cl+H3BO3。取某甘氨酸(C2H5NO2)样品m 克进行测定,滴定时消耗浓度为c mol·L-1的盐酸V mL,则样品中氮的质量分数为 %,样品的纯度≤ %。
【解析】根据反应NH3·H3BO3+HClNH4Cl+H3BO3,可以求出样品中n(N)=n(HCl)=c mol·L-1×V L×10-3 =0.001cV mol,则样品中氮的质量分数为0.001cVmol×14 g· mol-1mg×100%=1.4cVm%,样品中甘氨酸的质量≤0.001cV mol×75 g·mol-1,所以样品的纯度≤7.5cVm%。
【答案】1.4cVm 7.5cVm
11.(2017年全国Ⅱ卷,26节选)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:
得到的草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后,用KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应为:MnO4-+H++H2C2O4Mn2++CO2+H2O。实验中称取0.400 g水泥样品,滴定时消耗了0.0500 mol·L-1的KMnO4溶液36.00 mL,则该水泥样品中钙的质量分数为 。
【解析】根据原子守恒、得失电子守恒知5Ca2+~5H2C2O4~2KMnO4,n(KMnO4)=0.0500 mol·L-1×36.00 mL×10-3 L·mL-1=1.80×10-3 mol,n(Ca2+)=4.50×10-3 mol,水泥中钙的质量分数为4.50×10-3mol×40.0 g·mol-10.400 g×100%=45.0%。
【答案】45.0%
命题角度
全国卷高考题对物质的量的考查一般有两种方式:一是以选择题形式考查阿伏加德罗常数的应用;二是在非选择题中以某一问出现,借助化学方程式,考查“以物质的量为中心”的各物理量的转换,主要涉及质量分数的求算、物质含量的测定、化学式(或结晶水)的确定、产率的求算等
备考启示
复习时要熟练掌握:物质的量与质量、微粒数目、气体体积、溶液浓度的有关计算,重点训练阿伏加德罗常数的应用、“以物质的量为中心”的有关计算,提高学生的化学计算能力
考点一 物质的量 摩尔质量
1.物质的量
(1)物质的量(n)的概念
物质的量是表示含有① 的物理量,单位为② 。
(2)物质的量的规范表示方法
x mol H2SO4
↓ ↓ ↓
数值 单位 指定微粒符号或微粒名称
(3)阿伏加德罗常数(NA)
0.012 kg③ 中所含的碳原子数为阿伏加德罗常数,其数值约为④ ,单位为⑤ 。
公式:NA=Nn
2.摩尔质量
(1)摩尔质量是⑥ 的物质所具有的质量。常用的单位是⑦ 。公式:M=mn。
(2)数值:以⑧ 为单位时,任何粒子的摩尔质量在数值上都等于该粒子的⑨ 。
在线反馈
①一定数目粒子的集合体 ②摩尔(mol) ③12C
④6.02×1023 ⑤mol-1 ⑥单位物质的量
⑦g·mol-1 ⑧g·mol-1 ⑨相对分子(原子)质量
正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)1 mol NaCl和1 mol HCl含有相同的粒子数目。( )
(2)1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子。( )
(3)NaOH的摩尔质量为40 g。( )
(4)1 mol O2的质量与它的相对分子质量相等。( )
(5)1 mol OH-的质量为17 g·mol-1。( )
(6)以g·mol-1为单位时,氖气的摩尔质量在数值上等于它的相对分子质量。( )
(7)2 mol H2O的摩尔质量是1 mol H2O的摩尔质量的2倍。( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)×
用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )。
A.含有NA个氢原子的水的质量是18 g
B.24 g Mg中含有的电子数是2NA
C.0.5 mol K2SO4中含有的钾离子数是0.5NA
D.常温常压下,3.2 g氧气所含的分子数是0.1NA
【解析】含有NA个氢原子的水的质量是9 g,A项错误;24 g Mg 的物质的量为1 mol,电子的物质的量为1 mol×12=12 mol,即电子数为12NA,B项错误;0.5 mol K2SO4中含有的钾离子的物质的量为0.5 mol×2=1 mol,钾离子数目为NA,C项错误;3.2 g氧气的物质的量为3.2 g÷32 g· mol-1=0.1 mol,分子数为0.1NA,D项正确。
【答案】D
1个某种氯原子的质量是a g,1个12C原子的质量是b g,用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是( )。
①该氯原子的相对原子质量为12ab ②m g该氯原子的物质的量为maNA mol ③该氯原子的摩尔质量是aNA g
④a g该氯原子所含的电子数为17NA
A.①③ B.②④ C.①② D.②③
【答案】C
完成下列各题。
(1)9.03×1023个氨分子中质子的物质的量是 。
(2)已知3.01×1023个X气体分子的质量为8 g,则X气体的摩尔质量是 。
(3)某块光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)中含5.3250 g Cl-,则该光卤石的物质的量为 mol。
(4)若12.4 g Na2X中含有0.4 mol钠离子,则Na2X的摩尔质量是 ,X的相对原子质量是 。
(5)4 g D2和20 g 18O2化合时最多能生成 g D218O。
【解析】(1)9.03×1023个氨气分子的物质的量为9.03×10236.02×1023mol-1=1.5 mol,每个氨气分子含有10个质子,则含有的质子的物质的量为1.5 mol×10=15 mol。(2)3.01×1023个X分子的物质的量为3.01×10236.02×1023mol-1=0.5
mol,M(X)=8 g0.5mol=16 g·mol-1。(3)n(Cl-)=5.3250 g35.5 g·mol-1=0.15 mol,则n(KCl·MgCl2·6H2O)=13×0.15 mol=0.05 mol。(4)1 mol Na2X中含有2 mol 钠离子,0.2 mol Na2X中含有0.4 mol钠离子,则Na2X的摩尔质量为12.4 g0.2mol=62 g· mol-1;X的相对原子质量为62-46=16。(5)根据不足量的物质计算生成的D218O的质量,18O2过量,因此根据D2的量计算。
【答案】(1)15 mol
(2)16 g·mol-1
(3)0.05
(4)62 g· mol-1 16
(5)22
1.不能错误地认为物质的量是物质的质量或者物质的数量。物质的量描述的对象是微观粒子,如电子、质子、中子、原子、分子、离子、原子团等,不能用于描述宏观物体。
2.用摩尔作单位时,应用化学式指明粒子的种类,如1 mol H 不能描述为1 mol氢。
3.摩尔质量与相对分子(原子)质量是两个不同的概念,当摩尔质量以 g·mol-1为单位时,二者在数值上相等,前者有单位,后者是相对值。
4.对于具体的物质,其摩尔质量是确定的,不随物质的量的变化而变化,也不随物质的聚集状态的变化而变化。
考点二 气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
1.影响物质体积大小的因素
(1)微粒的大小(物质的本性)。
(2)微粒间距的大小(由温度与压强共同决定)。
(3)微粒的数目(物质的量的大小)。
2.气体摩尔体积
(1)含义:单位物质的量的气体所占的体积,符号为① ,标准状况下,Vm约为② 。
(2)基本关系式
n=VVm=mM=NNA
(3)影响因素:气体摩尔体积的数值不是固定不变的,它决定于气体所处的温度和压强。
3.阿伏加德罗定律及其推论的应用
(1)阿伏加德罗定律:同温同压下,相同③ 的任何气体,含有④ 数目的分子(或气体的物质的量相同)。
(2)阿伏加德罗定律的推论
相同条件
结论
语言叙述
同温、同压
V1V2=n1n2
同温、同压下,气体的体积与其物质的量成正比
ρ1ρ2=M1M2
同温、同压下,气体的密度与其摩尔质量(或相对分子质量)成正比
同温、同容
p1p2=n1n2
温度、体积相同的气体,其压强与其物质的量成正比
在线反馈
①Vm ②22.4 L·mol-1 ③体积 ④相同
正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)在标准状况下,1 mol O2与1 mol SO3的体积相同。( )
(2)在标准状况下,1 mol气体的体积约是22.4 L,在非标准状况下,1 mol气体的体积则一定不是22.4 L。( )
(3)在相同条件下,相同物质的量的O2与CO、N2的混合气体的分子个数相同,原子个数也相同。( )
(4)标准状况下,氢气的气体摩尔体积为22.4 L。( )
(5)同温、同体积条件下,等质量的SO2和O2对应的压强之比为1∶2。( )
【解析】(4)气体摩尔体积的单位为L·mol-1。(5)同温、同体积条件下,压强之比等于其物质的量之比,即p(SO2)p(O2)=mM(SO2)mM(O2)=164132=12,故正确。
【答案】(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
在同温、同压下,A容器中充满H2,B容器中充满NH3,若两容器中所含氢原子数目之比为2∶3,则这两个容器的体积之比是( )。
A.1∶1 B.2∶3 C.3∶2 D.1∶3
【解析】根据氢原子数目之比为2∶3可推出H2与NH3的物质的量之比为1∶1,同温同压下气体的体积之比等于物质的量之比,A项正确。
【答案】A
下列各组物质中,分子数不相同的是( )。
A.同温、同压下2 L SO2和2 L CO2
B.9 g水和标准状况下11.2 L CO2
C.标准状况下1 mol氧气和22.4 L乙醇
D.0.2 mol氯气和7.3 g氯化氢气体
【解析】A项,同温、同压下,2 L SO2和2 L CO2气体的物质的量相同,分子数也相同;B项,9 g水的物质的量为9 g÷18 g·mol-1=0.5 mol,标准状况下,11.2 L CO2的物质的量为11.2 L÷22.4 L·mol-1=0.5 mol,两物质的物质的量相同,分子数也相同;C项,标准状况下乙醇为液体,22.4 L乙醇的物质的量与1 mol氧气的物质的量不相同,分子数也不相同;D项,7.3 g 氯化氢气体的物质的量为7.3 g÷36.5 g·mol-1=0.2 mol,与0.2 mol氯气的物质的量相同,分子数也相同。
【答案】C
用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )。
A.1 mol镁与足量盐酸反应可生成22.4 L氢气
B.22.4 L 氧气与足量铁粉充分反应,转移的电子数为4NA
C.标准状况下,2.24 L苯在O2中完全燃烧得到CO2的分子数为0.6NA
D.标准状况下,1.12 L乙烷分子中含有共价键的数目为0.35NA
【解析】1 mol镁与足量盐酸反应可生成1 mol氢气,因未指明外界条件,所以体积不一定是22.4 L,A项错误;未指明外界条件,不能计算,B项错误;标准状况下苯为液体,不能用标准状况下的气体摩尔体积计算苯的物质的量,C项错误;1个乙烷分子中含7个共价键,标准状况下1.12 L乙烷的物质的量为0.05 mol,故共价键的总数目为0.35NA,D项正确。
【答案】D
物质的量是化学计算的核心。请按要求完成下列填空:
(1)标准状况下,0.5 mol H2和O2的混合气体的体积约是 。
(2)与17 g NH3所含分子数相同的氧气的体积(标准状况)是 L。
(3)标准状况下,11.2 L CO2的物质的量是 ,质量是 g,其所含原子的总数约为 个。
(4)标准状况下,9.03×1023个CH4分子所占的体积为 。
(5)标准状况下,1.92 g某气体的体积为672 mL,则该气体的摩尔质量为 。
(6)同温、同压下等质量的SO2和NO2,它们所占体积之比为 。
【解析】(5)标准状况下,1.92 g某气体的体积为672 mL,其物质的量为0.672 L22.4 L·mol-1=0.03 mol,则该气体的摩尔质量为1.92 g0.03mol=64 g·mol-1。(6)根据n=mM可知,等质量的SO2和NO2的物质的量之比为m64 g·mol-1∶m46 g·mol-1=23∶32,同温、同压下二者体积之比为23∶32。
【答案】(1)11.2 L
(2)22.4
(3)0.5 mol 22 9.03×1023
(4)33.6 L
(5)64 g·mol-1
(6)23∶32
1.应用气体摩尔体积时应注意:
(1)使用条件:一般指标准状况,即0 ℃、1.01×105 Pa。
(2)使用对象:必须是气体物质,可以是单一气体,也可以是混合气体。
(3)在标准状况下,气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1,其他条件下一般不是22.4 L·mol-1。
2.理解阿伏加德罗定律应注意:
(1)阿伏加德罗定律只适用于气体(包括混合气体)。
(2)同温、同压、同体积、同分子数,这“四同”相互制约,只要有三个量相同,第四个量就必定相同,即“三同”定“一同”。
(3)上述结论可由pV=nRT=mMRT=ρVMRT导出,不需要机械记忆。
考点三 物质的量浓度及相关计算
1.物质的量浓度
(1)概念:表示① 的物质的量。
(2)表达式:cB=② 。
(3)单位:③ (或mol·L-1)。
2.物质的量浓度的计算
(1)正确判断溶液的溶质
a.与水发生反应生成新的物质,如Na、Na2O、Na2O2④ ;SO3⑤ ;NO2⑥ 。
b.特殊物质:如NH3溶于水后溶质为NH3·H2O,但计算浓度时仍以NH3作为溶质。
c.含结晶水的物质:CuSO4·5H2O⑦ ;Na2CO3·10H2O⑧ 。
(2)准确计算溶液的体积
c=nV中的V是溶液的体积,不是溶剂的体积,也不是溶质和溶剂的体积之和,不能用水的体积代替溶液的体积,应根据V=mρ计算。
(3)灵活运用三种转换关系
①物质的量浓度与溶质质量分数的关系
已知条件
体积
密度
溶质摩尔质量
溶质质量
质量分数
物理量
V L
ρ g·cm-3
M g·mol-1
m g
w
已知溶液的各物理量如上表所示,则溶液中溶质的物质的量浓度c=nV=mMV=1000VρwMV=1000ρwM
②一定温度下的饱和溶液中溶质质量分数与溶解度的关系
w=S100+S×100%(w:溶质质量分数;S:溶解度)
③溶液稀释规律
a.溶质的质量在稀释前后保持不变,即m1w1=m2w2。
b.溶质的物质的量在稀释前后保持不变,即c1V1=c2V2。
c.溶液质量守恒,即m(稀)=m(浓)+m(水)(体积一般不守恒)。
在线反馈
①单位体积溶液中所含溶质B(表示各种溶质) ②nBV ③mol/L ④NaOH ⑤H2SO4 ⑥HNO3 ⑦CuSO4 ⑧Na2CO3
正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)1 mol·L-1的NaCl溶液是指此溶液中含有1 mol NaCl。( )
(2)从100 mL 5 mol·L-1H2SO4溶液中取出10 mL,所取硫酸的物质的量浓度为0.5 mol·L-1。( )
(3)从100 mL 5 mol·L-1H2SO4溶液中取出10 mL,所取溶液中硫酸根离子的物质的量为0.05 mol。( )
(4)用100 mL水吸收0.1 mol HCl气体,所得溶液的物质的量浓度恰好是1 mol·L-1。( )
(5)1 L水中溶解5.85 g NaCl所形成的溶液的物质的量浓度是0.1 mol·L-1。( )
(6)将25 g CuSO4·5H2O晶体溶于75 g水中,所得溶液中溶质的质量分数为25%。( )
(7)将40 g SO3溶于60 g水中,所得溶液中溶质的质量分数为40%。( )
(8)将62 g Na2O溶于水中,配成1 L溶液,所得溶液中溶质的物质的量浓度为1 mol·L-1。( )
【答案】(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
若20 g密度为ρ g·cm-3的Ca(NO3)2溶液中含有2 g Ca(NO3)2,则溶液中NO3-的物质的量浓度为( )。
A.ρ400 mol·L-1 B.20ρ mol·L-1
C.50ρ41 mol·L-1 D.25ρ41 mol·L-1
【答案】C
将Na2SO4、MgSO4、H2SO4溶于水配成0.2 L混合溶液,部分离子浓度如图所示,下列说法错误的是( )。
A.该混合溶液中Na2SO4的物质的量为0.2 mol
B.该混合溶液中H+的物质的量浓度为8.0 mol·L-1
C.若将该混合溶液加水稀释至体积为1 L,则稀释后溶液中SO42-的物质的量浓度为1.2 mol·L-1
D.若向该混合溶液中逐滴加入2.0 mol·L-1NaOH溶液至Mg2+恰好完全沉淀,则需NaOH溶液200 mL
【解析】n(Na2SO4)=0.5n(Na+)=0.5×2.0 mol·L-1×0.2 L=0.2 mol,A项正确;根据电荷守恒可求出c(H+)=6.0 mol·L-1×2-1.0 mol·L-1×2-2.0 mol·L-1×1=8.0 mol·L-1,B项正确;将该混合溶液加水稀释至体积为1 L,c(SO42-)=6.0 mol·L-1×0.2 L÷1 L=1.2 mol·L-1,C项正确;若向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,NaOH先与H+反应,再与Mg2+反应,当Mg2+恰好完全沉淀时,可得2.0 mol·L-1×V(NaOH)=1.0 mol·L-1×0.2 L×2+8 mol·L-1×0.2 L,解得V(NaOH)=1 L=1000 mL,D项错误。
【答案】D
考点四 一定物质的量浓度溶液的配制
1.主要仪器
天平、药匙、量筒、玻璃棒、① 、② 、③ 。
2.容量瓶的构造及使用
(1)容量瓶上标有④ 、⑤ 和⑥ 。常用规格有50 mL、100 mL、250 mL、1000 mL等。
(2)容量瓶在使用前要⑦ ,其操作顺序为装水盖塞→倒立→正立→玻璃塞旋转180°→倒立。
3.配制过程
以配制100 mL 1.00 mol·L-1 NaCl溶液为例。
(1)计算:需NaCl固体的质量为⑧ g。
(2)称量:用⑨ 称量NaCl固体。
(3)溶解:将称量好的NaCl固体放入烧杯中,用适量蒸馏水溶解。
(4)移液:待烧杯中的溶液⑩ ,用玻璃棒引流,将溶液注入 mL容量瓶。
(5)洗涤:用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒 次,洗涤液 。轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀。
(6)定容:将蒸馏水注入容量瓶,当液面距瓶颈刻度线 cm 时,改用 滴加蒸馏水至 。
(7)摇匀:盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀。
配制流程如图所示:
在线反馈
①烧杯 ②容量瓶 ③胶头滴管 ④温度 ⑤规格
⑥刻度线 ⑦检查是否漏水 ⑧5.85 ⑨天平 ⑩冷却至室温后 100 2~3 全部注入容量瓶
1~2 胶头滴管 凹液面与刻度线相切
正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)容量瓶在使用前要检查是否漏水。( )
(2)配制一定物质的量浓度溶液时,摇匀后,液面位于刻度线以下,应加水至刻度线。( )
(3)配制480 mL一定物质的量浓度溶液时,要选用500 mL的容量瓶。( )
(4)使用托盘天平称量药品时,药品和砝码都不能直接放在托盘中,应分别放在两张相同的纸片上。( )
(5)为了配制方便,可将固体(或浓溶液)直接在容量瓶(或量筒)中进行溶解(或稀释)。( )
(6)若量取7.2 mL溶液,应选用10 mL的量筒。( )
(7)将10.6 g Na2CO3·10H2O溶于水配成1 L溶液,溶液的物质的量浓度为0.1 mol·L-1。( )
【答案】(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)×
配制100 mL 1.0 mol·L-1Na2CO3溶液时,下列操作正确的是( )。
A.称取10.6 g无水碳酸钠,加入100 mL容量瓶中,加水溶解、定容
B.称取10.6 g无水碳酸钠置于烧杯中,加入100 mL蒸馏水,搅拌、溶解
C.转移Na2CO3溶液时,未用玻璃棒引流,直接倒入容量瓶中
D.定容后,塞好瓶塞,反复上下颠倒、摇匀
【解析】不能直接在容量瓶中溶解固体,A项错误;配制100 mL 1 mol·L-1Na2CO3溶液,所用水的体积并不是100 mL,而是加水定容至100 mL,B项错误;转移液体时,要用玻璃棒引流,C项错误。
【答案】D
用质量分数为98%的浓硫酸(ρ=1.84 g·cm-3)配制240 mL 1.84 mol·L-1稀硫酸,下列操作正确的是( )。
A.将蒸馏水缓慢注入盛有一定量浓硫酸的烧杯中,并不断搅拌至冷却
B.必需的定量仪器有50 mL量筒、250 mL容量瓶和托盘天平
C.量取浓硫酸的体积为25.0 mL
D.先在容量瓶中加入适量水,将量好的浓硫酸注入容量瓶,加水定容
【答案】C
用“偏大”“偏小”或“无影响”来表示下列操作对所配制溶液的物质的量浓度的影响。
(1)配制450 mL 0.1 mol·L-1NaOH溶液,用托盘天平称取NaOH固体1.8 g。
(2)配制500 mL 0.1 mol·L-1硫酸铜溶液,用托盘天平称取胆矾8.0 g。
(3)配制NaOH溶液时,在天平的两个托盘上各放一张质量相等的纸片,其他操作均正确。
(4)配制一定物质的量浓度的NaOH溶液,需称量NaOH固体4.4 g,称量时物码位置颠倒。
(5)用量筒量取浓硫酸时,仰视读数。
(6)配制NaOH溶液时,将称量好的NaOH固体放入小烧杯中溶解,未经冷却立即将溶液转移到容量瓶中并定容。
(7)定容时,加水超过刻度线,用胶头滴管吸出多余的液体至刻度线。
(8)定容摇匀后,发现液面下降,继续加水至刻度线。
(9)定容时仰视刻度线。
(10)定容摇匀后少量溶液外流。
【答案】(1)偏小 (2)偏小 (3)偏小 (4)偏小 (5)偏大
(6)偏大 (7)偏小 (8)偏小 (9)偏小 (10)无影响
1.在配制一定物质的量浓度的溶液时,定容时加蒸馏水,液面一旦超过刻度线,要重新配制。
2.配制溶液时容量瓶不必干燥,有少量蒸馏水不影响结果。
3.定容后必须反复上下颠倒、摇匀,静置后液面下降是因为一部分溶液附在了瓶壁和塞子上,但浓度是固定的,不需要再加入蒸馏水,否则浓度偏低。
4.定容时俯视、仰视对结果的影响
(1)仰视刻度线(图①),导致溶液体积偏大,浓度偏小。
(2)俯视刻度线(图②),导致溶液体积偏小,浓度偏大。
考点五 阿伏加德罗常数的应用
1.22.4 L·mol-1的适用条件分析
(1)一要看是否为标准状况下,不为标准状况无法直接用22.4 L·mol-1(标准状况下气体的摩尔体积)求n;二要看物质在标准状况下是否为气体,若不为气体,则无法由标准状况下气体的摩尔体积求得n,如CCl4、水、液溴、SO3、己烷、苯、CxHy(x>4)、乙醇、乙酸等。
(2)要注意物质的质量、摩尔质量、微粒个数不受外界条件的影响。
2.一定量的物质中粒子数目的分析
(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:
①D216O(M=20 g·mol-1,中子数=10),H218O(M=20 g·mol-1,中子数=10)。
②稀有气体分子为单原子分子。
③—OH与OH-中含有的电子数不同。
(2)等质量的实验式相同的物质含有的原子数相同,如NO2与N2O4,C2H4与C3H6,O2与O3。
(3)等质量的摩尔质量相同的物质含有的分子数相同,如N2与CO,CO2与N2O,H2SO4与H3PO4。
(4)等物质的量的NO2与SO2中氧原子数相同。
(5)胶体粒子的组成,如1 mol Fe3+形成Fe(OH)3胶体时,由于Fe(OH)3胶粒是小分子聚集体,因此胶粒数目小于NA。
3.一定量的物质中共价键数目的分析
常见物质中的共价键数目
(1)1个H2O分子含2个H—O键;1个NH3分子含3个N—H键;1个CH4分子含4个C—H键。
(2)1个CnH2n+2分子:C—C键(n-1)个;C—H键(2n+2)个。
(3)金刚石中1 mol C形成2 mol C—C键。
(4)石墨中1 mol C形成1.5 mol C—C键。
(5)1 mol SiO2中含4 mol Si—O键。
(6)苯分子中不含C—C键或CC键。
(7)1个CO2中含2个CO键。
(8)1个乙醇分子:C—H键(5个);C—C键(1个);C—O键(1个);O—H键(1个)。
4.电解质溶液中粒子数目的分析
判断电解质溶液中的粒子数目时注意“三看”:一看是否有弱电解质的电离;二看是否有弱离子的水解;三看是否指明了溶液的体积。弱电解质在水溶液中部分电离,可水解盐溶液中离子发生微弱水解,都会导致粒子数目减少。同时还应注意溶剂水中H、O原子数目。
5.特殊反应的问题分析
(1)NO与O2反应生成NO2,NO2又部分转化成N2O4。
(2)可逆反应不能反应完全,如N2与H2化合生成NH3,SO2与O2反应生成SO3,Cl2与H2O反应,酯化反应与酯的水解反应(H2SO4作催化剂)等。
(3)浓H2SO4与Cu反应时,H2SO4反应不完全;MnO2与浓盐酸反应,盐酸不能完全反应;浓HNO3与足量Cu反应,还原产物有NO2和NO;常温下Fe、Al遇浓H2SO4或浓HNO3钝化等。
6.氧化还原反应中转移电子数的计算分析
电子转移(得失)数目的分析,要做到“三注意”:
一要注意是否发生歧化反应,如Cl2与NaOH发生歧化反应时消耗1 mol Cl2转移1 mol电子,其他反应一般转移2 mol电子;二要注意变价元素,如1 mol Fe与足量盐酸反应时转移2 mol 电子,而与足量硝酸反应时转移3 mol电子;三要注意量的问题,如向FeBr2溶液中通入少量Cl2与足量Cl2,转移的电子数是不一样的。
一、 22.4 L·mol-1的适用条件分析
1.下列说法正确的是 (填序号)。
①标准状况下,22.4 L N2和H2混合气体中含NA个原子
②标准状况下,22.4 L氨水中含有NA个NH3分子
③常温常压下,22.4 L Cl2中含有的分子数为6.02×1023个
④标准状况下,5.6 L CO2气体中含有的氧原子数为0.5NA
⑤标准状况下,NA个CCl4分子占有的体积为22.4 L
⑥常温常压下,22.4 L H2含有的分子数小于NA
⑦标准状况下,11.2 L己烷含有的氢原子数为7NA
⑧常温常压下,46 g NO2与N2O4的混合气体中含有的原子数为3NA
【解析】①标准状况下,22.4 L(1 mol)N2和H2的混合气体含有的原子数应为2NA;②氨水为溶液,无法用22.4 L·mol-1计算其物质的量;③常温常压下,22.4 L Cl2的物质的量不是1 mol;⑤标准状况下,CCl4不是气态物质;⑦标准状况下,己烷为液体。
【答案】④⑥⑧
二、一定量的物质中粒子数目的分析
2.下列说法不正确的是 (填序号)。
①18 g D2O和18 g H2O中含有的质子数均为10NA
②14 g乙烯和丙烯的混合气体中氢原子数为2NA
③1 mol羟基与1 mol氢氧根离子所含电子数均为9NA
④28 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2NA
⑤常温常压下,92 g NO2和N2O4的混合气体中含有的原子数为6NA
⑥12 g金刚石和石墨的混合物中含有的碳原子数为NA
⑦标准状况下,11.2 L氖气分子中含有的原子数为NA
⑧49 g H3PO4和H2SO4的混合物中氧原子数为2NA
【解析】①18 g D2O和18 g H2O的物质的量不相同,则含有的质子数不相同;②二者实验式均为CH2,14 g CH2中含H原子数为2NA;③1 mol —OH与1 mol OH-含有的电子数不同;④乙烯与环丁烷(C4H8)的实验式相同,均为CH2,故28 g混合气体中含CH2的物质的量为2 mol,即含有的碳原子数为2NA;⑤NO2与N2O4的实验式均为NO2;⑥金刚石和石墨均由C原子构成,等质量时含有的C原子数相同;⑦氖气分子为单原子分子;⑧H3PO4与H2SO4的摩尔质量均为98 g·mol-1。
【答案】①③⑦
三、一定量的物质中共价键数目的分析
3.下列说法正确的是 (填序号)。
①标准状况下,2.24 L CCl4含有的共价键数目为0.4NA
②78 g苯含有CC键的数目为3NA
③常温下,8 g CH4含有2NA个C—H键
④12 g金刚石中含有的共价键数目为4NA
⑤34 g NH3中含有的N—H键数目为2NA
⑥标准状况下,2.24 L乙烷中含有的共价键数目为0.7NA
⑦常温下,58 g C4H10中含有的共价键数目为14NA
⑧30 g SiO2中含有的Si—O键数目为2NA
⑨23 g乙醇中含有的共价键数目为4NA
【解析】①标准状况下,CCl4为液体;②苯分子中不含CC键;③8 g CH4中含有的共价键数目为816×4NA=2NA;④12 g 金刚石中含有的C—C键数目为2NA;⑤N—H键数目为6NA;⑥1个C2H6分子中含有的共价键数目为7,故0.1 mol乙烷中含有的共价键数目为0.7NA;⑦1 mol C4H10中含有的共价键数目为13NA;⑧1 mol SiO2中含4NA个Si—O键;⑨1 mol乙醇(CH3CH2OH)中含有8NA个共价键。
【答案】③⑥⑧⑨
四、电解质溶液中的粒子数目分析
4.下列说法正确的是 (填序号)。
①2 L 0.5 mol·L-1亚硫酸溶液中含有的H+数目为2NA
②1.0 L 1.0 mol·L-1NaAlO2溶液中含有的氧原子数为2NA
③0.1 L 0.5 mol·L-1 CH3COOH溶液中含有的H+数为0.05NA
④100 g 17%的氨水中含有的NH3·H2O数目为NA
⑤1 L 0.5 mol·L-1NaClO溶液中ClO-的数目小于0.5NA
⑥1 L 0.1 mol·L-1KClO3溶液中含有Cl-的数目为0.1NA
【解析】①H2SO3为弱酸,不能完全电离;②H2O中也含有氧原子;③CH3COOH不能完全电离,含有的H+数目小于0.05NA;④氨水中还存在NH3和NH4+;⑤ClO-发生水解,数目小于0.5NA;⑥KClO3溶液中不含Cl-。
【答案】⑤
五、特殊反应的问题分析
5.下列说法正确的是 (填序号)。
①50 mL 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA
②密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应,产物的分子数小于2NA
③将56 g铁片投入足量浓H2SO4中,生成NA个SO2分子
④在密闭容器中充入1.5 mol H2和0.5 mol N2,充分反应后得到的NH3分子数为NA
⑤2 mol SO2和1 mol O2在一定条件下充分反应后,混合物中的分子数大于2NA
⑥1 mol CH3COOC2H5在足量稀H2SO4中水解得到的乙醇分子数小于NA
【答案】②⑤⑥
六、氧化还原反应中转移电子数的计算分析
6.下列说法正确的是 (填序号)。
①过氧化钠与水反应时,若生成0.1 mol氧气,则转移的电子数为0.2NA
②3 mol单质Fe完全转化为Fe3O4,失去8NA个电子
③在反应5NH4NO32HNO3+4N2↑+9H2O中,生成28 g N2时,转移的电子数目为3.75NA
④标准状况下,3.36 L NO2与水充分反应转移的电子数为0.05NA
⑤1 mol Na与足量O2反应,生成Na2O和Na2O2的混合物,转移的电子数为NA
【答案】①②③⑤
考点六 物质的量在化学综合计算中的应用
化学综合计算在高考题中往往与工艺流程、原理综合以及化学实验融为一题,具有数据较多、关系复杂、综合性强的特点。构建“题示信息+基础知识+逻辑思维+心理素质”的基本思维模式,认真审题、规范答题显得特别重要。
1.解答连续反应类型计算题的捷径——关系式法
关系式法是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。正确书写关系式是用关系式法解化学计算题的前提。在进行多步反应的计算时,一般的解题步骤为:
2.简化过程,妙用守恒
“守恒”就是物质在发生“变化”或两物质在发生“相互作用”的过程中某些物理量的总量保持“不变”。一切化学反应都遵循守恒定律,在化学变化中有各种各样的守恒,如质量守恒、原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒、能量守恒等。
水中溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧,实验步骤及测定原理如下:
Ⅰ.取样、氧的固定
用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合,反应生成MnO(OH)2,实现氧的固定。
Ⅱ.酸化、滴定
将固氧后的水样酸化,MnO(OH)2被I-还原为Mn2+,在暗处静置5 min,然后用标准Na2S2O3溶液滴定生成的I2(2S2O32-+I22I-+S4O62-)。
回答下列问题:
(1)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为 。
(2)取100.00 mL水样经固氧、酸化后,用a mol·L-1Na2S2O3溶液滴定,以淀粉溶液作指示剂,若消耗Na2S2O3溶液的体积为b mL,则水样中溶解氧的含量为 mg·L-1。
【解析】
过程
对应反应
氧的固定
2Mn(OH)2+O22MnO(OH)2
MnO(OH)2被
还原为Mn2+
MnO(OH)2+2I-+4H+Mn2++I2+3H2O
滴定过程
2S2O32-+I22I-+S4O62-
关系式:O2~2MnO(OH)2~2I2~4Na2S2O3
可得水样中溶解氧的含量为[(ab×10-3) mol÷4×32 g· mol-1×103 mg·g-1]÷0.1 L=80ab mg·L-1。
【答案】(1)2Mn(OH)2+O22MnO(OH)2
(2)80ab
碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。碱式氯化铜有多种组成,可表示为Cua(OH)bClc·xH2O。为测定某碱式氯化铜的组成,进行下列实验:①称取样品1.1160 g,用少量稀HNO3溶解后配成100.00 mL溶液A;②取25.00 mL溶液A,加入足量AgNO3溶液,得AgCl 0.1722 g;③另取25.00 mL溶液A,调节pH
4~5,用浓度为0.08000 mol·L-1的EDTA(Na2H2Y·2H2O)标准溶液滴定Cu2+(离子方程式为Cu2++H2Y2-CuY2-+2H+),滴定至终点,消耗标准溶液30.00 mL。通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程)。
【答案】n(Cl-)=n(AgCl)×100.00 mL25.00 mL=0.1722 g143.5 g·mol-1×4=4.800×10-3 mol;
同理n(Cu2+)=n(EDTA)×100.00 mL25.00 mL=4n(EDTA)=0.08000 mol·L-1×30.00 mL×10-3 L·mL-1×4=9.600×10-3 mol
n(OH-)=2n(Cu2+)-n(Cl-)=2×9.600×10-3 mol-4.800×10-3 mol=1.440×10-2 mol
m(Cl-)=4.800×10-3 mol×35.5 g· mol-1=0.1704 g
m(Cu2+)=9.600×10-3 mol×64 g· mol-1=0.6144 g
m(OH-)=1.440×10-2 mol×17 g· mol-1=0.2448 g
n(H2O)=1.1160 g-0.1704 g-0.6144 g-0.2448 g18 g·mol-1=4.800×10-3 mol;
a∶b∶c∶x=n(Cu2+)∶n(OH-)∶n(Cl-)∶n(H2O)=2∶3∶1∶1
化学式为Cu2(OH)3Cl·H2O。
1.雾霾天气对环境造成了严重影响,部分城市开展PM2.5和臭氧的监测。下列有关说法正确的是( )。
A.臭氧的摩尔质量是48 g
B.同温、同压条件下,等质量的氧气和臭氧的体积之比为2∶3
C.16 g臭氧中含有6.02×1023个原子
D.1.00 mol臭氧中含有的电子总数为18×6.02×1023
【解析】臭氧的摩尔质量是48 g·mol-1,A项错误;同温、同压条件下,等质量的氧气和臭氧的体积之比为3∶2,B项错误;1.00 mol臭氧中含有的电子总数为24×6.02×1023,D项错误。
【答案】C
2.下列关于溶液配制的操作叙述正确的是( )。
图1 图2
A.配制稀硫酸时,先将浓硫酸加入烧杯中,后倒入蒸馏水
B.配制溶液定容时,俯视容量瓶刻度线会使所配溶液浓度偏高
C.按照图1操作配制一定浓度的NaCl溶液
D.按照图2操作配制0.10 mol·L-1NaOH溶液
【答案】B
3.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述正确的是( )。
A.1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3分子数目为2NA
B.2.4 g镁在足量的氧气中燃烧,转移的电子数为0.1NA
C.标准状况下,2.24 L的CCl4中含有的C—Cl键数目为0.4NA
D.标准状况下,5.6 L二氧化碳气体中含有的氧原子数为0.5NA
【解析】合成氨的反应为可逆反应,不能进行彻底,故生成的氨气分子数目少于2NA个,A项错误;2.4 g镁的物质的量为0.1 mol,而镁反应后变为+2价,故0.1 mol镁反应失去0.2NA个电子,B项错误;标准状况下四氯化碳为液体,故不能根据气体摩尔体积来计算其物质的量,C项错误;标准状况下5.6 L二氧化碳的物质的量为0.25 mol,而1个二氧化碳分子中含2个氧原子,故0.25 mol二氧化碳中含0.5NA个氧原子,D项正确。
【答案】D
4.36.5 g HCl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,物质的量浓度为c mol·L-1,溶质的质量分数为w,NA表示阿伏加德罗常数的值。则下列叙述中正确的是( )。
A.所得溶液的物质的量浓度为1 mol·L-1
B.所得溶液中含有NA个HCl分子
C.36.5 g HCl气体占有的体积为22.4 L
D.所得溶质的质量分数w=36.5c1000ρ×100%
【解析】溶质HCl为36.5 g,物质的量为1 mol,溶剂水的体积为1 L,溶液的体积并非1 L,A项错误;HCl是强电解质,溶于水后完全电离,溶液中不存在HCl分子,B项错误;36.5 g HCl气体在标准状况下占有的体积为22.4 L,C项错误;假设溶液的体积为1 L,则溶液总质量为1000ρ g,溶质的质量为36.5c g,则所得溶质的质量分数w=36.5c1000ρ×100%,D项正确。
【答案】D
5.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )。
A.10 g 46%的乙醇水溶液中所含氢原子数目为0.6NA
B.0.1 mol·L-1AlCl3溶液中含有Cl-数目为0.3NA
C.标准状况下,4.48 L乙烯和环丁烷混合气中含碳原子数为0.4NA
D.7.8 g Na2O2与足量CO2或H2O反应,转移的电子数为0.1NA
【解析】10 g 46%的乙醇水溶液中含4.6 g(0.1 mol)乙醇,0.1 mol乙醇含0.6 mol H原子,另外水分子中也含有H原子,故溶液中所含H原子数目大于0.6NA,A项错误;0.1 mol·L-1AlCl3溶液的体积未知,无法计算其含有的Cl-数目,B项错误;乙烯分子中有2个C原子,环丁烷分子中有4个C原子,标准状况下4.48 L乙烯和环丁烷混合气的总物质的量为0.2 mol,其中所含碳原子数一定大于0.4NA,C项错误;7.8 g Na2O2的物质的量为0.1 mol,其与足量CO2 或H2O反应时,可以生成0.05 mol O2,因为Na2O2中O元素的化合价为-1价,故转移的电子数为0.1NA,D项正确。
【答案】D
6.现有硫酸镁溶液500 mL,其密度是1.20 g·cm-3,其中镁离子的质量分数是4.8%,则有关该溶液的说法不正确的是( )。
A.溶质的质量分数是24.0%
B.溶质的物质的量浓度是2.4 mol·L-1
C.溶质和溶剂的物质的量之比是1∶40
D.硫酸根离子的质量分数是19.2%
【解析】由Mg2+的质量分数知,MgSO4的质量分数为12024×4.8%=24.0%,溶质的物质的量浓度=1000×1.20×24.0%120 mol·L-1=2.4 mol·L-1,溶质与溶剂的物质的量之比为24.0%120∶76.0%18≈1∶21,SO42-的质量分数为9624×4.8%=19.2%。
【答案】C
7.已知某“84”消毒液瓶体部分标签如图所示,该“84”消毒液通常稀释100倍(体积之比)后使用。请回答下列问题:
“84”消毒液
有效成分 NaClO
规格 1000 mL
质量分数 25%
密度 1.19 g·cm-3
(1)该“84”消毒液的物质的量浓度约为 mol·L-1。
(2)某同学取100 mL该“84”消毒液,稀释后用于消毒,稀释后的溶液中c(Na+)= mol·L-1。
(3)该同学参阅该“84”消毒液的配方,欲用NaClO固体配制480 mL含NaClO质量分数为25%的消毒液。下列说法正确的是 (填字母)。
a.如图所示的仪器中,有三种是不需要的,除下列所需仪器外,还需要一种玻璃仪器
b.容量瓶用蒸馏水洗净后,应烘干后才能用于配制溶液
c.配制过程中,未用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒可能导致所配溶液浓度偏低
d.需要称量NaClO固体的质量为143.0 g
(4)“84”消毒液与稀硫酸混合使用可增强消毒能力,某消毒小组人员用98%(密度为1.84 g·cm-3)的浓硫酸配制2 L 2.3 mol·L-1稀硫酸用于增强“84”消毒液的消毒能力。
①所配制的稀硫酸中,H+的物质的量浓度为 mol·L-1。
②需用浓硫酸的体积为 mL。
【解析】(1)由c=1000ρwM得,c(NaClO)=1000×1.19×25%74.5 mol ·L-1≈4.0 mol·L-1。
(2)稀释前后溶液中NaClO的物质的量不变,则有100 mL×10-3 L·mL-1×4.0 mol·L-1=100 mL×100×10-3 L· mL-1×c(NaClO),解得稀释后c(NaClO)=0.04 mol·L-1,c(Na+)=c(NaClO)=0.04 mol·L-1。
(3)需用托盘天平称量NaClO固体,需用烧杯来溶解NaClO,需用玻璃棒进行搅拌和引流,需用容量瓶和胶头滴管来定容,图中的A、B不需要,但还需要玻璃棒和胶头滴管,a项错误;配制过程中需要加水,所以洗涤干净的容量瓶不必烘干后再使用,b项错误;未洗涤烧杯和玻璃棒将导致所配制的溶液中溶质的物质的量减小,浓度偏低,c项正确;应选取500 mL的容量瓶进行配制,然后取出480 mL即可,所以需要NaClO的质量为0.5 L×4.0 mol·L-1×74.5 g· mol-1=149.0 g,d项错误。
(4)①根据H2SO4的组成可知,溶液中c(H+)=2c(H2SO4)=4.6 mol·L-1。②2 L 2.3 mol·L-1 稀硫酸中溶质的物质的量为2 L×2.3 mol·L-1=4.6 mol,设需要98%(密度为 1.84 g·cm-3)的浓硫酸的体积为V mL,则有VmL×10-3L·mL-1×1000×1.84 g·cm-3×98%98 g·mol-1=4.6 mol,解得V=250。
【答案】(1)4.0 (2)0.04 (3)c (4)①4.6 ②250
8.称取4.00 g氧化铜和氧化铁固体混合物,加入50.0 mL 2.00 mol·L-1硫酸充分溶解,往所得溶液中加入5.60 g铁粉,充分反应后,得固体的质量为3.04 g。请计算:
(1)加入铁粉充分反应后,溶液中溶质的物质的量为 。
(2)固体混合物中氧化铜的质量为 。
【解析】(1)4.00 g氧化铜和氧化铁固体混合物,加入50.0 mL 2.00 mol·L-1硫酸充分溶解,生成硫酸铜和硫酸铁,往所得溶液中加入5.60 g铁粉,充分反应后,硫酸铜和硫酸铁都被铁还原成硫酸亚铁,其物质的量等于
硫酸的物质的量(0.0500 L×2.00 mol·L-1=0.100 mol)。(2)设氧化铜的质量为x g,根据铁原子、铜原子守恒有:x×6480+(4.00-x)×112160+5.6=0.100×56+3.04,解得x =2.40。
【答案】(1)0.100 mol (2)2.40 g
1.下列叙述错误的是( )。
A.10 mL质量分数为98%的浓H2SO4,用10 mL水稀释后,H2SO4的质量分数大于49%
B.欲配制0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液480 mL,需用500 mL容量瓶
C.在标准状况下,将22.4 L氨气溶于1 L水中,得到1 mol·L-1的氨水
D.向两等份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】浓硫酸的密度ρ1大于水的密度ρ2,加水后硫酸的质量分数为10 mL×ρ1×98%10 mL×ρ1+10 mL×ρ2×100%=11+ρ2ρ1×98%>49%,A项正确;实验室没有480 mL的容量瓶,应用500 mL的容量瓶进行配制,B项正确;在标准状况下,22.4 L氨气的物质的量为1 mol,配制成1 L溶液得到1 mol·L-1 的氨水,而不是溶于1 L 水中,C项错误;相同物质的量的Na2O2和Na2O与水反应,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,要使溶液恰好饱和,则加入的Na2O2与Na2O的物质的量之比等于1∶1,D项正确。
【答案】C
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )。
A.28 g C2H4和CO的混合气体中含有的分子数为NA
B.28 g N2和6 g H2充分反应,生成NH3的分子数为2NA
C.标准状况下,11.2 L O2参加反应转移的电子数一定为2NA
D.0.1 mol FeCl3完全水解转化为氢氧化铁胶体,生成0.1NA个胶粒
【解析】C2H4和CO的摩尔质量都为28 g·mol-1,28 g C2H4和CO的混合气体为1 mol,则其中含有的分子数为NA,A项正确;合成氨的反应是可逆反应,反应物不可能完全反应,28 g N2和6 g H2
充分反应,生成NH3的分子数小于2NA,B项错误;标准状况下,11.2 L O2参加反应转移的电子数可能为NA,如氧气与金属钠反应生成过氧化钠,C项错误;1个氢氧化铁胶粒中含有多个Fe(OH)3分子,故1 mol FeCl3完全水解生成的氢氧化铁胶粒数小于NA,D项错误。
【答案】A
3.硫代硫酸钠溶液与盐酸的反应(Na2S2O3+2HCl2NaCl+S↓+SO2↑+H2O)可用于探索浓度对反应速率的影响。常温常压下,若该反应产生固体单质16 g,则反应中各有关物质的物理量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值)( )。
选项
二氧化硫
硫代硫酸钠
转移的电子数
A
1 mol
NA
B
11.2 L
0.5 mol
C
158 g
2 mol
D
79 g
NA
【解析】该反应为S2O32-在酸性条件下的歧化反应,S2O32-中硫元素的化合价为+2价,每摩尔S2O32-参加反应生成1 mol单质硫和1 mol SO2,转移电子2 mol。故常温常压下反应生成16 g(0.5 mol)单质硫时,必生成0.5 mol SO2,同时转移1 mol电子,需要注意的是常温常压下11.2 L SO2的物质的量不是0.5 mol,故只有D项正确。
【答案】D
4.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )。
A.8.4 g NaHCO3固体中含有的离子总数为0.3NA
B.13.8 g NO2与水充分反应,转移的电子数为0.2NA
C.常温常压下,等质量的CO2和N2O的体积相等
D.0.1 mol Fe与足量盐酸反应,转移的电子数为0.2NA
【解析】NaHCO3固体中含有钠离子和碳酸氢根离子,8.4 g NaHCO3固体的物质的量为0.1 mol,含有的离子总数为0.2NA,A项错误;根据反应3NO2+H2O2HNO3+NO可知,反应3 mol NO2,转移2 mol电子,13.8 g NO2的物质的量为0.3 mol,0.3 mol NO2与H2O完全反应转移的电子的物质的量为0.2 mol,数目为0.2NA,B项正确;恒温、恒压下,等物质的量的气体分子数相同,体积相同,CO2和N2O的摩尔质量相同,则等质量的CO2和N2O物质的量相同,常温常压下体积相等,C项正确;0.1 mol Fe与足量盐酸反应生成氯化亚铁,转移的电子数为0.2NA,D项正确。
【答案】A
5.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列有关叙述中正确的是( )。
A.在标准状况下4.48 L CH2Cl2的分子数为0.2NA
B.1 mol Fe与过量硫蒸气反应,转移的电子数为2NA
C.0.2 mol·L-1的NaCl溶液中,Na+数目为0.2NA
D.含S2-、HS-共1 mol的Na2S溶液中含Na+数目为2NA
【解析】标准状况下CH2Cl2是液体,不能用标准状况下的气体摩尔体积进行计算,A项不正确;1 mol Fe与过量硫蒸气反应生成硫化亚铁,所以转移的电子数为2NA,B项正确;溶液体积未知,不能计算出Na+数目,C项不正确;由物料守恒得,n(Na+)=2[n(S2-)+n(HS-)+n(H2S)]>2[n(S2-)+n(HS-)],故Na+数目一定大于2NA,D项不正确。
【答案】B
6.下列叙述正确的是( )。
A.将30 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液加水稀释到500 mL,所得NaOH溶液的浓度为0.3 mol·L-1
B.配制250 mL 1.0 mol·L-1 H2SO4溶液,需要18 mol·L-1的浓H2SO4的体积约为13.9 mL
C.0.270 kg质量分数为10%的CuCl2溶液中Cl-的物质的量为0.2 mol
D.已知某溶液中,溶质B的摩尔质量为M,溶液密度(g·mL-1)为ρ,溶质的质量分数为w,则该溶液中溶质的物质的量浓度为ρwM mol·L-1
【解析】溶液稀释前后溶质的物质的量不变,则稀释后溶液中NaOH的物质的量浓度为0.5mol·L-1×0.03 L0.5 L=0.03 mol·L-1,A项错误;设需要18 mol·L-1的H2SO4溶液的体积为V mL,稀释前后溶质H2SO4的物质的量不变,则0.25 L×1.0 mol·L-1=V×10-3 L×18 mol·L-1,解得V≈13.9 mL,B项正确;该溶液中CuCl2的物质的量为n(CuCl2)=270 g×10%135 g·mol-1=0.2 mol,根据CuCl2 Cu2++2Cl-知,溶液中Cl-的物质的量为0.4 mol,C项错误;溶质的物质的量浓度为c=nV=1000ρwM mol·L-1,D项错误。
【答案】B
7.为了探究FeSO4和Cu(NO3)2的混合物中各组分的含量,现设计如下流程:
通过计算得出:
(1)原混合物中FeSO4的质量分数约为 。
(2)通入的n(Cl2)= mol。
(3)生成的H2在标准状况下的体积是 mL。
(4)固体X的质量是 g。
【解析】(1)根据题中流程可知,加入铁粉产生了氢气,说明硫酸过量,氯气与亚铁离子反应,说明溶液中有亚铁离子,17.08 g的FeSO4和Cu(NO3)2的混合物与0.14 mol硫酸混合,硝酸根离子全部被还原为NO,NO的物质的量为0.448 L22.4 L·mol-1=0.02 mol,根据氮元素守恒,样品中Cu(NO3)2的质量为188 g·mol-1×0.01 mol=1.88 g,所以FeSO4的质量为17.08 g-1.88 g=15.2 g,其物质的量为0.1 mol,原混合物中FeSO4的质量分数为15.2 g17.08 g×100%≈89%。
(2)根据离子方程式:
3Fe2++4H++NO3-(稀)3Fe3++NO↑+2H2O
3 mol 4 mol 22.4 L
n(Fe2+) n(H+) 448 mL
n(Fe2+)=0.06 mol,n(H+)=0.08 mol,则溶液中亚铁离子的物质的量为0.1 mol-0.06 mol=0.04 mol,根据离子方程式2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-可得,需要氯气的物质的量为0.02 mol。
(3)根据铁元素守恒可得,溶液中铁离子的物质的量为0.1 mol,根据反应2Fe3++Fe3Fe2+可得,消耗铁的物质的量为0.05 mol,即质量为2.8 g,溶液中n(H+)=0.14 mol×2-0.08 mol=0.2 mol,结合反应2H++FeH2↑+Fe2+可知,消耗铁0.1 mol,即5.6 g,生成的氢气为0.1 mol,其在标准状况下的体积为2.24 L=2240 mL。
(4)由(3)可得消耗铁的总物质的量为0.05 mol+0.1 mol=0.15 mol,质量为8.4 g,则剩余铁的质量为8.96 g-8.4 g=0.56 g,铁可置换溶液中的铜,固体X为Cu,物质的量为0.01 mol,质量为0.64 g。
【答案】 (1)89%
(2)0.02
(3)2240
(4)0.64
8.白钠镁矾(mNa2SO4·nMgSO4·xH2O)俗称硝板,工业上用白钠镁矾制备碱式碳酸镁[4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O]晶须的过程如下:向碳酸钠溶液中加入白钠镁矾,保持50 ℃加热0.5 h,有大量的5MgCO3·3H2O生成,然后升高温度到85 ℃加热2 h发生热解反应,过滤得碱式碳酸镁晶须。
(1)热解反应的化学方程式为 。
(2)碱式碳酸镁可用作化学冷却剂,原因是 。
(3)为测定某白钠镁矾的组成,进行下列实验:
①取该白钠镁矾样品3.340 g溶于水配成100.00 mL溶液A;
②取25.00 mL溶液A,加入足量的氯化钡溶液,得BaSO4 1.165 g;
③另取25.00 mL溶液A,调节pH=10,用浓度为0.1000 mol·L-1的EDTA标准溶液滴定Mg2+(离子方程式为Mg2+ + H2Y2-MgY2-+ 2H+),滴定至终点,消耗标准溶液25.00 mL。
通过计算确定该白钠镁矾的化学式(写出计算过程):
。
【解析】(1)5MgCO3·3H2O升高温度到85 ℃加热2 h发生热解反应,过滤得碱式碳酸镁晶须,反应的化学方程式为5MgCO3·3H2O+2H2O4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O+CO2↑。(2)碱式碳酸镁分解吸热,可用作化学冷却剂。
【答案】(1)5MgCO3·3H2O+2H2O4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O + CO2↑
(2)碱式碳酸镁分解吸热
(3)n(SO42-)=n(BaSO4)=1.165 g233 g·mol-1×100.00 mL25.00 mL=0.02 mol,
n(Mg2+)=n(EDTA)×100.00 mL25.00 mL=0.1000 mol·L-1×25.00 mL×10-3 L·mL-1×100.00 mL25.00 mL=0.01 mol,n(Na2SO4)=0.02 mol-0.01 mol=0.01 mol,
n(H2O)=
3.340 g-0.01mol×142 g·mol-1-0.01 mol×120 g·nol-118 g·mol-1=0.04 mol,
n(Na2SO4)∶n(MgSO4)∶n(H2O)=0.01 mol∶0.01 mol∶0.04 mol=1∶1∶4,化学式为Na2SO4·MgSO4·4H2O