专题五 化学计量及其应用
课标要求 考情分析 核心素养
1.了解物质的量及其相关物理量的含义和应用，体会定量研究对化学科学的重要作用； 2.能基于物质的量认识物质组成及其变化，运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度之间的相互关系进行简单计算。 新高考3年考频 100% 宏观辨识与微观探析 变化观念与平衡思想
试题难度 一般
考查形式 选择题/填空题
高频考向: 阿伏伽德罗常数及其应用：包括阿伏伽德罗的相关计算和阿伏伽德罗常数及其应用的“陷阱”； 以物质的量为中心的各种计量关系：包括物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度之间的相互转换。
命题趋势：
高考要求能根据粒子的物质的量、数目、气体体积之间的相互关系进行有关计算。预测2023年高考仍会围绕NA、Vm的应用范围设置陷阱，同时又隐含对物质的组成与结构、氧化还原反应、弱电解质的电离、可逆反应、盐类的水解等知识的考查，重要命题角度有：(1)求粒子数目；(2)求共价键数；(3)求混合物中指定粒子数目；(4)求电子转移数目等等。同时还要注意以物质的量为中心的各种计量关系，如化工流程中考查产品产率及纯度的计算或以填空题考查多步反应的计算；有关化学平衡常数、转化率的计算会在综合题中应用阿伏加德罗定律结合“三段式”进行计算。
解题技巧：
化学计量及其应用的解题技巧：
1. 阿伏加德罗常数及其应用：
首先，注意气体摩尔体积的使用条件，注重“两看”，排除干扰。
一看：气体是否处于标准状况(0 ℃、101 kPa)。
二看：标准状况下，物质是否是气态。
其次，记常见物质组成和结构，如所含化学键的数目，突破陷阱。
最后，掌握氧化还原反应中转移电子数目和溶液中微粒数目的判定、隐含可逆反应的判断等。
2. 以物质的量为中心的各种计量关系：明确各种物理量之间的转换关系。
真题溯源
1．[2022·海南卷]在2.8g Fe中加入100mL 3mol·L-1HCl，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. 反应转移电子为0.1mol B. HCl溶液中Cl-数为3NA
C. 含有的中子数为1.3NA D. 反应生成标准状况下气体3.36L
2．[2022·河北卷]NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A. 3.9g Na2O2与足量水反应，转移电子个数为0.1NA
B. 1.2g Mg在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2，转移电子个数为0.1NA
C. 2.7g Al与足量NaOH溶液反应，生成H2的个数为0.1NA
D. 6.0g SiO2与足量NaOH溶液反应，所得溶液中SiO的个数为0.1NA
3．[2022·全国甲卷·Ⅰ卷] NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．25℃，下，氢气中质子的数目为
B．溶液中，Al3+的数目为
C．0.20 mol苯甲酸完全燃烧，生成CO2的数目为
D．电解熔融CuCl2，阴极增重6.4g，外电路中通过电子的数目为
4．[2022·浙江卷]NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．中含有个阳离子
B．乙烷和丙烯的混合气体中所含碳氢键数为
C．含有中子数为
D．和于密闭容器中充分反应后，HI分子总数为
5．[2022·山东·青岛三十九中高三期中]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（ ）
A．“3.04g固体”一定是铁铜混合物
B．“溶液2”中溶质的物质的量为0.1mol
C．混合物中含氧元素的物质的量为0.06mol
D．反应②能生成0.04g H2
6．[2022·浙江·高三专题练习]下列有关物质的量浓度和质量分数的计算正确的是（ ）
A．98%的浓硫酸的物质的量浓度是49%的硫酸的物质的量浓度的二倍
B．20%的氢氧化钠溶液和30%的氢氧化钠溶液等体积混合，混合后溶液的溶质质量分数为25%
C．c1 mol/L，ρ1 g/cm3的硫酸溶液与c2 mol/L，ρ2 g/cm3的硫酸溶液等体积混合，得到ρ3 g/cm3的硫酸溶液的浓度为mol/L
D．25℃时NaCl饱和溶液(密度为1.17g/cm3)的物质的量浓度约为5.3mol/L(已知25℃时氯化钠在水中的溶解度为36克)
7．[2022·江西·南昌二中高三阶段练习]Co(OH)2在空气中加热时，固体(不含其他杂质)质量随温度变化的曲线如图所示，取400℃时的产物(其中Co的化合价为+2，+3)，用500mL5.1mol·L-1盐酸将其恰好完全溶解，得到CoCl2溶液和4.48L(标准状况)黄绿色气体。下列说法错误的是（ ）
A．290℃时，固体的成分仅有
B．400℃时，
C．500℃时，固体中氧元素总质量分数约为26.6%
D．生成的黄绿色气体可用于工业上生产“84”消毒液
8．[2022·浙江·高考真题]某同学设计实验确定Al(NO3)3·xH2O的结晶水数目。称取样品7.50g，经热分解测得气体产物中有NO2、O2、HNO3、H2O，其中H2O的质量为3.06g；残留的固体产物是Al2O3，质量为1.02g。计算：
(1)x=_______。
(2)气体产物中n(O2)_______mol。
2专题五 化学计量及其应用
课标要求 考情分析 核心素养
1.了解物质的量及其相关物理量的含义和应用，体会定量研究对化学科学的重要作用； 2.能基于物质的量认识物质组成及其变化，运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度之间的相互关系进行简单计算。 新高考3年考频 100% 宏观辨识与微观探析 变化观念与平衡思想
试题难度 一般
考查形式 选择题/填空题
高频考向: 阿伏伽德罗常数及其应用：包括阿伏伽德罗的相关计算和阿伏伽德罗常数及其应用的“陷阱”； 以物质的量为中心的各种计量关系：包括物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度之间的相互转换。
命题趋势：
高考要求能根据粒子的物质的量、数目、气体体积之间的相互关系进行有关计算。预测2023年高考仍会围绕NA、Vm的应用范围设置陷阱，同时又隐含对物质的组成与结构、氧化还原反应、弱电解质的电离、可逆反应、盐类的水解等知识的考查，重要命题角度有：(1)求粒子数目；(2)求共价键数；(3)求混合物中指定粒子数目；(4)求电子转移数目等等。同时还要注意以物质的量为中心的各种计量关系，如化工流程中考查产品产率及纯度的计算或以填空题考查多步反应的计算；有关化学平衡常数、转化率的计算会在综合题中应用阿伏加德罗定律结合“三段式”进行计算。
解题技巧：
化学计量及其应用的解题技巧：
阿伏加德罗常数及其应用：
首先，注意气体摩尔体积的使用条件，注重“两看”，排除干扰。
一看：气体是否处于标准状况(0 ℃、101 kPa)。
二看：标准状况下，物质是否是气态。
其次，记常见物质组成和结构，如所含化学键的数目，突破陷阱。
最后，掌握氧化还原反应中转移电子数目和溶液中微粒数目的判定、隐含可逆反应的判断等。
2. 以物质的量为中心的各种计量关系：明确各种物理量之间的转换关系。
真题溯源
1．[2022·海南卷]在2.8g Fe中加入100mL 3mol·L-1HCl，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. 反应转移电子为0.1mol B. HCl溶液中Cl-数为3NA
C. 含有的中子数为1.3NA D. 反应生成标准状况下气体3.36L
【答案】A
【解析】2.8gFe的物质的量为0.05mol；100mL 3mol·L-1HCl中H+和Cl-的物质的量均为0.3mol，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0.1mol，A正确；
HCl溶液中Cl-的物质的量为0.3mol，因此，Cl-数为0.3NA，B不正确；
C．56Fe 的质子数为26、中子数为30，2.8g56Fe的物质的量为0.05mol，因此，2.8g56Fe含有的中子数为1.5NA，C不正确；
D．反应生成H2的物质的量为0.05mol，在标准状况下的体积为1.12L ，D不正确；
综上所述，本题A。
[2022·河北卷]NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A. 3.9g Na2O2与足量水反应，转移电子个数为0.1NA
B. 1.2g Mg在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2，转移电子个数为0.1NA
C. 2.7g Al与足量NaOH溶液反应，生成H2的个数为0.1NA
D. 6.0g SiO2与足量NaOH溶液反应，所得溶液中SiO的个数为0.1NA
【答案】B
【解析】A．过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，则3.9g过氧化钠与足量水反应，转移电子个数为×1×NAmol-1=0.05NA，故A错误；
B．镁在空气中燃烧无论生成氧化镁，还是氮化镁，镁均转化为镁离子，则1.2gMg在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁时，转移电子个数为×2×NAmol-1=0.1NA，故B正确；
C．铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，则2.7g铝与足量氢氧化钠溶液反应生成氢气的个数为××NA mol-1=0.15NA，故C错误；
D．二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，硅酸钠在溶液中发生水解反应，则由原子个数守恒可知，6.0g二氧化硅与足量氢氧化钠溶液反应所得溶液中硅酸根离子的个数小于×NAmol-1=0.1NA，故D错误；
故选B。
3. [2022·全国甲卷·Ⅰ卷] NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．25℃，下，氢气中质子的数目为
B．溶液中，Al3+的数目为
C．0.20 mol苯甲酸完全燃烧，生成CO2的数目为
D．电解熔融CuCl2，阴极增重6.4g，外电路中通过电子的数目为
【答案】C
【解析】A．25℃、101kPa不是标准状况，不能用标况下的气体摩尔体积计算氢气的物质的量，故A错误；
B．Al3+在溶液中会发生水解生成Al(OH)3，因此2.0L 1.0 mol/L的AlCl3溶液中Al3+数目小于2.0NA，故B错误；
C．苯甲酸燃烧的化学方程式为，1mol苯甲酸燃烧生成7molCO2，则0.2mol苯甲酸完全燃烧生成1.4molCO2，数目为1.4NA，故C正确；
D．电解熔融CuCl2时，阳极反应为，阴极反应为，阴极增加的重量为Cu的质量，6.4gCu的物质的量为0.1mol，根据阴极反应可知，外电路中通过电子的物质的量为0.2mol，数目为0.2NA，故D错误；
答案选C。
4．[2022·浙江卷]NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．中含有个阳离子
B．乙烷和丙烯的混合气体中所含碳氢键数为
C．含有中子数为
D．和于密闭容器中充分反应后，HI分子总数为
【答案】C
【解析】A．NaHSO4由钠离子和硫酸氢根离子构成，其中的阳离子只有钠离子，12g NaHSO4的物质的量为0.1mol，因此，其中只含有0.1NA个阳离子，A说法不正确；
B．没有指明气体的温度和压强，无法确定11.2L乙烷和丙烯的混合气体的物质的量是多少，因此，无法确定其中所含碳氢键的数目，B说法不正确；
C．CH4分子中有6个中子，8g CH4的物质的量为0.5mol，因此，8g CH4含有的中子数为3NA，C说法正确；
D．H2和I2发生反应生成HI，该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，因此，0.1mol H2和0.1mol I2于密闭容器中充分反应后，HI分子总数小于0.2NA，D说法不正确。
综上所述，本题选C。
5．[2022·山东·青岛三十九中高三期中]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（ ）
A．“3.04g固体”一定是铁铜混合物
B．“溶液2”中溶质的物质的量为0.1mol
C．混合物中含氧元素的物质的量为0.06mol
D．反应②能生成0.04g H2
【答案】D
【解析】实验中得到溶液1发生的反应为CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Fe2O3+ 3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，得到溶液2可能发生的反应为Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4、Fe+H2SO4= FeSO4+ H2↑、CuSO4+ Fe=FeSO4+Cu，设氧化铁的物质的量为xmol、氧化铜为ymol，由氧化物的质量可得：160x+80y=4，由反应的方程式可得：64y+5.6-56(x+y+0.1-3x-y)=3.04，解联立方程可得x=0.01、y=0.03，则4g固体中含有1.6g氧化铁、2.4g氧化铜，3.04g固体中含有1.92g铜、1.12g铁，溶液1中含有0.01mol硫酸铁、0.03mol硫酸铜、0.04mol硫酸，溶液2中含有0.1mol硫酸亚铁。
A．由分析可知，3.04g固体中含有1.92g铜、1.12g铁，故A正确；
B．由分析可知，溶液2中含有0.1mol硫酸亚铁，故B正确；
C．由分析可知，4g固体中含有0.01mol氧化铁、0.03氧化铜，混合物中含氧元素的物质的量为0.06mol，故C正确；
D．由分析可知，溶液1中硫酸的物质的量为0.04mol，则与铁反应生成氢气的质量为0.04mol×2g/mol=0.08g，故D错误；
故选D。
6．[2022·浙江·高三专题练习]下列有关物质的量浓度和质量分数的计算正确的是（ ）
A．98%的浓硫酸的物质的量浓度是49%的硫酸的物质的量浓度的二倍
B．20%的氢氧化钠溶液和30%的氢氧化钠溶液等体积混合，混合后溶液的溶质质量分数为25%
C．c1 mol/L，ρ1 g/cm3的硫酸溶液与c2 mol/L，ρ2 g/cm3的硫酸溶液等体积混合，得到ρ3 g/cm3的硫酸溶液的浓度为mol/L
D．25℃时NaCl饱和溶液(密度为1.17g/cm3)的物质的量浓度约为5.3mol/L(已知25℃时氯化钠在水中的溶解度为36克)
【答案】D
【解析】A．设49%的硫酸的物质的量浓度为c1，密度为ρ1，98%的浓硫酸的物质的量浓度为c2，密度为ρ2，则，，由于硫酸的质量分数越大，其密度越大，即ρ1＜ρ2，因此c2＞2c1，A错误；
B．氢氧化钠溶液质量分数越大，密度越大，则20%的氢氧化钠溶液和30%的氢氧化钠溶液等体积混合后，混合后溶液的溶质质量分数小于25%，B错误；
C．c1 mol/L，ρ1 g/cm3的硫酸溶液与c2 mol/L，ρ2 g/cm3的硫酸溶液等体积混合，假设体积为V，则得到ρ3 g/cm3的硫酸溶液的浓度为mol/L，C错误；
D．已知25℃时氯化钠在水中的溶解度为36克，则其溶质的质量分数，因此，25℃时NaCl饱和溶液(密度为1.17g/cm3)的物质的量浓度约为 5.3mol/L，D正确；
答案选D。
7．[2022·江西·南昌二中高三阶段练习]Co(OH)2在空气中加热时，固体(不含其他杂质)质量随温度变化的曲线如图所示，取400℃时的产物(其中Co的化合价为+2，+3)，用500mL5.1mol·L-1盐酸将其恰好完全溶解，得到CoCl2溶液和4.48L(标准状况)黄绿色气体。下列说法错误的是（ ）
A．290℃时，固体的成分仅有
B．400℃时，
C．500℃时，固体中氧元素总质量分数约为26.6%
D．生成的黄绿色气体可用于工业上生产“84”消毒液
【答案】B
【解析】A．290oC时，所得固体的摩尔质量为，可知固体为CoO1.5，即Co2O3，A正确；
B．400 oC时，由，当4.48L即0.2mol黄绿色气体产生时，此时0.4molCo3+转化为0.4molCo2+，此时含有0.2mol的Co2O3，总的Co原子的物质的量为：，所以n(CoO)=1.075mol-0.4mol=0.675mol，，B错误；
C．500 oC时，总的Co原子的物质的量为：，质量为，氧原子的质量为：86.38g-63.425g=22.955g，氧的质量分数为：，C正确；
D．黄绿色气体为氯气，与碱反应可生成ClO-，可以工业生成“84”消毒液，D正确；
故选B。
8．[2022·浙江·高考真题]某同学设计实验确定Al(NO3)3·xH2O的结晶水数目。称取样品7.50g，经热分解测得气体产物中有NO2、O2、HNO3、H2O，其中H2O的质量为3.06g；残留的固体产物是Al2O3，质量为1.02g。计算：
(1)x=_______。
(2)气体产物中n(O2)_______mol。
【答案】(1)9 (2)0.0100
【解析】（1）Al(NO3)3·xH2O的摩尔质量为(213+18x)g/mol，根据固体产物氧化铝的质量为1.02g，可知样品中n(Al)= ，则，解得x=9。
（2）气体产物中n(H2O)=3.06g÷18g/mol=0.17mol，则n(HNO3)=0.02×9×2-0.17×2=0.02mol，根据氮元素守恒，n(NO2)=样品中N的物质的量-HNO3中N的物质的量=0.02×3-0.02=0.04mol，根据氧元素守恒，n(O2)=(0.02×18-0.17-0.02×3-0.04×2-0.03)÷2=0.0100mol。
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