第二章 海水中的重要元素——钠和氯
第三节 物质的量
第3课时 物质的量浓度
基础过关练
题组一 物质的量浓度的理解与计算
1.(教材习题改编)下表为体检报告的部分检查结果,其中以物质的量浓度来表示的项目名称是( )
项目名称 检查结果 单位 参考范围
癌胚抗原 <1.73 ng/mL 0~5
载脂蛋白 1.30 g/L 1.22~1.60
尿素 5.38 mmol/L 1.7~8.3
甲胎蛋白 3.34 ng/mL 0~8.78
A.尿素 B.载脂蛋白 C.癌胚抗原 D.甲胎蛋白
2.(易错题)下列溶液中溶质的物质的量浓度为
1 mol/L的是 ( )
A.将40 g NaOH溶解在1 L水中
B.将1 L 10 mol/L的浓盐酸加入9 L水中
C.将22.4 L HCl气体溶于水配成1 L溶液
D.将10 g NaOH溶解在少量水中,再加蒸馏水直到溶液体积为
250 mL
3.(经典题)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列对0.3 mol·L-1 K2SO4溶液的叙述正确的是 ( )
A.1 L该溶液中含有0.3NA个K+
B.1 L该溶液中含有K+和S的总数为0.9NA
C.2 L该溶液中K+的浓度为1.2 mol·L-1
D.将0.3 mol硫酸钾溶于1 L水中,所得硫酸钾溶液的浓度为0.3 mol·L-1
4.下列溶液中Cl-的物质的量浓度由大到小的顺序是 ( )
①100 mL 1.5 mol·L-1 AlCl3溶液
②200 mL 2 mol·L-1 BaCl2溶液
③100 mL 5 mol·L-1 NaCl溶液
④500 mL 3 mol·L-1 Ca(ClO)2溶液
⑤1 000 mL 1 mol·L-1氯水
A.③①②⑤④ B.④③①②⑤ C.②③①⑤ D.④②③①⑤
5.如图是病人输液用的葡萄糖(C6H12O6)注射液的标签上的部分内容。据标签所提供的信息,以下说法错误的是( )
5%葡萄糖注射液 【性状】本品为无色或几乎无色的透明液体 【规格】500 mL;25 g 【贮藏】密闭保存
A.该注射液中葡萄糖的质量分数是5%
B.葡萄糖的摩尔质量为180 g/mol
C.该注射液的密度为1 g/cm3
D.该注射液中葡萄糖的物质的量浓度约为0.014 mol/L
题组二 一定物质的量浓度溶液的配制及误差分析
6.某同学用NaOH固体配制500 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液,一定不需要使用的仪器是 ( )
A B C D
7.(经典题)配制一定物质的量浓度的溶液是一个重要的定量实验,下列有关说法正确的是 ( )
A.容量瓶用蒸馏水洗净后,可不经干燥直接用于配制溶液
B.配制一定物质的量浓度的稀盐酸时,可用10 mL量筒量取9.82 mL浓盐酸
C.配制1 L 0.1 mol·L-1的NaCl溶液时,用托盘天平称量5.85 g NaCl固体
D.定容时,为防止液滴飞溅,胶头滴管紧贴容量瓶内壁
8.下图是配制一定物质的量浓度溶液的过程示意图。下列说法中错误的是 ( )
→→
→→
A.所配制的Na2CO3溶液的物质的量浓度为1.0 mol/L
B.操作2是将溶解的Na2CO3溶液转移到容量瓶中
C.操作4是滴加水至溶液凹液面的最低点与刻度线相切
D.操作5中,定容摇匀后发现液面低于刻度线,要继续加水至液面与刻度线相切
9.配制一定物质的量浓度的NaOH溶液时,会使溶液浓度偏高的原因可能是 ( )
A.称量时NaOH已经潮解
B.向容量瓶中转移溶液时,容量瓶事先用蒸馏水洗涤
C.定容时,俯视容量瓶的刻度线
D.摇匀后,发现液面低于刻度线,滴加蒸馏水至刻度线再摇匀
题组三 溶液的稀释与混合
10.(经典题)将50 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液加水稀释到500 mL,稀释后溶液中NaOH的物质的量浓度为 ( )
A.0.3 mol·L-1 B.0.03 mol·L-1
C.0.05 mol·L-1 D.0.04 mol·L-1
11.(2024湖南邵阳武冈期中)在Na2SO4和Al2(SO4)3的混合溶液中,测得Al3+的浓度为0.1 mol·L-1,加入等体积0.3 mol·L-1的BaCl2溶液恰好使S完全沉淀,则混合溶液中Na+的浓度是 ( )
A.0.6 mol·L-1 B.0.2 mol·L-1
C.0.1 mol·L-1 D.0.3 mol·L-1
12.下列有关溶液的说法,正确的是 ( )
A.把100 mL 3 mol·L-1的H2SO4溶液跟100 mL H2O混合后,H2SO4的浓度变为1.5 mol·L-1
B.把100 g 20%的NaCl溶液跟100 g H2O混合后,NaCl的质量分数是10%
C.相同物质的量浓度的三种溶液:Na2SO4溶液、MgSO4溶液、Al2(SO4)3溶液,其体积比为3∶2∶1,则S浓度之比为3∶2∶3
D.把100 mL 20%的NaOH溶液跟100 mL H2O混合后,NaOH溶液的溶质质量分数是10%
13.在0.2 L由NaCl、MgCl2、CaCl2组成的混合液中,部分离子浓度大小如图所示。
(1)该混合液中CaCl2的物质的量为 mol。
(2)将该混合液加水稀释至体积为1 L,稀释后溶液中CaCl2的物质的量浓度为 。
(3)向该稀释后的溶液中加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液,可得到沉淀
mol。
能力提升练
题组一 物质的量浓度的相关计算
1.在80 g密度为d g·cm-3的硫酸铁溶液中,含有2.8 g Fe3+,则此溶液中S的物质的量浓度为 ( )
A. mol·L-1
C. mol·L-1
2.V mL Al2(SO4)3溶液中含有Al3+ a g,取V mL溶液稀释至4V mL,则稀释后溶液中S的物质的量浓度是( )
A. mol·L-1
C. mol·L-1
3.(经典题)将500 mL BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份。取一份加入含a mol碳酸钠的溶液,恰好使钡离子完全沉淀;另取一份加入含b mol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的物质的量浓度为 ( )
A.(b-2a) mol·L-1
B.10(b-2a) mol·L-1
C.(b-a) mol·L-1
D.10(2a-b) mol·L-1
4.下列有关溶液配制的说法错误的是 ( )
A.称取12.5 g胆矾[CuSO4·5H2O]溶于水中,并加水稀释至500 mL,所得溶液物质的量浓度为0.1 mol·L-1
B.取58.5 g NaCl固体放入1 L水中充分溶解,所得溶液中NaCl的物质的量浓度为1 mol·L-1
C.将100 g 5%的食盐水加热蒸发掉50 g水后(没有晶体析出),所得溶液中NaCl的质量分数为10%
D.将浓度为2 mol·L-1硫酸钠溶液10 mL加水稀释至200 mL,所得溶液浓度为0.1 mol·L-1
5.标准状况下,V L某气体(此气体不与水反应)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,溶质的摩尔质量为M g·mol-1,溶质的质量分数为w,溶质的物质的量浓度为c mol·L-1,溶液的体积为V0 L,下列关系中不正确的是 ( )
A.ρ=
B.w=
C.V0=
D.c=
6.在环保、化工行业有一种溶质浓度的表示方法:质量—体积浓度,用单位体积溶液中所含的溶质质量来表示,单位为g·m-3或g·L-1。现有一种20 ℃时的饱和CuSO4溶液,密度为1.2 g·cm-3,质量—体积浓度为200 g·L-1,则对此溶液的说法错误的是( )
A.该溶液中溶质的质量分数为16.7%
B.该溶液中溶质的物质的量浓度为2.5 mol·L-1
C.在20 ℃时,硫酸铜的溶解度为20 g
D.在20 ℃时把200 g CuSO4·5H2O溶解于1 L水中不能得到饱和溶液
题组二 一定物质的量浓度溶液配制的综合实验
7.实验室有溶质质量分数为36.5%的浓盐酸,其密度为1.20 g·cm-3。
(1)实验室需要配制95 mL 3.00 mol·L-1的盐酸,配制时需用量筒量取以上浓盐酸的体积为 mL。
(2)上述实验中所用到的实验仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、 、 。
(3)用浓盐酸配制95 mL 3.00 mol·L-1的盐酸,操作步骤的正确顺序是 (填字母)。
a.计算需要浓盐酸的体积;
b.用量筒量取浓盐酸;
c.将烧杯中的溶液转移入100 mL容量瓶中,并用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,洗涤液也转移入容量瓶中;
d.把量好体积的浓盐酸倒入烧杯中,加适量蒸馏水稀释,冷却;
e.盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀;
f.继续向容量瓶中加蒸馏水至距离刻度线1~2 cm处,改用胶头滴管,小心滴加蒸馏水至凹液面最低点与刻度线相切。
(4)下列操作使溶液物质的量浓度偏高的是 (填字母)。
A.没有将洗涤液转移到容量瓶中
B.容量瓶洗净后未经干燥处理
C.转移过程中有少量溶液溅出
D.未冷却至室温就转移定容
E.定容时俯视刻度线
F.量取浓盐酸时仰视
G.洗涤量取浓溶液的量筒,并将洗涤液转移到容量瓶中
H.摇匀后立即观察,发现溶液未达到刻度线,再用滴管加几滴蒸馏水至刻度线
(5)若要配制480 mL 0.2 mol·L-1的CuSO4溶液,需用托盘天平称取胆矾 g。
8.某化学研究性学习小组欲使用0.2 mol KCl和0.4 mol (NH4)2SO4配制含有N的植物营养液500 mL。
实验室提供的药品有:NH4Cl、KCl、(NH4)2SO4、K2SO4和蒸馏水。
提供的实验仪器有:药匙、托盘天平、烧杯、胶头滴管、量筒。
(1)该植物营养液中,N的物质的量浓度为 。
(2)该研究小组配制该植物营养液时,除实验室提供的实验仪器外,还需用到的玻璃仪器有 、 。
(3)若使用NH4Cl、(NH4)2SO4和K2SO4三种物质进行配制,则需(NH4)2SO4的质量为 。
(4)若配制该营养液的其他操作均正确,下列操作将使所配制溶液的浓度偏低的是 (填字母)。
A.将溶液转移至容量瓶后,未洗涤烧杯和玻璃棒
B.将烧杯内的溶液向容量瓶中转移时,容量瓶中有少量的水
C.将烧杯内的溶液向容量瓶中转移时,因操作不当使部分溶液溅出容量瓶
D.用胶头滴管向容量瓶中加水时,俯视容量瓶刻度线
E.摇匀后发现液面低于容量瓶刻度线,又加水至刻度线
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.A 2.D 3.B 4.A 5.D 6.A 7.A 8.D
9.C 10.C 11.D 12.B
1.A 物质的量浓度单位一般是mol/L,浓度很小时也可用mmol/L。
2.D 溶液体积大于1 L,则c(NaOH)<1 mol/L,A错误;混合后溶液的体积不是10 L,由稀释定律可知混合后溶液中溶质的物质的量浓度不是1 mol/L,B错误;未指明HCl气体所处的条件,无法计算n(HCl),即该溶液中c(HCl)不一定是1 mol/L,C错误;10 g NaOH的物质的量为0.25 mol,溶液体积为0.25 L,故溶液中c(NaOH)=1 mol/L,D正确。
易错分析 误认为c=中,V是溶剂的体积而出错;需明确V是指溶液的体积,在没有明确说明时,不能认为溶液的体积等于溶剂的体积和溶质的体积之和。
3.B 1 L 0.3 mol·L-1 K2SO4溶液中含0.3 mol K2SO4,即溶液中含0.6NA个K+和0.3NA个S,则K+和S的总数为0.9NA,A错误,B正确;该溶液中K+浓度是K2SO4浓度的2倍,即溶液中c(K+)=0.6 mol·L-1,C错误;溶液的体积大于1 L,即溶液中c(K2SO4)<0.3 mol·L-1,D错误。
4.A 溶液中Cl-的物质的量浓度与溶液体积无关,但与溶质的浓度及化学式组成有关(破题关键)。①中c(Cl-)=3c(AlCl3)=3×1.5 mol·L-1=4.5 mol·L-1,同理②中c(Cl-)=2×2 mol·L-1=4 mol·L-1,③中c(Cl-)=1×5 mol·L-1=5 mol·L-1,④Ca(ClO)2在溶液中电离出Ca2+和ClO-,溶液中无Cl-;⑤中部分Cl2能和水反应生成HCl,则该氯水中c(Cl-)<1 mol·L-1。综上分析可知溶液中c(Cl-)由大到小的顺序为③①②⑤④。
5.D 由标签所提供的信息可知,该注射液中葡萄糖的质量分数为5%,A正确;葡萄糖(C6H12O6)的相对分子质量为180,摩尔质量为180 g/mol,B正确;由标签所提供的信息可知,500 mL 5%葡萄糖注射液中葡萄糖的质量为25 g,则注射液的密度为25 g÷5%÷500 mL=1 g/mL=1 g/cm3,C正确;该注射液中葡萄糖的物质的量浓度为≈0.28 mol/L,D错误。
6.A 配制溶液时不需要酒精灯。
7.A 容量瓶用蒸馏水洗净后,不需要干燥,因定容时还需要加水,A正确;10 mL量筒的精确度为0.1 mL,无法量取9.82 mL浓盐酸,B错误;托盘天平的精确度为0.1 g,无法称量5.85 g NaCl固体,C错误;定容时,胶头滴管要悬空正放,不能紧贴容量瓶内壁,D错误。
8.D 所配制的Na2CO3溶液的物质的量浓度为10.6 g÷106 g/mol÷0.1 L=1.0 mol/L,A正确;根据题图可知操作2是移液,即将溶解的Na2CO3溶液转移到容量瓶中,B正确;定容时,应滴加水至溶液凹液面的最低点与刻度线相切,C正确;继续加水,溶液浓度变稀,配制失败,要重配,D不正确。
9.C 称量时NaOH已经潮解,导致称量的NaOH的质量减小,则配制的溶液浓度偏低,A不符合题意;向容量瓶中转移溶液时,容量瓶事先用蒸馏水洗涤,对配制的溶液浓度无影响,B不符合题意;定容时,俯视容量瓶的刻度线,导致加入蒸馏水的体积偏小,则配制的溶液浓度偏高,C符合题意;摇匀后,发现液面低于刻度线,滴加蒸馏水至刻度线再摇匀,导致配制的溶液体积偏大,则配制的溶液浓度偏低,D不符合题意。
名师点津 判断所配制溶液的浓度偏高或偏低,主要根据c=分析,若n增大,则c偏高,n减小,则c偏低;若V增大,则c偏低,V减小,则c偏高。
10.C 设稀释后溶液中NaOH的物质的量浓度为c,根据稀释前后NaOH的物质的量不变,即c×0.5 L=0.05 L×0.5 mol·L-1,解得c=0.05 mol·L-1。
11.D BaCl2溶液中c(Ba2+)=c(BaCl2)=0.3 mol·L-1,根据加入BaCl2溶液恰好使S完全沉淀,则Na2SO4和Al2(SO4)3的混合溶液中c(S)=0.3 mol·L-1,根据溶液呈电中性,则有3c(Al3+)+c(Na+)=2c(S),即0.1 mol·L-1×3+c(Na+)=0.3 mol·L-1×2,解得c(Na+)=0.3 mol·L-1。
12.B 混合后溶液的体积不等于200 mL,故H2SO4的浓度不是1.5 mol·L-1,A错误;100 g 20%的NaCl溶液跟100 g H2O混合后,溶质的质量没有变,溶液的质量增加为200 g,则NaCl的质量分数是10%,B正确;同浓度的三种溶液:Na2SO4溶液、MgSO4溶液、Al2(SO4)3溶液,S浓度之比为1∶1∶3,C错误;100 mL 20%的NaOH溶液的质量不是100 g,D错误。
13.答案 (1)0.1 (2)0.1 mol·L-1 (3)0.6
解析 (1)该溶液中由溶质电离出来的离子有Na+、Mg2+、Ca2+和Cl-,由溶液呈电中性可知c(Na+)+2c(Mg2+)+2c(Ca2+)=c(Cl-),即1×1.0 mol·L-1+2×0.5 mol·L-1+2c(Ca2+)=3.0 mol·L-1,解得c(Ca2+)=0.5 mol·L-1;则溶液中n(CaCl2)=0.5 mol·L-1×0.2 L=0.1 mol。(2)根据稀释后溶液体积为1 L,则溶液中c(CaCl2)==0.1 mol·L-1。(3)稀释过程中溶液中Cl-的物质的量不变,即n(Cl-)=3.0 mol·L-1×0.2 L=0.6 mol,根据Cl-+Ag+ AgCl↓可知Cl-完全反应时生成0.6 mol AgCl沉淀。
解题技法 ①根据溶液呈电中性,即溶液中阳离子所带正电荷总数=阴离子所带负电荷总数,结合已知数据可计算某离子浓度。②溶液稀释过程中,溶质的物质的量、质量保持不变。
能力提升练
1.A 2.C 3.B 4.B 5.C 6.B
1.A n(Fe3+)==0.05 mol,溶液中n(S)=n(Fe3+)=×0.05 mol=0.075 mol,溶液体积为 L,则S mol·L-1。
2.C V mL Al2(SO4)3溶液中Al3+的质量为a g,Al3+的物质的量为a mol,则Sa mol,所以稀释至4V mL后S mol·L-1。
3.B 根据C+Ba2+ BaCO3↓可得每份溶液中n(Ba2+)=a mol;根据Cl-+Ag+ AgCl↓可得每份溶液中n(Cl-)=b mol,根据电荷守恒可得2n(Ba2+)+n(K+)=n(Cl-),则每份溶液中n(K+)=(b-2a) mol;由每份溶液体积为100 mL,可得混合溶液中c(K+)==10(b-2a) mol·L-1。
4.B 12.5 g胆矾[CuSO4·5H2O]的物质的量为=0.05 mol,加水稀释至500 mL,所得溶液的物质的量浓度为=0.1 mol·L-1,A正确;由于水的体积为1 L,则将58.5 g NaCl固体放入1 L水中后,溶液的体积大于1 L,故溶液的浓度小于1 mol·L-1,B错误;100 g 5%的食盐水中溶质的质量为100 g×5%=5 g,加热蒸发掉50 g水后,溶液的质量变为50 g,所得溶液中NaCl的质量分数为×100%=10%,C正确;将2 mol·L-1硫酸钠溶液10 mL加水稀释至200 mL,稀释后溶液的浓度为=0.1 mol·L-1,D正确。
5.C 溶液的密度为ρ g·mL-1,则ρ g·mL-1= g·mL-1,A项正确;溶质的质量分数w=,B项正确;溶液的体积为V0 L,V0 L= L,C项错误;c=,D项正确。
6.B
200 g CuSO4·5H2O中CuSO4质量为200 g×=128 g,溶质质量分数=×100%≈10.7%,此值小于16.7%,不是饱和溶液,D正确。
7.答案 (1)25.0 (2)100 mL容量瓶 量筒
(3)abdcfe (4)DEFG (5)25.0
解析 (1)根据c=,可知c(HCl)浓= mol·L-1=12.0 mol·L-1,实际上应配制100 mL该溶液,根据稀释前后溶质HCl的物质的量不变,可得0.10 L×3.00 mol·L-1=12.0 mol·L-1×V浓,解得V浓=0.025 L=25.0 mL。(2)根据配制溶液的实验步骤可知,实验中除所给的3种仪器外,还需100 mL的容量瓶,还要用量筒量取浓盐酸,故还需的仪器有100 mL容量瓶、量筒。(3)配制一定物质的量浓度的溶液步骤有计算、量取、稀释、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶等,其操作的先后顺序为abdcfe。(4)分析题述操作对n、V的影响,根据c=分析c的变化。
选项 影响 c的变化
A 溶质的物质的量(n)偏小 偏低
B 对配制溶液体积(V)无影响 无影响
C 溶质的物质的量(n)偏小 偏低
D 溶液体积(V)偏小 偏高
E 溶液体积(V)偏小 偏高
F 浓盐酸体积偏大,溶质的物质的量(n)偏大 偏高
G 溶质的物质的量(n)偏大 偏高
H 溶液体积(V)偏大 偏低
由以上分析可知,操作DEFG均可能导致溶液的浓度偏高。(5)实验室没有480 mL的容量瓶,应选用500 mL的容量瓶,实验所需n(CuSO4·5H2O)=n(CuSO4)=0.5 L×0.2 mol·L-1=0.1 mol,则m(CuSO4·5H2O)=0.1 mol×250 g·mol-1=25.0 g。
易错分析 定容时仰视、俯视造成的误差
图1 图2
图1使所配溶液体积偏大,浓度偏低;图2使所配溶液体积偏小,浓度偏高。
8.答案 (1)1.6 mol/L
(2)500 mL容量瓶 玻璃棒
(3)39.6 g (4)ACE
解析 (1)该植物营养液中n(N)=0.4 mol×2=0.8 mol,溶液体积为500 mL,所以c(N)==1.6 mol/L。
(2)配制500 mL溶液,需要在500 mL容量瓶中定容;溶解固体时需要用玻璃棒搅拌,向容量瓶中转移溶液时要用玻璃棒引流,所以还需用到的玻璃仪器有500 mL容量瓶、玻璃棒。
(3)要求该营养液中n(Cl-)=0.2 mol,则需要0.2 mol NH4Cl,营养液中n(N)=0.8 mol,所以还需要(NH4)2SO4提供N的物质的量为0.8 mol-0.2 mol=0.6 mol,则需要0.3 mol (NH4)2SO4,质量为0.3 mol×132 g/mol=39.6 g。
(4)将溶液转移至容量瓶后,未洗涤烧杯和玻璃棒,溶质物质的量偏小,所得溶液浓度偏低,故A符合题意;将烧杯内的溶液向容量瓶中转移时,容量瓶中有少量的水,对浓度无影响,故B不符合题意;将烧杯内的溶液向容量瓶中转移时,因操作不当使部分溶液溅出容量瓶,会使溶质物质的量偏小,所得溶液浓度偏低,故C符合题意;用胶头滴管向容量瓶中加水时,俯视容量瓶刻度线,会使溶液体积偏小,所得溶液浓度偏高,故D不符合题意;摇匀后发现液面低于容量瓶刻度线,再加水至刻度线,会使溶液体积偏大,所得溶液浓度偏低,故E符合题意。
20(共43张PPT)
第三节 物质的量
知识点 1 物质的量、阿伏加德罗常数
必备知识 清单破
概念 物质的量是一个物理量,表示含有一定数目粒子的集合体,符号为n
单位 摩尔,简称摩,其符号为mol
计量标准 1 mol粒子集合体所含的粒子数约为6.02×1023。1 mol任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数,符号为NA,通常用6.02×1023 mol-1表示
转化关系 n= (N为粒子数)
计量对象 分子、原子、离子、原子团、质子、中子、电子等微观粒子
注意事项 物质的量不能计量宏观物质;表示物质的量时应在“mol”后指明微观粒子的种类,不能
用汉字笼统表示,如1 mol H2,不能表示为1 mol氢
知识点 2 摩尔质量
特别提醒 摩尔质量的“三性”
(1)等值性:摩尔质量以g·mol-1为单位时,在数值上与其相对分子质量或相对原子质量相等。
(2)近似性:如Na和Na+,由于电子的质量非常小,所以Na+的摩尔质量以g·mol-1为单位时,其数值
近似等于Na的相对原子质量,则Na和Na+的摩尔质量都为23 g·mol-1。
(3)确定性:对于指定的物质来说,其摩尔质量是确定的,不随物质的物质的量多少而改变。
1.影响物质体积大小的因素
知识点 3 气体摩尔体积
2.气体摩尔体积
特别提醒 使用“Vm=22.4 L·mol-1”应注意的问题
①忽视外界条件是标准状况,如常温、常压下,1 mol H2的体积不是22.4 L。
②忽视研究对象是气体,如标准状况下,H2O、酒精等不是气体。
③将1 mol气体的体积与气体摩尔体积的单位混淆,前者单位为L,后者单位为L·mol-1。
3.与气体摩尔体积相关的计算
①气体的物质的量:n= ;
②气体的摩尔质量:M= = =ρVm。
4.阿伏加德罗定律及推论(详见定点1)
1.物质的量浓度
知识点 4 物质的量浓度
①若所加物质能与水发生反应,则生成的新物质为溶质,如Na、Na2O、Na2O2 NaOH,SO3
H2SO4等。
②含结晶水的物质如CuSO4·5H2O溶于水,CuSO4为溶质。
③特殊物质:如NH3溶于水后溶质为NH3·H2O,但计算浓度时是以NH3作为溶质。
(2)准确计算溶液的体积
溶液的体积不是溶质和溶剂的体积之和,应根据V= 计算。
(3)整体与部分的关系:如0.1 mol·L-1 AlCl3溶液中,c(Al3+)=0.1 mol·L-1,c(Cl-)=0.3 mol·L-1。
(1)正确判断溶液的溶质
2.溶液的混合与稀释
(1)浓溶液加水稀释
稀释前后溶质的物质的量和质量都保持不变:
c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)
m(浓)·w(浓)=m(稀)·w(稀)
(2)同一溶质不同浓度的两溶液混合
混合后,溶质的总物质的量(或总质量)等于混合前两溶液中溶质的物质的量(或质量)之和:
c1·V1+c2·V2=c(混)·V(混)
m1·w1+m2·w2=m(混)·w(混)
3.物质的量浓度的计算(详见定点2)
以配制100 mL 2.00 mol·L-1 NaCl溶液为例:
1.主要仪器
(1)实验仪器:托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管、100 mL容量瓶。
(2)容量瓶
①构造及用途
知识点 5 一定物质的量浓度溶液的配制
②查漏操作
特别提醒 (1)选择容量瓶应遵循“大而近”的原则:所配溶液的体积等于或略小于容量瓶
的容积。
(2)使用容量瓶注意“五不”:不能溶解固体;不能稀释浓溶液;不能加热;不能用作反应容器;
不能长期贮存溶液。
2.实验步骤
3.配制一定物质的量浓度溶液的误差分析(详见定点3)
4.以物质的量为“桥梁”的化学计算(详见定点4)
知识辨析
1.1 mol任何物质都约含有6.02×1023个分子。这种说法是否正确
2.1 mol CO2的质量为44 g/mol,CO2的摩尔质量为44 g。这两种说法是否正确
3.标准状况下,2.24 L H2O中含有1.204×1023个H原子。这种说法是否正确
4.体积相同的N2和H2,具有相同数目的分子。这种说法是否正确
5.在果园配制波尔多液时,小明将250 g CuSO4·5H2O溶解到1 L水中,得到1 mol/L的CuSO4溶
液。这种说法是否正确
6.相同物质的量浓度的Na2SO4、MgSO4、 溶液,其体积比为3∶2∶1,则S 的物质
的量浓度之比为1∶1∶3。这种说法是否正确
一语破的
1.不正确。并不是所有的物质都是由分子构成的,有的物质是由离子或原子构成的。
2.不正确。这两种说法均属于错用单位。其正确说法应为1 mol CO2的质量为44 g,CO2的摩
尔质量为44 g/mol。
3.不正确。标准状况下,H2O不是气体。
4.不正确。根据阿伏加德罗定律可知,相同条件下,相同体积的N2和H2,具有相同数目的分
子。题中没有指明N2和H2所处的条件,无法确定分子数目关系。
5.不正确。250 g CuSO4·5H2O的物质的量为1 mol,将其溶解在1 L水中,所得溶液的体积不是1
L,故该CuSO4溶液的物质的量浓度不是1 mol/L。若将250 g CuSO4·5H2O溶于水配制成1 L溶
液,则得到1 mol/L的CuSO4溶液。
6.正确。根据三种溶液的浓度可确定溶液中S 的物质的量浓度之比为1∶1∶3,即S 的
物质的量浓度之比与体积无关。
1.阿伏加德罗定律
可总结为:“三同”定“一同”,即同温、同压、同体积的气体,具有相同的分子数。
关键能力 定点破
定点 1 阿伏加德罗定律及其推论
阿伏加德罗定律的主要推论可由理想气体状态方程来推导:pV=nRT= RT= RT(其中
R表示理想气体常数),即pV=nRT、pV= RT、pM=ρRT,主要描述如表:
2.阿伏加德罗定律的推论
推论 公式
同温、同压下,气体的体积之比等于其物质的量之比 =
同温、同体积下,气体的压强之比等于其物质的量之比 =
同温、同压下,相同体积的任何气体的质量之比等于其摩尔质量之比 =
同温、同压下,任何气体的密度之比等于其摩尔质量之比 =
同温、同物质的量的气体,压强与体积成反比 =
典例 同温、同压下,1 g X气体和2 g Y气体的体积之比为1∶2,下列叙述中不正确的是
( )
A.常温常压下,X和Y的密度之比为1∶1
B.X与Y的相对分子质量之比为1∶1
C.同温、同体积下,等质量的X和Y气体的压强之比为2∶1
D.等质量的X和Y的物质的量之比为1∶1
C
思路点拨 解答本题需将已知数据之比转化为物质的量之比,再结合阿伏加德罗定律及其推
论分析。
解析 同温、同压时, = ,由X、Y的体积比为1∶2,可知nX∶nY=1∶2,再由mX∶mY=1∶2,
可知MX∶MY=1∶1,故此时ρX:ρY=1∶1,A正确;由MX∶MY=1∶1,可知X、Y的相对分子质量之
比为1∶1,B正确;由于MX=MY,则等质量的X、Y的物质的量相同,根据同温、同体积时,气体的
压强之比等于其物质的量之比可知,X、Y气体的压强之比为1∶1,C错误;由于MX=MY,故等质
量的X、Y的物质的量之比为1∶1,D正确。
解题模板 阿伏加德罗定律及其推论类试题答题模板
第一步:找“相同”明“不同”
(1)找出题干中有哪些相同的条件,再根据物质的量,结合物质的组成粒子,求出相应的粒子数;
(2)分析选项中的要求,明确需要用到哪些量。第二步:用“规律”
利用阿伏加德罗定律及其推论得出不同物理量之间的关系,进行对比判断,从而顺利解题。
(1)计算的基本公式:c= = 。
(2)计算的基本类型和方法
①已知溶质的质量
②已知溶液中某种粒子的数目
定点 2 物质的量浓度的计算
③标准状况下,气体溶质的物质的量浓度的计算
c=
(3)物质的量浓度与溶质的质量分数(w)的换算
溶质B的摩尔质量为M g·mol-1,溶液的密度为ρ g·mL-1,溶液的体积为V L,则cB=
= mol·L-1。
知识拓展 溶液的混合与计算
溶质相同、溶质质量分数(分别为a%、b%)不同的两溶液混合:
①等质量混合:混合后溶液中溶质的质量分数w= (a%+b%)。
②等体积混合
ⅰ.当溶液密度大于1 g·cm-3时,溶液浓度越大,密度越大,如H2SO4、HNO3、HCl、NaOH等溶
液,等体积混合后溶质质量分数w> (a%+b%)。
ⅱ.当溶液密度小于1 g·cm-3时,溶液浓度越大,密度越小,如氨水,等体积混合后,溶质质量分数
w< (a%+b%)。
典例 下列关于物质的量浓度表述正确的是( )
A.0.3 mol·L-1的Na2SO4溶液中含有Na+和S 的总物质的量为0.9 mol
B.当1 L水吸收22.4 L NH3时所得氨水的浓度不是1 mol·L-1,只有当22.4 L NH3溶于水制得1 L
氨水时,其浓度才是1 mol·L-1
C.在K2SO4和NaCl的中性混合水溶液中,如果Na+和S 的物质的量相等,则K+和Cl-的物质的
量浓度一定相同
D.10 ℃时,100 mL 0.35 mol·L-1的KCl饱和溶液蒸发掉5 g水,冷却到10 ℃时,其体积小于100 mL,
它的物质的量浓度仍为0.35 mol·L-1
D
思路点拨 公式c= 中的V是指溶液的体积,若没有给出溶液的体积或溶质的物质的量未知,
则无法计算溶液的浓度。
解析 溶液体积未知,无法计算溶液中Na+和S 的总物质的量,A错误;未指出NH3所处的状
况,无法计算NH3的物质的量,进而也无法计算氨水的浓度,B错误;根据电荷守恒:c(K+)+c(Na+)
=2c(S )+c(Cl-),由c(Na+)=c(S ),可知c(K+)>c(Cl-),C错误;温度相同时,同一物质的饱和溶液
中溶质的物质的量浓度一定相同,与溶液的体积无关,D正确。
1.理论依据
定点 3 配制一定物质的量浓度溶液的误差分析
操作步骤 引起误差的原因 对结果的影响 n V c
称量 物质、砝码位置颠倒且需要使用游码 偏小 — 偏低
称量NaOH时使用滤纸 偏小 — 偏低
量取 用量筒量取浓溶液时仰视 偏大 — 偏高
用量筒量取浓溶液时俯视 偏小 — 偏低
将量取浓溶液所用量筒洗涤,并将洗涤液注入烧杯中 偏大 — 偏高
溶解 不慎将溶液溅到烧杯外面 偏小 — 偏低
2.常出现的误差分析
操作步骤 引起误差的原因 对结果的影响 n V c
转移前,容量瓶内有少量蒸馏水 — — 无影响
转移时有少量溶液流到容量瓶外 偏小 — 偏低
洗涤 未洗涤或只洗涤了1次烧杯、玻璃棒 偏小 — 偏低
定容 定容时仰视刻度线 — 偏大 偏低
定容时俯视刻度线 — 偏小 偏高
定容时液面超过刻度线,立即用胶头滴管吸出 偏小 — 偏低
摇匀 摇匀后液面低于刻度线,又加蒸馏水至刻度线 — 偏大 偏低
续表
典例 在下列实验操作中填“偏大”“偏小”或“无影响”。
(1)用Na2CO3·10H2O晶体配制Na2CO3溶液,晶体已部分失去结晶水,所配Na2CO3溶液的浓度
。
(2)配制NaOH溶液时,NaOH固体放在烧杯中称量时间过长,所配制的溶液浓度 。
(3)用量筒量取浓硫酸倒入小烧杯后,用蒸馏水洗涤量筒并将洗涤液转移至小烧杯中,所配制
的溶液浓度 。
(4)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,所配制的溶液浓度 。
(5)定容摇匀后,发现液面下降,继续加水至刻度线,所配制的溶液浓度 。
(6)配制前容量瓶中有少量水,所配制的溶液浓度 。
偏大
偏小
偏大
偏小
偏小
无影响
思路点拨 根据cB= 分析误差,在配制一定物质的量浓度溶液时,若nB比理论值小,或V比理
论值大,则所配溶液浓度偏小;若nB比理论值大,或V比理论值小,则所配溶液浓度偏大。
解析 (1)用Na2CO3·10H2O晶体配制Na2CO3溶液,晶体已部分失去结晶水,导致称量的Na2CO3
质量增加,所配Na2CO3溶液的浓度偏大。(2)配制NaOH溶液时,NaOH固体放在烧杯中称量时
间过长,使NaOH固体吸水,m(NaOH)偏小,所配溶液的浓度偏小。(3)量筒不需要洗涤,用量筒
量取浓硫酸倒入小烧杯后,用蒸馏水洗涤量筒并将洗涤液转移至小烧杯中,溶质的物质的量
增大,所配溶液的浓度偏大。(4)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,同时会吸出少量溶质,使溶质的质量减小,所配溶液的浓度偏小。(5)定容摇匀后,发现液面
下降,是因为容量瓶内壁附有溶液,继续加水至刻度线,导致溶液体积偏大,浓度偏小。(6)配制
过程中需要加水,配制前容量瓶中有少量水,对所配制的溶液浓度无影响。
名师点津 定容时仰视、俯视对结果的影响(如下图):
①仰视刻度线(如图a):加水量高于刻度线,溶液体积偏大,c偏低。
②俯视刻度线(如图b):加水量低于刻度线,溶液体积偏小,c偏高。
1.物质的量是联系宏观量(如质量、体积)与微观量(如粒子数目)的桥梁和纽带,是计算的核心。
定点 4 以物质的量为“桥梁”的化学计算
2.要紧紧抓住“物质的量”这个计算的桥梁。牢固建立“把其他物理量转化为物质的量”
这一思维模式,充分利用“n= = = =c·V”及其变形,进行各量的相互求算。
3.物质中某指定粒子数目的计算,如:已知某分子的物质的量,该分子中某原子的物质的量=分
子的物质的量×1个分子中所含这种原子的个数。
4.摩尔质量的几种常见计算方法
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n):M=m/n。
(2)已知一个分子的质量时:M=m(分子)×NA。
(3)已知一个分子的质量和一个12C原子的质量时:M= ×12 g·mol-1。
(4)根据一定质量(m)的物质中粒子数目(N)和阿伏加德罗常数(NA):M=NA·m/N。
(5)根据标准状况下气体的密度(ρ):M=ρ×22.4 L·mol-1。
(6)根据气体的相对密度(D= ): =D。
(7)对于混合气体,还可以用下式计算其平均摩尔质量: =M1×a%+M2×b%+M3×c%……,a%、
b%、c%……指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过
程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组
成的单质,并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。 (情境选自2021年广东卷17题)
学科素养 情境破
素养 科学探究与创新意识——新情境下陌生物质的制备实验
情境探究
问题1 实验室中可以利用KMnO4与盐酸在室温下反应生成MnCl2和Cl2,写出反应的离子方程式。
提示 2Mn +10Cl-+16H+ 2M +5Cl2↑+8H2O。
问题2 氯气与碱溶液反应的产物与反应温度有关,Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3,在
0~5 ℃条件下反应生成KClO。实验室用下图所示装置制备KClO,为获得KClO可采取的措施
是什么
提示 给装置C加冰水浴。
问题3 高铁酸钾(K2FeO4)是极好的氧化剂,具有高效的消毒作用,可用于饮用水的杀菌消毒。
K2FeO4的一种制备方法为①2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH 2Na2FeO4+3NaCl+5H2O;
②Na2FeO4+2KOH K2FeO4+2NaOH。反应①中,若生成1 mol Na2FeO4,则反应转移的电子数为
多少 结合侯氏制碱法的原理分析反应②,向Na2FeO4溶液中加入KOH重结晶得到K2FeO4的原
理是什么
提示 3×6.02×1023或3NA或1.806×1024。相同条件下,K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小。
讲解分析
1.解答物质制备实验题的思维流程
(1)认真阅读题干,提取有用信息,包括实验目的、反应条件、陌生物质的性质、陌生反应原
理等。
(2)仔细观察装置图,联想熟悉的实验,找出每件仪器(或步骤)与熟悉的某一实验相似的地方,
分析每件仪器中所装药品的作用。
(3)通读问题,整合信息,把所有的问题进行综合分析,运用题给信息和化学基础知识解答。
2.常见实验条件的控制
(1)为了防止空气中的成分(如氧气、CO2、水蒸气)干扰实验,常用其他稳定的气体(如氮气)
排尽装置中的空气;有时也可充分利用反应产生的气体(如氢气、氯气等)排尽装置中的空气。
(2)用分液漏斗控制液体滴加的速度和用量。
(3)温度控制
①控制低温的目的:减少某些物质(如H2O2)分解;减少某些物质(如盐酸)挥发等。
②加热的目的:加速溶解、加快反应进行等。
③常考的温度控制方式:
a.水浴加热:均匀加热,反应温度高于室温且低于100 ℃。
b.冰水冷却:使某物质液化、降低产物的溶解度;减少其他副反应,提高产品纯度等。
典例呈现
例题 含氯消毒剂有多种,ClO2可用于自来水消毒,84消毒液用于家庭、宾馆的消毒。某化学
小组在实验室利用亚氯酸钠固体与Cl2模拟工厂制备ClO2:2NaClO2+Cl2 2ClO2+2NaCl,可
选装置如图所示。
已知:ClO2常温下为气体,沸点为11 ℃,极易溶于水。回答下列问题:
A B C D E F
(1)仪器a的名称为 。
(2)A装置中发生反应的离子方程式为 。
分液漏斗
MnO2+4H++2Cl- Mn2++2H2O+Cl2↑
(3)装置的正确连接顺序为 (装置不可重复使用)。
(4)不同温度下,去离子水中ClO2和Cl2的浓度如图所示,其中最适宜的实验温度为 ℃左右。
图1 ClO2浓度与温度的关系
图2 Cl2浓度与温度的关系
ADEBFC
25
素养解读 本题以制备含氯消毒剂ClO2为情境素材,综合考查氯及其化合物、氧化还原反应
等知识,提升学生知识迁移运用的能力,培养学生科学探究与创新意识的化学学科素养。
信息提取 结合图示装置可知,应先制备干燥纯净的Cl2,然后Cl2与NaClO2在B中反应制取
ClO2;结合(4)小题中ClO2和Cl2在去离子水中的浓度,判断最适宜的实验温度。
解题思路 (1)A为制备Cl2的发生装置,仪器a的名称为分液漏斗。(2)A装置中加热时,利用
MnO2和浓盐酸制备Cl2,其离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++2H2O+Cl2↑。(3)A中制备
Cl2,D中饱和NaCl溶液可除去Cl2中的HCl杂质,E中浓硫酸用于干燥Cl2,Cl2进入B中反应生成
ClO2,ClO2进入F中被吸收,尾气用C中NaOH溶液吸收,故实验装置的连接顺序应为
ADEBFC。(4)根据题图可知,25 ℃左右时,去离子水中ClO2浓度较大,此时Cl2浓度较小,故适
宜的实验温度为25 ℃左右。
思维升华
以物质制备为情境的综合实验题是考试的热点之一。借助制备实验考查试剂选择、仪
器组装的顺序、气密性检查、气体的收集与尾气处理、反应条件的控制、反应原理、物质
的纯化与分离、目标产物的收集与产率计算等知识。该类题目能有效考查学生对化学知识
迁移应用、创新应用的能力。在检验学习成果的同时,可培养学生科学探究与创新意识、科
学态度与社会责任的化学学科核心素养。第二章 海水中的重要元素——钠和氯
第三节 物质的量
第2课时 气体摩尔体积
基础过关练
题组一 决定气体体积的因素
1.当外界温度、压强一定时,决定气体体积的主要因素是 ( )
A.分子半径 B.分子间距离
C.相对分子质量 D.分子数目
2.(经典题)如图是1 mol水由4 ℃转化成100 ℃水蒸气时体积的变化。
由图分析下列关于决定物质体积的因素的说法,不正确的是 ( )
A.物质的体积取决于粒子数目、粒子大小和粒子间距离
B.相同条件下,粒子数相同的任何气体都具有相同体积
C.同温同压下,1 mol任何物质所占有的体积均相同
D.等质量的H2,压强越小、温度越高,气体所占体积越大
题组二 正确理解气体摩尔体积
3.(易错题)下列有关气体摩尔体积的描述中正确的是 ( )
A.单位物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积
B.通常状况下的气体摩尔体积约为22.4 L/mol
C.标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L
D.标准状况下,1 mol任何物质所占的体积都约是22.4 L
4.下列说法中正确的是 ( )
A.同温同压下,气体的摩尔体积都约是22.4 L/mol
B.标准状况下,1 L HCl和1 L H2O的物质的量相同
C.标准状况下,1 g N2和1 g CO所占的体积相同
D.常温常压下,22.4 L CO2中含有6.02×1023个CO2分子
5.一定温度和压强下,30 L某种气态纯净物中含有6.02×1023个分子,这些分子由1.204×1024个原子组成,下列有关说法中不正确的是 ( )
A.该温度和压强可能是标准状况
B.标准状况下该纯净物若为气态,其体积约是22.4 L
C.该气体中每个分子含有2个原子
D.若O2在该条件下为气态,则1 mol O2在该条件下的体积为30 L
题组三 与气体摩尔体积相关的计算
6.(经典题)有一种气体的质量是14.2 g,体积是4.48 L(标准状况下),该气体的摩尔质量是 ( )
A.28.4 B.28.4 g·mol-1
C.71 D.71 g·mol-1
7.在标准状况下,向一质量为100 g的密闭容器中充满CO2后,质量为166 g,相同条件下,向相同的容器中充满一未知气体,称量得其质量为142 g,则该气体可能为 ( )
A.O2 B.CH4 C.CO D.H2
8.在一定条件下,某化合物X受热分解:2X A↑+2B↑+4C↑,测得反应后生成的混合气体在标准状况下的密度为
1.0 g/L。则在相同条件下,X的相对分子质量是 ( )
A.11.43 B.78.4
C.122.86 D.160.02
9.下列相关的计算正确的是 ( )
A.NO、NO2、O3三种气体均含有1 mol O,则三种气体的体积之比为6∶3∶2
B.标准状况下,n L Cl2中有m个Cl原子,则阿伏加德罗常数的数值NA可表示为
C.标准状况下,11.2 L X气体的质量为16 g,则X气体的摩尔质量是32 g
D.在25 ℃和101 kPa的条件下,28 g CO和22.4 L CO2中含有的碳原子数一定相等
10.现有m g X2气体,它的摩尔质量为M g/mol,阿伏加德罗常数的值用NA表示,则:
(1)该气体的物质的量为 mol。
(2)一个X原子的质量为 g。
(3)该气体在标准状况下的体积为 L。
(4)相同状况下,若X2与氮气以体积比为1∶4混合,该混合气体相对氢气密度为14.4,则X2的相对分子质量为 。
(5)若标准状况下X2的密度为1.25 g/L,则X原子最外层有 个电子。
11.CO和CO2的混合气体18 g,与过量的O2充分反应后测得CO2体积为11.2 L(标准状况)。
(1)原混合气体中CO的质量是 g;
(2)原混合气体中CO2在标准状况下的体积是 L;
(3)原混合气体在标准状况下的密度是 g·L-1;
(4)原混合气体的平均摩尔质量是 g·mol-1。
题组四 阿伏加德罗定律及其推论
12.(经典题)如图两瓶体积相等的气体,在同温同压时瓶内气体的关系一定正确的是 ( )
A.所含原子数相等
B.气体密度相等
C.气体质量相等
D.摩尔质量相等
13.同温同压下,等质量的O2和O3两种气体相比较,下列叙述错误的是 ( )
A.体积之比为3∶2
B.密度之比为2∶3
C.原子个数之比为1∶1
D.分子个数之比为1∶1
14.下列两种气体的分子数一定相等的是 ( )
A.等压等体积的N2和CO2
B.等温等体积的O2和N2
C.质量相等,密度不等的N2和CO
D.等体积等密度的CO2和C2H4
15.下列示意图中,白球代表氢原子,黑球代表氦原子,方框代表容器,容器中间有一个可以上下滑动的隔板(其质量可忽略不计)。其中能表示等质量的H2与He的是( )
A B
C D
能力提升练
题组一 与气体摩尔体积相关的计算及实验探究
1.(经典题)设NA为阿伏加德罗常数的值,标准状况下O2和N2的混合气体m g含有b个分子,则n g该混合气体在相同状况下所占的体积应是( )
A. L
C. L
2.某同学设计了测定某条件下气体摩尔体积的探究实验,利用氯酸钾分解制O2,实验装置如下。
实验步骤如下:
①连接好实验装置;②检查装置的气密性;③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,准确称量试管和药品的总质量为15.95 g;④加热,开始反应,直到不再有气体产生为止;⑤准确读取量气管读数,测得氧气的体积为278.8 mL;⑥准确称量试管和残留物的质量为15.55 g。
回答下列问题。
(1)实验过程中产生氧气的物质的量是 ; 在该实验条件下,气体摩尔体积是 (保留小数点后两位)。
(2)下列说法中不正确的是 。
A.气体摩尔体积与气体的温度相关
B.在该实验条件下,3 mol O2的气体摩尔体积为67.14 L/mol
C.同温、同压下,2 mol O2与2 mol CO和CO2的混合气体的体积相同
D.该实验条件下,O2的密度为1.429 g/L
题组二 阿伏加德罗定律及其推论的应用
3.(经典题)关于阿伏加德罗定律及其推论,下列说法正确的是( )
A.同温同压下,相同体积的任何物质都具有相同数目的分子
B.不同温度下,16.0 g O2和16.0 g O3含有的原子数相等
C.同温同压下,相同质量的二氧化碳与氢气的体积之比为22∶1
D.常温下,相同体积、相同质量的氧气与氢气的压强之比为16∶1
4.常温常压下,将等质量的氦气、甲烷、二氧化碳分别充入3个同样规格的气球中,下列各物理量的大小比较不正确的是 ( )
A.气球体积:V(He)>V(CH4)>V(CO2)
B.原子数目:N(He)>N(CH4)>N(CO2)
C.气体密度:ρ(CO2)>ρ(CH4)>ρ(He)
D.分子数目:N(He)>N(CH4)>N(CO2)
5.常温时在刚性容器内部有一个可滑动的活塞将容器分成左右两室。左室充入1 mol N2,右室充入H2和O2的混合气体,活塞恰好停留在容器左侧四分之一处(如图),然后点燃H2和O2的混合气体,反应完毕后恢复至原来的温度,活塞恰好停在容器的中间,忽略水的体积,下列说法错误的是( )
A.反应前,右室充入H2与O2共3 mol
B.反应完毕后,恢复至原来温度,左室的压强变为原来的一半
C.反应完毕后,右室剩余气体中含有1 mol原子
D.反应前,H2与O2的体积比是4∶5或7∶2
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.D 2.C 3.A 4.C 5.A 6.D 7.C 8.B
9.B 12.A 13.D 14.C 15.A
1.D 当外界温度、压强一定时,气体分子间距离基本固定,则决定气体体积的主要因素是分子数目。
2.C 从微观角度来说,物质体积由粒子数、粒子大小和粒子间距离共同决定,A正确;相同条件下,粒子数相同的气体的物质的量相同,体积也相同,B正确;该结论只适用于气态物质,C错误;等质量的H2,压强越小、温度越高,气体分子间距离越大,则气体体积越大,D正确。
3.A 标准状况下气体摩尔体积约为22.4 L/mol,即标准状况下1 mol任何气体(易错点)的体积都约为22.4 L。
4.C 标准状况下,气体摩尔体积约为22.4 L/mol,A错误;标准状况下,H2O不是气体,1 L HCl和1 L H2O的物质的量不同,B错误;标准状况下,1 g N2和1 g CO的物质的量相同,则两者体积相同,C正确;常温常压下,22.4 L CO2的物质的量不是1 mol,D错误。
名师点津 标准状况下,气体摩尔体积Vm=22.4 L/mol;但Vm=22.4 L/mol时不一定处于标准状况下;标准状况下,Vm=22.4 L/mol不适用于液态或固态物质。
5.A 该温度和压强下,30 L某种气态纯净物中含有6.02×1023个分子,即1 mol该气体的体积为30 L,因此温度和压强不是标准状况,A错误;该气体的物质的量为1 mol,若该气体在标准状况下为气体,则其体积约为22.4 L,B正确;1 mol该气体含有1.204×1024个原子,则1个该气体分子中含有原子个数为=2,C正确;1 mol该气体在该条件下为30 L,由此可知该条件下气体摩尔体积为30 L/mol,故若O2在该条件下为气态,则1 mol O2在该条件下的体积为30 L,D正确。
6.D 标准状况下4.48 L气体的物质的量为=0.2 mol,其质量为14.2 g,则该气体的摩尔质量是=71 g·mol-1。
7.C n(CO2)==1.5 mol,相同条件下,体积相等的不同气体,其物质的量相等,所以未知气体的物质的量是1.5 mol,其摩尔质量==28 g/mol,题给几种气体中只有CO的摩尔质量是28 g/mol。
8.B 反应后混合气体的=ρVm=1.0 g/L×22.4 L/mol=22.4 g/mol。根据题中反应的化学方程式可知X与生成物的物质的量之比为2∶7,可求出X的摩尔质量M(X)= g/mol=78.4 g/mol,故X的相对分子质量为78.4。
9.B 含1 mol O的NO、NO2、O3的物质的量分别是1 mol、 mol,三者物质的量之比为6∶3∶2,没有指明温度和压强,无法计算体积之比,A错误;标准状况下,n L Cl2的物质的量为 mol,含Cl原子数为×NA×2=m,NA=,B正确;摩尔质量的单位为g·mol-1,C错误;在25 ℃和101 kPa的条件下,气体摩尔体积大于22.4 L/mol,28 g CO即1 mol CO和22.4 L CO2中含有的碳原子数不相等,D错误。
10.答案 (1) (2) (3) (4)32 (5)5
解析 (1)该气体的物质的量为 mol。(2)由摩尔质量可知1个分子的质量为 g,而该分子是双原子分子,则1个X原子的质量为 g。(3)该气体在标准状况下的体积为 L。(4)根据混合气体相对H2密度为14.4,可知混合气体的平均相对分子质量为14.4×2=28.8,由相同状况下X2与N2的体积比为1∶4,可知其物质的量之比为1∶4,则=28.8 g/mol,解得M(X2)=32,故X2的相对分子质量为32。(5)标准状况下X2的摩尔质量为1.25 g/L×22.4 L/mol=28 g/mol,即X的相对原子质量为14,X为N原子,其最外层电子数为5。
11.答案 (1)7 (2)5.6 (3)1.61 (4)36
解析 CO发生反应:2CO+O2 2CO2,CO的体积与生成CO2的体积相等,与O2充分反应后CO2的总体积为11.2 L,故在标准状况下,18 g CO和CO2的混合气体的总体积为11.2 L,其物质的量为0.5 mol,设CO的物质的量为x mol,CO2的物质的量为y mol,则,解得x=0.25,y=0.25。
(1)原混合气体中CO的质量=28 g·mol-1×0.25 mol=7 g。
(2)原混合气体中,CO2在标准状况下的体积为0.25 mol×22.4 L·mol-1=5.6 L。
(3)原混合气体的密度=≈1.61 g·L-1。
(4)解法一:=ρ(标准状况)·22.4 L·mol-1=1.61 g·L-1×22.4 L·mol-1≈36 g·mol-1;
解法二:=36 g·mol-1;
解法三:=28 g·mol-1×50%+44 g·mol-1×50%=36 g·mol-1。
12.A 两瓶气体所处的温度和压强相同,二者体积也相同,则分子数相同,即两瓶气体的物质的量相同,又因两瓶所盛气体都是双原子分子,原子数相等,A正确;因N2和O2的混合比例不确定,所以混合气体的质量、密度、摩尔质量不确定,B、C、D错误。
技巧点拨 首先根据阿伏加德罗定律推出两瓶中气体分子数相等,然后再分析每个分子中所含原子数目。
13.D 设气体的质量均为m g,则O2和O3的物质的量之比为=3∶2,体积与物质的量成正比,即体积之比为3∶2,A正确;同温同压下,密度与摩尔质量成正比,即密度之比为32∶48=2∶3,B正确;根据物质的量之比为3∶2,则原子个数之比为(3×2)∶(2×3)=1∶1,C正确;分子数和物质的量成正比,即分子数之比为3∶2,D错误。
14.C A项,温度不确定,无法确定气体摩尔体积及物质的量,即分子数无法确定,错误;B项,压强不确定,无法确定气体摩尔体积及物质的量,即分子数无法确定,错误;C项,根据质量、摩尔质量相等,可确定N2和CO的物质的量相等,即分子数相等,正确;D项,二者的质量相等,但摩尔质量不同,两气体的物质的量不同,则分子数不同,错误。
15.A H2是双原子分子,He是单原子分子,B不正确。He的相对分子质量是H2的2倍,所以等质量的H2和He,H2的物质的量是He的2倍,在相同条件下,气体的物质的量与体积成正比,A正确,C、D不正确。
能力提升练
1.A 3.B 4.B 5.C
1.A 解法一:根据气体的质量与分子数成正比,设n g混合气体的分子数为x,即m g∶b=n g∶x,解得x=,混合气体的物质的量为 mol,在标准状况下的体积为 L。
解法二:设混合气体的摩尔质量为M g/mol,根据正比关系,解得M=,则n g混合气体的物质的量为 mol,在标准状况下的体积为 L。
2.答案 (1)0.012 5 mol 22.30 L/mol
(2)BD
解析 (1)生成的氧气的质量为15.95 g-15.55 g=0.4 g,氧气的物质的量为=0.012 5 mol,Vm=≈22.30 L/mol。
(2)在其他条件不变的情况下,气体温度越高,其体积越大,气体摩尔体积越大,因此气体摩尔体积与气体的温度相关,A正确;该条件下气体摩尔体积为22.30 L/mol,B错误;同温、同压下,物质的量相同的气体体积相等,所以2 mol O2与2 mol CO和CO2的混合气体的体积相同,C正确;该实验条件下,1 mol O2的体积为22.30 L,质量为32 g,则密度为≈1.435 g/L,D错误。
3.B A项,阿伏加德罗定律及其推论只适用于气体,错误;B项,两气体均由O原子构成,气体质量相同,O原子的物质的量相同,则氧原子数相同,正确;C项,设气体质量均为1 g,则CO2、H2的物质的量之比为=1∶22,由同温同压下体积之比等于物质的量之比可知,体积之比为1∶22,错误;D项,设气体质量均为1 g,O2与H2的物质的量之比为=1∶16,同温同体积下气体压强之比等于物质的量之比,即压强之比为1∶16,错误。
4.B 设气体的质量均为1 g,则He、CH4、CO2的物质的量之比为=44∶11∶4。同温同压下,气体的体积与物质的量成正比,即V(He)>V(CH4)>V(CO2),A正确;He、CH4、CO2气体的原子数目之比为(44×1)∶(11×5)∶(4×3)=44∶55∶12,则气体的原子数目:N(CH4)>N(He)>N(CO2),B错误;同温同压下,气体的密度与摩尔质量成正比,即He、CH4、CO2的密度之比为4∶16∶44,则气体密度ρ(CO2)>ρ(CH4)>ρ(He),C正确;分子数目与物质的量成正比,即He、CH4、CO2分子数目之比为44∶11∶4,则分子数目:N(He)>N(CH4)>N(CO2),D正确。
5.C 常温下,可滑动的活塞将容器分成左右两室,左右两室压强相等,温度、压强相等时,气体的体积之比等于物质的量之比,则右室充入H2与O2的混合气体为3 mol,A正确。反应完毕后,恢复至原来温度,左室的体积变为原来的二倍,压强变为原来的一半,B正确。反应完结后恢复至原来的温度,活塞恰好停在中间,说明氮气和右室剩余气体的物质的量相等,右室剩余1 mol气体,含有2 mol原子,C错误。剩余气体的物质的量为1 mol,2H2+O2 2H2O,假设氢气完全反应,则n(H2)= mol,n(O2)=3 mol- mol,氢气和氧气体积之比为 mol=4∶5;假设氧气完全反应,则n(O2)= mol,n(H2)=3 mol- mol,所以氢气和氧气的体积之比为 mol=7∶2,反应前H2与O2的体积比为4∶5或7∶2,D正确。
17第二章 海水中的重要元素——钠和氯
第三节 物质的量
第1课时 物质的量的单位——摩尔
基础过关练
题组一 物质的量的单位——摩尔
1.摩尔作为一种计量单位,在第26届国际计量大会上,以全新的面貌呈现。下列叙述不正确的是 ( )
A.1 mol任何分子所含的原子数均相等
B.1 mol H可表示1摩尔氢原子
C.摩尔是国际单位制7个基本单位之一
D.摩尔可以计量所有的微观粒子
2.(易错题)下列说法中正确的是 ( )
A.摩尔是用来描述微观粒子的物理量
B.0.5 mol H2O中含有的原子数目为1.5NA
C.1 mol氧含6.02×1023个O2
D.1 mol任何物质都含有6.02×1023个原子
3.(1)3.01×1023个氯气分子的物质的量是 。
(2)1.5 mol Na2SO4·10H2O中所含的Na+的物质的量是 ,所含的S的物质的量是 ,所含H2O的数目约是 。
(3)一定量的Na2CO3中,碳原子和氧原子的物质的量之比为 。
(4)0.5 mol NaOH中含有电子的物质的量是 , mol Na2CO3中所含Na+数目与0.5 mol NaOH中所含Na+数目相等。
题组二 阿伏加德罗常数
4.下列关于阿伏加德罗常数的叙述不正确的是 ( )
A.阿伏加德罗常数是指1 mol物质中所含有的原子数
B.0.5 mol CO2中含有的质子数目为11NA
C.国际上规定,1 mol粒子集合体所含的粒子数约为6.02×1023
D.1 mol O2中的分子数为NA,而原子数为2NA
5.(经典题)现有a g甲烷(CH4),测得分子中共含有氢原子个数为b,则阿伏加德罗常数的数值可表示为 ( )
A.
6.用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 ( )
A.0.3 mol OH-中所含电子数为3NA
B.1 mol N所含质子数为10NA
C.O2参与的反应中,1 mol O2为氧化剂时得到的电子数一定是4NA
D.含2 mol HCl的盐酸中有2NA个HCl分子
题组三 摩尔质量
7.我国科学家屠呦呦发现了治疗疟疾的药物青蒿素,并获得诺贝尔生理学或医学奖。下列有关青蒿素(化学式:C15H22O5,相对分子质量为282)的叙述正确的是 ( )
A.青蒿素的摩尔质量为282
B.3.01×1023个青蒿素分子的质量约为141 g
C.1 mol青蒿素的质量为282 g/mol
D.282 g青蒿素中含有15个碳原子
8.计算下列物质的摩尔质量。
(1)已知氨气的相对分子质量为17,则氨气的摩尔质量为 。
(2)1.28 g某气体含有的分子数目为1.204×1022,则该气体的摩尔质量为 。
(3)NA为阿伏加德罗常数的值,已知一个铁原子的质量为b g,则铁的摩尔质量为 。
(4)NA为阿伏加德罗常数的值,已知a g某气体中含分子数为b,则该气体的摩尔质量为 。
能力提升练
题组一 物质的质量、粒子数与物质的量的计算
1.Cl2与过量NH3反应的化学方程式为3Cl2+8NH3 6NH4Cl+N2。下列叙述正确的是 ( )
A.1 mol N2的原子数为NA
B.Cl2的摩尔质量为71 g·mol-1
C.1 mol NH3的质量为17 g·mol-1
D.生成1 mol NH4Cl时转移电子数为6NA
2.(经典题)现有A、B、C三种化合物,各取20 g相混合,完全反应后,得到9.0 g B、24.5 g C,还有D生成,已知D的相对分子质量为106。现将44.0 g A和22.0 g B反应,能生成D的物质的量为 ( )
A.1.00 mol B.0.5 mol
C.0.275 mol D.0.25 mol
3.(经典题)下列叙述中,错误的是 ( )
A.a mol H2SO4中含有的氧原子的质量为64a g
B.等质量的O2、O3所含氧原子的个数之比是2∶3
C.含0.4 mol Fe3+的Fe2(SO4)3中S是0.6 mol
D.3.2 g SO2所含的氧原子数与3.0 g NO所含的氧原子数相等
4.根据所学知识填空:
(1)4.9 g H2SO4含 个H2SO4分子,含氧原子数为 ,能和 mol NaOH完全反应。
(2)含有相同碳原子数的CO和CO2,其质量比为 。
(3)73 g HCl的物质的量为 ,含分子数为 。
(4)有①2 mol CH4,②9.03×1023个NH3分子,③85 g H2S三种气体,这三种气体的物质的量从大到小的顺序是 。
(5)7.8 g Na2X含有0.2 mol Na+,则Na2X的摩尔质量为 ,X的相对原子质量为 。
题组二 阿伏加德罗常数的表示
5.(经典题)若NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.5.6 g铁与足量稀硫酸反应,转移电子数为0.3NA
B.过氧化钠与足量的水反应生成3.2 g O2转移电子数为0.4NA
C.6.9 g钠与足量的O2反应,无论是否加热转移电子数都为0.3NA
D.28 g N2中所含原子数为NA
6.(易错题)若用NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是 ( )
A.1 mol H2O分子中所含的电子数为10NA
B.39 g Na2O2中,所含阴、阳离子的总数为1.5NA
C.某条件下3.2 g O2与铁完全反应时,转移电子数为0.4NA
D.100 g溶质质量分数为46%的乙醇水溶液中含氢原子数目为6NA
7.设NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法中错误的是 ( )
A.23 g Na与足量H2O反应完全后可生成NA个H2分子
B.1 mol Fe2+与足量的H2O2溶液反应,转移NA个电子
C.3 mol单质Fe完全转变为Fe3O4,失去8NA个电子
D.1 mol N2和H2混合气中含2NA个原子
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.A 2.B 4.A 5.D 6.A 7.B
1.A 不同的分子中原子数目可能不同,故A错误。
2.B 物质的量是物理量,而摩尔是物质的量的单位,A错误;每个H2O分子含3个原子,则0.5 mol H2O中含有1.5 mol原子,即原子数目为1.5NA,B正确;“氧”指代不明确,应指明具体的物质或微粒,C错误;物质不一定都是由原子构成的,如NaCl由Na+和Cl-构成,D错误。
3.答案 (1)0.5 mol
(2)3 mol 1.5 mol 9.03×1024
(3)1∶3
(4)10 mol 0.25
解析 (1)n==0.5 mol。
(2)每个Na2SO4·10H2O中含有Na+、S、H2O的数目分别为2、1、10,故1.5 mol Na2SO4·10H2O中所含Na+、S物质的量分别是3 mol、1.5 mol,含H2O的数目约为1.5 mol×10×(6.02×1023 mol-1)=9.03×1024。
(4)每个NaOH所含电子数目为20,故0.5 mol NaOH中含10 mol电子。0.5 mol NaOH中所含Na+数目约为3.01×1023,0.25 mol Na2CO3中所含Na+数目约为3.01×1023。
4.A 1 mol任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数,A错误。
5.D 解法一:a g甲烷为 mol,分子中含氢原子个数为×4 mol×NA mol-1=b,则NA=。
解法二:根据正比关系,可求得NA=。
6.A 一个OH-中有10个电子,故0.3 mol OH-中所含电子数为3NA,A正确;1 mol N所含质子数为11NA,B错误;O2为氧化剂时,O元素的化合价可能降低为-1价或-2价,所以得到的电子数不一定是4NA,C错误;盐酸中没有HCl分子,D错误。
7.B 由青蒿素的相对分子质量,可知其摩尔质量为282 g/mol,1 mol C15H22O5的质量为282 g,A、C均错误;3.01×1023个青蒿素分子的物质的量为0.5 mol,则其质量为0.5 mol×282 g/mol=141 g,B正确;282 g(即1 mol)青蒿素中含15 mol碳原子,其数目为15NA,D错误。
易错分析 不要混淆质量和摩尔质量的单位,质量的单位是g,摩尔质量的单位是g/mol;且摩尔质量是定值,不随物质的量的变化而变化。
8.答案 (1)17 g·mol-1 (2)64 g·mol-1 (3)bNA g·mol-1 (4) g·mol-1
解析 利用摩尔质量的概念,解答本题。已知某种物质的质量和物质的量时:M=(定义式);已知一个分子的质量时:M=m(分子)×NA[m(分子)的单位为g,NA的单位为mol-1]。
能力提升练
1.B 2.B 3.B 5.C 6.D 7.A
1.B 1 mol N2的原子数为2NA,A错误;Cl2的相对分子质量为71,其摩尔质量为71 g·mol-1,B正确;NH3的摩尔质量为17 g·mol-1,1 mol NH3的质量为17 g,C错误;由题给反应中化合价变化可知生成6 mol NH4Cl时转移6 mol电子,则生成1 mol NH4Cl时转移电子数为NA,D错误。
2.B 根据题意,20 g A完全反应,参加反应的B为20 g-9 g=11 g,生成的C为24.5 g-20 g=4.5 g,由质量守恒定律(解题关键)可知生成的D为20 g+11 g-4.5 g=26.5 g。根据20 g A~11 g B~26.5 g D,可知22.0 g B完全反应需要40.0 g A,则生成53 g D,故n(D)==0.5 mol。
3.B a mol H2SO4所含氧原子的物质的量为4a mol,氧原子的质量为64a g,A正确;设O2、O3的质量均为m g,O2、O3所含氧原子的个数之比是(×2)∶(×3)=1∶1,B错误;Fe2(SO4)3中Fe3+与S的个数比是2∶3,含0.4 mol Fe3+的Fe2(SO4)3中S是0.6 mol,C正确;3.2 g SO2的物质的量为=0.05 mol,含氧原子0.1 mol,3.0 g NO的物质的量为=0.1 mol,含氧原子0.1 mol,D正确。
4.答案 (1)0.05NA 0.2NA 0.1
(2)7∶11
(3)2 mol 2NA
(4)③①②
(5)78 g/mol 32
解析 (1)n(H2SO4)==0.05 mol,即含H2SO4分子数为0.05NA,含氧原子数为0.05NA×4=0.2NA,根据H2SO4+2NaOH Na2SO4+2H2O,可知0.05 mol H2SO4和0.1 mol NaOH能完全反应。
(2)含有相同碳原子数的CO和CO2的物质的量之比为1∶1,设二者物质的量均为a mol,则质量比为(a mol×28 g/mol)∶(a mol×44 g/mol)=7∶11。
(3)n(HCl)==2 mol,含分子数为2NA。
(4)①2 mol CH4,②中n(NH3)==1.5 mol,③中n(H2S)==2.5 mol,故三种气体的物质的量从大到小的顺序是③①②。
(5)由7.8 g Na2X含0.2 mol Na+可知n(Na2X)=0.1 mol,则M(Na2X)==78 g/mol,故X的相对原子质量为78-23×2=32。
5.C Fe与稀硫酸反应生成FeSO4和H2,则5.6 g(即0.1 mol) Fe参加反应,转移电子数为0.2NA,A错误;根据2Na2O2~O2~2 mol e-可知,生成3.2 g(即0.1 mol)O2时转移电子数为0.2NA,B错误;Na无论生成Na2O还是生成Na2O2,Na元素均由0价升至+1价,则6.9 g(即0.3 mol)Na在反应中转移电子数都为0.3NA,C正确;28 g N2的物质的量为1 mol,含原子数为2NA,D错误。
归纳总结 应用NA时的注意事项
(1)准确认识相关概念。阿伏加德罗常数(NA)是一个物理量,其单位是mol-1(不是纯数值),通常用6.02×1023 mol-1表示。
(2)灵活运用,规避陷阱。
陷阱一:单质组成。气体单质的组成除常见的双原子分子外,还有单原子分子(如He、Ne等)、多原子分子(如O3等)。
陷阱二:粒子种类。粒子种类一般有分子、原子、离子、质子、中子、电子等。
解答时要看准题目要求,防止误入陷阱。
6.D 1个H2O分子中含10个电子,则1 mol H2O分子含10 mol电子,即含电子数为10NA,A正确;39 g Na2O2的物质的量为0.5 mol,含1 mol Na+,0.5 mol ,其离子总数为1.5NA,B正确;3.2 g O2为0.1 mol,与足量Fe反应时,O元素由0价降至-2价,则0.1 mol O2参加反应转移0.4 mol电子,转移电子数为0.4NA,C正确;该溶液中含n(CH3CH2OH)==1 mol,则乙醇中含6 mol氢原子,该溶液中溶剂水中也含氢原子,故该溶液中含氢原子数大于6NA,D错误。
易错分析 计算溶液中H或O原子数目时,要同时考虑溶质和溶剂中含有的H或O原子数目。
7.A 23 g钠的物质的量为1 mol,Na与H2O反应时,1 mol Na生成0.5 mol H2,即生成0.5NA个H2分子,A错误;Fe2+被氧化,生成Fe3+,因此1 mol Fe2+与足量的H2O2溶液反应,转移NA个电子,B正确;Fe3O4中Fe的平均化合价为+价,故3 mol单质Fe完全转化为Fe3O4失去8 mol电子,即8NA个,C正确;N2和H2均为双原子分子,故1 mol混合气体中无论两者的比例如何,均含2 mol原子,即2NA个,D正确。
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