四川省达州市宣汉中学2023-2024学年高二下学期化学专题讲义：5 与物质的量有关的化学计算

第5讲 与物质的量有关的化学计算 一、学习目标： 1、阿伏加德罗常数的判断 2、物质的量、摩尔质量 气体摩尔体积 3、物质的量浓度 溶液配制和误差分析 4、 与物质的量的相关计算 二、思维点拨： 1、 物质结构、可逆反应、氧化还原与NA的联系； 2、 混合气体平均摩尔质量的计算； 3、 涉及物质的量的一些典型计算 三知识梳理和经典例题： 考点一：阿伏加德罗常数的判断 (一)　围绕“气体摩尔体积的使用条件”进行判断 此角度通常在标准状况下气体摩尔体积具体应用的易错点上组织命题，有时候虽满足标准状况的使用条件，但不满足是气体；有时候满足是气体的条件，但不满足在标准状况下。 例1：判断正误 （1）若2.24 L某气体中含有的分子数为0.1NA,则该气体所处的状态一定为标准状况 （2）11.2 LCl2与足量NaOH 溶液反应时转移的电子数为0.5 NA （3）标准状况下，2.24 LHF 中含有的极性键数目为0.1NA （4）2.24 L（标准状况）苯在O2中完全燃烧，得到0.6NA个CO2分子 (二)　围绕“物质的组成与微观结构”进行判断 此角度所设题目考查的主要内容包括：一定量的物质中所含相关粒子的数目如质子数、中子数、电子数、离子数、电荷数；一定量的物质中存在的化学键数目如共价键数目。 例2：判断正误 （1）常温常压下，18gD2O含有的质子数为10NA （2）0.1mol熔融状态下的NaHSO4中含有的阴离子数为0.2NA （3）1.6g甲烷醇中存在的共价键总数为0.4NA （4）常温常压下，4.6g乙醇中含有极性共价键的数目为0.8NA （5）1mol羟基中含有电子数目为10NA （6）142 g Na2SO4和Na2HPO4固体混合物中，阴阳离子总数为3NA （7）4.0 g H218O 与D2O的混合物中，所含中子数为2NA （8）31g白磷中含有1.5NA个P-P （9）12g石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为0.5NA （10）1.0L1.0mo1·L－1的C6H12O6水溶液中含有的氧原子数为6NA (三)　围绕“可逆过程”进行判断 (1) 可逆反应：N2 + 3H2 2NH3、2NO2N2O4、2SO2＋O2 2SO3、 Cl2+H2OHCl +HClO、H2+I22HI生成的分子数、反应中转移的电子数等； (2) 弱电解质溶液中各微粒数目和浓度，如CH3COOH、NH3·H2O溶液中分子和离子数目； 例3：判断正误 （1）一定条件下，密闭容器中1.4gN2与0.2mol H2充分反应，转移的电子数为0.3NA （2）0.2 mol SO2与0.1mol O2反应生成SO3的分子数为0.2NA （3）5mL0.1mol/LCH3COOH 溶液和10mL0.5mol/LCH3COOH 溶液中所含CH3COOH 分子数相等 （4）密闭容器中2molNO与1molO2充分反应，产物的分子数为2NA （5）标准状况下，2.24 L Cl2溶于水，转移的电子数目为0.1NA （6）将1mol Cl2通入水中，则N(HClO)+N(C1-)+N(ClO-)=2NA 着眼点(四)　围绕“氧化还原反应中电子转移数目”进行判断 例4：判断正误 （1）铜粉与硫粉混合加热，每消耗1mol铜粉，转移的电子数为2NA （2）标准状况下，11.2LO2 参加反应转移的电子数可能为NA （3）过氧化钠与水反应，生成0.1 mol氧气时，转移的电子数为0.4NA （4）5.6 g Fe与过量稀硝酸反应，转移的电子数为0.3NA （5）K35ClO3与浓H37 Cl反应制得7.1 g氯气，则生成的Cl2分子数为0.1NA （6）6.4 g Cu与40 mL 10 mol·L-1浓硝酸充分反应，生成的NO2分子数为0.2NA （7）1molFe与高温水蒸气反应，转移电子的数目为3NA （8）钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23g钠充分燃烧时转移电子数为1NA 考点二：物质的量、摩尔质量 气体摩尔体积 例5：CO和CO2的混合气体18 g，完全燃烧后测得CO2体积为11.2 L(标准状况)，则 (1)混合气体中CO的质量是________g。 (2)混合气体中CO2在标准状况下的体积是________L。 (3)混合气体在标准状况下的密度是________g·L－1。 (4)混合气体的平均摩尔质量是________g·mol－1。 例6：(1)已知标准状况下，气体A的密度为2.857 g·L－1，则气体A的相对分子质量为________，可能是________气体。 (2)标准状况下，1.92 g某气体的体积为672 mL，则此气体的相对分子质量为________。 (3)在一定条件下，m g NH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g)，按要求填空。 ①若所得混合气体对H2的相对密度为d，则混合气体的物质的量为____________。NH4HCO3的摩尔质量为________________(用含m、d的代数式表示)。 ②若所得混合气体的密度折合成标准状况为ρ g·L－1，则混合气体的平均摩尔质量为________________(用含ρ的代数式表示)。 ③若在该条件下，所得NH3、CO2、H2O(g)的体积分数分别为a%、b%、c%，则混合气体的平均相对分子质量为________________________(用含a、b、c的代数式表示)。 例7：某同学利用如图所示实验装置测定常温常压下的气体摩尔体积。 根据下列步骤完成实验： ①装配好装置，检查气密性 ②用砂纸擦去镁带表面的氧化物，然后取0.0480g的镁带加入仪器a中，分液漏斗内加入足量1mol/L硫酸溶液 ③量气装置中加入适量水，记录量气管读数（读数为0.10mL） ④通过分液漏斗向仪器a中加入适量硫酸溶液，使镁带与硫酸充分反应 ⑤当镁带完全反应后，再次记录量气管读数（读数为49.60mL）。 完成下列填空： （1）仪器a的名称_______，通过分液漏斗向仪器a中加入硫酸溶液的操作是_______。 （2）在记录量气管读数时，应注意将_______，再________，视线与量气管内凹液面相切，水平读数。 （3）该同学测出此条件下气体摩尔体积为__________，测定结果比理论值偏大，可能的原因是（填字母代号）__________。 a.镁带中氧化膜未除尽 b.镁带含有杂质铝 c.③记录量气管读数时俯视读数 d.镁带完全反应后有残留的未溶固体 （4）与原方案装置相比，有同学设想用装置B代替装置A，实验精确度更高。请说明理由____________________。 考点三 物质的量浓度 溶液配制和误差分析 物质的量浓度计算方法： 典例8将标准状况下的aLHCl（气）溶于1000g水中，得到盐酸密度为bg·cm-3，则该盐酸的物质的量浓度是（ ） 　 A. a/22.4mol·L-1　　　 B. ab/22400mol·L-1 　 C. ab/(22400+36.5a)mol·L-1　 D. 1000ab/(22400+36.5a)mol·L-1 例9：将溶质的质量分数为a%、物质的量浓度为c1mol/L的稀H2SO4加热蒸发掉一定量的水，使溶质的质量分数变为2a%，此时硫酸的物质的量浓度为c2mol/L，则c1和c2的数值关系是(　　)。 　　A. c2＝2c1　 B. c2＜2c1　 C. c2＞2c1　 D.c1＝2c2 例10：Ba2+是一种重金属离子，有一环境监测小组欲利用Na2S2O3、KI、K2Cr2O7等试剂测定某工厂废水中Ba2+的浓度。 （1）现需配制250mL 0.100mol·L－1标准Na2S2O3溶液，所需要的玻璃仪器除量筒、250mL容量瓶、玻璃棒外，还需要_________、____________。 （2）需准确称取Na2S2O3固体的质量为_______________g。 （3）另取废水50.00mL，控制适当的酸度加入足量的K2Cr2O7溶液，得BaCrO4沉淀；沉淀经洗涤．过滤后，用适量的稀盐酸溶解，此时CrO42－全部转化为Cr2O72－；再加过量KI溶液反应，反应液中再滴加上述Na2S2O3溶液，反应完全时，消耗Na2S2O3溶液36.00mL。已知有关的离子方程式为：①Cr2O72－+6I－+14H+＝2Cr3++3I2+7H2O； ②I2+2S2O32－＝2I－+S4O62－。 试计算该工厂废水中Ba2+的物质的量浓度。 ________________。 考点四：与物质的量的相关计算 例11：碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸，转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解成氧化铜。溶解28.4 g上述混合物，消耗1 mol·L－1盐酸500 mL。煅烧等质量的上述混合物，得到氧化铜的质量是(　　) A．35 g B．30 g C．20 g D．15 g 例12：铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，若反应后硝酸被还原，只产生4 480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体(都已折算到标准状况)，在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为(　　) A． 9.02 g B．8.51 g C．8.26 g D．7.04 g 四、总结反思： 1、 NA的考察综合性强，知识点多，注意典型形式的积累； 2、 多用物质的量的合理使用巧解计算题 五、训练提高： 1.NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ） A．11g超重水(T2O)含中子数为5NA B．1mol金刚石中C—C键的数目为2NA C．常温下，pH=6的MgCl2溶液中H+的数目为10-6 NA D．标准状况下，2.24L Cl2全部溶于水所得溶液中的Cl－数目为0.1NA 2.500mL含有MgCl2、NaCl、Na2SO4三种物质的混合溶液，已知其中含有Cl−为1.8mol，Na+为2mol，Mg2+为0.5mol，则SO42-的物质的量浓度为（ ） A.0.6mol/L B.0.7mol/L C.1.2mol/L D.1.0mol/L 3.NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（ ） A．向1L0.5mol/L盐酸溶液中通入NH3至中性(忽略溶液体积变化)，此时NH4+个数为0.5NA B．向含有FeI2的溶液中通入适量氯气，当有1 mol Fe2+被氧化时，该反应中转移电子数目为3NA C．标准状况下，22.4L二氯甲烷中含有4NA极性共价键 D．用惰性电极电解CuSO4溶液，标况下，当阴极生成22.4L气体时，转移的电子数为2NA 4.某同学购买了一瓶“84消毒液”，包装说明如下： 根据以上信息和相关知识判断，下列分析不正确的是(　　) A．该“84消毒液”的物质的量浓度为4.0 mol·L－1 B．一瓶该“84消毒液”能吸收空气中44.8 L的CO2(标准状况)而变质 C．取100 mL该“84消毒液”稀释100倍后用以消毒，稀释后的溶液中c(Na＋)约为0.04 mol·L－1 D．参阅该“84消毒液”的配方，欲用NaClO固体配制480 mL含25% NaClO的消毒液，需要称量的NaClO固体质量为143 g 5.下列实验误差分析错误的是（ ） A. 用容量瓶配制溶液，定容时俯视刻度线，所配溶液浓度偏小 B. 滴定前滴定管内无气泡，终点读数时有气泡，所测体积偏小 C. 用润湿的pH试纸测稀碱溶液的pH，测定值偏小 D. 测定中和反应的反应热时，将碱缓慢倒入酸中，所测温度值偏小 6.下列实验操作正确的是（ ） A. 开启易挥发液体试剂前，应反复摇动后再开启 B. 在实验室中进行蒸馏操作时，温度计应插入液面之下 C. 实验室制取氢气后的废液，可先倒入水槽中，再用水冲入下水道 D. 用食指顶住瓶塞，另一只手托住瓶底，把瓶倒立，检查容量瓶是否漏水 7.(1)在100 g物质的量浓度为c mol·L－1，密度为ρ g·cm－3的硫酸中加入一定量的水稀释成 mol·L－1的硫酸，则加入水的体积________(填“＝”“＞”或“＜”，下同)100 mL。 (2)若把(1)中的H2SO4改成氨水，应加入水的体积______ 100 mL。 (3)若把(1)(2)中的物质的量的浓度均改为溶质的质量分数，则加入水的体积________ 100 mL。 8.某化学兴趣小组同学展开对漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)的研究。 实验Ⅰ：制取NaClO2晶体 已知：NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O，高于38 ℃时析出的晶体是NaClO2，高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。现利用下图所示装置进行实验。 （1）装置③的作用是__________________________。 （2）装置②中产生ClO2的化学方程式为_______________________________________；装置④中制备NaClO2的离子方程式为____________________________________________。 （3）从装置④反应后的溶液获得NaClO2晶体的操作步骤为： ①减压，55 ℃蒸发结晶；② 趁热过滤；③________________；④ 低于60 ℃干燥，得到成品。 实验Ⅱ：测定某亚氯酸钠样品的纯度。设计如下实验方案，并进行实验： ①准确称取所得亚氯酸钠样品m g于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应(已知：ClO＋4I－＋4H＋===2H2O＋2I2＋Cl－)；将所得混合液配成250 mL待测溶液。②移取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中，加几滴淀粉溶液，用c mol·L－1 Na2S2O3标准液滴定，至滴定终点。重复2次，测得平均值为V mL(已知：I2＋2S2O===2I－＋S4O)。 （4）配制待测液时，除用到烧杯、玻璃棒外，还必须用到的玻璃仪器有_________。 （5）该样品中NaClO2的质量分数为__________________(用含m、c、V的代数式表示)。 9．有一在空气中暴露过的KOH固体，经分析知其内含水7.12%，K2CO3 2.88%，KOH 90%，若将此样品1 g加入到46.00 mL的1 mol·L－1盐酸中，过量的酸再用1.07 mol·L－1 KOH溶液中和，蒸发中和后的溶液可得固体________g。 10．将1.08 g FeO完全溶解在100 mL 1.00 mol·L－1硫酸中，然后加入25.00 mL K2Cr2O7溶 液，恰好使Fe2＋全部转化为Fe3＋，且Cr2O中的铬全部转化为Cr3＋。则K2Cr2O7的物质的量浓度是________。 第5讲 与物质的量有关的化学计算答案 例1： 1、若2.24 L某气体中含有的分子数为0.1NA,则该气体所处的状态一定为标准状况 根据pV=nRT可知，1mol气体的体积为22.4L，所处的条件有很多，不一定是标准状况，错误； 2、11.2 LCl2与足量NaOH 溶液反应时转移的电子数为0.5 NA 由于Cl2所处温度和压强未知，无法用22.4L/mol计算Cl2物质的量，无法计算Cl2与NaOH溶液反应时转移电子数，错误； 3、标准状况下，2.24 LHF 中含有的极性键数目为0.1NA 标准状况下HF是液体，错误； 4、2.24 L（标准状况）苯在O2中完全燃烧，得到0.6NA个CO2分子 标准状况时苯为液体，根据体积无法计算其物质的量，错误。 例2 1、常温常压下，18gD2O含有的质子数为10NA 常温常压下，18gD2O含有的质子数，错误； 2、0.1mol熔融状态下的NaHSO4中含有的阴离子数为0.2NA 熔融状态下的NaHSO4中含有钠离子和硫酸氢根离子，0.1mol熔融状态下的NaHSO4中含有的阴离子数为0.1NA，错误； 3、1.6g甲烷醇中存在的共价键总数为0.4NA 正确； 4、常温常压下，4.6g乙醇中含有极性共价键的数目为0.8NA 0.1mol乙醇中含有极性键0.7NA，分别为C-H×5，C-O×1，O-H×1，错误； 5、1mol羟基中含有电子数目为10NA 羟基中没有电子数目变化，所以1mol羟基中含有电子数目为9NA，错误； 6、142 g Na2SO4和Na2HPO4固体混合物中，阴阳离子总数为3NA Na2SO4和Na2HPO4的摩尔质量均为142g/mol，故142g混合物的物质的量为1mol，而且两者均含2个钠离子和1个阴离子，故1mol混合物中含离子共3NA个，正确； 7、4.0 g H218O 与D2O的混合物中，所含中子数为2NA H218O与D2O的相对分子质量均是20，所含中子数均是10个，因此4.0gH218O与D2O的混合物中，所含中子数为2NA，正确； 8、31g白磷中含有1.5NA个P-P 1mol白磷中含有6 mol P-P键，31g白磷（0.25mol）中含有P-P键1.5NA个，正确； 9、12g石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为0.5NA 石墨烯中平均1个六元环含有碳原子的个数是6×1/3＝2，12g石墨烯(单层石墨)的物质的量是1mol，其中含有六元环的个数为0.5NA，正确； 10、1.0L1.0mo1·L－1的C6H12O6水溶液中含有的氧原子数为6NA 溶质和溶剂水中均含有氧原子，所以1.0L1.0mo1·L－1C6H12O6水溶液中含有的氧原子数大于6NA，错误 例3 1、一定条件下，密闭容器中1.4gN2与0.2mol H2充分反应，转移的电子数为0.3NA 1.4gN2的物质的量为=0.05mol，该反应是可逆反应，与0.2mol H2充分反应，不可能完全反应，则转移电子的数目小于0.05mol ×6=0.3mol，错误； 2、0.2 mol SO2与0.1mol O2反应生成SO3的分子数为0.2NA 0.2molSO2与0.1molO2反应生成SO3的反应是可逆反应，SO3的分子数小于0.2NA，错误； 3、5mL0.1mol/LCH3COOH 溶液和10mL0.5mol/LCH3COOH 溶液中所含CH3COOH 分子数相等 醋酸溶液越稀电离程度越大，5mL0.1mol/LCH3COOH 溶液和10mL0.5mol/LCH3COOH 溶液中所含CH3COOH 分子数后者大，错误； 4、密闭容器中2molNO与1molO2充分反应，产物的分子数为2NA 由于在密闭容器中NO与O2反应生成的NO2能转化为N2O4，所以产物的分子数小于2NA，错误； 5、标准状况下，2.24 L Cl2溶于水，转移的电子数目为0.1NA 氯气和水反应为可逆反应，0.1mol氯气反应转移电子数小于0.1NA，错误； 6、将1mol Cl2通入水中，则N(HClO)+N(C1-)+N(ClO-)=2NA 将1mol Cl2通入水中，假如氯气全部溶于水中，因氯气与水发生的反应是可逆反应，根据氯原子守恒可得2N(Cl2)+N(HClO)+N(C1-)+N(ClO-)=2NA，不正确； 例4 1、铜粉与硫粉混合加热，每消耗1mol铜粉，转移的电子数为2NA 铜粉与硫粉混合加热生成，每消耗1mol铜粉，转移的电子数为NA，错误； 2、标准状况下，11.2LO2 参加反应转移的电子数可能为NA 若生成O22-粒子，则0.5mol O2参加反应转移的电子数为NA，正确； 3、过氧化钠与水反应，生成0.1 mol氧气时，转移的电子数为0.4NA 过氧化钠与水反应时，氧元素由-1价变为0价生成氧气，故当生成0.1mol氧气时转移0.2mol电子即0.2NA个，错误； 4、5.6 g Fe与过量稀硝酸反应，转移的电子数为0.3NA 5.6 g Fe的物质的量为0.1mol，与过量稀硝酸反应生成Fe(NO3)3时转移的电子数为0.3NA，正确； 5、K35ClO3与浓H37 Cl反应制得7.1 g氯气，则生成的Cl2分子数为0.1NA K35ClO3与浓H37 Cl反应制得的氯气，既是氧化产物又是还原产物，所得氯气的相对分子质量不是71，则7.1 g氯气的物质的量不是0.1mol，所含有的Cl2分子数不为0.1NA，错误； 6、6.4 g Cu与40 mL 10 mol·L-1浓硝酸充分反应，生成的NO2分子数为0.2NA 浓硝酸随着反应的进行，逐渐变为稀硝酸，故6.4 g Cu不能完全反应生成NO2，还有部分生成NO，错误； 7、1molFe与高温水蒸气反应，转移电子的数目为3NA Fe与高温水蒸气反应生成Fe3O4，1molFe与高温水蒸气反应，转移电子的数目为NA，错误； 8、钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23g钠充分燃烧时转移电子数为1NA 不论钠在空气中燃烧生成哪种氧化物，23g钠只能转移1mol电子，正确； 考点二：物质的量、摩尔质量 气体摩尔体积 例5： 【答案】(1)7　(2)5.6　(3)1.61　(4)36 例6： 【答案】(1)64　SO2　(2)64　(3)① mol　6d g·mol－1　②22.4ρ g·mol－1　③17a%＋44b%＋18c% 例7： 【答案】 （1） 锥形瓶 将分液漏斗玻璃塞上的凹槽与漏斗口颈上的小孔对准（或将玻璃塞拔开），缓慢旋转分液漏斗的旋塞，使硫酸溶液缓慢流入锥形瓶，适时关闭旋塞。 （2） 装置冷却至室温 调节水准管高度，使其液面与量气管中液面相平 （3）24.75 L· mol -1 b. c （4）避免加入硫酸时，液体所占的体积引入的实验误差 典例8 (D). 例9： C 例10： 【答案】 胶头滴管 烧杯 4.0 0.024 mol/L 例11：C 例12： 答案　B 五、训练提高： BCADAD 7、【答案】(1)＜　(2)＞　(3)＝ 8、【答案】 防止倒吸(或其他正确说法) 2NaClO3＋Na2SO3＋H2SO4===2ClO2↑＋2Na2SO4＋H2O 2OH— ＋2ClO2＋H2O2===2ClO2— ＋2H2O＋O2 用38 ℃～60 ℃的温水洗涤 250mL容量瓶 胶头滴管 % 9．答案　3.427 10．0.100 mol·L－1 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$