内容正文:
专题1
物质的分类及计量
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答案: 104 g(计算过程见解析)
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单元检测卷(一)
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(一) 阿伏加德罗常数正误判断中的常见陷阱
1.常见设陷方向
阿伏加德罗常数是考试的“热点”问题,主要考查物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗定律这些概念的辨析与应用,以及与微观粒子(分子、原子、离子、电子、质子、中子等)之间的关系,较好地考查了思维的严密性。
陷阱之一:状况条件。若给出在非标准状况下,如常温常压下(25 ℃、1.01×105 Pa),已知气体体积,不能直接应用22.4 L·mol-1进行计算。
陷阱之二:物质状态。已知在标准状况下,给出的是非气态的物质,不能直接应用22.4 L·mol-1进行计算。
陷阱之三:微粒数目。注意:He、Ne等为单原子分子;N2、O2等为双原子分子;O3、P4为多原子分子。
2.解题建模
解答阿伏加德罗常数类题目的三“步”曲:
第一步:看——查看物质的状态和外界条件;
第二步:定——确定研究对象的状态和外部条件;
第三步:算——根据所求内容进行计算。
NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.30 g HCHO与CH3COOH混合物中含C原子数为NA
B.标准状况下,2.24 L C2H5OH所含氢原子数为0.6NA
C.同温同压下,O2和CO2的密度相同
D.CH4和C2H4混合气体2.24 L(标准状况)完全燃烧,则消耗O2分子数目为0.25NA
A [A.HCHO与CH3COOH的最简式为CH2O,原混合物相当于30 g CH2O,n(CH2O)=1 mol,因而C原子数为NA,A项正确;B.标准状况下,C2H5OH是液体,不是气体,所以不能用n= eq \f(V,Vm) 来计算,B错误。C.同温同压下,O2和CO2的体积相同时,其质量之比为32∶44,则密度之比为32∶44,不相同,C错误;D.CH4和C2H4混合气体2.24 L(标准状况)的物质的量是0.1 mol,由于1 mol CH4和C2H4分别完全燃烧消耗氧气的物质的量分别是2 mol、3 mol,则0.1 mol混合气体完全燃烧消耗氧气的分子数目应该介于0.2NA和0.3NA之间,D错误。]
针对练1.下列说法正确的是( )
A.在25 ℃、1.01×105Pa的条件下,2.24 L H2中含有的分子数小于0.1NA
B.3.9 g Na2O2中Na+的数目为0.05NA
C.在标准状况下,22.4 L H2O的质量约为18 g
D.22 g CO2与标准状况下11.2 L CH3COOH含有相同的分子数
A [标准状况下,2.24 L H2中含有分子数为0.1NA,而25 ℃、1.01×105 Pa条件下,温度高于标准状况,此时分子间的平均距离增大,体积随之增大,同样体积的气体与标准状况时相比所含分子数少,A选项正确;n(Na2O2)= eq \f(3.9 g,78 g/mol) =0.05 mol,则N(Na+)=0.1 NA,B选项错误;标准状况下水不是气体,不能用气体摩尔体积加以衡量,换言之,假定水的密度为1 g·cm-3,22.4 L H2O接近22.4 kg,比18 g大得多,C选项错误;标准状况下CH3COOH为液态,不能用气体摩尔体积求算,D选项错误。]
针对练2.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,22.4 L H2O中含有0.1NA个水分子
B.20 m L CH4和60 m L NH3所含分子数之比为1∶3
C.6.2 g Na2O溶于水,所得溶液中含有O2-数为0.1NA
D.常温常压下,32 g O3与O2混合气体中含有的氧原子数为2NA
D [A.标准状况下,H2O不是气体,不能用气体摩尔体积计算,A错误;B.没有给定温度和压强,不能用体积确定气体物质的分子数,B错误;C.Na2O与水反应生成了氢氧化钠,没有电离出O2-,C错误;D.O3与O2混合气体只由O原子组成,常温常压下,32 g O3与O2混合气体中含有的氧原子为 eq \f(32 g,16 g/mol) =2 mol,原子数目为2NA,D正确。]
(二) 阿伏加德罗定律及其推论
注意气体摩尔体积、阿伏加德罗定律的适用范围,在同温同压条件下,气体的体积之比才等于物质的量之比。掌握阿伏加德罗定律和推论,注意四同中知三同定一同,缺少条件不能确定其物质的量关系。
室温下,某容积固定的密闭容器由可移动的活塞隔成甲、乙两室,向甲中充入34 g H2和O2的混合气体,向乙中充入1 mol空气,此时活塞的位置如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A.甲室混合气体的分子总数约为2NA
B.甲室H2、O2的体积比为1∶1
C.甲室混合气体的密度是同温同压时H2密度的17倍
D.若将甲室H2、O2的混合气体点燃引爆,恢复原室温后,最终活塞停留的位置在刻度2处
C [A.甲、乙两室压强与温度相同,气体的物质的量之比等于其气体体积之比,则甲室中气体物质的量为1 mol× eq \f(4,2) =2 mol,分子总数为2NA,A正确;B.设甲中H2和O2的物质的量分别为x、y, eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x+y=2,2x+32y=34)) ,解得x=y=1 mol,B正确;C.甲室中混合气体的平均摩尔质量为 eq \f(34 g,2 mol) =17 g/mol,
同温同压下气体的密度之比等于其摩尔质量之比,故该混合气体的密度是同温同压条件下氢气密度的 eq \f(17 g/mol,2 g/mol) =8.5倍,C不正确;D.由2H2+O2 eq \o(=====,\s\up17(点燃)) 2H2O,可知反应后氧气有剩余,剩余氧气为1 mol-1 mol× eq \f(1,2) =0.5 mol,恢复原温度后最终两室中压强相等,体积之比等于其物质的量之比,则A、B两室的体积之比为0.5 mol∶1 mol=1∶2,则活塞停留在刻度2处,D正确。]
针对练3.固体单质A和气体单质B在容积一定的密闭容器中恰好完全反应生成气体C,相同温度下测得容器内压强不变,若产物气体C的密度是原气体密度的4倍,则判断正确的是( )
A.单质B、C的摩尔质量之比是4∶1
B.反应前后的气体质量之比一定是1∶4
C.生成物C中,A的质量分数为50%
D.生成物C中A、B两元素的原子个数比为3∶1
B [A.根据阿伏加德罗定律可知,相同温度下测得容器内压强不变,则反应前后气体的物质的量相同,气体的体积也相同,反应前后的气体的密度之比为1∶4,则可知气体的摩尔质量之比为1∶4,错误;B.容器的体积固定,若产物气体C的密度是原气体密度的4倍,则气体的质量是反应前气体质量的4倍,所以反应前后气体质量比一定为1∶4,正确;C.根据阿伏加德罗定律可知,相同温度下测得容器内压强不变,则反应前后气体的物质的量相同,反应前后的气体质量之比为1∶4,化学反应遵循质量守恒定律,则A的质量为B的质量的3倍,在生成物中A的质量分数为75%,错误;D.由于不能确定A和B的物质的量关系,则不能确定C中A、B两元素的原子个数比,错误。]
(三) 以物质的量为中心的化学计算
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。
2.要紧紧抓住“物质的量”这个计算的核心。牢固建立把“其他物理量转化为物质的量”的这一思维模式,充分利用下列“万能恒等式”及其变形,进行各量的相互求算。
n= eq \f(m,M) = eq \f(V,Vm) = eq \f(N,NA)
3.物质的量在化学方程式计算中的应用
(1)物质的量与化学方程式中化学计量数的关系
(2)在化学方程式中,各物质的化学计量数之比,等于微粒数目之比,等于物质的量之比,也等于同温同压下气体体积之比,所以,n、N、NA、M、m、Vm、V等物理量应用于化学方程式进行计算,对于定量研究化学反应中各物质之间量的关系会更加方便。
(2021·浙江选考)将3.00 g某有机物(仅含C、H、O元素,相对分子质量为150)样品置于燃烧器中充分燃烧,依次通过吸水剂、CO2吸收剂,燃烧产物被完全吸收。实验数据如下表:
吸水剂
CO2吸收剂
实验前质量/g
20.00
26.48
实验后质量/g
21.08
30.00
请回答:
(1)燃烧产物中水的物质的量为________mol。
(2)该有机物的分子式为________(写出计算过程)。
解析: (1)根据表格中的数据,吸水剂增加的质量全部为有机物完全燃烧生成水的质量,则生成水的物质的量n(H2O)= eq \f(m,M) = eq \f(21.08 g-20.00 g,18 g/mol) =0.06 mol;
(2)n(H)=0.06 mol×2=0.12 mol,n(C)= eq \f(30.00 g-26.48 g,44 g/mol) =0.08 mol,
n(O)= eq \f(3.00 g-0.08 mol×12 g/mol-0.12 mol×1 g/mol,16 g/mol) =0.12 mol,
则最简式为C2H3O3,由于相对分子质量为150,则可以得到有机物的分子式为C4H6O6。
答案: (1)0.06 (2)C4H6O6
针对练4.顺铂是一种用于治疗癌症的药物,它的结构如图所示。关于
1 mol顺铂的下列说法中正确的是( )
A.含氯元素的质量为35.5 g
B.含氢原子的物质的量为6 mol
C.含氮元素的质量为14 g
D.含铂原子的数目约为6.02×1024
B [根据图示球棍模型可知,顺铂的化学式为PtCl2(NH3)2,则A.1 mol PtCl2(NH3)2中含有2 mol Cl原子,含有Cl元素的质量为35.5 g/mol×2 mol=71 g,故A错误;B.1 mol PtCl2(NH3)2中含有H原子的物质的量为1 mol×6=6 mol,故B正确;C.1 mol PtCl2(NH3)2中含有2 mol N原子,含氮元素的质量为14 g/mol×2=28 g,故C错误;D.1 mol PtCl2(NH3)2中含有1 mol Pt原子,含铂原子的数目约为6.02×1023,故D错误。]
解析:当汽车受到猛烈撞击时,汽车的安全气囊内的NaN3会瞬间引发反应,生成两种单质,反应的化学方程式为2NaN3 eq \o(=====,\s\up17(撞击))2Na+3N2↑,则
2NaN3 eq \o(=====,\s\up17(撞击))2Na+3N2↑
130 g 67.2 L
m(NaN3) 53.76 L
eq \f(130 g,m(NaN3))= eq \f(67.2 L,53.76 L)
解得m(NaN3)=104 g。
$$