拓展与归类•专题研析(9) 以物质的量为核心的计算-【精彩三年】2024-2025学年高中化学必修1课程探究与巩固Word教参（人教版2019）

拓展与归类·专题研析(九)　以物质的量为核心的计算 (见学生用书P72) 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＝＝＝＝c·V(aq) 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 例如：　　　　2H2　＋　O2　　2H2O 化学计量数之比 2　 ∶　 1　　∶　　2 扩大NA倍　　2NA ∶　NA　 ∶　　2NA 物质的量之比 2 mol ∶ 1 mol ∶ 　2 mol (2)在化学方程式中，各物质的化学计量数之比等于粒子数目之比，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时，对于定量研究化学反应中各物质之间量的关系更加方便。 (3)根据化学方程式进行计算的基本步骤 ①设：设所求物质的物质的量为n(B)[或质量为m(B)，或气体在标准状况下的体积为V(B)等]。 ②写：写出相关的化学方程式。 ③标：在对应物质的化学式下面标出已知量和未知量(必须符合“左右量值相当，上下单位相同”的原则)。 ④列：列出已知量与未知量之间的比例式或方程组。 ⑤解：根据比例式或方程组求解。 ⑥答：简明地写出答案。 例1　 (1)现有m g某气体，它由双原子分子构成，它的摩尔质量为M g· mol－1。若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该气体所含原子总数为____。 ③该气体在标准状况下的体积为____L。 (2)如果a g某气体中含有的分子数为b，则c g该气体在标准状况下的体积是____L。 (3)标准状况下，1.6 g某气态氧化物RO2的体积为0.56 L。该气体的摩尔质量是__64__g·mol－1__。 (4)下面是实验室配制好的一瓶NaOH溶液的标签(14%的NaOH溶液的密度为1.14 g·cm－3)。 则该NaOH溶液的物质的量浓度及从瓶中取出20 mL该溶液中含有溶质的质量分别是__A__(填字母)。 A．4.0 mol·L－1　3.2 g B．2.0 mol·L－1　3.2 g C．4.0 mol·L－1　6.4 g D．2.0 mol·L－1　6.4 g 【解析】 (1)根据n＝＝＝等公式进行计算。 ①n＝＝ mol； ②所含原子总数为×NA mol－1×2＝； ③V＝×22.4 L·mol－1＝ L。 (2)由n＝可知，a g气体的物质的量为 mol， 那么c g气体的物质的量为· mol，则V＝n·Vm＝ L。 (3)由＝可知，M＝＝64 g·mol－1。 (4)假设NaOH溶液质量为100 g，则含有溶质NaOH的质量是14 g，则14%的NaOH溶液的物质的量浓度c(NaOH)＝≈4.0 mol·L－1；从瓶中取出20 mL该溶液中含有溶质的质量为m＝4.0 mol·L－1×20×10－3 L×40 g·mol－1＝3.2 g。故A正确。 例2　在标准状况下，CO和CO2的混合气体共39.2 L，质量为61 g，则两种气体的物质的量之和为__1.75__mol，其中CO2为__0.75__mol，CO占总体积的__57.1%__(精确到0.1%)，混合气体的摩尔质量为__34.9__g·mol－1__(精确到0.1)。 【解析】任何气体在标准状况下的摩尔体积都是22.4 L·mol－1，所以这两种气体的物质的量之和为＝1.75 mol。设混合气体中CO的物质的量为x，CO2的物质的量为y，则有x＋y＝1.75 mol，28 g·mol－1×x＋44 g·mol－1×y＝61 g，解得x＝1 mol，y＝0.75 mol。CO的体积分数即物质的量分数为×100%≈57.1%。M(混)＝＝≈34.9 g·mol－1。 例3　2024·嘉兴一中高一把6.5 g Zn放入足量稀盐酸中，锌完全反应。计算： (1)6.5 g Zn的物质的量。 (2)参加反应的HCl的物质的量。 (3)生成H2的体积(标准状况)。 【答案】(1)0.1 mol　(2)0.2 mol　(3)2.24 L 【解析】(1)Zn的摩尔质量是65 g·mol－1。 n(Zn)＝＝＝0.1 mol。 (2)Zn　＋　2HCl===ZnCl2＋H2↑ 1　　　　2 0．1 mol　　n(HCl) ＝ n(HCl)＝＝0.2 mol。 (3)Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ 　1 mol　　　　　　　　22.4 L 　0.1 mol　　　　　　　V(H2) V(H2)＝＝2.24 L。 1．将5 mol·L－1的Mg(NO3)2溶液a mL稀释至b mL，稀释后溶液中NO的物质的量浓度为(　B　) A． mol·L－1　　　 B． mol·L－1 C． mol·L－1 D． mol·L－1 【解析】稀释前后NO的物质的量不变，5 mol·L－1×a mL×10－3 L·mL－1×2＝b mL×10－3 L·mL－1×c(NO)，则c(NO)＝ mol·L－1，故B正确。 2．已知溶液呈电中性的原因是溶液中阴、阳离子所带的负、正电荷总数相等，在KCl、CaCl2、Ca(NO3)2形成的混合溶液中，c(K＋)＝0.2 mol/L，c(Ca2＋)＝0.5 mol/L，c(Cl－)＝0.4 mol/L，则c(NO)为(忽略水的电离)(　B　) A．0.3 mol/L B．0.8 mol/L C．0.4 mol/L D．0.5 mol/L 【解析】KCl、CaCl2、Ca(NO3)2形成的混合溶液中，c(K＋)＝0.2 mol/L，c(Ca2＋)＝0.5 mol/L，c(Cl－)＝0.4 mol/L，设c(NO)为x，忽略水的电离，由电荷守恒可知，c(K＋)＋2c(Ca2＋)＝c(Cl－)＋c(NO)，即0.2 mol/L＋0.5 mol/L×2＝0.4 mol/L＋x，解得x＝0.8 mol/L。 3．2024·龙泉一中高一在氧气中灼烧0.44 g由硫元素和铁元素组成的化合物，使其中的硫元素全部转化为二氧化硫，并将二氧化硫全部氧化成硫酸，这些硫酸与20 mL 0.5 mol·L－1氢氧化钠溶液恰好完全中和，则原化合物中硫元素的质量分数约为(　D　) A．18% B．46% C．53% D．36% 【解析】n(NaOH)＝0.02 L×0.5 mol·L－1＝0.01 mol，根据硫元素守恒和钠元素守恒可得关系式：S～SO2～H2SO4～Na2SO4～2NaOH，则n(S)＝n(NaOH)＝×0.01 mol＝0.005 mol，则原化合物中硫元素的质量为m(S)＝0.005 mol×32 g·mol－1＝0.16 g，则原化合物中硫元素的质量分数w(S)＝×100%≈36%。 4．物质的量是化学计算的重要工具，按要求完成下列计算(设阿伏加德罗常数的值为NA)。 (1)3.6 g H2O中含有的电子数为__2NA__。 (2)19 g某二价金属氯化物ACl2中含有0.4 mol Cl－，则ACl2的摩尔质量是__95__g/mol__，ACl2的化学式是__MgCl2__。 (3)在相同温度和压强下，容器A中的臭氧(O3)和容器B中的氧气(O2)所含的原子个数相同，则A、B两容器中气体的体积之比是__2∶3__。 【解析】(1)H2O是10电子粒子，含有的电子数为×10×NA mol－1＝2NA。 (2)19 g某二价金属氯化物ACl2中含有0.4 mol Cl－，根据ACl2～2Cl－可知，19 g ACl2的物质的量为0.2 mol，则ACl2的摩尔质量是M＝＝95 g/mol，A的相对原子质量是95－2×35.5＝24，则A为Mg，所以ACl2的化学式是MgCl2。 (3)在相同温度和压强下，容器A中的臭氧(O3)和容器B中的氧气(O2)所含的原子个数相同，设为N个，则其分子数之比为∶＝2∶3 ，A、B两容器中气体的体积之比等于其分子数之比，即为2∶3。 5．2024·玉环中学高一向100 mL Na2SO4和Na2CO3的混合溶液中加过量BaCl2溶液，经过滤、洗涤、干燥得到14.51 g白色沉淀，向白色沉淀中再加过量稀硝酸，有气体产生，充分反应后，发现沉淀还剩4.66 g。 (1)最终反应后剩下的沉淀是__BaSO4__(填化学式)。 (2)产生的气体在标准状况下的体积是__1.12__L。 (3)原溶液中Na＋的物质的量浓度是__1.4__mol/L。 【解析】过滤、洗涤、干燥后得到的14.51 g白色沉淀为硫酸钡、碳酸钡，用足量的稀硝酸处理沉淀后，沉淀剩余4.66 g，即硫酸钡为4.66 g，则碳酸钡为14.51 g－4.66 g＝9.85 g；有关反应的化学方程式：Na2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2NaCl，Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl，BaCO3＋2HNO3===Ba(NO3)2＋CO2↑＋H2O。 (1)硫酸钡不溶于稀硝酸，最后剩下的沉淀是BaSO4。 (2)根据碳元素守恒有n(CO2)＝n(BaCO3)＝＝0.05 mol，故V(CO2)＝0.05 mol×22.4 L/mol＝1.12 L。 (3)根据硫酸根离子守恒有n(Na2SO4)＝n(BaSO4)＝＝0.02 mol；根据碳酸根离子守恒有n(Na2CO3)＝n(BaCO3)＝＝0.05 mol；根据钠离子守恒有n(Na＋)＝2n(Na2SO4)＋2n(Na2CO3)＝2×0.02 mol＋2×0.05 mol＝0.14 mol，则原溶液中c(Na＋)＝＝1.4 mol/L。 6．2024·江山中学高一某红色固体粉末可能是Fe2O3、Cu2O或二者的混合物，为探究其组成，称取m g该固体粉末样品，用足量的稀硫酸充分反应后，称得固体质量为a g。 已知：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。 (1)若a＝____(用含m的最简式表示)，则红色固体粉末为纯净物。 (2)若a＝m，则红色固体粉末中Fe2O3的物质的量为____mol(用含m的最简式表示)。 【解析】向Fe2O3、Cu2O或二者的混合物中加入足量稀硫酸，充分反应后，有固体剩余，所以一定有Cu2O，而Fe2O3需进一步分析是否存在。 (1)若红色固体粉末为纯净物，则只有Cu2O，m g Cu2O的物质的量为 mol，根据离子方程式Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O可知，产生Cu的物质的量为 mol，质量为 mol×64 g·mol－1＝ g。 (2)设Fe2O3的物质的量为x，Cu2O的物质的量为y，向混合物中加入足量稀硫酸，发生如下反应： Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O 　y　　　　　　y Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O 　x　　　　　　2x 2Fe3＋　＋　Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ 2x　 　　　x 反应后有固体剩余，所以Cu过量，依题意可得 ①160 g·mol－1×x＋144 g·mol－1×y＝m g ②64 g·mol－1×(y－x)＝m g 解得x＝ mol。 温馨说明：课后请完成专题突破5 学科网（北京）股份有限公司 $$