内容正文:
微专题(一) 阿伏加德罗常数及物质的量应用于化学方程式的计算
一 阿伏加德罗常数及其应用
【必备知识】
1.阿伏加德罗常数的计算的解题思路与方法
(1)解题思路
已知量 → 物质的量 → 分析粒子种类及个数 → 目标粒子数目
(2)解题通法
2.阿伏加德罗常数计算中常见陷阱
常见陷阱 解读或注意事项
状况条件 ①22.4 L·mol-1是对应“标准状况”,若给出在非标准状况下气体的体积,不能用22.4 L·mol-1进行计算
②物质的质量、摩尔质量、微粒个数、物质的量与“温度和压强”无关
物质状态 22.4 L·mol-1的适用对象为“气体”,标准状况下非气态的物质(如水、酒精、三氧化硫等),不能用22.4 L·mol-1进行计算
常见陷阱 解读或注意事项
单质构成 物体单质的构成除常见的双原子外,还有单原子分子(如He、Ne等)、多原子分子(如O3等)
溶液的物质的量浓度 关注是否有具体的溶液体积
电子数及质子数 注意电子的得失数目,但质子不能得失
原子来源 计算溶液中H或O原子的数目时,注意H2O分子中含有H、O原子
【典例示范】
【典例】用NA表示阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,0.5 mol硝酸中含有的氧原子数为1.5NA
B.常温常压下22.4 L HCl气体含有的分子数大于NA
C.0.1 mol·L-1 CuCl2溶液中Cl-数目是0.2NA
D.32 g O2中含有的原子数是NA
【思维建模】
解答阿伏加德罗常数问题的思维流程
【解析】选A。1个HNO3中含有3个O原子,0.5 mol硝酸中含有的氧原子的物质的量为1.5 mol,个数为1.5NA,A正确;常温常压下22.4 L HCl气体的物质的量小于1 mol,故含有的分子数小于NA,B错误;0.1 mol·L-1 CuCl2溶液没有说明体积,无法计算溶液中Cl-数目,C错误;32 g O2的物质的量为1 mol,O2是双原子分子,含有的原子数是2NA,D错误。
【对点演练】
1.(2025·德州一中高一阶段性测试)NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.10 g 46%的乙醇(C2H5OH)水溶液中所含H原子数为0.6NA
B.20 ℃、101 kPa下,35.5 g Cl2含有的电子数为17NA
C.11.2 L CO2含有氧原子数为NA
D.7.8 g Na2O2中含有的阴离子的数目为0.2NA
【解析】选B。列表析题
选项 计算方法
A 分别计算乙醇与水的质量,然后计算含氢原子的物质的量,故10 g 46%
的乙醇(C2H5OH)水溶液中所含H原子数大于0.6NA
B 先计算氯气的物质的量,结合氯气中含有电子的个数计算电子的物质
的量,35.5 g Cl2的物质的量是0.5 mol,由于Cl原子核外有17个电子,
则0.5 mol Cl2中含有的电子数目是0.5 mol×2×17NA mol-1=17NA
C 题目中没给出气体是否处于标准状况,无法计算气体的物质的量
D 过氧化钠由钠离子和过氧根离子构成,7.8 g Na2O2物质的量是0.1 mol,
则其中含有的阴离子的数目为0.1NA
2.(2025·郑州高一检测)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确
的是 ( )
A.4.6 g Na与水完全反应生成2.24 L H2
B.0.1 mol·L-1 MgCl2溶液中含有的Cl-数为0.2NA
C.1 mol氯气与足量的铜反应,消耗铜原子数为2NA
D.2.8 g CO和N2的混合气体中,所含原子总数为0.2NA
【解析】选D。4.6 g Na的物质的量为0.2 mol,与水完全反应生成0.1 mol H2,在标准状况下的体积为2.24 L,其他条件下则不一定,A项错误;题目未指明0.1 mol·L-1 MgCl2溶液的体积,无法确定所含Cl-数目,B项错误;Cl2与铜反应生成CuCl2,1 mol Cl2消耗1 mol Cu,原子数为NA,C项错误;CO和N2的摩尔质量都是28 g·mol-1,且均为双原子分子,2.8 g CO和N2的混合气体总物质的量为0.1 mol,则所含原子总数为0.2NA,D项正确。
二 物质的量应用于化学方程式的计算
【必备知识】
1.物质的量应用于化学方程式的计算
H2 + Cl2 2HCl
系数之比 1 ∶ 1 ∶ 2
分子个数之比 1(NA) ∶ 1(NA) ∶ 2(NA)
物质的量之比 1 mol ∶ 1 mol ∶ 2 mol
所以,对于该反应来说,可以理解为1 mol H2和1 mol Cl2在点燃条件下
恰好完全反应生成2 mol HCl。
2.反应中各物质的物理量之间的比例关系(g表示气体)
aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g)
系数之比 a ∶ b ∶ c ∶ d
质量之比 aMA∶ bMB ∶ cMC∶ dMD
气体体积之比 a ∶ b ∶ c ∶ d
不同物质的相同物理量之间的换算可以按上述比例进行。如果题目所给的
两个物理量单位不一致,只要做到“上下单位同,左右量相当”即可,例如:
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+2H2O+Cl2↑
87 g 4 mol 22.4 L
x g y mol z L
比例关系:==。
3.化学计算的常用方法
(1)关系式法
当已知量和未知量之间是多个反应来联系时,只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系,即“关系式”。
①根据化学方程式确定关系式:写出发生反应的化学方程式,根据量的关系写出关系式。
②根据原子守恒确定关系式
(2)守恒法:反应前后元素种类、质量、原子个数不变。
(3)差量法
根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化,找出所谓的“理论差量”,如反应前后的质量差、物质的量差,气体体积差等,该差量与反应物的有关量成正此。差量法就是借助这种比例关系求解的方法。
4.物质的量在化学方程式计算中应用的注意事项
(1)化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比,而非质量之比。
(2)单位的运用
①计算时,可将题目所给的不同物理量,换算成同一个物理量;
②若不进行换算则不同物理量的单位要求“上下一致,左右相当”。
【典例示范】
【典例】化学实验中残余的氯气可以用氢氧化钠溶液吸收,以防污染空气。若有3.20 g氢氧化钠发生了化学反应,试求:
(1)生成NaCl的质量为________________________。
(2)生成NaClO的物质的量为__________________。
(3)被吸收的氯气在标准状况下的体积为________________________。
(4)生成水的物质的量为________________________。
【思维建模】
解答本题的思维流程如下:
【解析】3.20 g NaOH的物质的量为n(NaOH)==
=0.080 mol。
Cl2 + 2NaOH===NaCl + NaClO + H2O
1 mol 2 mol 1 mol 1 mol 1 mol
n(Cl2) 0.080 mol n(NaCl) n(NaClO) n(H2O)
(1)=,解得n(NaCl)=0.040 mol,
m(NaCl)=n(NaCl)×M(NaCl)=0.040 mol×58.5 g·mol-1=2.34 g。
(2)=,解得n(NaClO)=0.040 mol。
(3)=,解得n(Cl2)=0.040 mol,
在标准状况下V(Cl2)=n(Cl2)×22.4 L·mol-1=0.040 mol×22.4 L·mol-1=0.896 L。
(4)=,解得n(H2O)=0.040 mol。
答案:(1)2.34 g (2)0.040 mol (3)0.896 L (4)0.040 mol
【对点演练】
250 mL 2 mol·L-1的硫酸与足量的铁屑完全反应。计算:
(1)参加反应的铁屑的物质的量;
(2)生成的H2的体积(标准状况)。
【解析】参加反应的H2SO4的物质的量为2 mol·L-1×0.25 L=0.50 mol。
(1)设参加反应的铁屑的物质的量为n(Fe)
Fe + H2SO4===FeSO4 + H2↑
1 1
n(Fe) 0.50 mol
=
n(Fe)=0.50 mol
(2)设生成H2的体积为V(H2)
Fe + H2SO4===FeSO4 + H2↑
1 mol 22.4 L
0.50 mol V(H2)
=
V(H2)=11.2 L
答案:(1)0.50 mol (2)11.2 L
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