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文檔簡介
1、學案4化學計量在實驗中的應用(一)物質(zhì)的量氣體摩爾體積考綱要求1.準確理解物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積、阿伏加德羅常數(shù)的含義,并且掌握上述幾種量之間的有關(guān)計算。2.了解阿伏加德羅定律,并能簡單計算。3.掌握物質(zhì)的量、氣體摩爾體積在化學反應和計算中的應用。知識點一物質(zhì)的量及其單位1物質(zhì)的量物質(zhì)的量表示一定數(shù)目的微粒集體。物質(zhì)的量的符號為n,其單位是摩爾,簡稱摩,符號為mol。1 mol任何粒子的粒子數(shù)與0.012_kg_12C中所含的原子數(shù)相同。這里的粒子指分子、原子、質(zhì)子、中子、電子、離子或它們的特定組合等。與可稱量的物質(zhì)聯(lián)系起來。問題思考11 mol NaCl和1 mol HCl所含的粒
2、子數(shù)相同嗎?答案不相同,因為NaCl是離子化合物,組成微粒是Na和Cl,而HCl是共價化合物,組成微粒是HCl分子。2阿伏加德羅常數(shù)(1)規(guī)定:0.012 kg12C所含的原子數(shù)為阿伏加德羅常數(shù)。把含有6.02×1023個粒子的任何粒子集體的物質(zhì)的量計量為1 mol,6.02×1023_mol1叫做阿伏加德羅常數(shù)。其符號是NA,單位是mol1。(2)物質(zhì)的量(n)、阿伏加德羅常數(shù)(NA)與微粒數(shù)(N)之間的關(guān)系為:n。問題思考2阿伏加德羅常數(shù)(NA)與6.02×1023完全相同嗎?答案不相同;原因是NA是指1 mol 任何粒子的粒子數(shù),即12 g 12C中含有的原
3、子數(shù),是一個真實值,而6.02×1023是一個實驗值,是阿伏加德羅常數(shù)的近似值。3摩爾質(zhì)量(1)概念:單位物質(zhì)的量的物質(zhì)所具有的質(zhì)量。(2)單位:g·mol1,符號是M。(3)當摩爾質(zhì)量以g·mol1為單位時,在數(shù)值上與該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量相等。(4)物質(zhì)的量、物質(zhì)的質(zhì)量和摩爾質(zhì)量之間的關(guān)系為:n。問題思考3摩爾質(zhì)量、相對分子質(zhì)量、1 mol 物質(zhì)的質(zhì)量三者的區(qū)別和聯(lián)系。答案1 mol物質(zhì)的質(zhì)量在數(shù)值上和摩爾質(zhì)量相同,二者的區(qū)別在于單位不一樣,質(zhì)量的單位是克或千克,而摩爾質(zhì)量的單位是g·mol1或kg·mol1。相對分子質(zhì)量與摩爾質(zhì)量單位不同,
4、相對分子質(zhì)量為一比值,摩爾質(zhì)量單位為g·mol1,但在數(shù)值上二者相等。知識點二氣體摩爾體積1氣體摩爾體積(1)定義:在一定條件下,單位物質(zhì)的量的氣體所占的體積。(2)符號Vm,單位L·mol1。(3)氣體摩爾體積概念的要點:物質(zhì)的聚集狀態(tài)必須是氣態(tài),不適用于固態(tài)或液態(tài)。物質(zhì)的量必須為1_mol。必須指明氣體所處的外界條件,即溫度和壓強。問題思考4標準狀況下,1 mol氣體的體積是22.4 L,如果當1 mol氣體的體積是22.4 L時,一定是標準狀況嗎?答案不一定;因氣體的體積與溫度、壓強和氣體的分子數(shù)有關(guān),標準狀況下,22.4 L氣體的物質(zhì)的量為1 mol。2影響氣體摩爾
5、體積大小的因素決定氣體摩爾體積大小的主要因素是:氣體分子間的平均距離。其影響因素主要有:溫度、壓強。標準狀況下氣體摩爾體積概念剖析:(1)四條件(2)結(jié)論:1_mol任何氣體在標準狀況下的體積都約是22.4_L。(3)單位:L·mol1。3阿伏加德羅定律當溫度和壓強一定時,不同氣體分子間平均距離一定且相等,一定物質(zhì)的量的氣體的體積一定,所以在相同溫度和壓強下,相同體積的任何氣體含有相同數(shù)目的分子,這就是阿伏加德羅定律??煽偨Y(jié)為“三同定一同”,適用對象是氣體。一、氣體摩爾質(zhì)量的求解方法(1)標況密度法:M22.4(L·mol1)×(g·L1)。(2)相對密
6、度法:A氣體對B氣體的相對密度D(B),如對空氣:MD(對空氣)×29。(3)體積分數(shù)法:M1×V1%M2×V2%(V1%、V2%表示各組分的體積分數(shù),也等于物質(zhì)的量分數(shù))。典例導悟1 在150時,將一定質(zhì)量的NH4HCO3放在密閉容器中分解完全。保持溫度不變,求生成氣體的平均相對分子質(zhì)量。解析設NH4HCO3為79 g,由方程式NH4HCO3NH3H2OCO279 g 1 mol 1 mol 1 mol則26.33 g·mol1故生成氣體的平均相對分子質(zhì)量為26.33。答案26.33變式演練 某?;瘜W小組學生進行“氣體相對分子質(zhì)量的測定”的實驗,操作如
7、下:用質(zhì)量和容積都相等的燒瓶收集氣體,稱量收集滿氣體的燒瓶質(zhì)量。數(shù)據(jù)見下表(已換算成標準狀況下的數(shù)值)。氣體燒瓶和氣體的總質(zhì)量(g)A48.408 2B48.408 2C48.408 2D48.382 2E48.434 2F48.876 2已知標準狀況下,燒瓶的容積為0.293 L,燒瓶和空氣的總質(zhì)量為48.4212 g,空氣的平均相對分子質(zhì)量為29。A、B、C、D、E、F是中學常見的氣體。(1)上述六種氣體中,能夠使品紅溶液褪色的是(寫化學式)_。(2)E的相對分子質(zhì)量是_。(3)實驗室制取少量D的化學方程式是_。(4)A、B、C可能的化學式是_。(1)SO2 (2)30 (3)CaC22H
8、2OCa(OH)2C2H2(4)N2、CO、C2H4解析設燒瓶的質(zhì)量為m,盛空氣時,m48.04 g,據(jù)阿伏加德羅定律可得:,解得M(A)28 g·mol1M(B)M(C),所以A、B、C可能為N2、CO、C2H4,同理可推出D、E、F的相對分子質(zhì)量分別為26、30、64,所以D為C2H2,E為C2H6,F(xiàn)為SO2(能使品紅溶液褪色)。二、氣體體積、質(zhì)量的測定方法1下列氣體中:H2、N2、O2、NO2、NH3、HCl,哪些可以用排水法測量氣體的體積?為什么?答案H2,N2,O2。因為這三種氣體既不溶于水,也不和水發(fā)生化學反應。2實驗室在做H2和CuO的實驗時,如何測得參加反應的H2的
9、質(zhì)量?答案可以用盛濃H2SO4的洗氣瓶(或其他吸收水的裝置)吸收生成的H2O。稱量吸水前后洗氣瓶(或裝置)的質(zhì)量差即可得到H2O的質(zhì)量,再換算成H2的質(zhì)量。3(1)下列裝置中,可以用來量取氣體體積的是_??梢杂脕頊y定氣體質(zhì)量的是_。(2)用d裝置測定氣體體積,讀數(shù)時應注意哪些問題?答案(1)a、b、c、de、f、g(2)冷卻至室溫上下移動乙管,使兩管中液面相平視線與凹液面的最低點水平相切典例導悟2 某研究性學習小組為證明在同溫同壓下,相同濃度相同體積的不同強度的一元酸與足量鎂帶反應時,生成氫氣的體積相同而反應速率不同,同時測定實驗室條件下的氣體摩爾體積。設計的簡易實驗裝置如下圖。該實驗的主要操
10、作步驟如下:.請將下述步驟補充完整(1)配制濃度為0.5 mol·L1 H2SO4溶液和H2C2O4溶液;(2)用_量取10.00 mL 0.5 mol·L1 H2SO4和H2C2O4溶液分別加入兩個錐形瓶中;(3)分別稱取除去表面氧化膜的鎂條并系于銅絲末端;(4)檢查裝置的氣密性,在廣口瓶中裝滿水,按圖連接好裝置;(5)將銅絲向下移動,使足量鎂條浸入酸中(銅絲不與酸接觸),至反應完全,記錄_;(6)反應結(jié)束后,讀取量筒中水的體積為y mL。.回答下列問題:(1)以下是讀取量筒內(nèi)水的體積時必須包括的幾個步驟:使乙、丙中液面相平;將裝置冷卻至室溫;讀取量筒內(nèi)水的體積。這三步操
11、作的正確順序是_。(2)讀取量筒內(nèi)水的體積時,若丙中液面高于乙中液面,使乙、丙中液面相平的操作是_。(3)簡述速率不等的原因是_。銅絲不能與酸接觸的原因是_。解析.(2)由10.00 mL精確度0.01 mL可知所選儀器為滴定管。.了解乙、丙量氣原理及操作是解本題的關(guān)鍵。答案.(2)酸式滴定管(5)反應所需時間.(1)(2)丙向下移動(3)氫離子濃度不同鎂與銅易形成原電池,加快反應速率,干擾實驗的測定題組一對阿伏加德羅常數(shù)的考查1NA表示阿伏加德羅常數(shù),判斷下列各項是否正確??疾槲镔|(zhì)的結(jié)構(gòu)(1)1 mol羥基中電子數(shù)為10 NA(×)(2010·江蘇5B)(2)1.7 g
12、H2O2中含有電子數(shù)為0.9 NA()(2010·上海7B)(3)1 mol 乙烷分子中含有8NA個共價鍵(×)(2009·浙江理綜8B)(4)58.5 g的NaCl固體中含有NA個氯化鈉分子(×)(2009·浙江理綜8C)(5)24 g鎂的原子最外層電子數(shù)為NA(×)(2009·福建理綜8A)考查物質(zhì)的物理性質(zhì)(6)標準狀況下,22.4 L乙醇的分子數(shù)為NA(×)(2009·福建理綜8D)(7)標準狀況下,22.4 L二氯甲烷的分子數(shù)約為4 NA個(×)(2010·四川理綜7A)(8
13、)標準狀況下,22.4 L戊烷所含分子數(shù)為0.1 NA(×)(2010·上海7D)考查電離情況(9)1 L 0.1 mol·L1乙酸溶液中H數(shù)為0.1 NA(×)(2009·福建理綜8B)考查氧化還原反應中電子的轉(zhuǎn)移(10)1 mol Ca變成Ca2時失去的電子數(shù)為2NA()(2009·廣東理基20D)(11)1 mol Cl2與足量Fe反應,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3NA(×)(2008·廣東10A)(12)1 mol Cl2參加反應轉(zhuǎn)移電子數(shù)一定為2NA(×)(2010·福建理綜7C)(13)在反應K
14、IO36HI=KI3I23H2O中,每生成3 mol I2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為6NA(×)(2010·江蘇5C)考查鹽的水解(14)將0.1 mol 氯化鐵溶于1 L 水中,所得溶液含有0.1NA Fe3(×)(2009·廣東6D)(15)在1 L 0.1 mol·L1碳酸鈉溶液中,陰離子總數(shù)大于0.1 NA()(2009·浙江理綜8D)氣體摩爾體積(16)標準狀況下,2.24 L H2O含有的分子數(shù)等于0.1NA(×)(2009·上海12A)(17)標準狀況下,22.4 L空氣含有NA個單質(zhì)分子(×)(201
15、0·福建理綜7B)(18)分子數(shù)為NA的CO、C2H4混合氣體體積約為22.4 L,質(zhì)量約為28 g(×)(2009·上海12C)(19)常溫常壓下,22.4 L乙烯中CH鍵數(shù)為4NA(×)(2010·江蘇5D)(20)乙烯和環(huán)丙烷(C3H6)組成的28g混合氣體中含有3NA個氫原子(×)(2009·廣東6B)(21)標準狀況下,22.4 L氯氣與足量氫氧化鈉溶液反應轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為NA()(2009·廣東6C)(22)22.4 L Cl2中含有NA個Cl2分子(×)(2009·廣東理基20A)題
16、組二物質(zhì)的量、氣體摩爾體積2(2008·四川理綜,6)下列說法中不正確的是()A1 mol氧氣中含有12.04×1023個氧原子,在標準狀況下占有體積22.4 LB1 mol臭氧和1.5 mol氧氣含有相同的氧原子數(shù)C等體積、濃度均為1 mol·L1的磷酸和鹽酸,電離出的氫離子數(shù)之比為31D等物質(zhì)的量的干冰和葡萄糖中所含碳原子數(shù)之比為16,氧原子數(shù)之比為13答案C解析O2為雙原子分子,1 mol O2含有12.04×1023個氧原子,1 mol O2在標準狀況下占有體積為22.4 L,A正確;臭氧為O3,因此B正確;由于H3PO4為弱電解質(zhì),不能完全電離
17、,因此C錯誤;干冰和葡萄糖的分子式分別為CO2、C6H12O6,因此D正確。3(2008·海南,3)在兩個密閉容器中,分別充有質(zhì)量相同的甲、乙兩種氣體,若兩容器的溫度和壓強均相同,且甲的密度大于乙的密度,則下列說法正確的是()A甲的分子數(shù)比乙的分子數(shù)多B甲的物質(zhì)的量比乙的物質(zhì)的量少C甲的摩爾體積比乙的摩爾體積小D甲的相對分子質(zhì)量比乙的相對分子質(zhì)量小答案B解析由公式mV得出,甲V甲乙V乙,即,因為甲>乙,則V甲<V乙,同溫同壓下,n乙>n甲。M甲,M乙得M乙<M甲,因此B正確。題組三以物質(zhì)的量為中心的計算4(2009·全國理綜,7)將15 mL 2 m
18、ol·L1 Na2CO3溶液逐滴加入到40 mL 0.5 mol·L1 MCln鹽溶液中,恰好將溶液中的Mn完全沉淀為碳酸鹽,則MCln中n值是()A4 B3 C2 D1答案B解析含有Mn碳酸鹽的化學式為M2(CO3)n,即2MnnCO2n40 mL×0.5 mol·L115 mL×2 mol·L1解得n3。5(1)20 g A物質(zhì)和14 g B物質(zhì)完全反應,生成8.8 g C物質(zhì)、3.6 g D物質(zhì)和0.2 mol E物質(zhì),則E物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為_。(2)12.4 g Na2X含有0.4 mol Na,Na2X的摩爾質(zhì)量為_,其相對分
19、子質(zhì)量為_,X的相對原子質(zhì)量為_,該物質(zhì)的化學式為_。答案(1)108 g·mol1(2)62 g·mol16216Na2O解析(1)依據(jù)質(zhì)量守恒定律,m(E)(20 g14 g)(8.8 g3.6 g)21.6 g則M(E)108 g·mol1(2)Na2X2NaX246Ar(X) g2 mol124 g0.4 mol則則Ar(X)16,X為O元素,其它各項由此而求出。題組一物質(zhì)的量的概念和NA1(2008·山東理綜,13)NA代表阿伏加德羅常數(shù),下列敘述錯誤的是()A10 mL質(zhì)量分數(shù)為98%的H2SO4,用水稀釋至100 mL,H2SO4的質(zhì)量分數(shù)
20、為9.8%B在H2O2Cl2=2HClO2反應中,每生成32 g氧氣,則轉(zhuǎn)移2NA個電子C標準狀況下,分子數(shù)為NA的CO、C2H4混合氣體體積約為22.4 L,質(zhì)量為28 gD一定溫度下,1 L 0.50 mol·L1 NH4Cl溶液與2 L 0.25 mol·L1 NH4Cl溶液含NH的物質(zhì)的量不同答案A解析H2SO4濃度越大,其密度越大,將10 mL質(zhì)量分數(shù)為98%的H2SO4,用水稀釋成100 mL,設稀釋前密度為1,稀釋后密度為2。其質(zhì)量分數(shù)求法為:10 mL198%100 mL2w%w%1>2w%9.8%×>9.8%。A錯;由H2O2Cl2=
21、2HClO2,B正確; 標準狀況下,由分子形成的單一氣體或混合氣體,只要體積相同,含有的分子數(shù)也相等,其中M(CO)28 g·mol1,M(C2H4)28 g·mol1,因此C正確;由nVc可求得1 L 0.50 mol·L1和2 L 0.25 mol·L1的NH4Cl溶液中NH的物質(zhì)的量相等。但NH水解,濃度越小水解程度越大,D正確。2(2008·上海,8)在一定條件下,完全分解下列某化合物2 g,產(chǎn)生氧氣1.6 g,此化合物是()A1HO B2HOC1HO D2HO答案B3(2011·蘇州調(diào)研)阿伏加德羅常數(shù)約為6.02×
22、;1023 mol1,下列敘述中正確的是()A常溫常壓下,20.0 g重水(D2O)所含的中子數(shù)約為6.02×1023B室溫下,42.0 g乙烯和丙烯的混合氣體中含有的碳原子數(shù)約為3×6.02×1023C通常狀況下,1 mol的NO2與N2O4混合氣體變?yōu)闃藴薁顩r時其分子數(shù)約為6.02×1023D常溫下,7.1 g Cl2與足量NaOH溶液反應轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為0.2×6.02×1023答案B4(2011·哈爾濱調(diào)研)用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法中正確的是()A4.0 g重水(D2O)中所含質(zhì)子數(shù)為0.4NAB4.4
23、8 L N2與CO的混合物中所含分子數(shù)為0.2NAC6.2 g白磷與紅磷的混合物中所含磷原子數(shù)為0.2NAD12.5 mL 16 mol·L1濃硫酸與足量銅反應,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.2NA答案C解析A項一個D2O中有10個質(zhì)子,4.0 g重水的物質(zhì)的量為0.2 mol,因此4.0 g重水中所含質(zhì)子數(shù)為2NA;B中未指明氣體所處狀態(tài),故無法計算分子數(shù);C中無論白磷與紅磷的比例如何,磷原子總數(shù)一定為0.2NA;D中濃硫酸不可能完全反應,當濃度變稀時不再與銅反應。題組二氣體體積和阿伏加德羅定律5在體積相同的兩個密閉容器中分別充滿O2、O3氣體,當這兩個容器內(nèi)溫度和氣體密度相等時,下列說法正確的
24、是()A兩種氣體的壓強相等BO2比O3的質(zhì)量小C兩種氣體的分子數(shù)目相等D兩種氣體的氧原子數(shù)目相等答案D解析本題主要考查對氣體溫度、壓強、體積、密度、質(zhì)量等物理量的相互關(guān)系及阿伏加德羅定律的理解和掌握情況。根據(jù)mV,體積、密度相等的O2、O3的質(zhì)量相等,物質(zhì)的量之比為32,壓強之比為32,分子數(shù)目之比為32,O原子數(shù)目之比為11。正確答案為D。6(2011·孝感模擬)在三個密閉容器中分別充入Ne、H2、O2三種氣體,當它們的溫度和密度都相同時,這三種氣體的壓強(p)從大到小的順序是()Ap(Ne)>p(H2)>p(O2)Bp(O2)>p(Ne)>p(H2)Cp(H2)>p(O2)>p(Ne)Dp(H2)>p(Ne)>p(O2)答案D解析根據(jù)阿伏加德羅定律的推論pNeMNepH2MH2pO2MO2,代入式量而得出選項D正確。7在同溫同壓下,相同體積的甲、乙兩
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