专题二 化学常用计量

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  考点1 以物质的量为核心的计算
  例1 等物质的量的CO和CH4,下列比较中正确的是( )
  ①所含的分子数目之比为1∶1 ②所含的原子总数目之比为2∶5 ③所含的电子数目之比为7∶5 ④质量之比为7∶4,具有相同的气体体积 ⑤相同的温度和压强下,气体的密度之比为7∶4
  A. ①和④ B. ②和③
  C. ①②③⑤ D. ①②③④⑤
  解析 据N=n·NA,NA为常数,即物质的量之比为分子数之比。据m=n·M求出质量之比为7∶4,①正确。据V=n·Vm,不同条件下的气体摩尔体积Vm不同,故在没有限定同温同压时,等物质的量的气体体积不同,④错误。由气态方程(PV=nRT)、m=n·M、[ρ=mV]有,[PM=ρRT],R为常数,同温同压下两气体的密度之比等于其相对分子质量之比(即阿伏加德罗定律的推论之一),即28∶16=7∶4,⑤正确。
  答案 C
  点拨 物质的量与微粒数(分子、原子、离子、电子等)、气体体积、气体质量、气体密度等之间的关系是高考的一个常见考点。此类题的难点之一是运用阿伏加德罗定律及其推论进行计算或推断。掌握和运用阿伏加德罗定律及其推论有两种方法:一是记住高中阶段现有的几个结论;二是利用气态方程进行推断。后一种方式只需记住气态方程,根据具体的题设条件推导出不同的关系式,是个十分有效的方式。
  考点2 阿伏加德罗常数的应用
  例2 已知阿伏加德罗常数为NA,下列说法中正确的是( )
  A. 足量Zn与一定量的稀硫酸反应,产生22.4 L气体时,转移的电子数一定为2NA
  B. 44 g CO2中含有的共用电子对数目,一定为2NA
  C. 71 g氯气通入适量水中,反应中转移的电子总数为NA
  D. 60 g SiO2晶体中含有的硅氧键数为4NA
  解析 未注明标准状态,22.4 L氢气不一定是1 mol,故转移的电子数不一定是2NA,A项错误;44 g CO2的物质的量为1 mol,含两摩尔C=O双键,所含有的共用电子对数目为4NA,B项错误;71 g氯气通入适量水中,只有一部分氯气分子与水反应,故反应中转移的电子总数小于NA,C项错误;60 g SiO2的物质的量为1 mol,每个SiO2晶体单元中含有的硅氧键数为4,所以60 g SiO2晶体中含有的硅氧键数为4NA,D项正确。
  答案 D
  点拨 有关阿伏加德罗常数的应用是高考的常见考点,其题型:一是结合物质的量直接计算微粒数(分子、原子、离子、电子等);二是和氧化还原反应结合起来,求电子转移的数目;三是和物质结构、晶体结构结合起来,求电子对的数目或晶体中的化学键数目等。
  考点3 物质的量浓度的相关计算与换算
  例3 下图是某学校实验室从化学试剂商店买回的硫酸试剂标签上的部分内容,下列说法正确的是( )
  A. 该硫酸的物质的量浓度为9.2 mol·L-1
  B. 1 mol Zn与足量的该硫酸反应产生2 g氢气
  C. 配制250 mL 1.0 mol·L-1的稀硫酸需取该硫酸13. 6 mL
  D. 该硫酸与等质量的水混合所得溶液的物质的量浓度大于9.2 mol·L-1
  解析 c[=1000ρωM=1000 mL×1.84 g⋅cm-3×98%1 L×98 g⋅mol-1]=18.4 mol·L-1,A项错误;浓硫酸与锌反应不产生氢气,应生成二氧化硫气体,B项错误;由稀释公式c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀),18.4 mol·L-1×V(浓)=1.0 mol·L-1×0.25 L,V(浓)=0.0136 L,即13.6 mL,C项正确;该硫酸与等质量的水混合所得溶液的质量分数为49%,若ρ=1.84 g·cm-3,由c=9.2 mol·L-1,但浓硫酸加水后密度小于1.84 g·cm-3,故所得硫酸的物质的量浓度必小于9.2 mol·L-1,D项错误。
  答案 C
  点拨 有关物质的量浓度的计算有三类常见考题:一是根据物质的量浓度的定义式进行的基本计算;二是根据稀释公式进行相关计算;三是物质的量浓度与质量分数等的换算。
  考点4 一定物质的量浓度的溶液的配制
  例4 有下列化学仪器和用品:①托盘天平,②玻璃棒,③药匙,④烧杯,⑤量筒,⑥容量瓶,⑦胶头滴管,⑧细口试剂瓶,⑨标签纸,⑩广口瓶。
  (1)现配制500 mL 1 mol·L-1硫酸溶液,需用质量分数为98%、密度为1.84 g·cm-3的浓硫酸 mL。
  (2)从上述仪器和用品中,挑选出该实验所需要的(填编号) 。
  (3)若实验遇到下列情况,对所配硫酸溶液的物质的量浓度有何影响? (填“偏高”“偏低”或“不变”)
  ①用量筒量取一定量的浓硫酸后,用蒸馏水洗涤量筒,并将洗涤液注入容量瓶中。
  ②将稀释后的硫酸溶液转移到容量瓶后,没有洗涤烧杯。
  ③烧杯中未经冷却的稀释液趁热注入容量瓶中。
  ④在容量瓶中定容摇匀后发现液面低于刻度线,没有再加水至刻度线。
  ⑤定容时仰视液面。
  解析 (1)设需质量分数为98%、密度为1.84 g·cm-3的浓硫酸的体积为V。由稀释前后硫酸的质量守恒,V×1.84 g·cm-3×98%=0.5 L×1 mol·L-1×98 g·mol-1,V=27.2 mL。(2)配制顺序是:计算→量取→稀释→移液→定容→存放于试剂瓶中并贴上标签,所用仪器和用品为②④⑤⑥⑦⑧⑨。注意液体试剂应用量筒量取,配制完毕应存放在细口瓶中,并贴上标签。(3)由[c=nV]知,操作①造成溶质偏多,浓度偏高。操作②造成溶质偏少,浓度偏低。操作③高于室温时溶液体积偏小,浓度偏高。操作④中溶质的量和溶液体积都没有改变,对浓度没有影响。操作⑤使溶液体积偏大,浓度偏低。
  答案 (1)27.2 (2)②④⑤⑥⑦⑧⑨ (3)①偏高 ②偏低 ③偏高 ④不变 ⑤偏低
  点拨 有关一定物的量浓度溶液的配制在高考中主要有三类考题:一是有关配制计算;二是溶液配制的仪器和操作步骤;三是误差分析。本题的难点是误差分析,其方法是根据[c=nV]分析判断,分析不同的操作对分子(n)或分母(V)所造成的影响,然后得出c的变化。
   [【专题练习】]
  1. 已知NA为阿伏加德罗常数的值,则下列说法中正确的是( )
  A. 100 ℃、1.01×l05 Pa,1 mol H2O(g)的质量为18 g
  B. 7.1 g C12变为氯离子时,得到的电子数为0.1NA
  C. 20 ℃、1.01×l05 Pa时,11.2 L H2所含原子数为NA
  D. 1 L 0.2 mol·L-1硫酸亚铁溶液中实际存在的微粒个数N(Fe2+)=N(SO42-)=0.2NA
  2. 某课外活动小组需用480 mL 0.1 mol·L-1的硫酸铜溶液。以下配制操作正确的是( )
  A. 称取7.68 g无水硫酸铜,加入500 mL水
  B. 称取12.0 g胆矾配成500 mL溶液
  C. 称取8.0 g无水硫酸铜,加入500 mL水
  D. 称取12.5 g胆矾配成500 mL溶液
  3. 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( )
  A. [22.4bcaNA]L B. [22.4abcNA]L
  C. [22.4acbNA]L D. [22.4bacNA]L
  4. 下表中,只由甲、乙中对应的数据,不能组成一个求物质的量的公式是( )
  [&①&②&③&④&⑤&甲&物质微粒数&标准状况下气体摩尔体积&固体体积&溶液的质量百分比浓度&非标准状况下物质的质量&乙&阿伏加德罗常数&标准状况下气体体积&固体密度&溶液的体积&物质的摩尔质量&]
  A. ②③④ B. ③④⑤
  C. ③④ D. 只有③
  5. 经检测,某磁带中的磁性材料的化学组成相当于CoxFe3-xO4,若x=0.5,则下列推测中不正确的是( )
  A. 只含Co3+、Fe3+
  B. 含有Co3+、Fe2+、Fe3+
  C. Co3+与Fe2+的物质的量之比为1∶2
  D. Co3+与Fe3+的物质的量之比为1∶3
  6. 某元素的一种同位素原子X,质量数为A,中子数为N,它与1H 原子组成 HmX分子。a g HmX所含中子的物质的量是( )
  A. [a(A-N+m)A+m]mol B. [a(N+1)A+m]mol
  C. [aNA+m]mol D. [a(A-N+m)A]mol
  7. KMnO4、KClO3、NaClO均为强氧化剂。在实验室里可以用KClO3固体代替MnO2与浓盐酸加热反应制备Cl2。已知反应KClO3+HCl(浓)—KCl+Cl2+H2O(未配平),若用K37ClO3与H35Cl作用,则下列说法中不正确的是( )
  A. 该反应中的浓盐酸既作还原剂又起酸的作用
  B. KCl中只含35Cl
  C. 足量的KClO3固体和50 mL 12 mol·L-1的浓盐酸加热充分反应可生成0.3 mol Cl2
  D. 生成氯气的相对分子质量约为70.7
  8. 在120℃ 101 kPa条件下,某燃气可能由H2、CH4、CO中的若干种组成,总体积为a mL,通入一定量(设为x mL)氧气使其完全燃烧。
  (1)若a mL该燃气完全燃烧消耗相同条件下氧气的体积也为a mL(即将x=a),则该燃气中CH4的体积分数是 ;
  (2)若该燃气完全燃烧后生成CO2和H2O(g)的总体积在相同条件下为2a mL,则该燃气中CH4的体积分数是 ;
  (3)若该燃气完全燃烧时,生成的气体中只有CO2和H2O(g),则x的取值范围是 。
  9. 某研究性学习小组,需470 mL 0.5 mol·L-1的NaCl溶液,有如下配制步骤:①用托盘天平称量 g NaCl晶体放入小烧杯中,加适量蒸馏水溶解;②把所得溶液小心转入 mL容量瓶中;③继续向容量瓶中加蒸馏水至液面接近刻度2~3 cm处,改用胶头滴管小心滴加蒸馏水至溶液凹液面最低处与刻度线水平相切;④用少量蒸馏水洗涤小烧杯和玻璃棒2~3次,每次洗涤的液体都小心转入容量瓶,并轻轻摇匀;⑤将容量瓶中溶液注入干净的试剂瓶中,盖好瓶塞,并贴上标签;⑥将容量瓶塞紧,充分摇匀。
  请填写下列空白:
  (1)填写操作步骤①②中的两处空白。
  (2)操作步骤的正确顺序(填序号) 。
  (3)本实验用到的主要仪器有: 。
  (4)若出现如下情况,最后所得配制溶液浓度将偏高还是偏低?某学生定容时俯视液面,对所配溶液的浓度有何影响? (填“偏高”“偏低”或“无影响”,下同)。用蒸馏水洗净的试剂瓶内壁还有少量的水,立即盛装所配溶液。 。定容时,加蒸馏水不慎超过了刻度线,立即取出多余部分。 。
  10. 进行下列各项计算时,除必须应用已给出的各项数据外,还各缺少一个数据。请写出所缺数据的名称、符号和单位,并列出计算式。
  (1)在温度为t ℃和压力为P Pa的情况下,19.5 g A与11.0 g B恰好完全反应,生成固体C和3.00 L D气体,计算生成C的质量(m)。
  缺少的数据是 。(数据符号用a表示)计算式为m= 。(注明单位,不化简)
  (2)0.48 g金属镁与10 mL盐酸反应,计算生成的H2在标准状况下的体积V(H2)。
  缺少的数据是 。(数据符号用b表示)计算式为V(H2)= 。(注明单位,不化简)
  11. 合成氨原料可以由天然气制取,其主要反应为:CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g)。
  (1)1 m3(标准状况)CH4按上式完全反应,产生 mol H2。
  (2)CH4和O2的反应式为:2CH4(g)+O2(g)→2CO(g)+4H2(g),设CH4同时和H2O(g)及O2(g)完全反应。1 m3(标准状况)CH4按上述两式完全反应,产物气体的体积V(标准状况)的范围为 。
  (3)CH4、H2O(g)、富氧空气(O2含量较高)混合气体反应后,产物气体组成如下表:
  [气体&CO&H2&N2&O2&体积(L)&25&60&15&2.5&]
  计算该富氧空气中O2和N2的体积比[V(O2)V(N2)](简要写出计算过程)。
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