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- 2021-07-06 发布
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第2讲 物质的量 物质的聚集状态
考纲要求 1.了解物质的量(n)及其单位摩尔(mol)、摩尔质量(M)、气体摩尔体积(Vm)、物质的量浓度(c)、阿伏加德罗常数(NA)的含义。2.能根据微粒(原子、分子、离子等)数目、物质的量、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。
考点一 物质的量、气体摩尔体积
1.物质的量
(1)物质的量(n)
物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量,单位为摩尔(mol)。
(2)物质的量的规范表示方法:
(3)阿伏加德罗常数(NA)
0.012 kg 12C中所含的碳原子数为阿伏加德罗常数,其数值约为6.02×1023,单位为mol-1。公式:NA=。
2.摩尔质量
(1)摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量。常用的单位是 g·mol-1。公式:M=。
(2)数值:以 g·mol-1为单位时,任何粒子的摩尔质量在数值上都等于该粒子的相对分子(原子)质量。
3.气体摩尔体积
(1)影响物质体积大小的因素
①微粒的大小(物质的本性);②微粒间距的大小(由温度与压强共同决定);③微粒的数目(物质的量的大小)。
(2)含义:单位物质的量的气体所占的体积,符号为Vm,标准状况下,Vm约为 22.4_L·mol-1。
(3)基本关系式:n===
(4)影响因素:气体摩尔体积的数值不是固定不变的,它决定于气体所处的温度和压强。
4.阿伏加德罗定律及其推论
(1)阿伏加德罗定律:同温同压下,相同体积的任何气体,含有相同数目的分子(或气体的物质的量相同)。
(2)阿伏加德罗定律的推论
相同
条件
结论公式
语言叙述
T、p
相同
=
同温、同压下,气体的体积与其物质的量成正比
T、V
相同
=
温度、体积相同的气体,其压强与其物质的量成正比
T、p
相同
=
同温、同压下,气体的密度与其摩尔质量(或相对分子质量)成正比
提醒 对于同一种气体,当压强相同时,密度与温度成反比例关系。
物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积概念的理解
(1)2 g氦气所含的原子数目约为0.5×6.02×1023( )
(2)1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子( )
(3)在标准状况下,1 mol O2 与1 mol SO3的体积相同( )
(4)在标准状况下,1 mol气体的体积约是22.4 L,在非标准状况下,1 mol气体的体积则一定不是22.4 L( )
(5)标准状况下,O2和O3中氧原子的摩尔质量均为16 g·mol-1( )
(6)常温常压下,14 g N2与7 g乙烯(C2H4)所含原子数相同( )
(7)22 g CO2与标准状况下11.2 L HCl所含的分子数相同( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√
题组一 有关n===的计算
1.(1)含6.02×1023个中子的Li的质量是________g。
(2)4 g D2和20 g 18O2的单质化合时最多能生成________________gD218O。
(3)若12.4 g Na2X中含有0.4 mol钠离子,Na2X的摩尔质量是________,X的相对原子质量是________。
答案 (1) (2)22 (3)62 g·mol-1 16
解析 (1)根据n=计算中子物质的量,Li的中子数为7-3=4,进而计算Li的物质的量,再根据m=nM计算。
(2)根据不足量的物质计算生成DO的质量;18O2过量。
(3)1 mol Na2X中含有2 mol钠离子,0.2 mol Na2X中含有0.4 mol钠离子,则Na2X的摩尔质量为M(Na2X)==62 g·mol-1;X的相对原子质量=62-46=16。
2.CO和CO2的混合气体18 g,完全燃烧后测得CO2体积为11.2 L(标准状况),
(1)混合气体中CO的质量是________g。
(2)混合气体中CO2在标准状况下的体积是________L。
(3)混合气体在标准状况下的密度是________g·L-1。
(4)混合气体的平均摩尔质量是________g·mol-1。
答案 (1)7 (2)5.6 (3)1.61 (4)36
解析 CO燃烧发生反应:2CO+O22CO2,CO的体积与生成CO2的体积相等,燃烧后CO2的总体积为11.2 L,故18 g CO和CO2的混合气体的总体积为11.2 L,在标准状况下,18 g CO和CO2的混合气体的物质的量为0.5 mol,设CO的物质的量为x mol,CO2的物质的量为y mol,
则,解得x=0.25,y=0.25。
(1)混合气体中CO的质量=28 g·mol-1×0.25 mol=7 g。
(2)原混合气体中,CO2的体积为0.25 mol×22.4 L·mol-1=5.6 L。
(3)原混合气体的密度=≈1.61 g·L-1。
(4)解法一:=ρ·22.4 L·mol-1=1.61 g·L-1×22.4 L·mol-1≈36 g·mol-1;
解法二:==36 g·mol-1;
解法三:=28 g·mol-1×50%+44 g·mol-1×50%=36 g·mol-1;
故平均摩尔质量为36 g·mol-1。
3.(2017·长沙市第一中学高三检测)1个某种氯原子的质量是a g,1个12C原子的质量是b g,用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是( )
①该氯原子的相对原子质量为12a/b ②m g该氯原子的物质的量为m/(aNA) mol ③该氯原子的摩尔质量是aNA g ④a g该氯原子所含的电子数为17 mol
A.①③ B.②④ C.①② D.②③
答案 C
解析 ①该原子的相对原子质量为一个氯原子的质量与一个12C质量的的比值,即=,正确;②阿伏加德罗常数个氯原子的质量,即为1 mol该氯原子的质量,因而该氯原子摩尔质量为aNA g·mol-1,n(Cl)= mol,正确,③错误;④电子数应为17,错误。
4.设NA为阿伏加德罗常数,如果 a g 某气态双原子分子的分子数为p,则b g该气体在标准状况下的体积V(L)是( )
A. B.
C. D.
答案 D
解析 解法一 公式法:
a g双原子分子的物质的量= mol,
双原子分子的摩尔质量== g·mol-1,
所以b g气体在标准状况下的体积为
×22.4 L·mol-1= L。
解法二 比例法:
同种气体其分子数与质量成正比,设b g气体的分子数为N
a g ~ p
b g ~ N
则:N=,双原子分子的物质的量为,所以b g该气体在标准状况下的体积为 L。
题组二 阿伏加德罗定律及应用
5.(2018·承德模拟)在两个密闭容器中,分别充有质量相等的甲、乙两种气体,它们的温度和密度均相同。根据甲、乙的摩尔质量(M)的关系判断,下列说法中正确的是( )
A.若M(甲)<M(乙),则分子数:甲<乙
B.若M(甲)>M(乙),则气体摩尔体积:甲<乙
C.若M(甲)<M(乙),则气体的压强:甲>乙
D.若M(甲)>M(乙),则气体的体积:甲<乙
答案 C
解析 等质量的气体,其摩尔质量与物质的量(或分子数)成反比,若M(甲)<M(乙),则分子数:甲>乙,A项错误;若M(甲)>M(乙),则物质的量:甲<乙,又气体体积相等,故气体摩尔体积:甲>乙,B项错误;同温同体积同质量的气体或混合气体,压强与摩尔质量成反比,C项正确;由质量和密度相等可知气体体积相等,D项错误。
6.等温等压下,有质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体,下列叙述中正确的是( )
A.体积之比为13∶13∶14 B.密度之比为14∶14∶13
C.质量之比为1∶1∶1 D.原子数之比为1∶1∶1
答案 B
解析 A项,三种气体分子的质子数均为14,质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体,物质的量相等,等温等压下,气体的体积与其物质的量成正比,所以三者体积之比为1∶1∶1,错误;B项,CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28 g·mol-1、28 g·mol-1、26 g·mol-1,等温等压下,气体摩尔体积相同,根据ρ==知,密度与摩尔质量成正比,则密度之比为28∶28∶26=14∶14∶13,正确;C项,三种气体分子的物质的量相等,CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28 g·mol-1、28 g·mol-1、26 g·mol-1,根据m=nM知:质量之比与摩尔质量成正比为28∶28∶26=14∶14∶13,错误;D项,1分子CO、N2、C2H2分别含原子数为2、2、4,所以三种气体原子数之比为1∶1∶2,错误。
7.在某温度时,一定量的元素A的氢化物AH3在一定体积密闭容器中可完全分解成两种气态单质,此时密闭容器中气体分子总的物质的量增加了75%。则A单质的一个分子中有________个A原子,AH3分解反应的化学方程式为____________________。
答案 4 4AH3A4+6H2
求气体的摩尔质量M的常用方法
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n):M=m/n。
(2)根据一定质量(m)的物质中微粒数目(N)和阿伏加德罗常数(NA):M=NA·m/N。
(3)根据标准状况下气体的密度ρ:M=ρ×22.4(g·mol-1)。
(4)根据气体的相对密度(D=ρ1/ρ2):M1/M2=D。
(5)对于混合气体,求其平均摩尔质量,上述计算式仍然成立;还可以用下式计算:M=M1×a%+M2×b%+M3×c%……,a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
微专题 气体体积的测定
气体体积的测定既可通过测量气体排出的液体体积来确定(二者体积值相等),
也可直接测量收集的气体体积。
测量气体体积的常用方法:
(1)直接测量法。如图A、B、C、D、E均是直接测量气体体积的装置。
测量前,A装置可先通过调整左右两管的高度使左管(有刻度)充满液体,且两管液面相平。
C装置则是直接将一种反应物置于倒置的量筒中,另一反应物置于水槽中,二者反应产生的气体可以直接测量。
D装置:用于测量混合气体中被吸收(或不被吸收)的气体的体积。读数时,球形容器和量气管液面相平,量气管内增加的水的体积等于被反应管吸收后剩余气体的体积。
解答该量气装置读数时的答题模板:
①将××××恢复至室温。
②调节×××与×××两端液面相平。
③视线与×××在同一水平线上。
E装置:直接测量固液反应产生气体的体积,注意应恢复至室温后,读取注射器中气体的体积(一般适合滴加液体量比较少的气体体积测量)。
(2)间接测量法。如F装置是通过测量气体排出的液体体积来确定气体体积。
专题训练
欲测定金属镁的相对原子质量,请利用下图给定的仪器组成一套实验装置(每个仪器只能使用一次,假设气体的体积可看作标准状况下的体积)。
填写下列各项(气流从左到右):
(1)各种仪器连接的先后顺序是________接________、________接________、________接________、________接________(用小写字母表示)。
(2)连接好仪器后,要进行的操作有以下几步,其先后顺序是___________________(填序号)。
①待仪器B中的温度恢复至室温时,测得量筒C中水的体积为Va mL;
②擦掉镁条表面的氧化膜,将其置于天平上称量,得质量为m g,并将其投入试管B中的带孔隔板上;
③检查装置的气密性;
④旋开装置A上分液漏斗的活塞,使其中的水顺利流下,当镁完全溶解时再关闭这个活塞,这时A中共放入水Vb mL。
(3)根据实验数据可算出金属镁的相对原子质量,其数学表达式为
________________________________________________________________________。
(4)若试管B的温度未冷却至室温,就读出量筒C中水的体积,这将会使所测定镁的相对原子质量数据________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(5)仔细分析上述实验装置后,经讨论认为结果会有误差,于是又设计了如下图所示的实验装置。
①装置中导管a的作用是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1 mL、V2 mL。则产生氢气的体积为________mL。
答案 (1)a h g b c f e d (2)③②④① (3) (4)偏小 (5)①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等,打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下;可以消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差 ②V1-V2
解析 (1)根据实验目的及各装置的特点可分析知:利用A装置中的水压将E中稀盐酸压至B中,产生的气体通过将D中的水排入C中测量其体积,所以连接顺序为a→h→g→b→c→f→e→d。
(2)综合考虑各实验步骤可知先后顺序为③②④①。
(3)由题意知:
M ~ H2
M 22.4 L
m (Va-Vb)×10-3 L
所以M=。
(4)由于试管B未冷却至室温,会导致Va变大,所以使Mg的相对原子质量偏小。
考点二 突破阿伏加德罗常数应用的“5个”陷阱
1.抓“两看”,突破气体与状况陷阱
一看“气体”是否处在“标准状况”。
二看“标准状况”下,物质是否为“气体”[如CCl4、CHCl3、CH2Cl2(注:CH3Cl为气体)、H2O、溴、SO3、己烷、苯等在标准状况下均不为气体]。
2.排“干扰”,突破质量(或物质的量)与状况无关陷阱
给出非标准状况下气体的物质的量或质量,干扰学生的正确判断,误以为无法求解物质所含的粒子数,实际上,此时物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。
3.记“组成”,突破陷阱
(1)记特殊物质中所含微粒(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目,如Ne、D2O、18O2、—OH、OH-等。
(2)记最简式相同的物质,如NO2和N2O4、乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)等。
(3)记摩尔质量相同的物质,如N2、CO、C2H4等。
(4)记物质中所含化学键的数目,如一分子H2O2、CnH2n+2中化学键的数目分别为3、3n+1。
4.要识破隐含的可逆反应,记住反应条件、反应物浓度变化对反应的影响,突破陷阱
(1)2SO2+O22SO3 2NO2??N2O4 N2+3H22NH3
(2)Cl2+H2O??HCl+HClO
(3)NH3+H2O??NH3·H2O??NH+OH-
(4)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(5)盐溶液中弱酸根或弱碱阳离子的水解。
(6)常温下,铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸发生“钝化”。
5.抓“反应”,突破陷阱
(1)明确三步确定电子转移数目
(2)熟记常考氧化还原反应转移的电子数(其他反应物均过量)
反应
物质
转移电子的物质的量或电子数目
Na2O2+CO2(或H2O)
1 mol Na2O2
1 mol或NA
1 mol O2
2 mol或2NA
Cl2+NaOH
1 mol Cl2
1 mol或NA
Cl2+Fe
1 mol Cl2
2 mol或2NA
1 mol Fe
3 mol或3NA
题组一 气体摩尔体积的适用条件及物质的聚集状态
1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)2.24 L CO2中含有的原子数为0.3NA( )
(2)常温下11.2 L甲烷气体含有的甲烷分子数为0.5NA( )
(3)标准状况下,2.24 L 氨水含有NH3分子数为0.1NA( )
(4)标准状况下,22.4 L SO3中含有SO3分子数为NA( )
(5)标准状况下,22.4 L氧气、氮气和CO的混合气体中含有2NA个原子( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
题组二 物质的量或质量与状况
2.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)常温常压下,3.2 g O2所含的原子数为0.2NA( )
(2)标准状况下,18 g H2O所含的氧原子数目为NA( )
(3)室温下,1 mol CH4中含有5NA原子( )
(4)常温常压下,1 mol CO2与SO2的混合气体中含氧原子数为2NA( )
答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)√
题组三 物质的组成与结构
3.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)在常温常压下,18 g H2O与18 g D2O所含电子数均为10NA( )
(2)17 g —OH与17 g OH-所含电子数均为10NA( )
(3)30 g SiO2中含有硅氧键个数为1NA( )
(4)32 g甲醇中所含共价键数目为5NA( )
(5)常温常压下,32 g O2和O3的混合气体中含有的原子数为2NA( )
(6)56 g乙烯中所含共用电子对数目为12NA( )
(7)78 g苯中含有3NA碳碳双键( )
(8)60 ℃时,92 g NO2与N2O4的混合气体中含有的原子总数为6NA( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√ (7)× (8)√
解析 (3)每个硅原子都以单键与周围的四个氧原子直接相连。(5)直接计算氧原子的物质的量。(6)乙烯中碳碳双键是两对共用电子对。(7)苯分子中不含碳碳双键。(8)混合气体抽出特定组合“NO2”,其摩尔质量为46 g·mol-1。
题组四 电解质溶液中粒子数目的判断
4.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)0.1 L 3.0 mol·L-1的NH4NO3溶液中含有的N原子数目为0.6NA( )
(2)等体积、等物质的量浓度的NaCl和KCl溶液中,阴、阳离子数目之和均为2NA( )
(3)0.1 mol·L-1的NaHSO4溶液中,阳离子的数目之和为0.2NA( )
(4)25 ℃时,pH=13的1.0 L Ba(OH)2溶液中含有的OH-数目为0.1NA( )
(5)1 L 0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中所含氧原子数目为0.3NA( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×
解析 (2)等体积不是1 L、等浓度不是1 mol·L-1,无法计算。(3)没有体积无法计算。(5)溶液中水分子也含有氧原子。
审“组成、体积”因素,规避电解质溶液中粒子数目判断陷阱
(1)是否存在弱电解质的电离或盐类水解。
(2)已知浓度,是否指明体积,用好公式n=cV。
(3)在判断溶液中微粒总数时,是否忽视溶剂水。
题组五 物质转化中的“隐含反应”
5.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)50 mL 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA( )
(2)常温下,密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应,产物的分子数为2NA( )
(3)常温下,56 g铁片投入足量浓H2SO4中生成NA个SO2分子( )
(4)一定条件下合成氨反应,用 1.5 mol H2和0.5 mol N2,充分反应后可得到NH3分子数为NA( )
(5)1 L 0.01 mol·L-1KAl(SO4)2溶液中含有的阳离子数大于0.02NA( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
解析 (1)随着反应进行浓盐酸变为稀盐酸,反应停止。(2)隐含NO2与N2O4的转化平衡。(3)常温下铁遇浓硫酸钝化。(4)合成氨反应为可逆反应,不可能完全反应。(5)一个铝离子水解,产生三个氢离子(阳离子)。
题组六 氧化还原反应中电子转移数目的判断
6.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)5.6 g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3NA( )
(2)0.1 mol Zn与含0.1 mol HCl的盐酸充分反应,转移的电子数目为0.2NA( )
(3)1 mol Na与足量O2反应,生成Na2O和Na2O2的混合物,转移的电子数为NA( )
(4)1 mol Na2O2与足量CO2充分反应转移的电子数为2NA( )
(5)向FeI2溶液中通入适量Cl2,当有1 mol Fe2+被氧化时,共转移的电子的数目为NA( )
(6)1 mol Cl2参加反应转移电子数一定为2NA( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×
解析 (1)当铁粉过量时生成Fe2+。(2)盐酸不足,Zn不能完全反应。(3)不论是哪种氧化物,钠均是从0价变为+1价。(4)该反应为Na2O2中-1价的氧元素的歧化反应,1 mol Na2O2反应转移1 mol电子。(5)I-的还原性比Fe2+强,Cl2首先氧化I-。(6)氯气与水、碱反应时既是氧化剂又是还原剂。
1.(2017·全国卷Ⅱ,8)阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是( )
A.1 L 0.1 mol·L-1NH4Cl溶液中,NH的数量为0.1NA
B.2.4 g Mg与H2SO4完全反应,转移的电子数为0.1NA
C.标准状况下,2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NA
D.0.1 mol H2和0.1 mol I2于密闭容器中充分反应后,其分子总数为0.2NA
答案 D
解析 A项,因铵根离子水解,其数量小于0.1NA,错误;B项,2.4 g Mg为0.1 mol,与硫酸完全反应后转移的电子数为0.2NA,错误;C项,标准状况下,2.24 L任何气体所含有的分子数都为0.1NA,错误;D项,H2(g)+I2(g)??2HI(g),反应前后气体物质的量不变,正确。
2.(2017·全国卷Ⅲ,10)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.0.1 mol的11B中,含有0.6NA个中子
B.pH=1的H3PO4溶液中,含有0.1NA个H+
C.2.24 L(标准状况)苯在O2中完全燃烧,得到0.6NA个CO2分子
D.密闭容器中1 mol PCl3与1 mol Cl2反应制备PCl5(g),增加2NA个P—Cl键
答案 A
解析 A项,硼原子的质子数为5,11B的中子数为6,故0.1 mol的11B中含有中子数为0.6NA,正确;B项,未指明溶液体积,无法计算H+ 的物质的量,错误;C项,标准状况下苯为液体,不能用气体摩尔体积计算苯燃烧生成的CO2分子数,错误;D项,PCl3+Cl2??PCl5 ,这是一个可逆反应,1mol PCl3与1mol Cl2不可能完全反应生成1 mol PCl5,故增加的P—Cl键数目小于2NA,错误。
3.(2016·全国卷Ⅰ,8)设NA为阿伏加德罗常数值。下列有关叙述正确的是( )
A.14 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA
B.1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3分子数为2NA
C.1 mol Fe溶于过量硝酸,电子转移数为2NA
D.标准状况下,2.24 L CCl4含有的共价键数为0.4NA
答案 A
解析 A项,乙烯和丙烯的最简式均为CH2,14 g乙烯和丙烯混合气体中相当于含有1 mol CH2,则其氢原子数为2NA,正确;B项,合成氨的反应是可逆反应,则1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3分子数小于2NA,错误;C项,铁和过量硝酸反应生成硝酸铁,故1 mol Fe溶于过量硝酸,电子转移数为3NA,错误;D项,标准状况下CCl4为液态,故2.24 L CCl4的物质的量不是0.1 mol,则其含有的共价键数不是0.4NA,错误。
4.(2015·全国卷Ⅱ,10)NA代表阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
A.60 g丙醇中存在的共价键总数为10NA
B.1 L 0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中HCO和CO的离子数之和为0.1NA
C.钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23 g钠充分燃烧时转移电子数为1NA
D.235 g核素U发生裂变反应:U+nSr+Xe+10n,净产生的中子(n)数为10NA
答案 C
解析 A项,60 g丙醇的物质的量是1 mol,根据其结构式可知,1 mol 丙醇分子中存在的共价键总数为11NA,错
误;B项,根据电解质溶液中物料守恒可知,1 L 0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中HCO、CO和H2CO3粒子数之和为0.1NA,错误;C项,在氧化物中,钠元素的化合价只有+1价,因此23 g Na(即1 mol Na)充分燃烧时转移电子数为1NA,正确;D项,235 g核素U即1 mol U,发生裂变反应时净产生的中子数为9NA,错误。
5.(1)(2015·全国卷Ⅰ,9改编)乌洛托品在合成、医药、染料等工业中有广泛用途,其结构式如图所示。将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品。若原料完全反应生成乌洛托品,则甲醛与氨的物质的量之比应为__________________________________________________。
(2)[2015·山东理综,29(2)]在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为2.41 g,CO2的体积为1.344 L(标准状况),则钴氧化物的化学式为____________________________。
(3)[2015·浙江理综,27Ⅱ(1)改编]一定条件下金属钠和H2反应生成化合物甲。将4.80 g
甲加热至完全分解,得到金属钠和2.24 L(已折算成标准状况)的H2。请推测甲的化学式:________ 。
答案 (1)3∶2 (2)Co3O4 (3)NaH
解析 (1)由乌洛托品的分子式C6H12N4可知,反应中HCHO提供C原子,氨提供N原子,分子中C、N原子个数比即为甲醛与氨的物质的量之比,为3∶2。
(2)n(CO2)==0.06 mol,根据原子守恒,可知:CoC2O4~2CO2,n(CoC2O4)=0.03 mol,则钴的氧化物中m(Co)=0.03 mol×59 g·mol-1=1.77 g,则氧化物中m(O)=2.41 g-1.77 g=0.64 g,故n(O)==0.04 mol,则n(Co)∶n(O)=0.03 mol∶0.04 mol,则氧化物为Co3O4。
(3)甲是由Na和H2反应得到的,故甲中含有Na、H两种元素,又因为4.80 g甲分解得到2.24 L(标准状况)H2,得到H2的质量为0.2 g,所以生成Na的质量为4.6 g,化合物甲中Na和H的原子个数比为1∶1,可判断甲的化学式为NaH。
1.(2018·天津市第一中学高三月考)双酚基丙烷(BPA,分子式为C15H16O2)可能降低男性及女性的生育能力。下列有关判断不正确的是( )
A.BPA的摩尔质量是228 g·mol-1
B.1 mol BPA中含有6.02×1023个分子
C.BPA属于有机化合物
D.1 mol BPA在标准状况下的体积约为22.4 L
答案 D
解析 BPA在标准状况下肯定不是气体。
2.(2017·合川区模拟)偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能燃料,燃烧产生的巨大能量可作为航天运载火箭的推动力。下列叙述正确的是( )
A.偏二甲肼的摩尔质量为60 g
B.6.02×1023个偏二甲肼分子的质量约为60 g
C.1 mol偏二甲肼的质量为60 g·mol-1
D.6 g偏二甲肼含有1.2NA个偏二甲肼分子
答案 B
解析 A项,摩尔质量的单位为g·mol-1;B项,6.02×1023个偏二甲肼的物质的量为1 mol,质量为60 g,正确;C项,1 mol物质的质量在数值上等于摩尔质量,质量的单位为g;D项,6 g偏二甲肼的物质的量为=0.1 mol,分子数为0.1NA。
3.(2016·海南,9)利用太阳能分解水制氢,若分解0.02 mol水,下列说法正确的是( )
A.可生成H2的质量为0.02 g
B.可生成氢的原子数为2.408×1023个
C.可生成H2的体积为0.224 L(标准状况)
D.生成H2的量理论上等于0.04 mol Na与水反应产生H2的量
答案 D
解析 根据方程式2H2O===2H2↑+O2↑,分解0.02 mol水,可产生0.02 mol H2和0.01 mol O2,结合n===解答该题。
4.(2017·沙坪坝区一模)相同状况下的12C18O和14N2两种气体,下列说法正确的是( )
A.若分子数相等,则体积相等
B.若原子数相等,则中子数相等
C.若质量相等,则质子数相等
D.若体积相等,则质量数相等
答案 A
解析 一个14N2分子是由2个14N原子构成,14N原子内有7个质子和7个中子,一个14N2分子中有14个质子和14个中子,相对分子质量是28。A项为阿伏加德罗定律内容的直接考查,正确。
5.(2018·玉山县模拟)下列说法正确的是( )
A.同温同压下,相同数目的分子必具有相同的体积
B.等质量的O2 和H2 的物质的量之比为16∶1
C.不同的气体若体积不等,则它们所含的分子数一定不等
D.同温同体积下,两种气体的物质的量之比等于压强之比
答案 D
解析 本题考查阿伏加德罗定律及推论,注意气体摩尔体积的适用范围和适用条件,为易错点。A项,未指明气体,错;B项,假设质量都是1 g,n(O2)∶n(H2)= mol∶ mol=1∶16,错;C项,未限定温度与压强,无法判断。
6.(2017·唐山二模)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是( )
A.某密闭容器中盛有0.2 mol SO2和0.1 mol O2,一定条件下充分反应,生成SO3分子数为0.2NA
B.一定条件下,2.3 g Na与O2完全反应生成3.6 g产物时失去的电子数为0.1NA
C.25 ℃时,0.1 mol·L-1Na2S溶液中含有Na+的数目为0.2NA
D.将1 L 5.68 mol·L-1的FeCl3饱和溶液制成胶体,可得到5.68NA个Fe(OH)3胶粒
答案 B
解析 A项,该反应为可逆反应,反应物不可能完全转化成生成物;C项,缺少溶液体积,无法计算溶液中钠离子的数目;D项,氢氧化铁胶粒为氢氧化铁的聚集体,无法计算生成的胶粒数目。
7.一个密闭容器,中间有一可自由滑动的隔板(厚度不计)将容器分成两部分,当左边充入1 mol N2,右边充入一定量的CO时,隔板处于如图位置(保持温度不变),下列说法正确的是( )
A.右边与左边分子数之比为4∶1
B.右侧CO的质量为5.6 g
C.右侧气体密度是相同条件下氢气密度的14倍
D.若改变右边CO的充入量而使隔板处于容器正中间,保持温度不变,则应充入0.2 mol CO
答案 C
解析 左右两侧气体温度、压强相同,相同条件下,体积之比等于物质的量之比,左右体积之比为4∶1,则左右气体物质的量之比为4∶1,所以右侧气体物质的量= mol=0.25 mol。相同条件下密度之比与摩尔质量成正比,则右侧气体密度是相同条件下氢气密度的=14倍,故C正确。
8.(2018·四川省绵阳中学高三模拟)硫代硫酸钠溶液与盐酸的反应(Na2S2O3+2HCl===2NaCl+S↓+SO2↑+H2O)可用于探索浓度对反应速率的影响。常温常压下,若该反应产生固体单质16 g,则反应中各有关物质的物理量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值)( )
选项
二氧化硫
硫代硫酸钠
转移的电子
A
1 mol
NA
B
11.2 L
0.5 mol
C
158 g
2 mol
D
79 g
NA
答案 D
解析 该反应为S2O在酸性条件下的歧化反应,S2O中硫的化合价为+2,每摩尔S2O参加反应生成1 mol单质硫和1 mol SO2,转移电子2 mol。故常温常压下反应生成16 g (即0.5 mol)单质硫时,必生成0.5 mol SO2,同时转移1 mol电子,需要注意的是常温常压下11.2 L SO2的物质的量不是0.5 mol,故只有D项正确。
9.(2017·北京海淀区检测)肼(N2H4)是火箭常用的高能燃料,常温下为液体,
其球棍模型如图所示。肼能与双氧水发生反应:N2H4+2H2O2===N2↑+4H2O。用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,11.2 L N2中含电子总数为5NA
B.标准状况下,22.4 L N2H4中所含原子总数为6NA
C.标准状况下,3.2 g N2H4中含有共价键的总数为0.6NA
D.若生成3.6 g H2O,则上述反应转移电子的数目为0.2NA
答案 D
解析 1个N2分子含有14个电子,标准状况下,11.2 L N2的物质的量为0.5 mol,则所含电子数为7NA,A项错误;标准状况下肼为液体,22.4 L N2H4的物质的量远大于1 mol,故所含原子数远大于6NA,B项错误;1个肼分子含有5个共价键,3.2 g N2H4的物质的量为0.1 mol,则所含共价键的数目为0.5NA,C项错误;反应N2H4+2H2O2===N2↑+4H2O中,生成4 mol H2O时转移4 mol电子,故生成3.6 g(即0.2 mol)H2O时,转移电子的数目为0.2NA,D项正确。
10.(2018·延安质检)NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是( )
A.0.1 mol Fe在0.1 mol氯气中充分燃烧时转移的电子数为0.3NA
B.0.1 mol乙烷和丙烯的混合物所含氢原子数目为0.6NA
C.64 g的SO2与足量的O2充分反应后可得到NA个SO3分子
D.标准状况下,2.24 L四氯化碳含有的分子数目为0.1NA
答案 B
解析 0.1 mol Fe在0.1 mol氯气中充分燃烧,Fe剩余,则转移电子数为0.2NA,A项错误;乙烷和丙烯的分子式分别为C2H6、C3H6,故0.1 mol该混合物含有0.6NA个H原子,B项正确;SO2与O2的反应为可逆反应,SO2不可能完全反应生成SO3,故得到SO3分子数小于NA,C项错误;标准状况下,四氯化碳为液体,2.24 L CCl4的物质的量远大于0.1 mol,故所含分子数目远大于0.1NA,D项错误。
11.(2017·临沂一模)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.4.6 g乙醇含有的C—H键数为0.6NA
B.2 g D216O含有的质子数和中子数均为NA
C.每生成1 mol O2,转移的电子数一定为4NA
D.标准状况下,22.4 L NO与11.2 L O2充分反应,产物分子数为NA
答案 B
解析 A项,1个乙醇分子中含有5个碳氢键,4.6 g乙醇的物质的量为0.1 mol,错;B项,
D216O分子中含有质子数和中子数都是10,相对分子质量为20,2 g D216O物质的量为0.1 mol,正确;C项,过氧化物中氧的化合价是-1价,由过氧化物生成1 mol氧气转移的电子为2 mol,错;D项,标准状况下,二氧化氮与四氧化二氮之间存在转化平衡,错。
12.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述正确的是( )
A.30 g NO和30 g SiO2中含有的氧原子数均为NA
B.0.5 L 2.0 mol·L-1NaHSO4溶液中含有的HSO数目少于NA
C.标准状况下,5.6 L N2与足量的H2反应生成NH3转移的电子数为1.5NA
D.标准状况下,11.2 L NH3和HCl的混合气体中的分子数为0.5NA
答案 A
解析 30 g NO和30 g SiO2中含有的氧原子数均为1 mol,A项正确;NaHSO4溶液中不存在HSO,B项错误;N2+3H22NH3为可逆反应,C项错误;NH3和HCl反应生成NH4Cl,不存在二者的混合气体,D项错误。
13.(2017·湖南、湖北八市十二校联考)8.34 g FeSO4·7H2O(相对分子质量:278)样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示,下列说法正确的是( )
A.温度为78 ℃时固体物质M的化学式为FeSO4·5H2O
B.取适量380 ℃时所得的样品P,隔绝空气加热至650 ℃得到一种固体物质Q,同时有两种无色气体生成,Q的化学式为Fe3O4
C.在隔绝空气条件下,N得到P的化学方程式为FeSO4·H2OFeSO4+H2O
D.温度为159 ℃时固体N的化学式为FeSO4·2H2O
答案 C
解析 本题看似推断化学式,实则考查以物质的量为核心的计算,解答该题的关键是求出FeSO4·7H2O失去全部结晶水后的质量及对应的温度。8.34 g FeSO4·7H2O样品的物质的量为8.34 g÷278 g·mol-1=0.03 mol,其中m(H2O)=0.03 mol×7×18 g·mol-1=3.78 g,如果晶体失去全部结晶水,固体的质量应为8.34 g-3.78 g=4.56 g,可知在加热到373 ℃之前,晶体失去部分结晶水。可根据不同温度下失水的质量计算相应的化学式:373 ℃之后为FeSO4分解生成的产物为铁的氧化物,根据铁原子守恒和质量守恒计算出氧原子的物质的量,确定Fe与O原子数之比来判断分解后氧化物的化学式。
14.室温时,两个容积相同的烧瓶中分别盛有M和N两种气体(同温同压),取下弹簧夹A,
使两烧瓶内的气体充分混合后,容器内的压强由大到小的顺序是( )
编号
①
②
③
④
气体M
H2S
H2
NH3
NO
气体N
SO2
Cl2
HCl
O2
A.②④①③ B.①②③④
C.④①②③ D.①④③②
答案 A
解析 设气体M、N的物质的量均为a mol。
①2H2S + SO2===3S↓+2H2O
a mol a mol
剩余n(SO2)=a mol;
②H2和Cl2混合不反应,n(气)=2a mol;
③NH3+HCl===NH4Cl
气体的物质的量变为0;
④2NO + O2 === 2NO2
a mol a mol a mol
2NO2??N2O4
a mol a mol
a mol<n(气)<a mol。
15.Ⅰ.现有m g某气体(双原子分子),其摩尔质量为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。
Ⅱ.臭氧层是地球生命的保护神,臭氧比氧气具有更强的氧化性。实验室可将氧气通过高压放电管来制取臭氧:3O22O3,将8 L氧气通过放电管后,恢复到原状况,得到气体6.5 L,其中臭氧为________L。
答案 Ⅰ.(1) (2) (3) Ⅱ.3
解析 Ⅱ.3O22O3 ΔV
3体积 2体积 1体积
V (8-6.5) L=1.5 L
V=3 L。
16.(2018·漳州调研)合成氨工业生产中所用的αFe催化剂的主要成分为FeO、Fe2O3。
(1)某FeO、Fe2O3混合物中,铁、氧的物质的量之比为4∶5,其中Fe2+与Fe3+物质的量之比为________。
(2)当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2时,其催化剂活性最高,此时混合物中铁的质量分数为________(保留2位小数)。
(3)写出由C(炭粉)与Fe2O3在高温下反应制备αFe催化剂的化学方程式(另一种产物可溶于水)_____________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)为制得这种活性最高的催化剂,理论上应向480 g Fe2O3粉末加入炭粉的质量为________,生成实验条件下CO2的体积为________(假设此实验条件下,气体摩尔体积为24 L·mol-1)。
答案 (1)1∶1 (2)0.72 (3)2Fe2O3+C4FeO+CO2↑ (4)6 g 12 L
解析 (1)设FeO、Fe2O3分别为x mol、y mol,根据铁、氧物质的量之比得:(x+2y)∶(x+3y)=4∶5,x∶y=2∶1,Fe2+与Fe3+物质的量之比:x∶2y=1∶1。(2)根据催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2,可推知,FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1,混合物中铁的质量分数为≈0.72。(3)由题给信息知,C(炭粉)会将一部分Fe2O3还原成FeO,同时C(炭粉)被氧化成CO2。(4)由于催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2时,其催化剂活性最高,此时反应后的混合物中,FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1,原料480 g Fe2O3为3 mol,Fe2O3~2FeO,原料中必须有的Fe2O3参加反应,即1 mol Fe2O3参加反应,理论上要有0.5 mol C反应,即6 g C。生成CO2为0.5 mol,在该条件下体积为12 L。
17.将含有2.05 g某高价含氧酸的钙盐溶液A与含1.20 g碳酸盐的溶液B混合,恰好完全反应,生成1.25 g白色沉淀C。将滤去沉淀C的滤液蒸发,得到白色固体D,继续加热D,分解生成两种气态物质的混合物,在0 ℃、1×105 Pa下,体积变为0.56 L,并得到0.90 g液态水,另一种气态物质为气态氧化物R2O。
试回答下列问题:
(1)白色沉淀C的物质的量为________mol。
(2)A的摩尔质量为________,B的摩尔质量为________。
(3)R2O与H2O的物质的量之比为________,生成D的质量为________,D的摩尔质量为________,R2O的相对分子质量为________,R2O的化学式是________。
(4)写出A和B混合的化学方程式:_______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)0.012 5 (2)164 g·mol-1 96 g·mol-1 (3)1∶2 2 g 80 g·mol-1 44 N2O
(4)Ca(NO3)2+(NH4)2CO3===CaCO3↓+2NH4NO3
解析 由A+B===C+D知,C为CaCO3,D是一种含三种元素的含氧酸盐,该盐只能是NH4NO3,分解生成的R2O为N2O。A为Ca(NO3)2,B为(NH4)2CO3。
(1)C的物质的量为1.25 g÷100 g·mol-1=0.012 5 mol。(3)N2O的物质的量为0.56 L÷22.4 L·mol-1=0.025 mol,N2O与H2O的物质的量之比为1∶2。
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