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- 2021-07-08 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)物质的量、数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。
1.物质的量、摩尔、阿伏加德罗常数
(1)基本概念间的关系
(2)物质的量的规范表示方法:
如:1 mol Fe、1 mol O2、1 mol Na+或钠离子。
(3)物质的量与微粒数、阿伏加德罗常数之间的关系:n=或N=n·NA
2.摩尔质量
(1)概念:单位物质的量的物质所具有的质量。符号:M,单位:g·mol-1。
(2)数值:当粒子的摩尔质量以g·mol-1为单位时,在数值上等于该粒子的相对分子(或原子)质量。
(3)关系:物质的量(n)、质量(m)与摩尔质量(M)之间的关系为n=。
(1)1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子( )
(2)硫酸的摩尔质量为98 g( )
(3)2 mol H2O是1 mol H2O摩尔质量的2倍( )
(4)摩尔是物质的量的单位( )
(5)1 mol O2的质量与它的相对分子质量相等( )
(6)22 g CO2中含有的氧原子数为NA( )
(7)1 mol NaCl和1 mol HCl含有相同的分子数目( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√ (7)×
1.在0.5 mol Na2SO4中含有的离子的个数和氧原子的质量分别是( )
A.1.5 NA 2 mol B.1.5NA 32 g
C.3.01×1023 4 mol D.NA 64 g
答案 B
2.3.4 g OH-含有的电子数目为________。
答案 2NA或1.204×1024
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 62 g·mol-1 16
解析 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。
4.最近材料科学家研究发现了首例带结晶水的晶体在5 K下呈现超导性。据报道,该晶体的化学式为Na0.35CoO2·1.3H2O。若用NA表示阿伏加德罗常数,试计算12.2 g该晶体中含氧原子数为__________,氢原子的物质的量为____________mol。
答案 0.33NA 0.26
物质中某指定微粒数目的计算技巧
(1)明确整体与部分的关系:谁是整体?谁是部分?
(2)原子(电子)的物质的量=分子(或特定组合)物质的量×1个分子(或特定组合)中所含这种原子(电子)个数
第4题中,Na0.35CoO2·1.3H2O是整体,计算对象氧原子、氢原子为部分,它们的关系为:
Na0.35CoO2·1.3H2O~3.3 O~2.6 H
1.影响物质体积的因素
2.气体摩尔体积
3.阿伏加德罗定律
4.阿伏加德罗定律的推论
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
=
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
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
(1)标准状况下,H2和N2的气体摩尔体积均为22.4 L(×)
(2)在非标准状况下,气体摩尔体积一定不是22.4 L·mol-1(×)
(3)在标准状况下,1 mol O2与1 mol SO3的体积相同(×)
(4)标准状况下,11.2 L O2和H2的混合气体所含分子数约为3.01×1023(√)
(5)同温同压下,等质量的12C18O和NO体积相同(√)
(6)不同温度下,相同体积的CO和N2密度相同,则二者含有的原子数相同(√)
(7)同温、同压、同体积的CH4和NH3含有的质子数相等(√)
题组一 n===的应用
1.已知:①6.72 L NH3(标准状况下) ②1.204×1023个H2S分子 ③5.6 g CH4 ④0.5 mol HCl,下列关系正确的是( )
A.体积大小:④>③>②>①
B.原子数目:③>①>④>②
C.密度大小:④>②>③>①
D.质量大小:④>③>②>①
答案 B
解析 ①标准状况下,6.72 L NH3的物质的量为=0.3 mol;②1.204×1023个H2S分子的物质的量为=0.2 mol;③5.6 g CH4的物质的量为=0.35 mol;④HCl物质的量为0.5 mol。由上述计算可知物质的量④>③>①>②,相同条件下,气体的体积之比等于物质的量之比,所以体积大小为④>③>①>②,A项错误;①标准状况下6.72 L NH3所含原子的物质的量为0.3 mol×4=1.2 mol,②1.204×1023个H2S分子所含原子的物质的量为0.2 mol×3=0.6 mol,③5.6 g CH4所含原子的物质的量为0.35 mol×5=1.75 mol,④0.5 mol HCl所含原子的物质的量为0.5 mol×2=1 mol,原子数目之比等于所含原子的物质的量之比,所以原子数目③>①>④>②,B项正确;同温同压下,气体密度之比等于其相对分子质量之比,①NH3相对分子质量为17,②H2S相对分子质量为34,③CH4相对分子质量为16,④HCl相对分子质量为36.5,故密度大小④>②>①>③,C项错误;①NH3的质量为17 g·mol-1×0.3 mol=5.1 g,②H2S的质量为34 g·mol-1×0.2 mol=6.8 g,③CH4质量为5.6 g,④HCl质量为36.5 g·mol-1×0.5 mol=18.25 g,故质量大小④>②>③>①,D项错误。
2.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:
同种气体的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。
3.利用太阳能制氢,若光解0.36 g H2O,可生成H2的体积(标准状况)____________,转移电子数为__________。
答案 0.448 L 0.04NA
以物质的量(n)为核心的思维模板
N m
V(g)
注 Vm与温度、压强有关,标准状况下Vm=22.4 L·mol-1。
题组二 阿伏加德罗定律应用
4.(2020·长春模拟)在甲、乙两个体积不同的密闭容器中,分别充入质量相等的CO、CO2气体时,两容器的温度和压强均相同,则下列说法正确的是( )
A.充入的CO分子数比CO2分子数少
B.甲容器的体积比乙容器的体积小
C.CO的摩尔体积比CO2的摩尔体积小
D.甲中CO的密度比乙中CO2的密度小
答案 D
解析 质量相等的CO和CO2的物质的量之比为11∶7,在温度和压强相同时体积之比为11∶7,但摩尔体积相同。
5.一个密闭容器,中间有一可自由滑动的隔板(厚度不计),将容器分成两部分,当左侧充入1 mol N2,右侧充入一定量的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.右侧与左侧分子数之比为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相氢气密度的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=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。
题组三 (平均)摩尔质量的计算
6.(2020·济南质检)按要求解答问题
(1)已知标准状况下,气体A的密度为2.857 g·L-1,则气体A的相对分子质量为________,可能是________气体。
(2)标准状况下,1.92 g某气体的体积为672 mL,则此气体的相对分子质量为________。
(3)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),则
①混合气体在标准状况下的密度是________g·L-1。
②混合气体的平均摩尔质量是________ g·mol-1。
答案 (1)64 SO2 (2)64 (3)①1.61 ②36
解析 (1)M=ρ×22.4 g·mol-1≈64 g·mol-1。(2)M==64 g·mol-1。(3)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原混合气体的密度=≈1.61 g·L-1。
②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。
7.在一定条件下,m g NH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g),按要求填空。
(1)若所得混合气体对H2的相对密度为d,则混合气体的物质的量为____________。NH4HCO3的摩尔质量为________________(用含m、d的代数式表示)。
(2)若所得混合气体的密度折合成标准状况为ρ g·L-1,则混合气体的平均摩尔质量为________________(用含ρ的代数式表示)。
(3)若在该条件下,所得NH3、CO2、H2O(g)的体积分数分别为a%、b%、c%,则混合气体的平均相对分子质量为________________________(用含a、b、c的代数式表示)。
答案 (1) mol 6d g·mol-1 (2)22.4ρ g·mol-1 (3)17a%+44b%+18c%
解析 因为NH4HCO3(s)NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)
(1)M(混)=2d⇒n(混)= mol,
⇒M(NH4HCO3)=2d×3 g·mol-1=6d g·mol-1。
(2)(混)=22.4ρ g·mol-1。
(3)n(NH3)∶n(CO2)∶n(H2O)=a%∶b%∶c%,
(混)=17a%+44b%+18c%。
求气体摩尔质量M的常用方法
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n):M=。
(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=。
(3)根据标准状况下气体的密度ρ:
M=ρ×22.4 L·mol-1。
(4)根据气体的相对密度(D=):=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)。
专题突破1 识破阿伏加德罗常数判断的“6个”陷阱
陷阱1 常在气体摩尔体积的适用“对象及条件”设陷
[指点迷津]
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、HF、NO2等在标准状况下均不为气体]。
[应用体验]
1.用NA表示阿伏加德罗常数,判断下列说法是否正确。
(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,含NA个Cl2分子的气体体积约为22.4 L( √ )
(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( √ )
(6)用惰性电极电解饱和食盐水,若线路中通过NA个电子,则阴极产生11.2 L气体( × )
陷阱2 设置与计算无关的一些干扰条件
[指点迷津]
题目常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。要注意物质的质量、摩尔质量、微粒个数不受“温度、压强”外界条件的影响。
[应用体验]
2.用NA表示阿伏加德罗常数,判断下列说法是否正确。
(1)标准状况下,18 g H2O所含的原子数目为3NA( √ )
(2)常温常压下,1 mol CO2与SO2的混合气体中含氧原子数为2NA( √ )
(3)常温常压下,14 g由N2与CO组成的混合物气体含有的原子数目为NA( √ )
陷阱3 忽视常见物质的结构特点
[指点迷津]
牢记“结构特点”,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,理清整体与部分的关系。
(2)记最简式相同的物质,构建解答混合物的模型,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,SiO2中Si—O键的数目为4,苯环中不含双键等。
(5)记Na2O2中O为一个阴离子。
[应用体验]
3.用NA表示阿伏加德罗常数,判断下列说法是否正确。
(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NA( × )
(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( √ )
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。
陷阱4 常在电子转移数目上设陷
[指点迷津]
抓“反应”,突破陷阱
电子转移(得失)数目的问题分析,要做到“三注意”:一要注意是否发生歧化反应,如Cl2与H2O或NaOH发生歧化反应时,消耗1 mol Cl2转移1 mol电子;二要注意变价元素,如1 mol Fe与足量盐酸反应转移2 mol电子,而与足量硝酸反应转移3 mol电子;三要注意氧化还原的竞争及用量问题,如向FeBr2溶液中通入Cl2,Cl2的量不同,转移的电子数不同。
[应用体验]
4.用NA表示阿伏加德罗常数,判断下列说法是否正确。
(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,共转移电子的数目不小于3NA( )
(6)1 mol Cl2参加反应转移电子数一定为2NA( )
(7)常温常压下,22.4 L氯气与足量镁粉充分反应,转移的电子数小于2NA( )
(8)0.3 mol NO2与足量的水反应转移电子数目为0.2NA( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)× (7)√ (8)√
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、碱发生歧化反应时转移电子数为NA。(7)1 mol Cl2与足量镁反应得到2 mol电子,常温常压下,22.4 L Cl2的物质的量小于1 mol,故正确。(8)由3NO2+H2O===2HNO3+NO知,3 mol NO2转移2 mol e-,故0.3 mol NO2转移0.2 mol e-。
陷阱5 常在电解质溶液中微粒数目上设陷
[指点迷津]
判断电解质溶液中粒子数目时注意“三看”,突破陷阱
(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,是否能用公式“n=cV ”计算。
(3)在判断溶液中微粒总数时,是否忽视溶剂水。
(4)胶粒是大量难溶分子、离子的聚集体。
[应用体验]
5.用NA表示阿伏加德罗常数,判断下列说法是否正确。
(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NaHCO3溶液中H2CO3、HCO和CO的粒子数之和为0.1NA( )
(6)0.1 mol FeCl3完全水解转化为氢氧化铁胶体,生成0.1NA个胶粒( )
(7)2 L 0.5 mol·L-1硫酸溶液中含有的氧原子数为4NA( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)×
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)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,正确。(6)氢氧化铁胶粒是很多Fe(OH)3的集合体。(7)忽视溶液水分子中含有氧原子。
陷阱6 忽视“特殊条件”或“隐含反应”
[指点迷津]
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)反应为可逆反应,反应物不能完全转化,如:
①2SO2+O22SO3
②N2+3H22NH3
③Cl2+H2OHCl+HClO
(2)有些物质常温常压下就以聚合分子形式存在。比如2NO2N2O4,2HF(HF)2。
(3)有些反应浓度不一样,反应就不一样。如铜与硝酸的反应、铜与浓硫酸的反应、二氧化锰与浓盐酸的反应。
(4)有些反应反应物的用量不一样,反应就不一样。如二氧化碳与碱的反应,碳酸钠与盐酸的反应,石灰水与碳酸氢钠的反应等。
[应用体验]
6.用NA表示阿伏加德罗常数,判断下列说法是否正确。
(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,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)标准状况下,将22.4 L Cl2通入足量水中充分反应,转移电子数小于NA( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
解析 (1)随着反应的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)Cl2与水的反应为可逆反应,1 mol Cl2不能完全反应,因而转移电子数小于NA。
1.(2020·青岛一模)设NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.500 mL 2 mol·L-1FeCl3溶液中Fe3+数为NA
B.电解法精炼铜,阴极析出1 mol Cu时,阳极失去的电子数等于2NA
C.64 g SO2与足量的O2在一定条件下反应生成的SO3分子数为NA
D.在标准状况下,2.24 L NH3通入水中制成氨水,NH数等于0.1NA
答案 B
解析 Fe3+水解,A项错误;根据得失电子守恒,生成1 mol Cu转移电子2 mol,B项正确;SO2和O2生成SO3为可逆反应,C项错误;NH3·H2O是弱电解质,部分电离,D项错误。
2.(2019·原阶冲刺卷一)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.转移0.2NA个电子使Na完全转化为Na2O2,需要氧气的体积为2.24 L
B.生成6NA个N—H键同时消耗3NA个H—H键,即标志着反应N2+3H22NH3达到平衡状态
C.常温常压下,1.42 g Na2SO4中含有的Na+数为0.02NA
D.1 mol苯理论上可以与3 mol H2发生加成反应,所以1 mol苯分子中含有3NA个碳碳双键
答案 C
解析 题中未指明气体所处状况,无法确定体积,A错误;生成6NA个N—H键(即2 mol NH3)的同时消耗3NA个H—H键(即3 mol H2),体现的都是正反应速率,无法判断是否达到平衡状态,B错误;Na2SO4为离子化合物,是由Na+和SO构成的。1.42 g(即0.01 mol)Na2SO4中含有的Na+数为0.02NA,C正确;苯分子不存在碳碳双键,D错误。
3.(2020·南京二模)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列有关叙述不正确的是( )
A.1 L 1 mol·L-1乙醇溶液中O—H键的键数为NA
B.8 g Cu2S和CuO的混合物中含有的铜原子数为0.1NA
C.3.8 g 1H37Cl和3H35Cl组成的混合气体中含有的中子数为2NA
D.标准状况下,2.24 L N2和O2混合气体中含有的原子数为0.2NA
答案 A
解析 乙醇和溶剂水中都存在O—H键,A项错误;Cu2S和CuO中铜的质量分数相等,8 g混合物中铜原子数为0.1NA,B项正确;1H37Cl和3H35Cl的摩尔质量都是38 g·mol-1,每个分子都含有20个中子,故3.8 g混合气体所含的中子数为2NA,C项正确;N2和O2都是双原子分子,0.1 mol 的混合气体所含原子数为0.2NA,D正确。
4.(2019·原创预测卷三)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.4.6 g C2H6O含有的C—H键数目为0.6NA
B.1 mol Zn和一定量的浓硫酸反应一定生成NA个SO2分子
C.1 L 0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中HCO和CO的数目之和为0.1NA
D.C4H8和C3H6的混合物的质量为a g,所含C—H键数目为
答案 D
解析 4.6 g C2H6O的物质的量为0.1 mol,其结构简式可能为CH3OCH3或CH3CH2OH,则4.6 g C2H6O中含有的C—H键数目为0.6NA或0.5NA,A错误;Zn和浓硫酸反应到一定程度时,浓硫酸变稀,Zn和稀硫酸反应生成氢气,则反应不一定生成NA个SO2分子,B错误;Na2CO3溶液中存在CO的水解平衡,根据物料守恒知1 L 0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中H2CO3、HCO和CO的数目之和为0.1NA,C错误;C4H8和C3H6的最简式均为CH2,a g二者混合物的物质的量为mol,所含C—H键数目为,D正确。
5.阿伏加德罗常数的值为NA,实验室制备联氨(N2H4)的化学方程式为2NH3+NaClO===N2H4
+NaCl+H2O。下列说法正确的是( )
A.0.1 mol N2H4中所含质子数为1.6NA
B.0.1 mol·L-1的NaClO溶液中,ClO-的数量为0.1NA
C.消耗4.48 L NH3时,转移电子数为0.2NA
D.1.6 g N2H4中存在共价键总数为0.25NA
答案 D
解析 1个N2H4分子中含有18个质子,A项错误;未指明NaClO溶液的体积,无法计算,B项错误;气体所处的状况未知,无法计算,C项错误;1个N2H4分子中存在1个N—N键和4个N—H键,1.6 g N2H4的物质的量为=0.05 mol,存在共价键0.05 mol×5=0.25 mol,D项正确。
专题突破2 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漏斗中,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。
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分析可知: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:
Mg ~ 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。
1.(2019·全国卷Ⅱ,8)已知NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是( )
A.3 g 3He含有的中子数为1NA
B.1 L 0.1 mol·L-1磷酸钠溶液含有的PO数目为0.1NA
C.1 mol K2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6NA
D.48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中共价键数目为13NA
答案 B
解析 3 g 3He的物质的量为1 mol,每个3He含1个中子,则1 mol 3He含1 mol中子,A项正确;该溶液中含0.1 mol Na3PO4,由于部分PO水解,故溶液中PO的数目小于0.1NA,B项错误;K2Cr2O7中Cr元素为+6价,1 mol K2Cr2O7被还原成Cr3+时,得到6 mol电子,C项正确;正丁烷和异丁烷互为同分异构体,每个分子中均含10个C—H键和3个C—C键,即每个分子中含13个共价键,则48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中含13 mol 共价键,D项正确。
2.(2018·全国卷Ⅰ,10)NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA
B.22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA
C.92.0 g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA
D.1.0 mol CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA
答案 B
解析 氩气是单原子分子,标准状况下,22.4 L氩气的物质的量为1 mol,含有的质子数为18NA,B项正确;Fe(OH)3胶体粒子是若干个Fe(OH)3分子的集合体,A项错误;92.0 g甘油的物质的量为1 mol,每个甘油分子含有3个羟基,所以1 mol甘油含有的羟基数为3.0NA,C项错误;CH4与Cl2发生取代反应生成的有机物除了CH3Cl以外,还有CH2Cl2、CHCl3和CCl4,生成的CH3Cl分子数小于1.0NA,D项错误。
3.(2019·浙江4月选考,19)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是( )
A.1 mol CH2==CH2分子中含有的共价键数为6NA
B.500 mL 0.5 mol·L-1的NaCl溶液中微粒数大于0.5NA
C.30 g HCHO与CH3COOH混合物中含C原子数为NA
D.2.3 g Na与O2完全反应,反应中转移的电子数介于0.1NA和0.2NA之间
答案 D
解析 1个乙烯分子中含两个碳碳共价键,4个碳氢共价键,总共6个共价键,因而1 mol CH2===CH2分子中含有的共价键数为6NA,A项正确;n(Na+)=n(Cl-)=0.5 L×0.5 mol·L-1=0.25 mol,n(Na+)+n(Cl-)=0.5 mol,因而钠离子和氯离子总数为0.5NA,但水会电离出极少量的H+和OH-,因而NaCl溶液中微粒数大于0.5NA,B项正确;HCHO与CH3COOH的最简式均为CH2O,原混合物相当于30 g CH2O,n(CH2O)=1 mol,因而C原子数为NA,C项正确;不管钠和氧气生成氧化钠还是过氧化钠,钠元素的化合价都是由0变为+1,因而2.3 g Na为0.1 mol,转移的电子数为0.1NA,D项错误。
4.(2018·全国卷Ⅱ,11)NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.常温常压下,124 g P4中所含P—P键数目为4NA
B.100 mL 1 mol·L-1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为0.1NA
C.标准状况下,11.2 L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA
D.密闭容器中,2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数为2NA
答案 C
解析 标准状况下,11.2 L甲烷和乙烯混合物的物质的量为0.5 mol,每个甲烷和乙烯分子都含有4个氢原子,所以含有氢原子数目为2NA,C项正确;124 g P4的物质的量为1 mol,每个P4分子中含有6个P—P键,所以含有P—P键数目为6NA,A项错误;Fe3+在水溶液中能发生水解,100 mL 1 mol·L-1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目小于0.1NA,B项错误;SO2和O2的化合反应为可逆反应,2 mol SO2和1 mol O2催化反应后,混合气体的物质的量大于2 mol,即分子总数大于2NA,D项错误。
5.(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 +
Cl2PCl5 ,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。
A组
1.雾霾天气对环境造成了严重影响,部分城市开展PM2.5和臭氧的监测。下列有关说法正确的是( )
A.臭氧的摩尔质量是48 g
B.同温同压条件下,等质量的氧气和臭氧的体积之比为2∶3
C.16 g臭氧中含有6.02×1023个原子
D.1.0 mol臭氧中含有的电子总数为18×6.02×1023
答案 C
解析 臭氧的摩尔质量是48 g·mol-1,A项错误;同温同压条件下,等质量的氧气和臭氧的体积之比为3∶2,B项错误;1.0 mol臭氧中含有的电子总数为24×6.02×1023,D项错误。
2.(2020·长沙月考)双酚基丙烷(BPA)的分子式为C15H16O2。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
3.(2020·大连模拟)下列说法中正确的是( )
A.在一定温度和压强下,固体或液体物质的体积大小只由构成微粒的大小决定
B.不同的气体,若体积不同,则它们所含的分子数一定不同
C.在一定温度下,各种气态物质体积的大小由构成气体的分子数决定
D.22 g CO2与标准状况下11.2 L HCl所含的分子数相同
答案 D
4.(2019·延安模拟)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,错误;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;D项,6 g偏二甲肼的物质的量为=0.1 mol,分子数为0.1NA,错误。
5.一定温度和压强下,30 L某种气态纯净物中含有6.02×1023个分子,这些分子由1.204×1024个原子组成,下列有关说法中不正确的是( )
A.该温度和压强可能是标准状况
B.若标准状况下该纯净物为气态,则其体积约是22.4 L
C.每个该气体分子含有2个原子
D.若O2在该条件下为气态,则1 mol O2在该条件下的体积也为30 L
答案 A
解析 1 mol气态物质在标准状况下的体积为22.4 L,故该温度和压强不可能是标准状况,A项错误,B项正确;由分子数和原子数的关系可知该分子为双原子分子,且其物质的量为1 mol,C项正确;根据题意,在此温度和压强条件下,Vm=30 L·mol-1,D项正确。
6.乌洛托品在合成、医药、染料等工业中有广泛用途,其结构简式如图所示。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( )
A.1∶1 B.2∶3 C.3∶2 D.2∶1
答案 C
解析 根据乌洛托品的结构简式可知分子式为C6H12N4,碳原子来自HCHO,氮原子来自NH3,发生的反应为6HCHO+4NH3―→C6H12N4+6H2O,根据原子守恒,则甲醛与氨的物质的量之比为3∶2。
7.(2020·成都模拟)如图表示1 g O2与1 g气体X在相同容积的密闭容器中压强(p)与温度(T)的关系,则气体X可能是( )
A.C2H4 B.CH4
C.NO D.CO2
答案 D
解析 根据阿伏加德罗定律推论,同温同容下,存在=,可得n(O2)>n(X),又因质量均为1 g,由n=可得M(X)>M(O2),故仅有D项符合题意。
8.(2018·浙江11月选考,20)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是( )
A.32 g S8(分子结构:)中的共价键数目为NA
B.2 g由H218O和2H2O组成的物质中含有的质子数为NA
C.8 g CuO与足量H2充分反应生成Cu,该反应转移的电子数为0.2NA
D.标准状况下,11.2 L Cl2溶于水,溶液中Cl-、ClO-和HClO的微粒数之和为NA
答案 D
解析 A项,在一个S8分子中含有8个共价键,所以32 g S8中含有共价键数目为NA;B项,H218O、2H2O的摩尔质量均为20 g·mol-1,所以2 g由H218O、2H2O组成的物质中含有的质子数为NA;C项,8 g CuO被H2还原生成Cu转移电子数为×2NA mol-1=0.2NA;D项,Cl2溶于水,含氯元素的微粒有Cl2、Cl-、ClO-和HClO,Cl-、ClO-与HClO的微粒数之和应小于NA。
9.(2018·浙江4月选考,20)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是( )
A.10 g的2H216O含有的质子数与中子数均为5NA
B.32 g硫在足量的氧气中充分燃烧,转移电子数为6NA
C.26 g C2H2与C6H6混合气体中含C—H键的数目为2NA
D.120 g NaHSO4和KHSO3的固体混合物中含有的阳离子数为NA
答案 B
解析 A项,10 g的2H216O为0.5 mol,所含质子数与中子数均为5NA,正确;B项,S+O2SO2,32 g硫能与1 mol氧气完全燃烧,转移电子数为4NA,错误;C项,C2H2与C6H6的最简式都是CH,26 g混合气体含2 mol C—H键,所含C—H键为2NA,正确;D项,NaHSO4和
KHSO3的摩尔质量都为120 g·mol-1,120 g的固体混合物所含物质的量为1 mol,故其中含有的阳离子数为NA,正确。
10.(2019·大连高三质检)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是( )
A.高温下,0.2 mol Fe与足量水蒸气反应,生成的H2分子数目为0.3NA
B.工业用电解法进行粗铜精炼时,每转移1 mol电子,阳极上溶解的铜原子数必为0.5NA
C.反应5NH4NO32HNO3+4N2↑+9H2O中,生成28 g N2时,转移的电子数目为3.75NA
D.氢氧燃料电池正极消耗22.4 L(标准状况)气体时,电路中通过的电子数目为2NA
答案 C
解析 0.2 mol Fe在高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,生成氢气的物质的量是mol,A项错误;粗铜中含有铁、锌等杂质,铁、锌的金属活动性强于铜,先失去电子,所以用电解法进行粗铜精炼时,每转移1 mol电子,阳极上溶解的铜原子数一定小于0.5NA,B项错误;反应5NH4NO32HNO3+4N2↑+9H2O中,28 g氮气的物质的量是1 mol,其中-3价N元素全部被氧化,被氧化的N原子的物质的量占生成的氮气中N原子物质的量的,所以转移的电子数目是1 mol×2××3×NA mol-1=3.75NA,C项正确;氢氧燃料电池正极为氧气,发生还原反应,消耗22.4 L(标准状况)氧气时,电路中通过的电子数目为×4×NA mol-1=4NA,D项错误。
B组
1.(2019·荆州模拟)草酸(分子式为H2C2O4,沸点:150 ℃)是生物体的一种代谢产物,广泛分布于植物、动物和真菌体中。下列有关判断不正确的是( )
A.草酸的摩尔质量是90 g·mol-1
B.1 mol草酸中含有6.02×1023个分子
C.45 g草酸中含有1.204×1024个氧原子
D.1 mol草酸在标准状况下的体积约为22.4 L
答案 D
2.(2019·烟台期中)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.400 mL 1 mol·L-1稀硝酸与Fe完全反应(还原产物只有NO),转移电子的数目为0.3NA
B.1 mol·L-1的AlCl3溶液中含有Cl-的个数为3NA
C.0.2 mol H2O和D2O的混合物中含有中子的数目为2NA
D.标准状况下,2.24 L Cl2溶于水所得氯水中含氯的微粒总数为0.2NA
答案 A
解析 400 mL 1 mol·L-1稀硝酸中HNO3物质的量为0.4 L×1 mol·L-1=0.4 mol,铁与稀硝酸反应可以生成硝酸亚铁:3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O或生成硝酸铁:Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,每反应4 mol HNO3转移电子3 mol,0.4 mol HNO3与Fe完全反应(还原产物只有NO),转移电子的数目为0.3NA,A项正确;没有给出溶液的体积,不能计算出1 mol·L-1的AlCl3溶液中含有Cl-的个数,B项错误;1个H2O中含8个中子,而1个D2O中含10个中子,所以0.2 mol H2O和D2O中含有中子的数目为1.6NA~2NA之间,C项错误;标准状况下,2.24 L Cl2的物质的量为0.1 mol,Cl2溶于水后仍有部分以Cl2的形式存在于水中,则所得氯水中含氯的微粒总数小于0.2NA,D项错误。
3.(2020·烟台调研)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,2.24 L四氯化碳含有的分子数目为0.1NA
B.25 ℃时,0.1 mol·L-1Na2S溶液中含有的Na+数目为0.2NA
C.64 g SO2与足量O2充分反应后可得到NA个SO3分子
D.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
答案 D
解析 2.3 g Na与O2完全反应生成3.6 g产物,则该产物是氧化钠和过氧化钠的混合物,钠元素化合价由0价变为+1价,所以2.3 g Na完全反应时,失去的电子数为0.1NA,D项正确。
4.(2019·长沙高三月考)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.2.8 g晶体硅中含有Si—Si键的数目为0.1NA
B.常温下,4.6 g NO2气体中含有的分子数为0.1NA
C.0.1 mol氯气与足量热的氢氧化钠溶液反应,转移的电子数为0.1NA
D.0.1 mol NH4NO3溶于稀氨水中,若溶液呈中性,则溶液中含有的NH数为0.1NA
答案 D
解析 1 mol晶体硅中含有2 mol Si—Si键,即2.8 g晶体硅中含有Si—Si键的物质的量为×2=0.2 mol,A项错误;NO2中存在2NO2N2O4,4.6 g NO2中含有分子的物质的量小于0.1 mol,B项错误;氯气与热的NaOH溶液发生反应3Cl2+6NaOH===5NaCl+NaClO3+3H2O,0.1 mol氯气参与反应转移电子的物质的量为mol,C
项错误;根据电荷守恒和溶液呈电中性可知,c(NH)+c(H+)=c(OH-)+c(NO),c(H+)=c(OH-),即有c(NH)=c(NO),因此有n(NH)=0.1 mol,D项正确。
5.(2019·安徽皖中名校联盟联考)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.6 g SiO2晶体中含有Si—O键的数目为0.2NA
B.1 mol乙酸与足量的乙醇发生酯化反应,生成的乙酸乙酯的分子数为NA
C.某温度下,pH=2的H2SO4溶液中,硫酸和水电离的H+总数为0.01NA
D.常温下,1 L 0.1 mol·L-1醋酸钠溶液中加入醋酸至溶液呈中性,则溶液中CH3COO-的数目为0.1NA
答案 D
解析 1 mol SiO2晶体中含有Si—O键的数目为4NA,所以6 g(0.1 mol)SiO2晶体中含有Si—O键的数目为0.4NA,A项错误;乙酸与乙醇生成乙酸乙酯的反应是可逆反应,所以1 mol乙酸与足量的乙醇发生酯化反应,生成的乙酸乙酯的分子数小于NA,B项错误;溶液体积未知,无法求得H+总数,C项错误;CH3COONa溶液中加入醋酸至溶液呈中性,根据电荷守恒得c(CH3COO-)=c(Na+),所以溶液中CH3COO-的物质的量为1 L×0.1 mol·L-1=0.1 mol,即0.1NA,D项正确。
6.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.17 g H2O2与17 g H2S所含的电子数均为9NA
B.0.3 mol NO2与水反应,生成的H+数目为0.3NA
C.0.1 mol Cl2通入适量水中,转移的电子数为0.2NA
D.2 L pH=3的醋酸与足量的锌反应,产生H2分子数为10-3NA
答案 A
解析 H2O2和H2S的摩尔质量均为34 g·mol-1,分子内均有18个电子,则17 g H2O2与17 g H2S所含的电子数均为9NA,故A项正确;0.3 mol NO2与水反应生成0.2 mol HNO3,生成的H+数目为0.2NA,故B项错误;氯气与水反应生成HClO与HCl,此反应为可逆反应,则将0.1 mol Cl2通入适量水中,转移的电子数小于0.1NA,故C项错误;醋酸为弱酸,只有部分电离,但随着反应的进行,未电离的醋酸能继续电离与锌反应,故D项错误。
7.(2019·泰安期中)三种气体X、Y、Z的相对分子质量关系为Mr(X)
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