第四講物質的量及在化學計算中的應用課

標

要

點學

考

要

求1.物質的量、阿伏加德羅常數、摩爾質量、氣體摩爾體積、物質的量濃度的概念水平22.物質的量、粒子數、質量、氣體體積、物質的量濃度之間的簡單計算水平23.物質的量應用于化學方程式的計算水平24.有關化學方程式過量問題的計算水平25.配制一定物質的量濃度的溶液水平2一、物質的量1.物質的量、阿伏加德羅常數、摩爾質量和氣體摩爾體積

概念符號單位含義物質的量nmol表示含有一定數目粒子的集合體阿伏加德羅常數NAmol-11mol任何粒子的粒子數,約為6.02×1023摩爾質量Mg·mol-1單位物質的量的物質所具有的質量氣體摩爾體積VmL·mol-1單位物質的量的氣體所占的體積,標準狀況(0℃、101kPa)下Vm約為22.4L·mol-1摩爾質量以

g·mol-1為單位時,在數值上等于物質的相對原子質量(或相對分子質量)。2.物質的量、粒子數、質量、氣體體積之間的簡單計算

典例1(2020年浙江7月學考,改編)設[aX+bY]為a個X粒子和b個Y粒子組成的一個粒子集合體,NA為阿伏加德羅常數的值。下列說法不正確的是(

)A.已知2molH2按如下化學方程式反應:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)放熱571.6kJ,則每1mol[2H2(g)+O2(g)]生成2molH2O(l)放出571.6kJ熱量B.0.1molCl2通入足量水中,所得溶液中HClO、Cl-、ClO-數目之和為0.2NAC.C2H4O與C2H6O2的混合物0.1mol,充分燃燒消耗O2數目為0.25NAD.常溫常壓下,1.7gNH3中含有共價鍵的數目為0.3NA答案

B解析

A項,已知2

mol

H2按如下化學方程式反應:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)

放熱571.6

kJ,即每2

mol

H2(g)和1

mol

O2(g)完全反應產生2

mol

H2O(l)時,放出的熱量為571.6

kJ,因此每1

mol

[2H2(g)+O2(g)]生成2

mol

H2O(l)放出571.6

kJ熱量,A正確;B項,Cl2通入足量水中,與水反應所得溶液中的粒子有Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-和極少量的OH-,溶液中還存在Cl2分子,根據氯原子守恒,計算時應包括Cl2分子中的氯原子,B不正確;C項,1

mol

C2H4O或1

mol

C2H6O2充分燃燒時均消耗2.5

mol

O2,則1

mol

C2H4O與C2H6O2的混合物消耗的O2也為2.5

mol,0.1

mol混合物充分燃燒消耗O2數目為0.25NA,C正確;D項,1

mol

NH3中含有3

mol

N—H共價鍵,1.7

g氨氣為0.1

mol,N—H共價鍵數目為0.3NA,D正確。故選B。典例2(2020年浙江1月學考,改編)設NA為阿伏加德羅常數的值,下列說法正確的是(

)A.28g乙烯和丙烯的混合物完全燃燒,產生的CO2分子數目為2.5NAB.在0.01mol·L-1的H2SO4溶液中,含有的H+數目為0.02NAC.12g石墨晶體中,含有的質子數目為6NAD.標準狀況下,5.6LCCl4中含有C—Cl的數目為NA答案

C解析

A項,乙烯和丙烯的最簡式相同為CH2,28

g乙烯和丙烯的混合物相當于2

mol

CH2完全燃燒,產生的CO2分子數目為2NA,A不正確;B項,硫酸溶液中的c(H+)=0.02

mol·L-1,但未指明溶液體積,無法計算H+數目,B不正確;C項,12

g石墨晶體含有1

mol碳原子,即6

mol質子,數目為6NA,C正確;D項,標準狀況下,CCl4不是氣體,已知5.6

L

CCl4無法計算其物質的量,D不正確。故選C。典例3(2019年浙江6月學考,改編)設NA為阿伏加德羅常數的值,下列說法不正確的是(

)A.標準狀況下,11.2L丙烷中含C—C的數目為NAB.在1L0.2mol·L-1的H2SO4溶液中,溶液中含H+的數目為0.2NAC.0.1mol重水(D2O)分子中含有的中子數為NAD.1.6g硫在足量的氧氣中完全燃燒,轉移的電子數為0.2NA答案

B解析

A項,1個丙烷分子中含有2個C—C,標準狀況下,11.2

L丙烷的物質的量為0.5

mol,其中含C—C的數目為NA,A正確;B項,在1

L

0.2

mol·L-1的H2SO4溶液中,c(H+)=0.4

mol·L-1,含H+的數目為0.4NA,B不正確;C項,1個重水分子(D2O)中含有的中子數為10個,0.1

mol重水(D2O)分子中含有的中子數為NA,C正確;D項,硫在氧氣中燃燒生成二氧化硫,1

mol硫完全燃燒轉移4

mol電子,1.6

g硫為0.05

mol,在足量的氧氣中完全燃燒,轉移的電子數為0.2NA,D正確。故選B。二、物質的量濃度1.物質的量濃度的含義(1)物質的量濃度表示單位體積的溶液里所含溶質B的物質的量,符號為cB。(2)物質的量濃度的數學表達式是,常用單位為mol·L-1,nB為溶質B的物質的量,V為溶液的體積。2.配制一定物質的量濃度的溶液(1)容量瓶的使用①常見的規格有50mL、100mL、250mL、500mL和1000mL等。②容量瓶上標注有溫度、刻度線和容積。③使用容量瓶的第一步操作是檢查是否漏水。(2)以配制1000mL1.0mol·L-1的NaCl溶液為例。②實驗儀器:主要有天平、藥匙、燒杯、量筒、玻璃棒、1000mL容量瓶、膠頭滴管。③實驗步驟:計算:m(NaCl)=1.0mol·L-1×1L×58.5g·mol-1=58.5g稱量:根據計算結果,稱量NaCl固體溶解:將稱量好的NaCl固體放入燒杯中,加入適量蒸餾水,用玻璃棒攪拌,使NaCl固體全部溶解。轉移:待恢復到室溫后,將燒杯中的溶液沿玻璃棒轉移到容量瓶中。洗滌:用少量蒸餾水洗滌燒杯內壁和玻璃棒2~3次,將洗滌液也都注入容量瓶。輕輕搖動容量瓶,使溶液混合均勻。定容:將蒸餾水注入容量瓶,當液面離容量瓶頸部的刻度線1~2cm時,改用膠頭滴管滴加蒸餾水至溶液的凹液面與刻度線相切。蓋好瓶蓋,反復上下顛倒,搖勻。裝瓶:若不馬上使用,應將配好的溶液裝入試劑瓶,并貼好標簽。(3)誤差分析。根據

判斷,產生誤差的根本原因是:在操作中溶質的質量mB和溶液的體積V存在誤差。若在操作中造成mB偏大或V偏小,則cB偏大;若造成mB偏小或V偏大,則cB偏小。

可能影響誤差的因素mBcB第一類:稱量誤差分析①托盤天平的砝碼沾有其他物質或生銹偏大偏大②在敞口容器中稱量NaOH、CaCl2等易吸水的物質偏小偏小③稱量已部分失水的Na2CO3·10H2O、CuSO4·5H2O偏大偏大④用量筒量取溶液時,仰視讀數偏大偏大

可能影響誤差的因素mBcB第二類:配制過程誤差分析①稱量好的藥品放入燒杯時,有少量灑在燒杯外偏小偏小②溶解攪拌時,有部分液體濺出偏小偏小③轉移時有部分液體濺出偏小偏小④未洗滌燒杯和玻璃棒偏小偏小⑤溶解時放熱,且未冷卻到室溫(V偏小)偏大⑥定容時,仰視刻度線(V偏大)偏小⑦定容時,加水超過刻度線,再用膠頭滴管吸出多余部分偏小偏小⑧加水至刻度線,上下顛倒搖勻后,發現液面低于刻度線無影響無影響⑨洗滌容量瓶后未干燥,容量瓶內有少量蒸餾水無影響無影響典例4下列實驗操作均要用玻璃棒:①過濾,②蒸發,③溶解,④向容量瓶轉移。其中玻璃棒作用相同的是(

)A.①和②

B.①和③C.③和④

D.①和④答案

D解析

在過濾和向容量瓶轉移溶液的操作過程中,玻璃棒的作用都是引流。蒸發時,玻璃棒的作用是通過攪拌使受熱均勻;溶解時,玻璃棒的作用是,攪拌加速溶解。故選D。典例5關于容量瓶的使用,下列操作正確的是(

)A.使用前要檢查容量瓶是否漏水B.用蒸餾水洗滌后必須要將容量瓶烘干C.為了便于操作,濃溶液稀釋或固體溶解可直接在容量瓶中進行D.為了使所配溶液濃度均勻,定容結束后,手握瓶頸,左右振蕩答案

A解析

A項,容量瓶使用前需檢查是否漏水,方法是在容量瓶中裝入少量水,塞好塞子,用右手食指頂住,左手持瓶底,倒轉,觀察是否漏水,若不漏水,將塞子旋轉180度,再倒轉看是否漏水,A正確;B項,容量瓶在配制溶液時需要加蒸餾水定容,故使用前不需要干燥,B不正確;C項,容量瓶只能用來配制溶液,不能在容量瓶中進行固體溶解、溶液稀釋等操作,C不正確;D項,搖勻的方法是用右手食指頂住塞子,左手持瓶底倒轉,反復數次即可,不可左右振蕩,D不正確。故選A。典例6(2020~2021杭州學軍中學高一期中)實驗室配制480mL0.10mol·L-1的氫氧化鈉溶液,有如下操作步驟:①將已經稱量的氫氧化鈉固體放入小燒杯中,加適量蒸餾水溶解。②把①所得溶液小心轉入容量瓶中。③繼續向容量瓶中加蒸餾水至液面距刻度1~2cm處,改用膠頭滴管小心滴加蒸餾水至溶液凹液面底部與刻度線相切。④用少量蒸餾水洗滌燒杯和玻璃棒2~3次,將洗滌液都轉入容量瓶,并輕輕搖勻。⑤將NaOH溶液裝入試劑瓶,貼上標簽。⑥將容量瓶瓶塞塞緊,上下振蕩搖勻。請回答:(1)計算需要NaOH固體的質量為

g。

(2)本實驗必須用到的儀器有電子天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、

。

(3)操作步驟的正確順序為

。(填序號)

(4)若出現如下情況,對所配溶液濃度將有何影響?(填“偏高”“偏低”或“無影響”)沒有進行步驟④

;定容時俯視刻度線

。

答案

(1)2.0g

(2)500mL容量瓶、膠頭滴管(3)①②④③⑥⑤

(4)偏低偏高解析

(1)配制500

mL

0.10

mol·L-1的氫氧化鈉溶液,應選擇500

mL的容量瓶,則需要氫氧化鈉固體的質量為:0.5

L×0.10

mol·L-1×40

g·mol-1=2.0

g;(2)配制500

mL

0.10

mol·L-1的氫氧化鈉溶液要用到的儀器:天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、500

mL容量瓶和膠頭滴管,所以還缺少的儀器:500

mL容量瓶、膠頭滴管;(3)配制500

mL

0.10

mol·L-1的氫氧化鈉溶液的操作步驟:計算、稱量、溶解、冷卻、移液、洗滌、定容、裝瓶、貼標簽,所以正確的操作順序是①②④③⑥⑤;(4)沒有進行步驟④,會導致部分溶質損耗,溶質物質的量將偏小,所配的溶液濃度將偏低;定容時俯視刻度線,會導致溶液體積偏小,所配的溶液濃度將偏高。

3.有關過量問題的計算(1)化學反應中,給出兩種或兩種以上反應物的量,求生成物的量的計算。處理方法:先根據化學方程式判斷哪種物質不足,再用實際參加反應的物質的物質的量進行計算。(2)化學反應中,溶液的濃度的變化引起的過量或不足的計算。處理方法:根據反應原理,定性判斷作出分析后再計算。例如:濃鹽酸和MnO2反應制取氯氣,隨著反應的進行,濃鹽酸變稀后不再與MnO2反應;濃硫酸和銅反應生成SO2,隨著反應的進行,濃硫酸變稀后不