高中化学人教版学案第二章第三节第4课时阿伏加德罗常数常见陷阱与物质的量相关概念的转化（提升课时）

第4课时阿伏加德罗常数常见陷阱与物质的量相关概念的转化(提升课时)学习任务一阿伏加德罗常数常见陷阱【归纳整合】阿伏加德罗常数(NA)为载体的计算与判断的陷阱考查方向注意问题气体摩尔体积是否为“标准状况”标准状况下的物质是否为气态，如H2O、CCl4、酒精、葡萄糖、SO3等为非气态物质的微观结构注意物质组成：臭氧(O3)、白磷(P4)、甲烷(CH4)、稀有气体(He、Ne)注意计算的粒子种类，常见粒子有原子、离子、分子、质子、中子、电子等注意离子化合物中不含有分子，如NaCl只含有Na＋和Cl—注意相对分子质量相同的物质，当质量相同时，含有的分子数相同，但原子数不一定相同注意有相同最简式的不同物质，当质量相同时，所含的分子数不同，但原子数、原子中的各种粒子(如质子、电子)数都相同。例如，28gN2和28gCO含有相同的原子数、质子数、电子数等氧化还原反应中的电子转移如Na2O2与H2O反应，Cl2与NaOH反应等分散系中的微粒数目FeCl3溶液转化为Fe(OH)3胶体，因为胶体微粒是集合体，所以胶粒的数目小于原溶液中Fe3＋的数目【典例示范】【典例】NA表示阿伏加德罗常数的数值，下列说法中正确的是()A．标准状况下，22.4L水中所含的分子数约为6.02×1023B．标准状况下，71gCl2中含有的原子数为NAC．标准状况下，aL氧气和氮气的混合物中含有的分子数约为eq\f(a,22.4)×6.02×1023D．常温常压下，11.2LCO的分子数是0.5NA【思维建模】解答阿伏加德罗常数有关试题思维模型如下：【解析】选C。标准状况下，水不是气态，22.4L水的物质的量不是1mol，A错误；71gCl2的物质的量为1mol，含有的氯原子数为2NA，B错误；标准状况下，aL氧气和氮气的混合物的物质的量是eq\f(a,22.4)mol，含有的分子数约为eq\f(a,22.4)×6.02×1023，C正确；常温常压下，气体摩尔体积不是22.4L·mol－1，D错误。【思维升级】设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是__________(填序号)。①过氧化钠与水反应时，生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2NA②2molCl2与足量NaOH溶液反应，转移电子数为4NA③镁在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2的混合物，24g镁在空气中完全燃烧转移电子数为2NA④1molO2与足量Na反应，转移电子数为4NA提示：①③。②中Cl2与NaOH反应时，Cl2既作氧化剂又作还原剂，2molCl2与NaOH反应，转移电子数为2NA。④1molO2与足量Na反应生成Na2O，转移电子数为4NA,1molO2与足量Na反应生成Na2O2，转移电子数为2NA。【学以致用】1．(Vm的适用)设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是__________(填序号)。①2.24LNH3中含有0.1NA个NH3分子②标准状况下，22.4LH2O中含有原子数目为3NA③标准状况下，11.2LCH4中含有氢原子数目为2NA④标准状况下，5.6LCO2和SO2的混合气体中含有的氧原子数为0.5NA提示：③④。①未指明标准状况，②标准状况下，H2O为非气态。2．(物质结构)设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是__________(填序号)。①常温常压下，3.2gO2所含的原子数为0.2NA②58.5gNaCl所含的分子数为NA③室温下，1molCH4中含有原子数为5NA④100℃、1.01×105Pa条件下，18gH2O中含有氢原子数为2N提示：①③④。①常温常压下，3.2gO2的物质的量为0.1mol，原子的物质的量为0.2mol，所含的原子数为0.2NA；②NaCl中不含分子，只有钠离子和氯离子；③室温下，1molCH4中含有5mol原子；④18gH2O为1mol，含有2mol氢原子。【素养发展】我们的生活离不开空气，空气主要由氮气、氧气、稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡)组成。若NA表示阿伏加德罗常数，下列有关空气各成分的说法中，正确的是()A．20g氖气所含有的分子数约为3.01×1023B．在0℃、101kPa时，22.4L氮气中含有NAC．在25℃、1.01×105Pa时，44gCO2中含有的原子数为3ND．NA个水分子和0.5mol氧气的质量比为9∶16【解析】选C。氖气为单原子分子，20g氖气为1mol，A项错误；0℃，101kPa是标准状况，22.4L氮气的物质的量为1mol，氮气是双原子分子，则含有2NA个氮原子，B项错误；44gCO2的物质的量为44g÷44g·mol－1＝1mol，含有的原子数为3NA，C项正确；NA个水分子的质量为18g，0.5mol氧气的质量为16g，质量比为18∶16＝9∶8，D【拔高题组】1．第26届国际计量大会新修订了阿伏加德罗常数(NA＝6.02214076×1023mol－1)，并于2019年5月20A．1molB中含有的电子数为5NAB．将7.1gCl2与氢氧化钠溶液反应，转移的电子数为0.2NAC．在标准状况下，将22.4LHCl通入足量水形成的溶液中Cl－数为NAD．27gAl变为Al3＋时失去的电子数为3NA【解析】选B。氯水中Cl2与氢氧化钠溶液发生反应，既作氧化剂又作还原剂，7.1gCl2(0.1mol)转移电子数为0.1NA，B错。2．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是()A．2.4gMg与足量稀硫酸反应，转移的电子数为0.1NAB．标准状况下，22.4L乙醇中所含的分子数为NAC．0.1mol·L－1KOH溶液中含有OH－的数目是0.1NAD．44gCO2所含的氧原子数为2NA【解析】选D。2.4gMg的物质的量是2.4g÷24g·mol－1＝0.1mol，与足量稀硫酸反应生成MgSO4和H2，转移的电子数为0.2NA，A错误；标准状况下，乙醇不是气态，不能利用标准状况下的气体摩尔体积计算22.4L乙醇中所含的分子数，B错误；0.1mol·L－1KOH溶液的体积未知，不能计算其中含有的OH－的数目，C错误；44gCO2的物质的量是44g÷44g·mol－1＝1mol，所含的氧原子数为2NA，D正确。3．(电子转移)设NA代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是()A．5.6g铁与足量盐酸反应转移的电子数为0.3NAB．常温常压下，11.2L甲烷中含有的氢原子数为2NAC．标准状况下，22.4L氦气与22.4L氟气所含原子数均为2NAD．常温下，2.7g铝与足量的盐酸反应，失去的电子数为0.3NA【解析】选D。铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，5.6g铁与足量盐酸反应生成Fe2＋，转移的电子数为0.2NA，A错误；标准状况下，11.2L甲烷中含有的氢原子数为2NA,B错误；标准状况下，22.4L氦气所含原子数为NA，C错误；铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气，2.7g铝与足量的盐酸反应，失去的电子数为0.3NA，故D正确。学习任务二与物质的量相关概念的转化【归纳整合】1．与物质的量有关的物理量之间的转化：2．以物质的量为中心的关系式：n＝eq\f(N,NA)＝eq\f(m,M)＝eq\f(V,Vm)＝cV(溶液)【典例示范】【典例】只给出下列甲中和乙中对应的量，不能组成一个求物质的量的公式的是()甲乙①物质微粒数阿伏加德罗常数②标准状况下气体摩尔体积标准状况下气体体积③溶剂的体积溶质的物质的量浓度④溶液中溶质的质量分数溶液的质量⑤非标准状况下物质的质量物质的摩尔质量A.③ B．③④C．②③④ D．③④⑤【解题指南】解答本题应该注意以下两点：(1)熟练掌握以物质的量为中心的物理量的转化关系。(2)了解溶质质量分数与物质的量浓度的区别及换算条件。【解析】选B。n＝eq\f(N,NA)，①能组成一个求物质的量的公式；n＝eq\f(V,Vm)，②能组成一个求物质的量的公式；n＝cV，V是溶液体积，③不能组成一个求物质的量的公式；n＝eq\f(m,M)，④没有摩尔质量，不能组成一个求物质的量的公式；n＝eq\f(m,M)，⑤能组成一个求物质的量的公式。【学以致用】(1)下列各物质所含原子数按由大到小的顺序排列是__________。①0.5mol氨气②标准状况下22.4L氦气③4℃时9mL④0.2mol磷酸钠(Na3PO4)(2)常温下，在27.5g水中溶解12.5gCuSO4·5H2O，恰好达到饱和，该溶液密度为1.21g·cm－3，则：①该溶液中阴阳离子的总物质的量是__________。②该溶液中CuSO4的物质的量浓度是__________。③取出20.0mL该溶液，配成浓度为1.00mol·L－1的稀溶液，则稀释后溶液的体积是__________mL。【解析】(1)所含原子数分别为①0.5mol×(1＋3)＝2mol②eq\f(22.4L,22.4L·mol－1)×1＝1mol③eq\f(9mL×1g·mL－1,18g·mol－1)×(2＋1)＝1.5mol④0.2mol×(3＋1＋4)＝1.6mol比较大小得答案为①④③②。(2)本题综合考查了物质的量、摩尔质量以及物质的量浓度之间的有关计算。①12.5gCuSO4·5H2O的物质的量为eq\f(12.5g,250g·mol－1)＝0.05mol。0.05molCuSO4·5H2O溶于水可以电离出0.05molCu2＋和0.05molSOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，因此该溶液中阴阳离子的总物质的量为0.05mol＋0.05mol＝0.10mol。②由公式ρ＝eq\f(m,V)知溶液的体积为V＝eq\f(m,ρ)＝eq\f(27.5g＋12.5g,1.21g·mL－1)≈33.06mL，所以该溶液中CuSO4的物质的量浓度为c＝eq\f(n,V)＝eq\f(0.05mol,0.03306L)≈1.51mol·L－1。③取出的这20.0mL溶液，其物质的量浓度仍然是1.51mol·L－1。根据稀释过程中溶质的物质的量不变列关系式计算。设稀释后的体积为V′，则有V′×1.00mol·L－1＝0.020L×1.51mol·L－1，解得V′＝0.0302L，即30.2mL。答案：(1)①④③②(2)①0.10mol②1.51mol·L－1③30.2【素养发展】2020年12月17日凌晨1时59分，嫦娥五号返回器携带月球样品成功着陆，任务获得圆满成功。再次向世界展示了我国航空航天的发展水平。发射卫星的火箭推进器中大多使用燃料偏二甲肼，其化学式C2H8N2。480g偏二甲肼的物质的量为___________________________________________。1mol偏二甲肼中含有的氢原子数目是__________。【解析】480g偏二甲肼是8mol，1mol偏二甲肼中含8mol氢原子所以原子数目为8NA。答案：8mol8NA【拔高题组】1．(2021·临淄高一检测)相同条件下，甲烷与氧气的体积比为1∶2时极易爆炸，此时甲烷的质量分数为()A．80%B．20%C．33.3%D．66.7%【解析】选B。相同条件下，甲烷与氧气的体积之比为1∶2时，二者的物质的量之比为1∶2，甲烷的质量分数为eq\f(16g,16g＋2×32g)×100%＝20%。2．将8g铁片放入100mL硫酸铜溶液中，溶液中的铜离子全部被还原时，固体质量变为8.2g，则原硫酸铜溶液的物质的量浓度为()A．0.5mol·L－1 B．0.25mol·L－1C．0.025mol·L－1 D．0.125mol·L－1【解析】选B。故n(CuSO4)＝n(Cu)＝eq\f(（8.2－8）g×64,8×64g·mol－1)＝0.025mol，c(CuSO4)＝eq\f(0.025mol,0.1L)＝0.25mol·L－1。1．(水平1)(2021·哈尔滨高一检测)用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是()A．CO的摩尔质量是28gB．常温常压下，1molN2的体积是22.4LC．18gH2O中含有的氢原子总数为2NAD．0.1mol·L－1Na2SO4溶液中，Na＋的物质的量浓度为0.1mol·L－1【解析】选C。摩尔质量的单位为g·mol－1，CO的摩尔质量为28g·mol－1，故A错误；常温常压下气体摩尔体积大于22.4L·mol－1，故在常温常压下，1mol氮气的体积大于22.4L，故B错误；18g水的物质的量n＝eq\f(m,M)＝eq\f(18g,18g·mol－1)＝1mol，而1个水分子中含2个H原子，故1mol水中含2NA个H原子，故C正确；硫酸钠中，钠离子的个数和浓度均为硫酸钠的2倍，故0.1mol·L－1Na2SO4溶液中，Na＋的物质的量浓度为0.2mol·L－1，故D错误。2．(水平1)设NA代表阿伏加德罗常数，下列说法中不正确的是()A．2.3g钠离子所含电子数目为0.2NAB．2g氢气所含原子数目为2NAC．17gNH3所含的电子数为10NAD．NA个O2分子和NA个H2分子的质量比等于16∶1【解析】选A。1个Na＋中含电子数目为10，则1molNa＋中含电子数目为10NA，2.3gNa＋的物质的量为0.1mol，含电子数目为NA，A错误。2gH2的物质的量为1mol，每摩尔H2中含2mol氢原子，数目为2NA，B正确。1个NH3分子中含10个电子，17gNH3的物质的量为1mol，含电子数目为10NA，C正确。NA个O2分子的质量为32g，NA个H2分子的质量为2g，质量之比为16∶1，D正确。【补偿训练】下列说法中正确的是()A．标准状况下，1mol水的体积是22.4LB．1mol任何气体体积均为22.4LC．在标准状况下，0.3molN2和0.7molO2混合气体总体积约为22.4LD．通常状况下，1molN2的体积约为22.4L【解析】选C。A项水为液体，不适用气体摩尔体积；B项未指明气体所处状况；C项混合气体共1mol，在标准状况下体积约为22.4L,C正确；D项通常状况下，1molN2的体积不是22.4L。3．(水平1)下列各组物质中分子数相同的是()A．2LCO和2LCO2B．9gH2O和标准状况下11.2LCO2C．标准状况下1molO2和22.4LH2OD．0.2molH2和4.48LHCl气体【解析】选B。A项，没指明是相同条件，错误；B项，9gH2O的物质的量是9g÷18g·mol－1＝0.5mol，标准状况下，11.2LCO2的物质的量是11.2L÷22.4L·mol－1＝0.5mol，正确；C项，标准状况下，22.4LH2O不是1mol，错误；D项，没指明是标准状况，故4.48LHCl不一定是0.2mol，错误。【加固训练——拔高】1．(水平2)用NA表示阿伏加德罗常数，下列说法错误的是()A．1L1mol·L－1NaCl溶液中含有钠离子的个数为NAB．在标准状况下，NA个水分子所占有的体积约为22.4LC．7.8gNa2O2中含有阴离子的数目为0.1NAD．0.1molCl2与足量的Fe反应时，转移电子的数目为0.2NA【解析】选B。1L1mol·L－1NaCl溶液中含有钠离子的物质的量是1L×1mol·L－1＝1mol，其个数为NA，A正确；在标准状况下水不是气体，NA个水分子的体积不是22.4L，B错误；7.8gNa2O2的物质的量是0.1mol，其中含有的阴离子是过氧根离子，其数目为0.1NA，C正确；0.1molCl2与足量的Fe反应时转移电子的数目为0.2NA，D正确。2．(水平2)设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是()①标准状况下，11.2L以任意比例混合的N2和O2所含的原子数为NA②同温同压下，体积相同的H2和Ar所含的分子数相等③1L2mol·L－1的MgCl2溶液中含有的Cl－数为4NA④标准状况下，22.4L乙醇中分子数为NA⑤32gO2和O3的混合气体中含有的原子数为2NAA．①②③⑤ B．③④C．①③④ D．①②③④【解析】选A。N2和O2都是双原子分子，标准状况下，11.2L以任意比例混合的N2和O2的物质的量为0.5mol，所含的原子数为NA，①正确；同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子，②正确；1L2mol·L－1的MgCl2溶液中，MgCl2的物质的量为2mol，则该MgCl2溶液中含4molCl－，Cl－数目为4NA，③正确；标准状况下，乙醇不是气体，不能用标准状况下的气体摩尔体积进行计算，④错误；若32g全部是O2，则n(O2)＝1mol，所含原子数为2NA，若32g全部是O3，则n(O3)＝eq\f(2,3)mol，所含原子数为eq\f(2,3)mol×3×NA＝2NA，所以不论O2和O3以何种比例混合，所得混合气体中含有的原子数均为2NA，⑤正确。4．(水平2)物质的量是高中化学常用的物理量，请完成以下有关计算。(1)含500mL0.8mol·L－1的Al2(SO4)3溶液中所含的SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的物质的量是__________。(2)标准状况下，__________LNH3所含氢原子数与0.2molH3PO4所含氢原子数相等。(3)将20mL物质的量