物质的量及其应用

物质的量及其应用高考导航·方向明——名师解读新考纲，探究高考新动向●考纲解读1．了解物质的量的含义，并能用于进行简单的化学计算。2．了解物质的量的单位——摩尔(mol)以及摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度、阿伏加德罗常数的含义。3．根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。4．了解相对原子质量、相对分子质量的定义，并能进行有关计算。5．能运用化学方程式和离子方程式进行有关计算。6．了解溶液的组成。了解溶液中溶质质量分数的含义，并能用于简单计算。7．能根据要求配制一定溶质质量分数和一定物质的量浓度的溶液。热身练习·重真题——高考真题有灵性，课前饭后碰一碰●真题链接1．(2013·全国新课标卷Ⅱ·9)N0为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是()A．1.0L1.0mol·L－1的NaAlO2水溶液中含有的氧原子数为2N0B．12g石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为0.5N0C．25℃时pH＝13的NaOH溶液中含有OH－的数目为0.1ND．1mol的羟基与1mol的氢氧根离子所含电子数均为9N0解析：A项，NaAlO2水溶液的H2O中也存在氧原子；B项，一个碳原子被3个六元环共用，故1个六元环实际占有的碳原子数为2，因此12g(即1mol)石墨烯中含有六元环的个数为0.5N0；C项，没有说明溶液的体积无法计算；D项，1mol—OH含有的电子数为9N0,1molOH－含有的电子数为10N0。答案：B2．(2013·全国大纲·8)下列关于同温同压下的两种气体12C18O和14N2的判断正确的是(A．体积相等时密度相等B．原子数相等时具有的中子数相等C．体积相等时具有的电子数相等D．质量相等时具有的质子数相等解析：根据阿伏加德罗定律结合微粒间相互关系逐一分析。A.根据阿伏加德罗定律，同温同压下，同体积的任何气体含有相同的分子数，即气体的物质的量相同，但由于12C18O与14N2摩尔质量不相等，故质量不相等，密度也不相等。B.二者都是双原子分子，原子数相等时二者的物质的量相等，二者所含中子数不相等，1个12C18O分子含有16个中子，1个14N2分子含有14个中子。C.同温同压下，同体积的气体的物质的量相等，且1分子12C18O与14N2中均含有14个电子，故12C18O与14N2具有的电子数相等。D.12C18答案：C●名校模拟3．(2013·北京市海淀区第二学期期末练习·11)下列说法不正确的是()A．等质量的乙烯和丙烯中含有的共用电子对数目相等B．等质量的14NO和13CO气体中含有的中子数相等C．10.6gNa2CO3固体中含阴阳离子总数约为1.806×1023D．5.6g铁和6.4g铜分别与0.1mol氯气完全反应，转移的电子数相等解析：A项，乙烯和丙烯的最简式都是CH2，故等质量的乙烯和丙烯中含有的共用电子对数目相等；B项，14NO和13CO气体的中子数都是15，但是等质量的14NO和13CO气体的物质的量不同；C项，1molNa2CO3固体中含有2molNa＋和1molCOeq\o\al(2－,3)，故0.1molNa2CO3固体中含阴阳离子总数约为1.806×1023；D项，铁、铜过量，以0.1mol氯气为标准计算转移的电子数。答案：B4．(2013·石家庄市质检(二)·10)设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是()A．标准状况下，22.4L二氯甲烷中含有的分子数目为NAB．常温常压下，3.4gNH3中含有的质子数目为2NAC．常温常压下，64gO2和O3混合气体中含有的原子数目为5NAD．1molO2与金属钠完全反应生成过氧化钠，转移电子的数目为4NA解析：二氯甲烷在标准状况下是无色液体，22.4L二氯甲烷的物质的量不是1mol，A错误；1molNH3含有10mol质子，3.4gNH3的物质的量为0.2mol，含有的质子数为2NA，B正确；64g混合气体中含有的原子数目为4NA，C错误；1molO2与金属钠完全反应生成过氧化钠，过氧化钠中氧元素化合价为－1，转移电子数目为2NA，D错误。答案：B高频考点·大整合——核心知识巧记忆，易错常考有妙计●考点整合1．关于以物质的量为中心的各化学量的相互关系(4)利用理想气体状态方程：pV＝nRT＝eq\f(m,M)RT，则M＝eq\f(mRT,pV)＝ρ·eq\f(RT,p)。(5)对于多组分混合气体：设混合气体各组分的相对分子质量分别为M1、M2…Mn，各组分的物质的量分数为n1%、n2%…nn%，各组分的体积分数为V1%、V2%…Vn%，则M＝M1n1%＋M2n2%＋…＋Mnnn%＝M1V1%＋M2V2%＋…＋MnVn%。4．确定气体的分子组成的方法一般思路是：根据阿伏加德罗定律，由体积比推导出微粒分子个数比，再根据质量守恒定律确定化学式。●易错警示1．有关NA的常见命题陷阱关于NA的判断题，在历年高考中多以选择题形式出现，其难度不大，但考生出错率较高，其原因是审题不细致，忽视细节所致。陷阱1：温度和压强。22．4L·mol－1是指标准状况(0℃，1.01×105Pa)下的气体摩尔体积。命题者有意在题目中设置非标准状况下的气体体积，让考生用22.4L·mol－1进行换算，误入陷阱。例如：常温常压下，11.2L氧气所含的原子数为NA。因为该气体体积是非标准状况下的气体体积，不可用标准状况(0℃，1.01×105Pa)下的气体摩尔体积(22.4L陷阱2：物质的状态。22．4L·mol－1适用的对象是气体(包括混合气体)陷阱3：单质的组成。单质的组成除常见的双原子分子外，还有单原子分子(如Ne)、三原子分子(如O3)等。考生如不注意这点，容易误入陷阱。陷阱4：粒子的数目。粒子一般包括分子、原子、离子、质子、中子、电子等。1mol粒子的数目即为阿伏加德罗常数，由此可计算分子、原子、离子、质子、中子、电子等粒子的数目。命题者往往通过NA与粒子数目的换算，巧设陷阱。例如：1L1mol·L－1的盐酸中，所含氯化氢分子数为NA。因为盐酸中无氯化氢分子，氯化氢分子在水中全部电离成H＋和Cl－，故该说法错误。陷阱5：物质的结构。如Na2O2由Na＋和Oeq\o\al(2－,2)构成，而不是由于Na＋和O2－构成；SiO2、SiC为原子晶体，其结构中只有原子，无分子；SiO2为正四面体结构，1molSiO2中含有的共价键数为4NA，P4也为正四面体结构，1molP4分子中含有的共价键数为6NA。考生如不注意这点，容易误入陷阱。陷阱6：物质的变化。一些物质间的变化具有一定的隐蔽性，有时需要借助方程式分析才能挖掘出隐含的变化情况。例如：①2.4g金属镁变为镁离子时失去的电子数为0.2NA而不是0.1NA；②在铜与硫的反应中，1mol铜失去的电子数为NA而不是2NA；③500mL1mol·L－1碳酸钠溶液中COeq\o\al(2－,3)数小于0.5NA而不是等于0.5NA。2．溶液配制过程中常出现的易错点在溶液配制过程中常因为实验操作、仪器使用不当、不能正确分析误差而导致失误。(1)称量固体时物码颠倒，腐蚀性固体不放在玻璃器皿中，而直接放在试纸上称量。(2)容量瓶是精确配制溶液的仪器，不能用于溶解、稀释和贮存液体。(3)容量瓶的规格是固定的，不能配制任意体积的溶液，所配溶液的体积一定要与容量瓶的容积相等。(4)混淆定容时仰视、俯视对结果造成的影响。仰视会造成溶液的体积偏小，所配溶液浓度偏高；俯视会造成溶液的体积偏大，所配溶液浓度偏低。3．一定物质的量浓度溶液的配制及误差分析(1)配制步骤eq\x(计算)―→eq\x(称量)―→eq\x(溶解)―→eq\x(转移)―→eq\x(洗涤)―→eq\x(定容)―→eq\x(摇匀)(2)配制过程中所需要的主要仪器①量筒或托盘天平②烧杯③玻璃棒④容量瓶⑤胶头滴管(3)配制一定物质的量浓度溶液的误差分析温馨提示：①若称量固体溶质时，操作无误，但所用砝码生锈，m偏大，结果偏高。②若在移液过程中没有洗涤烧杯内壁，使n减小，结果偏低。③若容量瓶中有少量蒸馏水或定容后反复摇匀发现液面低于刻度线，则对结果无影响。④俯视、仰视对结果的影响俯视刻度线：加水量减少，溶液体积偏小，c偏大。仰视刻度线：加水量增多，溶液体积偏大，c偏小。热点题型·全解密——题目类型归纳全，高考冲刺不困难1(2013·哈尔滨市质检)NA表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是()A．30gSiO2含有NA个Si—O共价键B．1L0.2mol·L－1Al2(SO4)3溶液中的离子总数为NAC．标准状况下，22.4LH2O所含原子数目大于3NAD．含4molHCl的浓盐酸跟足量MnO2加热反应可制得Cl2的分子数目为NA【解析】A项，1molSiO2中含有4molSi—O键，30gSiO2的物质的量为0.5mol，所以含2molSi—O键；B项，由于Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，故离子总数大于NA；C项，标准状况下H2O为液态，所以22.4LH2O的物质的量远大于1mol；D项，MnO2只与浓盐酸反应，随反应的进行盐酸浓度减小，变为稀盐酸后停止反应，故盐酸不可能完全参加反应，生成的氯气不足1mol。答案：C●跟踪练习1．(2013·吉林省质监·9)用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述中不正确的是()A．标准状况下，2.24LCl2与足量NaOH溶液反应，转移的电子总数为0.1NAB．过量的Fe和Cu分别在标准状况下与22.4L的Cl2充分反应，转移的电子数均为2NAC．在1L0.1mol·L－1碳酸钠溶液中，阴离子总数大于0.1NAD．某密闭容器盛有0.1molN2和0.3molH2，在一定条件下充分反应，产生的NH3数目为2NA解析：A项，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O,1molCl2参加反应转移1mol电子，标准状况下2.24LCl2为0.1mol，故转移的电子数是0.1NA；B项，Fe和Cu均过量，标准标况下22.4LCl2为1mol,1molCl2全部反应后得到2molCl－，转移电子数为2NA；C项，1L0.1mol/L的Na2CO3溶液中COeq\o\al(2－,3)发生水解反应：COeq\o\al(2－,3)＋H2OHCOeq\o\al(－,3)＋OH－，溶液中存在的阴离子有COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、OH－，水解时每消耗1个COeq\o\al(2－,3)同时得到2个阴离子，故溶液中阴离子总数大于0.1NA；D项，合成氨反应是可逆反应，反应物不可能全部反应，产生的NH3数目必小于0.2NA。答案：D2(2013·长春市第一次调研·13)现取mg镁铝合金在一定浓度的稀硝酸中恰好完全溶解(硝酸的还原产物只有NO)，向反应后的混合溶液中滴加bmol/LNaOH溶液，当滴加到VmL时，得到沉淀质量恰好为最大值ng，则下列有关该实验的说法中正确的是()①沉淀中OH－的质量为(n－m)g②恰好溶解后溶液中的NOeq\o\al(－,3)的物质的量为eq\f(bV,1000)mol③反应过程中转移的电子数为eq\f(n－m,17)mol④标准状况下生成NO的体积为eq\f(22.4n－m,51)L⑤与合金反应的硝酸的物质的量为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n－m,51)＋\f(bV,1000)))molA．5项 B．4项C．3项 D．2项【解析】根据质量守恒、电荷守恒、电子守恒进行解题。答案：A3有BaCl2和NaCl的混合溶液aL，将它均分成两份。一份滴加稀硫酸，使Ba2＋完全沉淀；另一份滴加AgNO3溶液，使Cl－完全沉淀。反应中消耗xmolH2SO4、ymolAgNO3。据此得知原混合溶液中的c(Na＋)(mol/L)为()A．(y－2x)/a B．(y－x)/aC．(2y－2x)/a D．(2y－4x)/a【解析】本题的解题关键是将溶液分成两份，即每份体积为a/2L，n(Ba2＋)＝n(H2SO4)＝xmol，n(Cl－)＝n(AgNO3)＝ymol，根据电荷守恒2×c(Ba2＋)＋c(Na＋)＝c(Cl－)，在同一溶液中得：2×n(Ba2＋)＋n(Na＋)＝n(Cl－)。n(Na＋)＝(y－2x)mol，所以c(Na＋)为(y－2x)/(a/2)，即(2y－4x)/a(mol/L)。答案：D●跟踪练习2．在T℃时，将agNH3完全溶于水，得到VmL溶液，假设该溶液的密度为ρg/cm3，溶质的质量分数为ω，其中含NHeq\o\al(＋,4)的物质的量为bmol。下列叙述中正确的是()A．溶质的质量分数为ω＝eq\f(a,ρ－a)×100%B．溶质的物质的量浓度c＝eq\f(1000a,17V)mol/LC．溶液中c(OH－)＝eq\f(1000b,V)mol/LD．上述溶液中再加入VmL水后，所得溶液溶质的质量分数大于0.5ω解析：根据题中给的已知量及各选项的要求，利用待求量的最基本计算关系代入求解即可。A不正确，ω应为eq\f(a,Vρ)×100%；根据公式c＝eq\f(n,V)进行计算知B正确；由溶液中的电荷守恒可知C不正确；因为氨水的密度小于水的密度，故上述溶液再加VmL水后，所得溶液质的质量分数小于0.5ω，D不正确。答案：B3．(2013·东北三省四市联考(二)·10)在一密闭容器中放入甲、乙、丙、丁四种物质，一段时间后测得数据如下：四种物质甲乙丙丁反应前质量(g)251515反应后质量(g)11未测122则下列表述正确的是()A．未测值为3gB．丙一定是催化剂C．乙全部参加反应D．甲与乙反应的质量比为14：3解析：应中丁增重17g，甲减少14g，丙不变，根据质量守恒可知，乙质量减少3g，即未测质量为12g，A项错误；丙可能是催化剂，也可能是不参加反应的物质，B项错误；参加反应的甲物质和乙物质的质量分别为14g和3g，D项正确。答案：D4(经典习题选萃)把质量分数分别为3a%的H2SO4溶液和a%的H2SO4溶液等体积混合，如果混合溶液的密度为dg•mL－1，则混合溶液的物质的量浓度是()A．等于20da98mol•L－1 B．大于20da98mol•L－1C．小于20da98mol•L－1 D．无法计算【解析】质量分数为3a%的H2SO4溶液和a%的H2SO4溶液等体积混合后所得H2SO4溶液的质量分数大于2a%，根据物质的量浓度与溶液密度、溶质质量分数之间的换算关系：c＝eq\f(1000ρω,M)，求得混合液中H2SO4的物质的量浓度大于eq\f(20da,98)mol·L－1。答案：B5将质量分数为a%的氨水与质量分数为b%的氨水等质量混合所得溶液的密度为X1，将质量分数为a%的氨水与质量分数为b%的氨水等体积混合所得溶液的密度为Y1，将质量分数为a%的硫酸与质量分数为b%的硫酸等质量混合所得溶液的密度为X2，将质量分数为a%的硫酸与质量分数为b%的硫酸等体积混合所得溶液的密度为Y2。则X1、Y1、X2、Y2的大小关系为()A．Y2＞X2＞Y1＞X1B．Y1＞X1＞Y2＞X2C．Y1＞X2＞Y2＞X1D．Y2＞X1＞Y1＞X2【解析】根据规律可知等质量混合溶质的质量分数应为两溶液溶质的质量分数和的一半，氨水等体积混合后溶液的浓度小于两溶液浓度和的一半，氨水的浓度越大密度越小，所以Y1＞X1；硫酸等体积混合后溶液的浓度应大于两溶液浓度和的一半，硫酸的浓度越大密度越大，所以Y2＞X2。硫酸的密度大于1g·cm－3，氨水的密度小于1g·cm－答案：A【点拨】相同溶质的溶液混合时，有如下两种情况：(1)溶质相同的两溶液等质量混合时，混合溶液的溶质质量分数为两溶液溶质质量分数和的一半。(2)溶质相同的两溶液等体积混合时①对于密度小于1g•cm－3的溶液，如氨水、乙醇的水溶液，等体积混合时溶质质量分数小于两溶液溶质质量分数和的一半。②对于密度大于1g·cm－3●跟踪练习4．把500mL含有BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份，取一份加入含amol硫酸钠的溶液，恰好使钡离子完全沉淀；另取一份加入含bmol硝酸银的溶液，恰好使氯离子完全沉淀。则该混合溶液中钾离子浓度为()A．0.1(b－2a)mol·L－1 B．10(2a－b)mol·LC．10(b－a)mol·L－1 D．10(b－2a)mol·L－解析：根据题意，500mL溶液分成5等份，每份为100mL。每份中n(Ba2＋)＝amol，n(Cl－)＝bmol，根据电荷守恒关系，n(K＋)＝(b－2a)mol。则c(K＋)＝eq\f(b－2amol,0.1L)＝10(b－2a)mol·L－1。答案：D5．(经典考题选萃)质量分数为a的某物质的溶液mg与质量分数为b的该物质的溶液ng混合后，蒸发掉pg水，所得溶液的密度为qg/mL，物质的量浓度为cmol/L。则溶质的相对分子质量为()A.eq\f(qam＋bn,cm＋n－p) B.eq\f(cm＋n－p,qam＋bn)C.eq\f(1000qam＋bn,cm＋n－p) D.eq\f(cm＋n－p,1000qam＋bn)解析：混合溶液中溶质的质量为(am＋bn)g，物质的量为eq\f(am＋bn,M)mol，体积为eq\f(m＋n－p,q)mL，物质的量浓度为eq\f(am＋bn,M)mol÷(eq\f(m＋n－p,q)×10－3L)＝cmol/L，M＝eq\f(1000qam＋bn,cm＋n－p)。答案：C灵性好题·随堂练——聚焦重点必考点，查缺补漏除隐患1．(2013·河北省高三质监·5)设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是()A．100g63%的浓硝酸中含氧原子个数为3NAB．5.6g铁在硫蒸气中完全反应，转移的电子数为0.3NAC．标准状况下，CO和C2H4的混合气体22.4L，其质量为28gD．58.5gNaCl晶体中含有的NaCl分子数为NA解析：A项，水中还含有氧原子，因此含有的氧原子数大于3NA；B项，铁与硫反应生成FeS，因此转移电子数目为0.2NA；C项，CO与C2H4的摩尔质量相同，因此标准状况下22.4LCO与C2H4的混合气体质量为28g；D项，氯化钠是离子化合物，不存在分子。答案：C2．(2013·长沙市模拟(三)·11)设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是()A．0.1mol的2H35Cl含中子数为1.8NAB．标准状况下，0.3molCl2溶于水，转移的电子数目为0.3NAC．密闭容器中盛有0.1molN2和0.3molH2，在一定条件下充分反应，转移电子的数目为0.6NAD．16gO3和O2混合物中氧原子数为NA解析：A项，1个2H35Cl含19个中子，0.1mol2H35Cl含中子数为1.9NA；B项，Cl2与水的反应为可逆反应，反应不可能进行完全，0.3molCl2溶于水，转移的电子数目小于0.3NA；C项，N2和H2的反应为可逆反应，反应不可能进行完全，转移电子的数目小于0.6NA；D项，16gO3和O2混合物中氧原子数为eq\f(16,16)×NA＝NA。答案：D3．若以M表示水的摩尔质量，Vm表示在标准状况下水蒸气的摩尔体积，ρ为标准状况下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、Δ分别表示每个水分子的质量和体积，下面四个关系式中正确的是()①NA＝eq\f(Vmρ,m)②ρ＝eq\f(M,NA)Δ③m＝eq\f(M,NA)④Δ＝eq\f(Vm,NA)A．①② B．①③C．③④ D．①④解析：ρVm为水的摩尔质量，除以每个水分子的质量即得1mol水中水分子的个数，为NA，①正确；eq\f(M,NA)为一个水分子的质量，eq\f(M,NA·Δ)为水分子的密度，②错误，③正确；eq\f(Vm,NA)为一个水蒸气分子所占据的空