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考点1

物质的量

建模导学

1.物质的量、摩尔、阿伏加德罗常数、摩尔质量

研1 (★★)下列有关“摩尔(mol)”的说法正确的是( )

A.物质的量就是1摩尔微观粒子的量

B.摩尔既能计量纯净物,又能计量混合物

C.1 mol H 2 O中含有2 mol氢和1 mol氧

D.用摩尔计量微观粒子与用纳米计量原子直径的思路相同

解析 物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量,A错;摩尔是物质的量的单位,既能计量纯净物,又能计量混合物中的微观粒子,B正确;使用mol要用化学式指明粒子种类,不能含糊表示,C错;用摩尔计量微观粒子是扩大单位,用纳米计量原子直径是缩小单位,二者思路不同,D错。

答案 B

研2 (★★★)设 N A 为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )

A.2.3 g钠由原子变成离子时,失去的电子数为0.2 N A

B.22 g物质A中含有的分子数为0.5 N A ,则A的摩尔质量为44 g

C.1 g O 2 含有 N 个电子,则阿伏加德罗常数的值 N A 可表示为32 N

D.28 g乙烯(C 2 H 4 )和丙烯(C 3 H 6 )的混合气体中含有的碳原子数为2 N A

解析 钠原子最外层有一个电子,2.3 g钠为0.1 mol,失去的电子数为0.1 N A ,A错;22 g物质A的物质的量 ,其单位不是g,B错;1个O 2 分子含有16个电子,1 mol O 2 分子含有16 N A 个电子,根据宏观物质质量与微观粒子数目的关系式列式: N A =2 N ,C错;乙烯(C 2 H 4 )和丙烯(C 3 H 6 )的最简式为CH 2 ,28 g混合气体中含有CH 2 :28g ÷14 g·mol -1 =2 mol,含有的碳原子数为2 N A

答案 D

思维点评 ①以物质的量为桥梁,建立宏观质量(m)与微观粒子数(N)之间的关系式直接求解更加快捷;

②最简式相同的物质的混合计算通过求解最简式的物质的量,思路更加清晰。

易错点评 有关阿伏加德罗常数值的正误判断是学考中的常见题型,在解题时除了要准确理解相关概念以外,还要注意有关细节,如①不要忽视微观粒子的种类、结构及变化;②不要忽视物质的组成关系。

研3 (★★★)屠呦呦因发现青蒿素(C 15 H 22 O 5 )和双氢青蒿素(C 15 H 24 O 5 )而获得诺贝尔医学奖。请回答以下问题。

(1)青蒿素的摩尔质量是___________;1 mol C 15 H 24 O 5 所含氧原子的物质的量是____________。

(2)等质量的C 15 H 22 O 5 和C 15 H 24 O 5 所含分子个数比是_______________,完全燃烧产生水的物质的量之比是______________。

(3)含有1 mol氧原子的双氢青蒿素的质量是______________g;14.2 g双氢青蒿素中含有的原子总数是_____________。

解析 (1)C 15 H 22 O 5 的相对分子质量为282,其摩尔质量为282 g/mol;1 mol C 15 H 24 O 5 含5 mol氧原子。(2)C 15 H 24 O 5 的摩尔质量为284 g/mol,等质量的C 15 H 22 O 5 和C 15 H 24 O 5 所含分子个数比= =142:141;根据燃烧反应前后氢原子守恒,完全燃烧产生水的物质的量之比=(142×22)/2∶(141×24)/2=781∶846。(3)含有1 mol氧原子的双氢青蒿素的质量= ×2 8 4 g/mol=56.8 g;根据14.2 g双氢青蒿素中的质量与所含原子总数的关系式 = ,直接求解 N ( 原子)=1.3244×10 24

答案 (1)282 g/mol;5 mol (2)142∶141;781∶846 (3)56.8;1.3244×10 24

易错点评 求解“物质的量”计算填空题时:①一定要“审题标记”填空线前后的粒子种类、量的种类或单位,不要答非所问;②一定要养成“先列式,确认无误后再按计算器”的答题习惯,不要会题答错。

2.气体摩尔体积、阿伏加德罗定律

(1)影响物质体积大小的因素

(2)气体摩尔体积

①概念与符号:单位物质的量的气体所占的体积,符号为 V m ,单位为L/mol(或L·mol -1 )、m 3 /mol(或m 3 ·mol -1 );基本表达式为

②适用对象:单一气体或混合气体。

③影响因素:气体摩尔体积的数值不是固定不变的,它取决于气体所处的温度和压强。

④特例:标准状况下(即0℃和101 kPa), V m ≈22.4 L/mol;在25℃和101 kPa的条件下, V m ≈24.5 L/mol。

⑤注意事项:若在标准状况下不是气体,如SO 3 、H 2 O、CCl 4 等物质,则不能使用22.4 L·mol -1

(3)标准状况下气体摩尔体积的相关计算

①气体的物质的量:

②气体的摩尔质量: M = V m · ρ =22.4 L·mol -1 · ρ ρ 为标准状况下的密度,单位为g·L -1 );

混合气体的平均摩尔质量: = m 总/ n 总= M 1 × V 1 %+ M 2 × V 2 %+……( V 1 %、 V 2 %分别为各组分的体积分数);

③气体的分子数:

④气体的质量:

(4)阿伏加德罗定律

①含义:同温同压下,相同体积的任何气体,含有相同数目的分子。(“三同”定“一同”)

②推论:(可通过 pV = nRT 导出)

研4 (★★)下列有关物质体积的叙述正确的是( )

A.气体摩尔体积是指1 mol任何气体所占的体积为22.4 L

B.不同的气体,若体积不等,则它们所含的分子数一定不相等

C.一定温度、压强下,气体体积由气体的物质的量的多少决定

D.标准状况下,1 mol SO 2 和1 mol SO 3 所占的体积都约为22.4 L

解析 气体摩尔体积是指1 mol任何气体在一定温度和压强下所占的体积,22.4 L是标准状况下的体积,A错;对于不同的气体,若体积不等,它们所含的分子数在不同的温度、压强下有可能相等,B错;一定温度、压强下,气体分子之间的距离相同,气体体积由气体的分子数或物质的量的多少决定,C正确;标准状况下SO 3 不是气体,D错。

答案 C

研5 (★★★)在两个密闭容器中,分别充有质量相同的甲、乙两种气体,若两容器的温度和压强均相同,且甲的密度大于乙的密度。则下列说法正确的是( )

A.物质的量:甲<乙

B.气体体积:甲>乙

C.摩尔体积:甲>乙

D.摩尔质量:甲<乙

解析 根据阿伏加德罗定律及其推论可知,同温、同压、同质量时, 所以气体体积和物质的量为甲<乙;同温、同压同、质量时, ;同温、同压时,气体摩尔体积:甲=乙。

答案 A

思维点评 解答有关物质的量、气体摩尔体积及阿伏加德罗定律的综合推断题,要学会“分步推写”。

研6 (★★★)已知空气的平均摩尔质量为29 g·mol -1 ,请完成下列填空。

(1)一只集气瓶(带玻璃片)充满空气时称重为166.00 g,充满氯气后质量增至166.84 g(同温、同压下),则该集气瓶中氯气的分子数为________,在标准状况下所占的体积为__________。

(2)某物质A在一定条件下发生完全分解:2A=B+2C+2D,产物都是气体。同温、同压下测得生成的混合气体对空气的密度之比(即相对密度)为 d ,则A的摩尔质量为___________。

解析 (1)根据阿伏加德罗定律,同温、同压下,同体积的气体含有同物质的量的分子,有三种解法。

【解法一】设瓶重为 a g,则由气体的物质的量相等得(166.00 g- a g)÷29 g·mol -1 =(166.84 g-1- a g)÷71 g·mol,a=165.42 g, n (Cl 2 )=(166.84 g-165.42 g)÷71 g·mol -1 =0.02 mol, N (Cl 2 )=0.02 mol×6.02×1023 mol -1 =1.20×1022, V (Cl 2 )=0.02 mol×22.4 L·mol -1 =0.448 L。

【解法二】由瓶重相等得166.00 g-29 g·mol -1 × n (空气)mol=166.84 g-71 g·mol -1 × n (Cl 2 )mol, n (Cl 2 )= n (空气)=0.02 mol,同理可求得 N (Cl 2 )和 V (Cl 2 )。

【解法三】利用气体的质量差列式得 ,解得 n (Cl 2 )=0.02 mol, 同理可求得 N (Cl 2 )和 V (Cl 2 )。

(2)根据阿伏加德罗定律的推论,同温、同压下,气体的密度与其摩尔质量成正比,依题意,生成的混合气体的平均摩尔质量为29d g·mol -1 ,假设有2 mol A完全分解,则有5 mol气体生成,混合气体的总质量为5 mol×29d g·mol -1 =145d g;再根据质量守恒定律,2 mol× M (A)=145d g,解得 M (A)=72.5d g·mol -1

答案 (1)1.204×10 22 ;0.448 L (2)72.5d g·mol -1

思维点评 本题(1)采用气体的质量“组成差值法”求解比较简便,“组成差量法”即找出物质组成中的实际差量和理论差量,通过关系式列出比例式求解的方法;本题(2)采用“相对密度法”求解未知气体的摩尔质量,需要综合应用阿伏加德罗定律和质量守恒定律。

研7 (★★★★)CH 4 在一定条件下催化转化可以生成C 2 H 4 、C 2 H 6 两种气体(本题中水和其他反应产物忽略不计,计算结果保留三位有效数字)。

(1)已知某混合气体的成分及其体积分数分别为80.0%CH 4 、15.0%C 2 H 4 和5.0%C 2 H 6 。0.500 mol该混合气体的质量为___,标准状况下的密度为__。

(2)已知14.6 g C 2 H 4 和C 2 H 6 的混合气体的物质的量为0.500 mol,该混合气体中C 2 H 6 的分子数为__。

(3)取一定量CH 4 经催化转化后得到一种混合气体,其C、H原子个数比可能为___(填字母);

A.1∶4

B.1∶3

C.1∶2

D.2∶5

若测得其C、H元素的质量比为12∶3,则该混合气体的成分是___,物质的量之比为___。

(4)取一定量CH 4 经催化转化后得到一种混合气体,若它在标准状况下的密度为0.780 g/L。已知反应中CH 4 消耗了20.0%,则混合气体中C 2 H 4 的体积分数为___。

解析 (1) (该混合气体)=16 g/mol×80.0%+28 g/mol×15.0%+30 g/mol×5.0%=18.5 g/mol; m (0.500 mol该混合气体)=18.5 g/mol×0.500 mol=9.25 g;

(2)【解法一(质量守恒法)】设混合气体中含有C 2 H 4 x mol,则C 2 H 6 的物质的量为(0.500-x)mol,根据质量守恒,有28 g/mol× x mol+30 g/mol×(0.500-x)mol=14.6 g,解得 x =0.200,0.500- x =0.300。

【解法二(方程组法)】设混合气体中含有C 2 H 4 x mol、C 2 H 6 y mol,依题意得28 x +30 y =14.6, x + y =0.500,联立解得 x =0.200, y =0.300。

【解法三(十字交叉法)】 (该混合气体)=29.2 g/mol,则

n (C 2 H 6 )=0.500 mol×3/5=0.300 mol。

所以 N (C 2 H 6 )=0.300 mol×6.02×10 23 mol -1 =1.81×10 23 。(3)根据极值法判断:若CH 4 没有转化,则 N (C)∶ N (H)=1∶4(最小值),若CH 4 全部转化为C 2 H 4 ,则 N (C)∶ N (H)=1∶2(最大值),故选项B、D符合题意;由于混合气体中 m (C)∶ m (H)=12∶3,即 N (C)∶ N (H)=1∶3,依题意,混合气体的平均化学式为C 1 .5 H 4 .5,根据平均值原则,其成分为CH 4 、C 2 H 4 和C 2 H 6 ;根据十字交叉法

x =5,C 2 H 4 和C 2 H 6 物质的量之比为1∶1,CH 4 、C 2 H 4 和C 2 H 6 物质的量之比为2∶1∶1。

(4)令反应前CH 4 为1.00 mol,则CH 4 消耗0.200 mol,转化为C 2 H 4 、C 2 H 6 的总量为0.200 mol/2 (碳原子守恒);设生成C 2 H 4 x mol,则生成C 2 H 6 的量为(0.100-x)mol,由此求得反应后混合气体的总物质的量为n总=1.00 mol×(1-20.0%)+(1.00 mol×20.0%)/2=0.900 mol;依质量守恒定律得16 g/mol×(1.00-0.200)mol+28 g/mol× x mol+30 g/mol×(0.100-x)mol=0.900 mol×22.4 L/mol×0.780 g/L,解得 x =0.0400,C 2 H 4 的体积分数为(0.0400÷0.900)×100%=4.44%。

答案 (1)9.25 g;0.826 g/L (2)1.81×10 23 (3)CH 4 、C 2 H 4 和C 2 H 6 ;2∶1∶1 (4)4.44%

思维点评 本题运用物质的量和气体摩尔体积的概念研究混合气体的组成,借助了以下思想方法。

(1)本题借助了“单位换算法”,通过气体密度的单位g/L逆推出气体的质量与体积。

(2)本题一题多解,其中“方程组法”——已知二元混合物的两个总量,设两个未知数( x y ),可列出两个方程联立求解其组分含量。由于采用消元法求解,计算耗时较少,这是求解混合物中两个组分含量的通用方法;“十字交叉法”利用了题给的平均值,计算更为简便,但是一定要明确:十字交叉法求得两个组分的份数比是什么量之比,如果量的单位是复合单位(如g/mol),则以其分母中的单位为准。

(3)本题采用了“极值法”“平均值法”和“十字交叉法”,“极值法”是通过找出极值求解混合物组成的可能范围,“平均值法”是通过平均值求解混合物的组成成分,“十字交叉法”则是通过平均值求解混合物组分的份数比。

(4)本题采用化学计算最常用的“守恒法”——根据物质及其变化中某个守恒的量列式求解的方法,包括质量守恒、粒子守恒等。

易错点评 本题“看似不难实则不易”,题(4)容易误用4CH 4 →C 2 H 4 +C 2 H 6 ,错误求得C 2 H 4 的体积分数为5.55%。

3.物质的量浓度

(1)物质的量浓度的概念:表示单位体积的溶液里所含溶质B的物质的量,符号为 c B ,常用单位为mol/L(或mol·L -1 ),表达式为 。(2)物质的量浓度的计算类型

类型1 标准状况下,气体溶液的物质的量浓度的计算:

类型2 溶液中溶质的质量分数与物质的量浓度的换算:

c = = mol·L -1 = mol·L -1 w = = = 。( V 为溶液体积,单位为L; c 为溶质的物质的量浓度,单位为mol·L -1 ρ 为溶液密度,单位为g·cm -3 w 为溶质的质量分数;M为溶质的摩尔质量,单位为g·mol -1

类型3 溶液稀释和同种溶质的溶液混合的计算:

①溶质的质量在稀释前后保持不变,即 m 1 w 1 = m 2 w 2

②溶质的物质的量在稀释前后保持不变,即 c 1 V 1 = c 2 V 2

③溶液质量守恒,即 m (稀)= m (浓)+ m (水)(除很稀的溶液外,溶液体积一般不守恒);

④溶液混合前后溶质的物质的量保持不变,即 c 1 V 1 + c 2 V 2 = c V

(3)一定物质的量浓度的溶液的配制步骤与仪器

研8 (★★)一定浓度的氨水可以直接用作化肥,也是化学实验和化工生产中的重要试剂。(计算结果保留两位小数)

(1)某市售氨水(密度为0.910 g/mL)可用标准状况下的448 L NH 3 溶于1 L水(密度为1.000 g/mL)制得,此氨水中溶质的质量分数为_________%,物质的量浓度为_________。

(2)生产化肥碳铵时需要溶质质量分数为14%的氨水(密度为0.943 g/mL),此氨水的物质的量的浓度为__;若用14.82 mol/L的工业氨水(密度为0.900 g/mL)作原料,1 m 3 工业氨水需要加水_________m 3

(3)若取上述工业氨水100 mL用作化肥,要用等体积的水稀释,则所得稀氨水的浓度为_________。

A.大于14.00%

B.小于14.00%

C.大于7.77 mol/L

D.小于7.77 mol/L

解析 氨气溶于水时会与水发生反应,部分生成NH 3 ·H 2 O,在计算氨水的浓度时,溶质以NH 3 计算。(1) n (NH 3 )=448 L÷224 Ll.·mol -1 =20 mol, m (NH 3 )=20 mol×17 g·mol -1 =340 g, m [NH 3 (ap)]=(340 g+1 000 mL×1.000 g·mL -1 )=1 340 g, ω (NH 3 )340 g÷1 340 g×100%=25.37%; V [NH 3 (aq)]=1 340 g÷0.910 g·mL -1 =1 472.53 mL, c (NH 3 )=20 mol÷1.47253 L=13.58 mol·L -1 。或先求得溶质的质量分数,然后换算为物质的量浓度: c (NH 3 )=(1 000 mL×0.910 g·mL -1 ×0.2537)÷17 g·mol -1 ÷1 L=13.58 mol/L。

(2)14%的氨水的物质的量浓度为(1000×0.943×0.14)÷17=7.77(mol/L);14.82mol/L×1 000L=7.77mol/L× V (14%的氨水), V (14%的氨水)=1 907.34L, V (水)=(1907.34L×943g·L -1 -1 000L×900g·L-1)÷1.000g·mL -1 )÷106mL·m -3 =0.90m 3 .

(3)先求得工业氨水的 ω (NH 3 )= ×100%=28.00%,然后作如下推理判断:

【解法一(单位换算法)】设氨水和水的体积各为 V mL,用水稀释后 ω (NH 3 )= ×100%=13.26%<14.00%;

【解法二(经验规律法)】因为氨水的密度比水小,当氨水与水等体积混合后,所得溶液的质量分数小于它们等质量混合所得溶液的质量分数14.00%,且由上述解法一的计算结果推知所得稀氨水的浓度小于7.77 mol/L;

【解法三(数轴图示法)】如下图一目了然。

答案 (1)25.37;13.58 mol/L (2)7.77 mol/L;0.90 (3)BD

思维点评 本题运用物质的量浓度概念定量研究溶液的组成,借助了以下思想方法。

(1)本题借助了“单位换算法”,通过溶液浓度的单位(mol/L或%)的含义进行计算或换算。

(2)本题借助了“经验规律法”,氨水、酒精的水溶液的密度比水小,它们与水等体积混合后,所得溶液的溶质质量分数小于其等质量混合所得溶液的溶质质量分数;多数物质的水溶液的密度比水大,它们与水等体积混合后,所得溶液的溶质质量分数大于其等质量混合所得溶液的溶质质量分数。这个经验规律可称为“小小大大”混合规律。

(3)本题借助了“数形结合法”,如通过数轴图示,使 ω c V 水之间量的关系一目了然。

研9 (★★)实验室要配制400 mL 0.20 mol/L NaOH溶液,请回答下列问题。

(1)若用氢氧化钠固体配制溶液,则配制过程中不需要使用的化学仪器有_________(填标号)。

A.烧杯

B.500 mL容量瓶

C.漏斗

D.胶头滴管

(2)若用分析天平称取氢氧化钠固体,其质量为_________g。

(3)上述实验主要操作步骤的正确顺序是_________(填序号)。

①称取一定质量的氢氧化钠固体,放入烧杯中,用适量蒸馏水溶解;

②加水至液面离容量瓶颈刻度线下1~2 cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至凹液面与刻度线相切;

③待冷却至室温后,将溶液转移到容量瓶中;

④盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀;

⑤用少量的蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2~3次,洗涤液转移到容量瓶中。

(4)上述实验两次用到玻璃棒,其作用分别是_________、_________。

(5)试分析下列操作对上述所配溶液的浓度有何影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

步骤①中,把氢氧化钠固体放在敞口小烧杯中称量,则所配制的溶液的浓度:_________。

步骤②中,某同学观察液面的情况如图1-13所示,则所配制的溶液的浓度:_________。

图1-13

步骤③中,未冷却至室温就将溶液转移到容量瓶中,则所配制的溶液的浓度:_________。

步骤④中,加盖倒转摇匀后,发现液面低于刻度线,又滴加蒸馏水至刻度,则所配制的溶液的浓度:_________。

(6)若用100 mL 0.10 mol/L NaOH溶液和1.00 mol/L NaOH溶液配制400 mL 0.20 mol/L NaOH溶液,则需要量取1.00 mol/L NaOH溶液_________mL。

解析 (1)配制一定物质的量浓度的溶液时不用漏斗,容量瓶没有400 mL的规格,需要配制500 mL0.20 mol/L的NaOH溶液。(2)分析天平可精确称量至0.0001 g以上,所以需称取氢氧化钠的质量为4.0000 g。(3)用氢氧化钠固体配制0.20 mol/L NaOH溶液的操作步骤顺序为计算、称量、溶解及冷却、转移及洗涤、定容、摇匀、装瓶。(4)溶解氢氧化钠时玻璃棒用来搅拌加速溶解,在转移溶液时起到引流作用。(5)步骤①中把氢氧化钠固体放在敞口小烧杯中称量会吸收空气中的水分和CO 2 ,称得NaOH的实际质量偏低,则所配制的溶液的浓度偏低;步骤②中定容时俯视刻度线,导致所加蒸馏水减少,最终导致所配溶液的物质的量浓度偏高;步骤③中,未冷却至室温就将溶液转移到容量瓶中,冷却后溶液液面低于刻度线,溶液的体积 V 偏小,致使溶液的实际浓度偏高;步骤④中,加盖倒转摇匀后,发现液面低于刻度线,不用再加蒸馏水,否则溶液体积增大引起浓度偏低。(6)100 mL×0.10 mol/L+ V ×1.00 mol/L400 mL×0.20 mol/L,V70 mL。

答案 (1)C (2)4.0000 (3)①③⑤②④(4)搅拌加速溶解;引流 (5)①偏低 ②偏高 ③偏高④偏低 (6)70

易错点评 ①为了与容量瓶的精度相匹配,称量固体溶质时应使用分析天平,考虑到学校的实际情况,可暂时用托盘天平和普通电子天平代替,它们的精度一般分别为0.0001 g、0.1 g、0.001 g。②不能在称量纸上或用敞口烧杯称量吸湿性、挥发性或腐蚀性物品,应用称量瓶盖紧后称量。③配制一定物质的量浓度溶液的误差分析:要把操作误差归结到溶质或溶液的量的误差来分析对 c B = n B / V 的影响。

研10 (★★★)现有溶质质量分数为98%、物质的量浓度为18.4 mol/L、密度为1.84 g/mL的浓硫酸。

(1)若用上述浓硫酸配制100 mL 0.1 mol/L的稀硫酸。

①实验仪器有:A.20 mL量筒;B.分析天平;C.玻璃棒;D.50 mL容量瓶;E.10 mL量筒;F.胶头滴管;G.50 mL烧杯;H.100 mL容量瓶,实验时应选用仪器的先后顺序是_________(填序号)。

②在容量瓶的使用方法中,下列操作不正确的是_________(填序号)。

A.使用容量瓶前检查它是否漏水

B.往容量瓶中转移溶液时应用玻璃棒引流

C.用量筒量取浓硫酸后,直接倒入容量瓶中,缓慢加入蒸馏水到刻度线

D.盖好瓶塞,用食指顶住瓶塞,用另一只手的手指托住瓶底,把容量瓶倒转摇动多次

③由于以下操作会使所配溶液浓度偏高的是_________(填序号)。

A.量取浓硫酸,并将量筒洗涤液转移注入容量瓶

B.转移过程有少量溶液漏出

C.转移溶液注入容量瓶前未冷却

D.定容时仰视刻度线

(2)若将上述浓硫酸50 g沿玻璃棒缓缓加入 V mL水中,稀释后得到的溶质质量分数为 ω ,物质的量浓度为 c 的稀硫酸。下列叙述正确的是 _________(填序号)。

A.若 c =9.2 mol/L,则 ω >49%, V >50 mL

B.若 c =9.2 mol/L,则 ω >49%, V <50 mL

C.若 ω =49%,则 c <9.2 mol/L, V =50 mL

D.若 ω =49%,则 c >9.2 mol/L, V <50 mL

(3)若将上述浓硫酸稀释成密度为1.45 g/mL的稀硫酸,取一定量该稀硫酸逐滴加入BaCl 2 溶液,直至沉淀完全为止,已知沉淀的质量与原稀硫酸的质量相等,则原稀硫酸溶液的浓度为_________(填序号)。

A.29.6%

B.42.1%

C.14.8 mol/L

D.6.22 mol/L

解析 (1)①根据用浓硫酸配制稀硫酸的操作先后顺序(计算、称量、溶解及冷却、转移及洗涤、定容、摇匀、装瓶)选择仪器,注意:量取浓硫酸的量筒规格需要通过稀释计算确定,因为1.84 g/mL× V ×98%=0.1 L×0.1 mol/L×98 g/mol, V =5.4 mL,所以首先需要选择10 mL量筒(E)量取浓硫酸,且要用胶头滴管(F)定容。②用量筒量取浓硫酸后,不能直接倒入容量瓶中溶解,因为容量瓶不能用来稀释浓溶液,所以C项不正确。③逐项分析,找出引起“溶质的量偏多或溶液体积偏小”的操作,便是使所配溶液浓度偏高的答案,将量筒“自然残留液”洗涤后转移注入容量瓶,会使溶质的量偏多;转移时溶液漏出,则溶质的量偏小;转移溶液注入容量瓶前未冷却,则在溶液冷却到室温时,溶液液面低于刻度线,使溶液体积偏小;定容时仰视刻度线,则凹液面高于刻度线,溶液的体积偏大。

(2)若 ω =49%,则 ρ <1.84g/mL,c= mol/L=5 ρ mol/L<9.2 mol/L,用数轴图示如下:

(3)令生成1 mol BaSO 4 沉淀,依题意,参加反应的硫酸为1 mol(98 g),且稀硫酸溶液的质量与1 mol BaSO 4 沉淀的质量(233 g)相等,将这些数据代入浓度计算公式,并对照选项数据估算求解: ω = ×100%=42.06%,c= mol/L=6.22 mol/L。

答案 (1)①E F G C H F ②C ③AC (2)BC (3)BD

思维点评 本题通过浓溶液的稀释定量研究溶液的配制及组成,借助了以下思想方法:

(1)本题借助了“守恒法”,如稀释前后溶质的物质的量守恒;

(2)本题借助了“数形结合法”,如通过数轴图示,使 ω c V 水与 ρ 之间量的关系一目了然;

(3)本题借助了“转换法”,通过“令值法”给题目一个具体而又便于速算的特殊值求解。

易错点评 容量瓶的使用要注意“五不四须”:不能用来溶解固体;不能用来稀释浓溶液;不能进行加热;不能作反应容器;不能长期储存溶液;瓶塞须用细绳系在瓶颈上;使用前须检查是否漏水;注入溶液时须用玻璃棒引流;使用完毕须洗净晾干。

建模小结

1.思路建模

(1)宏观物质与微观粒子间的计量思路:以“物质的量”为桥梁。

(2)有关物质的量、气体摩尔体积的计算方法:宏观量~微观量的关系式法、差值法、粒子守恒法等。

(3)气体摩尔质量的求解方法:定义法、标准状况密度法、同温同压相对密度法、混合气体体积分数法。

(4)一定物质的量浓度溶液的配制思路:由溶质状态(固态、液态)→确定操作步骤;由操作步骤→选择仪器种类;由 c B = n B / V →进行误差分析。

(5)有关物质的量浓度的计算方法:单位换算法、溶质守恒法、“小小大大”混合规律法、数轴图示法等。

(6)有关物质的量/物质的量浓度计算填空题的答题模板:先列式→确认无误后再按计算器。

(7)物质的量应用于化学计算的十大常用方法及其解题思路

2.观念建模

建模认知

一、物质的量的单位——摩尔

1.(★★)下列有关物质的量的说法正确的是( )

A.摩尔是表示粒子多少的物质的量

B.物质的量是指物质所含粒子的数目

C.物质的量是量度物质所含粒子集合体多少的物理量

D.物质的量的单位——摩尔,只适用于分子、原子、离子和电子

2.(★★)醋酸钾(CH 3 COOK)是效果较好的融雪剂。下列关于1 mol CH 3 COOK的叙述正确的是( )

A.1 mol CH 3 COOK含有1 mol钾元素

B.CH 3 COOK的摩尔质量为98 g

C.1 mol CH 3 COOK含有2 mol氧

D.1 mol CH 3 COOK含有1.806×1024个H原子

3.(★★)若1 g N 2 中含有 x 个原子,则阿伏加德罗常数是( )

A . mol -1

B. mol -1

C.14 x mol -1

D.14 x

4.(★★)某分子的摩尔质量是 M g·mol -1 ,则一个该分子的真实质量约为( )g

A. M

B.

C .

D .

5.(★★)设 N A 代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )

A.1 mol氦气所含的原子数目为2 N A

B.含有1 mol FeCl 3 的饱和溶液滴入沸水中能生成 N A 个氢氧化铁胶粒

C.46 g NO 2 和N 2 O 4 的混合气体中含有的氮原子数为2 N A

D.2.4 g镁由原子变成离子时,失去的电子数为0.2 N A

6.(★★)根据所学知识填空。

(1)0.3 mol NH 3 分子中所含质子数与_________个H 2 O分子中所含质子数相等。

(2)含0.4 mol Al 3+ 的Al 2 (SO 4 3 中所含的 的物质的量是_________。

(3)已知16 g A和20 g B恰好完全反应生成0.04 mol C和31.76 g D,则C的摩尔质量为_________。

(4)现有NO、NO 2 、O 3 三种气体,它们含有的氧原子数目相同,则三种气体的物质的量之比为_________。

(5)有以下四种物质:①22 g CO 2 ;②8 g H 2 ;③1.204×1024个N 2 分子;④4℃时18 mL水。它们所含分子数最多的是_________,所含原子数最多的是_________,质量最大的是_________,所含电子数最多的是 _________(填序号)。

(6)有CO 2 与CO的混合气体共10.8 g,若其物质的量为0.3 mol,则混合气体中CO 2 的物质的量为;若将此混合气体缓慢通过足量NaOH溶液后,剩余气体的质量为,所含分子数为_________。

7.(★★★)工业上用含Fe 2 O 3 的赤铁矿冶炼生铁,会发生一些中间反应。

(1)已知Fe 2 O 3 在高炉中有下列中间反应:Fe 2 O 3 +CO 2FeO+CO 2 。若反应形成的固体混合物组分为Fe 2 O 3 和FeO,其中Fe、O原子个数比=1∶a,a的取值范围为_________。

(2)已知Fe 2 O 3 和CO的中间反应分两步进行:3Fe 2 O 3 +CO 2Fe 3 O 4 +CO 2 ,Fe 3 O 4 +CO 3FeO+CO 2

①若反应形成的固体混合物组分为Fe 3 O 4 和FeO,铁和氧元素的质量比=21∶b,b的取值范围为_________。

②若反应形成的固体混合物组分为FeO、Fe 2 O 3 、Fe 3 O 4 ,铁与氧元素的质量比为21∶8,则混合物中FeO与Fe 2 O 3 的物质的量之比一定是_________。

③若反应形成的固体混合物只含两种组分,Fe、O原子的物质的量之比为2∶1,则混合物中一定含有_________。

A.Fe

B.FeO

C.Fe 3 O 4

D.Fe 2 O 3

二、气体摩尔体积

8.(★★)下列有关气体摩尔体积的描述中,正确的是( )

A.气体摩尔体积一定是22.4 L·mol -1

B.1 mol气体体积为22.4 L,则一定是标准状况

C.相同物质的量的气体摩尔体积也相同

D.气体摩尔体积主要决定于粒子间的距离、温度和压强

9.(★★)用 N A 表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是( )

A.含有 N A 个氦原子的氦气在标准状况下的体积约为11.2 L

B.25℃,1.01×105 Pa,64 g SO 2 中含有的原子数为3 N A

C.常温常压下,11.2 L Cl 2 含有的分子数为0.5 N A

D.标准状况下,11.2 L H 2 O含有的分子数为0.5 N A

10.(★★)在体积相同的两个密闭容器中分别充满O 2 、O 3 气体,当这两个容器内温度和气体密度相等时,下列说法正确的是( )

A.两种气体的压强相等

B.O 2 比O 3 的质量小

C.两种气体的分子数目相等

D.两种气体的氧原子数目相等

11.(★★)同温同压下, a g甲气体和2 a g乙气体所占的体积之比为1∶2,根据阿伏加德罗定律判断,下列叙述不正确的是( )

A.同温同压下, a g甲和2 a g乙的密度之比为1∶1

B.甲与乙的相对分子质量之比为1∶1

C.同温同体积下,等质量的甲和乙的压强之比为1∶1

D.等质量的甲和乙中的原子数之比为1∶1

12.(★★★)一定量的液态化合物XY 2 ,在一定量O 2 中恰好完全反应,XY 2 (l)+3O 2 (g)=XO 2 (g)+2YO 2 (g),冷却后在标准状况下,测得气态生成物的体积为672 mL,密度为2.56 g·L -1

(1)反应前O 2 的体积(标准状况下)为_________;化合物XY 2 的摩尔质量是_________。

(2)在XY 2 分子中,X、Y两元素质量比为3∶16,则X、Y两元素分别为________ 和 _________(写元素名称)。

13.(★★★)一定比例的甲烷与氢气的混合气作为燃料不仅能使火焰更快传播,且能降低NO的生成量。

(1)已知某甲烷与氢气的混合气体的密度是氢气的5倍(相同条件下),则该混合气体中甲烷与氢气的体积比为_________。

(2)已知某甲烷和氢气的混合气2 g,在氧气中燃烧生成7.2 g水,则该混合气体中甲烷和氢气的体积比为_________。

(3)某甲烷与氢气的燃料混合气在燃烧炉内完全燃烧后,炉气的成分及其体积分数为_________。

若空气中N 2 与O 2 的体积分数分别为0.79和0.21,则该燃料混合气中甲烷与氢气的体积比为_________,该燃料混合气与空气的物质的量之比为_________,燃烧前燃烧炉内混合气体在标准状况下的密度为_________g/L(计算结果保留2位小数)。

三、物质的量浓度

14.(★★)下列溶液中物质的量浓度为1 mol·L -1 的是( )

A.将40 g NaOH溶解在1 L水中

B.将22.4 L HCl气体溶于水配成1 L溶液

C.将1 L 10 mol·L -1 浓盐酸加入9 L水中

D.将10 g NaOH溶解在少量水中,再加蒸馏水至溶液体积为250 mL

15.(★★)标准状况下 V L氨气溶解在1 L水中(水的密度近似为1 g·mL -1 ),所得溶液的密度为 ρ g·mL -1 ,溶质质量分数为w,物质的量浓度为 c mol·L -1 ,则下列关系中不正确的是( )

A.

B.

C.

D.

16.(★★)下列有关一定物质的量的浓度溶液配制的叙述中正确的是( )

A.图1-14所示操作为进行一定物质的量浓度溶液配制时的定容操作

图1-14

B.配制溶液时,若加水超过容量瓶刻度线,应用胶头滴管将多余的溶液吸出

C.欲配制1.00 L 1.00 mol/L的NaCl溶液,可将58.5 g NaCl溶解在水中配成1.00 L溶液

D.用量筒取5.00 mL 1.00 mol/L盐酸于50 mL容量瓶中,加水稀释至刻度线,可配制0.10 mol/L盐酸

17.(★★★)质量分数为 a %,物质的量浓度为 c mol/L的KOH溶液,蒸发溶剂,恢复到原来温度,若质量分数变为2 a %,则物质的量浓度变为( )

A.大于2 c mol/L

B.等于2 c mol/L

C.小于2 c mol/L

D.为 c mol/L~2 c mol/L

18.(★★★)已知硫酸溶液、氨水的密度与所加水量的关系如图1-15所示,现有稀硫酸与氨水各一份,请根据表中信息,回答下列问题。

图1-15

(1)表中稀硫酸的质量分数为_________ (不写单位,用含 c 1 ρ 1 的代数式表示)。

(2)物质的量浓度为 c 1 mol·L -1 的稀硫酸与水等体积混合(混合后溶液体积变化忽略不计),所得溶液中溶质的物质的量浓度为_________mol·L -1

(3)物质的量浓度为 c 2 mol·L -1 的氨水与51 c 2 mol·L -1 的氨水等质量混合,所得溶液的密度_________(填“大于”“小于”或“等于”) ρ 2 g·cm -3 ,所得溶液中溶质的物质的量浓度_________ (填“大于”“小于”或“等于”,混合后溶液的体积变化忽略不计)。

19.(★★★)实验室需要90 mL浓度为0.10 mol/L的Na 2 CO 3 溶液,图1-16为配制该溶液的步骤与操作。

图1-16

(1)配制该溶液所选用的容量瓶规格为_________mL。

(2)用容量瓶配制一定物质的量浓度的溶液,该容量瓶必须是_________(填序号)。

①洗净后干燥的 ②瓶塞不漏水的 ③用欲配制的溶液润洗过的 ④满足以上三项要求的

(3)若用电子天平称取石碱(Na 2 CO 3 ·10H 2 O),需要称量石碱_________g,称量方法是__________________;若所称取的石碱已经部分风化失去结晶水,则所配制的溶液浓度偏_________ (填“高”或“低”)。

(4)步骤C通常称为转移,步骤A通常称为、步骤B称为、步骤F称为,若没有步骤F,则所配制的溶液浓度偏_________ (填“高”或“低”)。

(5)将上述实验步骤A~H按实验过程先后次序排列__________________。

20.(★★★)现有溶质质量分数为98%、密度为1.84 g/mL、物质的量浓度为18.4 mol/L的浓硫酸和下列仪器:①托盘天平 ②玻璃棒 ③药匙 ④烧杯 ⑤量筒 ⑥容量瓶 ⑦胶头滴管 ⑧细口试剂瓶⑨标签纸。

(1)现需要配制100 mL 1 mol/L的H 2 SO 4 溶液,需要上述浓硫酸_________mL,选用量筒的规格为_________mL。

(2)上述仪器中,按实验要求使用的先后顺序是_________ (填标号)。

(3)若实验遇到下列情况,对硫酸溶液的物质的量浓度有何影响(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

①用以稀释浓硫酸的烧杯未洗涤,_________;未经冷却将溶液注入容量瓶中,_________。

②摇匀后发现液面下降再加水,_________;定容时俯视观察液面,_________。

(4)讨论(填标号)。

①取上述浓硫酸10 mL稀释并冷却到20 mL,下列说法中正确的是_________。

A.所得溶液的浓度等于9.2 mol/L

B.所得溶液的溶质质量分数大于49%

C.所得溶液的溶质质量分数等于49%

D.所得溶液的溶质质量分数小于49%

②配制上述浓硫酸与水的体积比为1∶4的稀硫酸(密度为1.23 g/mL),其物质的量浓度为 _________。

A.4.60 mol/L

B.5.70 mol/L

C.3.88 mol/L

D.6.13 mol/L

③在100 g上述浓硫酸中加入一定量的水稀释成9.2 mol/L的稀硫酸,则加入的水的体积为 _________。

A.小于100 mL

B.等于100 mL

C.大于100 mL

D.等于(100/ ρ )mL

④将上述浓硫酸稀释成溶质质量分数为49%的稀硫酸,该稀硫酸的物质的量浓度是_________。

A.小于9.2 mol/L

B.等于9.2 mol/L

C.大于9.2 mol/L

D.不能确定 k3IhqiYLHZ+CVMlRjLcQvKwrP6JlmS9opZNWI4PhS4Aw1X+Kf/1RETCP66h9y6WK

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