物质的量及其应用

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．1.0 L 1.0 mol·L－1的NaAlO

2

水溶液中含有的氧原子数为2N0

B．12 g石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为0.5N0

C．25℃时pH＝13的NaOH溶液中含有OH－的数目为0.1N0

D．1 mol的羟基与1 mol的氢氧根离子所含电子数均为9N0

解析：A项，NaAlO

2水溶液的H

2

O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12 g(即1 mol)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，1 mol —OH含有的电子数为9N0,1 mol OH－含有的电子

数为10N0。

答案：B

2．(2013·全国大纲·8)下列关于同温同压下的

两种气体12C18O和14N

2

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14N

2

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14N

2

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14N

2

中均含有14个电子，故12C18O

与14N

2具有的电子数相等。D.12C18O与14N

2

质子数

相等，质量相等的二者物质的量不相等，含有的质子数也不相等。

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．10.6 g Na

2CO

3

固体中含阴阳离子总数约为

1.806×1023

D．5.6 g铁和6.4 g铜分别与0.1 mol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CH

2

，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，1 mol Na

2CO

3

固体中含有2 mol Na＋和1 mol

CO2－

3，故0.1 mol Na

2

CO

3

固体中含阴阳离子总数

约为1.806×1023；D项，铁、铜过量，以0.1 mol 氯气为标准计算转移的电子数。

答案：B

4．(2013·石家庄市质检(二)·10)设N A为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( ) A．标准状况下，22.4 L二氯甲烷中含有的分子数目为N A

B．常温常压下，3.4 g NH

3

中含有的质子数目为2N A

C．常温常压下，64 g O

2和O

3

混合气体中含有的

原子数目为5N A

D．1 mol O

2

与金属钠完全反应生成过氧化钠，转移电子的数目为4N A

解析：二氯甲烷在标准状况下是无色液体，22.4 L二氯甲烷的物质的量不是1 mol，A错误；1 mol

NH

3含有10 mol质子，3.4 g NH

3

的物质的量为

0.2 mol，含有的质子数为2N A，B正确；64 g混合气体中含有的原子数目为4N A，C错误；1 mol O

2

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2N A，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

2．阿伏加德罗定律及其推论

(1)内容：在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。

温馨提示：使用范围是气体，可以是单一气体也可以是混合气体；使用条件是同温、同压、同体积(或同物质的量)，相同数目的分子(不是相同

数目的原子或离子等其他粒子)。

(2)阿伏加德罗定律的推论(可通过pV＝nRT导出)

温馨提示：①1 mol任何微粒的粒子数为阿伏加德罗常数，其不因温度、压强等条件的改变而改变。

②应用阿伏加德罗定律及其推论时，首先要判断物质在所给温度和压强下是否为气体，若物质为非气态则不能应用阿伏加德罗定律。

③阿伏加德罗定律既适用于气体纯净物，也适用于混合气体。若为混合气体，则组成成分间不能

发生化学反应，如2NO＋O

22NO

2

不适用；也不能

存在化学平衡，如2NO

2N

2

O

4

不适用。

●方法归纳

1．以物质的量为中心的有关计算方法

(1)“一个中心”：必须以物质的量为中心。

n＝m

M

＝

N

N A

＝

V

V m

＝c

B

·V(aq)

(2)“两个前提”：在应用V m＝22.4 L·mol－1时，一定要有“标准状况”和“气体状态”两个前提条件(混合气体也适用)。

(3)“三个关系”：

①直接构成物质的粒子与间接构成物质的粒子(原子、电子等)间的关系；

②摩尔质量与相对分子质量间的关系；

③“强、弱、非”电解质与溶质粒子(分子或离子)数之间的关系。

(4)“六个无关”：

物质的量、质量、粒子数的多少均与温度、压强的高低无关；物质的量浓度、溶质的质量分数、

密度的大小与所取该溶液的体积多少无关(但溶质粒子数的多少与溶液体积有关)。

2．物质的量浓度解题方法

(1)物质的量浓度题目的解答策略

不论试题如何变化，关键是从已知条件中找出溶质的物质的量(mol)和溶液体积(L)，即可求溶质的物质的量浓度。解题思路一般有两个出发点：

①由“定义式：c＝n

V

”出发，由此欲求c，先求

n及V。

②由守恒的观点出发：稀释前后“溶质的物质的量守恒”。

c(浓溶液)·V(浓溶液)＝c(稀溶液)·V(稀溶液)；

溶液中“粒子之间电荷守恒”(溶液呈电中性)；质量守恒，即原子个数守恒。

(2)一定物质的量的物质溶于水计算溶质的物质的量浓度时要注意以下三点：

①在计算过程中，要注重运用定义式进行推导，同时还要注意单位的换算和统一。溶液是否分成两份或两等份并进行对比实验。

②溶液的体积不能用水的体积和溶质的体积之和来代替，应该用溶液的质量除以溶液的密度。 ③物质溶于水后注意看溶质是否发生了变化。如Na 、Na 2O 、NH 3、SO 3等溶于水，由于它们与水反应所以溶质发生了变化。

3．气体(混合气体)相对分子质量(M )的计算方法 (1)已知标准状况下气体密度ρ：M ＝ρ·22.4 L·mol －1

。

(2)已知两种气体的相对密度D ：M (A)＝D ·M (B)。

(3)利用质量和物质的量：M ＝m 总n 总

。

(4)利用理想气体状态方程：pV ＝nRT ＝m

M RT ，则

M ＝mRT pV ＝ρ·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M 1、M 2…M n ，各组分的物质的量分数为n 1%、n 2%…n n %，各组分的体积分数为

V 1%、V 2%…V n %，则M ＝M 1n 1%＋M 2n 2%＋…＋M n n n %＝

M1V1%＋M2V2%＋…＋M

n V

n %。

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N A的常见命题陷阱

关于N A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。

22．4 L·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22.4 L·mol －1进行换算，误入陷阱。例如：常温常压下，11.2 L氧气所含的原子数为N A。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(22.4 L·mol－1)来换算，故其叙述是错误的。

22．4 L·mol－1适用的对象是气体(包括混合气体)。命题者常在题目中设置一些容易被忽视的液态或固态物质，让考生误当成气体而落入陷阱。常考的有水、四氯化碳、酒精、辛烷、三氧化硫等物质。

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

)等。考生如不分子(如Ne)、三原子分子(如O

3

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。1 mol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N A与粒子数目的换算，巧设陷阱。例如：1 L 1 mol·L－1的盐酸中，所含氯化氢分子数为N A。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。

如Na

2O

2

由Na＋和O2－

2

构成，而不是由于Na＋和O2

－构成；SiO

2

、SiC为原子晶体，其结构中只有原

子，无分子；SiO

2为正四面体结构，1 mol SiO

2

中含有的共价键数为4N A，P4也为正四面体结构，

1 mol P

4

分子中含有的共价键数为6N A。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：①2.4 g金属镁变为镁离子时失去的电子数为0.2N A而不是0.1N A；②在铜与硫的反应中，1 mol铜失去的电子数为N A而不是2N A；③500 mL 1

mol·L－1碳酸钠溶液中CO2－

3

数小于0.5N A而不是等于0.5N A。

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

计算―→称量―→溶解―→转移―→洗涤―→定容―→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)N A表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是( )

A．30 g SiO

2

含有N A个Si—O共价键

B．1 L 0.2 mol·L－1 Al

2(SO

4

)

3

溶液中的离子总

数为N A

C．标准状况下，22.4 L H

2

O所含原子数目大于

3N A

D．含4 mol HCl的浓盐酸跟足量MnO

2

加热反应

可制得Cl

2

的分子数目为N A

【解析】A项，1 mol SiO

2

中含有4 mol Si—O

键，30 g SiO

2

的物质的量为0.5 mol，所以含2

mol Si—O键；B项，由于Al3＋＋3H

23＋3H＋，故离子总数大于N A；C项，标准状况下

H

2O为液态，所以22.4 L H

2

O的物质的量远大于

1 mol；D项，MnO

2

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1 mol。答案：C

●跟踪练习

1．(2013·吉林省质监·9)用N A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，2.24 L Cl

2

与足量NaOH溶液反应，转移的电子总数为0.1N A

B．过量的Fe和Cu分别在标准状况下与22.4 L

的Cl

2

充分反应，转移的电子数均为2N A

C．在1 L 0.1 mol·L－1碳酸钠溶液中，阴离子总数大于0.1N A

D．某密闭容器盛有0.1 mol N

2和0.3 mol H

2

，

在一定条件下充分反应，产生的NH

3

数目为2N A

解析：A项，Cl

2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H

2

O,1

mol Cl

2

参加反应转移1 mol电子，标准状况下

2.24 L Cl

2

为0.1 mol，故转移的电子数是0.1N A；

B项，Fe和Cu均过量，标准标况下22.4 L Cl

2

为1 mol,1 mol Cl

2

全部反应后得到2 mol Cl－，转移电子数为2N A；C项，1 L 0.1 mol/L的Na2CO3

溶液中CO2－

3发生水解反应：CO2－

3

＋H

2

－

3

＋

OH－，溶液中存在的阴离子有CO2－

3、HCO－

3

、OH－，

水解时每消耗1个CO2－

3

同时得到2个阴离子，故溶液中阴离子总数大于0.1N A；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NH 3数目必小于0.2N A 。 答案：D

2 (2013·长春市第一次调研·13)现取m g 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b mol/L NaOH 溶液，当滴加到V mL 时，得到沉淀质量恰好为最大值n g ，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 )g

②恰好溶解后溶液中的NO －3

的物质的量为bV

1000

mol

③反应过程中转移的电子数为

n －m

17

mol

④标准状况下生成NO 的体积为

n －m

51

L

⑤与合金反应的硝酸的物质的量为

? ????n －m 51

＋

bV 1000mol

A．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：A

3 有BaCl

和NaCl的混合溶液a L，将它均分成

2

两份。一份滴加稀硫酸，使Ba2＋完全沉淀；另一

溶液，使Cl－完全沉淀。反应中消份滴加AgNO

3

耗x mol H2SO4、y mol AgNO3。据此得知原混合溶液中的c(Na＋)(mol/L)为( )

A．(y－2x)/a B．(y－x)/a

C．(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/2 L，n(Ba2＋)＝n(H2SO4)＝x mol，n(Cl－)＝n(AgNO3)＝y mol，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)。