化学计量在实验中的应用

化学计量在实验中的应用化学计量在实验中的应用 一 考点 1 物质的量与阿伏伽德罗常数 80 2 气体摩尔体积 10 3 物质的量浓度 5 二 知识点总结 1 物质的量 表示物质所含微粒数目多少的物理量 符号 n 单位 mol 摩尔 2 阿伏加德罗常数 实验测定 12g12C 中碳原子的个数 符号 NA NA 6 02 1023 单位 个 mol 3 粒子数 指微观粒子 一般包括分子 原子 原子团 离子 质子 中子 电子 等 符号 N N 4 摩尔质量 单位物质的量的物质所具有的的质量 符号 M 单位 g mol 或 g mol 1 当摩尔质量以 g mol 为单位时 在数值上等于该粒子的相 对原子质量或相对分子质量 注意 1mol 任何粒子的粒子数等于阿伏伽德罗常数 因此 N n 物质的量是计量微观粒子的物理量 只适用于微观粒子 不适用于宏观物质 例 1 设 NA 表示阿伏加德罗常数 下列说法不正确的是 A 醋酸的摩尔质量与 NA 个醋酸分子的质量在数值上相等 B NA 个氧分子和 NA 个氢分子的质量比等于 16 1 C 2 4g 镁变成镁离子时 失去的电子数目为 0 1NA D 17gNH3所含的原子数目为 4NA 电子数目为 10NA 解析 A 中醋酸分子的摩尔质量是 60g mol 1 NA 个醋酸分子的质量是 60g 正确 B 中 NA 个 O2分子和 NA 个 H2分子的质量比等于 1 mol O2和 1 mol H2的质量比 即 32g 2g 正 确 C 中 因 Mg 2e Mg2 故 2 4g 应失去 0 2 NA 个电子 错误 D 中 17gNH3为 1 mol NH3 1 个 NH3分子中有 4 个原子 10 个电子 故 D 正确 答案 C 例 2 若 1gN2中含有 x 个原子 则阿伏加德罗常数是 A x 28 mol 1 B x 14 mol 1 C 14x mol 1 D 28x mol 1 解析 1gN2中含 N 原子的物质的量为 n N 2 所以 NA 14x mol 1 1 28 1 molg g Nn N 2 28 1 1 molg g x 5 气体摩尔体积 单位物质的量的气体的体积 符号 m V 单位 L mol 1 6 标准状况 0 1atm 即 1 01 105Pa 下的气体摩尔体积约 22 4L mol 1 注意 常温常压下 气体分子间的平均距离比标准状况的大 所以常温常压下 气体的 Vm 22 4L mol 1 n 同样适用于混合气体的计算 7 物质的量浓度 用单位体积的溶液中溶解溶质的物质的量的多少来表示溶液的浓度 符号 c 单位 mol L 1 注意 物质的量浓度是溶液的体积浓度 溶液中的溶质既可以为纯净物又可以为混合物 还可以是指某种离子或分子 溶液具有均一性 从一定物质的量浓度的溶液中取出任意体积的溶液 其物质的量浓 度 密度 溶质的质量分数与原溶液均相同 8 一定物质的量浓度溶液的配制 例 配制 0 5mol L 的溶液 500ml 1 计算 溶质用量 0 5 0 5 58 5 14 6 g 2 称量 称取已研细的 NaCl14 6g 3 溶解 在烧杯中进行 用玻璃棒搅拌 4 转移 将放置至室温的溶液沿玻璃棒转移到容量瓶中 5 洗涤 用少量蒸馏水洗涤玻璃棒及烧杯 2 3 次 洗涤液转移至容量瓶 6 定容 加蒸馏水至液面离刻度线 1 2 厘米时 改用胶头滴管滴加蒸馏水 7 摇匀 将容量瓶反复颠倒摇匀 8 保存 将溶液转移到细口瓶中并贴上标签 附 配制一定体积 一定物质的量浓度的溶液实验误差的主要原因 1 称量时所引起的误差 使所配溶液的物质的量浓度偏高的主要原因 天平的砝码沾有其他物质或已锈蚀 试剂 砝码的左右位置颠倒 调整天平零点时 游码放在了刻度线的右端 用量筒量取液体时 仰视读数 使所读液体的体积偏大等 使所配溶液的物质的量浓度偏低的主要原因 直接称量热的物质 砝码残缺 在敞口容器中称量易吸收空气中其他成分或易于挥发的物质时的动作过慢 用量筒量取液体时 俯视读数 使所读液体的体积偏小等 2 用于溶解稀释溶液的烧杯未用蒸馏水洗涤 使溶质的物质的量减少 致使溶液的 浓度偏低 3 转移或搅拌溶液时有部分液体溅出 致使溶液浓度偏低 4 容量瓶内温度高于 20 造成所量取的溶液的体积小于容量瓶上所标注的液体 的体积 致使溶液浓度偏高 5 在给容量瓶定容时 仰视读数会使溶液的体积增大 致使溶液的浓度偏低 俯视 读数会使溶液的体积减小 致使溶液浓度偏高 9 阿伏伽德罗常数的推论 PV nRT 推论 1 T P 相同 气体的体积之比等于其物质的量之比 即 2 1 2 1 n n V V 推论 2 T V 相同 气体的压强之比等于物质的量之比 即 2 1 2 1 n n P P 推论 3 T P m 相同 两气体的体积之比等于摩尔质量的反比 即 1 2 2 1 M M V V 推论 4 T V m 相同 两气体的压强之比等于摩尔质量的反比 即 1 2 2 1 推论 5 T P 相同 两气体的密度之比等于摩尔质量之比 即 1 2 1 2 例 1 在一个 6 升的密闭容器中 放入 3 升 X 气 和 2 升 Y 气 在一定条件下发生下列反 应 4X 气 3Y 气 2Q 气 nR 气 达到平衡后 容器内温度不变 混和 气体的压强比原来增加 5 X 的浓度减小 则该反应方程式中的 n 值是 3 1 A 3 B 4 C 5 D 6 解析 本题若按化学平衡计算的方法很难解答 由推论 2 知 若反应后气体的压强大于反 应前气体的压强 则反应后气体的物质的量必然大于反应前气体的物质的量 即 所以 故答案是 D 342 n5 n 例 2 两个体积相等的容器 一个盛有 NO 另一个盛有 N2和 O2 在同温同压下两个容器 内的气体一定具有相同的 A 原子总数 B 质子总数 C 分子总数 D 质量 解析 根据阿伏加德罗定律 在同温同压下 同体积的气体含有的分子数相同 尽管第二 个容器内的气体是由两种混合气体组成 但这种混合气体同样也服从阿伏加德罗定 律 因此 C 可首先肯定为正确答案 NO N2和 O2都是双原子分子 由于其分 子数相同 其原子数也相同 因此 A 也是本题答案 三 常见考点题型 1 以物质的量为核心的转换与计算 1 已知物质的质量求物质所含粒子数目 a 若物质为纯净物 可先求物质的量 然后求解目标粒子数目的数 目 b 若物质为混合物 若最简式相同 可先求最简式的物质的量 然 后求解目标粒子数目 若最简式不同 可先计算两物质的 M 是 否相同 若 M 相同 可先求两物质的总物质的量 然后求解目 标粒子的数目 例 14g 乙烯与丙烯中所含碳原子数为 22g和O 混合物 2 2 中所含的原子数为 1 5 2 已知物质 气体 的体积求所含的粒子数目 解答此类题应注意 a 气体体积是否在标准状况下测得 b 标准状况下物质的状态 当所给物质在标况下为非气态物质时 不能用此公式求解粒子数目 如 水 苯 CC 甲醇 乙醇 4 CHCCC S HF 等在标准状况下均不为气态 3 2 2 3 3 溶液中所含粒子数目的计算 此类题的 陷阱 有如下几种 a 已知浓度缺体积 已经体积缺浓度 均不能求溶液中所含 目标粒子的数目 b 电离 弱电解质部分电离 c 水解 电解质在溶液中发生水解 d 溶剂 当溶剂中也含有所求粒子时 往往习惯性只考虑溶质中所 含粒子 而忽视了溶剂中所含粒子导致出错 例 50g 质量分数为 46 的乙醇水溶液中 含氢原子数目为 3 2 反应程度对粒子数目计算的影响 1 可逆反应类型 2 溶液浓度变化使反应停止类型 例 80ml 12mol L 的浓盐酸与足量 Mn反应 生成的 C 的分子数 2 2 目为 0 25 错误 解析 由于随着反应进行 浓盐酸变为稀盐酸 反应停止 无法准 确求出生成的 C 的分子数目 2 3 物质组成不能确定的类型 NO 与反应生成 但混合气体中存在可逆反应 因 2 2 2 2 4 此无法准确求解分子数目 3 氧化还原反应中电子转移数目的计算 4 物质的量浓度的计算 n CV A N N M m m V V 1 配制溶液的计算 因为 C n V 所以 n CV V n C 2 浓溶液稀释的有关计算 稀释定律 稀释前后溶液中溶质的质量和物质的量不变 C1V1 C2V2 C1 C2为 稀释前后溶质的物质的量浓度 3 有关物质的量浓度与溶液中溶质分数 设为 的换算 C mol L 溶液1 溶质的摩尔质量 3 1000 LmolgM cmgml 例 常温下将 20g 14 0 的 NaCl 溶液跟 30 0g24 0 的 NaCl 溶液混合 得到密度为 1 15g ml 的混合溶液 计算 1 该混合溶液的质量分数 2 该溶液的物质的 量浓度 3 在 1000g 水中需溶入多少 molNaCl 才能使其浓度恰好与上述混合溶 液的浓度相等 解 1 混合溶液的质量分数 0 20 100 0 300 20 0 240 30 0 140 20 2 物质的量浓度 93 3 15 58 0 2015 11000 LmolC 3 设需 xmolNaCl 27 4 0 20 100 5 581000 5 58 gx x x 因此 在有关计算中形成解题思路一般有两个出发点 因此 在有关计算中形成解题思路一般有两个出发点 由 定义式 出发 物质的量浓度定义的数学表达式为 c n V 由此知 欲求 c 先 求 n 及 V 由守恒的观点出发 a 稀释前后 溶质的物质的量守恒 b 溶液中 微粒之间电荷守恒 溶液呈电中性 如在 Na2SO4溶液中 阴离子 SO42 与阳离子 Na 所带电荷一定相等 即 n Na 1 n SO2 4 2 又因在同一溶液中 体积都相同 故有 c Na 1 c SO42 2 再如 在 Na2SO4 KNO3和 HCl 的混合液中 阳离子有 Na K H 阴离子有 SO42 NO 3 Cl 由电荷守恒知 c Na 1 c K 1 c H 1 c SO2 4 2 c NO 3 1 c Cl 1 简化为 c Na c K c H 2c SO2 4 c NO 3 c Cl c 化学反应前后的质量守恒 5 以物质的量为核心的多种计算方法 1 差量法 在化学反应过程中 反应前后固体的质量 或气体体积 产生差量 这种 差量与化学方程式的化学计量数成比例 利用这种比例快速求得反应物的量或生成 物的量的方法叫做差量法 2 平均值法 当题干缺乏条件无法列方程求解时 可先用极值法依据化学方程式求解得 到答案的极值 a 值 b 值 正确答案 c 值应位于 a b 值之间 即 a b 值 c 值 b a 值 随堂练习随堂练习 1 判断下列说法是否正确 A 1 摩尔氧 B 1 摩尔氧原子 C 2 摩尔分子氢 D 3 摩尔 水 E 0 5 摩 二氧化碳 2 选择题 1 具有相同数目氧原子的 SO2和 SO3 下列关系中一定正确的是 A n SO2 n SO3 3 2 B V SO2 V SO3 3 2 C m SO2 m SO3 6 5 D M SO2 M SO3 5 4 2 同温同压下 按质量各占 50 的甲烷和乙烯混和的混和物 则混和气体中甲烷和乙 烯体积比为 A 7 2 B 7 3 C 7 4 D 6 4 3 如果 ag 某气体中含有的分子数为 b 则 cg 该气体在标准状况下的体积是 A B C D 4 pg 某结晶水合物 A nH2O 受热失去全部结晶水后 质量变为 qg 该结晶水合物的相 对分子质量为 A B C D qp pn 18 p qn18 q pn18 qp qn 18 5 由 Zn Fe Al Mg 四种金属中的两种组成的混合物 10g 与足量的稀盐酸反应产生 11 2L 标准状况 氢气 则混合物中一定含有的金属是 A Fe B Al C Zn D Mg 3 填空 1 1mol CO 和 mol CO2所含氧原子数相等 2 在质量分数为 28 的 KOH 水溶液中 OH 与 H2O 分子数之比是 3 在 KCl 和 CaCl2所组成的某混合物中 K 与 Ca2 的物质的量之比为 2 1 则该混合 物中含 CaCl2的质量分数为 KCl 与 CaCl2的物质的量之比为 含 1 mol Cl 的该混合物的质量是 g 4 在标准状况下 由 CO 和 CO2组成的混合气体 13 44L 质量为 20g 该混合气体中 碳与氧两种原子的数目之比为 5 25g 胆矾 CuSO4 5 H2O 的物质的量为 其中含有 mol 氧原子 含有 个氢原子 含有硫元素的质量为 g 将此 25g 胆矾加热失去全 部结晶水 得无水 CuSO4的物质的量为 将此固体溶于水配成 100 ml 溶液 则 CuSO4的物质的量浓度为 mol L 1 6 同温同压下 两种气体 A 和 B 的体积之比为 2 1 质量之比为 8 5 则 A 与 B 的 密度之比为 摩尔质量之比为 四 计算题 1 在标准状况时 含有 2 408 1024个 CO2分子的气体 所占有的体积是多少升 其质量为 多少克 2 250 的时候 21 2g 的 KOH 和 KHC的混合物在一密闭容器中充分反应 若冷却后固体 3 的质量为 19 4g 求原来混合物中各物质的量 课后作业课后作业 1 在标准状况下 1 体积水溶解 700 体积氨气 所得溶液的密度为 0 9g cm3 则氨水的浓 度是 A 18 4mol L B 34 7 C 20 4mol L D 38 5 2 某 10 NaOH 溶液 加热蒸发掉 100 g 水后得到 80 mL 20 的溶液 则该 20 NaOH 溶 液的物质的量浓度为 A 6 25 mol LB 12 5 mol LC 7 mol LD 7 5 mol L 3 300 mL 某浓度的 NaOH 溶液中含有 60 g 溶质 现欲配制 1 mol L NaOH 溶液 应取原溶 液与蒸馏水的体积比约为 A 1 4B 1 5C 2 1D 2 3 4 下列说法中 正确的是 A 22 4 L N2含阿伏加德罗常数个氮分子 B 在标准状况下 22 4 L 水的质量约为 18 g C 22 g 二氧化碳与标准状况下 11 2 L HCl 含有相同的分子数 D 标准状况下 相同体积的任何气体单质所含的原子数相同 5 已知某饱和溶液的 溶液的质量 溶剂的质量 溶液的体积 溶质的摩尔质量 溶质的溶解度 溶液的密度 以上条件的组合中不能用来计算该饱和溶液的物质 的量浓度的是 A B C D 6 下列物质中 含原子个数最多的是 A 0 45 mol 氮气 B 4 时 10ml 水 C 标注状况下 5 6L 甲烷 D 10g 氖气 7 将 a g 氯化钾溶于 1 8L 水中 恰使 K 离子数与水分子数之比为 1 100 则 a 值为 A 0 745 B 0 39 C 39 D 74 5 8 在同温同压下 有同质量的气体 X 和 Y 已知此时 Y 的体积大于 X 的体积 则它们的相 对分子质量之间的关系是 A M x M y B M x M y C M x M y D 无法确定 9 等物质的量的 N2 O2 CO2混合气体通过 Na2O2后 体积变为原体积的 8 9 同温同压 这时混合气体中 N2 O2 CO2物质的量之比为 A 3 4 1 B 3 3 2 C 6 7 3 D 6 9 0 10 0 3 mol 的氧气和 0 2 mol 的臭氧 O3 它们的质量 等 它们所含的分子 数 等 原子数 等 它们在同温同压下的体积比是 0 2 mol NH3 分子与 个 CH4含有的分子数相同 与 g H2O 含有的氢原 子数相同 与 mol CO 含