《以物质的量为核心的计算》教案

PAGE能力课时6以物质的量为核心的计算探究任务1．以物质的量为核心的计算。2．以NA为载体的判断。以物质的量为核心的计算常见物理量之间的换算关系注意：万能公式：n＝eq\f(N,NA)＝eq\f(m,M)＝eq\f(Vg,Vm)＝cBV用1L水吸收560L氨气(标准状况)，所得氨水的密度是0.90g·mL－1，求：(1)氨气的物质的量是________。(2)所得氨水溶液的物质的量浓度是________。(3)所得氨水的溶质质量分数为________。[解析](1)氨气的物质的量n(NH3)＝eq\f(560L,22.4L·mol－1)＝25mol。(2)氨水溶液的体积V＝eq\f(25mol×17g·mol－1＋1000g,0.90g·mL－1)×eq\f(1,1000)L·mL－1＝eq\f(19,12)L，氨水溶液的物质的量浓度c(NH3)＝eq\f(25mol,\f(19,12)L)≈15.79mol·L－1。(3)氨水溶质质量分数w(NH3)＝eq\f(25mol×17g·mol－1,25mol×17g·mol－1＋1000g)×100%≈29.8%。[答案](1)25mol(2)15.79mol·L－1(3)29.8%现有14.4gCO和CO2的混合气体，在标准状况下其体积为8.96L。请回答下列问题：(1)该混合气体的平均摩尔质量为________。(2)混合气体中碳原子的个数为________(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。(3)将混合气体依次通过如图所示装置，最后收集在气球中(体积在标准状况下测定)。①气球中收集到的气体的摩尔质量为________。②气球中收集到的气体中，电子总数为________(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。③气球的体积为________L。[解析](1)混合气体的物质的量为eq\f(8.96L,22.4L·mol－1)＝0.4mol，混合气体的平均摩尔质量eq\x\to(M)＝eq\f(14．4g,0.4mol)＝36g·mol－1。(2)0.4molCO和CO2的混合气体中，含0.4mol碳原子。(3)①将混合气体依次通过NaOH溶液和浓硫酸，则最后收集到的气体是CO。②设原混合气体中CO的物质的量为n1，CO2的物质的量为n2。eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(n1＋n2＝0.4mol,28g·mol－1×n1＋44g·mol－1×n2＝14．4g))，解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(n1＝0.2mol,n2＝0.2mol))，因此气球中收集到0.2molCO，含有2.8mol电子。③0.2molCO在标准状况下的体积为4.48L。[答案](1)36g·mol－1(2)0.4NA(3)①28g·mol－1②2.8NA③4.48以NA为载体的粒子数判断1．22.4L·mol－1的适用条件分析(1)陷阱：从Vm＝22.4L·mol－1的适用条件和物质的状态设置陷阱。(2)突破：一要看是否为标准状况，不为标准状况无法直接用22.4L·mol－1(标准状况下气体的摩尔体积)求n；二要看物质在标准状况下是否为气态，若不为气态也无法用标准状况下气体的摩尔体积求得n，如水、CCl4、SO3、HF等。[跟踪练习]1．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[解析]①未指明标准状况，②标准状况下H2O为非气态。[答案]③④2．某些物理量与物质所处的状况无关的分析(1)陷阱：设置与某些物理量无关的一些干扰条件，给出非标准状况下气体的物质的量或质量或摩尔质量或粒子数，干扰正确判断。(2)突破：排“干扰”，明确物质的量或质量或摩尔质量或粒子数与物质所处状况无关，物质的量或质量确定时，物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。[跟踪练习]2．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0.2NA②标准状况下，18gH2O所含的氧原子数为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2NA[答案]①②③④3．一定量的混合物中粒子数目的分析(1)陷阱：从物质的组成特点、摩尔质量特点等设置陷阱。(2)突破：①等质量的最简式相同的物质含有的原子数相同，如NO2与N2O4，C2H4与C3H6，O2与O3。②等质量的摩尔质量相同的物质含有的分子数相同，如N2与CO，CO2与N2O，H2SO4与H3PO4。③等物质的量的CO2与SO2中氧原子数相同。[跟踪练习]3．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是________(填序号)。①常温常压下，32gO2与O3的混合气体中分子数为NA②14gN2和CO的混合气体中含有的原子数为0.5NA③常温常压下，92gNO2和N2O4的混合气体中含有的原子数为6NA④2molCO2和ClO2混合气体中含有的氧原子数为4NA[解析]①O2、O3的摩尔质量不同，32g二者的混合物无法计算分子数；②N2、CO的摩尔质量均为28g/mol，故14g二者的混合气体中分子数为0.5NA，原子数为NA；③NO2、N2O4的最简式为NO2,92g混合气体中原子数为eq\f(92,46)×3NA＝6NA。④CO2与ClO2中均含2个氧原子，故2mol混合气体中含有氧原子数为4NA。[答案]①②4．电解质溶液中粒子数目的分析(1)陷阱：从难电离的粒子的数目计算以及电解质组成、溶液体积等因素上设置陷阱。(2)突破：细审题、抓“四看”：一看是否指明溶液的体积；二看是否电解质难电离如弱酸、弱碱等；三看所给条件是否与电解质的组成有关；四看是否忽略溶剂水中的H、O原子数目。[跟踪练习]4．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是______(填序号)。①2L0.01mol/L的HClO溶液中含有H＋数目为0.02NA②1L1.0mol/L的NaOH溶液中含有的氧原子数为NA③1molFeCl3与水反应，完全转化为氢氧化铁胶体后，其中胶体粒子的数目为NA④0.1mol/L的CaCl2溶液中，Cl－的数目为0.2NA⑤2L0.5mol/L的H2SO4溶液中，H＋的数目约为2NA[解析]①中HClO难电离，②中H2O中含氧原子，③中Fe(OH)3胶粒为多个分子集合体，④中没指明溶液体积。[答案]⑤5．氧化还原反应中电子转移数(1)陷阱：易在特殊氧化还原反应中电子转移(得失)数目上设置陷阱。(2)突破：①关注特殊反应a．Na2O2与水或CO2反应，产生1molO2均转移2mol电子。b．氯气与足量NaOH溶液反应，1molCl2转移1mol电子；氯气与足量金属反应，1molCl2转移2mol电子。c．Cl2溶于水时Cl2部分反应。②明确反应实质Na、Mg、Al在化合物中的化合价分别为＋1、＋2、＋3，因此1molNa与O2反应，无论生成Na2O还是Na2O2，均转移1mol电子；1molMg与O2、N2、盐酸等物质反应，均转移2mol电子。[跟踪练习]5．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2NA④1molCl2与足量Fe反应，转移电子数为3NA[解析]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2mol电子即2NAe－。④1molCl2与足量Fe反应，转移2NA个电子。[答案]①③素材1×××(饮用矿泉水)净含量：350mL配料表：纯净水、硫酸镁、氯化钾保质期：12个月主要成分：水钾离子(K＋)：1.0～27.3mg/L镁离子(Mg2＋)：0.1～4.8mg/L氯离子(Cl－)：10～27.3mg/L硫酸根离子(SOeq\o\al(2－,4))：0.4～19.5mg/L(1)Mg2＋的物质的量浓度范围为多少？(2)Cl－的物质的量范围为多少？[答案](1)4.17×10－6～2×10－4mol·L－1。(2)9.9×10－5～2.7×10－4mol。素材2在花瓶中加入“鲜花保鲜剂”可延长鲜花的寿命。如表是1L“鲜花保鲜剂”的成分(其中阿司匹林不含K＋，其存在也不会干扰成分中其他离子的检验)。成分蔗糖硫酸钾阿司匹林高锰酸钾质量/g50.000.500.350.50摩尔质量/(g·mol－1)342174180158(1)“鲜花保鲜剂”中物质的量浓度最大的成分是什么？其物质的量浓度为多少？(2)“鲜花保鲜剂”中SOeq\o\al(2－,4)、MnOeq\o\al(－,4)、K＋的物质的量浓度分别为多少？写出计算式。[答案](1)蔗糖，eq\f(25,171)mol·L－1或0.146mol·L－1(2)c(SOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(0.50,174)mol·L－1＝eq\f(1,348)mol·L－1c(MnOeq\o\al(－,4))＝eq\f(0.50,158)mol·L－1＝eq\f(1,316)mol·L－1c(K＋)＝2c(SOeq\o\al(2－,4))＋c(MnOeq\o\al(－,4))＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,174)＋\f(1,316)))mol·L－1通过素材1和素材2溶液浓度和离子浓度的计算，培养学生对实际问题情境“宏观辨识与微观探析和科学探究与证据推理”的核心素养。1．下列说法正确的是()A．1.8gH2O完全电解得到4.48L气体(标准状况)B．1mol氢气所占的体积一定是22.4LC．在标准状况下，6.02×1023个Cu原子所占的体积约是22.4LD．在标准状况下，28gN2与CO的混合气体的体积为22.4LD[A项，H2O的摩尔质量为18g·mol－1,1.8gH2O(即0.1mol)完全电解得到0.1molH2和0.05molO2，在标准状况下的体积为3.36L，错误；B项，未指明温度、压强，1mol氢气所占的体积不一定是22.4L，错误；C项中的Cu不是气体，而气体摩尔体积只适用于气体体积的计算，错误；D项，N2和CO的摩尔质量均为28g·mol－1，则混合气体的体积V＝n·Vm＝eq\f(m,M)·Vm＝eq\f(28g,28g·mol－1)×22.4L·mol－1＝22.4L，正确。]2.如图表示某条件下H2S气体的体积与质量的关系，则该条件下的气体摩尔体积为()A．22.0L·mol－1B．22.4L·mol－1C．22.8L·mol－1D．23.2L·mol－1C[27.2gH2S气体的物质的量n＝eq\f(27.2g,34g·mol－1)＝0.8mol，则Vm＝eq\f(18.24L,0.8mol)＝22.8L·mol－1，C正确。]3．NA代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是()A．在常温常压下，28gN2与CO混合物气体中所含的分子数目一定为NAB．标准状况下，17g氨气所含原子数目为NAC．在常温常压下，11.2L氮气所含的原子数目为NAD．通常状况下，NA个CO2分子占有的体积为22.4LA[温度和压强并不能影响气体的质量。因为N2和CO的摩尔质量相等均是28g·mol－1，所以28g混合气体的物质的量为1mol，分子数目一定为NA，A正确；17gNH3的物质的量为1mol，分子数目一定为NA，原子数目应为4NA，B错误；常温常压下气体的摩尔体积大于22.4L·mol－1，则11.2LN2所含的原子数目小于NA，C错误；NA个CO2分子的物质的量为1mol，但通常状况不是标准状况，1mol气体的体积不是22.4L，D项错误。]4．下列关于0.15mol·L－1的Na2SO4溶液的说法中，正确的是()A．1L溶液中含有Na＋、SOeq\o\al(2－,4)总数为0.3NAB．1L溶液中含有Na＋数目是0.15NAC．1L溶液中Na＋的浓度是0.3mol·L－1D．2L溶液中含有SOeq\o\al(2－,4)的浓度是0.3mol·L－1C[0.15mol·L－1的Na2SO4溶液中Na＋、SOeq\o\al(2－,4)的浓度分别是0.3mol·L－1和0.15mol·L－1。]5．(素养题)乙酸是实验室常用的一种化学试剂，某乙酸试剂瓶上标签的部分内容如图所示。利用标签提供的信息，回答下列问题：(1)乙酸的摩尔质量为________。(2)若该乙酸溶液的密度为1.02g·cm－3，此乙酸溶液的物质的量浓度为________。(3)某实验中要用2mol·L－1的乙酸溶液500mL，则需取用上述乙酸溶液________mL进行稀释。[解析](1)乙酸的相对分子质量是60，则其摩尔质量为60g·mol－1。(2)若该乙酸溶液的密度为1.02g·cm－3，则乙酸溶液的物质的量浓度c＝eq\f(1000ρω,M)＝eq\f(1000×1．02×36%,60)mol·L－1＝6.12mol·L－1。(3)某实验中要用2mol·L－1的乙酸溶液500mL，则需取用题述乙酸溶液eq\f(2mol·L－1×0.5L,6.12mol·L－1)≈0.163L＝163mL进行稀释。[答案](1)60g·mol－1(2)6.12mol·L－1(3)163课后训练巩固提升1.0.56g氧化钙恰好与20mL盐酸反应,则此盐酸中c(HCl)为()A.0.10mol·L-1 B.0.20mol·L-1C.0.50mol·L-1 D.1.00mol·L-1答案:D解析:CaO+2HClCaCl2+H2O 56g2mol0.56gc(HCl)×20×10-3L则:56g0.56g=2molc(HCl)×20×12.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,则原溶液中硫酸铜的物质的量浓度为()A.0.5mol·L-1 B.0.25mol·L-1C.0.025mol·L-1 D.0.125mol·L-1答案:B解析:Fe+CuSO4FeSO4+CuΔm1mol 8gn(CuSO4)(8.2-8)gn(CuSO4)=1mol×0.2g8g=0.025mol,c(CuSO4)=0.025mol0.3.将铁加入100mL某浓度的盐酸中恰好完全反应,反应后生成的气体为VL(标准状况下),将铝加入100mL2mol·L-1氢氧化钠溶液中恰好完全反应,充分反应后生成的气体为3VL。下列说法正确的是()A.铁和铝的物质的量相等B.原盐酸中c(HCl)=2mol·L-1C.铁加入盐酸中发生反应的离子方程式为2Fe+6H+2Fe3++3H2↑D.盐酸与氢氧化钠溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶3答案:B解析:铝与氢氧化钠溶液的反应为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑2mol2mol 3moln(Al) 0.1L×2mol·L-1 n(H2)2mol0.1L×2mol·L-1=3moln(H2),解得n(H2)=0.3mol,2mol0.1L×2mol·L-1=2moln(Al),解得n(Al)=0.2mol,由铝与氢氧化钠溶液反应生成的气体为3VL,得3V22.4L·mol4.等质量的两份铝分别与适量的稀硫酸和NaOH溶液完全反应,若消耗两溶液的体积相同,则稀硫酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度之比为()A.3∶2 B.2∶3C.2∶1 D.1∶2答案:A解析:2Al~3H2SO42Al~2NaOH2 3 22等量的Al消耗H2SO4和NaOH的物质的量之比是3∶2。又因它们体积相同,则物质的量浓度之比等于物质的量之比。5.在500mLNaOH溶液中加入足量铝粉,反应完全后共收集到标准状况下的气体33.6L,该溶液中NaOH的物质的量浓度为()A.1mol·L-1 B.2mol·L-1C.1.5mol·L-1 D.3mol·L-1答案:B解析:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑ 2mol 67.2L n(NaOH) 33.6Ln(NaOH)=2mol×33.c(NaOH)=1mol0.5L=2mol6.铝、钠混合物投入足量的水中,充分反应后,得到澄清溶液,并收集到4.48LH2(标准状况),若钠的物质的量为0.1mol,则铝的物质的量为()A.0.2mol B.0.1molC.0.05mol D.0.025mol答案:B解析:0.1molNa产生H2的物质的量为0.05mol,生成0.1molNaOH,而反应共释放H2为4.48L22.4L·mol-1=0.2mol,2Al~2NaOH~3H222 3X0.1mol 0.15molx=0.1mol。7.已知Fe+SFeS,FeS+2HClFeCl2+H2S↑,2H2S+3O22SO2+2H2O,一定量的铁粉和9g硫粉混合加热,待其反应后再加入过量盐酸,将生成的气体完全燃烧,共收集得9g水,则加入的铁粉质量为()A.14g B.42g C.56g D.28g答案:D解析:设加入的铁粉的质量为x。根据各步反应的定量关系,可列出关系式:FeFeS(铁守恒)H2S(硫守恒)H2O(氢守恒)FeH2(Fe与HCl反应)H2O(氢守恒)推出:Fe~H2O56 18x 9g56x=28g,即加入的铁粉为28g。8.0.3mol氯气与足量的金属M反应,生成0.2molMCln,则n等于()A.1 B.2 C.3 D.4答案:C解析:根据氯原子守恒,可知0.3molCl2与0.2molMCln均含0.6molCl。9.将4.6g金属钠投入足量水中,充分反应后得ag溶液;将4.8g金属镁投入足量盐酸中,充分反应后得bg溶液,假设水的质量与盐酸的质量相等,则反应后两溶液的质量关系式为()A.a=b B.a>bC.a<b D.无法判断答案:A解析:溶液的质量等于金属和水或酸的质量之和减去放出H2的质量。2Na+2H2O2NaOH+H2↑46 24.6g 0.2ga=4.6+m(H2O)-0.2=4.4+m(H2O)Mg+2HClMgCl2+H2↑24 24.8g 0.4gb=4.8+m(盐酸)-0.4=4.4+m(盐酸)因为m(H2O)=m(盐酸),所以a=b。10.如图是某学校实验室从化学试剂商店买回来的氢氧化钠试剂标签上的部分内容。某同学从该试剂瓶中取出24.0g固体,配成1L溶液,请计算:氢氧化钠化学纯(CP)500g品名:氢氧化钠化学式:NaOH相对分子质量:40(1)所得氢氧化钠溶液中溶质的物质的量浓度为。

(2)从所得氢氧化钠溶液中取出200mL放入烧杯中,投入足量的金属铝,完全反应后,产生的气体在标准状况下的体积为。

答案:(1)0.6mol·L-1(2)4.032L解析:n(NaOH)=m(NaOH)M(NaOH)=24.0g40g·2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑ 2mol 22.4L×30.6mol·L-1×0.2L V(H2)V(H2)=0.6mol·L11.某学习小组用下图装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。(1)A中试剂为。

(2)B中发生反应的化学方程式为

。

(3)若实验用铝镁合金的质量为ag,测得氢气体积为bmL(已换算为标准状况),B中剩余固体的质量为cg,则铝的相对原子质量为。

答案:(1)NaOH溶液(2)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑(3)33600解析:(1)Mg、Al均可以与酸反应,因此不可以用酸来实验,由于Al可以与碱溶液反应而Mg不可以,则可以用NaOH溶液与Al反应制得H2,然后用排水法收集H2,以计算Al的量。(2)B中发生的是Al与碱溶液的反应。(3)(a-c)g即为铝的质量,再除以Al的物质的量即为铝的摩尔质量。而n(Al)可以由产生的H2的量求得。12.完成下面有关钠、镁、铝的计算及判断。(1)取wg钠、镁、铝分别与足量盐酸反应,在相同条件下产生氢气的体积之比是。

(2)取0.1mol钠、镁、铝分别与足量盐酸反应,在相同条件下产生氢气的体积之比是