专题三　以物质的量为中心的相关计算

专题三以物质的量为中心的相关计算期中期末·全优手册A卷·必备知识全优B卷·关键能力全优说明:选择题共21小题,每小题3分,共63分,每小题只有一个选项符合题目要求。可能用到的相对原子质量:H1He4C12N14O16Na23S32Cl35.5Fe56Cu64考向一阿伏加德罗常数1.(2024福建南平期中)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是

(

)A.2.3g金属钠与水反应失去的电子数为0.1NAB.0.2mol/LKAl(SO4)2溶液中,S

的个数为0.4NAC.2.24LSO2和CO2混合气体的氧原子个数为0.2NAD.标准状况下,4.48LH2O中,所含的氢原子数目为0.4NA

A解题思路2.3g金属钠的物质的量为0.1mol,与水反应时Na由0价→+1价,则失

去的电子数为0.1NA,故A正确;没有给出溶液体积,无法求算离子个数,故B错误;

没有标注气体所处状况,不能直接用22.4L/mol计算气体物质的量,故C错误;标

准状况下H2O不呈气态,4.48LH2O的物质的量不是0.2mol,故D错误。归纳总结

(1)气体摩尔体积的适用范围是气体,可以是单一气体,也可以是混合

气体,即与气体的种类无关。(2)标准状况下任何气体的气体摩尔体积均约为22.4L/mol,非标准状况下气体

摩尔体积可能是22.4L/mol,也可能不是22.4L/mol。2.(2024山西大学附中月考)NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是

(

)A.1molFeCl3溶于NaOH溶液中形成的胶体中含有NA个Fe(OH)3胶体粒子B.将1molCl2通入水中,溶液中Cl-、ClO-、HClO的数目之和小于2NAC.56g铁与氯气在一定条件下充分反应,最多消耗氯气的体积是33.6LD.235g核素

U发生裂变反应

U

n

Sr

Xe+1

n,净产生的中子

n)数为10NA

B解题思路1个Fe(OH)3胶体粒子是多个Fe(OH)3的聚集体,则胶体粒子个数小于

NA,故A错误;将1molCl2通入水中,部分Cl2与水反应,由Cl原子守恒得2n(Cl2)+n(Cl-)+n(ClO-)+n(HClO)=2mol,则溶液中Cl-、ClO-、HClO的数目之和小于2NA,故

B正确;56g(即1mol)铁与氯气在一定条件下充分反应(2Fe+3Cl2

2FeCl3),最多消耗1.5mol氯气,但气体所处状况未知,则氯气的体积不一定是33.6L,故C错

误;235g核素

U发生裂变反应

U

n

Sr

Xe+1

n,净产生

×(10-1)=9mol中子,故D错误。3.(2024江西赣州大余中学月考)NA为阿伏加德罗常数的值。HgS溶于“”

的反应如下:HgS+HNO3+HCl

H2HgCl4+NO↑+S+H2O(未配平)。下列叙述正确的是

(

)A.100mL10mol·L-1盐酸中含HCl分子数为NAB.标准状况下,生成2.24LNO时转移电子数为0.3NAC.该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶2D.生成9.6gS时,同时形成H—O键的数目为0.4NA

B审题指导

题给反应HNO3中N元素化合价由+5→+2,则氧化剂是HNO3;HgS中S

元素化合价由-2→0,则还原剂是HgS;根据得失电子守恒和原子守恒得化学方程

式为3HgS+2HNO3+12HCl

3H2HgCl4+2NO↑+3S+4H2O。解题思路盐酸中HCl完全电离为H+和Cl-,则溶液中不存在HCl分子,故A错误;

由审题指导可知,生成1molNO时转移3mol电子,则生成0.1molNO时转移0.3mol电子,故B正确;氧化剂(HNO3)与还原剂(HgS)物质的量之比为2∶3,故C错误;生成9.6g(即0.3mol)S时,同时生成0.4molH2O,即形成0.8molH—O键,故D错误。4.(2024河南新乡期末)我国科学家设计出仅需11步反应的人工合成淀粉路线,部

分转化过程如图所示。已知HCHO的沸点为-19.5℃,NA为阿伏加德罗常数的

值。下列说法正确的是

(

)

A.18g

H2O中含有的质子数为10NAB.“碳固定”时,每生成1molCH3OH,转移的电子数为6NAC.等质量的O2与O3中含有的氧原子数之比为3∶2D.标准状况下,等物质的量的HCHO与CO2所占的体积均为22.4LB解题思路18g

H2O中含有的质子数为

×(2+8)×NAmol-1=

NA,A项错误;等质量的O2与O3中含有的氧原子数之比为1∶1,C项错误;未给出气体的物

质的量,无法求算气体体积,D项错误。考向二阿伏加德罗定律及其推论5.(2024哈尔滨师大附中期中)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(式中NA为阿伏加德罗常数的值)

(

)A.

LB.

LC.

LD.

LB解题思路

ag某气体中含有的分子数为b,则cg该气体中含有的分子数为

×b=

,cg该气体的物质的量为

=

mol,标准状况下,cg该气体的体积为

mol×22.4L·mol-1=

L。故选B。6.(2024重庆十八中月考)常下,分别向三个气球(同一规格,忽略气球自身

的质量)中充入两种按体积比1∶1混合的气体,得到体积相等的①、②、③三个

气球(如图)。下列判断不正确的是

(

)

A.三个气球中所含气体的分子数相等B.三个气球中所含气体的物质的量相等C.三个气球中气体分子间的平均距离相等D.将三个气球放在空气中,只有一个往下沉D解题思路相同的压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子,

故A正确;常下,三个气球中气体的分子数相同,则气体的物质的量也相

同,故B正确;相同的压强下,任何气体粒子之间的平均距离可以看成是相

等的,故C正确;三个等体积的气球中充入的是两种按体积比1∶1混合的气体,

①、②、③的平均摩尔质量分别是3g/mol、51.5g/mol和54g/mol,3个气球放

在空气中,②、③往下沉,故D错误。7.(2024武汉期中)常下,某密闭容器中有一个可自由滑动的隔板(厚度不

计),将容器分成两部分,当左侧充入13.6gH2S,右侧充入3.6gN2和CO2的混合气

体时,隔板处于如图所示位置。保持压强不变,下列说法正确的是

(

)

A.右侧气体密度是同下氢气密度的36倍B.右侧混合气体中N2的质量为2.8gC.右侧再通入8.4gN2时,隔板向左移至2.5处D.右侧N2和CO2的物质的量之比为2∶1C审题指导左右两侧气体、压强相同,相同条件下,气体体积之比等于物质

的量之比,左右两侧气体体积之比为4∶1,则左右两侧气体物质的量之比为4∶

1,13.6gH2S的物质的量为

=0.4mol,所以右侧气体的物质的量=

=0.1mol。解题思路相同条件下,气体的密度之比等于其摩尔质量之比,右侧气体的平均

摩尔质量为

=36g/mol,混合气体的密度与氢气的密度之比为36∶2=18∶1,A错误;右侧气体的平均摩尔质量为36g/mol,由十字交叉法可列式:

,所以n(N2)∶n(CO2)=1∶1,右侧混合气体中N2的质量为1.4g,B、D错误;右侧再通入8.4gN2时,右侧气体的物质的量为0.1mol+

=0.4mol,两侧气体的物质的量相同,同下,两侧气体体积相同,则隔板向左移至2.5处,C正确。8.(2024云南师大附中期末)如图所示,向密闭容器内可某著名企业活塞的两边分别充入

CO2、H2和O2的混合气体(已知CO2体积占整个容器体积的

),将H2和O2的混合气体点燃,活塞先左弹,恢复室,活塞右滑并停留于容器的中央。下列说法

不正确的是

(

)

A.活塞某著名企业情况说明H2燃烧放热,且该反应气体分子数减少B.反应前,活塞左右两边气体原子数之比为3∶8C.原来H2和O2的体积之比一定是3∶1D.反应后恢复到室温,活塞左右两边气体的物质的量相等C解题思路将H2和O2的混合气体点燃,活塞先左弹,说明反应放热,之后活塞右滑

并停留于容器的中央,说明反应气体分子数减少,故A正确;在同下,气体

体积之比等于物质的量之比,反应前CO2体积占整个容器体积的

,则CO2和混合气体的体积之比为1∶4,物质的量之比为1∶4,原子数之比为(1×3)∶(4×2)=3∶

8,故B正确;假设CO2的物质的量为1mol,则氢气和氧气的混合气体的物质的量

为4mol,点燃后,氢气和氧气反应生成水,活塞右滑并停留于容器的中央,说明右

侧气体剩余1mol,若剩余1mol氢气,则原来氢气和氧气的物质的量之比为(2+

1)∶1=3∶1,若剩余1mol氧气,则原来氢气和氧气的物质的量之比为2∶(1+1)=1∶1,故C错误;反应后活塞停留于容器的中央,说明活塞左右两侧气体体积相等,

则同下,气体的物质的量相等,故D正确。9.(2024江苏盐城五校月考创新改编)NH4N3(叠氮化铵)分解反应生成N2

和H2,且两种气体的物质的量相等。下列说法错误的是

(

)A.叠氮化铵中N元素不止一种价态B.同下,分解产物中两种气体的体积比为1∶1C.分解产物的平均摩尔质量为14.5g·mol-1D.同下,分解产物中两种气体的密度比为14∶1C解题思路NH4N3中N

中N元素为-3价,

中N元素为-

价,故A正确;同下,气体体积与物质的量成正比,则两种气体的体积比为1∶1,故B正确;N2、H2的

物质的量相等,设均为1mol,则

=

=

=15g·mol-1,故C错误;同下,N2和H2的密度之比=摩尔质量之比=28∶2=14∶1,故D正确。考向三物质的量浓度的相关计算10.(2024云南大理月考创新改编)已知NA为阿伏加德罗常数的值,Na2S溶液中含

有Na+的数目为N,溶液的体积为100mL,该溶液中Na2S的物质的量浓度为

(

)A.N×10-2mol/LB.

mol/LC.

mol/LD.

mol/LD解题思路Na2S在溶液中全部电离为Na+、S2-,n(Na+)=

mol,则n(Na2S)=

mol,100mL硫化钠溶液中Na2S的物质的量浓度为

=

mol/L,故选D。11.(2024某省市中学月考)在标准状况下,将VLA气体(摩尔质量为Mg/mol)溶

于0.1L水中,所得溶液密度为dg/mL,则此溶液溶质的物质的量浓度为

(

)A.

mol/LB.

mol/LC.

mol/LD.

mol/LB解题思路根据题意,A气体的物质的量为

=

mol,质量为

mol×Mg/mol=

g,水的质量为0.1×1000mL×1g/mL=100g,该溶液溶质的物质的量浓度为

=

mol/L,故选B。12.(2024上海中学期中)t℃时,A的溶解度是Sg/100g水,其饱和溶液的密度为dg

/cm3,溶质物质的量浓度为cmol/L,溶质的质量分数为w,A的摩尔质量为Mg/mol,

实验测得向一定量含A的溶液中加入mgA或蒸发掉ng水后恢复到t℃,均为饱

和溶液。下列关系式正确的是

(

)A.S=

B.d=

C.w=

D.c=

D解题思路由“向一定量含A的溶液中加入mgA或蒸发掉ng水后恢复到t℃,

均为饱和溶液”可知,将mgA加入ng水中形成的溶液一定为饱和溶液,则A的

溶解度S=

,故A错误;mgA加入ng水中形成的饱和溶液中,A的物质的量为

mol,溶液的体积为

×10-3L,溶质物质的量浓度cmol/L=

mol/L=

mol/L,可推出d=

,故B错误、D正确;由“t℃时,A的溶解度是Sg/100g水”可知,饱和溶液溶质的质量分数w=

,故C错误。示公式c=

中,V是指溶液的体积,不是溶剂的体积,也不是溶质和溶剂的体积之和。计算时不能用溶剂的体积代替溶液的体积,应根据V=

计算溶液的体积。13.(2024山西大同一中月考)两种硫酸溶液,一种硫酸溶液的浓度为c1mol/L,密

度为ρ1g/mL;另一种硫酸溶液的浓度为c2mol/L,密度为ρ2g/mL,将它们等体积混

合后,所得溶液的密度为ρ3g/mL,则混合后硫酸的浓度为

(

)A.

mol/LB.

mol/LC.

mol/LD.

mol/LA解题思路设两种硫酸溶液的体积均为VL,两种硫酸溶液混合后,混合溶液的

质量为1000V(ρ1+ρ2)g,溶液中硫酸的物质的量为(c1+c2)Vmol,则混合后硫酸的

浓度为

mol/L=

mol/L,故选A。考向四守恒法在计算中的应用14.(2024太原五中阶段检测)12mL1.0mol/L的K2SO3溶液恰好与20mL0.4mol/

L的KXO4溶液完全反应。已知K2SO3被氧化为K2SO4,则X元素在还原产物中的

化合价为

(

)A.+1B.+2C.+3D.+4D解题思路

n(K2SO3)=1.0mol/L×0.012L=0.012mol,n(KXO4)=0.4mol/L×0.02L=

0.008mol,K2SO3在反应中被氧化成K2SO4,设X元素在还原产物中的化合价是x,

根据得失电子守恒,有0.012mol×2=0.008mol×(7-x),解得x=4,即X元素在还原产

物中的化合价为+4,故D正确。15.(2024威期中)某NaOH样品中含有少量Na2CO3、NaHCO3和H2O,经分

析测定,其中含NaOH85.6%(质量分数,下同),NaHCO36.2%,Na2CO35.8%,H2O2.4%。将此样品若干克投入60g23%的稀硫酸中,反应完全后,加入18g10.0%的

NaOH溶液能恰好中和。将反应后的溶液全部蒸干,可得固体的质量最接近

(

)A.25gB.10gC.15gD.20gD解题思路NaOH、Na2CO3、NaHCO3与硫酸反应均转化为Na2SO4,过量的硫酸

用NaOH溶液恰好中和,也生成Na2SO4,即蒸干反应后溶液得到的固体为Na2SO4,

利用S原子守恒可计算出Na2SO4的质量,即

×142g·mol-1≈20g,故选D。解后反思对于复杂的反应体系,利用原子守恒、电荷守恒或得失电子守恒能

更快地解题。16.(2024银川一中期末)一定质量FeO、Fe3O4的混合物,在足量H2气流中加热充

分反应,冷却后测得剩余固体全为铁单质,且比原固体混合物减轻了1.6g;将等

质量的原混合物与硫酸反应,欲使之完全溶解,需0.5mol·L-1的硫酸溶液的体积

至少为

(

)A.0.1LB.0.2LC.0.4LD.0.5LB解题关键混合物在足量H2气流中加热充分反应生成铁单质和H2O,固体减轻

的质量即为混合物中氧原子的质量;混合物与硫酸反应生成FeSO4和Fe2(SO4)3,

由电荷守恒可知S

的物质的量等于混合物中O2-的物质的量。解题思路由解题关键可知,混合物中氧原子的物质的量为

=0.1mol,由电荷守恒可得,S

的物质的量与FeO、Fe3O4混合物中O2-的物质的量相等,即n(H2SO4)=0.1mol,则需0.5mol·L-1的硫酸溶液的体积至少为

=0.2L,故选B。17.(2024福建师大附中期末)向100mLNaOH溶液中通入一定量CO2,充分反应

后,向所得溶液中逐滴加入0.1mol·L-1盐酸,产生CO2的体积与加入盐酸体积的关

系如图所示。下列说法不正确的是

(

)

A.0<V(盐酸)<25mL时发生的反应为H++C

HC

B.通入CO2后,溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3C.通入CO2的体积为168mLD.所用NaOH溶液中NaOH的物质的量浓度为0.1mol·L-1

C审题指导一开始滴加盐酸没有二氧化碳气体产生,25mL后开始有二氧化碳

生成,发生反应NaHCO3+HCl

NaCl+CO2↑+H2O,生成CO2消耗的盐酸体积多,说明通入CO2后,所得溶液中溶质为NaHCO3、Na2CO3,一开始滴加盐酸时发

生反应Na2CO3+HCl

NaHCO3+NaCl,可推知溶液中NaHCO3、Na2CO3的物质的量之比是2∶1。解题思路由审题指导可知,A、B正确;由碳原子守恒可得,反应产生的CO2的

体积等于通入的CO2的体积,滴入盐酸的体积为25~100mL时,发生反应NaHCO3

+HCl

NaCl+CO2↑+H2O,消耗HCl的物质的量是75×10-3L×0.1mol·L-1=0.0075mol,则反应产生二氧化碳的物质的量是0.0075mol,但题目未说明气体所处状况,故不能计算二氧化碳的体积,C错误;当消耗盐酸体积为100mL时,氢氧化钠全部转化为氯化钠,根据原子守恒,得n(NaOH)=n(NaCl)=n(HCl)=0.1L×0.1mol·L-1=0.01mol,则NaOH溶液中NaOH的物质的量浓度为

=0.1mol·L-1,D正确。18.硫酸铝、硫酸钾、明矾[KAl(SO4)2·12H2O]三种物质组成的混合溶液中,当S

的浓度为0.20mol·L-1时,加入等体积的0.20mol·L-1的KOH溶液(混合后溶液体积变化忽略不计),使生成的白色沉淀恰好溶解,那么原混合溶液中K+的浓度

是

(

)A.0.20mol·L-1B.0.25mol·L-1

C.0.225mol·L-1D.0.45mol·L-1

B解题思路Al2(SO4)3、K2SO4、KAl(SO4)2·12H2O组成的混合溶液中含有Al3+、

K+和S

,加入KOH溶液,Al3+反应生成Al(OH)3白色沉淀,当沉淀恰好溶解时生成[Al(OH)4]-,混合后溶液体积变化忽略不计,根据关系式Al3+~4OH-可知,原溶液中

的Al3+的浓度为0.20mol·L-1×

=0.05mol·L-1,S

的浓度为0.20mol·L-1,设原混合溶液中K+的浓度为cmol·L-1,根据电荷守恒:c+0.05×3=0.20×2,解得c=0.25,故

选B。19.(2024河南南阳一中月考)用n(NaOH)为0.6mol的NaOH浓溶液吸收一定量的

氯气,充分反应后溶液中只含有NaCl、NaClO、NaClO3三种溶质。下列判断正

确的是

(

)A.n(NaCl)∶n(NaClO)∶n(NaClO3)可能为9∶3∶1B.反应中转移电子的物质的量可能为0.6molC.被吸收的氯气的物质的量为0.6molD.n(Na+)∶n(Cl-)可能为9∶5D解题思路Cl2中Cl元素的化合价一部分由0升高到+5、+1,另一部分由0降低到

-1,若n(NaCl)∶n(NaClO)∶n(NaClO3)=9∶3∶1,则不符合氧化还原反应中得失

电子守恒原则,A错误。氯气与NaOH反应生成NaCl和NaClO时转移电子数最

少,此时0.6molNaOH消耗0.3molCl2,转移电子的物质的量为0.3mol,反应生成

NaCl和NaClO3时转移电子数最多,此时0.6molNaOH消耗0.3molCl2,移转电子

的物质的量为0.5mol,因此反应生成NaCl、NaClO、NaClO3时转移电子的物质

的量为0.3~0.5mol,B错误。0.6molNaOH反应消耗0.3molCl2,C错误。当氧化

产物只有NaClO时,n(Na+)∶n(Cl-)=2∶1,当氧化产物只有NaClO3时,n(Na+)∶n(Cl-)=6∶5,则n(Na+)∶n(Cl-)可能为9∶5,D正确。考向五其他法在计算中的应用20.(2024长沙一中期中)将CO和O2的混合气体(共1mol)完全反应后通过足量的

Na2O2,充分反应后,气体体积变为11.2L(已换算成标准状况),原混合气体中O2的

质量可能为

(

)A.32gB.12.8g

C.8gD.6.4gC解题思路设原混合气体中CO的物质的量为xmol,O2的物质的量为ymol,x+y=

1①,反应后气体体积变为11.2L(已换算成标准状况),即0.5mol,说明反应后气体

物质的量的减少量为0.5mol。如果反应中O2过量,则有如下关系:2CO+O2

2CO2

Δnx

x

2Na2O2+2CO2

2Na2CO3+O2

Δn