第三节化学中常用计量【知识网络】【易错指津】1.使用摩尔时,一定要指出物质的名称或写出化学式。
如1molH2,1molH+,而不能写成“1mol 氢”。
2.阿伏加德罗常数的标准是人为规定的。
如果改变了它的标准,则摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等均发生改变。
而质量、粒子数、一定质量的气体体积、气体密度等客观存在因素并不会因此而改变。
3.物质的量是指微观粒子多少的物理量。
微观粒子可以是分子、原子、电子、质子、中子以及他们的特定组合。
物质的量与物质的质量有关而与物质所处的状态无关。
4.对题目所问微粒种类有所忽视。
如误认为“2g氢气所含氢原子数目为N A”说法正确。
5.摩尔质量与温度、压强无关;不同的物质一般不同。
(H3PO4和H2SO4;CO、C2H4、N2;CaCO3和KHCO3相同)6.对气体摩尔体积的概念不清。
气体摩尔体积是对气体而言,并且是在标准状况下1mol气体的体积。
若不在标准状况下或不是气体就不适用。
如:标准状况下,辛烷是液体,不能用气体摩尔体积进行计算。
固体和液体也有摩尔体积,但一般没有相同的数值。
标准状况(0℃,1.01×105Pa)不同于通常状况(25℃,1.01×105Pa)。
7.物质的量的大小,可衡定物质所含微粒的多少,但物质的量的数值并不是微粒的个数,它的个数应该是物质的量乘以6.02×1023mol-`。
8.气体摩尔体积使用的条件是:前提——标准状况;是指气体本身的状况,而不是外界条件的状况,因此就不能说“1mol水蒸气在标准状况下所占的体积是22.4L”。
研究对象是——气体(包括混合气体),但概念中的“任何气体”却不包括一些易挥发性物质的蒸气,如水蒸气、溴蒸气、碘蒸气等。
量的标准是——1mol,结论——约是22.4L,此外还应注意:并非只有标准状况下,1mol气体的体积才约是22.4L。
9.外界温度和压强影响气体体积的大小,但气体的质量和物质的量的多少则不受其影响。
10.对阿伏加德罗常数的判断题:(1)若给出物质的体积:一看是否为标准状况下----不为标准状况无法求n;二看物质在标准状况下是否为气体---不为气态无法求n;(2)若给出气体的物质的量或质量:粒子数与外界条件无关;(3)若是惰性气体,注意为单原子分子;(4)若是气体单质,不一定是双原子分子;(5)其他:联系水解、电解、P4(6个P-P键)、SiO2(Si-O四键)等。
【典型例题评析】例1下列说法正确的是(N表示阿伏加德罗常数的值)(1999年全国高考题)A.28g氮气所含的原子数目为NB.4g金属钙变成钙离子时所失去的电子数目为0.1NC.1mol甲烷的质量与N个甲烷分子的质量之和相等D.标准状况下,22.4L甲烷与乙炔混合物所含的分子数为N思路分析:28g氮气(双原子分子)物质的量为1mol,其氮原子数目为2N而不是N;4g金属钙即0.1mol,因Ca-2e-=Ca2+,钙失去的电子数目为0.2N;1mol甲烷含N个甲烷分子,C对;D项考查了气体摩尔体积的一个要点:“任何气体”,其中也包括混合气,也对。
答案:C、D方法要领:1.阿伏加德罗常数的运用是高考考查和命题的热点。
如:已知物质的质量,物质的量,物质的体积,求粒子的数目或比较其粒子的数目大小;已知溶液的体积和浓度,求溶液中溶质的粒子的数目,或比较其粒子的数目大小;已知粒子的数目,求物质的质量,物质的量,物质的体积,溶液中溶质的粒子的浓度或溶液的浓度;物质在发生氧化还原反应时电子转移的数目。
2.解题时要特别注意所给的条件,求什么粒子数,审题要仔细,这种题型高考年年考,但失分者依然较多,主要失误在审题不够仔细。
审题时应注意如下细节:(1)物质的状态:水在标准状况下时为液态或固态;SO3在标准状况下为固态,常温常压下为液态;在标准状况下,碳原子数大于4而小于16的烃为液态,大于等于16的烃为固态。
(2)某些物质的分子中的原子个数,如惰性气体、臭氧(O3)、白磷(P4)等。
(3)一些物质结构中化学键的数目,如SiO2(Si-O四键)、Si、P4(6个P-P键)等。
(4)特别物质的摩尔质量,如D2O,T2O,18O2等。
(5)较复杂的氧化还原反应中,求算转移电子数,如Na2O2+H2O、电解Cu(NO3)2溶液等。
(6)在用到气体摩尔体积22.4L/mol时,必须注意所给物质是否为气体,如是气体看是否处于标况。
(7)某些离子或原子团水溶液中能发生水解反应,离子数目要改变。
例2设阿伏加德罗常数的符号为N A,标准状况下某种O2和N2的混合气体mg含有b个分子,则ng该混合气体在相同状况下所占的体积(L)应是(1998年上海市高考题)A.22.4nb/mN AB.22.4mb/nN AC.22.4nN A/mbD.nbN A/22.4m思路分析:气体体积等于气体物质的量乘以气体摩尔体积:V=n×V m,本题只要求出n即可.气体的摩尔质量为mN A/b g.mol-1,n=m/M=n g/[mN A/b g.mol-1]=nb/mN A mol。
答案:A一题多解:法二:n g该混合气体所含有的分子数为nb/m个,则在标准状况下所占体积为22.4nb/mN A。
法三:m g混合气体的n=b/N A,而对相同的混合气体,其质量之比等于物质的量之比:m/n=[b/N A ]/x ,x=nb/mN A mol ,V= nb/mN A mol ×22.4L/mol 。
法四:根据选项特点,利用比例求解.mg bng x x=bn/m ,结对照选项b 、m 、n 的组合方式,只有A 符合。
例3 根据阿伏加德罗定律判断,下列叙述中正确的是(1998年全国高考题)A.同温同压下两种气体的体积之比等于摩尔质量之比B.同温同压下两种气体的物质的量之比等于密度之比C.同温同压下两种气体的摩尔质量之比等于密度之比D.同温同体积下两种气体的物质的量之比等于压强之比思路分析:根据阿伏加德罗定律,在同温同压下,相同体积的气体其分子数相等,说明在该条件下两种气体的n 与它们的V 成正比,而体积与摩尔质量的大小无关,A 错;同理,n 与密度也不成正比关系,B 项错;对C 项211222111221221121M M V M n V M n V m V m V m V m ====ρρ,故C 项对。
D 项显然对。
答案:C 、D引申发散:这类试题以阿伏加德罗定律为基点,向摩尔质量、密度、气体摩尔体积等常见的物理量外延,运用阿伏加德罗定律进行推论,阿伏加德罗定律推论(可由PV=nRT 推出)①同T P :V 1/V 2=n 1/n 2 ②同T V :P 1/P 2=n 1/n 2 ③同T ρ:M 1/M 2=1ρ/2ρ ④同T P m :V 1/V 2=M 2/M 1 ⑤同T V m :P 1/P 2=M 2/M 1 ⑥同T ρ:P 1/P 2=M 2/M 1 例4 在一定体积的密闭容器中放入3L 气体R 和5L 气体Q ,在一定条件下发生反应: 2R(气)+5Q(气)=4X(气)+nY(气)。
反应完全后,容器温度不变,混合气体的压强是原来的87.5%,则化学方程式中n 值是(1998年全国高考题)A.2B.3C.4D.5思路分析: 2R (气)+5Q (气)=4X (气)+nY (气)起始量 3L 5L变化量 2L 5L 4L nL最终量 1L 0L 4L nL根据阿伏加德罗定律知:同温同体积下,压强与物质的量成正比:2,5341%5.87,=+++==n n n n P P 前后前后。
一题多解:本题看上去为一化学计算题,实际上根据反应后混合气体的压强是原来的87.5%可知,反应为体积缩小的反应。
由于反应物化学计量数之和为2+5=7,故反应后的化学计量数4+n<7,n<3,对照选项只有A 符合题意。
答案:A方法要领:据阿伏加德罗定律的推论,结合题中数据求解。
在高考选择的计算题中,一般都有巧解。
若用常规解法也能完成,但会浪费很多时间,在平时答卷中应尽量挖掘巧解计算的方法。
例5 为了测定某烷烃样品(丁烷,并含有少量丙烷等气态烃)的平均相对分子质量,设计了下面的实验:(2000年高考试测题)①取一个配有合适胶塞的洁净、干燥的锥形瓶,准确称量,得到质量m 1。
②往锥形瓶中通入干燥的该烷烃样品,塞好胶塞,准确称量;重复操作,直到前后两种次称量结果基本相同,得到质量m 2。
③往锥形瓶加满水,塞好胶塞,称量得到质量m 3。
已知实验时的温度T (K ),压强p (kPa ),水的密度水ρ(g/L ),空气的平均相对分子质量29.0,空气的密度空气ρ(g/L ),回答下面问题:(1)本实验的原理是(具体说明) 。
(2)步骤②中为什么要重复操作,直到前后两次称量结果基本相同?(3)具体说明本实验中怎样做到每次测量都是在相同的体积下进行的?(4)本实验中收集气体样品的操作,可选用的方法是 (填图中标号)。
(5)锥形瓶内空气的质量(m 空气)是 (列出算式)。
(6)瓶中样品的质量(m 样品)是 (列出算式)。
(7)由实验测得该烷烃的平均相对分子质量是 (列出算式)。
思路分析:(1)根据阿伏加德罗定律,同温同压下,两种体积相同的气体的质量之比等于它们的相对分子质量之比。
(2)要使前后两种次称量结果基本相同,从操作角度看,是要使瓶内充满样品气体,或通入样品气体要有足够长的时间。
所以答案是“为了保证瓶内的空气已完全被排出,并充满了样品气”。
(3)抓住题中“一个配有合适胶塞的锥形瓶”可知,要做到每次测量都是在相同体积下进行,关键是要控制每次胶塞插入瓶口的深浅相同。
所以答案是“第一次称量前塞紧胶塞后,在瓶口处作一记号,以后每次测量,胶塞塞入瓶口的位置都以此为准”。
(4)要根据定量实验要求来选择气体的收集方法,如果是定性实验显然可以用向下排空气法或排水法两种方法收集,但由于本实验中收集完后,还要连瓶一起称量,且由于瓶内气体的质量的绝对值较小,稍有误差就会对实验结果产生较大的影响,所以不能选排水法,只能选用向下排空气法。
答案是D 。
(5)~(7):根据物理学中有关浮力的原理,在空气中称量时,称量物体必定要受到空气的浮力,由此可得出(这是各小题中列计算式的关键)①m 1=m 瓶+m 空气,②m 2=m 瓶+m 样品,③m 3=m 瓶+m 水,明确了这几个测定量的物理意义后,就容易获得后几个小题的答案:③-①得:m 3-m 1=m 水-m 空气因为m 水>>m 空气,所以m 水=m 3-m 1V 瓶=m 水/ρ水=(m 3-m 1)/ρ水,m 空气=ρ空气×V 瓶= ρ空气×(m 3-m 1)/ρ水②-①得:m 样品=(m 2-m 1)+m 空气因为M 样品/M 空气=m 样品/m 空气,所以M 样品=M 空气×m 样品/m 空气=29×m 样品/m 空气答案:(1)(2)(3)见划线;(4)D ;(5)(m 3-m 1)空气ρ/(水ρ-空气ρ);(6)m 2-m 1+m 空气[或答(m 2-m 1)+(m 3-m 1)空气ρ/(水ρ-空气ρ)];(7)空气样品m m ⨯0.29 方法要领:运用气体摩尔体积知识和实验知识分析。