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第二章　物质的量
第1讲　物质的量
必备知识·整合
一、物质的量　摩尔质量
1.物质的量
(1)物质的量与阿伏加德罗常数。
6.02×1023
原子
分子
n·NA
2.摩尔质量
相对
相对分子质量
原子质量
[理解·辨析]
判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)1 mol H2O中含有2 mol氢和1 mol氧。(　　)
解析:(1)1 mol H2O中含有2 mol H和1 mol O。
(2)12 g 12C中所含碳原子的数目约为6.02×1023。(　　)
(3)2 mol CO2的摩尔质量是1 mol CO2的摩尔质量的2倍。(　　)
解析:(3)CO2的摩尔质量为44 g·mol-1。
×
√
×
×
二、气体摩尔体积　阿伏加德罗定律
1.影响物质体积的因素
数目
L·mol-1(或L/mol)
22.4L·mol-1
(2)阿伏加德罗定律的推论。
体积
相同
[理解·辨析]
判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)不同的气体,若体积不同,则它们所含的分子数一定不同。(　　)
解析:(1)1 mol的气体在温度和压强不同时体积不同,但它们所含的分子数相同。
(2)标准状况下,11.2 L O2和H2的混合气体所含原子数约为6.02×1023。(　　)
(3)同温、同体积的条件下,等质量的SO2和O2的压强之比为2∶1。(　　)
解析:(3)同温、同体积条件下,压强之比等于其物质的量之比,等质量的SO2和O2的压强之比为1∶2。
(4)常温常压下,28 g N2和CO的混合气体的体积约为22.4 L。(　　)
解析:(4)在常温常压下,气体摩尔体积不为22.4 L·mol-1。
×
√
×
×
三、物质的量浓度及计算
1.物质的量浓度
单位体积
mol/L(或mol·L-1)
浓度
物质的量
2.溶质的质量分数
溶质
溶液
[理解·辨析]
判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)1 L水中溶解5.85 g NaCl所形成的溶液的物质的量浓度为0.1 mol·L-1。
(　　)
解析:(1)1 L水中溶解5.85 g NaCl形成的溶液体积不为1 L。
(2)将25 g CuSO4·5H2O晶体溶于75 g水中所得溶质的质量分数为25%。(　　)
解析:(2)25 g CuSO4·5H2O晶体溶于75 g水中所得溶液的溶质是CuSO4,溶质的质量小于25 g,故质量分数小于25%。
(3)从100 mL 5 mol·L-1H2SO4溶液中取出了 10 mL,所得硫酸的物质的量浓度为 0.5 mol·L-1。(　　)
(4)50 mL 1 mol·L-1FeCl3溶液与150 mL 3 mol·L-1 NaCl溶液中c(Cl-)相等。
(　　)
×
×
×
√
关键能力·提升
考点一　物质的量　摩尔质量
物质的量及相关计算
C
(1)C项参加反应的HNO3与被还原的HNO3,有什么区别
(2)根据物质的质量,怎样计算某种粒子的数目
1.“物质的量”是国际单位制中的一个基本物理量,下列有关说法正确的是
(　 　)
A.2 g H2含有1 mol氢分子
B.1 mol H2O由1 mol H2和1 mol O构成
C.1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子
D.质量相等的CO和CO2,物质的量之比为2∶3
A
解析:0.5 mol Na2SO4中含有的离子数为0.5×3NA=1.5NA,含氧原子的物质的量为0.5 mol×4=2 mol,质量为2 mol×16 g·mol-1=32 g。
2.在0.5 mol Na2SO4中含有的离子的个数和氧原子的质量分别是(NA代表阿伏加德罗常数的值)(　 　)
A.1.5NA　2 mol
B.1.5NA　32 g
C.3.01×1023　4 mol
D.NA　64 g
B
3.材料科学家研究发现了首例带结晶水的晶体在 5 K下呈现超导性。据报道,该晶体的化学式为Na0.35CoO2·1.3 H2O。若用NA表示阿伏加德罗常数的值,试计算12.2 g该晶体中含氧原子数约为　　　 　,氢原子的物质的量约为
　　　　mol(已知Na0.35CoO2·1.3 H2O的摩尔质量为122 g·mol-1)。
答案:0.33NA　0.26
摩尔质量及相关计算
D
(1)请列出该氯原子摩尔质量的两种表示方法。
(2)若该氯原子的质量为m g,其物质的量怎么用含a、b的代数式表示
B
2.下列叙述正确的是(　 　)
A.24 g镁与27 g铝中,含有相同的质子数
B.同等质量的氧气和臭氧中,电子数相同
C.1 mol重水与1 mol水中,中子数之比为2∶1
D.1 mol乙烷和1 mol乙烯中,化学键数目相同
解析:A项,Mg、Al均为1 mol,所含质子数分别为12NA和13NA,错误;B项,所含氧原子质量相同,则所含电子数相同,正确;C项,每个2H2O和H2O分子所含中子数分别为10和8,两者等物质的量时,所含中子数之比为10∶8=5∶4,错误;D项,1个 C2H6和1个C2H4中所含共价键数目分别为7和6,两者均为1 mol时,所含化学键数目不相同,错误。
B
[归纳拓展] 摩尔质量的“三性”
考点二　气体摩尔体积　阿伏加德罗定律
气体摩尔体积及其计算
1.CO和CO2是碳的两种重要氧化物,在标准状况下:
(1)14 g CO的物质的量为　　　　,体积为　　　　。
解析:(1)M(CO)=28 g·mol-1,则14 g CO的物质的量为0.5 mol,在标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L。
答案:(1)0.5 mol　11.2 L
1.CO和CO2是碳的两种重要氧化物,在标准状况下:
(2)4.4 g CO2所占的体积为　　　　。
解析:(2)4.4 g CO2的物质的量为0.1 mol,在标准状况下的体积为0.1 mol×
22.4 L·mol-1=2.24 L。
答案:(2)2.24 L
1.CO和CO2是碳的两种重要氧化物,在标准状况下:
(3)相同质量的CO和CO2的体积之比为　　　　。
答案:(3)11∶7
2.在一定条件下,m g NH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g)。按要求填空。
(1)若所得混合气体对H2的相对密度为d,则混合气体的物质的量为
　　　　,NH4HCO3的摩尔质量为　　　　　　(用含m、d的代数式表示)。
2.在一定条件下,m g NH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g)。按要求填空。
(2)若所得混合气体的密度折合成标准状况为ρ g·L-1,则混合气体的平均摩尔质量为　　　 　。
答案:(2)22.4ρ g·mol-1
(3)在该条件下,所得NH3、CO2、H2O(g)的体积分数分别为a%、b%、c%,则混合气体的平均相对分子质量为　 。
答案:(3)17a%+44b%+18c%
[归纳拓展] 计算气体摩尔质量的常用方法
(3)根据标准状况下气体的密度ρ:M=ρ×22.4 (g· mol-1)。
(5)对于混合气体,求其平均摩尔质量,上述计算式仍然成立;还可以用下式计
算:M=M1×a%+M2×b%+M3×c%……a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分
数(或体积分数)。
阿伏加德罗定律及推论的应用
(2022·天津模拟)向三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体,下列有关这三种气体的叙述中正确的是(　 　)
A.温度、压强相同时,三种气体的密度关系:H2>Ne>O2
B.质量、温度、压强均相同时,三种气体的体积关系:O2>Ne>H2
C.温度、密度相同时,三种气体的压强关系:H2>Ne>O2
D.温度、压强、体积均相同,三种气体的质量关系:H2>Ne>O2
C
(1)Ne、H2、O2三种气体的温度、压强和体积均相同,分子数和原子数之比是
多少
提示:根据阿伏加德罗定律可知,T、P、V相同时,N相同,即分子数之比为1∶1∶1;由分子组成可确定原子数之比为1∶2∶2。
(2)同温同压时,相同质量的Ne、H2、O2三种气体的物质的量之比是多少
1.(2022·安徽池州一中月考)在两个密闭容器中,分别充有质量相等的甲、乙两种气体,它们的温度和密度均相同。根据甲、乙的摩尔质量(M)的关系判断,下列说法中正确的是(　 　)
A.若M(甲)B.若M(甲)>M(乙),则气体摩尔体积:甲<乙
C.若M(甲)乙
D.若M(甲)>M(乙),则气体的体积:甲<乙
C
解析:若M(甲)乙,A错误;若M(甲)>M(乙),则物质的量
甲<乙,又因为气体体积相等,故气体摩尔体积甲>乙,B错误;同温同体积时,同质量的气体或混合气体,压强与摩尔质量成反比,C正确;由质量和密度相等可知,气体体积相等,D错误。
2.(2022·上海交大附中摸底)标准状况下,m g气体A与n g气体B所含分子数相同,下列说法不正确的是(　 　)
A.A与B相对分子质量之比为m∶n
B.同质量的A与B所含分子数之比为n∶m
C.标准状况下,同体积的A与B的质量之比为 m∶n
D.标准状况下,A与B的密度之比为n∶m
解析:由m g气体A与n g气体B所含分子数相同,可知A与B的摩尔质量之比为m∶n,即相对分子质量之比为m∶n,A正确;同质量的A与B的物质的量之比为n∶m,即所含分子数之比为 n∶m,B正确;标准状况下,同体积两者的物质的量相同,则质量之比为m∶n,C正确;标准状况下,密度之比等于摩尔质量之比,即密度比为m∶n,D错误。
D
[思维建模] 应用阿伏加德罗定律解题的一般思路
第一步,分析“条件”:分析题干中的条件,找出相同与不同。
第二步,明确“要求”:分析题目要求,明确所要求的比例关系。
第三步,利用“规律”:利用阿伏加德罗定律及其推论,根据条件和要求进行判断。
考点三　物质的量浓度
A
解答本题关键是结合题中信息理清下列关系:
B
A
C
[归纳拓展] 物质的量浓度的相关计算方法
(1)物质的量浓度的简单计算。
(2)溶液稀释、同种溶质的溶液混合的计算。
①溶液稀释。
a.溶质的质量在稀释前后保持不变,即m1w1=m2w2。
b.溶质的物质的量在稀释前后保持不变,即c1V1=c2V2。
②同种溶质的溶液混合:混合前后溶质的物质的量保持不变,即c1V1+c2V2=c混V混。
微专题4　常考常新的NA
阿伏加德罗常数的正误判断是全国各地历年高考的高频题型,通常以选择题形式呈现。命题时主要以阿伏加德罗常数为载体,结合气体摩尔体积、物质的组成结构、氧化还原反应及电离、水解等基本概念和理论,考查根据多种化学计量间的相互转化及其计算等。试题设计的相关选项中有较多的知识隐藏,一不小心就易进入命题人设计的陷阱中而导致判断错误。现从五方面入手,突破命题人设计的陷阱,从“源头”上找到解题突破口。
1.重“两看”,排“干扰”,突破陷阱
(1)看“气体”是否处于“标准状况”。常温常压(25 ℃,101 kPa)、室温
(20 ℃)都不是标准状况。
(2)看“标准状况”下物质是否为“气体”(如H2O、SO3、苯、CCl4、戊烷、HF等在标准状况下为非气态)。
(3)物质的量、物质的质量、摩尔质量不受温度、压强等外界条件的影响。
2.记“组成”,明“结构”,突破陷阱
(1)熟记特殊物质中所含粒子(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目,常考查的特殊粒子如Ne、D2O、18O2、O3、P4、H37Cl、—OH、OH-等。
(3)记有特定组成的物质,如最简式相同的物质,NO2和N2O4,乙烯和丙烯(C3H6)等;质量相同的乙烯和丙烯所含的原子数、电子数均相等;由同一种元素组成的不同单质,如O2、O3;相对分子质量相同的物质,如N2、CO、C2H4,Na2O2和Na2S等。
(4)明确物质中所含化学键的数目,如1 mol硅中含Si—Si的数目为2NA,1 mol SiO2中含Si—O的数目为4NA,1 mol白磷(P4)中含有的P—P的数目为6NA,1 mol S8含8NA S—S,再如一分子H2O2、CnH2n+2中化学键的数目分别为3、3n+1,苯环中不含碳碳双键等。
3.析“反应”,抓“价态”,突破陷阱
(1)同一种物质在不同反应中不同“角色”的判断。如Cl2和Fe、Cu等反应,Cl2
只作氧化剂,而Cl2和NaOH反应,Cl2既作氧化剂,又作还原剂。Na2O2与CO2或H2O反应,Na2O2既作氧化剂,又作还原剂,而Na2O2与SO2反应,Na2O2只作氧化剂。
(2)量不同,所表现的化合价不同。如Fe和HNO3反应,Fe不足,生成Fe3+,Fe过量,生成Fe2+。
(3)氧化剂或还原剂不同,所表现的化合价不同。如Cu和Cl2反应生成CuCl2,而Cu和S反应生成Cu2S。
(4)注意氧化还原的顺序。如向FeI2溶液中通入Cl2,首先氧化I-,再氧化Fe2+。
4.细“审题”,明“原理”,突破陷阱
(1)是否指明了溶液的体积。
(2)是否有弱电解质或可水解的盐,如1 L 0.1 mol·L-1的乙酸溶液和1 L
0.1 mol·L-1的乙酸钠溶液中含有CH3COO-的数目不相等且都小于0.1NA。
(3)所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=1的H2SO4溶液c(H+)=0.1 mol·L-1,与电解质的组成无关;而0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液,c(OH-)=0.1 mol·L-1,与电解质的组成有关。
5.记“隐含”,析“变化”,突破陷阱
(4)隐含“钝化”。如常温下,铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸发生“钝化”。
(2022·全国甲卷)NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　 　)
A.25 ℃,101 kPa下,28 L氢气中质子的数目为2.5NA
B.2.0 L 1.0 mol·L-1 AlCl3溶液中,Al3+的数目为2.0NA
C.0.20 mol苯甲酸完全燃烧,生成CO2的数目为1.4NA
D.电解熔融CuCl2,阴极增重6.4 g,外电路中通过电子的数目为0.10NA
C
(1)A项若将“25 ℃、101 kPa”改成“标准状况”,能否计算氢气中质子数目
(2)B项溶液中,Cl-数目能否计算
提示:AlCl3溶液中虽然Al3+部分水解,但对Cl-无影响,溶液中含n(Cl-)=2.0 L×
1.0 mol·L-1×3=6 mol,即含Cl-数目为6NA。
1.(2022·山东师大附中月考)NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是(　 　)
A.2.4 g Mg与一定量的浓硫酸完全反应,转移的电子数一定为0.2NA
B.78 g过氧化钠完全发生氧化还原反应时,转移的电子数一定为NA
C.32.5 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数一定小于0.2NA
D.Na2O2与二氧化碳反应生成标准状况下2.24 L O2转移的电子数为0.2NA
B
2.(2022·河北石家庄期末改编)每年10月23日上午6:02到晚上6:02被誉为“摩尔日”,这个时间的美式写法为6:02 10/23,外观与阿伏加德罗常数近似值6.02×1023相似。用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是(　 　)
A.标准状况下,4.48 L CO2所含有的分子数目为0.2NA
B.常温常压下,48 g O2含有的氧原子数目为3NA
C.4.6 g Na与足量氧气充分反应,转移电子的数目一定为0.2NA
D.0.2 mol/L的CaCl2溶液中,含有Cl-的数目为0.4NA
D
3.(2022·湖南师大附中月考)NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　 　)
A.17 g —OH与17 g OH-所含电子数目均为10NA
B.常温常压下,44 g N2O和CO2的混合气体含有的原子总数为3NA
C.常温常压下,40 g SiC中所含C—Si数目为2NA
D.1 mol丙烯和乙烷的混合物完全燃烧生成水分子数为6NA
解析:17 g —OH与17 g OH-均为1 mol,—OH所含电子数目为9NA,A错误;44 g N2O和CO2的混合物为1 mol,均为三原子分子,故混合气体含有原子总数为3NA,B正确;40 g SiC为1 mol,所含C—Si数目为4NA,C错误;乙烷和丙烯中均含6个H原子,故1 mol乙烷和丙烯中含6 mol氢原子,完全燃烧生成水分子数为3NA,D
错误。
B
4.(2022·广东实验中学三模)若用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述错误的是(　 　)
A.142 g Na2SO4和Na2HPO4的固体混合物中所含阴、阳离子的总数目为3NA
B.锌与某浓度的浓硫酸反应,生成SO2和H2的混合气体22.4 L(标准状况),锌失去电子数目为2NA
C.标准状况下,22.4 L甲烷和乙烯混合物中含碳氢共价键数目为4NA
D.0.1 mol/L的CH3COONH4溶液显中性,1 L该溶液中含CH3COO-数等于0.1NA
D
C
[思维建模] 解答阿伏加德罗常数类题目的思维步骤
学生必做实验(二)　配制一定物质的量浓度的溶液
1.主要仪器
天平、药匙、量筒、玻璃棒、 、 、 。
2.容量瓶的构造及使用
(1)构造及用途。
烧杯
容量瓶
胶头滴管
250mL
500mL
(2)查漏操作。
(3)使用容量瓶的注意事项。
①不能配制任意体积的溶液,只能配制容量瓶上规定容积的溶液;
②不能将固体(或浓溶液)直接放在容量瓶中溶解(或稀释);
③不能将过冷(或过热)的溶液转移到容量瓶中;
④向容量瓶中注入液体时,一定要用玻璃棒引流,防止溶液洒落;
⑤容量瓶不能用来长期贮存溶液。
倒立
180°
3.配制过程(以配制100 mL 1.00 mol·L-1NaCl溶液为例)
(1)计算:需NaCl固体的质量为 g。
(2)称量:根据计算结果,用 称量NaCl固体 g。
(3)溶解:将称好的NaCl固体放入烧杯中,加入适量蒸馏水溶解,并用玻璃棒搅拌。
(4)移液:待烧杯中的溶液 后,用玻璃棒引流将溶液注入 mL容量瓶。
(5)洗涤:用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒 次,洗涤液 .
,轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀。
(6)定容:将蒸馏水注入容量瓶,当液面距瓶颈刻度线 时,改用
滴加蒸馏水,至 。
(7)摇匀:盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀。
(8)装瓶、贴签。
5.85
天平
5.9
冷却至室温
100
2～3
全部注入容
量瓶
1～2 cm
胶头滴管
溶液的凹液面与刻度线相切
配制流程如图所示:
1.误差分析的思维流程
2.误差分析举例
(1)从改变溶质物质的量角度分析误差(用“偏大”“偏小”或“无影响”填空)。
①配制450 mL 0.1 mol·L-1的NaOH溶液,用托盘天平称取NaOH固体1.8 g:　　　　。
②配制500 mL 0.1 mol·L-1的硫酸铜溶液,用天平称取胆矾8.0 g:　　　　。
③配制NaOH溶液,用天平称量NaOH时,天平的两个托盘上放两张质量相等的纸片,其他操作均正确:　　　　。
④配制一定物质的量浓度的NaOH溶液,需称量溶质4.4 g,称量时物码放置颠倒:　　　。
⑤配制一定物质的量浓度的稀硫酸,用量筒量取浓硫酸时,仰视读数:　　　　。
⑥定容时,加水超过刻度线,用胶头滴管吸取多余的液体至刻度线:　　　　。
⑦配制一定物质的量浓度溶液时,烧杯及玻璃棒未洗涤:　　　　。
解析:(1)②所需胆矾质量为0.5 L×0.1 mol·L-1×250 g·mol-1=12.5 g。③NaOH易吸水潮解。④实际称量质量为4 g-0.4 g=3.6 g。
答案:(1)①偏小　②偏小　③偏小　④偏小　⑤偏大　⑥偏小　⑦偏小
2.误差分析举例
(2)从改变溶液体积角度分析误差(用“偏大”“偏小”或“无影响”填空)。
①配制NaOH溶液时,将称量好的NaOH固体放入小烧杯中溶解,未经冷却立即转移到容量瓶中并定容:　　　　。
②定容摇匀后,发现液面下降,继续加水至刻度线:　　　　。
③定容时仰视刻度线:　　　　。
④定容摇匀后少量溶液外流:　　　　。
⑤容量瓶中原有少量蒸馏水:　　　　。
解析:(2)①NaOH溶于水放热,溶液的体积比室温时大,应恢复至室温后再移液、定容。
答案:(2)①偏大　②偏小　③偏小　④无影响　⑤无影响
[易错易混] 容量瓶读数引起的误差图示分析
(1)仰视容量瓶刻度线[图(a)],导致溶液体积偏大,结果偏低。
(2)俯视容量瓶刻度线[图(b)],导致溶液体积偏小,结果偏高。
1.(2022·全国乙卷,27节选)由CuSO4·5H2O配制CuSO4溶液,下列仪器中不需要的是　　　　　　　(填仪器名称)。
解析:由CuSO4·5H2O配制溶液,需用天平称量CuSO4·5H2O的质量,称量好放烧杯中,用量筒量取一定体积水溶解固体,实验中不用的仪器有分液漏斗和球形冷凝管。
答案:分液漏斗和球形冷凝管
2.(2022·广东卷节选)食醋是烹饪美食的调味品,有效成分主要为醋酸(用HAc表示)。HAc的应用与其电离平衡密切相关。25 ℃时,HAc的Ka=1.75×10-5=10-4.76。
(1)配制250 mL 0.1 mol·L-1的HAc溶液,需5 mol·L-1HAc溶液的体积为
　　　　mL。
解析:(1)溶液稀释过程中,溶质的物质的量不变,因此250 mL×0.1 mol·L-1=
V×5 mol·L-1,解得 V=5.0 mL。
答案:(1)5.0
2.(2022·广东卷节选)食醋是烹饪美食的调味品,有效成分主要为醋酸(用HAc表示)。HAc的应用与其电离平衡密切相关。25 ℃时,HAc的Ka=1.75×10-5=10-4.76。
(2)下列关于250 mL容量瓶的操作,正确的是　　　　(填字母)。
解析:(2)不能用手等触碰瓶口,以免污染试剂,应用瓶塞塞住容量瓶口,故A错误;定容时,视线应与刻度线相平,不能仰视或俯视,且胶头滴管尖嘴不能插入容量瓶内,故B错误;向容量瓶中转移液体,需用玻璃棒引流,玻璃棒下端位于刻度线以下,同时玻璃棒不能接触容量瓶口,故C正确;定容完成后,盖上瓶塞,将容量瓶来回颠倒,将溶液摇匀,颠倒过程中,左手食指抵住瓶塞,防止瓶塞脱落,右手扶住容量瓶底部,防止容量瓶从左手掉落,故D错误。
答案:(2)C　
1.(2022·浙江诸暨适应性考试)用浓硫酸配制 950 mL 2.50 mol·L-1稀硫酸,包括计算、量取、稀释、转移、定容等多个步骤,下列说法不适当的是(　 　)
A.图1仪器的规格应选择1 000 mL
B.图2稀释过程中应将浓硫酸加入水中
C.图3洗涤后需将洗涤液转入容量瓶
D.按图4操作加水至溶液凹液面与刻度线相平
解析:实验室没有950 mL规格的容量瓶,所以选择1 000 mL的容量瓶,故A正确;浓硫酸稀释过程会释放大量的热,所以应将浓硫酸缓慢加入水中,并不断搅拌,故B正确;洗涤后的洗涤液中含有溶质,所以需将洗涤液转入容量瓶,故C正确;定容时当液面距刻度线1～2 cm时,改用胶头滴管继续滴加蒸馏水至凹液面与刻度线相平,故D错误。
D
2.(2022·江西南昌八一中学期末)Ⅰ.实验室要配制500 mL 0.2 mol/L NaOH溶液,请回答下列问题。
(1)配制过程中不需要使用的化学仪器有　　　　(填字母)。
A.烧杯 B.500 mL容量瓶
C.漏斗 D.胶头滴管
E.玻璃棒
答案:Ⅰ.(1)C
解析:Ⅰ.(1)溶液配制过程中需要烧杯溶解固体,需要500 mL容量瓶和胶头滴管定容,需要玻璃棒搅拌和引流,没有用到的是漏斗,应选择C。
(2)用天平称取氢氧化钠,其质量为　　　　g。
答案:(2)4.0
解析:(2)用天平称取m(NaOH)=c×V×M=0.2 mol/L×0.5 L×40 g/mol=4.0 g。
2.(2022·江西南昌八一中学期末)Ⅰ.实验室要配制500 mL 0.2 mol/L NaOH溶液,请回答下列问题。
(3)下列主要操作步骤的正确顺序是　　　　　(填序号)。
①称取一定质量的氢氧化钠,放入烧杯中,用适量蒸馏水溶解;
②加水至液面离容量瓶瓶颈刻度线下1～2 cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至凹液面与刻度线相切;
③待冷却至室温后,将溶液转移到500 mL容量瓶中;
④盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀;
⑤用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2～3次,洗涤液转移到容量瓶中。
答案:(3)①③⑤②④
解析:(3)实验操作的步骤为计算、称量、溶解、移液、洗涤移液、定容、摇匀等操作进行排序,所以其排列顺序为①③⑤②④。
2.(2022·江西南昌八一中学期末)Ⅰ.实验室要配制500 mL 0.2 mol/L NaOH溶液,请回答下列问题。
(4)如果实验过程中缺少步骤⑤,会使配制出的NaOH溶液浓度　　　　(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
答案:(4)偏低
解析:(4)因洗涤液中含有溶质,未将洗涤液转入容量瓶,溶质的质量减少,浓度偏低。
Ⅱ.如图为实验室某浓盐酸试剂瓶标签上的有关数据,试根据标签上的有关数据回答下列问题。
答案:Ⅱ.(5)11.9
盐酸
分子式:HCl
相对分子质量:36.5
密度:1.19 g/cm3
HCl的质量分数:36.5%
(5)该浓盐酸中HCl的物质的量浓度为　　　　mol/L。
Ⅱ.如图为实验室某浓盐酸试剂瓶标签上的有关数据,试根据标签上的有关数据回答下列问题。
盐酸
分子式:HCl
相对分子质量:36.5
密度:1.19 g/cm3
HCl的质量分数:36.5%
(6)取用任意体积的该浓盐酸时,下列物理量中不随所取体积的多少而变化的是
　　　　(填字母)。
A.溶液中HCl的物质的量 B.溶液的浓度
C.溶液中Cl-的数目
D.溶液的密度
答案:(6)BD
解析:(6)n=cV,即与溶液体积有关,A错误;溶液的浓度是均一的,与所取溶液的体积无关,B正确;N=nNA=cVNA,与溶液体积有关,C错误;溶液的密度是均一的,与所取溶液的体积无关,D正确。
Ⅱ.如图为实验室某浓盐酸试剂瓶标签上的有关数据,试根据标签上的有关数据回答下列问题。
盐酸
分子式:HCl
相对分子质量:36.5
密度:1.19 g/cm3
HCl的质量分数:36.5%
(7)某学生欲用上述浓盐酸和蒸馏水配制500 mL物质的量浓度为0.400 mol/L的稀盐酸。该学生需要量取　　　　mL上述浓盐酸进行配制。
答案:(7)16.8
解析:(7)稀释前后溶质的量不变,即V(浓盐酸)×11.9 mol/L=0.400 mol/L×
0.5 L,解得V(浓盐酸)≈0.016 8 L=16.8 mL。
答题规范(2)　容量瓶查漏操作
(2022·浙江浦江月考)下列关于容量瓶及其使用方法的叙述,正确的是(　 　)
①是配制一定物质的量浓度的溶液的专用仪器
②使用前要先检查容量瓶是否漏液
③容量瓶可以用来加热
④不能用容量瓶贮存配制好的溶液
⑤一定要用500 mL容量瓶配制250 mL溶液
A.①③ B.①②④
C.①②④⑤ D.①②③④
B
解析:容量瓶是配制一定物质的量浓度的溶液的专用仪器,由于有瓶塞,在使用前要先检查容量瓶是否漏液,但由于属于精密玻璃仪器,不能用来加热,不能贮存配制好的溶液,配制时,要选择相应规格的容量瓶,故③⑤不正确。综上分析B正确。
哪些实验仪器在使用前需检查是否漏液
提示:容量瓶、分液漏斗、酸式(或碱式)滴定管。
[答题规范] 容量瓶查漏操作
(1)规范操作:向容量瓶中加适量水,塞紧瓶塞,手指顶住瓶塞,倒立,用吸水纸检查是否有水珠渗出;如果不漏,再把塞子旋转180°,塞紧,倒置,用同样方法检查。
(2)答题关键:①装水;②倒立;③检查是否漏水;④旋转180°;⑤重复操作。
高考真题·导向
1.(2022·辽宁卷)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　 　)
A.1.8 g 18O中含有的中子数为NA
B.28 g C2H4分子中含有的σ键数目为4NA
C.标准状况下,22.4 L HCl气体中H+数目为NA
D.pH=12的Na2CO3溶液中OH-数目为0.01NA
A
D
C
D第1讲　物质的量
一、物质的量　摩尔质量
1.物质的量
(1)物质的量与阿伏加德罗常数。
(2)物质的量的规范表示。
x　+　mol　+　H2O
↓ ↓ ↓
数值 单位
(3)物质的量(n)、粒子数(N)、阿伏加德罗常数(NA)间的关系
n= N=n·NA,NA=。
2.摩尔质量
[理解·辨析]
判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)1 mol H2O中含有2 mol氢和1 mol氧。(　　)
(2)12 g 12C中所含碳原子的数目约为6.02×1023。(　　)
(3)2 mol CO2的摩尔质量是1 mol CO2的摩尔质量的2倍。(　　)
(4)1 mol N的质量为18 g·mol-1,与其相对分子质量相等。(　　)
解析:(1)1 mol H2O中含有2 mol H和1 mol O。
(3)CO2的摩尔质量为44 g·mol-1。
(4)1 mol N的质量为18 g,当摩尔质量的单位为g·mol-1时,其与相对分子质量在数值上相等。
答案:(1)×　(2)√　(3)×　(4)×
二、气体摩尔体积　阿伏加德罗定律
1.影响物质体积的因素
2.气体摩尔体积→可推广到晶体
3.阿伏加德罗定律及推论
　无需死记硬背,可由pV=nRT推导
(1)阿伏加德罗定律:在同温、同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子(或气体的物质的量相同)。概括为“三同”定“一同”。
(2)阿伏加德罗定律的推论。
相同 条件 结论 公式 语言叙述
T、p相同 = 同温、同压下,气体的物质的量与其体积成正比
T、p相同 = 同温、同压下,气体的密度与其摩尔质量成正比
T、V相同 = 同温、同体积下,气体的压强与其物质的量成正比
[理解·辨析]
判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)不同的气体,若体积不同,则它们所含的分子数一定不同。(　　)
(2)标准状况下,11.2 L O2和H2的混合气体所含原子数约为6.02×1023。(　　)
(3)同温、同体积的条件下,等质量的SO2和O2的压强之比为2∶1。(　　)
(4)常温常压下,28 g N2和CO的混合气体的体积约为22.4 L。(　　)
解析:(1)1 mol的气体在温度和压强不同时体积不同,但它们所含的分子数相同。
(3)同温、同体积条件下,压强之比等于其物质的量之比,等质量的SO2和O2的压强之比为1∶2。
(4)在常温常压下,气体摩尔体积不为22.4 L·mol-1。
答案:(1)×　(2)√　(3)×　(4)×
三、物质的量浓度及计算
1.物质的量浓度
2.溶质的质量分数
[理解·辨析]
判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)1 L水中溶解5.85 g NaCl所形成的溶液的物质的量浓度为0.1 mol·L-1。(　　)
(2)将25 g CuSO4·5H2O晶体溶于75 g水中所得溶质的质量分数为25%。(　　)
(3)从100 mL 5 mol·L-1H2SO4溶液中取出了 10 mL,所得硫酸的物质的量浓度为 0.5 mol·L-1。(　　)
(4)50 mL 1 mol·L-1FeCl3溶液与150 mL 3 mol·L-1 NaCl溶液中c(Cl-)相等。(　　)
解析:(1)1 L水中溶解5.85 g NaCl形成的溶液体积不为1 L。
(2)25 g CuSO4·5H2O晶体溶于75 g水中所得溶液的溶质是CuSO4,溶质的质量小于25 g,故质量分数小于25%。
答案:(1)×　(2)×　(3)×　(4)√
考点一　物质的量　摩尔质量
物质的量及相关计算
铋(Bi)的硒化物和碲化物具有半导体性质。金属铋不溶于盐酸,但能溶于浓硝酸:Bi+6HNO3(浓)Bi(NO3)3+3NO2↑+3H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列关于该反应的说法错误的是(　C　)
A.1 mol Bi(NO3)3含有的离子总数为4NA
B.消耗2 mol Bi时,转移电子数为6NA
C.生成1 mol NO2时,有2NA个HNO3被还原
D.36 g H2O中,含有的氢原子数为4NA
能根据Bi+6HNO3(浓)Bi(NO3)3+3NO2↑+3H2O,①分析常见物质的组成以及给定物质的量或质量时粒子数目的计算。②结合化合价变化,分析2 mol Bi反应时转移电子情况等。
解析:Bi(NO3)3由Bi3+和N构成,1 mol Bi(NO3)3中含阴、阳离子总数为4NA,A正确;该溶液中Bi元素由0价升至+3价,消耗2 mol Bi时转移电子数为6NA,B正确;结合反应方程式可知,生成1 mol NO2时,虽然有2 mol HNO3参加反应,但被还原的HNO3为NA个,C错误;1个H2O分子含2个氢原子,36 g H2O的物质的量为 2 mol,其中含有4 mol氢原子,故含有的氢原子数为4NA,D正确。
(1)C项参加反应的HNO3与被还原的HNO3,有什么区别
提示:Bi+6HNO3(浓)Bi(NO3)3+3NO2↑+3H2O中,1 mol Bi参加反应时,参加反应的HNO3为6 mol;该反应中表现出酸性和还原性的HNO3的物质的量相等,被还原的HNO3为3 mol,即生成NO2的HNO3被还原。
(2)根据物质的质量,怎样计算某种粒子的数目
提示:先根据n=计算物质的量,再根据物质组成计算某种粒子数目。如36 g H2O的n(H2O)==2 mol,即含4 mol H和2 mol O。
1.“物质的量”是国际单位制中的一个基本物理量,下列有关说法正确的是(　A　)
A.2 g H2含有1 mol氢分子
B.1 mol H2O由1 mol H2和1 mol O构成
C.1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子
D.质量相等的CO和CO2,物质的量之比为2∶3
解析:2 g H2的物质的量是1 mol,含有1 mol氢分子,A正确;H2O由H原子和O原子构成,即1 mol H2O由2 mol H原子和1 mol O原子构成,B错误;1 mol任何物质都约含有6.02×1023个粒子,不一定是分子,也有可能是离子或原子,C错误;设质量均为m,则n(CO)∶n(CO2)=∶=11∶7,D错误。
2.在0.5 mol Na2SO4中含有的离子的个数和氧原子的质量分别是(NA代表阿伏加德罗常数的值)(　B　)
A.1.5NA　2 mol B.1.5NA　32 g
C.3.01×1023　4 mol D.NA　64 g
解析:0.5 mol Na2SO4中含有的离子数为0.5×3NA=1.5NA,含氧原子的物质的量为0.5 mol×4=2 mol,质量为2 mol×16 g·mol-1=32 g。
3.材料科学家研究发现了首例带结晶水的晶体在 5 K下呈现超导性。据报道,该晶体的化学式为Na0.35CoO2·1.3 H2O。若用NA表示阿伏加德罗常数的值,试计算12.2 g该晶体中含氧原子数约为　　　　,氢原子的物质的量约为　　　　mol(已知Na0.35CoO2·1.3 H2O的摩尔质量为122 g·mol-1)。
解析:晶体Na0.35CoO2·1.3 H2O的摩尔质量为122 g·mol-1,则12.2 g该晶体的物质的量为=0.1 mol,即该晶体中含0.33 mol O原子,其数目为0.33NA,含H原子为0.1 mol×1.3×2=0.26 mol。
答案:0.33NA　0.26
摩尔质量及相关计算
已知某氯原子的质量为a g,12C原子的质量为b g,假设阿伏加德罗常数是12 g 12C原子的数量,用NA表示。下列说法不正确的是(　D　)
A.该氯原子的相对原子质量一定是
B.该氯原子的摩尔质量是aNA g·mol-1
C.w g该氯原子的物质的量一定是 mol
D.w g该氯原子含有的电子数目为
解析:某氯原子的质量为a g,结合1个12C原子的质量为b g和相对原子质量的定义可知,该氯原子的相对原子质量为=,A正确;1 mol该氯原子含NA个原子,则该氯原子的摩尔质量为aNA g·mol-1,B正确;w g该氯原子的物质的量为= mol,C正确;1个氯原子含17个电子,w g该氯原子的物质的量为 mol,则所含电子的物质的量为 mol,其数目为,D错误。
(1)请列出该氯原子摩尔质量的两种表示方法。
提示: g·mol-1和aNA g·mol-1。
(2)若该氯原子的质量为m g,其物质的量怎么用含a、b的代数式表示
提示:n== mol。
1.偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能燃料,燃烧产生的巨大能量可作为航天运载火箭的推动力。下列叙述正确的是(　B　)
A.偏二甲肼的摩尔质量为60 g
B.6.02×1023个偏二甲肼分子的质量约为60 g
C.1 mol偏二甲肼的质量为60 g· mol-1
D.6 g偏二甲肼含有1.2NA个偏二甲肼分子
解析:摩尔质量的单位为g· mol-1,A错误;6.02×1023个偏二甲肼分子的物质的量为1 mol,其质量为60 g,B正确;1 mol物质的质量在数值上等于摩尔质量,质量的单位为g,C错误;6 g偏二甲肼的物质的量为=0.1 mol,分子数为0.1NA,D错误。
2.下列叙述正确的是(　B　)
A.24 g镁与27 g铝中,含有相同的质子数
B.同等质量的氧气和臭氧中,电子数相同
C.1 mol重水与1 mol水中,中子数之比为2∶1
D.1 mol乙烷和1 mol乙烯中,化学键数目相同
解析:A项,Mg、Al均为1 mol,所含质子数分别为12NA和13NA,错误;B项,所含氧原子质量相同,则所含电子数相同,正确;C项,每个2H2O和H2O分子所含中子数分别为10和8,两者等物质的量时,所含中子数之比为10∶8=5∶4,错误;D项,1个 C2H6和1个C2H4中所含共价键数目分别为7和6,两者均为1 mol时,所含化学键数目不相同,错误。
[归纳拓展] 摩尔质量的“三性”
考点二　气体摩尔体积　阿伏加德罗定律
气体摩尔体积及其计算
1.CO和CO2是碳的两种重要氧化物,在标准状况下:
(1)14 g CO的物质的量为　　　　,体积为　　　　。
(2)4.4 g CO2所占的体积为　　　　。
(3)相同质量的CO和CO2的体积之比为　　　　。
解析:(1)M(CO)=28 g·mol-1,则14 g CO的物质的量为0.5 mol,在标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L。
(2)4.4 g CO2的物质的量为0.1 mol,在标准状况下的体积为0.1 mol×22.4 L·mol-1=2.24 L。
(3)按1 g CO和1 g CO2计算,n(CO)= mol,n(CO2)= mol,则有V(CO)= mol×22.4 L·mol-1=L,V(CO2)= mol×22.4 L·mol-1= L,从而可得V(CO)∶V(CO2)=( L)∶( L)=11∶7。
答案:(1)0.5 mol　11.2 L　(2)2.24 L
(3)11∶7
2.在一定条件下,m g NH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g)。按要求填空。
(1)若所得混合气体对H2的相对密度为d,则混合气体的物质的量为　　　　,NH4HCO3的摩尔质量为　　　　　　(用含m、d的代数式表示)。
(2)若所得混合气体的密度折合成标准状况为ρ g·L-1,则混合气体的平均摩尔质量为　　　　。
(3)在该条件下,所得NH3、CO2、H2O(g)的体积分数分别为a%、b%、c%,则混合气体的平均相对分子质量为　 。
解析:(1)NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑,==。依题意有=d,则=2d=,所以M(NH4HCO3)=6d g· mol-1。混合气体的n(混)=×3= mol。
(2)=ρ标V标=22.4ρ g· mol-1。
(3)=M(NH3)·(NH3)+M(CO2)·(CO2)+M(H2O)·(H2O)=17a%+44b%+18c%。
答案:(1) mol　6d g·mol-1
(2)22.4ρ g·mol-1
(3)17a%+44b%+18c%
[归纳拓展] 计算气体摩尔质量的常用方法
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n):M=。
(2)根据一定质量(m)的物质中粒子数目(N)和阿伏加德罗常数(NA):M=NA·。
(3)根据标准状况下气体的密度ρ:M=ρ×22.4 (g· mol-1)。
(4)根据同温同压下气体的相对密度(D=):=D。
(5)对于混合气体,求其平均摩尔质量,上述计算式仍然成立;还可以用下式计算:M=M1×a%+M2×b%+M3×c%……a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
阿伏加德罗定律及推论的应用
(2022·天津模拟)向三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体,下列有关这三种气体的叙述中正确的是(　C　)
A.温度、压强相同时,三种气体的密度关系:H2>Ne>O2
B.质量、温度、压强均相同时,三种气体的体积关系:O2>Ne>H2
C.温度、密度相同时,三种气体的压强关系:H2>Ne>O2
D.温度、压强、体积均相同,三种气体的质量关系:H2>Ne>O2
解析:温度、压强相同时,气体密度和摩尔质量成正比,即密度H2Ne>O2,B错误;气体的温度、密度相同时,其压强与摩尔质量成反比,则温度、密度相同时,压强H2>Ne>O2,C正确;温度、压强、体积均相同时,即气体物质的量相同,根据公式m=nM可知,气体质量H2(1)Ne、H2、O2三种气体的温度、压强和体积均相同,分子数和原子数之比是多少
提示:根据阿伏加德罗定律可知,T、P、V相同时,N相同,即分子数之比为1∶1∶1;由分子组成可确定原子数之比为1∶2∶2。
(2)同温同压时,相同质量的Ne、H2、O2三种气体的物质的量之比是
多少
提示:假设质量均为m g,则物质的量之比为∶∶=8∶80∶5。
1.(2022·安徽池州一中月考)在两个密闭容器中,分别充有质量相等的甲、乙两种气体,它们的温度和密度均相同。根据甲、乙的摩尔质量(M)的关系判断,下列说法中正确的是(　C　)
A.若M(甲)B.若M(甲)>M(乙),则气体摩尔体积:甲<乙
C.若M(甲)乙
D.若M(甲)>M(乙),则气体的体积:甲<乙
解析:若M(甲)乙,A错误;若M(甲)>M(乙),则物质的量甲<乙,又因为气体体积相等,故气体摩尔体积甲>乙,B错误;同温同体积时,同质量的气体或混合气体,压强与摩尔质量成反比,C正确;由质量和密度相等可知,气体体积相等,D错误。
2.(2022·上海交大附中摸底)标准状况下,m g气体A与n g气体B所含分子数相同,下列说法不正确的是(　D　)
A.A与B相对分子质量之比为m∶n
B.同质量的A与B所含分子数之比为n∶m
C.标准状况下,同体积的A与B的质量之比为 m∶n
D.标准状况下,A与B的密度之比为n∶m
解析:由m g气体A与n g气体B所含分子数相同,可知A与B的摩尔质量之比为m∶n,即相对分子质量之比为m∶n,A正确;同质量的A与B的物质的量之比为n∶m,即所含分子数之比为 n∶m,B正确;标准状况下,同体积两者的物质的量相同,则质量之比为m∶n,C正确;标准状况下,密度之比等于摩尔质量之比,即密度比为m∶n,D错误。
[思维建模] 应用阿伏加德罗定律解题的一般思路
第一步,分析“条件”:分析题干中的条件,找出相同与不同。
第二步,明确“要求”:分析题目要求,明确所要求的比例关系。
第三步,利用“规律”:利用阿伏加德罗定律及其推论,根据条件和要求进行判断。
考点三　物质的量浓度
(2022·山东泰安新泰中学月考)某结晶水合物的化学式为R·nH2O,其相对分子质量为M,25 ℃时,将a g该晶体溶于b g H2O中恰好可形成 V mL 饱和溶液。下列表达式正确的是(　A　)
A.25 ℃时R的溶解度为 g
B.饱和溶液中溶质的质量分数为%
C.饱和溶液的物质的量浓度为
　 mol/L
D.饱和溶液的密度为 g/mL
解答本题关键是结合题中信息理清下列关系:
解析:R的质量为×a g,结晶水的质量为×a g,则100 g∶S=(×a g+b g)∶(×a g),解得S= g,A正确;根据w(溶质)=×100%,则该饱和溶液w(溶质)=×100%=%,B错误;n(R)= mol,则该饱和溶液的c== mol/L,C错误;饱和溶液总质量为(a+b)g,根据ρ=可知,饱和溶液密度ρ==g/mL,D错误。
(1)溶质的质量分数能否用×100%表示 试说明原因。
提示:不能;a g是晶体质量,而溶质为×a g,即溶质小于a g,溶质的质量分数也比×100%小。
(2)能否根据c=表示出溶质的c
提示:能;根据分析可知ρ= g/mL,w(溶质)=%,M(R)=M-18n,代入换算公式得c===(mol/L)。
1.(2023·山东枣庄八中月考)某教授团队研发了环境友好、安全型的“绿色”引爆炸药,其中一种可表示为Na2R,它保存在水中可以失去活性,爆炸后不会产生危害性残留物。已知10 mL Na2R溶液含Na+的数目为N,该Na2R溶液的物质的量浓度为(　B　)
A.N×10-2 mol·L-1
B. mol·L-1
C. mol·L-1
D. mol·L-1
解析:10 mL该Na2R溶液中含Na+数目为N,则 n(Na2R)= mol,c(Na2R)= mol·L-1= mol·L-1,B正确。
2.将200 mL NH4HCO3和Na2CO3的混合溶液分成两等份,取一份加入含a mol NaOH的溶液恰好反应完全;取另一份加入含b mol HCl的盐酸恰好反应完全。该混合溶液中c(Na+)为(　A　)
A.(10b-5a) mol·L-1
B.(2b-a) mol·L-1
C.(-) mol·L-1
D.(5b-) mol·L-1
解析:NH4HCO3和a mol NaOH恰好完全反应,则NH4HCO3的物质的量为0.5a mol;取另一份加入含b mol HCl的盐酸恰好反应完全,由NH4HCO3反应掉的HCl为0.5a mol,则由Na2CO3反应掉的HCl为(b-0.5a) mol,Na2CO3的物质的量为(b-0.5a) mol×0.5,则c(Na+)==(10b-5a) mol·L-1。
3.(2022·山东泰安质检)以下有关物质的量浓度的叙述正确的是(　C　)
A.等体积硫酸铁、硫酸铜、硫酸钾溶液分别与足量的氯化钡溶液反应,若生成的硫酸钡沉淀的质量比为1∶2∶3,则三种硫酸盐溶液的物质的量浓度比为1∶2∶3
B.150 mL 1 mol·L-1的氯化钾溶液中的 c(Cl-)与50 mL 1 mol·L-1的氯化铝溶液中的 c(Cl-)相等
C.20 ℃时,饱和KCl溶液的密度为1.174 g·cm-3,物质的量浓度为4.0 mol·L-1,则此溶液中KCl的质量分数为×100%
D.20 ℃时,100 g水可溶解34.2 g KCl,此时KCl饱和溶液的质量分数为34.2%
解析:根据生成BaSO4的质量比为1∶2∶3,根据S守恒可知3c1V∶c2V∶c3V=1∶2∶3,得三种硫酸盐溶液的物质的量浓度比为1∶6∶9,A错误;该KCl溶液中c(Cl-)=1 mol·L-1,AlCl3溶液中c(Cl-)=3×1 mol·L-1=3 mol·L-1,B错误;根据c=和题中数据可求得w(KCl)=×100%,C正确;该溶液的质量为(100+34.2) g,即溶液中w(KCl)=×100%,D错误。
[归纳拓展] 物质的量浓度的相关计算方法
(1)物质的量浓度的简单计算。
c=、n===、V(溶液)=、m(溶液)=m(溶质)+
m(溶剂)。
(2)溶液稀释、同种溶质的溶液混合的计算。
①溶液稀释。
a.溶质的质量在稀释前后保持不变,即m1w1=m2w2。
b.溶质的物质的量在稀释前后保持不变,即c1V1=c2V2。
②同种溶质的溶液混合:混合前后溶质的物质的量保持不变,即c1V1+c2V2=c混V混。
(3)溶液中溶质的质量分数与物质的量浓度的换算。
计算公式:c=(c为溶质的物质的量浓度,单位为mol·L-1,ρ为溶液密度,单位为g·cm-3,w为溶质的质量分数,M为溶质的摩尔质量,单位为g· mol-1)。
微专题4　常考常新的NA
　　阿伏加德罗常数的正误判断是全国各地历年高考的高频题型,通常以选择题形式呈现。命题时主要以阿伏加德罗常数为载体,结合气体摩尔体积、物质的组成结构、氧化还原反应及电离、水解等基本概念和理论,考查根据多种化学计量间的相互转化及其计算等。试题设计的相关选项中有较多的知识隐藏,一不小心就易进入命题人设计的陷阱中而导致判断错误。现从五方面入手,突破命题人设计的陷阱,从“源头”上找到解题突破口。
1.重“两看”,排“干扰”,突破陷阱
(1)看“气体”是否处于“标准状况”。常温常压(25 ℃,101 kPa)、室温(20 ℃)都不是标准状况。
(2)看“标准状况”下物质是否为“气体”(如H2O、SO3、苯、CCl4、戊烷、HF等在标准状况下为非气态)。
(3)物质的量、物质的质量、摩尔质量不受温度、压强等外界条件的影响。
2.记“组成”,明“结构”,突破陷阱
(1)熟记特殊物质中所含粒子(分子、原子、电子、质子、中子等)
的数目,常考查的特殊粒子如Ne、D2O、18O2、O3、P4、H37Cl、—OH、
OH-等。
(2)明确特殊物质的结构,如1 mol Na2O2、CaC2中含、均为1 mol;NaCl为离子化合物,只有离子,没有分子等;AlCl3是共价化合物,只存在分子。
(3)记有特定组成的物质,如最简式相同的物质,NO2和N2O4,乙烯和丙烯(C3H6)等;质量相同的乙烯和丙烯所含的原子数、电子数均相等;由同一种元素组成的不同单质,如O2、O3;相对分子质量相同的物质,如N2、CO、C2H4,Na2O2和Na2S等。
(4)明确物质中所含化学键的数目,如1 mol硅中含Si—Si的数目为2NA,1 mol SiO2中含Si—O的数目为4NA,1 mol白磷(P4)中含有的P—P的数目为6NA,1 mol S8含8NA S—S,再如一分子H2O2、CnH2n+2中化学键的数目分别为3、3n+1,苯环中不含碳碳双键等。
3.析“反应”,抓“价态”,突破陷阱
(1)同一种物质在不同反应中不同“角色”的判断。如Cl2和Fe、Cu等反应,Cl2只作氧化剂,而Cl2和NaOH反应,Cl2既作氧化剂,又作还原剂。Na2O2与CO2或H2O反应,Na2O2既作氧化剂,又作还原剂,而Na2O2与SO2反应,Na2O2只作氧化剂。
(2)量不同,所表现的化合价不同。如Fe和HNO3反应,Fe不足,生成Fe3+,Fe过量,生成Fe2+。
(3)氧化剂或还原剂不同,所表现的化合价不同。如Cu和Cl2反应生成CuCl2,而Cu和S反应生成Cu2S。
(4)注意氧化还原的顺序。如向FeI2溶液中通入Cl2,首先氧化I-,再氧化Fe2+。
4.细“审题”,明“原理”,突破陷阱
(1)是否指明了溶液的体积。
(2)是否有弱电解质或可水解的盐,如1 L 0.1 mol·L-1的乙酸溶液和1 L 0.1 mol·L-1的乙酸钠溶液中含有CH3COO-的数目不相等且都小于0.1NA。
(3)所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=1的H2SO4溶液c(H+)=0.1 mol·L-1,与电解质的组成无关;而0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液,c(OH-)=0.1 mol·L-1,与电解质的组成有关。
5.记“隐含”,析“变化”,突破陷阱
(1)隐含“可逆反应”。如2SO2+O22SO3,2NO2N2O4,N2+3H22NH3,Cl2+H2OHCl+HClO。
(2)隐含“浓度的变化”。如MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
(3)隐含“存在反应”。如在混合气体NO和O2中会发生反应2NO+O22NO2。
(4)隐含“钝化”。如常温下,铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸发生“钝化”。
(2022·全国甲卷)NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　C　)
A.25 ℃,101 kPa下,28 L氢气中质子的数目为2.5NA
B.2.0 L 1.0 mol·L-1 AlCl3溶液中,Al3+的数目为2.0NA
C.0.20 mol苯甲酸完全燃烧,生成CO2的数目为1.4NA
D.电解熔融CuCl2,阴极增重6.4 g,外电路中通过电子的数目为0.10NA
解析:25 ℃、101 kPa不是标准状况,不能用标准状况下的气体摩尔体积计算氢气的物质的量,故A错误;Al3+在溶液中会发生水解生成Al(OH)3,因此2.0 L 1.0 mol·L-1的AlCl3溶液中Al3+数目小于2.0NA,故B错误;根据碳原子守恒,0.2 mol苯甲酸(C7H6O2)完全燃烧生成1.4 mol CO2,数目为1.4NA,故C正确;电解熔融CuCl2时,阴极反应为Cu2++2e-Cu,阴极增加的质量为Cu的质量,6.4 g Cu的物质的量为0.1 mol,根据阴极反应可知,外电路中通过电子的物质的量为0.2 mol,数目为0.2NA,故D错误。
(1)A项若将“25 ℃、101 kPa”改成“标准状况”,能否计算氢气中质子数目
提示:标准状况下,28 L H2的物质的量为=1.25 mol,所含质子数目为1.25 mol×2NA mol-1=2.5NA。
(2)B项溶液中,Cl-数目能否计算
提示:AlCl3溶液中虽然Al3+部分水解,但对Cl-无影响,溶液中含n(Cl-)=2.0 L×1.0 mol·L-1×3=6 mol,即含Cl-数目为6NA。
1.(2022·山东师大附中月考)NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是(　B　)
A.2.4 g Mg与一定量的浓硫酸完全反应,转移的电子数一定为0.2NA
B.78 g过氧化钠完全发生氧化还原反应时,转移的电子数一定为NA
C.32.5 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数一定小于0.2NA
D.Na2O2与二氧化碳反应生成标准状况下2.24 L O2转移的电子数为0.2NA
解析:2.4 g Mg为0.1 mol,与一定量的浓硫酸完全反应生成MgSO4,反应中转移的电子数一定为0.2NA,A正确;78 g过氧化钠为1 mol,若反应中Na2O2既作氧化剂又作还原剂,转移1 mol电子,若只作氧化剂,则反应中转移2 mol电子,B不正确;32.5 g FeCl3为0.2 mol,发生水解产生Fe(OH)3胶体,而Fe(OH)3胶体粒子是多个Fe(OH)3的集合体,即得到的Fe(OH)3胶体粒子数小于0.2NA,C正确;根据反应2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2可知,每生成标准状况下2.24 L O2,即0.1 mol O2,则转移的电子数为0.2NA,D 正确。
2.(2022·河北石家庄期末改编)每年10月23日上午6:02到晚上6:02被誉为“摩尔日”,这个时间的美式写法为6:02 10/23,外观与阿伏加德罗常数近似值6.02×1023相似。用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是(　D　)
A.标准状况下,4.48 L CO2所含有的分子数目为0.2NA
B.常温常压下,48 g O2含有的氧原子数目为3NA
C.4.6 g Na与足量氧气充分反应,转移电子的数目一定为0.2NA
D.0.2 mol/L的CaCl2溶液中,含有Cl-的数目为0.4NA
解析:O原子的摩尔质量为16 g/mol,即48 g O2含n(O)==3 mol,则含有的O原子数目为3NA,B正确;Na与O2发生反应时,Na由0价升至+1价,4.6 g Na即0.2 mol Na,与足量O2充分反应,转移电子的数目一定为 0.2NA,C正确;只有溶液浓度,缺少溶液体积,不能计算粒子数目,D错误。
3.(2022·湖南师大附中月考)NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　B　)
A.17 g —OH与17 g OH-所含电子数目均为10NA
B.常温常压下,44 g N2O和CO2的混合气体含有的原子总数为3NA
C.常温常压下,40 g SiC中所含C—Si数目为2NA
D.1 mol丙烯和乙烷的混合物完全燃烧生成水分子数为6NA
解析:17 g —OH与17 g OH-均为1 mol,—OH所含电子数目为9NA,A错误;44 g N2O和CO2的混合物为1 mol,均为三原子分子,故混合气体含有原子总数为3NA,B正确;40 g SiC为1 mol,所含C—Si数目为4NA,C错误;乙烷和丙烯中均含6个H原子,故1 mol乙烷和丙烯中含6 mol氢原子,完全燃烧生成水分子数为3NA,D错误。
4.(2022·广东实验中学三模)若用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述错误的是(　D　)
A.142 g Na2SO4和Na2HPO4的固体混合物中所含阴、阳离子的总数目为3NA
B.锌与某浓度的浓硫酸反应,生成SO2和H2的混合气体22.4 L(标准状况),锌失去电子数目为2NA
C.标准状况下,22.4 L甲烷和乙烯混合物中含碳氢共价键数目为4NA
D.0.1 mol/L的CH3COONH4溶液显中性,1 L该溶液中含CH3COO-数等于0.1NA
解析:Na2SO4和Na2HPO4中均含2个Na+和 1个阴离子S、HP,Na2SO4和Na2HPO4的摩尔质量均为142 g/mol,142 g混合物为1 mol,含阴、阳离子总数为3NA,A正确;根据Zn与浓硫酸、稀硫酸的反应可知,转移2 mol电子,生成1 mol SO2和H2的混合气体,则反应中转移的电子总数目为2NA,B正确;标准状况下,CH4和CH2CH2共1 mol,每个分子中均含4个H原子,即1 mol混合气体中含C—H的总数目为4NA,C正确;溶液中CH3COO-发生水解,根据物料守恒有c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1 mol/L,则1 L该溶液中含CH3COO-数小于0.1NA,D错误。
5.(2022·福建龙岩一中模拟)氟化氢是有剧烈刺激性气味的气体,氟化氢气体的水溶液称氢氟酸。氢氟酸能溶解玻璃(主要成分:SiO2),生成气态的SiF4,反应方程式为SiO2(s)+4HF(aq)SiF4(g)+2H2O(l),NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是(　C　)
A.标准状况下,2.24 L SiF4中所含Si—F数目为0.4NA
B.3.0 g SiO2与3.1 g Na2O充分反应后的产物中含有硅酸根为0.05NA
C.1 L 1 mol·L-1氢氟酸溶液中HF与H+数目之和等于NA
D.标准状况下,32 g D2O或O中所含质子数均为16NA
解析:标准状况下,2.24 L SiF4为0.1 mol,1个SiF4分子中含4个Si—F,0.1 mol SiF4中含Si—F数目为0.4NA,A正确;SiO2为=0.05 mol,Na2O为=0.05 mol,两者等物质的量反应生成Na2SiO3 0.05 mol,即含Si为0.05 mol,B正确;1 L 1 mol·L-1氢氟酸溶液中HF与HF电离出的H+数目之和等于NA,水也会电离出H+,即溶液中HF与H+数目之和大于NA,C错误;D2O或O摩尔质量均为 20 g/mol,质子数均为10,32 g混合物中所含质子数均为×10NA mol-1=16NA,D正确。
[思维建模] 解答阿伏加德罗常数类题目的思维步骤
学生必做实验(二)　配制一定物质的量浓度的溶液
1.主要仪器
天平、药匙、量筒、玻璃棒、烧杯、容量瓶、胶头滴管。
2.容量瓶的构造及使用
(1)构造及用途。
(2)查漏操作。
(3)使用容量瓶的注意事项。
①不能配制任意体积的溶液,只能配制容量瓶上规定容积的溶液;
②不能将固体(或浓溶液)直接放在容量瓶中溶解(或稀释);
③不能将过冷(或过热)的溶液转移到容量瓶中;
④向容量瓶中注入液体时,一定要用玻璃棒引流,防止溶液洒落;
⑤容量瓶不能用来长期贮存溶液。
3.配制过程(以配制100 mL 1.00 mol·L-1NaCl溶液为例)
(1)计算:需NaCl固体的质量为5.85g。
(2)称量:根据计算结果,用天平称量NaCl固体5.9 g。
(3)溶解:将称好的NaCl固体放入烧杯中,加入适量蒸馏水溶解,并用玻璃棒搅拌。
(4)移液:待烧杯中的溶液冷却至室温后,用玻璃棒引流将溶液注入100 mL容量瓶。
(5)洗涤:用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2～3次,洗涤液全部注入容量瓶,轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀。
(6)定容:将蒸馏水注入容量瓶,当液面距瓶颈刻度线1～2 cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水,至溶液的凹液面与刻度线相切。
(7)摇匀:盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀。
(8)装瓶、贴签。
配制流程如图所示:
1.误差分析的思维流程
2.误差分析举例
(1)从改变溶质物质的量角度分析误差(用“偏大”“偏小”或“无影响”填空)。
①配制450 mL 0.1 mol·L-1的NaOH溶液,用托盘天平称取NaOH固体1.8 g:　　　　。
②配制500 mL 0.1 mol·L-1的硫酸铜溶液,用天平称取胆矾8.0 g:　　　　。
③配制NaOH溶液,用天平称量NaOH时,天平的两个托盘上放两张质量相等的纸片,其他操作均正确:　　　　。
④配制一定物质的量浓度的NaOH溶液,需称量溶质4.4 g,称量时物码放置颠倒:　　　　。
⑤配制一定物质的量浓度的稀硫酸,用量筒量取浓硫酸时,仰视读数:　　　　。
⑥定容时,加水超过刻度线,用胶头滴管吸取多余的液体至刻度线:　　　　。
⑦配制一定物质的量浓度溶液时,烧杯及玻璃棒未洗涤:　　　　。
(2)从改变溶液体积角度分析误差(用“偏大”“偏小”或“无影响”填空)。
①配制NaOH溶液时,将称量好的NaOH固体放入小烧杯中溶解,未经冷却立即转移到容量瓶中并定容:　　　　。
②定容摇匀后,发现液面下降,继续加水至刻度线:　　　　。
③定容时仰视刻度线:　　　　。
④定容摇匀后少量溶液外流:　　　　。
⑤容量瓶中原有少量蒸馏水:　　　　。
解析:(1)②所需胆矾质量为0.5 L×0.1 mol·L-1×250 g·mol-1=12.5 g。③NaOH易吸水潮解。④实际称量质量为4 g-0.4 g=3.6 g。
(2)①NaOH溶于水放热,溶液的体积比室温时大,应恢复至室温后再移液、定容。
答案:(1)①偏小　②偏小　③偏小　④偏小　⑤偏大　⑥偏小　⑦偏小
(2)①偏大　②偏小　③偏小　④无影响　⑤无影响
[易错易混] 容量瓶读数引起的误差图示分析
(1)仰视容量瓶刻度线[图(a)],导致溶液体积偏大,结果偏低。
(2)俯视容量瓶刻度线[图(b)],导致溶液体积偏小,结果偏高。
1.(2022·全国乙卷,27节选)由CuSO4·5H2O配制CuSO4溶液,下列仪器中不需要的是　　　　　　　(填仪器名称)。
解析:由CuSO4·5H2O配制溶液,需用天平称量CuSO4·5H2O的质量,称量好放烧杯中,用量筒量取一定体积水溶解固体,实验中不用的仪器有分液漏斗和球形冷凝管。
答案:分液漏斗和球形冷凝管
2.(2022·广东卷节选)食醋是烹饪美食的调味品,有效成分主要为醋酸(用HAc表示)。HAc的应用与其电离平衡密切相关。25 ℃时,HAc的Ka=1.75×10-5=10-4.76。
(1)配制250 mL 0.1 mol·L-1的HAc溶液,需5 mol·L-1HAc溶液的体积为　　　　mL。
(2)下列关于250 mL容量瓶的操作,正确的是　　　　(填字母)。
解析:(1)溶液稀释过程中,溶质的物质的量不变,因此250 mL×0.1 mol·L-1=V×5 mol·L-1,解得 V=5.0 mL。
(2)不能用手等触碰瓶口,以免污染试剂,应用瓶塞塞住容量瓶口,故A错误;定容时,视线应与刻度线相平,不能仰视或俯视,且胶头滴管尖嘴不能插入容量瓶内,故B错误;向容量瓶中转移液体,需用玻璃棒引流,玻璃棒下端位于刻度线以下,同时玻璃棒不能接触容量瓶口,故C正确;定容完成后,盖上瓶塞,将容量瓶来回颠倒,将溶液摇匀,颠倒过程中,左手食指抵住瓶塞,防止瓶塞脱落,右手扶住容量瓶底部,防止容量瓶从左手掉落,故D错误。
答案:(1)5.0　(2)C　
1.(2022·浙江诸暨适应性考试)用浓硫酸配制 950 mL 2.50 mol·L-1稀硫酸,包括计算、量取、稀释、转移、定容等多个步骤,下列说法不适当的是(　D　)
A.图1仪器的规格应选择1 000 mL
B.图2稀释过程中应将浓硫酸加入水中
C.图3洗涤后需将洗涤液转入容量瓶
D.按图4操作加水至溶液凹液面与刻度线相平
解析:实验室没有950 mL规格的容量瓶,所以选择1 000 mL的容量瓶,故A正确;浓硫酸稀释过程会释放大量的热,所以应将浓硫酸缓慢加入水中,并不断搅拌,故B正确;洗涤后的洗涤液中含有溶质,所以需将洗涤液转入容量瓶,故C正确;定容时当液面距刻度线1～2 cm时,改用胶头滴管继续滴加蒸馏水至凹液面与刻度线相平,故D错误。
2.(2022·江西南昌八一中学期末)Ⅰ.实验室要配制500 mL
0.2 mol/L NaOH溶液,请回答下列问题。
(1)配制过程中不需要使用的化学仪器有　　　　(填字母)。
A.烧杯 B.500 mL容量瓶
C.漏斗 D.胶头滴管
E.玻璃棒
(2)用天平称取氢氧化钠,其质量为　　　　g。
(3)下列主要操作步骤的正确顺序是　　　　　(填序号)。
①称取一定质量的氢氧化钠,放入烧杯中,用适量蒸馏水溶解;
②加水至液面离容量瓶瓶颈刻度线下1～2 cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至凹液面与刻度线相切;
③待冷却至室温后,将溶液转移到500 mL容量瓶中;
④盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀;
⑤用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2～3次,洗涤液转移到容量瓶中。
(4)如果实验过程中缺少步骤⑤,会使配制出的NaOH溶液浓度　　　　(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
Ⅱ.如图为实验室某浓盐酸试剂瓶标签上的有关数据,试根据标签上的有关数据回答下列问题。
盐酸
分子式:HCl
相对分子质量:36.5
密度:1.19 g/cm3
HCl的质量分数:36.5%
(5)该浓盐酸中HCl的物质的量浓度为　　　　mol/L。
(6)取用任意体积的该浓盐酸时,下列物理量中不随所取体积的多少而变化的是　　　　(填字母)。
A.溶液中HCl的物质的量
B.溶液的浓度
C.溶液中Cl-的数目
D.溶液的密度
(7)某学生欲用上述浓盐酸和蒸馏水配制500 mL物质的量浓度为0.400 mol/L的稀盐酸。该学生需要量取　　　　mL上述浓盐酸进行配制。
解析:Ⅰ.(1)溶液配制过程中需要烧杯溶解固体,需要500 mL容量瓶和胶头滴管定容,需要玻璃棒搅拌和引流,没有用到的是漏斗,应选择C。(2)用天平称取m(NaOH)=c×V×M=0.2 mol/L×0.5 L×40 g/mol=
4.0 g。(3)实验操作的步骤为计算、称量、溶解、移液、洗涤移液、定容、摇匀等操作进行排序,所以其排列顺序为①③⑤②④。(4)因洗涤液中含有溶质,未将洗涤液转入容量瓶,溶质的质量减少,浓度偏低。
Ⅱ.(5)根据公式可知盐酸中c(HCl)==11.9 mol/L。(6)n=cV,即与溶液体积有关,A错误;溶液的浓度是均一的,与所取溶液的体积无关,B正确;N=nNA=cVNA,与溶液体积有关,C错误;溶液的密度是均一的,与所取溶液的体积无关,D正确。(7)稀释前后溶质的量不变,即V(浓盐酸)×11.9 mol/L=0.400 mol/L×0.5 L,解得V(浓盐酸)≈0.016 8 L=16.8 mL。
答案:Ⅰ.(1)C　(2)4.0　(3)①③⑤②④　(4)偏低
Ⅱ.(5)11.9　(6)BD　(7)16.8
答题规范(2)　容量瓶查漏操作
(2022·浙江浦江月考)下列关于容量瓶及其使用方法的叙述,正确的是(　B　)
①是配制一定物质的量浓度的溶液的专用仪器
②使用前要先检查容量瓶是否漏液
③容量瓶可以用来加热
④不能用容量瓶贮存配制好的溶液
⑤一定要用500 mL容量瓶配制250 mL溶液
A.①③ B.①②④
C.①②④⑤ D.①②③④
解析:容量瓶是配制一定物质的量浓度的溶液的专用仪器,由于有瓶塞,在使用前要先检查容量瓶是否漏液,但由于属于精密玻璃仪器,不能用来加热,不能贮存配制好的溶液,配制时,要选择相应规格的容量瓶,故③⑤不正确。综上分析B正确。
哪些实验仪器在使用前需检查是否漏液
提示:容量瓶、分液漏斗、酸式(或碱式)滴定管。
[答题规范] 容量瓶查漏操作
(1)规范操作:向容量瓶中加适量水,塞紧瓶塞,手指顶住瓶塞,倒立,用吸水纸检查是否有水珠渗出;如果不漏,再把塞子旋转180°,塞紧,倒置,用同样方法检查。
(2)答题关键:①装水;②倒立;③检查是否漏水;
④旋转180°;⑤重复操作。
1.(2022·辽宁卷)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　A　)
A.1.8 g 18O中含有的中子数为NA
B.28 g C2H4分子中含有的σ键数目为4NA
C.标准状况下,22.4 L HCl气体中H+数目为NA
D.pH=12的Na2CO3溶液中OH-数目为0.01NA
解析:1个 18O原子中含有10个中子,1.8 g 18O的物质的量为=0.1 mol,故1.8 g 18O中含有中子的物质的量为1 mol,中子数为NA,故A正确;乙烯分子的结构式为,1个乙烯分子中含有5个σ键,28 g C2H4的物质的量为1 mol,所以28 g C2H4分子中含有的σ键数目为5NA,故B错误;HCl是共价化合物,HCl分子中不存在H+,故C错误;没有给出Na2CO3溶液的体积,无法计算pH=12的Na2CO3溶液中OH-的数目,故D错误。
2.(2021·山东卷)X、Y均为短周期金属元素,同温同压下,0.1 mol X的单质与足量稀盐酸反应,生成H2体积为V1 L;0.1 mol Y的单质与足量稀硫酸反应,生成H2体积为V2 L。下列说法错误的是(　D　)
A.X、Y生成H2的物质的量之比一定为
B.X、Y消耗酸的物质的量之比一定为
C.产物中X、Y化合价之比一定为
D.由一定能确定产物中X、Y的化合价
解析:设与1 mol X反应消耗HCl的物质的量为a mol,与1 mol Y反应消耗H2SO4的物质的量为b mol,根据转移电子守恒以及H原子守恒可知X～aHCl～H2～Xa+、Y～bH2SO4～bH2～Y2b+。同温同压下,气体体积之比等于其物质的量之比,因此X、Y生成H2的物质的量之比一定为,故A正确;X、Y反应过程中消耗酸的物质的量之比为,因==,因此=,故B正确;产物中X、Y化合价之比为,由B项可知 =,故C正确;因短周期金属单质与盐酸或稀硫酸反应时,生成的盐中金属元素化合价有+1、+2、+3三种情况,因此存在a=1,2,3,b=0.5,1的多种情况,由=可知,当a=1,b=0.5时,=1,当a=2,b=1时,=1,两种情况下X、Y的化合价不同,因此根据可能无法确定X、Y的化合价,故D错误。
3.(2021·全国甲卷)NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是(　C　)
A.18 g重水(D2O)中含有的质子数为10NA
B.3 mol的NO2与H2O完全反应时转移的电子数为4NA
C.32 g环状S8()分子中含有的S—S键数为1NA
D.1 L pH=4的0.1 mol·L-1 K2Cr2O7溶液中Cr2离子数为0.1NA
解析:重水的摩尔质量是20 g·mol-1,1 mol重水中含有10 mol质子,所以18 g重水中含有的质子数为×10×NA=9NA,A错误;NO2与H2O反应的化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO,则3 mol NO2与H2O完全反应时转移的电子数为2NA,B错误;1 mol S8分子中含有8 mol S—S,32 g S8分子中含有的S—S键数为×8×NA mol-1=1NA,C正确;由于K2Cr2O7溶液中存在Cr2+H2O2Cr+2H+平衡,1 L pH=4的0.1 mol·L-1 K2Cr2O7溶液中Cr2离子数小于0.1NA,D错误。
4.(2021·湖南卷)NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　D　)
A.18 g O含有的中子数为10NA
B.0.1 mol·L-1 HClO4溶液中含有的H+数为0.1NA
C.2 mol NO与1 mol O2在密闭容器中充分反应后的分子数为2NA
D.11.2 L CH4和22.4 L Cl2(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数为1.5NA
解析:1个18O原子含有10个中子,H原子不含中子,所以每个O分子中含有10个中子,O的相对分子质量为20,故18 g O的物质的量为0.9 mol,则18 g O中含有的中子数为9NA,A错误;HClO4为强酸,在溶液中完全电离,则0.1 mol·L-1 HClO4溶液中H+的物质的量浓度为0.1 mol·L-1,由于题中未给出溶液体积,所以无法计算H+的数目,B错误;2 mol NO与1 mol O2恰好完全反应生成2 mol NO2,由于存在平衡2NO2N2O4,所以充分反应后容器中的分子数小于2NA,C错误;甲烷与氯气发生取代反应,反应前后反应物与生成物的物质的量之和不变,则反应后的分子数为×NA mol-1=1.5NA,D正确。
(40分钟)
选题表
知识点 题号
基础 能力 创新
物质的量、摩尔质量 1
气体摩尔体积、物质的量浓度 2,3,8 10
阿伏加德罗定律及推论 4
阿伏加德罗常数的应用 5,7 9,11 13
一定物质的量浓度溶液配制 6 12
物质的量浓度等综合计算 14
1.青蒿素是一种用于治疗疟疾的药物。下列有关青蒿素(化学式:C15H22O5)的叙述不正确的是(　A　)
A.青蒿素的摩尔质量为282
B.6.02×1023个青蒿素分子的质量约为282 g
C.1 mol 青蒿素的质量为282 g
D.282 g青蒿素中含有15NA个碳原子
解析:青蒿素的摩尔质量应该为282 g·mol-1,故A不正确;6.02×
1023个青蒿素分子的物质的量为1 mol,其质量约为282 g·mol-1×
1 mol=282 g,故B正确;1 mol青蒿素的质量为282 g·mol-1×
1 mol=282 g,故C正确;282 g青蒿素的物质的量为=1 mol,
1 mol青蒿素中含有 15 mol 碳原子,即15NA个碳原子,故D正确。
2.(2022·北京丰台区合格考)下列说法中,正确的是(　C　)
A.Cu的摩尔质量是64
B.1 mol CO2的体积一定是22.4 L
C.1 mol H2O中含有的分子数约为6.02×1023
D.0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中含有0.2 mol Na+
解析:Cu的摩尔质量是64 g·mol-1,A错误;没有给出温度和压强,无法确定1 mol CO2的体积,B错误;没有给出溶液体积,无法确定溶液中Na+的物质的量,D错误。
3.在200 mL某硫酸盐溶液中含有1.5NA个硫酸根离子(设NA为阿伏加德罗常数的值),同时含有NA个金属阳离子,则该硫酸盐的物质的量浓度为(　B　)
A.1 mol·L-1 B.2.5 mol·L-1
C.5 mol·L-1 D.2 mol·L-1
解析:S和金属阳离子个数之比是3∶2,根据溶液呈电中性,即阴、阳离子所带总电荷相等,设 1个金属阳离子带x个正电荷,即为Mx+,故3×2=2x,x=3,则该盐的化学式为M2(SO4)3,所以该硫酸盐的物质的量浓度是=2.5 mol·L-1。
4.在同温同压下,分别用如图所示的气体吹出体积相等的甲、乙两个气球,则这两个气球中气体的有关量之比(甲∶乙)正确的是(　B　)
A.质量之比为3∶1
B.原子总数之比为3∶1
C.分子总数之比为1∶2
D.碳原子数之比为1∶1
解析:同温同压下体积相等的甲、乙两个气球中C2H4和CO的分子数相等,即物质的量也相等,C错误;C2H4和CO的摩尔质量均为28 g·mol-1,两者的物质的量相等,则质量相等,A错误;C2H4和CO的分子数相等,则原子总数之比为6∶2=3∶1,碳原子数之比为2∶1,B正确、D错误。
5.(2022·湖南永州一中期中)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是(　C　)
A.在用氯酸钾和浓盐酸制取氯气的反应中,每生成3 mol Cl2转移的电子数为5NA
B.S2和S8的混合物共6.4 g,所含硫原子数一定为0.2NA
C.浓度为1 mol/L的Na2CO3和NaHCO3混合溶液中,N(C)+N(HC)+N(H2CO3)=NA
D.标准状况下,2.24 L的CO和N2混合气体中含有的质子数为1.4NA
解析:反应的化学方程式为KClO3+6HClKCl+3Cl2↑+3H2O,根据化合价变化可知,生成3 mol Cl2时,5 mol HCl作还原剂,1 mol KClO3作氧化剂,转移的电子数为5NA,A正确;6.4 g混合物中含S为0.2 mol,即含硫原子数为0.2NA,B正确;没有给出混合溶液体积,不能计算粒子个数,C错误;CO和N2的质子数均为14,0.1 mol混合气体含质子数为1.4NA,D正确。
6.实验室里需要配制480 mL 0.10 mol·L-1的硫酸铜溶液,下列实验用品及实验操作正确的是(　D　)
选项 容量瓶容积 溶质质量 实验操作
A 480 mL 硫酸铜:7.68 g 加入500 mL水
B 480 mL 胆矾:12.0 g 配成500 mL溶液
C 500 mL 硫酸铜:8.0 g 加入500 mL水
D 500 mL 胆矾:12.5 g 配成500 mL溶液
解析:实验室里需要配制480 mL 0.10 mol·L-1CuSO4溶液,没有480 mL的容量瓶,根据“大而近”的原则需选择500 mL容量瓶,溶质若为CuSO4,则需要8.0 g,若溶质为胆矾,则需要 12.5 g。应配成500 mL溶液而不是加入 500 mL 水。
7.(2021·河北卷)NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是(　C　)
A.22.4 L(标准状况)氟气所含的质子数为18NA
B.1 mol碘蒸气和1 mol氢气在密闭容器中充分反应,生成的碘化氢分子数小于2NA
C.电解饱和食盐水时,若阴阳两极产生气体的总质量为73 g,则转移电子数为NA
D.1 L 1 mol·L-1溴化铵水溶液中N与H+离子数之和大于NA
解析:22.4 L(标准状况)氟气的物质的量为1 mol,则其所含的质子数为18NA,A说法正确;反应H2+I22HI为可逆反应,则1 mol H2(g)和
1 mol I2(g)充分反应生成的HI分子数小于2NA,B说法正确;电解饱和食盐水时,阴、阳两极产生的n(H2)∶n(Cl2)=1∶1,当H2和Cl2的总质量为73 g时,产生2 g H2、71 g Cl2,则H2的物质的量为1 mol,Cl2的物质的量为1 mol,转移电子数为2NA,C说法错误;溴化铵水溶液中存在电荷守恒)+c(H+)=c(Br-)+c(OH-),c(Br-)=1 mol·L-1,则c(N)+c(H+)>1 mol·L-1,故1 L 1 mol·L-1溴化铵水溶液中N与H+离子数之和大于NA,D说法正确。
8.某研究性学习小组同学为了探究“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”,设计了如下实验装置并记录相关实验数据。
【实验装置】
【部分实验数据】
温度 压强 时间 水槽中H2O 的质量 H2 体积 O2 体积
30 ℃ 101 kPa 0 300 g 0 0
30 ℃ 101 kPa 4 min 298.2 g 1.243 L
请回答下列问题。
(1)4 min时H2、O2的物质的量分别是　　　　mol、　　　　mol。
(2)该温度下,气体摩尔体积是　　　　。
(3)下列叙述不正确的是　　　　(填字母)。
A.气体摩尔体积与气体的温度相关
B.在该实验条件下,3 mol O2的气体摩尔体积为74.58 L·mol-1
C.同温、同压下,2 mol CO、CO2混合气体和2 mol O2的体积相同
D.该实验条件下,O2的密度为1.287 g·L-1
解析:(1)4 min时水槽中H2O减轻的质量为 300 g-298.2 g=1.8 g,根据反应2H2O2H2↑+O2↑可知,消耗1.8 g(0.1 mol)H2O得到
0.1 mol H2、0.05 mol O2。
(2)0.05 mol O2的体积为1.243 L,所以气体摩尔体积为=
24.86 L·mol-1。
(3)当其他条件不变时,一定物质的量的气体,温度越高,其体积越大,故温度越高,气体摩尔体积也越大,A项正确;气体摩尔体积限定气体的物质的量为1 mol,所以该实验条件下O2的气体摩尔体积为
24.86 L·mol-1,B项错误;同温、同压下,气体的物质的量相同,其体积相等,所以2 mol CO、CO2混合气体和2 mol O2的体积相同,C项正确;该实验条件下,1 mol O2的体积为24.86 L、质量为32 g,则O2的密度为≈1.287 g·L-1,D项正确。
答案:(1)0.1　0.05　(2)24.86 L·mol-1　(3)B
9.捕获二氧化碳生成甲酸过程如图所示,N(C2H5)3的化学性质与NH3类似。NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　A　)
A.100 g 46%的甲酸水溶液中所含的氧原子数目为5NA
B.0.1 mol N(C2H5)3与盐酸恰好完全反应所得盐溶液中[N(C2H5)3H]+的数目为0.1NA
C.若有22.4 L CO2参与反应,则拆开CO2分子中共用电子对的数目
为4NA
D.每生成0.5 mol甲酸,该捕获过程中转移的电子数为2NA
解析:100 g 46%的甲酸水溶液中所含的氧原子数目为×
2×NA mol-1+×1×NA mol-1=5NA,A正确;N(C2H5)3性质与NH3类似,则[N(C2H5)3H]+与N性质相似,[N(C2H5)3H]+为弱碱阳离子,水溶液中部分水解,所以0.1 mol N(C2H5)3与盐酸恰好完全反应生成的盐溶液中,[N(C2H5)3H]+的数目小于 0.1NA,B错误;气体状况未知,无法计算二氧化碳物质的量和拆开共用电子对的数目,C错误;该反应是氧化还原反应,C元素化合价由+4价降到 +2价,每生成1 mol甲酸,转移的电子数为2NA,则每生成0.5 mol甲酸,转移的电子数为NA,D错误。
10.(2022·山东青岛质量检测)铍、铝化学性质相似,常温常压下,m g铍、铝分别与足量稀硫酸反应产生氢气的体积分别为V1 L和V2 L。下列说法正确的是(　D　)
A.=
B.m=×9=×18
C.铍、铝消耗硫酸的物质的量相等
D.若相同条件下用NaOH溶液代替硫酸,则产生的气体体积不变
解析:根据Be+2H+Be2++H2↑、2Al+6H+2Al3++3H2↑,知==,A项错误;V1 L、V2 L是常温常压下H2的体积,不能用22.4 L·mol-1计算其物质的量,B项错误;铍、铝消耗的硫酸的物质的量分别为 mol、× mol,C项错误;根据Be+2OH-Be+H2↑、2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑知,若相同条件下用NaOH溶液代替硫酸,产生的氢气体积不变,D项正确。
11.(2022·辽宁沈阳一二O中学质检)以天然气为原料经由合成气(CO、H2)制化学品是目前天然气转化利用的主导技术路线。制备CH3OH的反应转化关系如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　D　)
A.用1 mol CH4理论上能生产标准状况下CH3OH 22.4 L
B.等物质的量的CH3OH和CH4,CH3OH的质子数比CH4多8NA
C.44 g CO2气体和44 g CH4与CO的混合气体,所含C原子数均为NA
D.用CH4制备合成气的反应中,若生成1 mol CO,反应转移电子数为3NA
解析:根据图中信息可知,制备CH3OH的反应过程为CH4(g)C(s)+
2H2(g)、CO2(g)+C(s)2CO(g)、2H2(g)+CO(g)CH3OH(l),总反应为CH4(g)+CO2(g)CH3OH(l)+CO(g)。CH3OH在标准状况下不是气体,A错误;1个CH3OH分子和1个CH4分子的质子数分别为18个和10个,即
1 mol CH3OH比CH4多8NA个质子,而两者等物质的量,并没有给出具体的物质的量数值,B错误;44 g CO2气体为 1 mol,44 g CH4与CO的混合气体物质的量大于1 mol,所含C原子数大于NA,C错误;反应过程中生成CO时发生 CO2(g)+C(s)2CO(g),即生成2 mol CO时转移 2 mol 电子并消耗1 mol碳原子,消耗的碳原子来自于反应CH4(g)C(s)+2H2(g),CH4中碳元素从-4价升高到 0价,生成1 mol碳原子转移 4 mol电子,要生成2 mol CO共转移6 mol电子,则若生成1 mol CO,反应转移电子数为3NA,D正确。
12.在花瓶中加入“鲜花保鲜剂”可延长鲜花的寿命。下表是1 L“鲜花保鲜剂”的成分,阅读后回答下列问题。
成分 质量/g 摩尔质量/(g/mol)
蔗糖 50.00 342
硫酸钾 0.50 174
阿司匹林 0.35 180
高锰酸钾 0.50 158
硝酸银 0.04 170
(1)“鲜花保鲜剂”中物质的量浓度最大的成分是　　 　　(填写名称)。
(2)“鲜花保鲜剂”中K+的物质的量浓度为(阿司匹林中不含K+)　　　　　　　　(只要求写表达式,不需计算)mol·L-1。
(3)如图所示的仪器中,在配制“鲜花保鲜剂”溶液时肯定不需要的是　　　　(填字母),还缺少的玻璃仪器有　 (填仪器名称)。
(4)配制过程中,下列操作对配制结果没有影响的是　　　 　(填
字母)。
A.容量瓶在使用前未干燥,里面有少量蒸馏水
B.定容时仰视液面
C.容量瓶在使用前刚配制完一定物质的量浓度的NaCl溶液而未洗净
D.定容摇匀后发现液面低于容量瓶的刻度线,但未做任何处理
(5)欲确定“鲜花保鲜剂”中硝酸银的浓度,可加入的试剂中要含有
　　　　(填化学符号)。
解析:(1)同一溶液,体积相等,物质的量越大溶液浓度越大,即n(蔗糖)=≈0.146 mol;n(K2SO4)=≈0.002 87 mol,n(阿司匹林)=≈0.001 94 mol,n(KMnO4)=≈0.003 16 mol,
n(AgNO3)=≈0.000 24 mol;故蔗糖的物质的量最大,其物质的量浓度最大。(2)根据题中信息,可知溶液中c(K+)==
(2×+)mol/L。(3)配制一定物质的量浓度溶液一般步骤为计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容等,用到的仪器有天平、烧杯、玻璃棒、药匙、1 000 mL 容量瓶、胶头滴管等;用不到烧瓶和分液漏斗,还缺少的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯。(4)A对溶质的物质的量和溶液体积均无影响,溶液浓度不变;B导致溶液体积偏大,溶液浓度偏小;C容量瓶中沾有NaCl,NaCl能够消耗Ag+,导致溶液中Ag+浓度偏小;D项属于正确操作,溶液浓度准确。(5)Ag+能够与Cl-(或Br-)反应生成白色(或浅黄色)沉淀,向待测液中加入少量NaCl(或NaBr),若产生白色(或浅黄色)沉淀,可证明溶液中含Ag+。
答案:(1)蔗糖
(2)2×+(或+)(合理即可)
(3)ac　玻璃棒、烧杯　
(4)AD
(5)Cl-(或Br-)
13.(2022·四川德阳月考)设NA为阿伏加德罗常数的值,一种提纯白磷的原理如图所示,下列叙述正确的是(　C　)
A.常温常压下,31 g白磷所含共价键数目为NA
B.生成1 mol Cu3P时,转移电子的数目为3NA
C.生成0.1 mol白磷的同时生成CO分子的数目为NA
D.1 L 0.01 mol/L Ca(OH)2溶液中含有的氧原子数目为0.02NA
解析:1分子白磷中含6个P—P共价键,常温常压下,31 g白磷所含共价键数目为×6NA mol-1=1.5NA,A错误;由题干反应历程图可知,反应Ⅰ为11P4+60CuSO4+96H2O20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4,反应中转移电子为120e-,即生成1 mol Cu3P时,转移电子数目为6NA,B错误;反应Ⅲ为2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C6CaSiO3+10CO↑+P4,可知生成
0.1 mol白磷的同时,生成CO分子的数目为 0.1 mol×10×NAmol-1=
NA,C正确;由于H2O中也含O原子,故该Ca(OH)2溶液中含氧原子数目大于0.02NA,D错误。
14.(2022·福建福州模拟)Ⅰ.绿矾(FeSO4·7H2O)在化学合成上用作还原剂及催化剂。工业上常用废铁屑溶于一定浓度的硫酸溶液制备
绿矾。
(1)98% 1.84 g·cm-3的浓硫酸在稀释过程中,密度下降,当稀释至50%时,密度为1.4 g·cm-3,50%的硫酸物质的量浓度为　　　　(保留两位小数),50%的硫酸与30%的硫酸等体积混合,混合酸的浓度　　　　(填“>”“<”或“=”)40%。
(2)将111.2 g绿矾(FeSO4·7H2O,相对分子质量为278)在高温下加热,充分反应后生成Fe2O3固体和SO2、SO3、水的混合气体,则生成Fe2O3的质量为　　　　g,SO2为　　　　mol。
Ⅱ.实验室可用以下方法制备摩尔盐晶体[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O,相对分子质量为392]。
(3)将4.88 g铁屑(含Fe2O3)与25 mL 3 mol·L-1 H2SO4溶液充分反应后,得到FeSO4和H2SO4的混合溶液,稀释溶液至100 mL,测得其pH=1。铁屑中Fe2O3的质量分数是　　　　(保留两位小数)。
(4)向上述100 mL溶液中加入与该溶液中FeSO4等物质的量的(NH4)2SO4晶体,待晶体完全溶解后蒸发掉部分水,冷却至t ℃,析出摩尔盐晶体12.360 g,剩余溶液的质量为82.560 g。t ℃时,计算(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的溶解度为　　　　(保留两位小数)。
解析:(1)密度为1.4 g·cm-3、质量分数为50%的硫酸,即c(H2SO4)=
= mol·L-1≈7.14 mol·L-1;由于50%的硫酸的密度大于30%的硫酸,故混合后溶液中硫酸的质量偏大,硫酸的质量分数大于40%。(2)n(FeSO4·7H2O)==0.4 mol,由2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑可知,生成m(Fe2O3)=0.4 mol××
160 g·mol-1=32 g,n(SO2)=0.4 mol×=0.2 mol。(3)根据题意知,稀释溶液至100 mL,测得pH=1,溶液中剩余n(H2SO4)=0.1 mol·L-1××
0.1 L=0.005 mol,则参加反应n(H2SO4)=0.025 L×3 mol·L-1-
0.005 mol=0.07 mol。设铁的物质的量是m,氧化铁的物质的量是n,发生反应Fe+Fe2O3+3H2SO43FeSO4+3H2O、Fe+H2SO4FeSO4+H2↑,
则根据固体的质量和硫酸的物质的量可知,56 g·mol-1×m+
160 g·mol-1×n=4.88 g,(m-n)+3n=0.07 mol,解得n=0.02 mol,m=
0.03 mol,故铁屑中Fe2O3的质量分数是×100%≈
65.57%。(4)根据以上分析结合原子守恒知,n(FeSO4)=n(Fe)+
2n(Fe2O3)=(0.03+0.04) mol=0.07 mol,根据摩尔盐的化学式知,n[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]=n(FeSO4)=0.07 mol,溶液中摩尔盐的质量为0.07 mol×392 g·mol-1-12.360 g=15.08 g,设摩尔盐的溶解度为x,则=,解得x≈22.35 g。
答案:(1)7.14 mol·L-1　>　(2)32　0.2 (3)65.57%　(4)22.35 g

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