高中化学鲁科版必修1第3节 化学中常用的物理量-物质的量第4课时导学案
展开学习任务一 与物质的量相关概念的转化
【典例】(2021·北京西城区高一检测)下列说法中正确的是( )
A.36 g H2O的物质的量为1 ml
B.常温常压下,1 ml Cl2的体积是22.4 L
C.0.5 ml·L-1NaCl溶液中含有0.5 ml Na+
D.1 ml CO2中含有的分子数约为6.02×1023
【思维建模】解答物质的量相关问题的一般思路:
【解析】选D。A项,36 g H2O的物质的量为2 ml,错误;B项,常温常压下,1 ml Cl2的体积不是22.4 L,错误;C项,因体积不确定,所以溶液中所含Na+的物质的量也不确定,错误。
1.(2021·海口高一检测)下列说法正确的是( )
A.配制1 ml·L-1Na2CO3溶液500 mL,将Na2CO3放在托盘天平右盘称量
B.10 g 98%的硫酸(密度为1.84 g·cm-3)与10 mL 18.4 ml·L-1的硫酸的浓度是不同的
C.配制0.5 L 10 ml·L-1的盐酸,需要HCl气体112 L(标准状况)
D.50 mL 1 ml·L-1AlCl3溶液中的c(Cl-)与75 mL 2 ml·L-1CaCl2溶液中c(Cl-)相等
【解析】选C。托盘天平称量固体时应“左物右码”,A错误;98%的H2SO4的物质的量浓度c= eq \f(1 000ρw,M) = eq \f(1 000 cm3·L-1×1.84 g·cm-3×98%,98 g·ml-1) =18.4 ml·L-1,B错误;标准状况下n(HCl)= eq \f(112 L,22.4 L·ml-1) =5 ml,盐酸中n(HCl)=0.5 L×10 ml·L-1=5 ml,C正确;1 ml·L-1AlCl3溶液中c(Cl-)=3 ml·L-1,而2 ml·L-1CaCl2溶液中c(Cl-)=4 ml·L-1,D错误。
2.(2021·哈尔滨高一检测)以“物质的量”为中心的计算是化学计算的基础,下列与“物质的量”相关的计算正确的是( )
A.现有CO、CO2、O3三种气体,它们分别都含有1 ml O原子,则三种气体的物质的量之比为3∶2∶1
B.28 g CO和22.4 L CO2中含有的碳原子数一定相等
C.标准状况下,11.2 L X气体分子的质量为16 g,则X气体的摩尔质量是32
D.a g Cl2中有b个氯原子,则阿伏加德罗常数NA的数值可表示为 eq \f(35.5b,a)
【解析】选D。A项,根据原子守恒知,三种气体CO、CO2、O3分别都含有1 ml O原子,则三种气体的物质的量分别为1 ml、0.5 ml、 eq \f(1,3) ml,所以三种气体物质的量之比为1 ml∶0.5 ml∶ eq \f(1,3) ml=6∶3∶2,错误;B项,气体摩尔体积受温度和压强影响,温度和压强未知,无法确定气体摩尔体积,导致无法计算二氧化碳的物质的量,所以无法比较二者含有的碳原子个数是否相等,错误;C项,摩尔质量的单位是g·ml-1,则该气体的摩尔质量是32 g·ml-1,错误;D项,a g氯气的物质的量为 eq \f(a g,71 g·ml-1) = eq \f(a,71) ml,每个氯分子中含有2个氯原子,所以氯分子个数为0.5b,因此NA= eq \f(0.5b,\f(a,71)) ml-1= eq \f(35.5b,a) ml-1,正确。
【拔高题组】
1.(2021·周口高一检测)某2 ml固体A在一定温度下完全分解,产物都是气体,反应的化学方程式为2A===B+2C+3D,若测得生成的混合气体与氢气相同条件下的密度比值为15,则固体A的摩尔质量为( )
A.30 g·ml-1 B.45 g·ml-1
C.90 g·ml-1 D.氢气密度未知,无法求得
【解析】选C。相同条件下,气体的密度之比等于相对分子质量之比。测得生成的混合气体的密度是相同条件下氢气的15倍,可知混合气体的平均摩尔质量是氢气的15倍,即混合气体的平均摩尔质量为2 g·ml-1×15=30 g·ml-1,则混合气体总质量为6 ml×30 g·ml-1=180 g,由质量守恒可知A的质量等于混合气体的总质量,故A的摩尔质量为 eq \f(180 g,2 ml) =90 g·ml-1。
2.(2021·唐山高一检测)36.5 g HCl溶解在1 L水中(水的密度近似为1 g·cm-3)所得溶液的密度为ρ g·cm-3,质量分数为w,物质的量浓度为c ml·L-1,NA表示阿伏加德罗常数的数值,则下列叙述中正确的是( )。
A.所得溶液的物质的量浓度为1 ml·L-1
B.36.5 g HCl气体占有的体积为22.4 L
C.c= eq \f(ρ,36.5+1 000)
D.所得溶液的质量分数为w= eq \f(36.5c,1 000ρ)
【解析】选D。题中所给的是水的体积,而溶液的体积不是1 L,故所得溶液的物质的量浓度不是1 ml·L-1,A错误;因未说明是否在标准状况下,所以无法计算HCl的体积,B错误;根据c= eq \f(1 000ρw,M) ,可知c= eq \f(1 000ρw,36.5) ,C错误;由c= eq \f(1 000ρw,36.5) 可得w= eq \f(36.5c,1 000ρ) ,D正确。
2020年,全球爆发的新型冠状病毒肺炎疫情严重影响人们的身体健康。“84消毒液”能有效杀灭各种细菌和病毒,某同学购买了一瓶某品牌的“84消毒液”,其瓶体上的消毒液说明如下:
(1)你能否得到该“84消毒液”的物质的量浓度?
(2)该同学取100 mL“84消毒液”稀释后用于消毒,稀释后的溶液的物质的量浓度是多少?
【解析】(1)该“84消毒液”的物质的量浓度c(NaClO)= eq \f(1 000ρw,M) = eq \f(1 000×1.19 g·cm-3×25%,74.5 g·ml-1)
≈4.0 ml·L-1。
(2)溶液稀释100倍后浓度变为原来的0.01,所以物质的量浓度是4.0 ml·L-1的 0.01倍,即0.04 ml·L-1。
答案:(1)4.0 ml·L-1 (2)0.04 ml·L-1
学习任务二 阿伏加德罗常数常见陷阱
阿伏加德罗常数计算中常见的陷阱
【典例】(2021·长沙高一检测)NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是( )
A.常温常压下,22.4 L CO2中含有NA个CO2分子
B.1.7 g H2O2中含有的电子数为0.9NA
C.标准状况下,2.24 L H2O含有的分子数等于0.1NA
D.分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4 L,质量为28 g
【解析】选B。A项,常温常压下,气体摩尔体积大于22.4 L·ml-1,则22.4 L CO2的物质的量小于1 ml,错误;B项,1个H2O2分子18个电子,H2O2的摩尔质量为34 g·ml-1,1.7 g H2O2的物质的量为0.05 ml,则含有的电子的物质的量为0.9 ml,数目为0.9NA,正确;C项,标准状况下水不为气态,不能用标准状况下的气体摩尔体积22.4 L·ml-1进行计算,错误;D项,1 ml CO、C2H4混合气体的质量为28 g,但由于未注明混合气体的状态(温度和压强),故不能判断其体积是否为22.4 L,错误。
(1)若将A选项中的“22.4 L”改为“44 g”其余不变,是否正确?
提示:正确。因为44 g CO2的物质的量为1 ml,因此含有NA个CO2分子。
(2)D选项中CO、C2H4混合气体的平均摩尔质量是多少?
提示:28 g·ml-1。因为CO、C2H4的相对分子质量均为28,因此混合气体的平均摩尔质量为28 g·ml-1。
(2021·武威高一期中)关于阿伏加德罗常数的值NA,下列叙述中正确的是( )
A.CO2和CO的混合气体中,若含碳元素2.4 g,则分子总数为0.2NA
B.0.3 L,1 ml·L-1 NH4NO3溶液中含有的N原子数目为0.3NA
C.18 g H2O在标准状况下的体积为22.4 L
D.5.6 g铁粉与足量CuSO4溶液反应生成的铜原子数为NA
【解析】选A。2.4 g碳原子的物质的量为 eq \f(2.4 g,12 g·ml-1) =0.2 ml,根据碳元素守恒可知CO2和CO的混合气体中,分子总数为0.2NA,故A正确;0.3 L,1 ml·L-1 NH4NO3溶液中含有n(NH4NO3)=0.3 ml,含有0.6 ml N原子,数目为0.6NA,故B错误;标准状况下水不是气体,不能使用气体摩尔体积,故C错误;5.6 g铁粉的物质的量为0.1 ml,根据反应Fe+Cu2+===Fe2++Cu可知生成0.1 ml Cu,铜原子的数目为0.1NA,故D错误。
【拔高题组】
1.(2021·青岛高一检测)下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数)( )
A.28 g氮气含有的原子数为NA
B.4 g金属钙变成钙离子时失去的电子数为0.1NA
C.1 ml O2分子的质量等于1 ml氧原子的质量
D.24 g O2分子和24 g O3分子所含的氧原子数目相等
【解析】选D。A项,28 g氮气含有的氮原子数为 eq \f(28 g,28 g·ml-1) ×2×NA=2NA,错误;B项,4 g金属钙的物质的量为 eq \f(4 g,40 g·ml-1) =0.1 ml,Ca-2e-―→Ca2+,故4 g金属钙变成Ca2+时失去的电子数为0.2NA,错误;C项,1 ml O2分子的质量是32 g,1 ml氧原子的质量是16 g,错误。
2.(2021·宜春高一检测)NA为阿伏加德罗常数的值,下列有关说法正确的是( )
A.标准状况下,相同体积的氢气与水所含的分子数目相同
B.标准状况下,22.4 L以任意比混合的氢气、二氧化碳的混合气体所含的分子数为NA
C.常温常压下,32 g O2的物质的量不是1 ml
D.标准状况下,22.4 L He所含核外电子数为4NA
【解析】选B。A项,在标准状况下,水是液体,所以含有的分子数一定比氢气大,错误;B项,标准状况下,1 ml任何气体的体积都约为22.4 L,这里的“任何气体”,包括“混合气体”,正确;C项,32 g O2的物质的量为1 ml,与状态无关,错误;D项,标准状况下,22.4 L He是1 ml,而1个He原子的核外电子数是2个,所以1 ml He原子的核外电子的物质的量为2 ml,错误。
SO2是一种大气污染物,会形成酸雨等环境问题,因此需要控制SO2的排放,通常监测SO2含量是否达到排放标准的反应原理是SO2+H2O2+BaCl2===BaSO4↓+2HCl。NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.0.1 ml BaCl2固体中所含微粒总数为0.1NA
B.25 ℃时,0.1 ml·L-1的HCl溶液中含有H+的数目为0.1NA
C.17 g H2O2中含有的原子数目为2NA
L SO2中含有的分子数目为0.01NA
【解析】选C。0.1 ml BaCl2固体中所含微粒有钡离子、氯离子等,故A错误;溶液的体积未知,不能计算H+的数目,B错误;17 g H2O2的物质的量为0.5 ml,因此含有的原子的物质的量为0.5 ml×4=2 ml,故C正确;D项中没有给出气体所处的条件是否为标准状况,因此无法计算其物质的量,故错误。
1.(水平1)下列各组物质中所含氧原子的物质的量相同的是( )
A.0.3 ml O2和0.3 ml H2O
B.6.02×1023个CO2与0.1 ml KMnO4
C.0.1 ml CuSO4·5H2O和0.1 ml C6H12O6
D.0.1 ml H2SO4和0.4NA个H2O
【解析】选D。在D项中0.1 ml H2SO4中含氧原子0.4 ml,在0.4NA个H2O中氧原子也为0.4 ml。
2.(水平1)下列说法正确的是( )
A.常温常压下,22.4 L CO2中含有NA个CO2分子
B.标准状况下,4.48 L CO含有0.2NA个原子
C.22.4 L Cl2中含有NA个Cl2分子
D.标准状况下,1.12 L O2和1.12 L CO2均含0.1NA个氧原子
【解析】选D。在标准状况下,22.4 L CO2中才含有NA个CO2分子,故A错误;每个CO分子由2个原子构成,标准状况下,4.48 L CO含有0.4NA个原子,故B错误;没有指明温度、压强,无法确定22.4 L Cl2中含有多少个Cl2分子,故C错误;每个O2、CO2分子均含有2个O原子,标准状况下,1.12 L O2和1.12 L CO2均含0.1NA个氧原子,故D正确。
3.(水平2)设NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.23 g Na+所含的电子数为11NA
B.5 ml·L-1的K2SO4溶液中含有的K+数目为10NA
C.标准状况下,22.4 L氦气所含的原子数为2NA
D.常温常压下,2.8 g N2和CO的混合气体所含原子数为0.2NA
【解析】选D。每个Na+含10个电子,23 g Na+所含的电子数为10NA,故A错误;溶液的体积未知,无法计算K2SO4的物质的量,因此无法得知K+的数目,故B错误;氦气为单原子分子,标准状况下,22.4 L氦气所含的原子数为1NA,故C错误;N2和CO的相对分子质量均为28,且均为双原子分子,常温常压下,2.8 g N2和CO的混合气体为0.1 ml,所含原子数为0.2NA,故D正确。
【补偿训练】
(2021·泰安高一检测)设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是( )
A.32 g O2所含的原子数目为NA
B.0.5 ml SO2含有的原子数目为1.5NA
C.1 ml H2O含有的H2O分子数目为NA
D.0.5NA个氯气分子的物质的量是0.5 ml
【解析】选A。32 g O2分子的物质的量是1 ml,氧原子的数目为2NA,A错误;每摩尔SO2中含有3 ml原子,0.5 ml SO2中含有的原子数目为1.5NA,B正确;1 ml H2O中含有的H2O分子数目为NA,C正确;根据n= eq \f(N,NA) 可知0.5NA个氯气分子的物质的量是0.5 ml,D正确。
4.(水平2)在100 mL水溶液里有5.85 g NaCl和11.1 g CaCl2,该溶液中c(Cl-)为( )
A.1 ml·L-1 B.2 ml·L-1
C.3 ml·L-1 D.4 ml·L-1
【解析】选C。5.85 g NaCl的物质的量为 eq \f(5.85 g,58.5 g·ml-1) =0.1 ml,11.1 g CaCl2的物质的量为 eq \f(11.1 g,111 g·ml-1) =0.1 ml,根据氯元素守恒有n(Cl-)=n(NaCl)+2n(CaCl2)=0.1 ml+0.1 ml×2=0.3 ml,所以溶液中Cl-的物质的量浓度为 eq \f(0.3ml,0.1 L) =3 ml·L-1。
5.(水平1)在反应A+3B===2C中,若7 g A和一定量B完全反应生成8.5 g C,则A、B、C的摩尔质量之比为( )
A.14∶3∶17 B.28∶2∶17
C.1∶3∶2 D.无法确定
【解析】选B。7 g A和一定量的B完全反应生成8.5 g C,根据质量守恒定律,则B的质量为8.5 g-7 g=1.5 g,设A、B、C的相对分子质量为x、y、z
A + 3B===2C
x 3y 2z
7 g 1.5 g 8.5 g
eq \f(x,7 g) = eq \f(3y,1.5 g) ,x∶y=14∶1, eq \f(3y,1.5 g) = eq \f(2z,8.5 g) ,y∶z=2∶17,故x∶y∶z=28∶2∶17,故选B。
6.(水平2)相同条件下,同质量的X、Y两种气体,相对分子质量分别为A、B,则:
(1)X与Y的体积比为______,分子个数比为________,密度比为________。
(2)相同条件下的X、Y两种气体体积相同,则X与Y的质量比为________,物质的量比为________。
【解析】(1)两者的摩尔质量之比为A∶B,等质量时物质的量之比为B∶A,由阿伏加德罗定律可推出体积之比和分子数之比均为B∶A,密度之比为A∶B。(2)相同条件下的X、Y两种气体体积相同,则X、Y的物质的量相同,故质量比等于其摩尔质量之比A∶B。
答案:(1)B∶A B∶A A∶B (2)A∶B 1∶1考查方向
注意问题
气体摩尔体积的适用条件
若题中出现物质的体积,先考虑是否为气体,如果是气体再需考虑条件是否为标准状况(0℃,1.01×105 Pa)
物质的聚集状态
在标准状况下是液体或固体的物质,有H2O、乙醇等
物质的微观结构
①注意某些物质分子中的原子个数,如Ne、O3、P4等;②注意特殊物质的摩尔质量或分子中的中子数,如D2O、T2O、18O2、H37Cl等;③注意一些物质中的离子数目,如Na2O2、NaHSO4等
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