最新高考化学一轮复习课件+讲义（新高考新教材） 第1章 第5讲 以物质的量为中心的计算

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以物质的量为中心的计算
1.掌握物质的量浓度的有关计算。2.学会常用的化学计算方法与技巧。3.能熟练运用物质的量与相关物理量的关系进行有关计算。
考点一　有关物质的量浓度的综合计算
考点二　以“物质的量”为中心的计算
微专题4　化学计算的常用方法
1.物质的量浓度、质量分数、溶解度间的换算
(1)物质的量浓度(c)与溶质质量分数(w)的换算体积为V，密度为ρ g·cm－3的溶液，含有摩尔质量为M g·ml－1的溶质m g，溶质的质量分数为w，则溶质的物质的量浓度c与溶质的质量分数w的关系是：
(2)物质的量浓度(c)与溶解度(S)的换算若某饱和溶液的密度为ρ g·cm－3，溶质的摩尔质量为M g·ml－1，溶解度为S g，则溶解度与物质的量浓度的表达式分别为：
2.溶液稀释和混合的计算(1)溶液稀释定律(守恒观点)①溶质的质量在稀释前后保持不变，即m1w1＝m2w2。②溶质的物质的量在稀释前后保持不变，即c1V1＝c2V2。③溶液质量守恒，m(稀)＝m(浓)＋m(水)(体积一般不守恒)。(2)同溶质不同物质的量浓度的溶液的混合计算①混合后溶液体积保持不变时，c1V1＋c2V2＝c混×(V1＋V2)。②混合后溶液体积发生改变时，c1V2＋c2V2＝c混V混，其中V混＝ 。
(3)溶质相同、质量分数不同的两溶液混合定律(教师用书独具)①等质量混合两溶液等质量混合时(无论ρ＞1 g·cm－3还是ρ＜1 g·cm－3)，混合后溶液中溶质的质量分数w＝ (a%＋b%)。②等体积混合a.当溶液密度大于1 g·cm－3时，必然是溶液浓度越大，密度越大，如H2SO4、HNO3、HCl、NaOH等多数溶液等体积混合后，质量分数w＞ (a%＋b%)。b.当溶液密度小于1 g·cm－3时，必然是溶液浓度越大，密度越小，如酒精、氨水等少数溶液等体积混合后，质量分数w＜ (a%＋b%)。
题组一　有关物质的量浓度、溶质质量分数、溶解度的换算
1.[2016·全国卷Ⅱ，36(5)节选]一种双氧水的质量分数为27.5%(密度为1.10 g·cm－3)，其浓度为____ml·L－1。
解析　假设溶液的体积为1 L，则1 L溶液中含H2O2的质量：m＝1 000 mL×1.10 g·cm－3×27.5%＝1.10×275 g，
2.已知某饱和NaCl溶液的体积为V mL，密度为ρ g·cm－3，质量分数为w，物质的量浓度为c ml·L－1，溶液中含NaCl的质量为m g。(1)用m、V表示溶液的物质的量浓度：_______________。
(2)用w、ρ表示溶液的物质的量浓度：________________。
(3)用c、ρ表示溶质的质量分数：_______________。
(4)用w表示该温度下NaCl的溶解度：________。
题组二　溶液的稀释与混合
4.(2021·银川调研)现有V L 0.5 ml·L－1的盐酸，欲将其浓度扩大一倍，以下方法中最宜采用的是A.加热浓缩到原来体积的一半B.加入5 ml·L－1的盐酸0.125V LC.加入10 ml·L－1的盐酸0.1V L，再稀释至1.5V LD.标准状况下通入11.2 L氯化氢气体
5.下图是某学校实验室从市场买回的试剂标签上的部分内容。
按要求回答下列问题：(1)硫酸的物质的量浓度为____________，氨水的物质的量浓度为____________。
18.4 ml·L－1
12.9 ml·L－1
(2)各取5 mL与等质量的水混合后，c(H2SO4)_______9.2 ml·L－1，c(NH3)_____6.45 ml·L－1(填“＞”“＜”或“＝”，下同)。
解析　硫酸的密度大于水，氨水的密度小于水，各取5 mL与等质量的水混合后，所得稀硫酸的体积大于10 mL，稀氨水的体积小于10 mL，故有c(H2SO4)＜9.2 ml·L－1，c(NH3)＞6.45 ml·L－1。
(3)各取5 mL与等体积水混合后，w(H2SO4)____49%，w(NH3)____12.5%。
解析　5 mL浓硫酸和5 mL浓氨水的质量分别为1.84 g·cm－3×5 mL＝9.2 g、0.88 g·cm－3×5 mL＝4.4 g，而5 mL水的质量约为5 g，故各取5 mL与等体积的水混合后，w(H2SO4)＞49%，w(NH3)＜12.5%。
明确以物质的量为核心的各个化学计量之间的关系
1.将标准状况下的某气体(摩尔质量为M g·ml－1)溶于a g水中，所得溶液的密度为b g·cm－3，溶质的物质的量浓度为c ml·L－1，则该气体溶入水中的体积是
2.NA表示阿伏加德罗常数的值。俗名为“臭碱”的硫化钠广泛应用于冶金染料、皮革、电镀等工业。硫化钠的一种制备方法是Na2SO4＋2CNa2S＋2CO2↑。下列有关说法正确的是A.1 ml·L－1 Na2SO4溶液中含氧原子的数目一定大于4NAB.1 L 0.1 ml·L－1 Na2S溶液中含阴离子的数目小于0.1NAC.生成1 ml氧化产物时转移电子数为4NAD.通常状况下11.2 L CO2中含质子的数目为11NA
3.某液体化合物X2Y4常用作火箭燃料。16 g X2Y4在一定量的O2中恰好完全燃烧，反应的化学方程式为X2Y4(l)＋O2(g)===X2(g)＋2Y2O(l)。冷却后标准状况下测得生成物的体积为11.2 L，其密度为1.25 g·L－1，则：(1)反应前O2的体积V(O2)为______。(2)X2的摩尔质量为__________；Y元素的名称是____。(3)若反应生成0.1 ml X2，则转移电子的物质的量为____ml。
1.(八省联考·广东，11)设阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是A.1 ml Cl2和Fe充分反应，转移电子数为3NAB.标准状况下，1.12 L苯含有C—H键的个数为3NAC.22 g CO2和足量Na2O2反应，产生的气体的分子数为 ml乙酸乙酯在酸性条件下水解，生成乙醇的分子数为1.0NA
解析　1 ml Cl2和Fe充分反应，Cl原子的化合价由0变为－1，转移电子数为2NA，A说法错误；标准状况下，苯为液体，不能用气体摩尔体积计算其物质的量，B说法错误；22 g CO2的物质的量为0.5 ml，其与足量Na2O2反应，产生0.25 ml的氧气，则气体的分子数为0.25NA，C说法正确；0.5 ml乙酸乙酯在酸性条件下水解为可逆反应，则生成乙醇的分子数小于0.5NA，D说法错误。
2.[2020·北京，17(4)]从旧CPU中回收金部分流程如下
若用Zn粉将溶液中的1 ml HAuCl4完全还原，则参加反应的Zn的物质的量是____ml。
解析　1 ml HAuCl4完全被还原，HAuCl4得到3 ml e－，锌的化合价从0价升高到＋2价，设参加反应的Zn的物质的量为x，根据得失电子守恒可知：2x＝3 ml，x＝1.5 ml，则参加反应的Zn的物质的量是1.5 ml。
3.[2020·天津，15(4)(8)]为测定CuSO4溶液的浓度，甲、乙两同学设计了两个方案。回答下列问题：(4)甲方案实验原理：CuSO4＋BaCl2===BaSO4↓＋CuCl2实验步骤：
固体质量为w g，则c(CuSO4)＝______ ml·L－1。
由化学方程式：CuSO4＋BaCl2===BaSO4↓＋CuCl2可知，CuSO4的物质的量等于BaSO4的物质的量，
(8)乙方案，实验装置如图：
Zn粉质量为a g，若测得H2体积为b mL，已知实验条件下ρ(H2)＝d g·L－1，则c(CuSO4)＝______________ ml·L－1(列出计算表达式)。
反应产生H2的物质的量为
由Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑知，与H2SO4反应的Zn的物质的量等于产生H2的物质的量，
由化学方程式Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu可知，与CuSO4反应消耗的Zn的物质的量等于CuSO4的物质的量，
4.[2014·江苏，18(2)(3)]碱式碳酸铝镁[MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O]常用作塑料阻燃剂。(2)MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O中a、b、c、d的代数关系式为______________。
解析　Al元素的化合价为＋3价，Mg元素的化合价为＋2价，OH－整体显示－1价， 整体显示－2价，根据化合物中化合价代数和为0可得出关系：2a＋3b＝c＋2d。
(3)为确定碱式碳酸铝镁的组成，进行如下实验：①准确称取3.390 g样品与足量稀盐酸充分反应，生成CO2 0.560 L(已换算成标准状况下)。②另取一定量样品在空气中加热，样品的固体残留率[(固体样品的剩余质量/固体样品的起始质量)×100%]随温度的变化如下图所示(样品在270 ℃时已完全失去结晶水，600 ℃以上残留固体为金属氧化物的混合物)。
根据题述实验数据计算碱式碳酸铝镁样品中的n(OH－)∶n( )(写出计算过程)。
m(CO2)＝2.50×10－2 ml×44 g·ml－1＝1.10 g在270～600 ℃之间，失去结晶水后的样品进一步受热分解放出CO2和H2O。m(CO2)＋m(H2O)＝3.390 g×(0.734 5－0.370 2)≈1.235 gm(H2O)＝1.235 g－1.10 g＝0.135 g
n(OH－)＝7.50×10－3 ml×2＝1.50×10－2 ml
1.标准状况下，4.48 L的C2H4和C2H6混合气体充分燃烧得到CO和CO2混合气体的密度为1.429 g·L－1，则其中CO的体积为 L L L L
2.V L Fe2(SO4)3溶液中含有a g ，取此溶液0.5V L，用水稀释至2V L，则稀释后溶液中Fe3＋的物质的量浓度为
3.相对分子质量为M的气态化合物V L(标准状况)，溶于m g水中，得到质量分数为w的溶液，物质的量浓度为c ml·L－1，密度为ρ g·cm－3。则下列说法不正确的是
4.(2021·广东省云浮市蔡朝焜纪念中学月考)在a L Al2(SO4)3和(NH4)2SO4的混合溶液中加入b ml BaCl2，恰好使溶液中的 完全沉淀；如加入足量强碱并加热可得到c ml NH3，则原溶液中的Al3＋浓度(ml·L－1)为
5.某同学购买了一瓶“84”消毒液，包装说明如下：
请根据以上信息和相关知识判断，下列分析不正确的是A.该“84”消毒液的物质的量浓度约为4.0 ml·L－1B.一瓶该“84”消毒液敞口放置一段时间后浓度会变小C.取100 mL该“84”消毒液稀释100倍后用于消毒，稀释后的溶液中c(Na＋)约 为0.04 ml·L－1D.参阅该“84”消毒液的配方，欲用NaClO固体配制含25%NaClO的消毒液 480 mL，需要称量的NaClO固体质量为143 g
选项B，一瓶该“84”消毒液敞口放置一段时间后，由于其易吸收空气中的二氧化碳变质而会使浓度变小；选项C，根据稀释前后溶质的物质的量不变有100 mL×4.0 ml·L－1＝100 mL×100×c(NaClO)，解得稀释后c(NaClO)＝0.04 ml·L－1，c(Na＋)＝c(NaClO)＝0.04 ml·L－1；选项D，应选取500 mL规格的容量瓶进行配制，然后取出480 mL，所以需要NaClO的质量为0.5 L×4.0 ml·L－1×74.5 g·ml－1＝149 g。
6.(2020·山东省聊城第一中学期中)一定量的某磁黄铁矿(主要成分FexS，S为－2价)与100 mL盐酸恰好完全反应(矿石中其他成分不与盐酸反应)，生成2.4 g硫单质、0.425 ml FeCl2和一定量H2S气体，且溶液中无Fe3＋。则下列说法正确的是A.该盐酸的物质的量浓度为4.25 ml·L－1B.该磁黄铁矿FexS中，Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比为3∶1C.生成的H2S气体在标准状况下的体积为2.24 LD.该磁黄铁矿中FexS的x＝0.85
FexS中n(S)＝0.075 ml＋0.425 ml＝0.5 ml，n(Fe)＝0.425 ml，所以n(Fe)∶n(S)＝0.425 ml∶0.5 ml＝0.85，所以x＝0.85，故D正确。
7.按要求回答问题。(1)将19.4 g CO2和水蒸气的混合气体，与足量的Na2O2反应，收集到标准状况下5.6 L的气体，试确定混合气体的平均相对分子质量为_____，CO2与水蒸气的物质的量之比为_____。
解析　根据化学方程式2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O(g)===4NaOH＋O2，得关系式2CO2～O2和2H2O(g)～O2，所以n(混)＝0.5 ml，M(混)＝38.8 g·ml－1，有44 g·ml－1×n(CO2)＋18 g·ml－1×n(H2O)＝19.4 g，得n(CO2)＝0.4 ml，n(H2O)＝0.1 ml，即n(CO2)∶ n(H2O)＝4∶1。
(2)AlN用于电子仪器。AlN中常混有少量碳，将一定量含杂质碳的AlN样品置于密闭反应器中，通入4.032 L(标准状况下的)O2，在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34 g·L－1(已折算成标准状况，AlN不跟O2反应)，则所得气体的摩尔质量为___g·ml－1，该气体的成分是__________(写化学式)，该样品中含杂质碳_____g。
(3)钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。草酸钴是制备钴的氧化物的重要原料。如图为二水合草酸钴(CC2O4·2H2O)在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300 ℃及以上所得固体均为钴氧化物。
①通过计算确定C点剩余固体的化学成分为______(填化学式)。试写出B点对应的物质与O2在225～300 ℃发生反应的化学方程式：_________________________________________。
2O2 C3O4＋6CO2
≈3∶4，故C点为C3O4；B点对应物质的质量为14.7 g，与其起始物质的质量相比减少18.3 g－14.7 g＝3.6 g，为结晶水的质量，故B点物质为CC2O4，与氧气反应生成C3O4与二氧化碳，反应的化学方程式为3CC2O4＋2O2C3O4＋6CO2。
解析　由图可知，CC2O4·2H2O的起始质量为18.3 g，其物质的量为0.1 ml，C元素质量为5.9 g，C点钴氧化物的质量为8.03 g，氧化物中氧元素质量为8.03 g－5.9 g＝2.13 g，则氧化物中C原子与O原子物质的量之比为0.1 ml∶
②取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物(其中C的化合价为＋2、＋3)，用480 mL 5 ml·L－1盐酸恰好完全溶解固体，得到CCl2溶液和4.48 L(标准状况)黄绿色气体。试确定该钴氧化物中C、O的物质的量之比。
由电荷守恒有n(C)总＝n(C2＋)溶液＝0.5n(Cl－)＝0.5×(0.480×5－0.2×2)ml＝1 ml，所以固体中n(C2＋)＝1 ml－0.4 ml＝0.6 ml，
故n(C)∶n(O)＝1∶1.2＝5∶6。
解析　黄绿色气体为Cl2，其物质的量为0.2 ml，根据Cl元素守恒可知，溶液中2n(C)＝n(HCl)－2n(Cl2)，故n(C)＝1 ml，根据得失电子守恒n(C3＋)＝2n(Cl2)＝0.4 ml，则n(C2＋)＝0.6 ml，根据电荷守恒可知，2n(O)＝3n(C3＋)＋2n(C2＋)，n(O)＝1.2 ml，故n(C)∶n(O)＝1∶1.2＝5∶6。
8.(2020·宜昌部分示范高中月考)Ba2＋是一种重金属离子，有一环境监测小组欲利用Na2S2O3、K2Cr2O7等试剂测定某工厂废水中Ba2＋的物质的量浓度。(1)现需配制250 mL 0.100 0 ml·L－1的标准Na2S2O3溶液，所需要的玻璃仪器除量筒、玻璃棒、烧杯外，还需要________________________。
250 mL容量瓶、胶头滴管
(2)需准确称取Na2S2O3固体的质量为_____g。
解析　Na2S2O3的物质的量为0.25 L×0.100 0 ml·L－1＝0.025 ml，其质量为0.025 ml×158 g·ml－1＝3.95 g，托盘天平精确度为0.1 g，需称量Na2S2O3的质量为4.0 g。
0.024 ml·L－1
解析　设该工厂废水中Ba2＋的物质的量为x，
2　　　　　　　　　　　 6x　　　　　 36.00×10－3L×0.100 0 ml·L－1
解得x＝1.2×10－3 ml，