新高考化学二轮复习高频考点追踪练习专题02 化学常用计量(讲义)(2份打包,原卷版+解析版)
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02考情分析·解密高考
03高频考点·以考定法
考点二 以物质的量为中心的多角度计算
【高考解密】
命题点01 有关化学反应速率和化学平衡的相关计算
命题点02 有关工艺流程的相关计算
命题点03 有关水溶液中离子平衡的相关计算
【技巧解密】
【考向预测】
考点一 一定物质的量浓度溶液的配制
【高考解密】
命题点01 一定物质的量浓度溶液的配制
命题点02 物质的量浓度及相关计算
【技巧解密】
【考向预测】
04核心素养·微专题
微专题 阿伏加德罗常数的六大陷阱
考点一 一定物质的量浓度溶液的配制
命题点01 配制溶液使用的仪器
典例01(2023·全国卷)实验室将粗盐提纯并配制的溶液。下列仪器中,本实验必须用到的有
①天平 ②温度计 ③坩埚 ④分液漏斗 ⑤容量瓶 ⑥烧杯 ⑦滴定管 ⑧酒精灯
A.①②④⑥B.①④⑤⑥C.②③⑦⑧D.①⑤⑥⑧
【答案】D
【解析】实验室将粗盐提纯时,需要将其溶于一定量的水中,然后将其中的硫酸根离子、钙离子、镁离子依次用稍过量的氯化钡溶液、碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液除去,该过程中有过滤操作,需要用到烧杯、漏斗和玻璃棒;将所得滤液加适量盐酸酸化后蒸发结晶得到较纯的食盐,该过程要用到蒸发皿和酒精灯;用提纯后得到的精盐配制溶液的基本步骤有称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀等操作,需要用到天平、容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管等。综上所述,本实验必须用到的有①天平、⑤容量瓶、⑥烧杯、⑧酒精灯,因此本题选D。
典例02(2021·山东卷)为完成下列各组实验,所选玻璃仪器和试剂均准确、完整的是(不考虑存放试剂的容器)
【答案】AB
【解析】A.配制100mL一定物质的量浓度的NaCl溶液的步骤为:计算、称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀等,需要的仪器有:托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、100mL容量瓶、胶头滴管等,选项中所选玻璃仪器和试剂均准确,A符合题意;B.往烧杯中加入适量蒸馏水并加热至沸腾,向沸水滴加几滴饱和氯化铁溶液,继续煮沸至溶液呈红褐色停止加热,得到氢氧化铁胶体,所选玻璃仪器和试剂均准确,B符合题意;C.用标准稀盐酸溶液滴定待测氢氧化钠溶液可测定出氢氧化钠的浓度,取待测液时需选取碱式滴定管,酸式滴定管则盛装标准盐酸溶液,所以所选仪器还应有碱式滴定管,C不符合题意;D.制备乙酸乙酯时需要用浓硫酸作催化剂和吸水剂,所选试剂中缺少浓硫酸,D不符合题意;故选AB。
典例03(2020·天津卷)下列实验仪器或装置的选择正确的是
【答案】B
【解析】A.配制·L-1Na2CO3溶液需要用容量瓶,不能使用量筒配置溶液,故A错误;B.除去氯气中的氯化氢气体使用饱和氯化钠溶液,可以吸收氯化氢气体,根据氯气在水中的反应:Cl2+H2O⇌H++Cl-+HClO,饱和氯化钠溶液中的氯离子使氯气溶于水的平衡逆向移动,降低氯气在水中的溶解度,洗气瓶长进短出,利于除杂,故B正确;C.蒸馏要使用直形冷凝管,接水口下口进上口出,球形冷凝管一般作反应装置,故C错误;D.硅酸钠溶液呈碱性,硅酸钠溶液是一种矿物胶,能将玻璃塞与试剂瓶的瓶口粘在一起,盛装Na2SiO3溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞,应使用橡胶塞,故D错误。
答案选B。
命题点02 配制溶液的操作步骤
典例01(2023·重庆卷)下列实验装置或操作能够达到实验目的的是
【答案】B
【解析】A.氯化铵受热分解为氨气和氯化氢,两者遇冷又会生成氯化铵,不适合制取氨气,A不符合题意;B.转移溶液时玻璃棒应该伸入容量瓶刻度线以下,正确,B符合题意;C.保护铁件应该连接比铁更活泼的金属使得铁被保护,而不是连接惰性电极石墨,C不符合题意;D.NO会与空气中氧气反应,不适合排空气法收集,D不符合题意;故选B。
典例02(2019·江苏卷)下列实验操作能达到实验目的的是
A.用经水湿润的pH试纸测量溶液的pH
B.将4.0 g NaOH固体置于100 mL容量瓶中,加水至刻度,配制1.000 ml·L−1NaOH溶液
C.用装置甲蒸干AlCl3溶液制无水AlCl3固体
D.用装置乙除去实验室所制乙烯中的少量SO2
【答案】D
【分析】此题考查基本实验操作,根据溶液pH的测量、物质的量浓度溶液的配制、盐类水解的应用、物质除杂的原则作答。
【解析】A.用水湿润的pH试纸测量溶液的pH所测为稀释液的pH,不是原溶液的pH,实验操作错误,不能达到实验目的,A项错误;B.配制物质的量浓度的溶液的实验步骤为:计算、称量(或量取)、溶解(或稀释)、冷却、转移及洗涤、定容、摇匀、装液,由于容量瓶上有容积、温度和唯一刻度线,若将氢氧化钠直接置于容量瓶中,加水后氢氧化钠溶于水会放热引起容量瓶的容积发生变化,引起实验误差,B项错误;C.在AlCl3溶液中存在水解平衡:AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl,若用甲装置蒸干氯化铝溶液,由于HCl的挥发,加热后水解平衡正向移动,最终AlCl3完全水解成氢氧化铝固体,不能得到AlCl3固体,C项错误;D.SO2属于酸性氧化物,能被NaOH溶液吸收,乙烯与NaOH溶液不反应且乙烯难溶于水,可通过盛有NaOH溶液的洗气瓶除去乙烯中少量的SO2,D项正确;故选D。
典例03(2019·天津卷)下列实验操作或装置能达到目的的是
【答案】B
【解析】A、乙醇的密度小于浓硫酸,混合时应将浓硫酸沿烧杯壁倒入乙醇中,边倒边搅拌,若顺序相反则容易引起液体飞溅,故A不能达到目的;B、容量瓶上的刻度与凹液面的最低处相切,胶头滴管垂直位于容量瓶的正上方,故B能达到目的;C、二氧化氮的密度大于空气,集气瓶中的导气管应长进短出,故C不能达到目的;D、乙炔中的H2S等杂质也能使溴水褪色,应先通过一个盛碱液的洗气瓶将杂质除去,故D不能达到目的;故选B。
命题点03 配制溶液的数据处理和误差分析
典例01(2023·浙江卷)下列说法正确的是
A.图①装置可用于制取并收集氨气
B.图②操作可排出盛有溶液滴定管尖嘴内的气泡
C.图③操作俯视刻度线定容会导致所配溶液浓度偏大
D.图④装置盐桥中阳离子向溶液中迁移
【答案】C
【解析】A.氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢,遇冷又化合生成氯化铵,则直接加热氯化铵无法制得氨气,实验室用加热氯化铵和氢氧化钙固体的方法制备氨气,故A错误;B.高锰酸钾溶液具有强氧化性,会腐蚀橡胶管,所以高锰酸钾溶液应盛放在酸式滴定管在,不能盛放在碱式滴定管中,故B错误;C.配制一定物质的量浓度的溶液时,俯视刻度线定容会使溶液的体积偏小,导致所配溶液浓度偏大,故C正确;D.由图可知,锌铜原电池中,锌电极为原电池的负极,铜为正极,盐桥中阳离子向硫酸铜溶液中迁移,故D错误;故选C。
典例02(2020·浙江卷)下列有关实验说法,不正确的是( )
A.碱液不慎溅到手上,先用大量水冲洗,再用饱和硼酸溶液洗,最后用水冲洗
B.和的混合物经溶解、过滤,洗涤、干燥,可分离出
C.用容量瓶配制溶液,定容时若加水超过刻度线,立即用滴管吸出多余液体
D.火柴头的浸泡液中滴加溶液,稀和溶液,可检验火柴头是否含有氯元素
【答案】C
【解析】A. 若皮肤不慎沾上少量碱液,应先用大量水冲洗,再用2%醋酸溶液或饱和硼酸溶液洗,避免皮肤受损,故A正确;B.二氧化锰不溶于水,氯化钾可溶于水,所以混合物经溶解、过滤,洗涤、干燥,可分离出,故B正确;C.滴管吸出的液体中含有溶质,因此会导致所配溶液浓度偏小,正确操作应该是重新配制,故C错误;D. 火柴头中含有KClO3,检验氯元素,应把ClO3-还原为4Cl-,酸性条件下,NO2-具有还原性,向少量的火柴头浸泡液中滴加AgNO3、稀HNO3和NaNO2,发生的离子反应为:ClO3-+3NO2-+Ag+═AgCl↓+3NO3-,出现白色沉淀,证明含有氯元素,故D正确;故答案为C。
典例03(2013·天津卷)下列实验误差分析错误的是
A.用湿润的pH试纸测稀碱液的pH,测定值偏小
B.用容量瓶配制溶液,定容时俯视刻度线,所配溶液浓度偏小
C.滴定前滴定管内无气泡,终点读数时有气泡,所测体积偏小
D.测定中和反应的反应热时,将碱缓慢倒入酸中,所测温度值偏小
【答案】B
【解析】A.湿润的pH值试纸可以稀释碱液,溶液中氢氧根离子浓度减小,测定的溶液碱性减弱,测定值偏小,故A正确;B.定容时俯视刻度线,导致所配溶液的体积偏小,结合c=可知,所配溶液的浓度偏大,故B错误;C.滴定前滴定管内无气泡,终点读数时有气泡,气体占据液体应占有的体积,会导致所测溶液体积偏小,故C正确;D.测定中和反应的反应热时,将碱缓慢倒入酸中,导致热量损失过大,所测温度值偏小,故D正确;故选B。
一、所需仪器及配制步骤:
(1)配制溶液的六种仪器
托盘天平、量筒、烧杯、容量瓶(指定规格)、玻璃棒、胶头滴管。
(2)配制溶液的八步操作
计算→称量(量取)→溶解(稀释)并冷却→转移→洗涤→定容→摇匀→装瓶并贴签。
【特别提醒】溶液配制过程中,若有任何引起误差的操作均应重新配制。
(3)容量瓶使用的两个“不能”
①容量瓶是精确配制溶液的仪器,不能用于溶解、稀释和长时间贮存液体。
②容量瓶的规格是固定的,不能配制任意体积的溶液,所配溶液的体积一定要与容量瓶的容积相同。
二、仪器使用:
(1)仪器的选用要注意思维有序,从配制步骤角度排查还需要的仪器。
(2)容量瓶使用的第一步操作是“检漏”。回答容量瓶时应指明规格,并选择合适的容量瓶,如配制480 mL溶液,应选用500 mL容量瓶。容量瓶不能用于溶解、稀释和存放液体,也不能作为反应容器。
(3)玻璃棒的作用是搅拌和引流。用玻璃棒引流时,玻璃棒末端应插入刻度线以下并接触瓶壁,但玻璃棒不能接触瓶口。
三、根据表达式cB=nBV进行误差分析:
(1)导致cB偏低的错误操作:垫滤纸称量NaOH固体;左码右物(用游码);称量时间过长(潮解);洗涤或转移时溶液溅出;未洗涤烧杯及玻璃棒;超过刻度线时用滴管吸出液体;定容时仰视;定容摇匀后发现液面低于刻度线再加水。
(2)导致cB偏高的错误操作:砝码生锈;定容时俯视;未等溶液冷却至室温就转移并定容。
(3)定容时俯视、仰视对结果的影响:务必确保按眼睛视线→刻度线→凹液面最低点的顺序,做到“三点一线”。①仰视刻度线(图1),导致溶液体积偏大。
②俯视刻度线(图2),导致溶液体积偏小。
四、有关溶液的计算
(1)熟练推导两种换算关系。
①气体溶质物质的量浓度的计算。
标准状况下,1 L水中溶解某气体V L,所得溶液的密度为ρ g·cm-3,气体的摩尔质量为M g·ml-1,则c=1000ρV22400+MV ml·L-1。
②物质的量浓度与溶质质量分数之间的换算。
c=1000ρwM(c为溶质的物质的量浓度,其单位是ml·L-1,ρ为溶液的密度,其单位是g·cm-3,w为溶质的质量分数,M为溶质的摩尔质量,其单位是g·ml-1)。
(2)理解两条规律。
①稀释定律。
a.如用V1、V2、c1、c2分别表示稀释前后溶液的体积和溶质的物质的量浓度,有c1V1=c2V2。
b.如用m1和m2、w1和w2分别表示稀释前后溶液的质量和溶质的质量分数,有m1w1=m2w2。
②混合规律。
计算或判断同一溶质不同浓度的溶液混合后溶质的质量分数时,设溶质的质量分数分别为w1和w2的两溶液混合后所得溶液溶质的质量分数为w。
a.两溶液等质量混合:w=12(w1+w2)。
b.两溶液等体积混合:
(a)若溶液中溶质的密度大于溶剂的密度,则w>12(w1+w2),如H2SO4溶液。
(b)若溶液中溶质的密度小于溶剂的密度,则w<12(w1+w2),如氨水、酒精溶液。
考向01 配制溶液使用的仪器
1.(2023·河北·校联考模拟预测)下列关于仪器使用的说法正确的是
A.①②均可用于浓硫酸的稀释
B.③⑤仰视时,读数前者偏小后者偏大
C.⑤可用于量取的溶液
D.④⑥可用于配制溶液
【答案】B
【解析】A.稀释浓硫酸要把浓硫酸倒入水中并用玻璃棒不断拍拌,试管口和锥形并瓦口均太小,不能使用玻璃棒搅拌,且不利于散热,应该在烧杯中稀释浓硫酸,A项错误;B.量筒的小刻度在下方,仰视时读数偏小,滴定管的零刻度在上方,仰视时读数偏大,B项正确;C.溶液显碱性,不能用酸式滴定管盛装,C项错误;D.配制溶液不需要容量瓶,D项错误;故选B。
2.(2023·四川凉山·统考三模)为完成下列各组实验,所选玻璃仪器和试剂均正确、完整的是(非玻璃仪器任选;不考虑存放试剂的容器)
【答案】C
【解析】A.以甲基橙为指示剂用氢氧化钠标准溶液测定盐酸浓度用到的仪器为酸式滴定管、碱式滴定管和锥形瓶,用不到胶头滴管,故A错误;B.二氧化锰与浓盐酸共热反应制备制备氯气,则制备氯气所需的玻璃仪器为圆底烧瓶、分液漏斗和酒精灯,故B错误;C.实验室没有480mL容量瓶,所以配制480mL0.1ml/L的稀硫酸溶液时,应选用500mL容量瓶,由配制一定物质的量浓度溶液配制的步骤为计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶可知,实验过程中需要用到的玻璃仪器为量筒、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管,故C正确;D.氯化铁溶液在沸水中煮沸制得氢氧化铁胶体,则实验室制备氢氧化铁胶体需要的试剂为蒸馏水和1ml/L氯化铁溶液,不能选用1ml/L氢氧化钠溶液,否则制得的是氢氧化铁沉淀,故D错误;故选C。
3.(2023·山东·潍坊一中校联考模拟预测)为完成下列各组实验,所选实验器材和试剂均完整正确的是
【答案】D
【解析】A.实验器材中缺少称量药品质量的天平、药匙,A错误;B.测定酸碱滴定曲线时需要pH计测定pH值,且指示剂用甲基橙误差较大,应用酚酞试剂,B错误;C.淀粉水解需要硫酸做催化剂,C错误;D.分别向等浓度的硫酸铜、硫酸锌溶液中加入硫化钠即可验证溶度积常数的大小,D正确;故选D。
4.(2022·浙江宁波·镇海中学校考模拟预测)用已知密度的98%的浓硫酸配制的硫酸溶液,下列仪器中不需要的是
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】浓硫酸配制的硫酸溶液,需用量筒量取所需浓硫酸体积,然后加入有水的烧杯中稀释,玻璃棒搅拌,冷却后引流至100mL容量瓶中,定容时先直接加水至刻度线一下1-2cm改用胶头滴管滴加至刻度线,因此用到的有ACD,不需要天平。故B选;故选:B。
5.(2023·内蒙古赤峰·统考一模)仅用下表提供的仪器(夹持仪器和试剂任选)不能达到相应实验目的的一项是
【答案】B
【解析】A.制取乙酸乙酯的主要仪器为铁架台、试管、酒精灯和导管,能达到相应实验目的,A项不符合题意;B.用浓溶液来配制一定浓度的稀溶液所需的仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、容量瓶和胶头滴管,题中缺少量筒,不能达到相应实验目的,B项符合题意;C.用CCl4提取溴水中的Br2,操作为萃取分液,所需仪器为分液漏斗和烧杯,能达到相应实验目的,C项不符合题意;D.用盐酸除去BaSO4中混有的少量BaCO3,需要的仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、滤纸,能达到相应实验目的,D项不符合题意;故选B。
6.(2023·湖南衡阳·统考一模)为完成下列各组实验,所选玻璃仪器和试剂均准确完整的是(不考虑存放试剂的容器)
【答案】A
【解析】A.实验室制备乙烯时,在圆底烧瓶中放入浓硫酸、无水乙醇和碎瓷片,将温度计的水银球伸入液面以下,用酒精灯进行加热,烧瓶口连接导管,A项正确;B.蒸发结晶要用到蒸发皿而不是表面皿,B错误;C.乙酸乙酯在碱性溶液中会发生水解,不能用饱和NaOH溶液进行乙酸的除杂,C错误;D.配制稀硫酸要用到蒸馏水和一定浓度的浓硫酸,D项试剂缺少给定浓度的浓硫酸,D错误。本题选A。
考向02 配制溶液的操作步骤
1.(2023·海南省直辖县级单位·统考模拟预测)某化学实验小组在实验室中利用固体配制250mL的溶液。下列做法错误的是
A.在托盘天平上放置烧杯用于称取5.0g固体
B.选取规格为250mL的容量瓶,并进行检漏
C.为防止变质,固体溶解后立即转移至容量瓶中
D.定容、摇匀后,液面低于刻度线时不再处理
【答案】C
【解析】A.所需NaOH固体质量为m=nM=cVM=0.25L××40g/ml=5.0g,托盘天平的精确度为0.1g,故A正确;B.配制250mL 溶液,则选择规格为250mL容量瓶需查漏才能使用,故B正确;C.固体溶解放热,若趁热立即将溶液注入容量瓶中并定容,体积偏小,则结果导致所配溶液浓度偏高,故C错误;D.定容、摇匀后发现液面低于刻度线是因为部分溶液留在瓶壁上,不需要再加水,否则会导致所配溶液浓度偏低,故D正确;故答案为:C。
2.(2023·天津河西·统考二模)用溶液配制的溶液,下列有关实验操作正确的是
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】A.A为容量瓶的振荡混合,应塞上塞子,颠倒摇匀,A错误;B.应该平视,B错误;C.转移溶液中用玻璃棒引流,C正确;D.上下颠倒摇匀应用右手拖住瓶底,D错误;故选C。
3.(2022上·河南安阳·高三统考阶段练习)配制一定物质的量浓度的溶液,并用其测定某未知浓度的溶液。完成以上实验所选择的装置正确的是。
【答案】C
【解析】A.高锰酸钾具有腐蚀性,应该在烧杯中称量,A错误;B.读数视线要与凹液面最低处保持水平,B错误;C.取草酸使用酸式移液管,C正确;D.由图可知,读数为25.50mL,D错误;故选C。
4.(2023·重庆沙坪坝·重庆八中校考二模)下列实验装置正确且能达到相应实验目的的是
A.除中的B.制备少量
C.证明溴乙烷发生消去反应D.配制一定物质的量浓度的溶液
【答案】A
【解析】A.溴能与氢氧化钠溶液反应生成易溶于水的产物,与氢氧化钠溶液不相溶,且密度大于氢氧化钠溶液,在下层,经分液可除去中的,A符合题意;B.过氧化钠粉末不能放置在多孔隔板上,上述装置不适合该反应,B不符合题意;C.乙醇受热易挥发,且具有还原性,也能使酸性高锰酸钾褪色,会干扰实验的测定,C不符合题意;D.当液面距离刻度线1~2cm处时才使用胶头滴管滴加水,D不符合题意;故选A。
5.(2023·河南郑州·统考三模)化学是一门以实验为基础的自然学科。以下实验项目是高中化学课程标准规定的四个学生必做实验,依据所提供的实验药品和仪器能完成实验项目的是
【答案】B
【解析】A.配制100mL0.1ml·L-1的氯化钠溶液需要的玻璃仪器有100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管和玻璃棒,故A不符合题意;B.探究Fe2+的还原性,可以让FeSO4溶液和氯水反应,用KSCN溶液检验生成的Fe3+,探究Fe2+的氧化性,可以让FeSO4溶液和锌片反应观察锌片表面生成Fe单质,探究Fe3+的氧化性,可以让FeCl3溶液和KI溶液反应,用淀粉溶液检验生成的I2,依据所提供的实验药品和仪器能完成实验项目,故B符合题意;C.铜不和稀硫酸反应,应该选用浓硫酸来探究不同价态硫元素之间的转化,故C不符合题意;D.用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子需要的操作是过滤,所用玻璃仪器要包含漏斗,故D不符合题意;故选B。
6.(2023·河北衡水·校联考二模)利用下列实验装置及操作不能达到实验目的的是
【答案】B
【解析】A.NaOH标准液滴定稀硫酸浓度,NaOH选用碱式滴定管,可用酚酞做指示剂,可达到实验目的;故A不选;B.转移溶液过程需要用玻璃棒引流,图示中缺少玻璃棒引流,因此不能达到目的,故B选;C.洗涤沉底的方法是过滤后向过滤器中加水至没过沉淀,待水完全流尽后重复操作2-3次,图中操作可达到目的,故C不选;D.中和热测定在量热器中进行,通过测定反应前后的温度变化确定中和热,图中装置可达到目的,故D不选;故选:B。
考向03 配制溶液的数据处理和误差分析
1.(2023·辽宁沈阳·统考三模)下列有关实验说法正确的是
A.易燃物钠、钾、白磷未用完,不能放回原试剂瓶
B.酸碱中和滴定实验中,滴至接近终点时,需改为半滴滴加
C.定容时仰视刻度线导致所配的溶液浓度偏高
D.向溶液中滴加氨水至沉淀溶解得深蓝色溶液,再加入乙醇无明显变化
【答案】B
【解析】A.钠、钾与水反应生成氢气具有可燃性,白磷易自燃,则未用完需放回原瓶,故A错误;B.滴至接近终点时,避免滴加液体过多,需改为半滴滴加,操作合理,故B正确;C.定容时仰视刻度线,会使溶液的体积偏大,溶液的浓度偏低,故C错误;D.溶液中滴加氨水至沉淀溶解得深蓝色溶液,生成硫酸四氨合铜,再加入乙醇,析出深蓝色的晶体,故D错误;故选B。
2.(2023上·山东滨州·高三山东省滨州市沾化区第一中学校联考开学考试)某化学小组要配制500mL0.6ml/L的NaOH溶液,下列实验操作会使所得溶液浓度偏低的是
A.用托盘天平称取12.0gNaOH固体时所用时间较长
B.向小烧杯中加水使氢氧化钠溶解并冷却至室温
C.把溶液转移到洗净但未干燥的容量瓶中,洗涤烧杯和玻璃棒3次并将洗涤液也转移到容量瓶中
D.定容过程观察容量瓶内液面是俯视刻度线
【答案】A
【解析】A.由于NaOH固体易潮解,会吸收空气中水分,称得的质量是NaOH固体和水分的质量,NaOH固体比12.0g要小一些,配制出的浓度偏低,故A符合题意;B.向小烧杯中加水使氢氧化钠溶解并冷却至室温,对实验结果无影响,故B不符合题意;C.把溶液转移到洗净但未干燥的容量瓶中,洗涤烧杯和玻璃棒3次并将洗涤液也转移到容量瓶中,定容过程中也要加水,容量瓶干燥与否,对结果无影响,故C不符合题意;D.定容过程观察容量瓶内液面是俯视刻度线,溶液体积偏小,浓度偏大,故D不符合题意。
综上所述,答案为A。
3.(2023上·湖南衡阳·高三衡阳市一中校考)以下实验操作会引起实结果偏大的是( )
A.容量瓶在使用前未干燥,里面有少量的蒸馏水
B.配制溶液的过程中,摇匀后,发现液面低于刻度线,用胶头滴管滴加蒸馏水至刻度线
C.配制溶液的过程中,定容后,发现液面高于刻度线,用胶头滴管吸出高于刻度线的溶液
D.配制溶液的过程中,定容时,俯视刻度线
【答案】D
【解析】A.容量瓶在使用前未干燥,里面有少量的蒸馏水,对结果无影响,故A不符合题意;B.配制溶液的过程中,摇匀后,发现液面低于刻度线,用胶头滴管滴加蒸馏水至刻度线,溶液的体积偏多,浓度偏低,故B不符合题意;C.配制溶液的过程中,定容后,发现液面高于刻度线,用胶头滴管吸出高于刻度线的溶液,吸出了溶质,则浓度偏低,故C不符合题意;D.配制溶液的过程中,定容时,俯视刻度线,溶液体积减少,浓度偏高,故D符合题意。综上所述,答案为D。
考点二 以物质的量为中心的多角度计算
命题点01 化学反应速率与化学平衡
典例01(2023·重庆卷)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒容条件下,按投料比进行反应,平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A.反应Ⅰ的,反应Ⅱ的
B.点反应Ⅰ的平衡常数
C.点的压强是的3倍
D.若按投料,则曲线之间交点位置不变
【答案】C
【解析】A.随着温度的升高,甲烷含量减小、一氧化碳含量增大,则说明随着温度升高,反应Ⅱ逆向移动、反应Ⅰ正向移动,则反应Ⅱ为放热反应焓变小于零、反应Ⅰ为吸热反应焓变大于零,A错误;B.点没有甲烷产物,且二氧化碳、一氧化碳含量相等,投料,则此时反应Ⅰ平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳、水的物质的量相等,反应Ⅰ的平衡常数,B错误;C.点一氧化碳、甲烷物质的量相等,结合反应方程式的系数可知,生成水的总的物质的量为甲烷的3倍,结合阿伏伽德罗定律可知,的压强是的3倍,C正确;D.反应Ⅰ为气体分子数不变的反应、反应Ⅱ为气体分子数减小的反应;若按投料,相当于增加氢气的投料,会使得甲烷含量增大,导致甲烷、一氧化碳曲线之间交点位置发生改变,D错误;故选C。
典例02(2022·全国卷)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。
反应1:NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) p1=3.6×104Pa
反应2:2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) p2=4×103Pa
该温度下,刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体,平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是
A.反应2的平衡常数为4×106Pa2B.通入NH3,再次平衡后,总压强增大
C.平衡后总压强为4.36×105PaD.缩小体积,再次平衡后总压强不变
【答案】B
【解析】A.反应2的平衡常数为,A正确;B.刚性密闭容器,温度不变,则平衡常数不变,,,再次达到平衡后,气体的分压不变,则总压强不变,B错误;C., ,,,所以总压强为:,C正确;D.达平衡后,缩小体积,增大压强,平衡逆向移动,温度不变,化学平衡常数不变,各组分的分压不变,再次平衡后总压强不变,D正确;故选B。
典例03(2021·河北卷)室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:①M+N=X+Y;②M+N=X+Z,反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(M) (k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图,下列说法错误的是
A.0~30min时间段内,Y的平均反应速率为6.67×10-8ml•L-1•min-1
B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
【答案】A
【解析】A.由图中数据可知,时,M、Z的浓度分别为0.300和0.125 ,则M的变化量为0.5-0.300 =0.200 ,其中转化为Y的变化量为0.200-0.125 =0.075 。因此,时间段内,Y的平均反应速率为 ,A说法不正确;B.由题中信息可知,反应①和反应②的速率之比为,Y和Z分别为反应①和反应②的产物,且两者与M的化学计量数相同(化学计量数均为1),因此反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比等于 ,由于k1、k2为速率常数,故该比值保持不变,B说法正确;C.结合A、B的分析可知反应开始后,在相同的时间内体系中Y和Z的浓度之比等于=,因此,如果反应能进行到底,反应结束时有 的M转化为Z,即的M转化为Z,C说法正确;D.由以上分析可知,在相同的时间内生成Z较多、生成Y较少,因此,反应①的化学反应速率较小,在同一体系中,活化能较小的化学反应速率较快,故反应①的活化能比反应②的活化能大,D说法正确。综上所述,相关说法不正确的只有A,故本题选A。
命题点02 化学工艺流程
典例01(2023·湖北卷·节选)是生产多晶硅的副产物。利用对废弃的锂电池正极材料进行氯化处理以回收Li、C等金属,工艺路线如下:
回答下列问题:
(4)已知,若“沉钴过滤”的pH控制为10.0,则溶液中浓度为 。
【答案】(4)
【解析】(4)已知,若“沉钴过滤”的pH控制为10.0,则溶液中,浓度为。
典例02(2022·广东卷·节选)稀土()包括镧、钇等元素,是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理,一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下:
已知:月桂酸熔点为;月桂酸和均难溶于水。该工艺条件下,稀土离子保持价不变;的,开始溶解时的pH为8.8;有关金属离子沉淀的相关pH见下表。
(3)“过滤2”后,滤饼中检测不到元素,滤液2中浓度为。为尽可能多地提取,可提高月桂酸钠的加入量,但应确保“过滤2”前的溶液中低于 (保留两位有效数字)。
【答案】(3)4.010-4
【解析】(3)滤液2中浓度为,即0.1125ml/L,根据,若要加入月桂酸钠后只生成,而不产生,则==4.010-4,故答案为:4.010-4;
典例03(2021·重庆卷·节选)电镀在工业生产中具有重要作用,某电镀厂生产的废水经预处理后含有和少量的Cu2+、Ni2+,能够采用如图流程进行逐一分离, 实现资源再利用。
已知: Ksp(CuS)=6.3 ×10-36和Ksp(NiS)=3.0×10-19
回答下列问题:
(5)若废水中还含有Cd2+,pH=4时Cd2+的浓度为 ml·L-1,用该结果说明Cd2+影响上述流程进行分离的原因是 (设H2S平衡浓度为1.0× 10-6ml·L-1。已知:H2S的K1=1.0×10-7,K2=7.0×10-15,Ksp(CdS)=7.0×10-27)
【答案】(5)1.0×10 -7ml/L 在沉淀池2中进行的沉淀Cu2+反应需要调节溶液体系pH=4,经过计算可以发现此时c(Cd2+)<1.0×10-5ml/L,可以认为Cd2+与Cu2+此时均完全沉淀,即沉淀2是CuS和CdS的混合物而无法准确分离开
【解析】(5)H2S的、,pH=4时,,则,而沉淀池2中进行的沉淀反应需要调节溶液体系pH=4,此时,可以认为Cd2+与Cu2+此时均完全沉淀,即沉淀2是CuS和CdS的混合物而无法准确分离开;
故答案为:;在沉淀池2中进行的沉淀Cu2+反应需要调节溶液体系pH=4,经过计算可以发现此时c(Cd2+)<1.0×10-5ml/L,可以认为Cd2+与Cu2+此时均完全沉淀,即沉淀2是CuS和CdS的混合物而无法准确分离开。
命题点03 水溶液中四大常数
典例01(2023·辽宁卷)某废水处理过程中始终保持H2S饱和,即,通过调节pH使和形成硫化物而分离,体系中与关系如下图所示,c为和的浓度,单位为。已知,下列说法正确的是
A.B.③为与的关系曲线
C.D.
【答案】D
【分析】已知H2S饱和溶液中随着pH的增大,H2S的浓度逐渐减小,HS-的浓度增大,S2-浓度逐渐增大,则有-lgc(HS-)和-lg(S2-)随着pH增大而减小,且相同pH相同时,HS-浓度大于S2-,即-lgc(HS-)小于-lg(S2-),则Ni2+和Cd2+浓度逐渐减小,且,即当c(S2-)相同时,c(Ni2+)>c(Cd2+),则-lgc(Ni2+)和-lg(Cd2+)随着pH增大而增大,且有-lgc(Ni2+)小于-lg(Cd2+),由此可知曲线①代表Cd2+、②代表Ni2+、③代表S2-,④代表HS-,据此分析结合图像各点数据进行解题。
【解析】A.由分析可知,曲线①代表Cd2+、③代表S2-,由图示曲线①③交点可知,此时c(Cd2+)=c(S2-)=10-13ml/L,则有,A错误;
B.由分析可知,③为与的关系曲线,B错误;C.由分析可知,曲线④代表HS-,由图示曲线④两点坐标可知,此时c(H+)=10-1.6ml/L时,c(HS-)=10-6.5ml/L,或者当c(H+)=10-4.2ml/L时,c(HS-)=10-3.9ml/L,,C错误;D.已知Ka1Ka2==,由曲线③两点坐标可知,当c(H+)=10-4.9ml/L时,c(S2-)=10-13ml/L,或者当c(H+)=10-6.8ml/L时,c(S2-)=10-9.2ml/L,故有Ka1Ka2===10-21.8,结合C项分析可知Ka1=10-7.1,故有,D正确;故答案为D。
典例02(2022·湖南卷)室温时,用的标准溶液滴定浓度相等的、和混合溶液,通过电位滴定法获得与的关系曲线如图所示(忽略沉淀对离子的吸附作用。若溶液中离子浓度小于时,认为该离子沉淀完全。,,)。下列说法正确的是
A.a点:有白色沉淀生成
B.原溶液中的浓度为
C.当沉淀完全时,已经有部分沉淀
D.b点:
【答案】C
【分析】向含浓度相等的 Cl-、 Br-和 I-混合溶液中滴加硝酸银溶液,根据三种沉淀的溶度积常数,三种离子沉淀的先后顺序为I-、Br-、Cl-,根据滴定图示,当滴入4.50mL硝酸银溶液时,Cl-恰好沉淀完全,此时共消耗硝酸银的物质的量为4.50mL×10-3L/mL×0.1000ml/L=4.5×10-4ml,所以Cl-、 Br-和 I-均为1.5×10-4ml。
【解析】A.I-先沉淀,AgI是黄色的,所以a点有黄色沉淀AgI生成,故A错误;B.原溶液中I-的物质的量为1.5×10-4ml,则I-的浓度为=0.0100ml⋅L-1,故B错误;C.当Br-沉淀完全时(Br-浓度为1.0×10-5ml/L),溶液中的c(Ag+)==5.4×10-8ml/L,若Cl-已经开始沉淀,则此时溶液中的c(Cl-)==3.3×10-3ml/L,原溶液中的c(Cl-)= c(I-)=0.0100ml⋅L-1,则已经有部分Cl-沉淀,故C正确;D.b点加入了过量的硝酸银溶液,溶液中的I-、Br-、Cl-全部转化为沉淀,则Ag+浓度最大,根据溶度积可知,b点各离子浓度为:,故D错误;故选C。
典例03(2021·江苏卷)室温下,用0.5ml·L-1Na2CO3溶液浸泡CaSO4粉末,一段时间后过滤,向滤渣中加稀醋酸,产生气泡。已知Ksp(CaSO4)=5×10-5,Ksp(CaCO3)=3×10-9。下列说法正确的是
A.0.5ml·L-1Na2CO3溶液中存在:c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+c(H2CO3)
B.反应CaSO4+COCaCO3+SO正向进行,需满足>×104
C.过滤后所得清液中一定存在:c(Ca2+)=且c(Ca2+)≤
D.滤渣中加入醋酸发生反应的离子方程式:CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
【答案】C
【解析】A.0.5ml·L-1Na2CO3溶液中存在质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3),A错误;B.该反应的平衡常数K=====×104,当浓度商<K时,反应正向进行,B错误;C.上层清液为碳酸钙的饱和溶液,所以清液中满足c(Ca2+)=,由于硫酸钙沉淀转化为碳酸钙沉淀,所以清液为硫酸钙的不饱和溶液,则c(Ca2+)≤,C正确;D.醋酸为弱酸,不能拆成离子形式,D错误;综上所述答案为C。
一.掌握计算中常用公式
1.化学反应速率的计算
(1)公式法:v(B)=Δc(B)Δt=Δn(B)VΔt。
①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体。
②化学反应速率是某段时间内的平均反应速率,而不是瞬时速率,且计算时取正值。
③同一反应用不同的物质表示反应速率时,数值可能不同,但意义相同。同一化学反应中用不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。
(2)比值法:同一化学反应,各物质的反应速率之比等于方程式中各物质的化学计量数之比。如对于反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),存在关系:v(A)m=v(B)n=v(C)p=v(D)q。
2.有关化学平衡计算方法和技巧
1)化学平衡常数的计算
(1)根据化学平衡常数表达式计算
(2)依据化学方程式计算平衡常数
①同一可逆反应中,K正·K逆=1。
②同一方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小n倍,则新平衡常数K′与原平衡常数K间的关系是K′=Kn或K′= eq \r(n,K) 。
③几个可逆反应方程式相加,得总方程式,则总反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。
④水溶液中进行的反应,必须拆成离子方程式再计算平衡常数。
2)转化率的计算
转化率(α)= eq \f(反应物转化的物质的量(或质量、浓度),反应物起始的物质的量(或质量、浓度)) ×100%
3)常用的气体定律
同温同容:p(前)∶p(后)=n(前)∶n(后)
同温同压:eq \f(ρ(前),ρ(后))=eq \f(M(前),M(后))=eq \f(V(后),V(前))=eq \f(n(后),n(前))
4)压强平衡常数的计算技巧
(1)步骤
第一步,根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度;
第二步,计算各气体组分的物质的量分数或体积分数;
第三步,根据分压计算公式求出各气体物质的分压,某气体的分压=气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数);
第四步,根据平衡常数计算公式代入计算。
例如,N2(g)+3H2(g)2NH3(g),压强平衡常数表达式为Kp=eq \f(p2NH3,pN2·p3H2)。
(2)计算Kp的答题模板
计算Kp的两套模板[以N2(g)+3H2(g)2NH3(g)为例]
模板1:N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)(平衡时总压为p0)
n(始) 1 ml 3 ml 0
Δn 0.5 ml 1.5 ml 1 ml
n(平) 0.5 ml 1.5 ml 1 ml
p(X) eq \f(0.5,3)p0 eq \f(1.5,3)p0 eq \f(1,3)p0
Kp=eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3)p0))\s\up12(2),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(0.5,3)p0))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1.5,3)p0))\s\up12(3))
模板2:刚性反应器中
N2(g)+ 3H2(g) 2NH3(g)
p(始) p0 3p0 0
Δp p′ 3p′ 2p′
p(平) p0-p′ 3p0-3p′ 2p′
Kp=eq \f((2p′)2,(p0-p′)(3p0-3p′)3)
3.水溶液中“四大常数”的计算
(1)电离常数、水的离子积常数、水解常数及其关系。
根据上述关系可以求出微粒的电离常数或水解常数,也可比较酸式酸根离子的电离和水解程度的相对大小。
(2)对平衡浓度的理解。
示例:25 ℃时,将a ml·L-1的醋酸溶液与b ml·L-1氢氧化钠溶液等体积混合,反应后溶液恰好显中性,用a、b表示醋酸的电离平衡常数为 。
分析:Ka=c(H+)·c(CH3COO-)c(CH3COOH)表达式中的c(H+)、c(CH3COO-)、c(CH3COOH)是指溶液达到平衡时,溶液中的离子浓度,而不是局限于CH3COOH电离产生的离子,只讲存在,不讲来源。反应后溶液恰好显中性,此时c(H+)=c(OH-)=10-7 ml·L-1,此时表达式中的c(H+)=10-7 ml·L-1,Na+不参与化学反应,只存在稀释,c(Na+)=b2 ml·L-1,根据电荷守恒和物料守恒:c(CH3COO-)=c(Na+)=b2 ml·L-1,c(CH3COOH)=a-b2 ml·L-1,代入可得Ka=c(H+)·c(CH3COO-)c(CH3COOH)=b×10-7a-b。
(3)弱电解质电离常数的两种计算方法。
①由图形起点计算电离常数
示例:常温下,向20 mL 0.1 ml·L-1氨水中滴加一定浓度的盐酸,溶液中水电离的氢离子浓度随加入盐酸体积的变化如图所示。
分析:由图中a点可知,常温下0.1 ml·L-1的氨水中c(H+)=1.0×10-11 ml·L-1,c(OH-)=KWc(H+)=1.0×10-3 ml·L-1,所以Kb=c(NH4+)·c(OH-)c(NH3·H2O)≈10-3×10-30.1=1×10-5。
②由图形交点计算电离常数
示例:常温下,向某浓度的草酸溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的KOH溶液,所得溶液中H2C2O4、HC2O4-、C2O42−三种微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示:
分析:由图像可知,
pH=1.2时,c(HC2O4-)=c(H2C2O4),则Ka1=c(HC2O4-)·c(H+)c(H2C2O4)=10-1.2,
pH=4.2时,c(HC2O4-)=c(C2O42−),Ka2=c(H+)·c(C2O42−)c(HC2O4-)=10-4.2。
(4)溶度积常数的计算
1)溶度积原则
①Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与沉淀的量和溶液中离子浓度无关。
②同温条件时,对于同类型物质,Ksp数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强。如由Ksp数值可知,溶解能力:AgCl>AgBr>AgI,Cu(OH)2<Mg(OH)2。
③不同类型的物质,Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。如(25 ℃):
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),Ksp=1.8×10-10,
Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),Ksp=1.8×10-11,
虽然Mg(OH)2的Ksp较小,但不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶。
2)沉淀开始和沉淀完全时溶液pH的计算方法:
[以Cu(OH)2为例]室温下,向2 ml·L-1 CuSO4溶液中逐滴加入NaOH溶液调节溶液的pH至多少时开始沉淀?调节溶液pH至多少时Cu2+沉淀完全?
(已知:室温下Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20,离子浓度小于10-5 ml·L-1时视为Cu2+沉淀完全)
①沉淀开始时pH的求算。
Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-)=2×c2(OH-)=2.0×10-20,
c(OH-)= eq \r(10-20) =10-10(ml·L-1),
c(H+)= eq \f(Kw,c(OH-)) = eq \f(10-14,10-10) =10-4(ml·L-1),
pH=-lgc(H+)=-lg10-4=4。
②沉淀完全时pH的求算。
Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-)=10-5·c2(OH-)=2.0×10-20,c(OH-)= eq \r(2.0×10-15) = eq \r(20) ×10-8≈4.47×10-8(ml·L-1),c(H+)= eq \f(Kw,c(OH-)) = eq \f(10-14,4.47×10-8) ≈2.24×10-7(ml·L-1),pH=-lgc(H+)=-lg(2.24×10-7)=7-lg2.24≈6.6。
4.工艺流程中产率或纯度的计算
(1)产率计算:
说明:在计算理论产量的时候,若有两种反应物,先判断反应物的过量问题,选择不足量的计算,同时注意单位的转化。
(2)纯度计算:
纯度=(不纯物质中含纯物质的质量÷不纯物质的总质量)×100%
二、化学计算常用方法
1.关系式法
多步反应计算的特征是多个反应先后发生,起始物与目标物之间存在确定的量的关系。解题时应先写出有关反应的化学方程式或关系式,依据化学方程式找出反应过程中不同反应步骤之间反应物、生成物的物质的量的关系,最后确定已知物和目标产物之间的物质的量的关系,列出计算式求解,从而简化运算过程。
2.守恒法
所谓“守恒”就是物质在发生“变化”或两物质在发生“相互作用”的过程中某些物理量的总量保持“不变”。一切化学反应都遵循守恒定律,在化学变化中有多种守恒关系,如质量守恒、元素原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒等。
3.差量法
差量法是指根据化学反应前后物质的量发生的变化,找出“理论差量”。这种差量可以是质量、物质的量、气态物质的体积和压强、反应过程中的热量等。用差量法解题的关键是把化学方程式中对应的理论差量及实际差量与未知量列成比例式,然后求解。
4.热重分析法
热重分析是指在程序控制温度下测量待测样品的质量与温度变化关系的一种热分析技术,用来研究材料的热稳定性和组分。晶体加热时失重一般是先失水、再失非金属氧化物。晶体中金属质量不减少,仍在残余固体中,失重最后一般剩余金属氧化物,根据剩余物质的质量可进行相应的计算和分析。
(每个考向5-8题,最新模拟题)
考向01 化学反应速率与化学平衡
1.(2023·辽宁沈阳·沈阳二中校考模拟预测)某反应的速率方程为,其半衰期(当剩余的反应物恰好是起始的一半时所需的时间)为。当其他条件不变,改变反应物浓度时,反应的瞬时速率如表所示:
下列说法正确的是
A.该反应的速率方程中的
B.该反应的速率常数
C.表格中的,,
D.在过量的B存在时,反应掉的所需的时间是
【答案】D
【解析】A.当其他条件不变,改变反应物浓度时,反应速率常数k保持不变,第二组数据和第四组数据中,两组的相同、v相同,解得,将第一组数据和第二组数据代入速率方程,得,可知,故A错误;B.由A项分析可知,该反应的速率方程为,将第一组数据代入速率方程,可得速率常数,故B错误;C.将第六组数据代入速率方程,可得,解得,将第三组数据代入速率方程,可得,将第五组数据代入速率方程,可得,故C错误;D.半衰期,设起始时反应物A为,在过量的B存在时,反应掉93.75%的A需经历4个半衰期:起始,所需的时间为,故D正确;故答案选D。
2.(2023·重庆沙坪坝·重庆一中校考模拟预测)在催化剂的作用下,氢气还原的过程中可同时发生反应①②。
①
②
在恒温恒容密闭容器中,充入一定量的及,起始及达到平衡时,容器内各气体的物质的量及总压的部分数据如下表所示。
下列说法正确的是
A.反应①任意温度下均能自发进行
B.恒温恒容下,再充入和,反应①平衡右移,反应②平衡不移动
C.
D.反应②的平衡常数
【答案】D
【解析】A.反应①为放热反应,,且正反应是分子数减小的反应,ΔS<0,根据ΔH-TΔS<0时反应自发进行可知,该反应在低温下能自发进行,故A错误;B.恒温恒容下,再充入0.5mlCO2和0.9mlH2,反应物浓度增大,反应①和②平衡均正向移动,故B错误;C.根据表中数据列出反应的三段式有:
,,平衡时气体的总物质的量为(0.2+0.6-2m+m+0.3-m+0.3)ml=(1.4-m)ml,恒温恒容条件下,,解得m=0.2,故C错误;D.平衡时n(CO2)=0.2ml,n(H2)=(0.6-2m)ml=0.2ml,n(CO)=(0.3-m)ml=0.1ml,n(H2O)=0.3ml,则反应②的平衡常数,故D正确;故答案选D。
3.(2023·北京东城·北京五十五中校考模拟预测)五氯化磷(PCl5)是有机合成中重要的氯化剂,可由如下反应制得:PCl3(g)+Cl2(g)⇌PCl5(g) ΔH=-93.0 kJ/ml。某温度下,在2.0 L的恒容密闭容器中充入2.0 ml PCl3和1.0 ml Cl2,实验数据记录如下。
下列说法正确的是
A.0~150 s内的υ (PCl3) = 2.4×10-3ml·L-1·s-1
B.该温度下,反应的化学平衡常数K =
C.升高温度,PCl3的平衡转化率大于20%
D.增大压强,活化分子百分数增大,反应速率加快
【答案】B
【解析】A.根据化学方程式和题给数据得0~150 s内消耗PCl30.36ml,0~150 s内,A错误;B.根据题给数据,反应达到250s时达到平衡状态,列三段式得:
该温度下,反应的化学平衡常数,B正确;C.该温度下,PCl3的平衡转化率为,该反应的,为放热反应,升高温度平衡向逆方向移动,PCl3的平衡转化率减小,小于20%,C错误;D.增大压强,活化分子百分数不变,但单位体积内活化分子数增多,单位时间内有效碰撞的次数增加,化学反应速率加快,D错误;故选B。
4.(2023·重庆·校联考三模)时,存在如下平衡:。该反应正、逆反应速率与的浓度关系为:,(是速率常数),且与的关系如图所示,下列说法正确的是
A.图中表示的是线Ⅱ
B.时,往刚性容器中充入一定量,平衡后测得为,则平衡时
C.时,该反应的平衡常数
D.时向恒容密闭容器中充入,某时刻,则此时的转化率为
【答案】C
【分析】因,则;,同理可得:,由函数关系可知的斜率大于,结合图像可知线Ⅰ应为,线Ⅱ应为。
【解析】A.由以上分析可知线Ⅰ应为,故A错误;B.由以上分析可知线Ⅱ应为,又,结合图像可知当=0时,=a,则,平衡后测得为,则平衡时,故B错误;C.线Ⅰ应为,,当=0时,=a+2,则,反应达到平衡状态时:,==100,故C正确;D.某时刻,此时,则此时的转化率=,故D错误;故选:C。
5.(2023·重庆沙坪坝·重庆南开中学校考模拟预测)一定温度下,将足量加入含有催化剂的2L恒容密闭容器,发生下面两个反应:
反应1:
反应2:
测得平衡时容器中气体总压为33kPa,且。
下列说法不正确的是
A.
B.平衡时,
C.该条件下,
D.维持其他条件不变,将容器体积压缩为1L,再次达到平衡后,
【答案】D
【解析】A.反应1×3-反应2,得到4NH3(g)2N2(g)+6H2(g) ΔH=3ΔH1-ΔH2,氨气分解反应为吸热反应,即ΔH>0,得出3ΔH1-ΔH2>0,3ΔH1>ΔH2,反应1、反应2均为放热反应,,故A说法正确;B.令反应1中氮气的分压为xkPa,则氢气分压为2xkPa,因为p(H2)=p(NH3),因此反应2中氨气分压为2xkPa,则反应2中氮气分压为0.5xkPa,总压为33kPa,有x+2x+2x+0.5x=33,解得x=6,则氮气分压为(6+0.5×6)kPa=9kPa,故B说法正确;C.根据B选项分析,=144kPa2,故C说法正确;D.适当压缩体积时,两个反应均逆向移动,因反应物无气体,温度不变,平衡常数也不变,因此再次达到平衡后压强依然为33kPa,各气体分压不变,c(H2)∶c(N2)=4∶3,故D说法错误;答案为D。
6.(2023·重庆九龙坡·重庆市育才中学校考模拟预测)一定温度下,在2L的密闭容器发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0.起始投入3mlCO,改变进气比,测得相应的CO的平衡转化率如图所示(图中各点对应的温度可能相同,也可能不同)。下列说法不正确的是
A.Kc=1
B.若E点温度下,5分钟达到平衡,则该过程的平均反应速率v(H2O)=0.12ml•L-1•min-1
C.
D.平衡从图中B点移动到A点,需降低温度
【答案】C
【解析】A.根据题给C点数据可得以下三段式:
,A项正确;B.E点温度下反应5分钟达到平衡,该过程的平均反应速率,B项正确;C.根据题给B点数据可得以下三段式:
,根据A选项C的三段式可知,,该反应是放热反应,温度越高,化学平衡常数越小,,则,C项错误;D.B到A,一氧化碳的平衡转化率增大,进气比相同,且该反应前后气体物质的量系数相同,因此不是改变压强引起的,所以考虑改变温度,且该反应为放热反应,故B到A改变的条件为降低温度,D项正确;故选C。
考向02 化学工艺流程
1.(2023·四川雅安·统考模拟预测·节选)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O):
某温度下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
回答下列问题:
(4)利用上述表格数据,计算Fe(OH)2的Ksp= (列出计算式即可,不用化简)。如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0ml·L-1,则“调pH”应控制pH不超过 (填数值)。
(6)将400kg废弃镍催化剂进行上述流程,充分回收利用,最后制得硫酸镍晶体质量为281kg,则该废弃镍催化剂中Ni元素的质量分数为 。
【答案】(4)或 6.2
(6)14.75%
【解析】(4)利用上述表格数据,Fe2+开始沉淀时(c=0.01 ml∙L−1)的pH为7.5,则Fe (OH)2的Ksp(Fe (OH)2)=c(Fe2+)·c(OH-)2=0.01 ml∙L−1×(1.0×107.5-14)2;或Fe2+完全沉淀时(c=1.0×10-5ml·L-1)的pH为9.0,则Fe (OH)2的Ksp(Fe (OH)2)=c(Fe2+)·c(OH-)2=;结合上表数据可得:Ni 2+开始沉淀时(c=0.01 ml∙L−1)的pH为7.2,则Ni(OH)2的Ksp(Ni(OH)2)=c(Ni2+)·c(OH-)2=0.01 ml∙L−1×(1.0×107.2-14)2=10-15.6,如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0ml·L-1,则c(OH-)= ml∙L−1,pH=6.2,“调pH”应控制pH不超过6.2;
(6)该废弃镍催化剂中Ni元素的质量分数为。
2.(2023·河南·校联考一模·节选)铋(Bi)的化合物广泛应用于电子、医药等领域。由辉铋矿(主要成分为,含FeS、CuO、等杂质)制备的工艺流程如下:
已知:
ⅰ.难溶于冷水;
ⅱ.“氧化浸取”时,铋元素转化为,硫元素转化为硫单质;
ⅲ.。
回答下列问题。
(5)产品纯度的测定。取产品wg,加入足量稀硫酸和稀溶液10mL使其完全反应(Bi被还原为+3价),再用标准溶液滴定溶液中剩余的(Cr被还原为+3价),恰好消耗标准溶液。该产品的纯度为 (用含w、a、b的代数式表示)。
【答案】(5)
【解析】(5)酸性环境下,将氧化成 (被还原成Bi3+),根据电子守恒可知;剩余剩余的恰好消耗(Cr被还原为+3价)标准溶液氧化,根据得失电子守恒可知,被氧化的亚铁离子为,被氧化的亚铁离子为,则为,该产品的纯度为=;
3.(2023·内蒙古赤峰·统考一模·节选)叠氮化钠()不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,常用于汽车安全防护袋的气源,汽车发生剧烈碰撞时,立即自动充气。实验室模拟尿素法制备水合肼()并利用其进一步反应制取的流程如下:
已知:①易溶于水,具有强还原性,易被氧化成N2;
②一定条件下,碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成
(6)对于反应中生成的碳酸钠,可以通过以下过程转化为亚硫酸钠。
常用作还原性漂白剂。在测定某液体葡萄糖中残留量时,取50.0mL样品,先通入足量 Cl2,再加入足量盐酸酸化的氯化钡溶液,充分反应,过滤,洗涤,干燥,称量固体质量为0.11g。通入足量Cl2发生反应的离子方程式为 ,该样品中残留量为 g·L−1。(以SO2计,结果保留1位小数)
【答案】(6) 0.6
【解析】(6)氯气具有强氧化性,通入足量Cl2将亚硫酸钠氧化为硫酸钠,同时生成氯离子,;硫酸根离子和钡离子生成硫酸钡沉淀0.11g,根据硫元素守恒可知,该样品中残留量(以SO2计)为。
4.(2023·湖南郴州·统考一模·节选)氧化锌在橡胶、油漆涂料、化工、医疗及食品等行业有着广泛应用。一种以含锌烟灰(含有ZnO、CuO、PbO、FeO、Fe2O3、MnO、MnO2、CdO等)为原料制备氧化锌的工艺流程如图所示:
已知:i.二价金属氧化物能分别与氨配合生成配离子,如Fe(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)可生成[Fe(NH3)2]2+、[Zn(NH3)4]2+;
ii.25℃时相关物质的Ksp如表:
iii.Zn(OH)2和ZnCO3的分解温度分别为125℃、300℃。
请回答下列问题:
(4)研究发现Znx(OH)y(CO3)z热分解得到ZnO的过程可分为两步。某实验小组取11.2gZnx(OH)y(CO3)z固体进行热重分析,两步反应的固体失重率(×100%)依次为8.0%、19.6%,则Znx(OH)y(CO3)z的化学式为 。
【答案】(4)Zn2(OH)2CO3
【解析】(4)n(ZnO)=,热分解得到ZnO的过程中,第一步失去水,第二步失去二氧化碳,故n(H2O)=,n(CO2)=,则n(Zn);n(H):n(C)=2:2:1= Zn2(OH)2CO3。
5.(2023·黑龙江大庆·统考一模·节选)高铁酸钾是新型多功能水处理剂,其生产工艺如图所示:
已知:①与溶液反应的产物与反应温度有关,温度较低时产物为和;温度较高时产物为和。
②同一条件下,溶液的碱性越强,高铁酸盐的稳定性越高。
回答下列问题:
(4)配制溶液时,将固体溶解在水中(水的密度近似为),所得溶液的密度为,则该溶液的物质的量浓度为 。(保留3位有效数字)
【答案】(4)10.2
【解析】(4)利用公式,可得;
考向03 水溶液中四大常数
1.(2023·湖北荆州·统考模拟预测)某温度下,改变0.1溶液的pH,各种含铬元素微粒及的浓度随pH的变化如图所示,下列有关说法正确的是
A.该温度下
B.该温度下溶液呈碱性
C.的平衡常数
D.C点溶液中存在:
【答案】C
【解析】A.由图可知,G点溶液pH为13、氢氧根离子浓度为0.1ml/L,则水的离子积常数KW=0.1×10—13=1×10—14,故A错误;B.由图可知,A点溶液中H2CrO4和HCrO浓度相等时,溶液pH为0.74,由电离常数公式可知,铬酸的一级电离常数Ka1== c(H+)=10—0.74,同理由B点数据可得二级电离常数Ka2== c(H+)=10—6.5,HCrO的水解常数Kh==<Ka2,则HCrO的水解程度小于电离程度,KHCrO4溶液呈酸性,故B错误;C.由图可知,C点溶液中CrO和Cr2O的浓度都为0.051ml/L,溶液pH为6.6,由方程式可知,反应的平衡常数K==c(CrO)c2(H+)=0.051×(10—6.6)2=5.1×10—15.2,故C正确;D.由图可知,C点溶液中CrO和Cr2O的浓度都为0.051ml/L,溶液pH为6.6,由电荷守恒关系c(K+)+ c(H+)=2c(Cr2O)+2c(CrO)+ c(HCrO)+ c(OH—),溶液中c(K+)<2c(Cr2O)+2c(CrO)+ c(HCrO)=4c(Cr2O)+c(HCrO),故D错误;故选C。
2.(2023·黑龙江齐齐哈尔·统考二模)如图为室温下某二元碱溶液中M(OH)2、M(OH)+、M2+的浓度(ml· L-1)对数lgc随pOH[- lg c(OH- )]的变化关系。下列说法正确的是
A.该二元碱的浓度为0. 10 ml/L
B.pOH=8.0时,lg c(M2+ )-lg c[M(OH)+]= 1. 55
C.当c(M2+ )=c[M(OH)+ ]时,pH=6.45
D.pH=7时,lg c(M2+ )- lg c[M(OH)2]=8.35
【答案】B
【分析】pOH越小,溶液碱性越强,随着溶液碱性的减弱,M(OH)2浓度逐渐减小,M(OH)+浓度先增大后减小,M2+浓度逐渐增大,因此左侧的虚线表示M(OH)2,实线表示M(OH)+,右侧虚线表示M2+。
【解析】A.根据图像可知,pOH=0时,M(OH)2浓度为0.1ml/L,M(OH)+浓度为0.001ml/L,根据M守恒可知,该二元碱的浓度大于0.1ml/L,A错误;B.根据图示可知,pOH=6.45时,c[M(OH)+]=c(M2+),此时Ka2==c(OH-)=10-6.45,pOH=8时,lgc(M2+)-lgc[M(OH)+]==1.55,B正确;C.当c[M(OH)+]=c(M2+)时,pOH=6.45,此时pH=7.55,C错误;D.Ka1=10-1.9,Ka1×Ka2==10-8.35,则lg c(M2+ )- lg c[M(OH)2]=lg=lg,pH=7,故lg=5.65,D错误;故答案选B。
3.(2023·四川成都·一模)维持下,通过加入或改变溶液的,溶液中的对数值与溶液的变化关系如图所示。已知y点横坐标为4.74.下列叙述错误的是
A.一元弱酸电离常数为
B.溶液的约等于8.37
C.x点纵坐标为,且此时溶液中
D.图中所示各溶液均满足
【答案】D
【分析】根据题意,溶液中存在水解平衡Z-+H2OHZ+OH-,随着pH增大,增大,则lgc(OH-)增大,d为,减少,则lgc(H+)减小,a为,b为,c为。
【解析】A.,取y点计算, =, =,A正确;B.根据水解平衡Z-+H2OHZ+OH-,可知,,,溶液的约等于8.37,B正确;C.x点纵坐标为,沿着x点作一条横坐标的垂线,可得与c点的交点大于与d点的交点,且此时溶液中,C正确;D.当溶质仅为NaZ时存在物料守恒,,若加入NaOH,改变,体系中不成立,D错误;答案选D。
4.(2023·福建泉州·统考一模)室温下,用溶液滴定盐酸酸化的溶液的pH-t曲线如图所示。下列说法正确的是
已知:①室温时②
A.的水解平衡常数
B.若b点,则x=3.2
C.ab段仅发生反应:
D.从a到c点,水的电离程度一直在减小
【答案】B
【解析】A.Fe3+水解反应为Fe3+(aq)+3H2O⇌Fe(OH)3+3H+(aq),水解平衡常数,故A错误;B.b点生成Fe(OH)3沉淀,Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)•c3(OH-),若b点c(Fe3+)=10-5ml⋅L-1,则c(OH-)=,c(H+)=,pH=-lgc(H+)=3.2,即x=3.2,故B正确;
C.向盐酸酸化的FeCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液时,NaOH先与盐酸反应,后与FeCl3反应,则ab段发生的反应为H++OH-=H2O、Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,故C错误;D.盐酸酸化的FeCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液时,NaOH先与盐酸反应,后与FeCl3反应,酸碱抑制水的电离,Fe3+促进水的电离,所以从a到c点,水的电离程度先增大后减小,故D错误;故选:B。
5.(2023·广东广州·统考三模)天然溶洞的形成与水体中含碳物种的浓度有密切关系。已知Ksp(CaCO3)=10-8.7,某溶洞水体中lgc(X)(X为HCO、CO或Ca2+)与pH的关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线②代表HCO
B.Ka2(H2CO3)的数量级为10-10
C.a=-4.35,b=-2.75
D.pH=10.3时,c(Ca2+)=10-7.6ml•L-1
【答案】D
【分析】随着pH的增大,溶液的酸性逐渐减弱,c()、c()都增大,c(Ca2+)减小,则lg c()、lgc()逐渐增大,lg c(Ca2+)减小,并且弱酸性环境下c()>c(),所以曲线①表示与pH的关系,曲线②表示与pH的关系,曲线③表示钙离子与的关系。(10.3,-1.1)点为c()=c(),Ka2=,结构碳酸钙的溶度积常数进行计算。
【解析】A.曲线①表示与pH的关系,曲线②表示与pH的关系,曲线③表示钙离子与的关系,A错误;B.(10.3,-1.1)点为c()=c(),Ka2=,数量级为10-11,B错误;C.由上述分析可知,曲线②表示与pH的关系,曲线③表示钙离子与的关系,两线交点时碳酸根离子的浓度与钙离子浓度相等,c()=,即a=-4.35,Ka2=10-10.3,则c()=,即b=-2.65,C错误;D.pH=10.3时,c()=10-1.1ml/L,根据溶度积常数计算c(Ca2+)==10-7.6ml•L-1,D正确;故选D。
微专题 阿伏加德罗常数的六大陷阱
典例01(2023·全国卷)为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
A.异丁烷分子中共价键的数目为
B.标准状况下,中电子的数目为
C.的溶液中的数目为
D.的溶液中的数目为
【答案】A
【解析】A.异丁烷的结构式为 ,1ml异丁烷分子含有13NA共价键,所以0.50ml异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA,A正确;B.在标准状况下,SO3状态为固态,不能计算出2.24L SO3物质的量,故无法求出其电子数目,B错误;C.pH=2的硫酸溶液中氢离子浓度为c(H+)=0.01ml/L,则1.0L pH=2的硫酸溶液中氢离子数目为0.01NA,C错误;D.属于强碱弱酸盐,在水溶液中CO会发生水解,所以1.0L 1.0 ml/L的Na2CO3溶液中CO的数目小于1.0NA,D错误;故选A。
典例02(2023·海南卷)代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.2.4g镁条在空气中充分燃烧,转移的电子数目为
B.5.6g铁粉与的HCl的溶液充分反应,产生的气体分子数目为
C.标准状况下,与充分反应,生成的分子数目为
D.完全溶于所得溶液,微粒数目为
【答案】A
【解析】A.2.4g镁条在空气中充分燃烧,镁被氧化为+2价,故转移的电子数目为,故A正确;B.5.6g铁粉与的HCl的溶液充分反应,产生的氢气的分子数目为,故B错误;C.标准状况下,与充分反应,该反应为可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,故生成的分子数目无法计算,故C错误;
D.完全溶于所得溶液,发生反应:,生成的微粒数目小于,故D错误。答案为:A。
典例03(2022·全国卷)为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.25℃,下,氢气中质子的数目为
B.溶液中,的数目为
C.苯甲酸完全燃烧,生成的数目为
D.电解熔融,阴极增重,外电路中通过电子的数目为
【答案】C
【解析】A.25℃、101kPa不是标准状况,不能用标况下的气体摩尔体积计算氢气的物质的量,故A错误;B.Al3+在溶液中会发生水解生成Al(OH)3,因此2.0L 1.0 ml/L的AlCl3溶液中Al3+数目小于2.0NA,故B错误;C.苯甲酸燃烧的化学方程式为,1ml苯甲酸燃烧生成7mlCO2,则0.2ml苯甲酸完全燃烧生成1.4mlCO2,数目为1.4NA,故C正确;D.电解熔融CuCl2时,阳极反应为,阴极反应为,阴极增加的重量为Cu的质量,6.4gCu的物质的量为0.1ml,根据阴极反应可知,外电路中通过电子的物质的量为0.2ml,数目为0.2NA,故D错误;答案选C。
典例04(2022·浙江卷)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.在25℃时,1LpH为12的Ba(OH)2溶液中含有OH-数目为0.01NA
B.1.8g重水(D2O)中所含质子数为NA
C.足量的浓盐酸与8.7gMnO2反应,转移电子的数目为0.4NA
D.32g甲醇的分子中含有C—H键的数目为4NA
【答案】A
【解析】A.1LpH为12的Ba(OH)2溶液中含有OH-的浓度为0.01ml/L,物质的量0.01ml/L 1L=0.01ml,OH-的数目为0.01NA,A正确;B.1.8g重水(D2O)的物质的量为:0.09ml,所含质子数为0.9NA,B错误;C.足量的浓盐酸与8.7gMnO2(0.1ml)反应,+4价Mn转化生成Mn2+,转移电子的数目为0.2NA,C错误;D.甲醇的结构简式为:CH3OH,32g (1ml)的分子中含有C—H键的数目为3NA,D错误;答案选A。
典例05(2021·湖北卷)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A.23gCH3CH2OH中sp3杂化的原子数为NA
B.0.5mlXeF4中氙的价层电子对数为3NA
C.1ml[Cu(H2O)4]2+中配位键的个数为4NA
D.标准状况下,11.2LCO和H2的混合气体中分子数为0.5NA
【答案】A
【解析】A.中C和O均为杂化,23g乙醇为0.5ml,杂化的原子数为,选项A错误;B.中氙的孤电子对数为,价层电子对数为,则中氙的价层电子对数为,选项B正确;C.1个中含有4个配位键,1ml含配位键的个数为,选项C正确;D.标准状况下。11.2LCO和的混合气体为0.5ml,分子数为,选项D正确。答案选A。
典例06(2021·天津卷)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是
A.1ml/LHCl溶液中,HCl分子的数目为NA
B.22.4L氢气中,H2分子的数目为NA
C.180g葡萄糖中,C原子的数目为6NA
D.1mlN2中,σ键的数目为3NA
【答案】C
【解析】A.体积未知,HCl分子的数目不能计算,故A错误;B.没有标准状态,不能计算H2分子的数目,故B错误;C.葡萄糖的分子式为C6H12O6,故180g葡萄糖的分子的物质的量为1ml,C原子的数目为6NA,故C正确;D.1mlN2中有1mlσ键,故σ键的数目为NA,故D错误;故选C。
一、气体摩尔体积的适用“对象及条件”的陷阱
此角度通常在标准状况下气体摩尔体积具体应用的易错点上组织命题,有时候虽满足标准状况的使用条件,但不满足是气体;有时候满足是气体的条件,但不满足在标准状况下。
【破题技巧】抓“三看”,突破陷阱
一看“气体”是否处在“标准状况”,不为标准状况无法直接用22.4 L·ml-1求n。
二看“标准状况”下,物质是否为“气体”[如CCl4、CHCl3、CH2Cl2(注:CH3Cl为气体)、H2O、溴、SO3、己烷、苯、HF、NO2等在标准状况下均不为气体],若不为气态也无法由标准状况下气体的摩尔体积求得n。
三看指定的物理量是否与状态有关,n=eq \f(m,M)、n=eq \f(N,NA)在任何条件下都适用,不存在条件限制,物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。
二、设置与计算无关的一些干扰条件的陷阱
题目常给出非标准状况下气体的物质的量或质量,干扰学生的正确判断。如给出非标准状况下气体的物质的量或质量,干扰学生的正确判断,误以为无法求解物质所含的粒子数,实际上,n=eq \f(m,M)、n=eq \f(N,NA)在任何条件下都适用,不存在条件限制,物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关
【破题技巧】排“干扰”,突破陷阱
解题时要注意两点:①物质的量或质量与物质所处状况无关;②物质的量或质量确定时,物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。
三、常见物质的结构特点上的陷阱
此角度所设题目考查的主要内容包括:一定量的物质中所含相关粒子的数目(如质子数、中子数、电子数、离子数、电荷数);一定量的物质中存在的化学键数目(如共价键数目)。
【破题技巧】牢记“结构特点”,突破陷阱:
(1)记特殊物质中所含微粒(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目,如Ne、D2O、18O2、—OH、OH-等,理清整体与部分的关系。
(2)记最简式相同的物质,构建解答混合物的模型,如NO2和N2O4、乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)等。
(3)记摩尔质量相同的物质,如N2、CO、C2H4等。
(4)记物质中所含化学键的数目,如一分子H2O2、CnH2n+2中化学键的数目分别为3、3n+1,SiO2中Si—O键的数目为4,苯环中不含双键等。
(5)记Na2O2中O2eq \\al(2-,2)为一个阴离子。
(6)记物质的特殊结构,如白磷、SiO2、苯等
(7)记特殊物质的组成,如He、Ne为单原子分子,O3为三原子分子,P4为四原子分子。
(8)注意强碱弱酸盐(如:Na2CO3)的复杂性
①1mlNa2CO3固体中含有2 ml Na+和1 ml CO32-
②1L 1 ml·L-1 Na2CO3溶液中含有的CO32-数目小于1 ml,阴离子数大于1 ml
(9)注意强酸酸式盐(如:NaHSO4)电离的特殊性
①水溶液中:NaHSO4===Na++H++SOeq \\al(2-,4)
②熔融状态:NaHSO4===Na++HSOeq \\al(-,4)
四、电子转移数目上的陷阱
此角度易在特殊氧化还原反应中电子转移数目上命题,主要的命题点有:歧化反应中转移的电子数(如Cl2与NaOH溶液的反应);变价元素的单质参与反应时转移电子数(量不同,所表现的化合价不同,如Fe与HNO3反应,Fe不足,生成Fe3+;Fe过量,生成Fe2+。氧化剂或还原剂不同,所表现的化合价不同,如Cu与Cl2反应生成CuCl2,而Cu与S反应生成Cu2S)。
【破题技巧】抓“反应”,突破陷阱
电子转移(得失)数目的问题分析,要做到“三注意”:
一要注意是否发生歧化反应,如Cl2与H2O或NaOH发生歧化反应时,消耗1 ml Cl2转移1 ml电子;
二要注意变价元素,如1 ml Fe与足量盐酸反应转移2 ml电子,而与足量硝酸反应转移3 ml电子;
三要注意氧化还原的竞争及用量问题,如向FeBr2溶液中通入Cl2,Cl2的量不同,转移的电子数不同。
五、电解质溶液中微粒数目上的陷阱
此角度主要考查电解质在溶液中的存在形式,绝大多数需要利用公式cV=n进行解题,其具体的表现形式为弱酸溶液中所含的H+数目,弱碱溶液中所含的OH-数目;强酸弱碱盐溶液中所含的阳离子数,强碱弱酸盐溶液中所含弱酸根的离子数等。
【破题技巧】注意“五看”,突破陷阱
一看:溶液中是否有弱酸、弱碱离子的水解
二看:溶液中是否有弱电解质的电离
三看:是否指明了溶液的体积
四看:是否为可逆反应
五看:所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=3的H2SO3溶液中c(H+)=10-3 ml·L-1,与电解质组成无关;0.05 ml·L-1的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.1 ml·L-1,与电解质组成有关。
特别注意:求溶液中所含H、O原子数时,不要忽略溶剂水中的H、O原子数目。
六、“特殊条件”或“隐含反应”的陷阱
此角度是考生最易失分的点,因反应过程“隐含”着特殊情况,稍不留神就会掉入命题人设计的陷阱,常涉及的命题范围有:含有特殊的条件要求(如MnO2与浓盐酸的反应);含有特殊的转化关系(如N2与H2的反应为可逆反应不能进行到底);具有特殊结构物质的混合(如一定量的乙炔与苯的混合物)。
【破题技巧】树立“平衡观念”,突破陷阱
要识破隐含的可逆反应,记住反应条件、反应物浓度变化对反应的影响,突破陷阱。
(1)反应为可逆反应,反应物不能完全转化,如合成氨N2+3H2 2NH3
(2)有些物质常温常压下就以聚合分子形式存在。比如2NO2N2O4,2HF(HF)2。
(3)有些反应浓度不一样,反应就不一样。如铜与硝酸的反应、铜与浓硫酸的反应、二氧化锰与浓盐酸的反应。
(4)有些反应反应物的用量不一样,反应就不一样。如二氧化碳与碱的反应,碳酸钠与盐酸的反应,石灰水与碳酸氢钠的反应等。
1.(2024·广西·校联考一模)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.常温常压下,23g钠在足量的氧气中燃烧,转移的电子数为2NA
B.1mlH2O中,中心原子的孤电子对数为2NA
C.标准状况下,0.1mlHF的体积约为2.24L
D.1L0.1ml•L-1的(NH4)2SO3溶液中,含有NH的数目为0.2NA
【答案】B
【解析】A.2.3g钠的物质的量为0.1ml,而钠反应后变为+1价,故0.1ml钠反应后转移0.1NA个电子,故A错误;B.水中心原子O上孤电子对数为,孤电子对数为2NA,故B正确;C.标准状况下,HF不是气体,不能用22.4L/ml来计算0.1mlHF的体积,故C错误;D.n[(NH4)2SO3]= 1L×0.1ml•L-1=0.1ml,含0.2ml,但铵根离子为弱碱阳离子,水溶液中部分水解,的数目小于0.2NA,故D错误;故选:B。
2.(2023·四川绵阳·统考一模)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.标准状况下,4gSO3中电子的数目为2NA
B.常温常压下,2.24L氨气中共价键的数目为0.3NA
C.46gNO2和N2O4的混合气体中所含氮原子的数目为1.5NA
D.常温下,1.0LpH=12的Ba(OH)2溶液中OH-的数目是0.02NA
【答案】A
【解析】A.4gSO3的物质的量为:,则其中含有的电子数为0.05×40=2 NA,A正确;B.不是标准状况,无法计算其物质的量,B错误;C.NO2与N2O4的最简式均为NO2,46g该混合气体可看成只由NO2组成,所含N原子数为,C错误;D.25℃时,为12的溶液中,含有OH-的物质的量为1L×0.01ml/L=0.01ml,则含有OH-数目为0.01 NA,D错误;故选A。
3.(2023·辽宁鞍山·统考一模)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.1mlC2H2中含σ键的数目为NA
B.0.1 ml/L CH3COONa溶液中,含CH3COO-的数目小于0.1NA
C.含0.2 ml H2SO4的浓硫酸与足量的镁反应,转移的电子数大于0.2NA
D.常温下,1LpH=11的Ba(OH)2溶液中含OH-的数目为0.002NA
【答案】C
【解析】A.C2H2的结构式为H-C≡C-H,则1mlC2H2中含σ键的数目为3NA,A不正确;B.0.1 ml/L CH3COONa溶液的体积未知,无法求出CH3COO-的物质的量,也就无法求出含CH3COO-的数目,B不正确;C.浓硫酸与足量的镁反应,起初生成MgSO4、SO2等(0.2mlH2SO4转移0.2mle-),后来生成MgSO4和H2(0.2mlH2SO4转移0.4mle-),则含0.2 ml H2SO4的浓硫酸转移的电子数大于0.2NA,C正确;D.常温下,1LpH=11的Ba(OH)2溶液中含OH-的物质的量为0.001ml/L×1L=0.001ml,数目为0.001NA,D不正确;故选C。
4.(2023·四川巴中·统考模拟预测)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.0.1ml羟基所含电子的数目为NA
B.标准状况下,2.24LCCl4中的原子总数为0.5NA
C.12gNaHSO4固体中含有的阳离子数为0.2NA
D.26g的乙炔和苯的混合物完全燃烧,消耗2.5NA个氧气分子
【答案】D
【解析】A.已知一个羟基(-OH)中含有9个电子,故0.1ml羟基所含的电子的数目为0.9NA,A错误;B.已知标准状况下CCl4为液态,故无法计算2.24L CCl4的物质的量及其所含有的原子总数,B错误;C.1ml NaHSO4固体中含有1ml Na+和1ml ,则12g NaHSO4(为0.1ml)固体中含有的阳离子数为0.1NA, C错误;D.已知乙炔和苯的最简式均为CH,26g的乙炔和苯混合物分别完全燃烧,均消耗氧气分子个数为:,D正确;故选D。
5.(2023·云南大理·统考模拟预测)设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.标准状况下,22.4L HCl气体中数目为
B.1ml 中键的个数为8
C.30g HCHO与混合物中含C原子数为
D.氢氧燃料电池正极消耗22.4L(标准状况)气体时,电路中通过的电子数目为2
【答案】C
【解析】A.氯化氢是共价化合物,氯化氢气体中只含有氯化氢分子,不含有氢离子,A错误;B.1个中含有12个键,1ml 含键的个数为12,B错误;C.HCHO与的最简式为,原混合物相当于30g ,,因而C原子数为,C正确;D.氢氧燃料电池正极上氧气发生得电子的还原反应,当消耗标准状况下22.4L气体时,电路中通过的电子数目为,D错误;故选C。
6.(2023·广西柳州·柳州高级中学校联考模拟预测)设NA代表阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是
A.10mL20ml•L﹣1浓硫酸与足量锌反应,转移电子数为0.2NA
B.标准状况下,22.1LHCl气体中H+数目为NA
C.在标准状况下,2.8gN2和2.24LCO所含电子数均为1.4NA
D.1L1ml•L﹣1的NaClO溶液中含有ClO﹣的数目为NA
【答案】C
【解析】A.10mL 20ml/L的浓硫酸中含有0.2ml硫酸,与锌反应时先是硫元素被还原生成二氧化硫:Zn+2H2SO4(浓)=ZnSO4+SO2↑+2H2O,此时当反应掉4ml氢离子时,转移2ml电子;如果氢离子有剩余,锌和氢离子再反应:Zn+2H+=Zn2++H2↑,此反应中2ml氢离子转移2ml电子,而溶液中共0.4ml氢离子,故转移的电子数介于0.2NA和0.4NA之间,故A错误;B.氯化氢气体分子中不含氢离子,故B错误;C.一个氮气分子或一氧化碳分子中都含有14的电子,所以可把两种物质当成一种物质进行计算2.8 g N2和2.24L CO的物质的量都是0.1ml NA,故C正确;D.次氯酸根离子为弱酸根离子,在溶液中发生水解,所以1L1ml•L﹣1的NaClO溶液中含有ClO﹣的数目小于NA,故D错误;故选C。
7.(2023·陕西商洛·陕西省山阳中学校考一模)设阿伏加德罗常数的值为,下列说法正确的是
A.与水反应,生成0.1ml转移的电子数为0.1
B.11.2L(标准状况)甲烷与氨的混合物中含质子数为5
C.120g熔融中含有的离子总数为3
D.0.5ml NO与0.5ml充分反应后,分子数为0.75
【答案】B
【解析】A.,每生成1ml转移2ml电子,则生成0.1ml转移的电子数为,A项错误;B.11.2L(标准状况)甲烷与氨的混合物的物质的量为,每个甲烷和氨分子均含有10个质子,所以0.5ml甲烷与氨的混合物中含质子数为,B项正确;C.120g的物质的量为1ml,熔融中只含和,C项错误;D.根据,反应生成0.5ml,剩余0.25ml,气体共0.75ml,但是存在的化学平衡,导致分子数小于,D项错误;故选:B。
8.(2023·福建·校联考二模)常温常压下,以大气污染物NO为氮源,以铜为催化剂电化学合成氮的化学方程式如:,设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.(已折算为标况)中含有的孤电子对数为
B.每产生,NO失去的电子数为
C.氨水中,含有的分子数等于
D.消耗(已折算为标况)时,产生的分子数为
【答案】D
【解析】A.在标准状况下不是气态,无法用计算,A错误;B.根据反应:,每产生,NO化合价降低,得到失去的电子数为,所以每产生,NO得到的电子数为,B错误;C.发生电离,氨水中,含有的分子数小于,C错误;D.根据反应,消耗时,产生的分子数为,消耗时,产生的分子数为,D正确;故选D。考点
考查内容
考情预测
一定物质的量浓度溶液的配制
仪器、步骤、数据处理、误差分析
以选择题或主观题考查一定物质的量浓度溶液的配制的仪器、步骤、数据处理、误差分析。
以物质的量为中心的多角度计算
1.化学反应速率和化学平衡的相关计算
2.有关工艺流程的相关计算
3.有关水溶液中离子平衡的相关计算
1.以化学原理题、工艺流程等主观题考查计算化学反应速率、化学平衡常数、转化率;
2.以选择题的形式考查水溶液中四大常数的计算。
阿伏加德罗常数及其应用
以阿伏加德罗常数为载体考查物质结构、氧化还原反应、电离、水解等知识
以选择题的形式考查关于阿伏加德罗常数的正误判断、气体摩尔体积的概念;
实验目的
玻璃仪器
试剂
A
配制100mL一定物质的量浓度的NaCl溶液
100mL容量瓶、胶头滴管、烧杯、量筒、玻璃棒
蒸馏水、NaCl固体
B
制备Fe(OH)3胶体
烧杯、酒精灯、胶头滴管
蒸馏水、饱和FeCl3溶液
C
测定NaOH溶液浓度
烧杯、锥形瓶、胶头滴管、酸式滴定管
待测NaOH溶液、已知浓度的盐酸、甲基橙试剂
D
制备乙酸乙酯
试管、量筒、导管、酒精灯
冰醋酸、无水乙醇、饱和Na2CO3溶液
配制·L-1
Na2CO3溶液
除去Cl2中的HCl
蒸馏用冷凝管
盛装Na2SiO3溶液的试剂瓶
A
B
C
D
A
B
C
D
制取
转移溶液
保护铁件
收集
A
B
C
D
混合浓硫酸和乙醇
配制一定浓度的溶液
收集气体
证明乙炔可使溴水褪色
实验
玻璃仪器
试剂
A
测定盐酸浓度
碱式滴定管、胶头滴管
NaOH标准溶液、待测盐酸溶液、甲基橙试剂
B
制取并收集纯净干燥的氯气
圆底烧瓶、长颈漏斗、集气瓶
二氧化锰、浓盐酸、饱和食盐水、浓硫酸
C
用浓硫酸配制480mL0.1ml/L的稀硫酸
量筒、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管
18.4ml/L的浓硫酸、蒸馏水
D
制备Fe(OH)3胶体
烧杯、酒精灯、胶头滴管
1ml/L氢氧化钠溶液、1ml/L氯化铁溶液
选项
实验
实验器材
试剂
A
配制100mL一定物质的量浓度的NaCl溶液
100mL容量瓶、胶头滴管、烧杯、量筒、玻璃棒
蒸馏水、NaCl固体
B
测定酸碱滴定曲线
酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、烧杯、锥形瓶、铁架台
0.1000ml•L-1NaOH溶液、0.1000ml•L-1盐酸溶液、甲基橙
C
淀粉水解产物检验
试管、胶头滴管、酒精灯
淀粉溶液、10%NaOH溶液、2%CuSO4溶液
D
证明Ksp(CuS)<Ksp(ZnS)
试管、胶头滴管
0.10ml•L-1CuSO4溶液、0.10ml•L-1ZnSO4溶液、1ml•L-1Na2S溶液
选项
实验目的
仪器
A
制取乙酸乙酯
铁架台、试管、酒精灯、导管
B
用浓硫酸配制250mL一定浓度的硫酸溶液
250mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管
C
用CCl4萃取溴水中的溴
分液漏斗、烧杯
D
用盐酸除去BaSO4中混有的少量 BaCO3
漏斗、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、滤纸
实验目的
玻璃仪器
试剂
A
组装实验室制乙烯的发生装置
圆底烧瓶、温度计、酒精灯、导管
浓硫酸、无水乙醇、碎瓷片
B
粗盐提纯中将最后所得的滤液蒸发结晶
表面皿、玻璃棒、酒精灯
粗盐提纯中最后所得的滤液
C
除去新制乙酸乙酯中的少量乙酸
分液漏斗、烧杯
混有乙酸的乙酸乙酯、饱和NaOH溶液
D
配制100mL一定物质的量浓度的稀硫酸
100mL容量瓶、胶头滴管、烧杯、量筒、玻璃棒
蒸馏水
选项
A
B
C
D
实验
称量一定质量的固体
配制一定物质的量浓度的溶液定容操作
量取20mL未知浓度的草酸
用溶液滴定草酸滴定终点读数为26.42mL
装置
实验项目
实验药品
所用玻璃仪器
A
配制100mL0.1ml·L-1的氯化钠溶液
氯化钠固体、蒸馏水
100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管
B
探究Fe2+和Fe3+的氧化性和还原性
FeSO4溶液、FeCl3溶液、氯水、KI溶液、KSCN溶液、锌片、淀粉溶液
试管、胶头滴管
C
探究不同价态硫元素之间的转化
铜片、稀H2SO4、浓H2SO3、Na2SO3溶液、氯水、Na2S溶液
试管、胶头滴管
D
用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子
粗食盐水、Na2CO3溶液、BaCl2溶液、NaOH溶液
烧杯、胶头滴管、试管表面皿、玻璃棒
A.用NaOH溶液测定稀硫酸浓度
B.配制溶液:向容量瓶中转移液体
C.可用于洗涤表面的
D.测定中和反应反应热
离子
开始沉淀时的pH
8.8
1.5
3.6
6.2~7.4
沉淀完全时的pH
/
3.2
4.7
/
0.25
0.50
1.00
0.50
1.00
0.050
0.050
0.100
0.100
0.200
0.200
总压
起始
0.5
0.9
0
0
0
1.4p
平衡
m
0.3
p
t/s
0
50
150
250
350
n(PCl5)/ml
0
0.24
0.36
0.40
0.40
金属离子
Ni2+
Al3+
Fe3+
Fe2+
开始沉淀时(c=0.01ml·L-1)的pH
沉淀完全时(c=1.0×10-5ml·L-1)的pH
7.2
8.7
3.7
4.7
2.2
3.2
7.5
9.0
物质
MnS
FeS
ZnS
PbS
CdS
CuS
Ksp
2.5×10-13
6.3×10-18
1.6×10-24
8.0×10-28
3.6×10-29
6.3×10-36
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