2020版高考化学一轮复习通用版讲义：第一章第1课时　化学入门——化学常用计量

第1课时　化学入门——化学常用计量

知识点一　物质的量、摩尔质量

1．物质的量、阿伏加德罗常数

(1)基本概念间的关系

[提醒]　“物质的量”的计量对象是微观粒子(如：分子、原子、离子、原子团、质子、中子、电子等)，而不是宏观物质。

(2)“物质的量”的表示方法

如：1 mol Fe、1 mol O2、1 mol Na＋。

[提醒]　物质的量(n)、粒子数(N)、阿伏加德罗常数(NA)之间的关系：n＝。

2．摩尔质量

(1)概念：单位物质的量的物质所具有的质量。符号：，单位：g·mol－1。

(2)数值：当粒子的摩尔质量以g·mol－1为单位时，在数值上等于该粒子的相对分子(或原子)质量。

(3)关系：物质的量(n)、质量(m)与摩尔质量(M)之间的关系为n＝。

(4)计算方法

①根据标准状况下气体的密度(ρ)：M＝ρ×22.4 L·mol－1。如：标准状况下某气体的密度为1.429 g·L－1，则该气体的M＝32_g·mol－1。

②根据气体的相对密度：＝D。如：某气体对甲烷的相对密度为4，则该气体的M＝64_g·mol－1。

③根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝。如：0.5 mol某气体的质量是22 g，则该气体的M＝44_g·mol－1。

④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· 。如：45 g乳酸中含乳酸的分子数为3.01×1023，则乳酸的摩尔质量为90_g·mol－1。

[对点训练]

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)0.012 kg 12C中含有的碳原子数约为6.02×1023个(√)

(2)7.8 g Na2O2中含有的阴离子数为0.2NA(×)

(3)1 mol NaCl和1 mol HCl含有相同的粒子数目(×)

(4)1 mol OH－的质量是17 g·mol－1(×)

(5)22 g CO2中含有的氧原子数为NA(√)

(6)常温常压下，14 g乙烯和丙烯的混合物中含有的氢原子数目为2NA(√)

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(　　)

A．1.5NA　2 mol　　　　　 B．1.5NA　32 g

C．3.01×1023　4 mol  D．NA　64 g

解析：选B　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．最近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Na0.35CoO2·1.3H2O。若用NA表示阿伏加德罗常数，试计算12.2 g该晶体中含氧原子数为________，氢原子的物质的量为________mol。

解析：晶体的摩尔质量约为122 g·mol－1，n＝＝0.1 mol，故氧原子数目＝0.1×(2＋1.3)NA＝0.33NA，n(H)＝0.1 mol×1.3×2＝0.26 mol。

答案：0.33NA　0.26

知识点二　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

[提醒]　①使用对象：必须是气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。如：水、酒精、SO3、CCl4等在标准状况下不是气体，不能用气体摩尔体积计算。

②22.4 L·mol－1的理解：气体摩尔体积的数值与温度、压强有关；非标准状况下气体摩尔体积可能是22.4 L·mol－1，也可能不是22.4 L·mol－1。故1 mol气体的体积若为22.4 L，它所处的状况不一定是标准状况，如气体在273 ℃和202 kPa时，Vm也为22.4 L·mol－1。

3．阿伏加德罗定律

概括为：“三同”定“一同”。即同温、同压、同体积的任何气体，含有相同的分子数(或物质的量相同)。

4.阿伏加德罗定律的推论

[提醒]　同温、同压、同体积的任何气体的分子数相等，但原子数不一定相等。

[对点训练]

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)在标准状况下，1 mol氧气和1 mol氦气的体积相同，含有原子数也相同(×)

(2)同温同压下，等质量的12C18O和NO体积相同(√)

(3)标准状况下，11.2 L SO3中含有的原子数为2NA(×)

(4)不同温度下，相同体积的CO和N2密度相同，则二者含有的原子数相同(√)

(5)同温同体积的条件下，等质量的SO2和O2的压强比为2∶1(×)

2．下列条件下，两种气体分子数一定不相等的是(　　)

A．相同质量、不同密度的N2O和CO2

B．相同体积、相同密度的CO和C2H4

C．相同温度、相同压强、相同体积的O2和O3

D．相同压强、相同质量的NO2和N2O4

解析：选D　A项，N2O和CO2的相对分子质量均为44，质量相同时，分子数一定相等；B项，CO和C2H4的相对分子质量均为28，体积相同、密度相同，则质量相等，分子数一定相等；C项，同温、同压、同体积时，气体分子数一定相等。

3．下列说法正确的是(　　)

A．同温、同压、同体积的CO和NO含有的质子数相等

B．3 mol单质Fe完全转变为Fe3O4，失去8NA个电子

C．标准状况下，22.4 L氨水含有NA个NH3分子

D．标准状况下，6.72 L NO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA

解析：选B　A项，同温、同压、同体积的CO和NO的分子数相同，但一个CO分子中含14个质子，一个NO分子中含15个质子；B项，由Fe转变为Fe3O4，铁元素的化合价由0价升高到＋价，故3 mol Fe失去电子数为×3NA＝8NA；C项，标准状况下，氨水呈液态；D项，n(NO2)＝0.3 mol，由反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，反应共转移0.2 mol电子。

4．同温同压下，甲容器中充满35Cl2，乙容器中充满37Cl2，完成下列填空。

(1)若两种气体体积相等，则甲、乙两容器中气体密度之比为________。

(2)若两种气体体积相等，则甲、乙两容器中气体分子数之比为________。

(3)若两种气体质量相等，则甲、乙两容器中气体所含质子数之比为________。

(4)若两种气体体积相等，则甲、乙两容器中气体所含中子数之比为________。

答案：(1)35∶37　(2)1∶1　(3)37∶35　(4)9∶10

知识点三　物质的量浓度及计算

1．溶液组成的两种表示方法

(1)物质的量浓度(cB)

(2)溶质的质量分数(w)

①概念：用溶质的质量与溶液质量的比值来表示溶液组成的物理量，一般用百分数表示。

②表达式：w＝×100%。

2．物质的量浓度计算的要素

(1)正确判断溶液的溶质

(2)准确计算溶液的体积

c＝中的V是溶液的体积，不是溶剂的体积，也不是溶质和溶剂的体积之和，不能用水的体积代替溶液的体积，应根据V＝计算。

3．两种重要的换算关系

(1)溶解度与质量分数的关系

某温度下饱和溶液质量分数(w)与溶解度(S)的换算公式：w＝×100%

(2)物质的量浓度与质量分数的关系

如图所示，体积为 V L，密度为ρ g·cm－3的溶液，含有溶质的摩尔质量为M g·mol－1，溶质的质量分数为w，则物质的量浓度c与质量分数w的关系是：

c＝＝＝＝＝⇨w＝。

4．溶液的稀释规律

(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)。

[提醒]　1 L 1 mol·L－1的氨水中，NH3的物质的量并不是1 mol，而是指溶液中NH3、NH3·H2O、NH三者的物质的量之和为1 mol。

5．溶液的混合规律

(1)同种溶质的溶液混合后浓度计算的关键点

有关溶液稀释及混合的计算，应抓住稀释前后溶质的物质的量不变列方程式：c前·V前＝c后·V后或c1V1＋c2V2＝c混·V混，混合后溶液的体积不等于混合前两溶液的体积和，而是要根据密度计算，即V混＝。

(2)溶质相同、质量分数不同的两溶液的混合规律

同一溶质、质量分数分别为a%、b%的两溶液混合。

[对点训练]

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)1 L水中溶解了5.85 g NaCl，所得溶液的物质的量浓度为0.1 mol·L－1(×)

(2)31 g Na2O溶于水得到1 L溶液，所得溶液的物质的量浓度为0.5 mol·L－1(×)

(3)标准状况下，22.4 L HCl溶于水配成1 L溶液，所得盐酸的物质的量浓度为1 mol·L－1(√)

(4)从100 mL 0.1 mol·L－1HNO3溶液中取出25 mL，剩余溶液中NO的物质的量浓度为0.075 mol·L－1(×)

(5)将25 g CuSO4·5H2O晶体溶于75 g水中所得溶质的质量分数为25%(×)

(6)将40 g SO3溶于60 g水中所得溶质的质量分数为49%(√)

(7)将1 mol·L－1的NaCl溶液和0.5 mol·L－1的BaCl2溶液等体积混合后，不考虑体积变化c(Cl－)＝0.75 mol·L－1(×)

(8)同浓度的三种溶液：Na2SO4、MgSO4、Al2(SO4)3，其体积比为3∶2∶1，则SO浓度之比为3∶2∶3(×)

2．某同学购买了一瓶“84消毒液”，包装说明如下：

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”的物质的量浓度为4.0 mol·L－1

B．一瓶该“84消毒液”能吸收空气中44.8 L的CO2(标准状况)而变质

C．取100 mL该“84消毒液”稀释100倍后用以消毒，稀释后的溶液中c(Na＋)约为0.04 mol·L－1

D．参阅该“84消毒液”的配方，欲用NaClO固体配制480 mL含25% NaClO的消毒液，需要称量的NaClO固体质量为143 g

解析：选D　根据c＝得，c(NaClO)＝ mol·L－1≈4.0 mol·L－1，A正确；一瓶该“84消毒液”含有的n(NaClO)＝1 L×4.0 mol·L－1＝4.0 mol，根据反应：CO2＋NaClO＋H2O===NaHCO3＋HClO，吸收CO2的物质的量最多为4.0 mol，即标准状况下V(CO2)＝4.0 mol×22.4 L·mol－1＝89.6 L，则能吸收空气中44.8 L的CO2而变质，B正确；根据稀释前后溶质的物质的量不变有100 mL×4.0 mol·L－1＝100 mL×100×c(NaClO)，解得稀释后c(NaClO)＝0.04 mol·L－1，c(Na＋)＝c(NaClO)＝0.04 mol·L－1，C正确；应选取500 mL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 mol·L－1×74.5 g·mol－1＝149 g，D错误。

3．现有100 mL 1 mol·L－1稀盐酸，欲将其浓度变为2 mol·L－1，可以采取的措施为(　　)

A．向其中通入标准状况下体积为22.4 L的HCl气体

B．加热蒸发使溶液体积变为50 mL

C．加热蒸发掉50 mL水

D．加入5 mol·L－1盐酸100 mL，再将溶液体积稀释到300 mL

解析：选D　原稀盐酸中n(HCl)原＝1 mol·L－1×0.1 L＝0.1 mol。通入标准状况下体积为22.4 L的HCl气体，通入的n(HCl)＝＝1 mol，通入气体后溶液中n(HCl)后＝1.1 mol，通入HCl气体后溶液体积发生变化，体积未知，无法确定浓度，A错误；加热蒸发溶液时由于HCl的挥发，溶质质量减小，溶液体积变为原来的一半，稀盐酸浓度比2 mol·L－1小，B错误；加热蒸发掉水时由于HCl的挥发，且加热后溶液体积未知，无法确定浓度，C错误；混合后溶液中n(HCl)＝0.1 mol＋5 mol·L－1×0.1 L＝0.6 mol，稀释到溶液体积为300 mL，c(HCl)＝＝2 mol·L－1，D正确。

4．某温度时，有500 mL饱和的硫酸镁溶液，它的密度是1.20 g·cm－3，其中镁离子的质量分数是4.8%，试回答下列问题：

(1)溶质的质量分数：__________________。

(2)溶液的物质的量浓度：__________________。

(3)溶质和溶剂的物质的量之比：______________。

(4)硫酸根离子的质量分数：__________________。

(5)该温度下硫酸镁的溶解度：________________。

答案：(1)24.0%　(2)2.4 mol·L－1　(3)1∶21

(4)19.2%　(5)31.6 g