高三化学专题二物质的量.pdf
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1、专题二物质的量 一. 大纲解读 以物质的量为中心的各量间的关系是中学化学计算的核心和桥梁,是中学化学的重点内容。要求学生: 1. 理解原子量 ( 相对原子质量 ) ,分子量 ( 相对分子质量 ) 的涵义。 2. 掌握物质的量、摩尔质量、物质的量浓 度、气体摩尔体积的涵义。理解阿佛加德罗常数的涵义。掌握物质的量与微粒( 原子、 分子、 离子等 ) 数目, 气体体积 ( 标准状况下 ) 之间的相互关系。3. 掌握有关原子量、分子量, 有关物质的量, 有关气体摩尔体积, 有关物质溶解度,有关溶液浓度( 质量分数和物质的量浓度) 的计算。 二、高考预测 本期内容也是高考化学的热点内容,尤其是涉及阿伏加
2、德罗定律的推断及其应用、阿伏加德罗常数的有 关判断以及应用物质的量进行化学计算。几乎年年高考试题中都会涉及。该部分内容可以在选择、填空、 化学实验和化学综合计算等题型中进行考查。这类试题往往具有综合性强等特点,在命题过程中可以结合 物质的微观组成、晶体结构、化学平衡、电化学、氧化还原反应、溶解度(包含溶液密度和质量分数)、 中和滴定(包括氧化还原滴定)、化学方程式书写、化学式计算、化学方程式计算等知识进行综合考查, 而且可以和物理学科中的气体定律、电学知识等内容进行跨学科综合考查。以阿伏加德罗常数为例,其考 查的重点内容为:判断和计算一定量的物质所含微粒数的多少。包括一定物质中所含的质子数、中
3、子数、 电子数甚至化学键数的多少、溶液中溶质微粒数的多少;在氧化还原中得失或转移电子数目的计算。包 括一定量物质在氧化还原反应中电子得失数目的多少、电化学中物质消耗或析出与电子转移数目(即电量) 的多少等。 预计在今后的高考中,这部分内容仍然是高考的热点内容,考查时仍然突出知识的综合性、题型的多 样性等特点。有些内容将进一步联系实际进行考查。如物质的量浓度可以结合环保知识测定某废物中 某组分物质的量浓度。 三、重点剖析 1、物质的量,阿伏加德罗常数和气体摩尔体积 (1)物质的量与摩尔 物质的量是国际单位制中的七个基本物理量之一,它是指该物质所含粒子(分子、 原子、 离子、 电子、 质子、中子)
4、数的多少。因此,物质的量是衡量物质所含粒子数多少的一个物理量,其单位是摩尔。它有 量纲,有明确的物理含义,是一个科学专用名词。 (2)阿伏加德罗常数与6.02 10 23 0.012kg 12C所含碳原子数的集体 1mol 阿伏加德罗常数 (近似值6.02 10 23,单位 mol-1 ) (3)摩尔质量与化学式量(相对原子质量、相对分子质量) 摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量,单位是 gmol, 而化学式量则是指该物质一个粒子(或 单位组成) 的质量与 12C一个原子质量的 112 之比所得的数值, 单位是 1, 使用时二者的意义是不一样的。 (4)气体摩尔体积与22.4 L mol
5、 单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积,气体摩尔体积的符号为Vm ,即: Vm = Vn , 其单位有Lmol -1 ,m 3mol-1 . 在标准状况下,气体的摩尔体积约为22.4 L mol,因此,我们可以认为22.4 Lmol 是在特定条件 下的气体摩尔体积。 2、气体基本定律及平均摩尔质量 在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体所含有的分子数相同。这个结论相当重要,另外还可以由 气态方程PV=nRT 推导出很多关系,只要掌握推导方法,同学们大可不必死记硬背。 平均摩尔质量(M ) 如果我们研究的对象是混合气体,怎样计算它的摩尔质量呢?我们可以假设混合气 体为 1mol,组成
6、1mol 混合气体的每一种气体的摩尔质量与其所占体积比的乘积之和, 以 g mol 为单位, 就是混合气体的平均摩尔质量。例如N2与 O2按体积比4:1 混合,则该混合气体的平均摩尔质量为28g mol 4 5 + 32 g mol 1 5 =28.8 g mol(初中化学所用的空气的平均相对分子质量为29,就是通过这种 方法求得的) 。平均摩尔质量不仅适用于气体,对固体和液体也同样适用,常用于混合物的计算。 3、物质的量浓度的计算 (1)当以固体物质配制溶夜时需要计算所称量固体的质量。根据 m M =cV 这一关系,得: m=cV M,如果被 称量物是无水物,则 M为无水物的摩尔质量;当被称
7、量物为结晶水合物时,则 M是结晶水合物的摩尔质量。 (2)当以浓溶液配制稀溶液时,虽然溶液被稀释但溶质不变。 计算公式为:c1V1 = c2V2量取体积为:V1= c2V2 c1 (3)物质的量浓度与溶液的密度、质量分数之间的换算 物质的量浓度与质量分数(w) 的换算公式: C = 1000(ml/L)(g/ml ) w M(g/mol) 在已知 w或 S求物质的量浓度时,必须知道溶液的密度。溶液密度 成为 c 与 w或 S联系的桥梁, 复习时应引起足够的重视。 四、考点透视 考点一:物质的量,阿伏加德罗常数和气体摩尔体积 例 1、(08 广东卷 )能表示阿伏加德罗常数数值的是() A1mol
8、 金属钠含有的电子数 B标准状况下22.4L 苯所含的分子数 C0.012kg 12C所含的原子数 D1L1molL 1 的硫酸溶液所含的H 数 解析:选项A中 1molNa 含有的电子数为23NA;选项 B 中苯在标准状况下为液体,不能用nV/22.4来计 算苯的物质的量;选项C中 0012kg 为 1mol,所含的原子数就是一个阿伏加德罗常数;选项D中由 于 H2SO4为强电解质,所以溶液中的H 的物质的量为 2mol,即 H 数为 2N A。 答案: A 例 2: (08 四川卷)下列说法不正确的是() A1mol 氧气含有12.04 10 23 个氧原子,在标准状况下占有体积22.4L
9、 B1mol 臭氧和 1.5mol 氧气含有相同的氧原子数 C等体积、浓度均为1mol/L 的磷酸和盐酸,电离出来的氢离子数之比为31 D等物质的量的干冰和葡萄糖中所含碳原子数之比为16,氧原子数之比为13 解析:选项C 中 H3PO4为中强酸,只能部分电离,而盐酸为强酸,完全电离,所以两种溶液中的H 数 之比小于31。 答案: C。 点拨: 以上两类题目在高考中很稳定,知识覆盖面大,要求思维严密,解此类题目时要注意以下几个 方面: (1)物质的状态:水在标准状况下不是气态;SO3在标准状况下是固态,常温常压下是液态; 在标准状况下,含碳原子数大于4 而小于 16 的烃是液态。 (2)某些物质
10、分子中的原子个数。如:稀有气体为单原子分子,臭氧为三原子分子,白磷是四原子分子。 (3)一些物质结构中化学键的数目。如:SiO2,Si,CH4,P4等。 (4)特殊物质的摩尔质量。如:D2O, T2O, 18O 2, D2 . (5) 较复杂的氧化还原反应中,求算电子转移数目,如:Cl2和 NaOH溶液, Na2O2和水反应等。 (6)用到 22.4L mol 时,必须注意气体是否处于标准状况。 (7)某些离子或原子团是否存在水解而引起离子数目变化等。 考点二:气体基本定律 例 3、(07 海南 ) 下列叙述正确的是( ) (A) 一定温度、压强下,气体体积由其分子的大小决定 (B) 一定温度
11、、压强下,气体体积由其物质的量的多少决定 (C) 气体摩尔体积是指1 mol 任何气体所占的体积为22.4 L (D) 不同的气体,若体积不等,则它们所含的分子数一定不等 解析: 由于气体分子间的平均距离远大于分子直径,气体的体积与气体的分子数、气体分子间平均距离 有关,与分子大小无关,所以A错, B对;不同温度、压强下气体摩尔体积不同,气体体积相同时,若 温度、压强不同,所含气体分子数可不相同,C、D错。 答案: B。 点拨:阿伏加德罗定律是每年高考试卷中出现频率非常高的内容,考生要作为重点。 例 4 (08 海南卷)在两个密闭容器中,分别充有质量相同的甲、乙两种气体,若两容器的温度和压强均
12、 相同,且甲的密度大于乙的密度,则下列说法正确的是() A甲的分子数比乙的分子数多 B甲的物质的量比乙的物质的量少 C甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小 D甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小 解析:根据阿伏加德罗定律可知同温同压下气体的密度之比等于摩尔质量之比,即 ( 甲) ( 乙) M(甲) M(乙) ,由于 ( 甲) ( 乙) 1,所以M(甲) M(乙) ;由于它们的质量相等,所以甲的物质的量比乙的物质的量少,甲 的分子数比乙少;由于它们的外界条件相同,所以它们的摩尔体积相同。 答案: B。 点拨:该试题主要考查阿伏加德罗定律的推论,考生也可从物理的气态方程(PV=nRT, ,PM= RT)
13、推断出各种结论。 考点三溶液物质的量浓度计算 例 5. (04 北京) 20时,饱和KCl 溶液的密度为1.174g cm 3, 物质的量浓度为 4.0mol L, 则下列说 法中不正确的是() A.25 时,饱和KCl 溶液的浓度大于4.0mol L B.此溶液中KCl 的质量分数为 C.20时,密度小于1.174g cm 3 的 KCl 溶液是不饱和溶液 D.将此溶液蒸发部分水,再恢复到20时,溶液密度一定大于1.174g cm 3 解析: 本题主要考查学生对饱和溶液、溶质的质量分数、物质的量浓度等概念的理解和掌握程度。 温度升高, KCl 的溶解度增大,故25时 KCl 饱和溶液的浓度大
14、于20时饱和溶液的浓度。20时饱 和 KCl 溶液中 KCl 的质量分数由公式c = 1000(KCl) M 得: (KCl) = cM 1000 = 4.0 74.5 10001.174 100 在一定温度下,饱和KCl 溶液的密度一定比不饱和KCl 溶液的密度大。 将此饱和溶液蒸发部分水,再恢复到20,剩余溶液仍为20时的饱和溶液,其密度仍为1.174g cm 3 答案: D 点拨: 解此类题要牢牢抓住基本概念。熟练应用物质的量公式和其他基本公式,要熟读题意,想想怎 样求出溶质的物质的量、怎样求出溶液的体积。解题时要特别注意: 单位要正确;体积求算要合理, 如果给出溶液密度,则一定由溶液质
15、量和密度求体积;如未给出密度,则可粗略求算。 例 6.( 08 四川卷)在Al2(SO4)3和 (NH4)2SO4的混合溶液中加入bmol 的 BaCl2,恰好使溶液中的SO4 2完 全沉淀;如加入足量强碱并加热可得到cmolNH3,则原溶液中的Al 3的浓度 (mol/L) 为( ) A 2bc 2a B 2bc a C2bc 3a D 2bc 6a 解析:由于NH3的物质的量为cmol,由原子守恒和电荷守恒得:(NH4)2SO4的物质的量为 c 2mol,反应时用去 的 BaCl2的物质的量也为 c 2mol, 剩余的 BaCl 2为(b c 2)mol , 则 Al 2(SO4)3中的
16、SO4 2的物质的量也为 (b c 2)mol , 由电荷守恒得:n(Al 3 ) 3(b c 2) 2,所以 c(Al 3) 2bc 3a mol/L 。 答案: C。 点拨 : 本题以物质的量为核心,借助两个守恒原理简便地将涉及化学反应的计算问题解决好了。 考点四:物质的量浓度与溶液的密度、质量分数之间的换算 03 全国)质量分数为a 的某物质的溶液mg ,与质量分数为b 的该物质的溶液ng 混合后,蒸发掉pg 水, 得到的溶液每毫升质量为qg, 物质的量浓度为cmol/L, 则溶质的相对分子质量为() A. q(am+bn) c(m+n-p) B. c(m+n-p) q(am+bn) C
17、. 1000q(am+bn) c(m+n-p) D. c(m+n-p) 1000q(am+bn) 解析: mg a+ngb x = (mg+ng-pg) qg/ml 10 -3 L/mLc mol/L,解得: x = 1000q(am+bn) c(m+n-p) g/mol 答案: C 点拨:该题可首先求出混合溶液的质量分数,再根据质量分数与换算物质的量浓度换算公式,求出其相对 分子质量。这就要求同学们能熟练运用质量分数与换算物质的量浓度换算公式。 考点五 : 一定物质的量浓度溶液的配制 例:配制 100ml0.1 mol LNa2CO3溶液,下列操作正确的是() A.称取 10.6g 无水碳酸
18、钠,加入100ml 容量瓶中,加水溶解、定容。 B.称取 10.6g 无水碳酸钠,加入100ml 蒸馏水,搅拌,溶解。 C.转移 Na2CO3溶液时,未用玻璃棒引流,直接倒入容量瓶中。 D.定容后,塞好瓶塞,反复倒转,摇匀。 解析: A选项错,不能在容量瓶中溶解物质;B选项错,因为要配制100ml 溶液,加入100ml 蒸馏水溶 解 Na2CO3所得溶液已接近100ml,但并不是100ml。C选项未用玻璃棒引流,错。 答案 :D 点拨:溶液物质的量浓度的定义是同学们经常忽视的知识点,常分不清溶液体积与溶剂体积的关系,并 搞不清仪器的使用范围和要求,这样在类似本题的问题时不能得分。 五、热点分析
19、 1、根据固体溶质质量求物质的量浓度 例 1. 将 20gNaOH 溶于水后,制成100mL的碱溶液,则此溶液的物质的量浓度为( ) A 0.5mol/L B 5mol/L C1mol/L D10mol/L 解析:( 1)溶质物质的量为: (2)溶液的物质的量浓度为 答案 :B 2、根据气体溶质的体积,求物质的量浓度 例 2.相对分子质量为M的气态化合物V L(标准状况) ,溶于 mg水中,得到质量分数为w% 的溶液, 物质的量浓度为cmol/L ,密度为 g cm 3,则下列说法正确的是( ) A相对分子质量M= w%)V-(1 w%22.4m B 物质的量浓度c= 22.4mMV V C溶
20、液的质量分数w%= D 溶液密度= 16A。由C= M w%1000 知D 错;由C= 22.4mMV V1000 10m)M 22.4 V ( 22.4 V V n 3- 知 B 错;由 w%= MV22.4m MV M 22.4 V m M 22.4 V 知 C错,将此式变换后即可得到A式。 3、根据实验,求配制溶液的物质的量浓度 例 3. 用 32.6mL98的浓硫酸 (密度为1.84g/cm 3) 配制成 100mL硫酸溶液。 试求这种溶液的物质的量浓度。 解析: 溶质的质量为:32.61.8498 =58.8(g) 答案: 6mol/l 4、根据溶液的稀释或浓缩,求物质的量浓度 对同
21、一溶液的稀释或浓缩都存在着稀释或浓缩前后,溶质的物质的量或溶质的质量相等这一关系。即: C1V1=C2V2或 V1d1A1=V2d2A2,式中C为物质的量浓度,V为体积, d 为溶液密度。 A为质量分数。 例 4. 某温度下22 NaNO 3溶液 150mL ,加 100g 水稀释后,浓度变成14,求原溶液的物质的量浓度? 解析: 设原溶液的质量xg 根据稀释前溶质的质量=稀释后溶质的质量 得: 22x=( x+100)14 解得 x=175(g) 答案: 3mol/l. 5、根据溶质的质量分数求溶液的物质的量浓度 例 5. 50的 NaOH溶液(密度为1.525g/cm3)相当于多少物质的量
22、浓度的NaOH 溶液,要配制1mol/L 的稀 NaOH 溶液 200mL ,需用上述浓溶液多少毫升? 解析: (1)根据物质的量浓度与溶质的质量分数的换算关系得: (2)设需用上述浓溶液xL 则有 6、根据化学方程式求溶液的物质的量浓度 例 6. 某种待测浓度的NaOH 溶液 25mL ,用 20mL1mol/L 的 H2SO4溶液中和后已显酸性,再滴入1mol/LKOH溶 液 1.5mL 才达到中和。试计算待测浓度的NaOH 溶液物质的量浓度。 解:设完全中和1.5mLKOH 溶液需 xmol H2SO4 H2SO4 剩余的物质的量为: 0.021 -0.00075=0.01925(mol
23、) 设参加反应的NaOH 物质的量为y NaOH溶液的物质的量浓度为: 7、根据溶液中某离子的质量,求其它离子的物质的量浓度 例 7.V mL溶液中含,取溶液稀释到4VmL ,则稀释后溶液中的物质的量浓度 是() A.B.C.D. 解析:此题属于离子型,可利用守恒原理简捷准确求解:溶液中含为 , 依电荷守恒得:, 根据稀释前后溶质的物质的量不变,求得:, 答案: C 8、混合溶液问题分析 例 8.将 A、 B两种溶液混合得溶液C,下列有关判断正确的是 ( ) A C溶液的体积一定等于A、B溶液体积之和 B C溶液的质量一定等于A、B溶液质量之和 C C溶液中溶质一定与A、 B两溶液中溶质相同
24、D若 A、 B是同种物质的溶液,则w(C)=0.5 w(A)+w(B) 解析: A、B混合后体积一般小于混合前两溶液体积和;混合后可能发生化学反应;当二者以等质量 混合时存在关系w(C)=0.5 w(A)+w(B) 答案 B 9、根据溶解度求溶液的物质的量浓度 例 9. 某物质的摩尔质量为Mg/mol,t 时的溶解度为Bg,此时饱和溶液的密度为g/cm 3,则该饱和溶液 的物质的量浓度是() 解: 溶液的体积为1L,即 1000mL 饱和溶液中溶质的质量为: 答案 :B 六、规律整合 1、典型概念区别 准确掌握物质的量的概念是关键,以下是常涉及到的两组概念的比较: 阿伏加德罗常数与6.02 1
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- 化学 专题 物质
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