第一章学案4化学计量在实验中的应用(一).doc

学案4化学计量在实验中的应用(一)物质的量气体摩尔体积考纲要求1.准确理解物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数的含义，并且掌握上述几种量之间的有关计算。2.了解阿伏加德罗定律，并能简单计算。3.掌握物质的量、气体摩尔体积在化学反应和计算中的应用。知识点一物质的量及其单位1物质的量物质的量表示一定数目的微粒集体。物质的量的符号为n，其单位是摩尔，简称摩，符号为mol。1 mol任何粒子的粒子数与0.012_kg_12C中所含的原子数相同。这里的粒子指分子、原子、质子、中子、电子、离子或它们的特定组合等。与可称量的物质联系起来。问题思考11 mol NaCl和1 mol HCl所含的粒子数相同吗？答案不相同，因为NaCl是离子化合物，组成微粒是Na和Cl，而HCl是共价化合物，组成微粒是HCl分子。2阿伏加德罗常数(1)规定：0.012 kg12C所含的原子数为阿伏加德罗常数。把含有6.02×1023个粒子的任何粒子集体的物质的量计量为1 mol,6.02×1023_mol1叫做阿伏加德罗常数。其符号是NA，单位是mol1。(2)物质的量(n)、阿伏加德罗常数(NA)与微粒数(N)之间的关系为：n。问题思考2阿伏加德罗常数(NA)与6.02×1023完全相同吗？答案不相同；原因是NA是指1 mol 任何粒子的粒子数，即12 g 12C中含有的原子数，是一个真实值，而6.02×1023是一个实验值，是阿伏加德罗常数的近似值。3摩尔质量(1)概念：单位物质的量的物质所具有的质量。(2)单位：g·mol1，符号是M。(3)当摩尔质量以g·mol1为单位时，在数值上与该物质的相对分子质量相等。(4)物质的量、物质的质量和摩尔质量之间的关系为：n。问题思考3摩尔质量、相对分子质量、1 mol 物质的质量三者的区别和联系。答案1 mol物质的质量在数值上和摩尔质量相同，二者的区别在于单位不一样，质量的单位是克或千克，而摩尔质量的单位是g·mol1或kg·mol1。相对分子质量与摩尔质量单位不同，相对分子质量为一比值，摩尔质量单位为g·mol1，但在数值上二者相等。知识点二气体摩尔体积1气体摩尔体积(1)定义：在一定条件下，单位物质的量的气体所占的体积。(2)符号Vm，单位L·mol1。(3)气体摩尔体积概念的要点：物质的聚集状态必须是气态，不适用于固态或液态。物质的量必须为1_mol。必须指明气体所处的外界条件，即温度和压强。问题思考4标准状况下，1 mol气体的体积是22.4 L，如果当1 mol气体的体积是22.4 L时，一定是标准状况吗？答案不一定；因气体的体积与温度、压强和气体的分子数有关，标准状况下，22.4 L气体的物质的量为1 mol。2影响气体摩尔体积大小的因素决定气体摩尔体积大小的主要因素是：气体分子间的平均距离。其影响因素主要有：温度、压强。标准状况下气体摩尔体积概念剖析：(1)四条件(2)结论：1_mol任何气体在标准状况下的体积都约是22.4_L。(3)单位：L·mol1。3阿伏加德罗定律当温度和压强一定时，不同气体分子间平均距离一定且相等，一定物质的量的气体的体积一定，所以在相同温度和压强下，相同体积的任何气体含有相同数目的分子，这就是阿伏加德罗定律。可总结为“三同定一同”，适用对象是气体。一、气体摩尔质量的求解方法(1)标况密度法：M22.4(L·mol1)×(g·L1)。(2)相对密度法：A气体对B气体的相对密度D(B)，如对空气：MD(对空气)×29。(3)体积分数法：M1×V1%M2×V2%(V1%、V2%表示各组分的体积分数，也等于物质的量分数)。典例导悟1 在150时，将一定质量的NH4HCO3放在密闭容器中分解完全。保持温度不变，求生成气体的平均相对分子质量。解析设NH4HCO3为79 g，由方程式NH4HCO3NH3H2OCO279 g 1 mol 1 mol 1 mol则26.33 g·mol1故生成气体的平均相对分子质量为26.33。答案26.33变式演练 某校化学小组学生进行“气体相对分子质量的测定”的实验，操作如下：用质量和容积都相等的烧瓶收集气体，称量收集满气体的烧瓶质量。数据见下表(已换算成标准状况下的数值)。气体烧瓶和气体的总质量(g)A48.408 2B48.408 2C48.408 2D48.382 2E48.434 2F48.876 2已知标准状况下，烧瓶的容积为0.293 L，烧瓶和空气的总质量为48.4212 g，空气的平均相对分子质量为29。A、B、C、D、E、F是中学常见的气体。(1)上述六种气体中，能够使品红溶液褪色的是(写化学式)_。(2)E的相对分子质量是_。(3)实验室制取少量D的化学方程式是_。(4)A、B、C可能的化学式是_。（1）SO2 （2）30 （3）CaC22H2OCa(OH)2C2H2(4)N2、CO、C2H4解析设烧瓶的质量为m，盛空气时，m48.04 g，据阿伏加德罗定律可得：，解得M(A)28 g·mol1M(B)M(C)，所以A、B、C可能为N2、CO、C2H4，同理可推出D、E、F的相对分子质量分别为26、30、64，所以D为C2H2，E为C2H6，F为SO2(能使品红溶液褪色)。二、气体体积、质量的测定方法1下列气体中：H2、N2、O2、NO2、NH3、HCl，哪些可以用排水法测量气体的体积？为什么？答案H2，N2，O2。因为这三种气体既不溶于水，也不和水发生化学反应。2实验室在做H2和CuO的实验时，如何测得参加反应的H2的质量？答案可以用盛浓H2SO4的洗气瓶(或其他吸收水的装置)吸收生成的H2O。称量吸水前后洗气瓶(或装置)的质量差即可得到H2O的质量，再换算成H2的质量。3(1)下列装置中，可以用来量取气体体积的是_。可以用来测定气体质量的是_。(2)用d装置测定气体体积，读数时应注意哪些问题？答案(1)a、b、c、de、f、g(2)冷却至室温上下移动乙管，使两管中液面相平视线与凹液面的最低点水平相切典例导悟2 某研究性学习小组为证明在同温同压下，相同浓度相同体积的不同强度的一元酸与足量镁带反应时，生成氢气的体积相同而反应速率不同，同时测定实验室条件下的气体摩尔体积。设计的简易实验装置如下图。该实验的主要操作步骤如下：.请将下述步骤补充完整(1)配制浓度为0.5 mol·L1 H2SO4溶液和H2C2O4溶液；(2)用_量取10.00 mL 0.5 mol·L1 H2SO4和H2C2O4溶液分别加入两个锥形瓶中；(3)分别称取除去表面氧化膜的镁条并系于铜丝末端；(4)检查装置的气密性，在广口瓶中装满水，按图连接好装置；(5)将铜丝向下移动，使足量镁条浸入酸中(铜丝不与酸接触)，至反应完全，记录_；(6)反应结束后，读取量筒中水的体积为y mL。.回答下列问题：(1)以下是读取量筒内水的体积时必须包括的几个步骤：使乙、丙中液面相平；将装置冷却至室温；读取量筒内水的体积。这三步操作的正确顺序是_。(2)读取量筒内水的体积时，若丙中液面高于乙中液面，使乙、丙中液面相平的操作是_。(3)简述速率不等的原因是_。铜丝不能与酸接触的原因是_。解析.(2)由10.00 mL精确度0.01 mL可知所选仪器为滴定管。.了解乙、丙量气原理及操作是解本题的关键。答案.(2)酸式滴定管(5)反应所需时间.(1)(2)丙向下移动(3)氢离子浓度不同镁与铜易形成原电池，加快反应速率，干扰实验的测定题组一对阿伏加德罗常数的考查1NA表示阿伏加德罗常数，判断下列各项是否正确。考查物质的结构(1)1 mol羟基中电子数为10 NA(×)(2010·江苏5B)(2)1.7 g H2O2中含有电子数为0.9 NA()(2010·上海7B)(3)1 mol 乙烷分子中含有8NA个共价键(×)(2009·浙江理综8B)(4)58.5 g的NaCl固体中含有NA个氯化钠分子(×)(2009·浙江理综8C)(5)24 g镁的原子最外层电子数为NA(×)(2009·福建理综8A)考查物质的物理性质(6)标准状况下，22.4 L乙醇的分子数为NA(×)(2009·福建理综8D)(7)标准状况下，22.4 L二氯甲烷的分子数约为4 NA个(×)(2010·四川理综7A)(8)标准状况下，22.4 L戊烷所含分子数为0.1 NA(×)(2010·上海7D)考查电离情况(9)1 L 0.1 mol·L1乙酸溶液中H数为0.1 NA(×)(2009·福建理综8B)考查氧化还原反应中电子的转移(10)1 mol Ca变成Ca2时失去的电子数为2NA()(2009·广东理基20D)(11)1 mol Cl2与足量Fe反应，转移的电子数为3NA(×)(2008·广东10A)(12)1 mol Cl2参加反应转移电子数一定为2NA(×)(2010·福建理综7C)(13)在反应KIO36HI=KI3I23H2O中，每生成3 mol I2转移的电子数为6NA(×)(2010·江苏5C)考查盐的水解(14)将0.1 mol 氯化铁溶于1 L 水中，所得溶液含有0.1NA Fe3(×)(2009·广东6D)(15)在1 L 0.1 mol·L1碳酸钠溶液中，阴离子总数大于0.1 NA()(2009·浙江理综8D)气体摩尔体积(16)标准状况下，2.24 L H2O含有的分子数等于0.1NA(×)(2009·上海12A)(17)标准状况下，22.4 L空气含有NA个单质分子(×)(2010·福建理综7B)(18)分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4 L，质量约为28 g(×)(2009·上海12C)(19)常温常压下，22.4 L乙烯中CH键数为4NA(×)(2010·江苏5D)(20)乙烯和环丙烷(C3H6)组成的28g混合气体中含有3NA个氢原子(×)(2009·广东6B)(21)标准状况下，22.4 L氯气与足量氢氧化钠溶液反应转移的电子数为NA()(2009·广东6C)(22)22.4 L Cl2中含有NA个Cl2分子(×)(2009·广东理基20A)题组二物质的量、气体摩尔体积2(2008·四川理综，6)下列说法中不正确的是()A1 mol氧气中含有12.04×1023个氧原子，在标准状况下占有体积22.4 LB1 mol臭氧和1.5 mol氧气含有相同的氧原子数C等体积、浓度均为1 mol·L1的磷酸和盐酸，电离出的氢离子数之比为31D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答案C解析O2为双原子分子，1 mol O2含有12.04×1023个氧原子，1 mol O2在标准状况下占有体积为22.4 L，A正确；臭氧为O3，因此B正确；由于H3PO4为弱电解质，不能完全电离，因此C错误；干冰和葡萄糖的分子式分别为CO2、C6H12O6，因此D正确。3(2008·海南，3)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答案B解析由公式mV得出，甲V甲乙V乙，即，因为甲>乙，则V甲<V乙，同温同压下，n乙>n甲。M甲，M乙得M乙<M甲，因此B正确。题组三以物质的量为中心的计算4(2009·全国理综，7)将15 mL 2 mol·L1 Na2CO3溶液逐滴加入到40 mL 0.5 mol·L1 MCln盐溶液中，恰好将溶液中的Mn完全沉淀为碳酸盐，则MCln中n值是()A4 B3 C2 D1答案B解析含有Mn碳酸盐的化学式为M2(CO3)n，即2MnnCO2n40 mL×0.5 mol·L115 mL×2 mol·L1解得n3。5(1)20 g A物质和14 g B物质完全反应，生成8.8 g C物质、3.6 g D物质和0.2 mol E物质，则E物质的摩尔质量为_。(2)12.4 g Na2X含有0.4 mol Na，Na2X的摩尔质量为_，其相对分子质量为_，X的相对原子质量为_，该物质的化学式为_。答案(1)108 g·mol1(2)62 g·mol16216Na2O解析(1)依据质量守恒定律，m(E)(20 g14 g)(8.8 g3.6 g)21.6 g则M(E)108 g·mol1(2)Na2X2NaX246Ar(X) g2 mol124 g0.4 mol则则Ar(X)16，X为O元素，其它各项由此而求出。题组一物质的量的概念和NA1(2008·山东理综，13)NA代表阿伏加德罗常数，下列叙述错误的是()A10 mL质量分数为98%的H2SO4，用水稀释至100 mL，H2SO4的质量分数为9.8%B在H2O2Cl2=2HClO2反应中，每生成32 g氧气，则转移2NA个电子C标准状况下，分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4 L，质量为28 gD一定温度下，1 L 0.50 mol·L1 NH4Cl溶液与2 L 0.25 mol·L1 NH4Cl溶液含NH的物质的量不同答案A解析H2SO4浓度越大，其密度越大，将10 mL质量分数为98%的H2SO4，用水稀释成100 mL，设稀释前密度为1，稀释后密度为2。其质量分数求法为：10 mL198%100 mL2w%w%1>2w%9.8%×>9.8%。A错；由H2O2Cl2=2HClO2，B正确； 标准状况下，由分子形成的单一气体或混合气体，只要体积相同，含有的分子数也相等，其中M(CO)28 g·mol1，M(C2H4)28 g·mol1，因此C正确；由nVc可求得1 L 0.50 mol·L1和2 L 0.25 mol·L1的NH4Cl溶液中NH的物质的量相等。但NH水解，浓度越小水解程度越大，D正确。2(2008·上海，8)在一定条件下，完全分解下列某化合物2 g，产生氧气1.6 g，此化合物是()A1HO B2HOC1HO D2HO答案B3(2011·苏州调研)阿伏加德罗常数约为6.02×1023 mol1，下列叙述中正确的是()A常温常压下，20.0 g重水(D2O)所含的中子数约为6.02×1023B室温下，42.0 g乙烯和丙烯的混合气体中含有的碳原子数约为3×6.02×1023C通常状况下，1 mol的NO2与N2O4混合气体变为标准状况时其分子数约为6.02×1023D常温下，7.1 g Cl2与足量NaOH溶液反应转移的电子数约为0.2×6.02×1023答案B4（2011·哈尔滨调研）用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是()A4.0 g重水(D2O)中所含质子数为0.4NAB4.48 L N2与CO的混合物中所含分子数为0.2NAC6.2 g白磷与红磷的混合物中所含磷原子数为0.2NAD12.5 mL 16 mol·L1浓硫酸与足量铜反应，转移电子数为0.2NA答案C解析A项一个D2O中有10个质子，4.0 g重水的物质的量为0.2 mol，因此4.0 g重水中所含质子数为2NA；B中未指明气体所处状态，故无法计算分子数；C中无论白磷与红磷的比例如何，磷原子总数一定为0.2NA；D中浓硫酸不可能完全反应，当浓度变稀时不再与铜反应。题组二气体体积和阿伏加德罗定律5在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体，当这两个容器内温度和气体密度相等时，下列说法正确的是()A两种气体的压强相等BO2比O3的质量小C两种气体的分子数目相等D两种气体的氧原子数目相等答案D解析本题主要考查对气体温度、压强、体积、密度、质量等物理量的相互关系及阿伏加德罗定律的理解和掌握情况。根据mV，体积、密度相等的O2、O3的质量相等，物质的量之比为32，压强之比为32，分子数目之比为32，O原子数目之比为11。正确答案为D。6（2011·孝感模拟）在三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体，当它们的温度和密度都相同时，这三种气体的压强(p)从大到小的顺序是()Ap(Ne)>p(H2)>p(O2)Bp(O2)>p(Ne)>p(H2)Cp(H2)>p(O2)>p(Ne)Dp(H2)>p(Ne)>p(O2)答案D解析根据阿伏加德罗定律的推论pNeMNepH2MH2pO2MO2，代入式量而得出选项D正确。7在同温同压下，相同体积的甲、乙两种气体的质量比是1714。若乙气体是CO，则甲气体可能是()AH2S BHCl CNH3 DCl2答案A题组三实验探究8某学生利用氯酸钾分解制氧气的反应，测定氧气的摩尔质量，实验步骤如下：把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀，放入干燥的试管中，准确称量，质量为a g。装好实验装置。检查装置气密性。加热，开始反应，直到产生一定量的气体。停止加热(如图所示，导管出口高于液面)。测量收集到气体的体积。准确称量试管和残留物的质量为b g。测量实验室的温度。把残留物倒入指定的容器中，洗净仪器，放回原处，把实验桌面收拾干净。处理实验数据，求出氧气的摩尔质量。回答下列问题：(1)如何检查装置的气密性？_。(2)以下是测量收集到气体体积必须包括的几个步骤：调整量筒内外液面高度使之相同；使试管和量筒内的气体都冷却至室温；读取量筒内气体的体积。这三步操作的正确顺序是：_(请填写步骤代号)。(3)测量收集到的气体体积时，如何使量筒内外液面的高度相同？(4)如果实验中得到的氧气体积是c L(标况)，水蒸气的影响忽略不计，氧气的摩尔质量的计算式为(含a、b、c，不必化简)M(O2)_。答案(1)将导管的出口浸入水槽的水中，手握住试管，有气泡从导管口逸出，放开手后，有少量水进入导管，表明装置不漏气(2)(3)将量筒向下压或向上提，使内外液面高度相同，即读得的气体体积是处于外界大气压下的体积(4)解析此题为一定量实验题，同时也考查了化学实验的一些基本操作步骤，做定量实验题的一般方法步骤为：先看实验目的，再明确实验的反应原理和计算原理。该实验的反应原理为：2KClO32KCl3O2计算原理为：M(O2)，m(O2)a gb g，n(O2)，所以，此实验的关键在于准确测定氧气的体积。而气体的体积取决于两个因素，一是温度，二是压强。这就要求读数时，气体温度要与室温一致，量筒内外压强一致。在弄清原理后，再考虑实验的每一步操作。