第四章化学计量

1第一节物质的量__气体摩尔体积1．物质的量(1)定义：含有一定数目粒子的集合体。(2)符号：n。(3)单位：摩尔，简称摩，符号为。(4)数值：1mol任何粒子的粒子数与0.012_kg12C中所含的碳原子数相同。2．阿伏加德罗常数(1)定义：0.012_kg12C所含的原子数为阿伏加德罗常数，约为。(2)数值：(3)符号：(4)计算：物质的量n、阿伏加德罗常数NA与粒子数N之间的关系为n＝NNA。3．摩尔质量(1)定义：单位物质的量的物质所具有的质量。(2)符号：M。(3)单位：g·mol－1或g/mol。(4)数值：当摩尔质量以g·mol－1为单位时，在数值上与该物质的相对原子质量或相对分子质量相等。(5)计算：物质的量、物质的质量、摩尔质量间的关系为n＝mM。4．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。(3)单位：L·mol－1。(4)标准状况下气体摩尔体积温度：0℃或273K压强：101kPa数值：22.4L·mol－1(5)阿伏加德罗定律：在相同温度和压强下，相同体积的任何气体都含有。21.“1mol氢”这种表达是否正确？请用化学符号表示下列各物质并计算出其物质的量。(1)0.5mol氢离子________________，(2)含25NA个电子的硫酸根离子________________，(3)标准状况下112mL的氢气________________，(4)质量为26g的碳­13原子________________，(5)含质子数10NA的氢原子________________，(6)117g氯化钠________________。2．71gNa2SO4溶于36gH2O后，请分析溶液中含有的各种粒子的物质的量。3．有人说阿伏加德罗常数会随外界条件的变化而改变，你认为呢？4．1mol任何物质含有微粒数一定相等吗？5．摩尔质量就是该物质的相对原子质量或相对分子质量吗？6．决定气体摩尔体积的主要因素是气体分子的大小还是气体分子之间的距离？其影响因素主要有哪些？7．气体摩尔体积、摩尔体积、标准状况下气体摩尔体积三概念有何大小关系？8．在相同的温度和压强下，相同体积的HCl和NH3溶于相同体积的水中，所形成的溶液物质的量浓度也相同，你认为呢？阿伏加德罗常数的应用1．设NA为阿伏加德罗常数的值。判断下列说法正确与否。(1)(2012·江苏高考)常温常压下，22.4L的NO2和CO2混合气体中含有2NA个O原子。()(2)(2013·广东高考)标准状况下，22.4L盐酸含有NA个HCl分子。()(3)(2012·四川高考)常温常压下，7.0g乙烯与丙烯的混合物中含有氢原子的数目为NA。()(4)(2013·江苏高考)1L1mol·L－1的NaClO溶液中含有ClO－的数目为NA。()(5)1molNa2O2固体溶于水前与溶于水后所含有的离子总数均为4NA。()3(6)(2010·福建高考)在18g18O2中含有NA个氧原子。()(7)(2013·江苏高考)78g苯中含有C＝C键的数目为3NA。()(8)(2013·江苏高考)标准状况下，6.72LNO2与水反应转移的电子数目为0.1NA。()(9)(2012·海南高考)在密闭容器中加入1.5molH2和0.5molN2，充分反应后可得到NH3分子数为NA。()(10)将0.1molFeCl3溶于水中形成胶体后含有胶体粒子的数目为0.1NA。()解析：(1)错误，常温常压下22.4L混合气体的物质的量不是1mol。(2)错误，标准状况下盐酸的状态不是气态。(3)正确。二者最简式均为CH2,7.0g含有0.5molCH2，故含有1mol氢原子。(4)错误。NaClO溶液中ClO－水解后的数目小于NA。(5)错误。溶于水前含有Na＋、O2－2共3NA，溶于水后含有Na＋OH－共有4NA。(6)正确。18g18O2的物质的量为0.5mol，含有NA个氧原子。(7)错误。苯分子中不含C＝C键。(8)错误。根据化合价变化，电子转移数目为0.2NA。(9)错误。该反应为可逆反应，不能进行到底，故NH3分子数小于NA。(10)错误。胶体粒子为聚合体，故胶体粒子数目小于0.1NA。,有关NA正误判断的“十大”注意1．注意给出气体的体积是否在标准状况下。2．注意标准状况下物质的聚集状态。3．注意物质的组成，如Ne、O3、白磷(P4)等分子中的原子个数分别为1、3、4；Na2O2中阴、阳离子个数之比为1∶2等。4．注意弱电解质的电离及某些离子的水解。5．注意物质的存在形态不同，离子的种类、数目不同，如NaHCO3晶体中只含有HCO－3和Na＋，而溶液中还会因为HCO－3的电离产生少量CO2－3，由于HCO－3的水解产生少量H2CO3；1molNaHSO4晶体或熔融状态下存在的离子的物质的量为2mol，而1molNaHSO4溶于水电离出离子的物质的量为3mol。6．注意特殊物质的摩尔质量或分子中的中子数，如D2O、T2O、18O2等。7．注意一些物质中化学键的数目，如1molH2O中含有2molO—H键；1molNH3中含有3molN—H键；1molCH4中含有4molC—H键；1molP4中含有6molP—P键。8．注意较复杂的化学反应中转移电子数的计算，如Na2O2和水的反应；Cl2和H2O的反应；Cl2和碱溶液的反应；Cu、Fe与Cl2、S的反应；电解CuSO4、NaCl溶液的反应等。9．注意常见的可逆反应，如2NO2N2O4、N2＋3H22NH3等。410．注意分散系的变化导致微粒数目的变化，如FeCl3溶液转化为Fe(OH)3胶体，因为胶体微粒是分子的集合体，所以胶粒的数目小于原溶液中Fe3＋的数目。阿伏加德罗定律及其推论2．(2013·成都模拟)同温同压下，同体积的CO和CO2，下列说法不正确的是()A．分子数之比等于1∶1B．原子数之比等于3∶2C．质量之比等于7∶11D．质子数之比等于7∶11解析：选B根据阿伏加德罗定律，二者的物质的量相等，所以分子数之比为1∶1，原子数之比为2∶3，质量之比为28∶44＝7∶11，质子数之比为14∶22＝7∶11。3．在两个密闭容器中，分别充有质量相等的甲、乙两种气体，它们的温度和密度均相同。根据甲、乙的摩尔质量(M)的关系判断，下列说法中正确的是()A．若M(甲)＜M(乙)，则分子数：甲＜乙B．若M(甲)＞M(乙)，则气体摩尔体积：甲＜乙C．若M(甲)＜M(乙)，则气体的压强：甲＞乙D．若M(甲)＞M(乙)，则气体的体积：甲＜乙解析：选C由质量和密度相等可知气体体积相等，D错误；等质量的气体，其摩尔质量与物质的量(或分子数)成反比，若M(甲)＜M(乙)，则分子数：甲＞乙，A错误；若M(甲)＞M(乙)，则物质的量：甲＜乙，又气体体积相同，故气体摩尔体积：甲＞乙，B错误；同温同体积同质量的气体或混合气体，摩尔质量与压强成反比，C正确。4．同温同压下，xg的甲气体和yg的乙气体占有相同的体积，根据阿伏加德罗定律判断，下列叙述错误的是()A．x∶y等于甲与乙的相对分子质量之比B．x∶y等于等质量的甲与乙的分子个数之比C．x∶y等于同温同压下甲与乙的密度之比D．y∶x等于同温同体积下等质量的甲与乙的压强之比解析：选B由阿伏加德罗定律，n甲＝n乙，则M甲∶M乙＝x∶y，ρ甲∶ρ乙＝M甲∶M乙，等质量时甲与乙的分子个数比为y∶x，同温同体积时等质量的甲、乙压强比等于物质的量之比，为y∶x。1．阿伏加德罗定律5总结为：“三同”定“一同”，即同温、同压、同体积的气体，具有相同的分子数。2．阿伏加德罗定律的推论(以下用到的符号：ρ为密度，p为压强，n为物质的量，M为摩尔质量，m为质量，V为体积，T为热力学温度)前提条件结论公式语言叙述T、p相同V1V2＝n1n2同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比T、p相同ρ1ρ2＝M1M2同温同压下，两气体的密度之比等于其摩尔质量(或相对分子质量)之比T、V相同p1p2＝n1n2同温度同体积下，两气体的压强之比等于其物质的量之比气体体积的测量人教版实验增加了分液漏斗装置，更易于控制反应的进行，也增强了实验安全该实验迁移到高考中，改变了量气装置，即碱式滴定管代替了注射器，而碱式滴定管的刻度更精确、量程更大、误差更小，更易于气体体积的准确测量。(2012·福建高考)丁方案实验：让剩余的盐酸与足量Zn反应，测量生成H2的体积。装置如图所示(夹持器具已略去)。(ⅰ)使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将________转移到________中。(ⅱ)反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积，气体体积逐次减小，直至不变。气体体积6逐次减小的原因是________(排除仪器和实验操作的影响因素)。答案：(ⅰ)Zn粒残余清液(ⅱ)装置内气体尚未冷却至室温在实验不变的情况下，高考还有可能从以下出题点设题：1．如何检查该装置的气密性？提示：按图示连接好装置，塞紧橡胶塞，从量气管右端注入蒸馏水，当量气管右端液面高于左端液面时，并长时间保持该高度差不变时，证明该装置不漏气。2．读取时，如果量气管的右端液面高于左端液面，应如何操作？提示：将量气管的右端下移，使两管液面相平。3．如何操作，才能使量气管的读数和产生气体的体积相等？提示：先冷却至室温，然后调整量气管右端高度，使两液面相平，最后，读数时，视线与凹液面最低点相切。测量气体体积的方法有很多种，其应用也非常广泛。1．测量气体体积还有以下几种间接测量方法：2．测量气体体积常用于金属相对原子质量的测定，或混合物中组成成分质量分数的测定。如一定质量的镁铝合金(不含其他元素)与稀H2SO4反应，可以测量其组分的质量分数，与NaOH溶液反应可测铝的相对原子质量。即ag粉末状合金与H2SO4反应生成气体的总体积为bL，可根据两反应列出方程组计算出镁、铝的质量；已知合金中铝的质量，再测量出铝与NaOH溶液反应放出H2的体积，可计算出铝的相对原子质量。7以“两种气体做比较”为载体串联物质的量的计算近年来高考题常以多种气体为载体，考查物质的量、气体摩尔体积、阿伏加德罗定律及其推论，综合运用了物质的状态，摩尔质量、比例关系、微粒数目、反应关系等思维方法。高考载体(2013·全国大纲卷T8)下列关于同温同压下的两种气体12C18O和14N2的判断正确的是()A．体积相等时密度相等B．原子数相等时具有的中子数相等C．体积相等时具有的电子数相等D．质量相等时具有的质子数相等[知识串联设计](1)30g12C18O和28g14N2所含的分子数相同吗？__________________________________〖考查物质的量的计算〗(2)同温同压下，12C18O和14N2两种气体的密度相同吗？_________〖考查阿伏加德罗定律的推论〗(3)同温同压同体积的12C18O和14N2具有相同的电子数吗？______________________〖考查阿伏加德罗定律〗(4)28g14N2所含的原子数是NA吗？____________________________________________〖考查阿伏加德罗常数〗(5)将乙烯、CO、N2三种气体分别盛放在三个相同容器中，若三个容器的温度和质量相等，则三个容器的气体压强比为__________________。〖考查阿伏加德罗定律的推论〗(6)标准状况下，将19.4gCO2和水蒸气的混合气体，与足量的Na2O2反应，收集到标准状况下5.6L的气体，试确定混合气体的平均相对分子质量和CO2与水蒸气的物质的量之比。____________________________________________________________________________〖考查物质的量在化学反应中的应用〗答案：(1)相同(2)不相同(3)相同(4)不是(5)1∶1∶1(6)提示：依据Na2O2与CO2、H2O(g)反应时气体物质的量之间的关系，确定CO2和H2O(g)的物质的量之和为：5.6L22.4L·m