河北省行唐县第一中学高三化学:第二节 化学计算在实验中的应用 第5课时 以物质的量为中心各量之间的关系及
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课时作业(二十五)一、选择题1.下列说法中,正确的是( )A.饱和石灰水中加入一定量生石灰,温度明显升高,所得溶液的pH会增大B.AgCl悬浊液中存在平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),往其中加入少量NaCl粉末,平衡会向左移动,溶液中离子的总浓度会减小C.AgCl悬浊液中加入KI溶液,白色沉淀变成黄色,证明此条件下Ksp (AgCl)>Ksp(AgI)D.硬水含有较多Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-,加热煮沸可以完全除去其中的Ca2+、Mg2+答案 C解析温度升高,氢氧化钙的溶解度减小,饱和溶液中的氢氧根离子浓度减小,pH减小,A错;往AgCl的悬浊液中加入少量NaCl粉末,NaCl电离出的氯离子会抑制AgCl的溶解,即溶解平衡向逆反应方向移动,但溶液中离子的总浓度增大,B错;溶度积Ksp越小,表示难溶物越难溶解,C正确;氢氧化镁、碳酸钙等都有一定的溶解度,加热煮沸含有较多Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-的水不可以完全除去其中的Ca2+、Mg2+,故D错。
2.(2010·山东临沂三摸)一定温度下,Mg(OH)2在下列液体中的溶解度由大到小的顺序是:( )①50 mL蒸馏水;②20 mL 0.5 mol/L MgCl2溶液;③100 mL 0.5 mol/L NaOH溶液;④30mL 0.2 mol/L NaHSO4溶液;⑤60 mL 0.2 mol/L NH4Cl溶液。
A.①②③④⑤B.④⑤①②③C.⑤④①②③D.④⑤①③②答案 B解析首先,溶解度与液体的体积无关。
其次,以蒸馏水为中轴,Mg(OH)2在其中存在溶解平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)。
显然②、③可以降低Mg(OH)2的溶解度,根据Ksp 的表达式容易知道OH-的影响更大;④、⑤能促进Mg(OH)2的溶解,但NaHSO4的影响更大。
3.常温下,AgCl、AgBr、AgI的溶度积常数(Ksp)依次为1.8×10-10、5.0×10-13、8.3×10-17。
[学习目标定位] 1.能够根据物质的量浓度的概念表达式进行简单的计算。
2.学会容量瓶的使用方法,物质的量浓度溶液的配制的实验操作和误差分析。
1.在化学实验中经常用到溶液,为了操作方便,一般取用溶液时并不是称量它的质量,而是量取它的体积。
并常用物质的量浓度来表示溶液的组成。
物质的量浓度概念是用单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量;常用符号c B表示;单位是mol·L-1。
2.物质的量浓度的概念表达式是c B=n BV,其中n(B)表示溶质B的物质的量、V表示溶液的体积。
若将20 g氢氧化钠溶于水,配制成500 mL溶液,氢氧化钠溶液的物质的量浓度是1_mol·L-1。
知识点一物质的量浓度溶液的配制[探究活动]配制100 mL 1.00 mol·L-1 NaCl溶液1.所用仪器托盘天平、砝码、药匙、烧杯、量筒、100_mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管等。
2.配制步骤(1)计算:根据n B=c B·V可知n(NaCl)=0.1_mol,则m(NaCl)=5.85 g。
(2)称量:用托盘天平称取NaCl固体的质量5.9_g。
(3)溶解:在烧杯中加适量蒸馏水溶解,用玻璃棒搅拌并冷却至室温。
(4)转移:用玻璃棒引流,将烧杯中溶液转移到容量瓶中。
(5)洗涤:用蒸馏水洗涤烧杯内壁2~3次,并把洗涤液都转移到容量瓶中。
注意溶解及洗涤所用水的总体积,一定不能超过要配制溶液的体积。
(6)定容:将蒸馏水注入容量瓶,液面离容量瓶颈刻度线下1_cm~2_cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至凹液面最低处与刻度线相切。
(7)振荡、摇匀:盖好瓶塞,用食指顶住瓶塞,另一只手的手指托住瓶底,把容量瓶倒转和摇动多次。
(8)装瓶:把配好的溶液倒入预备好的试剂瓶中,贴上标签。
[归纳总结]容量瓶的选择与使用(1)容量瓶是配制物质的量浓度溶液的专用仪器,选择容量瓶应遵循“大而近”的原则:所配溶液的体积等于或略小于容量瓶的容积。
课时作业(三)一、选择题1.(2010黄冈模拟)对物质进行分类是为了更好地认识物质的共性。
下列分类的依据及分类方法正确的是( )A .根据物质能否溶于水,将物质分为易溶物质和难溶物质B .根据化学反应中是否有单质生成把化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应C .根据物质中是否含碳元素,将物质分为无机物和有机物D .根据酸中是否含有氧元素,将酸分为无氧酸和含氧酸答案 D解析 A 项,物质可分为易溶、可溶、微溶和难溶物质,故不正确;B 项,氧化还原反应是根据有没有元素化合价的升降来判断的,不正确;C 项,含碳元素的物质不一定是有机物,如碳酸钙是无机物;D 项,正确。
2.(2010·北京西城抽样)当光束通过下列分散系时,能产生丁达尔效应的是( )A .蔗糖水B .食盐水C .豆浆D .小苏打水答案 C解析 能够发生丁达尔效应的分散系是胶体,蔗糖水、食盐水、小苏打水是溶液,只有豆浆为胶体。
3.(2010·湖南九校联考)判断下列有关化学基本概念的依据不正确的是( )A .溶液与胶体:能否发生丁达尔效应B .氧化还原反应:元素化合价是否变化C .强弱电解质:在水溶液或熔融状态下能否完全电离D .共价化合物:是否含有共价健答案 D解析 含有共价键的化合物也可能是离子化合物,如氢氧化钠,只有只含共价键的化合物才是共价化合物。
4.(2010·西安联考)下列推断合理的是( )A .在常温下,Na 2SiO 3+H 2O +CO 2===Na 2CO 3+H 2SiO 3↓,说明H 2CO 3酸性强于H 2SiO 3;在高温下,Na 2CO 3+SiO 2=====高温Na 2SiO 3+CO 2↑,说明H 2SiO 3酸性强于H 2CO 3B .胶体区别于其他分散系的本质特点是产生丁达尔现象C .KAl(SO 4)2·12H 2O 是复盐;(NH 4)2Fe(SO 4)2也是复盐D .由一种元素组成的物质肯定为纯净物答案 C解析 本题考查物质的组成和性质。
课时作业(三十)一、选择题1.乙醇在一定条件下,发生催化氧化反应时,化学键断裂位置是图中的( )A .②③B .②④C .①③D .③④ 答案 A解析 乙醇催化氧化时,失去的是羟基氢原子和与羟基相连的碳原子上的氢原子。
2.下列说法错误的是( )A .乙醇和乙酸都是常用调味品的主要成分B .乙醇和乙酸的沸点和熔点都比C 2H 6、C 2H 4的沸点和熔点高 C .乙醇和乙酸都能发生氧化反应D .乙醇和乙酸之间能发生酯化反应,酯化反应和皂化反应互为逆反应 答案 D解析 乙醇和乙酸都是常用调味品的主要成分,A 正确。
从分子的结构或性质(状态)可确定乙醇和乙酸的沸点和熔点都比C 2H 6和C 2H 4的沸点和熔点高,B 正确。
乙醇和乙酸都能发生氧化反应,如燃烧等,C 正确。
酯化反应是指醇羟基与酸羧基之间的脱水反应,而皂化反应是专指高级脂肪酸甘油酯在碱性条件下的水解反应,二者发生的条件也不同,不是互为逆反应,D 错误。
3.实验室用乙酸、乙醇、浓硫酸制取乙酸乙酯,加热蒸馏后,在饱和碳酸钠溶液的液面上得到无色油状液体,当振荡混合时,有气泡产生,原因是( )A .产品中有被蒸馏出的硫酸B .有部分未反应的乙醇被蒸馏出来C .有部分未反应的乙酸被蒸馏出来D .有部分乙醇跟浓硫酸反应 答案 C解析 题中气泡的产生只能是Na 2CO 3产生的。
能与Na 2CO 3反应生成CO 2的物质,从题目中看有H 2SO 4和乙酸两种,但H 2SO 4是非挥发性酸,不能被蒸馏出来。
而乙酸易挥发,所以很容易被蒸馏出来。
4.下列除杂的有关操作的试剂均正确的是( )答案 C5.下列说法不.正确的是( ) A .乙醇、乙烯都可被酸性高锰酸钾溶液氧化 B .乙烯、苯都可与溴水发生加成反应 C .乙醇、乙酸都可以发生酯化反应 D .淀粉、油脂都可以发生水解反应 答案 B6.有四种有机物:①CH 2=CHCH 2OH 、②CH 3CH 2COOH 、③CH 2=CHCOOH 、④葡萄糖,其中既能发生酯化反应、加成反应,又能和新制的Cu(OH)2反应的是( )A .①②B .③④C .①③④D .①②③ 答案 B解析 ①不能与新制Cu(OH)2反应,②不能发生加成反应,③分子中含碳碳双键和羧基,④分子中含羟基和醛基均能发生题给反应,故B 正确。
[学习目标定位] 1.知道物质的量、摩尔质量的单位及含义。
2.理解物质的量的基准——阿伏加德罗常数的含义。
3.能进行物质的质量、微粒数目与物质的量之间的换算。
1.国际单位制(SI)中的七个根本物理量及其单位物理量长度质量时间电流热力学温度物质的量发光强度单位米(m) 千克(kg)秒(s)安(A)开(K)摩(mol)坎(cd)2.物质的量是表示含有一定数目粒子集合体的物理量,用符号n表示。
“物质的量〞四个字是一个整体概念,为专用名词,不可任意加减字,既不是物质的质量,也不是物质的数量。
3.物质的量单位是摩尔(mol),摩尔不能量度宏观物质,其量度对象只能是微观粒子(如原子、分子、离子、电子、中子、质子等)及这些粒子的特定组合(如由Na+与Cl-组合的NaCl)。
4.使用摩尔作单位表示物质的量时,要用化学式指明粒子的种类。
如1 mol H表示1 mol 氢原子,1 mol H2表示1 mol氢分子(或氢气),1 mol H+表示1 mol氢离子,但如果说“1 mol 氢〞就违反了使用准那么,因为氢是氢元素的名称,不是微粒的名称,也不是微粒的符号或化学式。
[探究活动]根据表中条件进行计算,将结果填入表中空格内:物质微粒物质质量1个微粒实际质量所含微粒数目12C 12 g 1.993 3×10-23 g 6.02×1023Fe 56 g 9.3×10-23 g 6.021_5×1023O232.064_g 5.32×10-23 g 6.02×1023Na+22.996_4_g 3.82×10-23 g 6.02×1023[归纳总结](1)阿伏加德罗常数①阿伏加德罗常数是12 g12C所含的原子个数,约为6.02×1023个,用符号N A表示。
②物质假设含有阿伏加德罗常数(6.02×1023)个微粒,其物质的量为1 mol。
[学习目标定位] 1.学会运用物质的量浓度的概念表达式进行有关的计算。
2.明确溶液的物质的量浓度、溶液的质量分数与溶解度之间的区别与联系,能进行相互求算。
1.在实验室用98%的浓H2SO4配制250 mL 8 mol·L-1的硫酸时:(1)所需要的玻璃仪器有_______________________________________________。
(2)应将__________缓缓倒入________中并不断搅拌。
(3)未将烧杯中的溶液冷却即注入容量瓶,将导致所得溶液浓度________(填“偏低”、“偏高”或“无影响”)。
答案(1)烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250 mL容量瓶、量筒(2)浓H2SO4水(3)偏高解析考查一定物质的量浓度溶液的配制及浓H2SO4的稀释方法,稀释浓H2SO4时要将密度较大的浓H2SO4缓缓倒入密度较小的水中并不断搅拌,这样混合得比较充分。
不能将水加入浓H2SO4中,以防止液体混合不充分,浓H2SO4吸水时会放出大量的热,使液体局部迅速受热而飞溅出来。
未将烧杯中的溶液冷却即注入容量瓶,等恢复到室温时,溶液体积会缩小,导致所得溶液浓度偏高。
2.在标准状况下,用圆底烧瓶收集满一瓶氨气,并将其倒扣于水槽中(氨气极易溶于水,1体积水大约可以溶解700体积的氨气),假设溶液没有损失,则所得溶液的物质的量浓度为______________。
答案122.4mol·L-1解析氨气极易溶于水,因此氨气所占的体积也就是所得氨水的体积,设烧瓶的容积为V。
氨气的物质的量n=V22.4,c(NH3)=V22.4V=122.4mol·L-1。
3.将190 g MgCl2溶于水配制成1 L溶液(1)该溶液中MgCl2的物质的量浓度为2_mol·L-1,溶液中Cl-的物质的量浓度为4_mol·L-1。
(2)配制1 mol·L-1的MgCl2溶液500 mL,需该溶液的体积为250_mL。
[学习目标定位] 建立以物质的量为中心各量之间关系的知识结构模型,形成正确的思维方法程序,学会一些典型题目的解答方法。
[知识结构模型][思维方法程序]1.理清关系抓核心。
高中化学计算主要是以物质的量为中心的计算。
通过计算重点考查阿伏加德罗常数、物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、溶质的物质的量浓度等有关概念的理解和应用,其中物质的量是联系宏观量(如质量、体积)与微观量(如粒子数目)的桥梁和纽带,是计算的核心。
解答时,一是要理清它们之间的关系;二是要紧紧抓住“物质的量”这个计算的核心。
牢固建立把“其他物理量转化为物质的量”的这一思维模式,充分利用n =m M =V 22.4=NN A=cV 及其变形,进行各量的相互求算。
2.紧扣概念会应用。
以物质的量为中心的化学计算公式多、符号多、概念性强。
在计算应用时要紧扣概念,从概念的数学表达式出发,形成正确的解题思路。
如由物质的量浓度的概念数学表达式c B =n BV可知,欲求物质的量浓度c B ,先求溶质的物质的量n B 和溶液的体积V 。
依据此思维方法模式,可进行溶质的物质的量浓度、溶质的质量分数、溶解度之间的相互推算。
3.热点问题要细致。
阿伏加德罗常数是物质的量的基准,能够计算所有的微观粒子,因此关于阿伏加德罗常数的判断题是重要的热点问题之一,其设问角度与设问方式是一定质量、体积的物质中所含原子、分子、离子、电子、质子、中子数目及化学反应中粒子变化数目等量的关系。
解答时,一是要正确求算给定物质的物质的量;二是熟练识别此类题目常见的干扰因素,如涉及气体体积时要特别注意物质的状态和条件,要看清用N A 表示的粒子与所给物质的关系(物质组成)等。
[解题方法探究]题型一 以物质的量为核心的简单计算1.(1)某双原子分子构成的气体,其摩尔质量为M g·mol -1,该气体的质量为m g ,阿伏加德罗常数为N A ,则:①该气体在标准状况下的体积为________L ;②该气体在标准状况下的密度为________g·L -1; ③该气体所含的原子总数为______个; ④该气体的一个分子的质量为______g 。
(2)如果a g 某气体中含有的分子数为b ,则c g 该气体在标准状况下的体积是____________。
(3)标准状况下,1.6 g 某气态氧化物RO 2的体积为0.56 L 。
该气体的摩尔质量是____________。
答案 (1)①22.4m M ②M 22.4 ③2mN A M ④M N A (2)22.4bc aN AL (3)64 g·mol -1解析 (1)根据n =m M =V V m =N N A 及ρ=mV等公式进行计算。
①V =m g M g·mol-1×22.4 L·mol -1=22.4m M L ; ②ρ=m V =M V m =M g·mol -122.4 L·mol-1=M 22.4 g·L -1; ③N =m M ·N A ,则所含原子总数为:m g M g·mol-1×N A mol -1×2=2mN A M ; ④一个分子的质量为:M g·mol -1N A mol -1=MN Ag 。
(2)由n =N N A 可知a g 气体的物质的量为b N A mol ,那么c g 气体的物质的量为b N A ·ca mol ,则V =n ·V m =22.4bcaN AL 。
(3)由m M =V V m 可知M =1.6 g ×22.4 L·mol -10.56 L=64 g·mol -1。
规律方法 解涉及气体的m 、n 、N 、V 、M r 、M 、V m 等物理量之间的关系的简单计算题,应以物质的量为纽带,活用有关公式并注意22.4 L·mol -1的应用条件。
2.在标准状况下,CO 和CO 2的混合气体共39.2 L ,质量为61 g 。
则两种气体的物质的量之和为__________mol ,其中CO 2为______mol ,CO 占总体积的________。
答案 1.75 mol 0.75 57.1%解析 (1)任何气体在标准状况下的摩尔体积都是22.4 L·mol -1,所以,题中两气体的物质的量之和为:39.2 L22.4 L·mol -1=1.75(mol)。
(2)设混合气体中CO 为x mol ,CO 2为y mol ,则有:x +y =1.75,28x +44y =61,解得:x =1,y =0.75。
(3)CO 的体积分数即为摩尔分数,即:11.75×100%=57.1%。
规律方法 本题通过气体分子数目、物质的质量、气体在标准状况下的体积之间的计算,主要考查有关物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积概念的理解和计算的能力。
其中,物质的量(n )是进行推算的桥梁、关键和核心。
题型二 阿伏加德罗常数的应用3.设N A 为阿伏加德罗常数,则下列叙述中正确的是( )A .6.02×1022个H 2SO 4分子在水中可电离生成2N A 个H +B .在0℃、101 kPa 时,22.4 L 氢气中含有N A 个氢原子C .14 g 氮气中含有7N A 个电子D .N A 个一氧化碳分子和0.5 mol 甲烷的质量比为7∶4 答案 C解析 A 选项中H 2SO 4分子是0.1 mol ,故电离生成的H +的物质的量为0.2 mol ,即0.2N A个H +,故选项A 错误;在0℃、101 kPa 时,22.4 L 氢气中应含2N A 个氢原子,B 项不正确;14 g N 2即0.5 mol N 2含有电子数为0.5 mol ×7×2=7 mol ,即7N A 个电子,所以C 项正确; D 项中两者质量比应为288=72,所以D 项不正确。
4.设N A 代表阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( ) A .标准状况下0.1N A 个水分子所占的体积约是2.24 L B .11.2 L CO 2中含有11N A 个电子C .NH 3的摩尔质量等于N A 个氨分子的质量之和D .101 kPa 、4℃时,18 mL 水和202 kPa 、27℃时32 g O 2所含分子数均为1N A 答案 D解析 在标准状况下水不是气体,不能用气体摩尔体积来计算,A 不正确;1个CO 2分子含有22个电子,1 mol CO 2含有22 mol 电子。
标准状况下,11.2 L CO 2的物质的量是0.5 mol ,但由于题中没有指明温度、压强,因此不能确定题给11.2 L CO 2的物质的量就是0.5 mol ,也就无法计算其所含电子数,B 不正确;NH 3的相对分子质量为17,其摩尔质量为17 g·mol -1,N A 个NH 3分子的质量之和为17 g ,三者在数值上相同。
但NH 3的摩尔质量并不是N A 个NH 3的分子质量之和,C 不正确;4℃时,18 mL 水就是18 g ,其物质的量为1 mol ,含有N A 个水分子。
32 g O 2物质的量是1 mol ,不管在什么温度和压强下,1 mol O 2都含有N A 个O 2分子。
规律方法 阿伏加德罗常数问题是考试的“热点”问题。
要正确解答本类题目,一是注意先将不同的量换算成物质的量,然后再一一确定粒子数目;二是留心“陷阱”,要在认真审题的基础上利用自己掌握的概念仔细分析、比较,作出正确解答。
题型三 物质的量浓度的求算5.V mL Al 2(SO 4)3溶液中含Al 3+ a g ,取V 4mL 溶液稀释到4V mL ,则稀释后溶液中SO 2-4的物质的量浓度是( ) A.125a 9V mol·L -1 B.125a 18V mol·L -1 C.125a 36V mol·L -1 D.125a 54V mol·L -1 答案 C解析 先求出a g Al 3+的物质的量为a 27 mol ,换算成SO 2-4的物质的量为a 27 mol ×32=a 18mol 。
再取出V 4 mL ,则n (SO 2-4)=a 18 mol ×14=a 72mol ,最后又稀释至4V mL ,至此可算出溶液中SO 2-4的物质的量浓度:c (SO 2-4)=a72 mol 4V mL 1 000 mL·L-1=125a 36Vmol·L -1。
规律方法 本题要求掌握物质的量浓度的稀释及互换关系,也可以用下面的方法进行求解:V mL 溶液中取出V 4mL ,再稀释至4V mL ,相当于原溶液稀释了16倍,稀释后的SO 2-4的物质的量浓度为:c (SO 2-4)=a18 mol V mL 1 000 mL·L-1×116=125a 36Vmol·L -1。
题型四 有关气体的相对密度(D )和平均摩尔质量(M )的计算6.某物质A 在一定条件下加热分解,产物都是气体,分解方程式为:2A=====△B ↑+2C ↑+2D ↑。
测得生成的混合气体对氢气的相对密度为d ,则A 的相对分子质量为__________。
答案 5d解析 根据题目给出的分解方程式知,完全分解后生成气体的平均摩尔质量M =[M (B)+2M (C)+2M (D)]/5。
根据题意,有M =d ·M (H 2)=d ·2 g·mol -1,则M (B)+2M (C)+2M (D)=5M =10d g·mol -1。
又根据质量守恒定律,得: 2 mol·M (A)=1 mol·M (B)+2 mol·M (C)+2 mol·M (D)。
所以M (A)=5d g·mol -1,M r (A)=5d 。
1.下列有关摩尔质量的描述或应用中,不正确的是( )A .1 mol OH -的质量为17 gB .CO 2的摩尔质量为44 g·mol -1C .铁原子的摩尔质量等于它的相对原子质量D .一个钠原子的质量约等于236.02×1023g答案 C解析 考查摩尔质量、1 mol 物质的质量与相对原子(或分子)质量的区别与联系。
三者的单位不同,如CO 2的相对分子质量为44(单位为1),CO 2的摩尔质量为44 g·mol -1,1 mol CO 2的质量为44 g ,但三者在数值上相等,则B 正确;1 mol OH -的质量为(16+1) g =17 g ,故A 正确;C 项中铁原子的摩尔质量以g·mol -1为单位时与其相对原子质量在数值上相等;D 项中1 mol Na 的质量等于23 g,1 mol Na 的个数约为6.02×1023个,由D 中计算式可求得每个钠原子的质量,故D 正确。