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化学计量有关计算是高中化学的核心之一,也是每年高考必考的内容.下面根据教材、课标和高考考试大纲的要求,命制或精选有关物质的量、气体摩尔体积、物质的量浓度等相关计算的综合试题,并且利用巧妙的方法进行分析,使同学们掌握解决有关试题的方法,以便快速解答有关试题.
一、根据公式法(
V22.4 L·mol-1
或mM或c·V或
NNA)计算物质的量
例1 已知NO2、CO、C2H4的摩尔质量分别为46 g·mol-1、28 g·mol
-1、28 g·mol-1,设NA 为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
(A) 标准状况下,2.24 L H2O含有0.1 NA个分子
(B) 常温常压下,23 g NO2含有NA个氧原子
(C) 1 L 0.1 mol·L-1 Na2SO4溶液中有0.1 NA个Na+
(D) 分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4 L,质量为28 g
解析:标准状况下H2O是液体,因此不能由
V22.4 L·mol-1
求得n(H2O)=0.1 mol,故(A)错;m、M均不受温度和压强的影响,因此可以由
mM求得n(NO2)=0.5 mol,由n·NA求得
N(NO2)=0.5 NA,由物质构成关系式NO2~2O求得N(O)=2N(NO2)= NA,故(B)正确;由c·V求得n(Na2SO4)=0.1 mol,由物质构成关系式Na2SO4~2Na+求得n(Na+)=2n(Na2SO4)=0.2 mol,由
n·NA求得N(Na+)=0.2NA,故(C)错;由
NNA求得n(CO)+n(C2H4)=1 mol,但是缺少标准状况下,不能由n×22.4 L/mol求得V(CO)+V(C2H4)= 22.4 L,只能由n·M求得m(CO)+m(C2H4)=28 g,故(D)错.
答案:(B)
思路点拨:解答阿伏加德罗常数数值为命题情景的试题时,如果没有完全具备有关计算公式的前提条件,就不能直接依据质量、物质的量、粒子数、气体体积、物质的量浓度等之间的转化关系式进行计算,许多选项不必计算就能判断正误,而且事半功倍.
二、一定质量或体积的气体溶于水形成溶液的有关计算
例2 已知36.5 g HCl溶解在1 L水中(水的密度近似为1 g/mL),所得溶液的密度为x g/mL,质量分数为w,物质的量浓度为y mol/L,NA表示阿伏加德罗常数的数值,下列叙述中正确的是( )
(A) y=1
(B) 所得溶液中含有NA个HCl分子
(C) 36.5 g HCl气体占有的体积为22.4 L
(D) w=
36.5 y1000x
解析:由mM求得n(HCl)=1mol,但不能直接由
nV求得
c(HCl)=1 mol/L,因为1 L并非溶液的体积,而是水的体积,应由ρ·V求得m(H2O)=1000 g,由m(溶质)+m(溶剂)求得
m(溶液)=1036.5 g,由
mρ求得V(溶液)=
1036.5 gx g·mL-1=
1036.51000x L,最后由
nV求得c(HCl)=
1000x
1036.5 mol/L,即y=
1000x1036.5,故(A)错;HCl是易溶于水易电离的强酸,在水溶液里以离子形式存在,因此溶液中无HCl分子,故(B)错;缺少标准状况下,不能由n×22.4L/mol求得V(HCl)=22.4L,故(C)错;由cB=
1000 mL×ρ×wM
1 L,
求得w=
cB×1 L×M
1000 mL×ρ
,将cB、M、ρ的值代入可得,w=
36.5y
1000x,故(D)正确.
答案:(D)
思路点拨:解答一定质量或体积的气体溶于水形成溶液的试题时,溶质的物质的量浓度(cB)和质量分数(w)均可以定量地表示溶液组成情况,二者之间可以相互转化,换算公式如下:cB=
1000 mL×ρ×w
M1 L
, w=
cB×1 L×M
1000 mL×ρ
.
三、物质的量在化学方程式计算中的简单应用
例3 (1)标准状况下,2.24 L HCl气体溶于水得到1 L溶液,所得溶液中溶质的物质的量浓度为 ;该溶液与0.1 moL/L NaOH溶液完全反应,所需NaOH溶液的体积为 .
(2)0.5 L 2 mol/L 盐酸与足量AgNO3溶液充分反应,生成AgCl的物质的量为
,生成HNO3的质量为 .
解析:(1)由
V22.4 L·mol-1
求得n(HCl)=0.1 mol,由
nV
求得c(HCl)=0.1 mol/L;由化学方程式HCl+NaOH=NaCl+H2O可知,n(NaOH)=n(HCl)=0.1 mol,再由
nc
求得
V(NaOH
溶液)=1 L;(2)由c·V求得n(HCl)=1 mol,由化学方程式HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3可知,n(AgCl)=n(HCl)=1 mol,n(HNO3)=n(HCl)= 1mol,再由n·M求得m(HNO3)=63 g.
答案:(1)0.1 mol/L 1 L (2)1 mol 63 g
思路点拨:解答物质的量在化学方程式计算中的简单应用类试题时,一般都可以先根据公式法(
V
22.4 L·mol-1
或mM或
c·V或
NNA)计算物质的量,不再设计是否具备前提条件的陷阱;然后根据化学方程式中任意两种物质的系数之比等于物质的量之比,求得未知量物质的物质的量;最后根据公式法计算未知量物质的质量、体积、浓度、粒子数等.
一、根据公式法(
V22.4 L·mol-1
或mM或c·V或
NNA)计算物质的量
例1 已知NO2、CO、C2H4的摩尔质量分别为46 g·mol-1、28 g·mol
-1、28 g·mol-1,设NA 为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
(A) 标准状况下,2.24 L H2O含有0.1 NA个分子
(B) 常温常压下,23 g NO2含有NA个氧原子
(C) 1 L 0.1 mol·L-1 Na2SO4溶液中有0.1 NA个Na+
(D) 分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4 L,质量为28 g
解析:标准状况下H2O是液体,因此不能由
V22.4 L·mol-1
求得n(H2O)=0.1 mol,故(A)错;m、M均不受温度和压强的影响,因此可以由
mM求得n(NO2)=0.5 mol,由n·NA求得
N(NO2)=0.5 NA,由物质构成关系式NO2~2O求得N(O)=2N(NO2)= NA,故(B)正确;由c·V求得n(Na2SO4)=0.1 mol,由物质构成关系式Na2SO4~2Na+求得n(Na+)=2n(Na2SO4)=0.2 mol,由
n·NA求得N(Na+)=0.2NA,故(C)错;由
NNA求得n(CO)+n(C2H4)=1 mol,但是缺少标准状况下,不能由n×22.4 L/mol求得V(CO)+V(C2H4)= 22.4 L,只能由n·M求得m(CO)+m(C2H4)=28 g,故(D)错.
答案:(B)
思路点拨:解答阿伏加德罗常数数值为命题情景的试题时,如果没有完全具备有关计算公式的前提条件,就不能直接依据质量、物质的量、粒子数、气体体积、物质的量浓度等之间的转化关系式进行计算,许多选项不必计算就能判断正误,而且事半功倍.
二、一定质量或体积的气体溶于水形成溶液的有关计算
例2 已知36.5 g HCl溶解在1 L水中(水的密度近似为1 g/mL),所得溶液的密度为x g/mL,质量分数为w,物质的量浓度为y mol/L,NA表示阿伏加德罗常数的数值,下列叙述中正确的是( )
(A) y=1
(B) 所得溶液中含有NA个HCl分子
(C) 36.5 g HCl气体占有的体积为22.4 L
(D) w=
36.5 y1000x
解析:由mM求得n(HCl)=1mol,但不能直接由
nV求得
c(HCl)=1 mol/L,因为1 L并非溶液的体积,而是水的体积,应由ρ·V求得m(H2O)=1000 g,由m(溶质)+m(溶剂)求得
m(溶液)=1036.5 g,由
mρ求得V(溶液)=
1036.5 gx g·mL-1=
1036.51000x L,最后由
nV求得c(HCl)=
1000x
1036.5 mol/L,即y=
1000x1036.5,故(A)错;HCl是易溶于水易电离的强酸,在水溶液里以离子形式存在,因此溶液中无HCl分子,故(B)错;缺少标准状况下,不能由n×22.4L/mol求得V(HCl)=22.4L,故(C)错;由cB=
1000 mL×ρ×wM
1 L,
求得w=
cB×1 L×M
1000 mL×ρ
,将cB、M、ρ的值代入可得,w=
36.5y
1000x,故(D)正确.
答案:(D)
思路点拨:解答一定质量或体积的气体溶于水形成溶液的试题时,溶质的物质的量浓度(cB)和质量分数(w)均可以定量地表示溶液组成情况,二者之间可以相互转化,换算公式如下:cB=
1000 mL×ρ×w
M1 L
, w=
cB×1 L×M
1000 mL×ρ
.
三、物质的量在化学方程式计算中的简单应用
例3 (1)标准状况下,2.24 L HCl气体溶于水得到1 L溶液,所得溶液中溶质的物质的量浓度为 ;该溶液与0.1 moL/L NaOH溶液完全反应,所需NaOH溶液的体积为 .
(2)0.5 L 2 mol/L 盐酸与足量AgNO3溶液充分反应,生成AgCl的物质的量为
,生成HNO3的质量为 .
解析:(1)由
V22.4 L·mol-1
求得n(HCl)=0.1 mol,由
nV
求得c(HCl)=0.1 mol/L;由化学方程式HCl+NaOH=NaCl+H2O可知,n(NaOH)=n(HCl)=0.1 mol,再由
nc
求得
V(NaOH
溶液)=1 L;(2)由c·V求得n(HCl)=1 mol,由化学方程式HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3可知,n(AgCl)=n(HCl)=1 mol,n(HNO3)=n(HCl)= 1mol,再由n·M求得m(HNO3)=63 g.
答案:(1)0.1 mol/L 1 L (2)1 mol 63 g
思路点拨:解答物质的量在化学方程式计算中的简单应用类试题时,一般都可以先根据公式法(
V
22.4 L·mol-1
或mM或
c·V或
NNA)计算物质的量,不再设计是否具备前提条件的陷阱;然后根据化学方程式中任意两种物质的系数之比等于物质的量之比,求得未知量物质的物质的量;最后根据公式法计算未知量物质的质量、体积、浓度、粒子数等.