2020届高考化学一轮复习常用化学计量学案

2020届高考化学一轮复习常用化学计量学案

常用化学计量 ‎【2019年高考考纲解读】‎ ‎1．了解物质的量的单位——摩尔(mol)、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度、阿伏加德罗常数的含义。‎ ‎2．根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。‎ ‎3．了解溶液的含义，了解溶解度、饱和溶液的概念。‎ ‎4．了解溶液的组成；理解溶液中溶质的质量分数的概念，并能进行有关计算。‎ ‎5．了解配制一定溶质质量分数、物质的量浓度溶液的方法。‎ ‎【重点、难点剖析】‎ 一、阿伏加德罗常数 有关阿伏加德罗常数的试题，涵盖的知识面广，灵活性强，可与气体摩尔体积、微粒数、化学键、电子转移、盐类水解、同位素等问题联系在一起，主要以选择题的形式进行考查。解决此类问题首先需要仔细审题，注意选项的研究对象是哪种微观粒子，是原子、分子、离子还是电子、质子等；其次要注意题目所给条件及该条件下物质的状态、结构特点、电子的转移数目等，同时注意特殊值如‎22.4 L·mol－1的应用，就能轻松作答此类试题。‎ ‎2.考查NA的“七大陷阱”‎ 考查方向 注意问题 气体摩尔体积的适用条件 若题中出现物质的体积，先考虑是否是气体，如是气体再需考虑条件是否为标准状况 物质的聚集状态 在标准状况下是液体或固体的物质，如CCl4、H2O、SO3、己烷、苯、酒精、CHCl3等 物质的微观结构 ‎①某些物质分子中的原子个数，如Ne、O3、P4等；②特殊物质的摩尔质量或分子中的中子数，如D2O、T2O、18O2、H37Cl等；③一些物质中的化学键数目，如SiO2、Si、CH4、P4、CO2、C60、烃中碳碳键数等 电解质的电离与水解 弱电解质的电离及某些离子的水解，如1 mol CH3COOH或1 mol FeCl3溶于水时，溶液中CH3COO－或Fe3＋的物质的量均小于1 mol 氧化还原反应中的电子转移 如Na2O2、NO2与H2O反应，电解AgNO3溶液，Fe、Cu与S反应，Cl2与H2O、NaOH，Fe与稀HNO3等反应 分散系中的微粒数目 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 隐含的可逆反应 可逆反应不能进行到底。如2NO2N2O4，Cl2＋H2OHClO＋HCl，合成氨等 二、以“物质的量”为核心的计算 以“物质的量”为核心的计算要领 ‎1．“一个中心”：以物质的量为中心。‎ ‎2．“两个前提”：在应用Vm＝‎22.4 L·mol－1时，一定要有“标准状况”和“气态”两个前提条件(混合气体也适用)。‎ ‎3．“三个关系”‎ ‎(1)直接构成物质的粒子与间接构成物质的粒子(原子、电子等)间关系；‎ ‎(2)摩尔质量与相对分子质量间的关系；‎ ‎(3)“强、弱、非”电解质与溶质粒子(离子或分子)数之间的关系。‎ ‎4．六个无关：物质的量、质量、粒子数的多少均与温度、压强无关，物质的量浓度、溶质的质量分数、密度的大小与所取溶液的体积多少无关。(但溶质粒子数的多少与溶液体积有关)‎ ‎【方法技巧】‎ ‎1．物质的量计算中的万能恒等式 n＝＝＝＝＝cV(aq)。‎ ‎2．物质的量浓度与溶质质量分数之间的换算 cB＝＝＝＝，w＝。(ρ单位：g·cm－3)‎ ‎3．物质的量浓度与溶解度的换算 cB＝＝＝，S＝。(ρ单位：g·cm－3)‎ ‎4．稀释定律 ‎(1)如用V1、V2、c1、c2分别表示稀释前后溶液的体积和物质的量浓度，有：c1V1＝c2V2。‎ ‎(2)如用m1、m2、w1、w2分别表示稀释前后溶液的质量和质量分数，有：m1w1＝m2w2。‎ 三、一定物质的量浓度溶液的配制及误差分析 ‎1．溶液配制时的易错点 ‎(1)称量固体时物码颠倒，腐蚀性固体应放在玻璃器皿中；(2)容量瓶不能配制任意体积的溶液，不能溶解、稀释和贮存液体；‎ ‎(3)定容时要平视刻度线，仰视体积大浓度小、俯视体积小浓度大。‎ ‎2．配制一定物质的量浓度溶液的误差分析 ‎【方法技巧】误差分析点击 分析依据c＝＝，以配制NaOH溶液为例，在进行误差分析时，根据实验操作弄清是“m”还是“V”引起的误差，再具体分析，具体情况如下：‎ 能引起误差的一些操作 ‎ 因变量 ‎ c/(mol·L－1) ‎ m V 砝码与物品颠倒 ‎(使用游码)‎ 偏　低 减小 ‎—‎ 称量时间过长 减小 ‎—‎ 用滤纸称NaOH 减小 ‎—‎ 向容量瓶注液时少量溅出 减小 ‎—‎ 未洗涤烧杯和玻璃棒 减小 ‎—‎ 定容时，水多用滴管吸出 减小 ‎—‎ 定容摇匀后液面 下降再加水 ‎—‎ 增大 定容时仰视刻度线 ‎—‎ 增大 砝码沾有其他 偏　高 物质或已生锈 增大 ‎—‎ 未冷却至室温就注入 容量瓶定容 ‎—‎ 减小 定容时俯视刻度线 ‎—‎ 减小 称量前小烧杯内有水 ‎—‎ ‎—‎ 不　变 定容后经振荡、摇匀，静置液面下降 ‎—‎ ‎—‎ ‎【题型示例】‎ 题型一　阿伏加德罗常数的综合应用 例1．(2018·全国卷Ⅱ)NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)‎ A．常温常压下，‎124 g P4中所含P—P键数目为4NA B．100 mL 1 mol·L－1 FeCl3溶液中所含Fe3＋的数目为0.1NA C．标准状况下，‎11.2 L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA D．密闭容器中，2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数为2NA ‎【答案】C　‎ ‎【举一反三】 (2018·全国卷Ⅰ)NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)‎ A．‎16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA B．‎22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA C．‎92.0 g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA D．1.0 mol CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA ‎【答案】B　‎ ‎【解析】‎16.25 g FeCl3的物质的量n(FeCl3)＝0.1 mol，如果氯化铁完全水解，则生成0.1 mol Fe(OH)3，而氢氧化铁胶体粒子由许多氢氧化铁聚集而成，故氢氧化铁胶体粒子数远小于0.1NA，A项错误；氩气是单原子分子，1 mol Ar含18 mol质子，B项正确；甘油(丙三醇)的分子式为C3H8O3，相对分子质量为92,1 mol(‎92.0 g)甘油含3 mol羟基，C项错误；甲烷与氯气在光照下反应会生成四种有机产物，即1.0 mol甲烷反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4共为1 mol，D项错误。 ‎ 答案　A ‎【举一反三】(2016·四川理综，4)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)‎ A．‎2.4 g Mg在足量的O2中燃烧，转移的电子数为0.1NA B．标准状况下，‎5.6 L CO2气体中含有的氧原子数为0.5NA C．氢原子数为0.4NA的CH3OH分子中含有的σ键数为0.4NA D．‎0.1 L 0.5 mol/L CH3COOH溶液中含有的H＋数为0.05NA 解析　A项，0.1 mol Mg完全反应转移电子数为0.2NA，错误；B项，0.25 mol CO2中氧原子数为0.5NA，正确；C项，甲醇的结构式为，0.1 mol CH3OH分子中σ键数为0.5NA，错误；D项，醋酸是弱酸，部分电离：CH3COOHCH3COO－＋H＋，含0.05 mol CH3COOH的溶液中H＋数目小于0.05NA，错误。‎ 答案　B ‎【变式探究】【2017海南】NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述错误的是 A. 1 mol 乙烯分子中含有的碳氢键数为4NA B. 1 mol 甲烷完全燃烧转移的电子数为8NA C. ‎1 L 0.1 mol·L−1的乙酸溶液中含H+的数量为0.1NA D. 1 mol 的CO和N2混合气体中含有的质子数为14NA ‎【答案】C 的混合气体中含有质子物质的量为14mol，D正确。‎ ‎【方法技巧】“三步”突破有关阿伏加德罗常数类题目 题型二　物质的量在化学方程式计算中的应用 例2．(2018·全国卷Ⅲ，节选)利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下：‎ ‎(1)溶液配制：称取1.200 ‎0 g某硫代硫酸钠晶体样品，用新煮沸并冷却的蒸馏水在________中溶解，完全溶解后，全部转移至100 mL的________中，加蒸馏水至________。‎ ‎(2)滴定：取0.009 50 mol·L－1的K2Cr2O7标准溶液20.00 mL，硫酸酸化后加入过量KI，发生反应：Cr2O＋6I－＋14H＋===3I2＋2Cr3＋＋7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色，发生反应：I2＋2S2O===S4O＋2I－。加入淀粉溶液作为指示剂，继续滴定，当溶液______，即为终点。平行滴定3次，样品溶液的平均用量为24.80 mL，则样品纯度为______%(保留1位小数)。‎ ‎【答案】(1)烧杯　容量瓶　刻度线　(2)蓝色褪去且半分钟内不变色　95.0‎ ‎【变式探究】(2017·全国卷Ⅰ，节选)凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法，(2017·江苏卷)碱式氯化铜有多种元素组成，可表示为Cua(OH)bClc·xH2O。 为测定某碱式氯化铜的组成， 进行下列实验： ‎ ‎①称取样品1.116 ‎0 g，用少量稀HNO3溶解后配成100.00 mL溶液A; ‎ ‎②取25.00 mL溶液A，加入足量AgNO3溶液，得AgCl 0.172 ‎2 g；‎ ‎③另取25.00 mL溶液A，调节pH 4 ～ 5，用浓度为0.080 00 mol·L－1的EDTA(Na2H2Y·2H2O)标准溶液滴定Cu2＋ (离子方程式为Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋)，滴定至终点，消耗标准溶液30.00 mL。通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程)。‎ 答案：由氯离子守恒得：‎ n(Cl－)＝n(AgCl)×＝×＝4.800×10－3 mol。‎ 由Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋，‎ n(Cu2＋)＝n(EDTA)×＝0.0800 0 mol·L－1×30.00 mL×10－‎3L·mL－1×＝9.600×10－3 mol 再根据电荷守恒得：‎ n(OH－)＝2n(Cu2＋)－n(Cl－)＝2×9.600×10－3 mol－4.800×10－3 mol＝1.440×10－2 mol 分别求出这3种离子的质量，根据质量守恒，求出H2O的质量：‎ m(Cl－)＝4.800×10－3 mol×‎35.5 g·mol－1＝0.170 ‎‎4 g m(Cu2＋)＝9.600×10－3 mol×‎64 g·mol－1＝0.614 ‎‎4 g m(OH－)＝1.440×10－2 mol×‎17 g·mol－1＝0.248 ‎‎8 g m(H2O)＝1.116 ‎0 g－0.170 ‎4 g－0.614 ‎4 g－0.244 ‎8 g＝‎‎0.0864 g 再求出结晶水的物质的量：‎ n(H2O)＝＝4.800×10－3 mol 最后求出各粒子的个数之比，写出化学式：‎ 因为a∶b∶c∶x＝n(Cu2＋)∶n(OH－)∶n(Cl－)∶n(H2O)＝2∶3∶1∶1，所以该样品的化学式为Cu2(OH)3Cl·H2O。 ‎ ‎ 【变式探究】(2016·海南化学，9)利用太阳能分解制氢，若光解0.02 mol水，下列说法正确的是(　　)‎ A．可生成H2的质量为‎0.02 g B．可生成氢的原子数为2.408×1023个 C．可生成H2的体积为‎0.224 L(标准状况)‎ D．生成H2的量理论上等于0.04 mol Na与水反应产生H2的量 答案　D ‎ 【变式探究】(2015·课标全国卷Ⅰ，9，6分)乌洛托品在合成、医药、染料等工业中有广泛用途，其结构简式如图所示。将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品。若原料完全反应生成乌洛托品，则甲 醛与氨的物质的量之比为(　　)‎ A．1∶1 B．2∶3 ‎ C．3∶2 D．2∶1‎ 答案　C ‎【变式探究】(2015·海南化学，10，4分)下列指定微粒的数目相等的是(双选)(　　)‎ A．等物质的量的水与重水含有的中子数 B．等质量的乙烯和丙烯中含有的共用电子对数 C．同温、同压、同体积的CO和NO含有的质子数 ‎ D．等物质的量的铁和铝分别与足量氯气完全反应时转移的电子数 解析　A项，1 mol水中含有的中子数是8 mol，1 mol重水中含有的中子数是10 mol，所以等物质的量的水与重水含有的中子数不相等，错误；B项，乙烯、丙烯都属于烯烃，分子式符合CnH2n，最简式是CH2，所以若二者的质量相等，含CH2的个数相等，含有的共用电子对数也相等，正确；C项，同温同压下，同体积的CO和NO的物质的量相同，但是由于每个分子中含有的质子数不相同，故所含有的质子数不同，错误；D项，由于Cl2的氧化性很强，与变价金属Fe反应时产生的是FeCl3，与Al发生反应产生AlCl3，所以等物质的量的铁和铝分别与足量的氯气完全反应转移电子数目相等，正确。 ‎ 答案　BD ‎【举一反三】(2014·浙江理综，7，6分)下列说法不正确的是(　　)‎ A．光催化还原水制氢比电解水制氢更节能环保、更经济 B．氨氮废水(含NH及NH3)可用化学氧化法或电化学氧化法处理 C．某种光学检测技术具有极高的灵敏度，可检测到单个细胞(V≈10－‎12L)内的数个目标分子，据此可推算该检测技术能测量细胞内浓度约为10－12～10－11mol·L－1的目标分子 D．向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值不变 解析　A项，正确；B项，NH及NH3可用化学氧化法或电化学氧化法处理使之生成无毒N2‎ ‎，正确；C项，由c＝可推算出该检测技术能测量的单个细胞内目标分子的浓度约为mol·L－1＝mol·L－1＝1.7×10－12mol·L－1，1×10－12mol·L－1<1.7×10－12mol·L－1<1×10－11mol·L－1，故正确；D项，混合燃料的热值在汽油与甲醇的热值之间，错误。‎ 答案　D ‎【变式探究】(2015·山东理综，29，15分)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。 ‎ ‎(1)利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为________溶液(填化学式)，阳极电极反应式为________，电解过程中Li＋向________电极迁移(填“A”或“B”)。‎ ‎(2)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下：‎ Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为________________，铁渣中铁元素的化合价为________，在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为‎2.41 g，CO2的体积为‎1.344 L(标准状况)，则钴氧化物的化学式为________。‎ 答案　(1)LiOH　2Cl－－2e－===Cl2↑　B ‎(2)2Co(OH)3＋SO＋4H＋===2Co2＋＋SO＋5H2O[或Co(OH)3 ＋3H＋===Co3＋＋3H2O，2Co3＋ ＋SO＋H2O===2Co2＋＋SO＋2H＋]＋3Co3O4‎ ‎【方法技巧】关系式法 ‎(1)在进行多步反应的计算时，要找出起始物与目标物之间的定量关系，一般的解题步骤：‎ ‎(2)多步反应也可以利用原子守恒建立关系 如工业制硝酸可利用生产过程中氮原子守恒直接建立NH3和硝酸的关系式：‎ 题型三、一定物质的量浓度溶液的配制 例3．【2017海南】下列实验操作正确的是 A. 滴定前用待测液润洗锥形瓶 B. 容量瓶和滴定管使用前均需要检漏 C. 蒸馏完毕时，先关闭冷凝水，再停止加热 D. 分液时，下层溶液先从下口放出，上层溶液再从上口倒出 ‎【答案】BD ‎【变式探究】配制一定物质的量浓度的溶液是一个重要的定量实验，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．容量瓶用蒸馏水洗净后，可不经干燥直接用于配制溶液 B．配制一定物质的量浓度的稀盐酸时，用量筒量取9.82 mL浓盐酸 C．配制‎1 L 0.1 mol·L－1的NaCl溶液时，用托盘天平称量‎5.85 g NaCl固体 D．定容时，为防止液滴飞溅，胶头滴管紧贴容量瓶内壁 解析　量筒只能精确到0.1 mL，B错误。托盘天平只能精确到‎0.1 g，C错误。用胶头滴管定容时，滴管不能紧贴容量瓶内壁，以防蒸馏水附着在容量瓶刻度线以上的部分，引起误差，故D错误。‎ 答案　A ‎【变式探究】某同学帮助水质检测站配制500 mL 0.5 mol·L－1NaOH溶液以备使用。其操作步骤如图所示，则方框中操作的位置为(　　)‎ A．①与②之间 B．②与③之间 C．④与⑤之间 D．⑤与⑥之间 解析　图中操作表示洗涤液转移入容量瓶后，再向容量瓶中加入蒸馏水直到距刻度线下1～2 cm为止，应在④与⑤之间。‎ 答案　C ‎【举一反三】配制一定体积、一定物质的量浓度的溶液，下列情况对实验结果产生偏高影响的是(　　)‎ A．定容时俯视观察液面 B．容量瓶中原有少量蒸馏水 C．溶解所用的烧杯、玻璃棒未洗涤 D．转移溶液时不慎将少量液体洒落在外 答案　A ‎【变式探究】需要配制500 mL 0.5 mol·L－1氢氧化钠溶液，经测定实际所配氢氧化钠溶液的浓度为0.45 mol·L－1。可能原因是(　　)‎ A．定容时溶液没有冷却至室温 B．容量瓶没有烘干 C．称量氢氧化钠固体时砝码放反了 D．定容时仰视读数 答案　D