2021高考化学鲁科版一轮复习教师用书第一章第1课时　物质的量及相关概念

[课时设计]

本章内容是化学计算的基础,共设计3课时,前两课时是以夯实基础知识为主,第3课时,以突破高考热点题型“有关NA的正误判断”和“化学常用计算方法”为主。突出由知识到题型,由基础到能力的课时设计思想。

第1课时　物质的量及相关概念

[课型标签:知识课　基础课]

知识点一　物质的量、摩尔质量

1.物质的量

(1)概念:物质的量是一个物理量,表示含有一定数目粒子的集合体。符号为n,单位为mol。

(2)标准:国际上规定,1 mol粒子集合体所含的粒子数与 0.012 kg 12C 中所含的碳原子数相同。

(3)规范表示:

x　 mol　 H2SO4

↓　 ↓　 　↓

数值 单位　指定微粒符号或微粒名称

[名师点拨] 由于摩尔(mol)表示的粒子数太大,后面只能跟微观粒子。跟宏观物质如1 mol大米、1 mol氢元素则错误。

2.阿伏加德罗常数

(1)概念:1 mol任何粒子的粒子数,符号为NA,通常用 6.02×1023 mol-1表示。

(2)识别:阿伏加德罗常数(NA)与6.02×1023的含义不同;NA为0.012 kg 12C中所含的碳原子的准确数目,是一个精准值,而6.02×1023只是阿伏加德罗常数的一个近似值。

3.摩尔质量

4.摩尔质量的三种求算方法

[名师点拨] 涉及摩尔质量的辨析判断或使用表达经常在单位上设错考查,摩尔质量、相对分子质量、1 mol物质的质量在数值上可能是相同的,但含义不同,三者的单位不同。摩尔质量的单位是g·mol-1,相对原子(分子)质量的单位是“1”,1 mol物质的质量单位是“g”。

1.(2019·甘肃武威一轮)下列说法中正确的是(　B　)

A.摩尔是可以把物质的质量与微观粒子数联系起来的一个基本物理量

B.0.012 kg 12C中所含的碳原子数为NA

C.物质的摩尔质量等于其相对分子(原子)质量

D.1 mol任何物质都含有约6.02×1023个原子

解析:摩尔是物质的量的单位,不是物理量;物质的摩尔质量当以g·mol-1作单位时,其数值等于相对分子(原子)质量;1 mol任何微粒都含有约6.02×1023个粒子。A、C、D项错误。

2.2019年5月美国对华为公司宣布禁令,对华为芯片断供,芯片国产化势在必行,制备芯片的主要原料为硅,硅通常由SiO2制备,下列关于SiO2叙述正确的是

(　C　)

A.SiO2的摩尔质量为60

B.标准状况下,15 g SiO2的体积为5.6 L

C.SiO2中Si与O的质量比为7∶8

D.相同质量的SiO2和CO2中含有的氧原子数相同

解析:摩尔质量的单位为g·mol-1,A项错误;标准状况下,SiO2为固体,B项错误;

SiO2中Si与O的质量比为 28∶32=7∶8,C项正确;SiO2和CO2的摩尔质量不同,D项错误。

3.(2019·河南驻马店月考)在一定条件下,某化合物X受热分解:2XA↑+2B↑+4C↑,测得反应后生成的混合气体对H2的相对密度为11.43,在相同条件下,X的相对分子质量是(　C　)

A.11.43   B.22.85   C.80.01   D.160.02

解析:设X的相对分子质量是M,参加反应的X是2 mol,生成的混合气体是7 mol,反应前后质量不变,则=2×11.43,解得M=80.01。

4.2019年5月自然资源部中国地质调查局“海洋六号”科考船在我国南海北部发现一处新的大型活动性“冷泉”,在“冷泉”区域,调查人员还发现了大量的“可燃冰”,作为新型能源,预计我国在2030年左右有望实现可燃冰商业化开采。“可燃冰”是由水和甲烷在一定条件下形成的类冰结晶化合物。

(1)1 mol甲烷中含有　　　　个CH4分子,含有　　　　个氢原子。

(2)甲烷的摩尔质量是　　　　,32 g甲烷和　　　　g水所含氢原子数相同。

(3)0.3 mol CH4分子中所含质子数与　　　  　个H2O分子中所含质子数相等。

1.5 g 中的电子数为　　　　  。

(4)已知:1.6 g“可燃冰”(CH4·xH2O)的物质的量与 6.02×1021个水分子的物质的量相等,则该“可燃冰”的摩尔质量为　　　　　  　,x的值为　　　　　　。

解析:(1)根据公式N=nNA可知1 mol CH4中含有NA或6.02×1023个CH4分子,含4NA或2.408×1024个H。

(2)甲烷的摩尔质量为16 g·mol-1;n(CH4)==2 mol,n(H)=8 mol,则n(H2O)=

4 mol,m(H2O)=4 mol×18 g·mol-1=72 g。

(3)CH4和H2O分子均含10个质子,则与0.3 mol CH4中所含质子数相等的水的物质的量为0.3 mol,则N=nNA=0.3NA或1.806×1023;1.5 g 的物质的量为

=0.1 mol,每个含有8个电子,故 1.5 g 含有的电子数为0.8NA。

(4)由n=得水的物质的量为=0.01 mol,则可燃冰的物质的量为

0.01 mol,可燃冰的摩尔质量为=160 g·mol-1,故16+18x=160,x=8。

答案:(1)NA(或6.02×1023)　4NA(或2.408×1024)

(2)16 g·mol-1　72

(3)0.3NA(或1.806×1023)　0.8NA

(4)160 g·mol-1　8

知识点二　气体摩尔体积　阿伏加德罗定律

1.影响物质体积的因素

2.气体摩尔体积

[名师点拨] (1)在标准状况下,Vm=22.4 L·mol-1;在非标准状况下,气体的摩尔体积也有可能是 22.4 L·mol-1。

(2)标准状况下,水、酒精、氯仿、苯、CCl4、SO3等的状态不是气体,故不能用气体摩尔体积知识进行换算。

3.阿伏加德罗定律

(1)内容:同温同压下,相同体积的任何气体,含有相同数目的分子(或气体的物质的量相同)。

(2)适用范围:单一气体或相互不反应的混合气体。

(3)推论(可通过pV=nRT及n=、ρ=导出)

[名师点拨] (1)使用对象:必须是气体物质,可以是单一气体,也可以是互不反应的混合气体。

(2)同温、同压、同体积的任何气体的分子数相等,但原子数不一定相等。

1.下列说法正确的是(　B　)

A.在常温常压下,11.2 L N2含有的分子数为0.5NA

B.标准状况下,22.4 L H2和O2的混合物所含分子数为 NA

C.标准状况下,18 g H2O的体积是22.4 L

D.1 mol SO2的体积是22.4 L

解析:常温常压下的气体摩尔体积不是22.4 L/mol,A项错误;标准状况下,1 mol任何气体的体积都约为22.4 L,22.4 L H2和O2的混合物所含分子数为NA,B项正确;标准状况下,H2O为液体,所以1 mol水的体积不是 22.4 L,C项错误;未指明标准状况,D项错误。

2.(经典全国卷)下列关于同温同压下的两种气体 12C18O和 14N2的判断正确的是(　C　)

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

解析:同温同压下,气体的密度之比等于其摩尔质量之比,12C18O和 14N2的摩尔质量不相等,A项错误;1个12C18O 分子含中子数为16,1个 14N2分子含中子数为14,B项错误;同温同压下,体积相同的两种气体,分子数相同,而 12C18O和 14N2分子所含电子数相同,C项正确;12C18O 和 14N2分子中所含质子数相同,M不同,故等质量的两种气体物质的量不同,分子数不同,所具有的质子数不同,D项错误。

3.(2019·海南海口月考)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　)

A.甲分子个数比乙分子个数少

B.甲的物质的量比乙的物质的量多

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

解析:温度、压强相同,甲的密度大于乙的密度,即摩尔质量M(甲)>M(乙),m相同时,物质的量n(甲)<n(乙),则甲的体积小于乙的体积。气体摩尔体积Vm相同,B、C、D说法均错误。

4.(1)2 mol O3和3 mol O2的质量之比为　　　　,分子数之比为　　　　,同温同压下密度之比为　　　,含氧原子数之比为　　　　,体积之比为　　　　。

(2)O3与Cl2具有相似的性质,均可用于自来水消毒。已知两者在消毒时均被还原为最低价态,则相同状况下 10 L O3与　　　　L Cl2的消毒能力相当。

(3)气体化合物A分子式可表示为OxFy,已知同温同压下10 mL A受热分解生成15 mL O2和10 mL F2,则A的化学式为　　　　,推断的依据为　　   　　　

　　　　　　　　。

解析:(1)2 mol O3与3 mol O2中都含有6 mol氧原子,所以两者质量相等,质量之比为1∶1;分子数之比等于两者物质的量之比为2∶3;同温同压下,气体的密度之比等于摩尔质量之比为48∶32=3∶2;两者中都含有6 mol氧原子,氧原子数之比为1∶1;体积之比等于物质的量之比为2∶3。

(2)相同条件下,气体的体积之比等于物质的量之比;消毒能力强弱与转移的电子数有关,若消毒能力相当,说明转移的电子数相等,所以需要氯气的体积为 L=30 L。

(3)根据阿伏加德罗定律,相同条件下,气体的物质的量之比等于体积之比,则A分解反应方程式表示为2OxFy3O2+2F2,根据质量守恒定律,x=3,y=2,A的化学式为O3F2。

答案:(1)1∶1　2∶3　3∶2　1∶1　2∶3

(2)30　

(3)O3F2　质量守恒定律和阿伏加德罗定律

知识点三　物质的量浓度

1.物质的量浓度

(1)概念:表示单位体积溶液里所含溶质B的物质的量的物理量,符号为cB。

(2)表达式:cB=。

(3)单位:mol·L-1或mol/L。

[名师点拨] (1)物质的量浓度中的体积是指溶液的体积,而不是指溶剂的体积,不能用水的体积代替,若两溶液混合,溶液的体积也不是两溶液体积之和。

(2)对于某浓度的溶液,取出任意体积的溶液,其浓度、密度、质量分数不变,但所含溶质的物质的量、质量则因体积不同而改变。未指明体积时不能只根据浓度误认作物质的量。

2.溶质的质量分数

(1)概念:用溶质的质量与溶液质量的比值来表示溶液组成的物理量,符号为w,一般用百分数表示。

(2)表达式:w=×100%。

(3)饱和溶液中溶质的质量分数用溶解度S表示:

w=×100%。

3.有关物质的量浓度计算的常见类型

(1)标准状况下气体溶质溶于水所得溶液浓度的计算

c=

(2)溶液稀释、同种溶质的溶液混合的计算

4.计算方法

(1)利用公式直接计算:c=。

(2)利用溶质的质量分数计算

c为溶质的物质的量浓度,单位:mol·L-1,ρ为溶液密度,单位g·cm-3,w为溶质的质量分数,M为溶质的摩尔质量,单位g·mol-1,则c====。

(3)电荷守恒:一般用于离子浓度的计算,如Na2SO4溶液中存在c(Na+)=2c()。

1.(2019·广西河池月考)下列溶液中,有一种溶质的物质的量浓度与其他溶液不同的是(　C　)

A.10 g NaOH固体溶解在水中配成250 mL溶液

B.将80 g SO3溶于水并配成1 L的溶液

C.将0.5 mol·L-1的NaNO3溶液100 mL加热蒸发掉50 g水的溶液

D.标准状况下,将22.4 L氯化氢气体溶于水配成1 L溶液

解析:A项,10 g NaOH的物质的量为=0.25 mol,所得溶液浓度为=

1 mol·L-1;B项,80 g三氧化硫的物质的量为=1 mol,1 mol三氧化硫溶于水生成1 mol硫酸,所得溶液浓度为=1 mol·L-1;C项,将0.5 mol·L-1的NaNO3溶液 100 mL 加热蒸发掉50 g水,所得溶液的体积不是 50 mL,则所得溶液的浓度不是1 mol·L-1;D项,标准状况下,22.4 L HCl的物质的量为=1 mol,所得溶液浓度为=1 mol·L-1。

2.下列关于物质的量浓度表述正确的是(　D　)

A.0.3 mol·L-1的Na2SO4溶液中含有的Na+和的总物质的量为0.9 mol

B.当1 L水吸收22.4 L氨气时所得氨水的浓度不是 1 mol·L-1,只有当22.4 L氨气溶于水制得1 L氨水时,其浓度才是1 mol·L-1

C.在K2SO4和NaCl的中性混合水溶液中,如果Na+和的物质的量相等,则K+和Cl-的物质的量浓度一定相同

D.10 ℃时,0.35 mol·L-1的KCl饱和溶液100 mL蒸发掉5 g 水,冷却到10 ℃时,其体积小于100 mL,它的物质的量浓度仍为0.35 mol·L-1

解析:不知道溶液体积,无法计算物质的量,故A错误;22.4 L氨气的温度、压强未知,物质的量不一定为1 mol,故B错误;K2SO4和NaCl的中性混合水溶液中,

c(H+)=c(OH-),则c(K+)+c(Na+)=c(Cl-)+2c(),若Na+和物质的量相等,则K+的浓度必定大于Cl-的浓度,故C错误;同一物质在同一温度下的溶解度一定,饱和溶液的物质的量浓度恒定,故D正确。

3.(2019·江苏东台月考)将30 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液加水稀释到500 mL,关于稀释后的溶液叙述不正确的是(　D　)

A.浓度为0.03 mol·L-1

B.从中取出10 mL溶液,其浓度为0.03 mol·L-1

C.含NaOH 0.6 g

D.从中取出10 mL溶液,含NaOH 0.015 mol

解析:30 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液中n(NaOH)=0.03 L×0.5 mol·L-1=0.015 mol,稀释后溶液的体积为500 mL,即0.5 L,则稀释后溶液中NaOH的物质的量浓度为c(NaOH)= =0.03 mol·L-1,从中取出 10 mL 溶液,含NaOH 0.015 mol×

=0.000 3 mol,浓度cB=仍为 0.03 mol·L-1,选项D不正确。

4.(2019·山西附中模拟)300 mL硫酸铝溶液中,含Al3+为1.62 g,在该溶液中加入0.1 mol/L氢氧化钡溶液 300 mL,反应后溶液中硫酸根离子的物质的量浓度为(忽略溶液混合体积的变化)(　D　)

A.0.4 mol/L   B.0.3 mol/L 

C.0.2 mol/L   D.0.1 mol/L

解析:溶液中Al3+为1.62 g,物质的量为=0.06 mol,根据电荷守恒可知,溶液中n()=n(Al3+)=×0.06 mol=0.09 mol,加入的氢氧化钡的物质的量为0.1 mol/L×0.3 L=0.03 mol,混合溶液发生反应+Ba2+BaSO4↓,消耗硫酸根离子的物质的量为0.03 mol,剩余硫酸根离子的物质的量为 0.09 mol-0.03 mol=

0.06 mol。所以反应后溶液中的物质的量浓度为=0.1 mol/L。