資源簡介

(共95張PPT)
專題二　化學計量及其應用
考情分析
高考命題分析
命 題 情 境 (1)生產環保情境:以工業生產中反應原理、環境保護中物質的反應和轉化、化學資源的綜合利用等為載體,考查物質的量及相關物理量在解決實際問題中的應用。
(2)實驗探究情境:屬于定性與定量分析情境,運用物質的量、物質的量濃度等進行相關計算,確定物質的組成或含量、產品的純度或產率等。
素 養 能 力 (1)思維方法:具有證據意識,能基于實驗現象或數據對物質組成、結構及其變化,通過分析推理及定量計算加以證實或證偽,認識研究對象的微觀構成粒子及相互關系,并進行相關定量計算。
(2)分析與推測能力:基于對物質組成與結構、物質的性質與變化、化學反應規律等的認識,進行有關阿伏加德羅常數的計算。
考題統計
(1)阿伏加德羅常數及應用:
遼寧卷(2023、2022),廣東卷(2023),河北卷(2022、2021),重慶卷(2022),浙江卷(2023、2022、2021、2020),海南卷(2022、2021),天津卷(2021),湖北卷(2021),湖南卷(2021)
(2)溶液配制及計算:
廣東卷(2023、2022),海南卷(2022),河北卷(2021),天津卷(2020),北京卷(2020)
(3)化學常用計算方法:
湖北卷(2023),山東卷(2023、2022、2021、2020),浙江卷(2022、2021、2020),遼寧卷(2022、2021、2020),河北卷(2022、2021)
考點1阿伏加德羅常數及應用
聚焦核心要點
要點1阿伏加德羅常數與物質的組成及變化
課標指引:了解物質的量及其相關物理量的含義和應用,體會定量研究對化學科學的重要作用。
1.“Vm=22.4 L·mol-1”的適用條件
(1)使用“Vm=22.4 L·mol-1”計算的兩個前提條件:①標準狀況;②氣體。若題中出現物質的體積,先考慮該物質是不是氣體,若為氣體,再考慮是不是標準狀況,只有同時滿足上述兩個條件,才能進行相關計算。
(2)熟記?？嫉臉藴薁顩r下的非氣態物質:H2O、H2O2、NO2、HF、SO3、Br2、烴類(含4個碳以上)、鹵代烴(除CH3Cl外)、醇類(如C2H5OH等)、醛類(甲醛除外)、羧酸及其衍生物等。
2.氧化還原反應中電子的轉移
3.電解質溶液中粒子的數目
(1)看清題目中是否指明溶液的體積。如在pH=13的NaOH溶液中,因溶液體積未知而無法求算其中OH-的數目。
(2)看清溶液中是否有“弱粒子”,即是否存在弱電解質或易水解的“弱粒子”。如1 L 0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液或1 L 0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液中CH3COO-的數目均小于0.1NA(NA表示阿伏加德羅常數的值)。
(3)看清是單一電解質溶液還是多種電解質的混合溶液,若為混合溶液,有時要借助電荷守恒規律來計算某種離子的物質的量及數目。
4.過程的可逆性
(2)弱電解質溶液中各種粒子的數目和濃度,如1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中CH3COO-的數目不能具體確定。
(3)發生水解的鹽溶液中各種粒子的數目和濃度,如1 L 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中 的數目不能具體確定。
易錯辨析
設NA為阿伏加德羅常數的值。判斷下列說法的正誤。
1.0.1 mol·L-1 HClO4溶液中含有的H+數為0.1NA。(　　)
2.2 mol NO與1 mol O2在密閉容器中充分反應后的分子數為2NA。(　　)
×
HClO4為強酸,在溶液中完全電離,則0.1 mol·L-1 HClO4溶液中H+的物質的量濃度為0.1 mol·L-1,由于題中未給出溶液的體積,所以無法計算H+的數目。
×
2 mol NO與1 mol O2恰好完全反應生成2 mol NO2,由于存在平衡2NO2 N2O4,所以充分反應后容器中的分子數小于2NA。
3.11.2 L CH4和22.4 L Cl2(均為標準狀況)在光照下充分反應后的分子數為1.5NA。(　　)
4.78 g Na2O2與足量SO2反應,轉移電子數為NA。(　　)
√
甲烷與氯氣發生取代反應,反應物與生成物的物質的量相等,則反應后的分子數為
×
78 g Na2O2的物質的量為1 mol,1 mol Na2O2與足量SO2反應生成1 mol硫酸鈉,電子轉移了2 mol,則轉移電子的數目為2NA。
要點2阿伏加德羅常數與物質的結構
課標指引:1.從組成、結構等方面認識無機化合物和有機化合物的多樣性。　2.能基于物質的量認識物質的組成及其化學變化,運用物質的量、摩爾質量、氣體摩爾體積、物質的量濃度之間的相互關系進行簡單計算。
1.物質中粒子的數目
(1)一定質量的物質中所含的原子數、分子數、質子數、中子數、電子數等,如1.8 g重水(D2O)中所含的質子數等。
(2)一定質量的有機基團中含有的原子數、質子數、電子數等,如—CH3、—OH等。
2.物質結構中的價鍵數目
(1)確定有機化合物中的價鍵數目要依據其結構式,在依據鍵線式分析時,要防止漏掉C—H。
(2)注意一些特殊物質中的價鍵情況,如芳香族化合物的苯環中不含碳碳雙鍵。
(3)熟記?？嘉镔|中的價鍵數目(設NA表示阿伏加德羅常數的值):1 mol SiO2中含有4NA個Si—O;1 mol金剛石含有2NA個C—C;1 mol白磷中含P—P的數目為6NA等。
(4)注意σ鍵和π鍵的判斷,單鍵都是σ鍵,雙鍵含1個σ鍵和1個π鍵,三鍵含1個σ鍵和2個π鍵;配位鍵屬于σ鍵。
(5)注意原子雜化方式(sp、sp2、sp3)、手性碳原子的判斷,抓住原子的成鍵數目判斷雜化方式,基于碳原子連接原子或原子團判斷手性碳原子。
易錯辨析
設NA為阿伏加德羅常數的值。判斷下列說法的正誤。
1.18 g 含有的中子數為10NA。(　　)
2.標準狀況下,11.2 L苯中 的數目為1.5NA。(　　)
×
標準狀況下,11.2 L苯的物質的量不是0.5 mol,且苯分子中不含碳碳雙鍵。
×
3.100 g CaS與CaSO4的混合物中含有32 g硫,則含有的氧原子數為1.75NA。
(　　)
4.1 mol P4S3( )中所含P—S的數目為6NA。(　　)
√
100 g CaS與CaSO4的混合物中鈣元素、硫元素和氧元素質量總和為100 g,其中硫元素32 g,鈣元素和硫元素的質量之比為40∶32,則鈣元素質量為40 g,故氧元素的質量為100 g-32 g-40 g=28 g,則含有氧原子數為
1分子P4S3中含P—S的數目為6,則1 mol此物質中含P—S的數目為6NA。
√
精研核心命題
命題點1阿伏加德羅常數的常規考查
典例1　(2022·河北卷)設NA為阿伏加德羅常數的值。下列說法正確的是
(　　)
A.3.9 g Na2O2與足量水反應,轉移電子個數為0.1NA
B.1.2 g Mg在空氣中燃燒生成MgO和Mg3N2,轉移電子個數為0.1NA
C.2.7 g Al與足量NaOH溶液反應,生成H2的個數為0.1NA
D.6.0 g SiO2與足量NaOH溶液反應,所得溶液中 的個數為0.1NA
B
解析 Na2O2與水發生反應:2Na2O2+2H2O ══ 4NaOH+O2↑,Na2O2中-1價O變為0價和-2價,反應消耗1 mol Na2O2時轉移1 mol電子,3.9 g Na2O2為 0.05 mol,故轉移電子個數為0.05NA,A錯誤;Mg在空氣中燃燒生成MgO和Mg3N2,Mg由0價升高到+2價,消耗1 mol Mg轉移2 mol電子,1.2 g Mg為0.05 mol,則轉移電子個數為0.1NA,B正確;2.7 g Al為0.1 mol,與NaOH溶液反應生成0.15 mol H2,則生成H2的個數為0.15NA,C錯誤;6.0 g SiO2為0.1 mol,與NaOH溶液反應生成0.1 mol Na2SiO3,由于 發生水解,則所得溶液中
的個數小于0.1NA,D錯誤。
思路剖析解答本題的思路如下:
分析物質的組成及變化 突破選項中的關鍵點
A項:2Na2O2+2H2O══4NaOH+O2↑ Na2O2中-1價O發生歧化變為0價和-2價
B項:Mg MgO+Mg3N2 MgO、Mg3N2中Mg均為+2價, Mg→Mg2+失去2個電子
C項:2Al+2NaOH+2H2O══ 2NaAlO2+3H2↑ n(Al)=0.1 mol,NaOH溶液足量,Al完全反應
D項:SiO2+2NaOH══Na2SiO3+H2O Na2SiO3是強堿弱酸鹽, 發生水解
變式演練(2023·湖南衡陽一模)設NA為阿伏加德羅常數的值,下列說法正確的是(　　)
A.1 mol熔融狀態下的AlCl3中含有Al3+的數目為NA
B.標準狀況下,11.2 L SO3的質量為40 g
C.1 mol·L-1 KCl溶液中,K+的數目為NA
D.常溫常壓下,18 g H2O中含有共價鍵的數目為2NA
D
解析 AlCl3在熔融狀態下不能發生電離,故熔融狀的AlCl3中不含Al3+,A錯誤;標準狀況下,SO3為非氣體,無法計算11.2 L SO3的物質的量,B錯誤;題目未指明溶液的體積,無法計算K+的個數,C錯誤;1個H2O中含有2個H—O,18 g H2O為1 mol,則含有共價鍵的數目為2NA,D正確。
命題點2阿伏加德羅常數的創新考查
典例2　(2023·遼寧卷)我國古代四大發明之一黑火藥的爆炸反應為S+2KNO3+3C ══ K2S+N2↑+3CO2↑。設NA為阿伏加德羅常數的值,下列說法正確的是(　　)
A.11.2 L CO2含π鍵數目為NA
B.每生成2.8 g N2轉移電子數目為NA
C.0.1 mol KNO3晶體中含離子數目為0.2NA
D.1 L 0.1 mol·L-1 K2S溶液中含S2-數目為0.1NA
C
解析 未指明11.2 L CO2所處的溫度和壓強,無法計算,A錯誤;每生成1 mol N2,該反應轉移的電子為12 mol,2.8 g N2為0.1 mol,故轉移的電子數目為1.2NA,B錯誤;KNO3由K+、 構成,0.1 mol KNO3晶體中含離子數目為0.2NA,C正確;1 L 0.1 mol·L-1 K2S溶液中含0.1 mol K2S,由于S2-水解,故溶液中S2-的數目小于0.1NA,D錯誤。
變式演練(2023·湖北八市3月聯考)設NA為阿伏加德羅常數的值,下列說法正確的是(　　)
A.30 g甲醛分子中心原子的價層電子對數為4NA
B.12 g C60和12 g金剛石均含有NA個碳原子
C.標準狀況下22.4 L SO2與11.2 L O2充分反應后的分子總數為NA
D.1 mol K3[Fe(CN)6]中含有σ鍵數目為24NA
B
解析 HCHO中C原子的價層電子對數為 +3=3,30 g 甲醛為
1 mol,則中心原子的價層電子對數為3NA,A錯誤;金剛石和C60都是碳元素組成的單質,12 g C60和12 g金剛石含有碳原子個數均為NA,B正確;SO2和O2反應生成SO3的反應為可逆反應,標準狀況下1 mol SO2和0.5 mol O2完全反應不能生成1 mol SO3,則反應后的分子總數大于NA,C錯誤;K3[Fe(CN)6]中每個碳氮三鍵中含有1個σ鍵,配位鍵也屬于σ鍵,則1 mol K3[Fe(CN)6]中含12 mol σ鍵,即含有σ鍵的數目為12NA,D錯誤。
【思維建模】解答阿伏加德羅常數及應用類題目的方法
訓練分層落實
1.(2023·浙江6月選考)NA為阿伏加德羅常數的值,下列說法正確的是(　　)
A.4.4 g C2H4O中含有σ鍵數目最多為0.7NA
B.1.7 g H2O2中含有氧原子數為0.2NA
C.向1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液通氨氣至中性,銨根離子數為0.1NA
D.標準狀況下,11.2 L Cl2通入水中,溶液中氯離子數為0.5NA
A
解析 1個C2H4O中含有6個σ鍵和1個π鍵(乙醛)或7個σ鍵(環氧乙烷),4.4 g C2H4O的物質的量為0.1 mol,則含有σ鍵數目最多為0.7NA,A正確;1.7 g H2O2的物質的量為0.05 mol,則含有氧原子數為0.1NA,B錯誤;向1 L 0.1 mol·L-1CH3COOH溶液通氨氣至中性,溶液中存在電荷守恒關系: c(CH3COO-)+c(OH-)=c( )+c(H+),中性溶液中c(OH-)=c(H+),則c(CH3COO-)=c( ),再根據元素守恒:n(CH3COO-)+n(CH3COOH)=0.1 mol,得出銨根離子數小于0.1NA,C錯誤;標準狀況下,11.2 L Cl2的物質的量為0.5 mol,通入水中后只有一部分Cl2與水反應生成H+、Cl-和HClO,所以溶液中氯離子數小于0.5NA,D錯誤。
2.(2023·廣東卷)設NA為阿伏加德羅常數的值。侯氏制堿法涉及NaCl、NH4Cl和NaHCO3等物質。下列敘述正確的是(　　)
A.1 mol NH4Cl含有的共價鍵數目為5NA
B.1 mol NaHCO3完全分解,得到的CO2分子數目為2NA
C.體積為1 L的1 mol·L-1NaHCO3溶液中, 數目為NA
D.NaCl和NH4Cl的混合物中含1 mol Cl-,則混合物中質子數為28NA
D
解析 NH4Cl由 和Cl-構成,則1 mol NH4Cl含有的共價鍵數目為4NA,A錯誤;NaHCO3的分解反應為2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O,故1 mol NaHCO3完全分解,得到的CO2分子數目為0.5NA,B錯誤;體積為1 L的1 mol·L-1 NaHCO3溶液中,含1 mol NaHCO3,由于 發生水解和電離,故含有 的數目小于NA,C錯誤;一個NaCl和一個NH4Cl含有的質子數均為28,NaCl和NH4Cl的混合物中含1 mol Cl-,則混合物的物質的量為1 mol,含有的質子數為28NA,D正確。
3.(2023·全國甲卷)NA為阿伏加德羅常數的值。下列敘述正確的是(　　)
A.0.50 mol異丁烷分子中共價鍵的數目為6.5NA
B.標準狀況下,2.24 L SO3中電子的數目為4.00NA
C.1.0 L pH=2的H2SO4溶液中H+的數目為0.02NA
D.1.0 L 1.0 mol·L-1的Na2CO3溶液中 的數目為1.0NA
A
解析 每個異丁烷(結構簡式為 )分子中有13個共價鍵,故0.50 mol異丁烷分子中共價鍵的數目為6.5NA,A正確;標準狀況下,SO3是固體,B錯誤;pH=2的H2SO4溶液中c(H+)=0.01 mol·L-1,1.0 L該溶液中H+的數目為0.01NA,C錯誤;1.0 L 1.0 mol·L-1的Na2CO3溶液中,含溶質Na2CO3的物質的量是1 mol,由于 發生水解,則實際存在的 的數目小于1.0NA,D錯誤。
練易錯·避陷阱
4.(2023·河北唐山一模)設NA為阿伏加德羅常數的值。下列說法正確的是
(　　)
A.28 g晶體Si中Si—Si數目為4NA
B.100 g質量分數為17%的H2O2水溶液中極性鍵數目為NA
C.一定條件下,32 g SO2與足量O2反應,轉移的電子數為NA
D.18 g重水(D2O)中含有的質子數為9NA
D
解析 晶體硅中每個硅原子與周圍的4個硅原子形成4個共價鍵,由均攤法可知,每個硅原子占有2個共價鍵,28 g晶體Si的物質的量為1 mol,則含有Si—Si數目為2NA,A錯誤;100 g質量分數為17%的H2O2水溶液中H2O2的物質的量為0.5 mol,H2O2的結構式為H—O—O—H,故0.5 mol H2O2含有極性鍵的數目為NA,但是溶劑水分子中也含有極性鍵,B錯誤;SO2與O2的反應為可逆反應,不能計算參加反應的SO2的物質的量,故無法計算轉移的電子數,C錯誤;D2O的摩爾質量為20 g·mol-1,1個D2O中含有的質子數為10,18 g重水(D2O)中含有的質子數為 ×10NA mol-1=9NA,D正確。
5.(2023·安徽合肥一模)設NA為阿伏加德羅常數的值。下列敘述正確的是
(　　)
A.32 g甲醇中含有C—H的數目為4NA
B.常溫常壓下,2.0 g D2O中含有的質子數和中子數均為NA
C.1 mol N2和3 mol H2充分反應后的混合氣體中原子數小于8NA
D.25 ℃時,1 L pH=12的Ba(OH)2溶液中含有OH-的數目為0.02NA
B
解析 1個甲醇分子含有3個C—H,32 g甲醇為1 mol,則含有C—H的數目為3NA,A錯誤;1個D2O含有10個質子和10個中子,2.0 g D2O為0.1 mol,則含有質子數和中子數均為NA,B正確;1 mol N2和3 mol H2反應過程中原子總數保持不變,故充分反應后混合氣體中原子總數為8NA,C錯誤;25 ℃時,pH=12的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=10-2 mol·L-1,則1 L該溶液中含有OH-的數目為10-2 mol·L-1×1 L×NA mol-1=0.01NA,D錯誤。
6.(2023·陜西榆林一模)設NA為阿伏加德羅常數的值。下列說法正確的是
(　　)
A.1 mol CH≡CH中含有的共用電子對的數目為3NA
B.1.0 mol·L-1的AlCl3溶液中含有的陰離子總數為3NA
C.1.7 g羥基(—OH)和1.7 g OH-中含有的質子數均為0.9NA
D.20 mL 18 mol·L-1濃硫酸與足量銅反應轉移的電子數為0.36NA
C
解析 1個CH≡CH分子中含有2個碳氫單鍵和1個碳碳三鍵,則1 mol CH≡CH中含有的共用電子對的數目為5NA,A錯誤;只有溶液的濃度,缺少溶液的體積,不能計算微粒的數目,B錯誤;1個羥基(—OH)和1個OH-所含的質子數均為9,1.7 g 羥基(—OH)和1.7 g OH-中含有的質子數均為0.9NA,C正確;n(H2SO4)=18 mol·L-1×20×10-3 L=0.36 mol,若0.36 mol硫酸完全反應,則轉移的電子數為0.36NA,但隨著反應的進行,濃硫酸變成稀硫酸,稀硫酸與銅不反應,故轉移的電子數小于0.36NA,D錯誤。
練預測·押考向
7.甲酸甲酯常用作殺菌劑、熏蒸劑和煙草處理劑,可由甲酸和甲醇反應制得。設NA為阿伏加德羅常數的值。下列有關說法正確的是(　　)
A.pH=3的甲酸溶液中氫離子數目為1×10-3NA
B.0.5 mol甲酸甲酯中含有sp3雜化的原子數目為NA
C.50 g質量分數為64%的甲醇水溶液中含有σ鍵數目為5NA
D.甲醇燃料電池中,每消耗22.4 L(標準狀況)甲醇,轉移電子數目為6NA
B
解析 甲酸溶液的體積未知,無法計算氫離子數目,A錯誤;甲酸甲酯中有1個碳原子和1個氧原子采用sp3雜化,則0.5 mol甲酸甲酯中采用sp3雜化的原子數目為NA,B正確;50 g質量分數為64%的甲醇水溶液中,m(CH3OH)=32 g, m(H2O)=18 g,二者均為1 mol,1 mol CH3OH中σ鍵數目為5NA,1 mol H2O中σ鍵數目為2NA,故50 g該溶液中σ鍵數目為7NA,C錯誤;標準狀況下,甲醇為液體,22.4 L甲醇的物質的量不是1 mol,D錯誤。
8.中科院上海高研院在二氧化碳電催化轉化研究中取得重要進展。通過調控N-carbon的孔道結構和表面活性位構型,成功實現了CO2直接轉化生成乙醇。設NA為阿伏加德羅常數的值,下列說法正確的是(　　)
A.標準狀況下,5.6 L CO2中所含電子的數目為4NA
B.25 ℃時,C2H5OH所含共價鍵的數目為8NA
C.0.1 mol乙醇和0.2 mol乙酸發生酯化反應,最多可生成0.1NA個乙酸乙酯
D.CO2電催化過程中,每生成1 mol乙醇,轉移電子的數目為12NA
D
解析 標準狀況下5.6 L CO2為0.25 mol,1 mol CO2中含22 mol電子,故標準狀況下5.6 L CO2中含電子的數目為5.5NA,A錯誤;不確定乙醇的物質的量,不能計算其所含共價鍵的數目,B錯誤;乙醇和乙酸發生的酯化反應是可逆反應,不能進行到底,故生成乙酸乙酯的數目小于0.1NA,C錯誤;電催化過程中由CO2生成乙醇的過程中碳元素由+4價降低到-2價,故每生成1 mol乙醇,轉移電子的數目為12NA,D正確。
考點2物質的量濃度及溶液配制
聚焦核心要點
要點1一定物質的量濃度溶液的配制及誤差分析
課標指引:初步學會配制一定物質的量濃度的溶液等化學實驗基礎知識和基本技能。
1.了解一定物質的量濃度溶液的配制流程(以配制一定物質的量濃度的NaCl溶液為例)
微點歸納
配制一定質量分數溶液的步驟及儀器
步驟:計算溶質、溶劑的質量→稱量或量取→攪拌、溶解→裝瓶、貼標簽等。
所需儀器:托盤天平(電子天平)、藥匙、量筒、燒杯、玻璃棒、細口瓶。
2.一定物質的量濃度溶液配制的誤差分析及方法
(1)誤差分析的思維流程
(2)視線引起誤差的分析方法
①定容時,仰視容量瓶刻度線(圖1),導致溶液體積偏大,配制溶液的濃度偏低。
②定容時,俯視容量瓶刻度線(圖2),導致溶液體積偏小,配制溶液的濃度偏高。
要點2有關物質的量濃度的計算
課標指引:運用物質的量、摩爾質量、氣體摩爾體積、物質的量濃度之間的相互關系進行簡單計算。
1.計算物質的量濃度的基本方法
2.計算物質的量濃度的三個技巧
換算 公式 溶液中溶質的質量分數與物質的量濃度之間的換算: ;c為溶質的物質的量濃度,單位為mol·L-1;ρ為溶液的密度,單位為g·cm-3,w為溶質的質量分數,M為溶質的摩爾質量,單位為g·mol-1
質量 守恒 ①化學反應前后,反應物和生成物的總質量相等(即元素的種類和質量不變);
②稀釋前后,溶質的質量(或物質的量)保持不變:
c(濃)×V(濃)=c(稀)×V(稀)
電荷 守恒 溶液呈電中性,溶液中陽離子所帶正電荷總數等于陰離子所帶負電荷總數
精研核心命題
命題點1配制溶液的操作及儀器的選擇
典例1　(1)(2022·廣東卷,17節選)下列關于250 mL容量瓶的操作,正確的是
　　　(填字母)。
C
(2)(2022·全國乙卷,27節選)由CuSO4·5H2O配制CuSO4溶液,下列儀器中不需要的是　　　　　　　　　　(填儀器名稱)。
分液漏斗、球形冷凝管
解析 (1)使用容量瓶過程中,不能用手等觸碰瓶口,以免污染試劑,A錯誤;定容時,不能仰視或俯視,B錯誤;向容量瓶中轉移液體時,需用玻璃棒引流,玻璃棒下端位于刻度線以下,同時玻璃棒不能接觸容量瓶口,C正確;定容完成后,蓋上瓶塞,將容量瓶來回顛倒,將溶液搖勻,顛倒過程中,左手食指抵住瓶塞,防止瓶塞脫落,右手扶住容量瓶底部,防止容量瓶從左手掉落,D錯誤。
(2)由CuSO4·5H2O固體配制硫酸銅溶液時,需用天平稱量一定質量的CuSO4·5H2O固體,將稱量好的固體放入燒杯中,用量筒量取一定體積的水溶解CuSO4·5H2O,故用不到的儀器有分液漏斗和球形冷凝管。
變式演練(2023·廣東深圳一模)稀硫酸的配制:
(1)配制100 mL 0.3 mol·L-1的H2SO4溶液,需6 mol·L-1 H2SO4溶液的體積為
　　　　 mL。
(2)在實驗室配制上述溶液的過程中,下圖所示儀器,需要用到的是
　　　　　　　(填儀器名稱)。
5.0
100 mL容量瓶
解析 (1)根據稀釋規律c1V1=c2V2可知,配制100 mL 0.3 mol·L-1的H2SO4溶液,需6 mol·L-1 H2SO4溶液的體積為
命題點2有關物質的量濃度的計算
典例2　(2022·海南卷)在2.8 g Fe中加入100 mL 3 mol·L-1 HCl溶液,Fe完全溶解。設NA代表阿伏加德羅常數的值,下列說法正確的是(　　)
A.反應轉移電子為0.1 mol
B.HCl溶液中Cl-數為3NA
C.2.8 g 56Fe含有的中子數為1.3NA
D.反應生成標準狀況下氣體3.36 L
A
解析 Fe與HCl溶液發生反應:Fe+2HCl ══ FeCl2+H2↑, n(Fe)= =0.05 mol,n(HCl)=0.1 L×3 mol·L-1=0.3 mol,而0.05 mol Fe完全反應需要0.1 mol HCl,故Fe不足量,按Fe進行計算。1 mol Fe反應時轉移2 mol電子,則0.05 mol Fe反應轉移電子為0.1 mol,A正確;HCl完全電離,則HCl溶液中Cl-數目為0.3NA,B錯誤;1個56Fe含有28個中子,2.8 g 56Fe為0.05 mol,則含有中子數為1.4NA,C錯誤;0.05 mol Fe完全反應生成0.05 mol H2,0.05 mol H2在標準狀況下的體積為0.05 mol×22.4 L·mol-1=1.12 L,D錯誤。
思路剖析解答本題的思路如下:
(1)寫出化學方程式:Fe+2HCl ══ FeCl2+H2↑,計算n(Fe)和n(HCl)的值。
(2)結合化學方程式進行過量計算,按不足量物質進行相關計算,對各選項進行合理判斷。
典例3　(2022·廣東卷,17節選)食醋是烹飪美食的調味品,有效成分主要為醋酸(用HAc表示)。配制250 mL 0.1 mol·L-1的HAc溶液,需5 mol·L-1 HAc溶液的體積為　　　　 mL。
5.0
解析 配制0.1 mol·L-1HAc溶液過程中n(HAc)保持不變,根據稀釋定律可得: 0.250 L×0.1 mol·L-1=5 mol·L-1×V(HAc),解得V(HAc)=5×10-3 L=5.0 mL。
變式演練(2023·河北邯鄲模擬)(1)配制250 mL 0.10 mol·L-1 CH3COONa溶液,需要稱量醋酸鈉晶體(CH3COONa·3H2O,M=136 g·mol-1)的質量為　　　　　。
(2)實驗需要的儀器有天平、藥匙、玻璃棒、量筒、
(從下列圖中選擇,寫出名稱)。
3.4 g
燒杯、膠頭滴管、250 mL容量瓶
解析 (1)配制250 mL 0.10 mol·L-1 CH3COONa溶液,需要稱量醋酸鈉晶體的質量為0.250 L×0.10 mol·L-1×136 g·mol-1=3.4 g。
【思維建模】
解答物質的量濃度及溶液配制類題目的方法
(1)結合一定物質的量濃度溶液的配制步驟選擇儀器,依據
(2)選擇合適的依據計算物質的量濃度,分析題中提供的數據,確定依據定義式、換算關系、稀釋定律還是電荷守恒來計算物質的量濃度。
訓練分層落實
練真題·明考向
1.(2023·全國甲卷)實驗室將粗鹽提純并配制0.100 0 mol·L-1的NaCl溶液。下列儀器中,本實驗必須用到的有(　　)
①天平?、跍囟扔嫛、圹釄濉、芊忠郝┒贰、萑萘科俊、逕、叩味ü堋、嗑凭珶?br/>A.①②④⑥ B.①④⑤⑥
C.②③⑦⑧ D.①⑤⑥⑧
D
解析 粗鹽提純過程中涉及的實驗操作包括溶解、過濾、蒸發和結晶,題給儀器中要用到的有⑥⑧;由固體NaCl配制0.100 0 mol·L-1的NaCl溶液,題給儀器中要用到的有①⑤⑥。
2.(2020·全國卷Ⅰ,27節選)由FeSO4·7H2O固體配制0.10 mol·L-1FeSO4溶液,需要的儀器有藥匙、玻璃棒、 (從下列圖中選擇,寫出名稱)。
燒杯、量筒、托盤天平
練易錯·避陷阱
3.(2023·湖北黃岡中學模擬)配制100 mL 1.0 mol·L-1 NaOH溶液的操作如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.操作1前可用托盤天平、稱量紙、藥匙稱取質量為4.0 g的NaOH固體
B.操作1中NaOH完全溶解后,為避免吸收空氣中CO2,應立刻進行操作2
C.操作4中如果俯視刻度線定容,所配NaOH溶液濃度偏大
D.將100 mL 1.0 mol·L-1的NaOH溶液加熱蒸發50 g水后,物質的量濃度變為2.0 mol·L-1
C
解析 應在小燒杯中稱取質量為4.0 g的NaOH固體,A錯誤;操作1中NaOH完全溶解后,應冷卻到室溫,再進行操作2,B錯誤;操作4中如果俯視刻度線定容,加入水的體積偏少,所配NaOH溶液濃度偏大,C正確;將100 mL 1.0 mol·L-1的NaOH溶液加熱蒸發50 g水后,剩余溶液的密度不是1 g·mL-1,溶液的體積不為50 mL,則物質的量濃度不是2.0 mol·L-1,D錯誤。
4.(2023·上海楊浦區二模)室溫下,甲同學配制5%的NaCl溶液100 g,乙同學配制0.5 mol·L-1的NaCl溶液100 mL(已知室溫下NaCl的溶解度為36 g/100 g水),下列說法正確的是(　　)
A.所需溶質的質量相同
B.所需儀器均包括100 mL容量瓶
C.所配溶液均為不飽和溶液
D.所配溶液質量相同
C
解析 100 g 5%氯化鈉溶液中氯化鈉的質量為100 g×5%=5 g,100 mL 0.5 mol·L-1氯化鈉溶液中氯化鈉的質量為0.5 mol·L-1×0.1 L×58.5 g·mol-1≈
2.9 g,100 g氯化鈉飽和溶液中氯化鈉的質量為 ≈26.5 g,則5%氯化鈉溶液和0.5 mol·L-1氯化鈉溶液均為不飽和溶液,C正確;5%氯化鈉溶液和0.5 mol·L-1氯化鈉溶液中氯化鈉的質量不同,A錯誤;配制100 g 5%氯化鈉溶液不需要用到100 mL容量瓶,B錯誤;氯化鈉溶液的密度大于1 g·mL-1,則100 mL氯化鈉溶液的質量大于100 g,D錯誤。
練預測·押考向
5.某營養液中含有KCl、K2SO4、NaCl三種溶質,實驗測得部分離子的濃度如圖甲所示。取200 mL該營養液加水稀釋,測得Na+的濃度(c)隨溶液體積(V)的變化如圖乙曲線所示。下列判斷錯誤的是(　　)
A.圖甲中X離子是
B.圖乙中c1=8.0
C.營養液中NaCl與K2SO4的物質的量之比為2∶1
D.營養液中KCl的濃度為2.0 mol·L-1
D
解析 取200 mL該營養液加水稀釋,由圖乙可得:c1 mol·L-1×0.2 L=1.6 mol·L-1×1 L,則有c1=8.0,即該營養液中c(Na+)=8.0 mol·L-1,B正確;圖甲中X的濃度為4.0 mol·L-1,則X離子是 ,A正確;營養液中,n(NaCl)=8.0 mol·L-1 ×V L=8.0V mol(V為營養液的體積數值),n(K2SO4)=4.0 mol·L-1×V L=4.0V mol,則其物質的量之比為2∶1,C正確;營養液中c(K2SO4)=c( )=4.0 mol·L-1,則由K2SO4提供的c(K+)=8.0 mol·L-1,圖甲中c(K+)=9.0 mol·L-1,推知c(KCl)=9.0 mol·L-1-8.0 mol·L-1=1.0 mol·L-1,D錯誤。
6.測定食醋中總酸度有以下步驟:①將食醋精確稀釋到原來體積的10倍;②用燒堿固體配制100 mL濃度約為0.1 mol·L-1的溶液;③用鄰苯二甲酸氫鉀固體標定步驟②所得溶液;④用移液管取20.00 mL待測液;⑤用已知濃度NaOH溶液滴定。以下對應步驟中的操作及選用儀器均正確的是(　　)
B
解析 將食醋精確稀釋到原來體積的10倍,配制一定體積的溶液需要用到的儀器是容量瓶等,A錯誤;因為需要標定,步驟②是粗配溶液,0.4 g NaOH的物質的量為0.01 mol,100 mL蒸餾水為0.1 L,則濃度約為0.1 mol·L-1,B正確;用鄰苯二甲酸氫鉀標定NaOH時,終點溶液顯堿性,應用酚酞作指示劑,C錯誤;步驟⑤是用NaOH溶液進行滴定,滴定管的刻度從上到下逐漸增大,而圖中儀器刻度從上到下逐漸減小,D錯誤。
突破高考題型(二)化學常用計算方法
突破點1　熱重分析及應用
核心歸納
高考指引:近幾年,高考試題在選擇題、化工流程題、實驗綜合題中考查了熱重分析法及其應用,根據加熱過程中,固體物質的質量變化,確定物質的組成、含量等,突出對“宏觀辨識與微觀探析”“證據推理與模型認知”等化學學科核心素養的考查。
1.熱重分析法的原理
使待測樣品處于一定的溫度程序(升/降/恒溫)控制下,觀察樣品的質量隨溫度或時間的變化過程,獲取失重比例、失重溫度(起始點、峰值、終止點……)以及分解殘留量等相關信息,進行分析計算,確定剩余物質的成分。
2.熱重曲線
熱重曲線是指使用熱天平記錄的熱分析曲線,縱坐標為試樣質量或殘留率,橫坐標為溫度或時間。通過對熱重曲線的分析,我們可以知道樣品及其可能產生的中間產物的組成、熱穩定性、分解情況及生成的產物等與質量相聯系的信息。
(1)圖中T1 ℃為起始溫度,T5 ℃為終止溫度。對于含有結晶水的某固體加熱分解反應的過程主要有兩個變化階段:T1→T2 ℃為固體失去結晶水的過程;T3→T4 ℃為M固體分解的過程。對于具體的物質還可能發生分步反應失去結晶水或失去結晶水的固體分解生成多種物質。
(2)失去結晶水的固體可能為鹽或氧化物,
隨著溫度的升高,繼續分解可能失去一些揮發性的物質,如NH3、CO2、CO等氣體,而金屬元素一般以化合態殘留在最終產物中。
解析 根據題意分析可知,W為H、X為B、Y為N、Z為O。X(B)的單質常溫下為固體,A錯誤;根據元素非金屬性越強,其最高價氧化物的水化物酸性越強,則最高價氧化物的水化物酸性:X(H3BO3)200 ℃以下熱分解時無刺激性氣體逸出,則說明失去的是水,若100~200 ℃階段熱分解失去4個H2O,則質量保留百分數為
真題感悟
1.(2022·全國乙卷)化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于電訊器材、高級玻璃的制造。W、X、Y、Z為短周期元素,原子序數依次增加,且加和為21。YZ2分子的總電子數為奇數,常溫下為氣體。該化合物的熱重曲線如圖所示,在200 ℃以下熱分解時無刺激性氣體逸出。下列敘述正確的是(　　)
A.W、X、Y、Z的單質常溫下均為氣體
B.最高價氧化物的水化物酸性:YC.100~200 ℃階段熱分解失去4個W2Z
D.500 ℃熱分解后生成固體化合物X2Z3
D
思路剖析推斷W、X、Y、Z四種元素的思路如下:
(1)W、X、Y、Z為短周期元素,原子序數依次增加,且加和為21。
(2)化合物(YW4X5Z8·4W2Z)的熱重曲線中,在200 ℃以下熱分解時無刺激性氣體逸出,推測失去水,即W為H,Z為O。
(3)YZ2分子的總電子數為奇數,常溫下為氣體,則Y為N;四種元素的原子序數依次增加,且加和為21,則X為B。
2.(2023·山東卷,18節選)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高純硅的重要原料,常溫下為無色液體,沸點為31.8 ℃,熔點為-126.5 ℃,易水解。
采用如下方法測定溶有少量HCl的SiHCl3的純度。
m1 g樣品經水解、干燥等預處理過程得硅酸水合物后,進行如下實驗操作:①　　　,②　　　(填操作名稱),③稱量等操作,測得所得固體氧化物質量為m2g,從下列儀器中選出①、②中需使用的儀器,依次為　　　　(填大寫字母)。
測得樣品純度為　　　　　　　　　(用含m1、m2的代數式表示)。
灼燒
干燥
A、C
解析 樣品經水解、干燥等預處理后,得到H2SiO3;再將H2SiO3置于坩堝中灼燒,轉化為SiO2,然后將坩堝放入干燥器中干燥,反復2~3次后稱量,m2 g即為所得固體氧化物SiO2的質量。依據上述分析,實驗操作①為灼燒,②為干燥,①、②中需使用的儀器分別為A、C。
SiHCl3純度測定過程中有以下關系式:SiHCl3~H2SiO3~SiO2,由此可知
【思維建?！?br/>解答熱重曲線及分析類題目的方法
分析圖像,明確坐標含義 分析失重圖像,橫坐標一般是分解的溫度,縱坐標一般為剩余固體的質量或固體殘留率
依據性質,猜測各段反應 含結晶水的鹽加熱失重時一般先失去部分或全部結晶水,再失去非金屬氧化物,失重最后一般為金屬氧化物或金屬,晶體中金屬質量不減少,仍在殘留固體中
整合數據,驗證猜測結果 根據縱坐標的數據變化或題目給定的數據,根據金屬原子守恒,即可求出失重后物質的化學式,或者判斷出發生的化學反應
　　　　　　　　　　 　　　。
考向預測
(2023·江蘇鹽城模擬)CO2的資源化利用能有效減少CO2排放,充分利用碳資源。CaO可在較高溫度下捕集CO2,在更高溫度下將捕集的CO2釋放并利用。CaC2O4·H2O熱分解可制備CaO,CaC2O4·H2O加
熱升溫過程中固體的質量變化如圖所示。
(1)寫出400~600 ℃范圍內分解反應的化學方程式:
　　　　　　　 　　　　　　。
(2)與CaCO3熱分解制備的CaO相比,CaC2O4·H2O熱分解制備的CaO具有更好的CO2捕集性能,其原因是
CaC2O4·H2O熱分解放出更多的氣體,制得的CaO更加疏松多孔
(2)CaC2O4·H2O分解產生更多的氣體,導致制得的CaO更加疏松多孔,接觸面積更大,捕集CO2的性能更好。
突破點2　物質含量及滴定計算
核心歸納
高考指引:近幾年,高考試題在綜合實驗題、化工流程題中重點考查了滴定法的原理及應用,以氧化還原滴定為主,兼顧考查氧化還原反應的計算、“關系式”法的應用等,突出對“證據推理與模型認知”化學學科核心素養的考查。
1.滴定計算中的“關系式”法
(1)“關系式”法表示兩種或多種物質之間物質的量關系的一種簡化式子。在多步反應中,可以將最初反應物與最終生成物之間的物質的量關系表示出來,把多步計算簡化成一步計算。
(2)確定“關系式”的依據
①依據多個反應方程式,根據某物質(或元素)確定關系式;
②根據守恒關系(如原子守恒、得失電子守恒等)確定關系式。
2.滴定計算中的“守恒”法
(1)元素守恒:根據化學反應的實質是原子的重新組合,反應前后各原子的種類和數目保持不變。
(2)得失電子守恒:利用滴定法測定物質含量時,多步連續氧化還原反應可以通過得失電子守恒建立關系式,并進行相關計算。
真題感悟
1.(2023·湖北卷,18節選)學習小組探究了銅的氧化過程及銅的氧化物的組成?；卮鹣铝袉栴}。
(1)用足量NaOH處理某實驗新制的溶液得到沉淀X,元素分析表明X為銅的氧化物,提純干燥后的X在惰性氛圍下加熱,m g X完全分解為n g黑色氧化物Y, 。X的化學式為　 。
CuO2　
(2)取含X粗品0.050 0 g(雜質不參加反應)與過量的酸性KI完全反應后,調節溶液至弱酸性。以淀粉為指示劑,用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3標準溶液滴定,滴定終點時消耗Na2S2O3標準溶液15.00 mL。
標志滴定終點的現象是__________________________________________
　　　　　　 　　　　　　　　　　　　,粗品中X的相對含量為　　　　　。
當滴入最后半滴Na2S2O3溶液,錐形瓶中溶液藍色消失,且在半分鐘內不變色,說明到達滴定終點
96%
2.(2022·重慶卷,15節選)電子印制工業產生的某退錫廢液含硝酸、錫化合物及少量Fe3+和Cu2+等,對其處理的流程如圖。
Na2SnO3產品中錫含量的測定:
稱取產品1.500 g,用大量鹽酸溶解,在CO2保護下,先用Al片將Sn4+還原為Sn2+,再用0.100 0 mol·L-1 KIO3標準溶液滴定,以淀粉作指示劑。滴定過程中I被還原為I-,終點時消耗KIO3溶液20.00 mL。
(1)終點時的現象為____________________________________________
　　　　　　　　　,產生I2的離子反應方程式為
　　　 　。
(2)產品中Sn元素的質量分數為　　　　%。(可能用到的相對原子質量:Sn-119)
滴入最后半滴KIO3標準溶液,溶液由無色變為藍色,
且半分鐘內不褪色
+5I-+6H+ ══ 3I2+3H2O
47.60
思路剖析計算產品中Sn元素的質量分數的思路如下:
(2)根據滴定反應原理,確定Sn2+與KIO3的關系式,并結合滴定數據進行計算。
【思維建?！?br/>利用“關系式”法解答滴定計算題的步驟
考向預測
1.(2023·四川綿陽模擬)測定三草酸合鐵酸鉀
K3[Fe(C2O4)3]·3H2O中鐵的含量。
(1)稱量m g樣品置于錐形瓶中,溶解后加稀硫酸酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至終點。滴定終點的現象是_______________________________
　　　　　　　　　　　　。
(2)向上述溶液中加入過量銅粉至反應完全后,過濾、洗滌,將濾液及洗滌液全部收集到錐形瓶中。加稀硫酸酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至終點,消耗KMnO4溶液V mL。該晶體中鐵元素的質量分數的表達式
為　　　　　 　。
滴入最后半滴KMnO4溶液,溶液出現
粉紅色,且半分鐘內不褪色　
2.(2023·河南新鄉模擬)為測定V2O5產品的純度,某同學準確稱取V2O5產品2.000 g,加入足量稀硫酸使其完全反應生成(VO2)2SO4,并配成250 mL溶液。取出25.00 mL溶液用0.100 0 mol·L-1的H2C2O4標準溶液滴定,滴定到終點時消耗標準液10.00 mL。
(1)已知滴定過程中H2C2O4被氧化為CO2, (黃色)被還原為VO2+(藍色),該反應的離子方程式為　　 　　　　　。
(2)該產品的純度為　　　　　　　　。
91.00%

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