求化学有关计算物质的量和摩尔质量,气体摩尔体积的方法

求化学有关计算物质的量和摩尔质量,气体摩尔体积的方法
求化学有关计算物质的量和摩尔质量,气体摩尔体积的方法

求化学有关计算物质的量和摩尔质量,气体摩尔体积的方法
1. 物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一,符号是n,用来表示物质所含粒子的多少,其单位是摩尔（mol）.物质的量（n）和它的单位（mol）把宏观的质量、体积与微观粒子联系起来,这大大方便了计算和粒子的计数.
2. 摩尔质量是指单位物质的量的物质所具有的质量,符号是M,常用单位是g/mol或kg/mol.将物质的质量换算成物质的量,换算成粒子数,将气体物质质量换算成体积（标准状况）,都要通过摩尔质量这一桥梁进行.
3. 气体摩尔体积是指单位物质的量的气体所占的体积,符号是 ,常用的单位是L/mol或m3/mol,知道了气体摩尔体积,可以计算气体体积或气体物质的量,三者存在下列关系： ,标准状况下气体摩尔体积约为22.4L/mol.
4. 物质的量浓度是以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,用公式表示为： ,它常用的单位是mol/L或mol/m3.公式中的V指的是溶液的体积,而不是溶剂的体积；若已知溶液的密度,可与溶质的质量分数相互换算.即
5. 配制一定物质的量浓度的溶液,一般分为以下几步：①计算；②称量；③溶解；④转移；⑤洗涤；⑥定容；⑦摇匀.配制一定物质的量浓度溶液的主要仪器是容量瓶,还有托盘天平、烧杯、量筒或滴定管、玻璃棒、胶头滴管、药匙等.容量瓶上标有体积（mL）和温度（℃）,是比较精密的仪器,它的容积是在指定温度下测量出来的,故一定在指定温度下使用.
二. 二个无关
物质的量、质量、粒子数的多少均与温度及压强的高低无关；物质的量浓度的大小与所取该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）,即同一溶液,无论取出多大体积,其各种浓度（物质的量浓度、溶质的质量分数、离子浓度）均不变.
三. 三个规律
1. 质量守恒定律是指参加化学反应的各物质的质量总和,等于反应后生成的各物质的质量总和.质量守恒定律表现出三不变：反应前后元素种类不变；反应前后原子个数不变；反应前后质量不变.
2. 阿伏加德罗定律是指同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子,又称之为“四同定律”.注意：①使用范围：气体；②使用条件：同温、同压、同体积；③特例：气体摩尔体积.根据阿伏加德罗定律及条件可推出各种推论,但要注意使用条件：
推论1：同温同压下,气体的体积之比等于其物质的量之比,即 （特例：在0℃,1atm时,1mol气体体积为22.4L）
推论2：同温同体积下,气体的压强比等于物质的量之比,即 .
推论3：同温同压下,同体积的任何气体在质量之比,等于摩尔质量之比,等于其密度比,即 .
推论4：同温同压下,同质量的气体体积比等于摩尔质量之反比,即 .
推论5：同温同压下,任何气体的密度之比等于摩尔质量之比,即 .
推论6：同温同体积下,等质量的任何气体,它们的压强比等于其摩尔质量的倒数比,即 .
推论7：同温同压下,对于摩尔质量相同的气体,其质量与分子个数成正比,即 .
3. 稀释定律是指稀释前后溶质的质量、物质的量等保持不变.据此可以进行溶液稀释的计算.
四. 六个关系
1. 物质的量与摩尔的关系
物质的量和长度、质量、时间、电流强度等概念一样,是一个物理量的整体名词.“物质的量”不得化简或增添任何字,它是表示物质含有阿伏加德罗常数个粒子的物理量.摩尔是物质的量的单位. 中含有阿伏加德罗常数个碳原子,把这么多的 原子确定为1mol.如果某种物质含有阿伏加德罗常数个结构粒子,则该物质的物质的量就是1mol.因为阿伏加德罗常数数字庞大,所以摩尔是计算数目庞大的微观粒子的一种单位.使用摩尔时应具体指明粒子的名称,这些粒子可以是分子、离子、原子、电子等,也可以是这些粒子的特定组合（如空气）,只有这样才有完整明确的意义.
2. 阿伏加德罗常数与 的关系
有的同学认为阿伏加德罗常数就是 ,这种认识是不对的.阿伏加德罗常数的定义值是指 中所含的原子数. 这个数字是阿伏加德罗常数的近似值,两者在数字上是有区别的.而且阿伏加德罗常数不是纯数,其符号是NA,单位是 ,最新测定的数据是 .这好比 与3.14一样.因此,在叙述摩尔概念时,不能说含 个粒子的物质的物质的量为1mol；而只能说含阿伏加德罗常数个结构粒子的物质的物质的量是1mol（即每摩物质含有阿伏加德罗常数个结构粒子）
3. 摩尔质量与化学式式量的关系
单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量,“单位物质的量”具体指1mol.
摩尔质量在数字上等于1mol物质的质量,即阿伏加德罗常数个结构粒子的总质量.它的单位如果用克/摩,则摩尔质量与粒子的式量（如相对原子质量,相对分子质量等）在数值上相等,但二者在概念上是完全不同的,单位也不一样.如 的摩尔质量是 .
4. 物质的量与物质的质量的关系
不能把物质的量理解为物质的质量.物质的质量在物理学上是早已明确了的物理量,其单位为千克.虽然两者的意义不同,但它们之间可以通过物质的摩尔质量联系起来：物质的量（mol） ,即 .
5. 摩尔质量（M）和阿伏加德罗常数（ ）的关系
阿伏加德罗常数个粒子的物质的量是1mol,其质量在数字上即为摩尔质量.关系式为： （ 为每一粒子的真实质量）,这是一个联系宏观物质和微观粒子的基本公式.
6. 物质的质量、物质的量、粒子数三者之间的关系
物质的质量、物质的量、粒子数三者之间的换算关系如下：
利用阿伏加德罗常数和物质的摩尔质量,可以进行三者之间的相互换算.这是联系微观粒子数目和宏观物质质量的重要公式,同学们务必要熟练掌握,
一、选择题
1.在标准状况下,1.6 L氮气中含m个分子,则阿伏加德罗常数为 ( )
A.14m B.28m C. D.7m
答案：A[提示：由阿伏加德罗常数的定义可得NA＝ ×m=14m]
2.下列说法中,正确的是 ( )
A.1 mol任何物质都含有6.02×1023个微粒
B.硫酸的摩尔质量是98g
C.等质量的SO2和SO3中所含的硫原子数相等
D.等质量的O2和O3中所含的氧原子数相等
答案：D[提示：A项中微粒不明确,如1 mol NaCl含有2×6.02×1023个离子,故A项不正确；摩尔质量的单位为g/mol,故B项不正确；等质量的SO2和SO3的物质的量不相等,故所含S原子数也不相等,故C项不正确；O2、O3均是只由O原子构成的分子,故等质量的O2和O3中所含的氧原子数相等]
3.下列气体中,含原子数最多的是 ( )
A.标准状况下11.2 L N2 B.通常状况下11.2 L O2
C.0.4 mol SO2 D.5.3 g NH3
答案：D[提示：先求出分子的物质的量,再换算成原子的物质的量,比较可得]
4.实验室用MnO2与浓盐酸加热的方法制取氯气.若制得的氯气在标准状况下的体积为2.24 L,则被氧化的氯离子是 ( )
A.0.2 mol B.0.4 mol C.1 mol D.2 mol
答案：A[提示：由反应的化学方程式可知,Cl-被氧化生成Cl2,其物质的量为 ＝0.1 mol,则生成Cl2时需氧化0.2 mol Cl-]
5.某Al2(SO4)3溶液VmL中含a g Al3+,取出mL溶液稀释成4V mL后,溶液中SO2-4的物质的量浓度为 ( )
A. B. C. D.
答案：B[提示：V mL溶液中n(Al3+)= mol,所以 mL溶液中Al3+的物质的量为 mol,稀释成4V mL溶液后,Al3+物质的量浓度为 mol/L,所以c(SO2-4)＝ mol/L＝ mol/L]
6.2 g AO2-3中,核外电子数比质子数多3.01×1022个,则元素A的相对原子质量为( )
A.12 B.32
C.60 D.80
答案：B[提示：因为每个AO2-3中,核外电子数比质子数多2个,所以有AO2-3电子数比质子数多(M为AO2-3的摩尔质量)
M 2mol
2g
得M=
故A的相对原子质量为80-3×16＝32]
7.NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述中,不正确的是 ( )
A.4℃时,5.4 mL水中所含水分子数为0.3NA
B.2 L 1 mol/L硫酸钾溶液中钾离子的总数为3NA
C.标准状况下,22.4L甲烷和乙炔的混合物中所含的分子数为NA
D.1 mol甲烷的质量与NA个甲烷分子的质量之和相等
答案：B[提示：因4℃时水的密度ρ＝1 g/cm3,所以5.4 mL水的质量为5.4 g,物质的量为0.3mol,故A项正确；2 L 1 mol/L K2SO4溶液中K2SO4的物质的量为2mol,故钾离子的总数为4 mol,故B项不正确；由气体摩尔体积及摩尔质量的定义可知,C、D两项是正确的]
8.在同温、同压下,气体A的质量与气体B的质量相等,但气体A的体积小于气体B的体积,则气体A的相对分子质量和气体B的相对分子质量的关系是 ( )
A.M(A)>M(B) B.M(B)>M(A)
C.M(B)；M(A) D.无法比较
答案：A[提示；由题意知ρA>ρB,故由阿伏加德罗定律的推论可知A项正确]
9.在标准状况下,560体积的氨气溶于1体积的水中,测得氨水的密度为0.9 g/cm3,则氨水的物质的量浓度为 ( )
A.1.58 mol/L B.31.6 mol/L C.15.8 mol/L D.18 mol/L
答案： C[提示：由物质的量浓度定义可得
]
10.配制0.5 mol/L NaOH溶液250 mL,在下列仪器中：①托盘天平；②量筒； ③烧杯；④玻璃棒；⑤漏斗；⑥500mL容量瓶；⑦药匙；⑧250 mL容量瓶；⑨胶头滴管；⑩坩埚,需要用到的仪器为 ( )
A.①③④⑥⑨⑩ B.①④⑦⑧⑨⑩
C.①③④⑦⑧⑨ D.①②④⑤⑧⑨
答案：C[提示：由用固体物质配制一定物质的量浓度溶液的实验操作可知,C项正确]
11.由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的12 g混合物与足量的盐酸反应,产生的H2在标准状况下为11.2 L,则混合物中一定含有的金属是 ( )
A.锌 B.铁
C.镁 D.铝
答案：D[提示：由平均值法可知,产生11.2 L H2时,消耗金属质量大于12 g的有两种Zn、Fe,而消耗金属质量小于12g的只有Al,故D项正确]
12.将0.1mol/L K2SO4溶液、0.2mol/L的Al2(SO4)3溶液和纯水混合,要使混合溶液中K+、Al3+、SO2-4的浓度分别为0.1 mol/L,0.1 mol/L,0.2 mol/L,则所取K2SO4溶液、Al2(SO4)3溶液、纯水三者的体积比是 ( )
A.1：1：1 B.2：2：1
C.1：1：2 D.2：1：1
答案：D[提示：由题意知,V(K2SO4)＝ V(总),V[Al2(SO4)3]= V(总),故只有 D项符合]
13.两份体积相同的某植物营养液,其配方如下表所示,则两份营养液的成分 ( )
含量 成分
编 号
KCl
K2SO4
ZnSO4
ZnCl2
① 0.3mol 0.2mol 0.1mol —
② 0.1mol 0.3mol — 0.1mol
A.仅c(K+)相同 A.仅c(Cl-)相同
C.完全相同 D.完全不同
答案：C[提示：由n1+n2+…＝n(总)可知,两份营养液中各离子的物质的量均相等]
14.空气和二氧化碳按体积比5:1混合,将混合气体与足量的红热焦炭充分反应,设空气中氮气和氧气的体积比为4:1,不计其他成分,且气体体积都在同温、同压下测定,则反应后的气体中一氧化碳的体积分数为 ( )
A.20％ B.43％ C.50％ D.100％
答案：C[提示：混合气体的变化过程为：
故选C项]
15.血红蛋白的相对分子质量为68000,已知其中含铁0.33％,则平均每个血红蛋白分子中铁的原子数为 ( )
A.5 B.4 C.3 D.2.408×1024
答案：B
16.测得某溶液中含Cu2+、K+、SO2-4、Cl-四种离子,且阳离子的物质的量之比为n(Cu2+):n(K+)=3:4,则SO2-4与Cl-的个数比可能是 ( )
A.3：2 B.1：4 C.1：8 D.2：5
答案：C[提示：设n(Cu2+)＝3mol,则n(K+)＝4 mol,SO2-4、Cl-的物质的量分别为 x mol,y mol,由电荷守恒有2x+y＝3×2+4×1,讨论x,y的取值并与选项对比可知,只有C项符合题意]
二、填空题
1.用固体NaOH配制一定物质的量浓度的溶液时,两次用到小烧杯,其作用分别是______和_____；两次用到玻璃棒,其作用分别是_____和______.若在滤纸上称量后进行溶解及以后操作,则所配溶液浓度 (填“偏高” “偏低”或“无影响”,下同)；溶解后迅速转入容量瓶后进行以后操作,则所配溶液浓度______；NaOH在空气中放置时间过长,则所配溶液浓度______.
答案：称量；溶解；搅拌加快溶解；引流；偏低；偏高；偏低
2.用20gNaOH配成250mL溶液,它的物质的量浓度为_______.取5mL该溶液,其物质的量浓度为________.再加水稀释到100 mL,则稀释后溶液中溶质的物质的量浓度为_______,其中含NaOH的质量为______.该100 mL溶液可以跟H+浓度为0.1 mol/L的硫酸溶液_____mL完全中和,生成正盐.
答案：2 mol/L；2 mol/L；0.1 mol/L；0.4 g；100
3.在标准状况下,一个装满Cl2的容器质量为74.6 g,若装满N2,则质量为66 g,则此容器的容积为______.
答案：4.48L[提示：因为n＝ =0.2mol,V=0.2 mol× 22.4 L/mol＝4.48 L]
三、计算题
1.通常状况下,CO和O2的混合气体mL用电火花引燃后体积变为n L(反应前后条件相同).
(1)试确定混合气体中CO和O2的体积[用V(CO)和V(O2)表示]；
（2）在相同条件下,若反应后气体的密度为H2密度的15倍,试确定反应后混合气体的成分.
答案：(1)由反应的化学方程式：2CO+O2 2CO2可知,反应前后气体体积的变化量等于消耗的O2量,所以消耗的V(O2)＝(m-n)L,消耗的V(CO) 2= (m-n)L,因为m,n不确定,故分别讨论：
若O2不足,则V(O2)=(m-n)L,V(CO)=m L-(m-n)L=n L；
若O2过量,则V(CO)=2(m-n)L,V(O2)＝m L-2(m-n)L＝(2n-m)L.
(2)由阿伏加德罗定律的推论可知 =15×2=30,所以反应后的混合气体中一定有一种气体的式量小于30,故混合气体为CO2和CO.
答：略.
2.将Na2O2和NaHCO3的混合物分成等质量的两份,其中一份加100 mL稀盐酸,使其充分反应,溶液呈中性,放出气体2.24 L,将气体通入另一份混合物中充分反应后,气体体积变为2.016 L.求原混合物中Na2O2和NaHCO3的物质的量之比及盐酸溶液的物质的量浓度.(气体体积均在标准状况下测定)
答案：发生的反应为：2Na2O2+4HCl＝4NaCl+O2↑+2H2O,NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑,产生O2和CO2的物质的量为 =
0.1 mol.生成的CO2和O2通入另一份Na2O2与NaHCO3的混合物中,只发生反应：2CO2+2Na2O2＝2Na2CO3+O2,反应后气体的物质的量变为
＝0.09mol,导致此变化有两种可能：
(1)Na2O2过量,最后剩余气体全部为O2,则：
2CO2 ～ O2 △V
2 1
x (0.1-0.09)mol
得x＝0.02 mol,故原0.1 mol混合气体中含n(O2)＝0.08 mol,所以每一份混合物中含n(NaHCO3)=n(CO2)＝0.02 mol,含n(Na2O2)＝0.08 mol×2＝0.16 mol,得n(Na2O2):n(NaHCO3)＝0.16 mol:0.02 mol＝8:1,则此时 c(HCl)= =3.4mol/L.
(2)若Na2O2不足,则产生的气体为CO2与O2的混合物,则：
2Na2O2～2CO2～O2 △V
2 1
y (0.1-0.09)mol
y=0.02 mol.
此时每一份混合物中含n(Na2O2)=0.02mol,生成m(O2)= ×0.02mol=0.01 mol,故产生CO2为0.1 mol-0.01 mol=0.09 mol,故含n(NaHCO3)＝0.09 mol,所以n(Na2O2):n(NaHCO3)＝0.02:0.09=2:9,此时c(HCl)= =1.3mol/L.
答：略.