考向分析
考查的热点:①有关阿伏加德罗常数的考查;②有关化学方程式及化学式的计算;③有关守恒的应用。
热点例析
热点一、阿伏加德罗常数
【例1】设NA表示阿伏加德罗常数,下列说法正确的是______________。
①6.8 g熔融的KHSO4中含有0.1NA个阳离子
②1 L 1 mol·L-1的盐酸中,含HCl分子数为NA
③常温常压下,11.2 L的CH4中含有的氢原子数为2NA
④0.1 mol Na2O2与水完全反应,转移0.2NA个电子
⑤62 g Na2O溶于水中,所得溶液中有NA个O2-
⑥1 L 1 mol·L-1的醋酸溶液中离子总数为2NA
⑦标准状况下,22.4 L氩气含有原子数为2NA
⑧常温常压下,32 gO2、O3的混合物含有2NA个氧原子
⑨1 L 1 mol·L-1的酒精溶液,含有NA个分子
⑩1 mol Fe与足量的盐酸反应,失去3NA个电子
答案:⑧
解析:①错,KHSO4是一种盐,在水溶液中电离生成K+、H+、SO42-,而在熔融条件下,它的电离方程式是KHSO4=K++HSO4-,阳离子只有K+,为0.05NA个。②错,HCl在溶液中全部电离,没有HCl分子存在。③错,常温常压下,11.2 L CH4的物质的量不等于0.5 mol。④错,过氧化钠和水反应是自身氧化还原反应,有一半的-1价O得电子,另一半失电子,0.1 mol Na2O2与水完全反应转移0.1NA个电子。⑤错,O2-在溶液中不存在。⑥错,醋酸是弱电解质,不可能完全电离,离子总数小于2NA。⑦错,氩是单原子分子,1 mol氩气含有原子数为NA。⑧正确,质量和物质的量与温度、压强无关,32 g O2、O3的混合物,可以理解为是32 g氧原子,n(O)=32 g/16 g·mol-1=2 mol,N(O)=2NA。⑨错,1 L 1 mol·L-1的酒精溶液包括水分子和酒精分子,含有NA个乙醇分子。⑩错,Fe和盐酸反应生成Fe2+,1 mol Fe和足量的盐酸反应,失去2NA个电子。
归纳总结 有关阿伏加德罗常数的考题,实质上是以物质的量为中心的各物理量间的换算,在做题时要特别注意:
1.条件:考查气体时经常给定非标准状况下(如25 ℃、1.01×105 Pa)气体体积,让考生用22.4 L·mol-1进行换算,误入陷阱。
2.物质状态:22.4 L·mol-1使用对象是气体(包括混合气体)。命题者常用在标准状况下非气态的物质来迷惑考生,如H2O、SO3、CCl4、己烷等。
3.单质组成:气体单质的组成除常见的双原子分子外,含有单原子分子(如He、Ne等)、三原子分子(如O3)等。
4.氧化还原反应:命题者常用一些反应中转移电子的数目来迷惑考生,如Na2O2与H2O反应、Cl2与NaOH溶液反应、Fe与盐酸反应、1 mol氯气与过量铁反应、电解硫酸铜溶液等。
5.物质结构:如Na2O2是由Na+和O构成,而不是Na+和O2-;NaCl为离子化合物,只有离子,没有分子;苯中不含碳碳单键和碳碳双键。
6.电离、水解:考查电解质溶液中离子数目或浓度时常设置弱电解质的电离、盐类水解方面的陷阱。
7.摩尔质量:特殊物质如2H2O、18O2等。
热点二、以物质的量为中心的计算
【例2】高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。取碱式碳酸镁4.66 g,高温煅烧至恒重,得到固体2.00 g和标准状况下CO2 0.896 L,通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。
答案:n(CO2)=
n(MgO)=
n(H2O)=
n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)=(5.00×10-2)∶(4.00×10-2)∶(5.00×10-2)=5∶4∶5
碱式碳酸镁的化学式为Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O
解析:依据信息可知MgO为2.00 g,首先算出MgO、CO2的物质的量,再分别求出MgO、CO2的质量,依据质量守恒定律求出生成水的质量及物质的量,从而求出其物质的量之比,推算出化学式。
方法技巧
以物质的量为中心的计算需要注意的问题:
(1)“一个中心”:我们在做有关物质的量计算的题时,为了方便思维,更好地把题中所给信息联系在一起,必须要抓住“一个中心”,即以物质的量为中心,应先把题中所给数据单位化成用摩尔单位表示的数据,总之一句话“求啥先求摩,见啥就化摩”;
(2)“两个前提”:在应用Vm=22.4 L· mol-1时,一定要注意“标准状况”和“气体状态”两个前提条件(混合气体也适用);
(3)“三个守恒”:①原子守恒,②电荷守恒,③得失电子守恒(氧化还原反应中)。
热点三、守恒思想在化学计算中的应用
【例3】黑火药(硫黄、木炭和硝酸钾的混合物,杂质忽略不计)是我国的四大发明之一。现有黑火药样品124 g,燃烧后生成33.6 L(标准状况下)气体和由K2CO3、K2SO4组成的固体混合物。33.6 L气体中CO和CO2占2/3,其余气体为N2。则该黑火药中硫黄的质量为( )。
A.22 g B.16 g C.11 g D.8 g
答案:D解析:气体总物质的量为1.5 mol,n(CO)+n(CO2)=1 mol、n(N2)=0.5 mol,依据N守恒黑火药中含有1 mol KNO3,质量为101 g;设n(K2CO3)=x、n(K2SO4)=y,依据K守恒可知x+y=0.5 mol,依据质量守恒124 g=101 g+12 g+12 g·mol-1x+32 g·mol-1y,解得y=0.25 mol。
思路点拨 守恒法是中学化学计算中一种常用方法,守恒法中的三把“金钥匙”——质量守恒、电荷守恒、电子得失守恒,它们都是抓住有关变化的始态和终态,淡化中间过程,利用某种不变量(如①某原子、离子或原子团不变,②溶液中阴阳离子所带电荷数相等,③根据氧化还原反应中得失电子相等)建立关系式,从而达到简化过程,快速解题的目的。
误区警示
1.解答有关阿伏加德罗常数问题的常见错误
(1)思维定势错解:错误认为只要不是标准状况下的有关阿伏加德罗常数的选项均错误。
(2)忽视物质的状态,错误认为SO3、CCl4等在标准状况下为气体。
2.混淆各物理量的单位
物理量 | 摩尔质量 | 相对分子(原子)质量 | 气体摩尔体积 | 质量 |
单位 | g· mol-1 | 相对比值 | L· mol-1 | g |
3.混淆溶液浓度的不同表示方法
物质的量浓度与溶液的体积和溶质的物质的量有直接关系,而溶液的质量分数与溶液的质量和溶质的质量有直接关系,在计算时,一定要注意,如100 g98%的浓硫酸加水100 g,浓度变为49%。
4.混淆所需溶液的体积与配制溶液的体积
如实验中需90 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液,实际应该配制100 mL(由于容量瓶只有一个刻度),应该称量4.0 gNaOH固体。
5.忽视有关物质是否完全反应
在做有关化学方程式计算的题目时,如果直接(或间接)给出两种或两种以上物质的物质的量,一定要讨论哪种物质过量,用量少的物质进行计算,因为量少的物质完全参加反应。
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