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2023
年高
化学
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质量
守恒定律
高中化学
热点专题一 质量守恒定律 阿伏加德罗常数及定律
【专题目标】
1.理解质量守恒定律的涵义。
2.理解阿伏加德罗常数的涵义。了解阿伏加德罗常数的测定。了解气体摩尔体积的涵义。
【经典题型】
题型一:质量守恒定律的直接应用
【例1】2.1克相对分子质量为7.2的CO和H2组成的混合气体,在足量的O2中充分燃烧
后,立即通入盛有足量的Na2O2固体中,求固体增加的质量。
【点拨】根据常规的解法需要先求出CO和H2的质量,再求出CO和H2燃烧生成的CO2和H2O的质量,最后根据CO2和H2O分别与Na2O2的反响求出固体增加的质量。
如果根据质量守恒求解那么十分简单。因为固体Na2O2→Na2CO3,固体增加的质量可看作CO的质量,固体Na2O2→2NaOH, 固体增加的质量可看作H2的质量,所以固体增加的质量相当于CO和H2的质量,即为2.1克。
【规律总结】内容:参加化学反响的物质的质量总和等于反响后生成的物质的质量总和。
实质:化学反响前后元素的种类和原子的个数不发生改变。
【例2】在一定条件下,16gA和22gB恰好反响生成C和4.5gD。在相同条件下,8gA和15gB反响可生成D和0.125molC。从上述事实可推知C的式量为____________。
【点拨】根据质量守恒定律,当16gA与22gB恰好反响生成4.5gD的同时,生成C的质量应为16+22-4.5=33.5g,当8gA和15gB反响时,根据判断B是过量的,A与C的质量关系应是16:33.5=8:x,x=16.75g,MC=16.75g/0.125mol=134g/mol,即C的式量为134。
题型二:阿伏加德罗常数的直接应用
【例3】以下说法正确的选项是(NA表示阿伏加德罗常数) 〔 〕
⑴常温常压下,1mol氮气含有NA个氮分子
⑵标准状况下,以任意比例混合的甲烷和丙烷混合气体22.4L,所含的气体的分子数约为NA个
⑶标准状况下,22.4LNO和11.2L氧气混合,气体的分子总数约为1.5NA个
⑷将NO2和N2O4分子共NA个降温至标准状况下,其体积为22.4L
⑸常温下,18g重水所含中子数为10NA个
⑹常温常压下,1mol氦气含有的核外电子数为4NA
⑺常温常压下,任何金属和酸反响,假设生成2g 氢气,那么有2NA电子发生转移
⑻标准状况下,1L辛烷完全燃烧后,所生成气态产物的分子数为
⑼31g白磷分子中,含有的共价单键数目是NA个
⑽1L1 mol•L-1的氯化铁溶液中铁离子的数目为NA
【点拨】⑴正确,1mol氮气的分子数与是否标准状况无关。
⑵正确,任意比例混合的甲烷和丙烷混合气体 22.4L,气体的总物质的量为1mol,因此含有NA个分子。
⑶不正确,因为NO和氧气一接触就会立即反响生成二氧化氮。
⑷不正确,因为存在以下平衡:2NO2 N2O4(放热),降温,平衡正向移动,分子数
少于1mol,标准状况下,其体积小于22.4L
⑸不正确,重水分子〔D2O〕中含有10个中子,相对分子质量为 20,18g重水所含中子数为:10×18g/20g· mol-1=9mol。
⑹正确,1个氦原子核外有4个电子,氦气是单原子分子,所以1mol氦气含有4mol
电子,这与外界温度和压强无关。
⑺正确,不管在任何条件下,2g氢气都是1mol,无论什么金属生成氢气的反响均可表示为:2H++2e=H2↑,因此,生成1mol氢气一定转移 2mol电子。
⑻不正确,标准状况下,辛烷是液体,不能使用标准状况下气体的摩尔体积22.4L/mol这一量,所以1L辛烷的物质的量不是1/22.4mol。
⑼不正确,白磷分子的分子式为P4,其摩尔质量为124g/mol,31g白磷相当于0.25mol,
白磷的分子结构为正四面体,一个白磷分子中含有6个P-P共价键,所以,0.25mol白磷中含有1.5NA个P-P共价键。
⑽不正确,Fe3+在溶液中水解。
此题答案为⑴⑵⑹⑺
【练习1】〔2023高考题〕氯的原子序数为17,35Cl是氯的一种同位素,以下说法正确的选项是 〔 〕
A.35Cl原子所含质子数为18
B.1/18 mol的1H35Cl分子所含中子数约为
C.3.5g的35Cl2气体的体积为2.24L
D.35Cl2气体的摩尔质量为70 g/mol
【点拨】该题以35Cl为背景,考查了35Cl原子所含质子数、1H35Cl分子所含中子数以及35Cl2气体的摩尔质量及摩尔体积等,其中1H是所有原子中唯一无中子的原子,“3.5g的35Cl2气体的体积为2.24L〞中设置了状态未确定的陷阱。答案为B、D
【规律总结】
1、为了加强对考生思维品质、适应性、科学性、深刻性的考查,命题者往往有意设置一些陷阱,增大试题的区分度,陷阱的设置主要有以下几个方面:
①状况条件:考查气体时经常给非标准状况如常温常压下,1.01×105Pa、25℃时等。
②物质状态:考查气体摩尔体积时,常用在标准状况下非气态的物质来迷惑考生,如H2O、SO3、已烷、辛烷、CHCl3等。
③物质结构和晶体结构:考查一定物质的量的物质中含有多少微粒〔分子、原子、电子、质子、中子等〕时常涉及希有气体He、Ne等为单原子组成,Cl2、N2、O2、H2为双原子分子等。晶体结构:P4、金刚石、石墨、二氧化硅等结构。
④氧化—复原反响:考查指定物质参加氧化—复原反响时,常设置氧化—复原反响中氧化剂、复原剂、氧化产物、复原产物被氧化、被复原、电子转移〔得失〕数目方面的陷阱。
⑤电离、水解:考查电解质溶液中微粒数目或浓度时常涉及弱电解质的电离,盐类水解方面的陷阱。
2、解题策略:要正确解答本类题目,首先要认真审题。审题是“审〞而不是“看〞,审题目的过程中要注意分析题目中概念的层次,要特别注意试题中一些关键性的字、词,要边阅读边思索。其次要留心“陷阱〞,对常见的一些陷阱要千万警惕。考生要在认真审题的根底上利用自己掌握的概念仔细分析、比拟、作出正确解答。
【强调】温度和压强条件只影响气体的体积,而不影响气体的质量和物质的量,因此,如果讨论物质的量、质量和微粒数目的关系,那么与是否标准状况无关。
题型三:阿伏加德罗定律与化学方程式计算的综合应用
【例4】在一定体积的密闭容器中放入3升气体R和5升气体Q,在一定条件下发生反响:2R〔气〕+5Q〔气〕== 4X〔气〕+nY〔气〕反响完全后,容器温度不变,混和气体的压强是原来的87.5%,那么化学方程式中的n值是
A、2 B、3 C、4 D、5
【点拨】方法1:常规法。即由反响前后压强之比列方程求解。密闭容器中充入3升气体R和5升气体Q可认为充入3mol气体R和5mol气体Q,由反响方程式可知,R与Q完全反响后,R过量,余1mol,同时生成4molX气体和nmolY气体,根据题意:p2/p1=n2/n1有:
(4+n+1)/(3+5)=87.5/100,n=2。
方法2:差量法。由有关物质的反响量及其反响前后的相关差量结合方程式求解。反响后气体的物质的量为(3+5)mol×87.5%=7mol
2R〔气〕+5Q〔气〕== 4X〔气〕+nY〔气〕 △n
5mol 〔7-4-m〕mol
5mol 〔8-7〕mol
∴ n=2。
方法3:特殊解法〔巧解〕。因为反响完成后,压强变小,故该反响是气体分子数减小的反响,即:2+5 〉4+n,n〈 3,在选项中只有n=2满足不等式。
【练习2】〔2023全国〕在120℃时分别进行如下四个反响:
A.2H2S+O2 2H2O+2S B.2H2S+3O2 2H2O+2SO2
C.C2H4+3O2 2H2O+2CO2 D.C4H8+6O2 4H2O+4CO2
〔1〕假设反响容积固定的容器内进行,反响前后气体密度〔d〕和气体总压强〔p〕分别符合关系式d前=d后和p前>p后的是 ;符合关系式d前=d后和V前=V后的是 〔请填写反响的代号〕。
〔2〕假设反响在压强恒定容积可变的容器内进行,反响前后气体密度〔d〕和气体体积〔V〕分别符合关系式d前>d后和V前<V后的是 ;符合d前>d后和V前>V后的是 〔请填写反响的代号〕。
【点拨】此题把两种不同条件下易混的d、p、V进行比拟, 设计新颖,构思精巧,能很好地反映学生的知识根底和明辨能力,提供的四个反响也各有千秋。四个反响特征: A.气体质量减小,气体物质的量减少〔S为非气体〕;B.气体质量不变,气体物质的量减少;C.气体质量不变,气体物质的量不变;D.气体质量不变,气体物质的量增大。
此题答案为〔1〕C,B;〔2〕D,A
题型四:阿伏加德罗定律与质量守恒定律的综合应用
【例5】在某温度时,一定量的元素A的氢化物AH3在一定体积密闭容器中可完全分解成两种气态单质,此时压强增加了75%。那么A单质的一个分子中有_______个A原子,AH3分解反响的化学方程式为__________________________________________。
【点拨】由阿伏加德罗定律的推论:相同温度和压强时,p1/p2=N1/N2得反响前后气体的分子数之比为1:1.75=4:7,可理解为反响式左边气体和反响式右边气体系数之和的比为4:7,再按氢原子守恒不妨先将反响式写为4AH3==A(x)+6H2,再由A原子守恒得A右下角的数字为4。
此题答案为:4,4AH3==A4+6H2。
题型五:阿伏加德罗定律与化学平衡的综合应用
【例6】1体积SO2和3体积空气混合后,在450℃以上通过V2O5催化剂发生如下反响:2SO2(气)+O2(气)2SO3(气),假设在同温同压下测得反响前后混合气体的密度比为0.9:1。那么反响掉的SO2是原有SO2的___________%。
【点拨】由阿伏加德罗定律的推论可知:,V2=0.9×(3+1)=3.6体积。
设参加反响的SO2为x体积,由差量法
2SO2 + O22SO3 ΔV
2 3-2=1
x 4-3.6=0.4
2:1=x:0.4 解得x=0.8体积,所以反响掉的体积是原有SO2的。
题型五:阿伏加德罗定律与热化学方程式的综合应用
【例7】 将4g甲烷和适量氧气混合后通入一密闭容器中,点燃使之恰好完全反响,待恢复到原温度后,测得反响前后压强分别为3.03×105Pa和1.01×105Pa,同时又测得反响共放出222.5kJ热量。试根据上述实验数据,写出该反响的热化学方程式。
【点拨】书写热化学方程式有两个本卷须知:一是必须标明各物质的聚集状态,二是注明反响过程中的热效应(放热用“+〞,吸热用“-〞)。要写此题的热化学方程式,需要解决两个问题,一是水的状态,二是反响过程中对应的热效应。由阿伏加德罗定律的推论可知:,根据甲烷燃烧反响的化学方程式可知,水在该状态下是液体(想一想,如为气体那么反响前后的压强比应为多少?),因4g甲烷燃烧时放出222.5kJ热量,那么1mol甲烷燃烧时放出的热量为。
此题答案为:CH4(气)+2O2(气)==CO2(气)+2H2O(液)+890kJ
题型六:阿伏加德罗常数的测定
【例7】现有一种简单可行的测定阿伏加德罗常数的方法,具体步骤为:⑴将固体NaCl细粒枯燥后,准确称