热点专题一 质量守恒定律 阿伏加德罗常数及定律

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的反应求出固体增加的质量。如果根据质量守恒求解则十分简单。因为固体Na2O2Na2CO3，固体增加的质量可看作CO的质量，固体Na2O22NaOH, 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：参加化学反应的物质的质量总和等于反应后生成的物质的质量总和。 实质：化学反应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恰好反应生成C和4.5gD。在相同条件下，8gA和15gB反应可生成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恰好反应生成4.5gD的同时，生成C的质量应为16+22-4.5=33.5g，当8gA和15gB反应时，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】下列说法正确的是(NA表示阿伏加德罗常数) （ ）常温常压下，1mol氮气含有NA个氮分子标准状况下，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个将NO2和N2O4分子共NA个降温至标准状况下，其体积为22.4L常温下，18g重水所含中子数为10NA个常温常压下，1mol氦气含有的核外电子数为4NA常温常压下，任何金属和酸反应，若生成2g 氢气，则有2NA电子发生转移标准状况下，1L辛烷完全燃烧后，所生成气态产物的分子数为31g白磷分子中，含有的共价单键数目是NA个1L1 molL-1的氯化铁溶液中铁离子的数目为NA【点拨】正确，1mol氮气的分子数与是否标准状况无关。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。不正确，因为NO和氧气一接触就会立即反应生成二氧化氮。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：1018g/20g mol-1=9mol。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。正确，不论在任何条件下，2g氢气都是1mol，无论什么金属生成氢气的反应均可表示为：2H+2e=H2，因此，生成1mol氢气一定转移 2mol电子。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。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。不正确，Fe3+在溶液中水解。本题答案为【练习1】（2007高考题）氯的原子序数为17，35Cl是氯的一种同位素，下列说法正确的是 （ ）A35Cl原子所含质子数为18B1/18 mol的1H35Cl分子所含中子数约为C3.5g的35Cl2气体的体积为2.24LD35Cl2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】、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：状况条件：考查气体时经常给非标准状况如常温常压下，1.01105Pa、25时等。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。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。氧化还原反应：考查指定物质参加氧化还原反应时，常设置氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物被氧化、被还原、电子转移（得失）数目方面的陷阱。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。、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基础上利用自己掌握的概念仔细分析、比较、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，则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应：2R（气）+5Q（气）= 4X（气）+nY（气）反应完全后，容器温度不变，混和气体的压强是原来的87.5%，则化学方程式中的n值是 A、2B、3C、4D、5【点拨】方法1：常规法。即由反应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，由反应方程式可知，R与Q完全反应后，R过量，余1mol，同时生成4molX气体和nmolY气体，根据题意：p2/p1n2/n1有：(4+n+1)/(3+5)87.5/100，n2。方法2：差量法。由有关物质的反应量及其反应前后的相关差量结合方程式求解。反应后气体的物质的量为(3+5)mol87.57mol2R（气）+5Q（气）= 4X（气）+nY（气） n5mol （7-4-m）mol5mol （8-7）mol n2。方法3：特殊解法（巧解）。因为反应完成后，压强变小，故该反应是气体分子数减小的反应，即：2+5 4+n，n 3，在选项中只有n2满足不等式。【练习2】（2006全国）在120时分别进行如下四个反应： A2H2S+O2 2H2O+2S B2H2S+3O2 2H2O+2SO2CC2H4+3O2 2H2O+2CO2 DC4H8+6O2 4H2O+4CO2（1）若反应容积固定的容器内进行，反应前后气体密度（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 （请填写反应的代号）。（2）若反应在压强恒定容积可变的容器内进行，反应前后气体密度（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 （请填写反应的代号）。【点拨】本题把两种不同条件下易混的d、p、V进行比较， 设计新颖，构思精巧，能很好地反映学生的知识基础和明辨能力，提供的四个反应也各有千秋。四个反应特征： 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。本题答案为（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%。则A单质的一个分子中有_个A原子，AH3分解反应的化学方程式为_。【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得反应前后气体的分子数之比为1:1.75=4:7，可理解为反应式左边气体和反应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应式写为4AH3=A(x)+6H2，再由A原子守恒得A右下角的数字为4。本题答案为：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催化剂发生如下反应：2SO2(气)+O2(气)2SO3(气)，若在同温同压下测得反应前后混合气体的密度比为0.9:1。则反应掉的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。设参加反应的SO2为x体积，由差量法 2SO2 + O22SO3 V 2 3-2=1 x 4-3.6=0.4 2:1=x:0.4 解得x=0.8体积，所以反应掉的体积是原有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应，待恢复到原温度后，测得反应前后压强分别为3.03105Pa和1.01105Pa，同时又测得反应共放出222.5kJ热量。试根据上述实验数据，写出该反应的热化学方程式。【点拨】书写热化学方程式有两个注意事项：一是必须标明各物质的聚集状态，二是注明反应过程中的热效应(放热用“+”，吸热用“-”)。要写本题的热化学方程式，需要解决两个问题，一是水的状态，二是反应过程中对应的热效应。由阿伏加德罗定律的推论可知：，根据甲烷燃烧反应的化学方程式可知，水在该状态下是液体(想一想，如为气体则反应前后的压强比应为多少？)，因4g甲烷燃烧时放出222.5kJ热量，则1mol甲烷燃烧时放出的热量为。本题答案为：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：将固体NaCl细粒干燥后，准确称取m克NaCl固体并转移到定容仪器A中；用滴定管向仪器A中加苯，不断振荡，继续加苯至A仪器的刻度处计算出NaCl固体的体积为V ml，请回答下列问题：步骤中A仪器最好用 A、量筒 B、烧杯 C、容量瓶 D、试管步骤中用酸式滴定管还是碱式滴定管 ，理由是 ；能否用水代替苯 ，理由是 。已知NaCl晶体中，靠得最近的钠离子与氯离子间的平均距离为a cm，用上述方法测得的阿伏加德罗常数的表达式为 【点拨】本题以晶体结构知识为背景，考查阿伏加德罗常数的计算。设问步步深入，欲准确测定氯化钠的体积，就必须准确测定苯的体积，从而选择所用的仪器，求阿伏加德罗常数，需要建立数学模型，体现出数学知识与化学知识的融合，达到应用数学工具解决化学问题的目的。阿伏加德罗常数(NA)是建立宏观和微观的桥梁关系。质量 体积宏观： m (g) V (mL)NA MV2ma3 微观：458.5NA (g) (2a)3 (cm3)列式求得：NA MV2ma3 答案如下：酸式，因为苯容易腐蚀碱式滴定管下端的橡皮管；不能，因为氯化钠溶于水，使测得的氯化钠固体的体积不准确；NA Vm SMmAVd (d-1) 【规律总结】阿伏加德罗常数的测定：单分子膜法：计算公式：注：在水面上扩散的硬脂酸是（d-1）滴。Itmn1.610-19NAM 其中：NA：阿伏加德罗常数(mol-1)，S：水槽中水的表面积(cm2)，Vm：硬脂酸苯溶液的体积(cm3)，m:称取硬脂酸的质量(g)，A：每个硬脂酸分子的横截面积(2.210-15cm2)， Vd：每滴硬脂酸苯溶液的体积(cm3)，M：硬脂酸的摩尔质量(gmol-1)，d：滴入硬脂酸苯溶液的滴数；电解法：根据电量相等的计算公式： 其中：NA：阿伏加德罗常数(mol-1)，m:阴极上析出金属的质量(g)，n：阴极上析出金属所带电荷，M：阴极上析出金属的摩尔质量(gmol-1)，I：电流强度(A)，t：电解的时间(s)；晶体结构法：选取研究对象： 一个“晶胞”，求出其和质量，根据m/V列式。以氯化钠为例：一个“晶胞”的质量：58.5 gmol-14NA mol-1一个“晶胞”的体积：x3(cm3)x：晶胞的边长(cm)计算公式：m/V(58.5 gmol-14NA mol-1)x3(cm3)或者利用：阿伏加德罗常数(NA)是建立宏观和微观的桥梁关系。质量 体积宏观： m (g) V (mL)NA 4MVmx3 微观：458.5NA (g) x3 (cm3)列式求得：其中：m：取出氯化钠的质量(g)；V：取出氯化钠的质量(mL) ；x：晶胞的边长(cm)。【随堂练习】1、依照阿伏加德罗定律，下列叙述正确的是 ( ) A.同温同压下两种气体的体积之比等于摩尔质量之比。B.同温同压下两种气体的物质的量之比等于密度之比。 C.同温同压下两种气体的摩尔质量之比等于密度之比。D.同温同体积下两种气体的物质的量之比等于压强之比。、设NA表示阿伏加德罗常数，下列说法不正确的是 （ ）A. 醋酸的摩尔质量与NA个醋酸分子的质量在数值上相等。B.标准状况下，以任意比混和的氢气和一氧化碳气体共8.96L，在足量氧气中充分燃烧时消耗氧气的分子数为0.2 NA。C.1L1mol/LCuCl2溶液中含有的Cu2+的个数为NA。D.25，1.01105Pa时，16g臭氧所含的原子数为NA。、设NA表示阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是 （ ）A.用惰性电极电解500mL饱和食盐水时，若溶液的pH值变为14时，则电极上转移的电子数目为NA。B.在标准状况下，各为1mol的二氧化硫、三氧化硫的体积均约为22.4L。C. 在常温常压下，6g石英晶体中，含有0.4NA个硅氧共价键。D.120g由NaHSO4和KHSO3组成的混合物中含有硫原子NA个。4、标准状况下，下列混合气体的平均式量可能是50的是（ ）A硫化氢和二氧化硫 B一氧化氮和氧气C二氧化硫和溴化氢 D碘化氢和氯气5、在一个恒容密闭容器中充入11gX气体（摩尔质量为 44gmol-1），压强为1105pa。如果保持温度不变，继续充入X气体，使容器内压强达到5105pa。则此时容器内的气体X的分子数约为 （ ）A3.31025 B3.31024 C7.51023 D7.510226、由二氧化碳、氢气、一氧化碳组成的混合气体在同温、同压下与氮气的密度相同。则该混合气体中二氧化碳、氢气、一氧化碳的体积比为 （ ） A29813 B22114 C13829 D2616577、同温、同压下，CO2 和NO的混合气体 20mL，通过足量过氧化钠后气体体积减少到10mL，则原混合气体的体积比可能是 （ ）A11 B23 C32 D148、乙炔和乙烯的混合气体完全燃烧时,所需氧气的体积是原混合气体的2.7倍,则该混合气体与足量的H2发生加成反应时,消耗H2的体积是原混合气体体积的 （ ） A.1.6倍 B.1.8倍 C.1.4倍 D.1.2倍 9、在一定条件下,将5体积NO、5体积NO2、6体积O2混合气体置于试管中,并将试管倒立于水槽中,充分反应后,剩余气体的体积是 （ ） A.1体积 B.2体积 C.3体积 4.4体积10、19世纪,化学家对氧化锆的化学式有争议.经测定锆的相对原子质量为91,其氯化物蒸气的密度是同溶、同压下H2密度的116-117倍,试判断与氯化物价态相同的氧化锆的化学式 （ ）A.ZrO B.Zr2O C.Zr2O3 D.ZrO211、常温下，向20L真空容器中通入A mol硫化氢和 Bmol氯气（A，B均为不超过5的正整数），反应完全后，容器内气体可能达到的最大密度是 （ ）A8.5 gL-1 B1825gL-1 C18.5 gL-1 D35.5 g L-112、假如把质量数为12的碳原子(12C)的相对原子质量定为24，并用以确定相对原子质量，以0.024Kg 12C所含的碳原子数为阿伏加德罗常数。下列数值：浓H2SO4的物质的量浓度；氧气的溶解度；气体摩尔体积；阿伏加德罗常数；氧元素的相对原子质量，肯定不变的是 （ ）A B C D13、碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸，转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解成氧化铜。溶解28.4g上述混合物，消耗1mol/L盐酸500mL。灼烧等质量的上述混合物，得到氧化铜的质量是 （ ）A35g B30 g C20 g D15 g 14、有一块铝铁合金，将其溶解于足量盐酸中，再加入过量NaOH溶液，在空气中静置至红褐色沉淀不再增加时，将沉淀滤出再灼烧至恒重，得到残留物的质量与原合金质量相同，则合金中铝的质量分数是 （ ）A22.2% B30% C75.5% D80.6% 15、分子中含有n个碳碳双键的某烯烃的相对分子质量为M，mg该烯烃在标准状况下可与VL的氢气恰好完全反应。每摩尔烯烃的分子中含有碳碳双键的数目为（NA表示阿佛加德罗常数） 。16、设阿佛加德罗常数为NA，在标准状况下某种O2和N2的混合气体mg含有b个分子，则ng该混合在相同状况下所占的体积应是 。17、在一密闭气缸中,用一不漏气的滑动活塞隔开,常温时,左边充入1/4体积的N2,右边充入3/4体积的H2和O2的混合气.若右边气体点燃,反应后恢复到原温度,活塞停留在气缸正中,则原来混合气中H2和O2的体积比为 ; .18、若在一定条件下把硫化氢与120mL氧气混合反应后，相同状态下测得二氧化硫的体积为75mL，则原硫化氢气体的体积最少为_mL，最多为_mL。19、把直流电源的正负极与铜片的引线相连。当以I0.21A的电流电解CuSO460min后，测得铜片A的质量增加了0.25g，则图1中的x 端应与直流电的 极相连，它是电解池的 极；电解后铜片B的质量 （增加，减少或不变）；列出计算实验测得的阿伏加德罗常数NA。（已知电子电量e1.6010-19C）20、合成氨工业常通过测定反应前后混合气体的密度确定氮的转化率。某工厂测得合成塔中N2、H2混合气体的密度为0.5536gL-1(STP),从合成塔中出来的气体在相同条件下密度为0.693gL-1.求该合成氨厂N2的转化率。21、在室温下，向某一容积固定的真空容器内充入丁烷（气）和氧气，使容器内混合气的总压强达到P1，点火燃烧，丁烷和氧气恰好都完全反应，冷却至室温后容器内气体的总压强为P2。（以下计算结果保留两位有效数学）（1）若丁烷燃烧的生成物只有H2O（液）和CO2，则= 。（2）若=0.64，求反应后容器内所含各物质的物质的量之比和反应前混合气中丁烷的物质的量分数。【随堂练习答案】MV NA22.4m 22.4nbm NA1、CD 、C 、CD 4、BD 5、C 6、CD 7、AC 8、A 9、A 10、D 11、B 12、 D 13、C 14、B 15、 16、 17、 4:5(O2过量);7:2(H2过量); NA 6.041023 MIt2me18、H2S的体积至少为75mL，至多为90mL。19、负，阴； 减少； 20、2521、（1）0.53 （2）设生成CO2的丁烷有xmol, 生成CO的丁烷有ymol, 则 C4H10+ 6.5O2 = 4CO2+ 5H2O（液） xmol 6.5xmol 4xmol 5xmol C4H10 +4.5O2 =4CO + 5H2O（液） ymol 4.5ymol 4ymol 5ymol 则n(CO2)：n(CO)：n(H2O)=4x：4y：(5x+5y)=40.60y：4y：(50.60y+5y)=3：5：10 w.w.w.k.s.5.u.c.o.m