物质的量公式大全
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“物质的量”的复习指导
一、理清物质的量、摩尔、阿伏加德罗常数三者的关系
物质的量在国际单位制(SI)中是七个最基本的物理量之一,用于表示微观粒子(或这些粒子的
特定组合)的数量,我们在计量物质的多少时通常就是用质量、体积、物质的量;摩尔(mol)
是物
质的量的SI单位;而阿伏加德罗常数NA则是mol这个计量单位的计量标准,此计量
标准(注意:它
不是单位)等于0.012Kg12C中所含碳原子的数量,根据定义,阿伏加德罗
常数本身是一个实验
值,其最新实验数据NA=6.0220943×1023mol—1。如氧气分子的数量
为此数的两倍
,就可以记为2molO2。
二、识记两种物质的量浓度溶液的配制
1.由固体配制溶液
步骤:①计算②称量③溶解④转移⑤洗涤⑥定容、摇匀
仪器:容量瓶、托盘天平、烧杯、玻璃棒、胶头滴管
2.由浓溶液配制稀溶液
步骤:①计算②量取③稀释④转移⑤洗涤⑥定容、摇匀
仪器:容量瓶、量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管
三、理解三个公式
1.物质的
量计算的万能公式:n=mM=V(g)Vm=NNA=c*V=xs[m*(100+s)]
式中
n为物质的量,单位为mol;m为物质质量,单位为g;M为摩尔质量,单位为g•mol
-1;V(
g)为气体体积,单位为L;Vm为气体摩尔体积,单位为L•mol-1;N为粒子个数,
NA为阿伏
加德罗常数6.02×1023mol-1; c为物质的量浓度,单位为mol•L-1;V(aq)为
溶液体积,单位为L;x为饱和溶液的质量,单位为g;S为溶解度,单位为g。
解答阿伏加德罗常数(NA)问题的试题时,必须注意下列一些细微的知识点:
①标准状况
下非气体物质:水、溴、SO3、CCl4、苯、辛烷、CHCl3等不能用Vm=22.4Lmol
将
体积转化为物质的量。
②分子中原子个数问题:氧气、氮气、氟气等是双原子的分子,稀有气体(单
原子分子)、白
磷(P4)、臭氧(O3)。
③较复杂的氧化还原反应中转移的电子数:N
a2O2与H2O、Cl2与NaOH、KClO3与盐酸、
铜与硫、电解AgNO3等。
2.一定质量分数溶液的稀释
ω1•m1=ω2•m2(稀释前后溶质的质量守恒) <
br>ω1为稀释前溶液的质量分数,m1为稀释前溶液的质量;ω2为稀释后溶液的质量分数,m2
为
稀释后溶液的质量。
3.一定物质的量浓度溶液的稀释
c1稀释前浓溶液的物质的量浓
度,c2为稀释后溶液的物质的量浓度;V1为稀释前溶液的体
积,V2为稀释后溶液的体积。
四、掌握阿伏加德罗定律的四条推论
阿伏加德罗定律(四同定律):同温、同压、同体积的
任何气体所含分子数相同或气体物质的
量相同。气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的一个特例。
1.推论一:同温同压下,气体的体积比等于物质的量之比,等于分子数之比
(V1:V2=n1:n
2=N1:N2)
2.推论二:同温同压下,气体的密度比等于其相对分子质量之比(ρ1:ρ2=M1:M2)
3.推论三:同温同压下,同质量气体的体积比与相对分子质量成反比(V1:V2=M2:M1)
4.推论四:同温同容下,气体的压强比等于物质的量比(P1:P2=n1:n2)
以上阿伏加德罗定律及推论必须理解记忆,学会由理想气体状态方程(PV=nRT=mM
*RT)自
己推导。
五、辨别五个概念
1.摩尔:如果在一定
量的粒子的集体中所含有的粒子数目与0.012Kg12C中所含的原子数
目相同,则该集体的量值为
1mol。
2.物质的量:这个物理量表示的意义,实质上就是含有一定数目粒子的集体。
3.摩尔质量:单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量。
4.气体摩尔体积:单位物质的量的气体所占的体积叫做摩尔质量。
5.物质的量浓度:以
单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示的溶液的组成的物理量,
叫做溶质B的物质的量浓度。
巧解溶液的浓度计算
考点动向:溶液的浓度计算是高考的必考题。主要考查:①
溶液物质的量的浓度、溶质的物
质的量(或质量或气体标准状况下的)的之间的换算;②物质的量浓度、
溶质的质量分数和溶
解度之间的换算;③两种溶液混合(包括反应和不反应两种情况)后,溶液浓度的计
算;④溶
解度的综合计算。物质的量浓度计算的题型有选择题、填空题、计算题,溶解度的计算以选择题为主。
方法范例:
例1.(2005•天津)根据侯德榜制碱法原理并参考下
表的数据,实验室制备纯碱Na2CO3的主
要步骤是:将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热,
控制温度在30~35℃,搅拌下分批
加入研细的NH4HCO3固体,加料完毕后,继续保温30分钟
,静置、过滤得NaHCO3晶体。
用少量蒸馏水洗涤除去杂质,抽干后,转入蒸发皿中,灼烧2小时,
制得Na2CO3固体。
四种盐在不同温度下的溶解度(g100g水)表
0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 100℃
NaCl 35.7
35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8
NH4HCO3
11.9 15.8 21.0 27.0 -① - - -
NaHCO3 6.9 8.1
9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 -
NH4Cl 29.4 33.3
37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3
①>35℃NH4HCO3会有分解
请回答:(1)反应温度控制在30~35℃,是因为若高于35℃,则 ,若低于30℃,则
;为
控制此温度范围,采取的加热方法为 。
(2)加料完毕后,继续保温30分钟,目的是 。静置后只析出NaHCO3晶体的原因是
。
用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去 杂质(以化学式表示)。
(3)过滤所得的母液中含有 (以化学式表示),需加入
,并作进一步处理,使NaCl溶液
循环使用,同时可回收NH4Cl。
(4)测试纯碱产品中NaHCO3含量的方法是:准确称取纯碱样品W g,放入锥形瓶中加蒸
馏水溶解,加1~2滴酚酞指示剂,用物质的量浓度为c(molL)的HCl溶液滴定至溶液由红
色
到无色(指示CO32-+H+=HCO3-反应的终点),所用HCl溶液体积为V1mL,再加
1~
2滴甲基橙指示剂,继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙,所用HCl溶液总体积为V2mL。
写出纯
碱样品中NaHCO3质量分数的计算式:NaHCO3(%)=
解析:侯德榜制碱法利用一定条件
下NaHCO3溶解度相对较小的特点,在饱和食盐水先后
通入NH3、CO2,获得NaHCO3后灼
烧生成Na2CO3。
根据表格,40℃以上NH4HCO3溶解度不再给出,因为35℃以上NH
4HCO3开始分解。在
35℃以下尽量提高温度可以让反应速率加快,有利于提高单位时间产率。反应
液中存在
NH4+、Na+、HCO3—、Cl—,参照30℃时各物质溶解度可知,此
时溶解度最小的NaHCO3
最先析出。30℃时,NaHCO3的溶解度为11.1g,说明Na+、
HCO3—不可能完全沉淀。最
终得到的母液中同时存在NH4+、Na+、HCO3—、Cl—,向其
中加入HCl,可使NaCl溶液
循环使用,并能回收NH4Cl。
在测定过程中,Na2CO3发生两步反应:
Na2CO3 + HCl =
NaHCO3+ NaCl
cV11000 cV11000
NaHCO3 +
HCl= NaCl+H2O+CO2↑
cV11000 cV11000
Na2CO3消耗的HCl共2cV11000,则NaHCO3消耗的HC l为:
(cV21000—2cV11000)mol,
样品中NaHCO3的纯度为: 。
答案:(1)NH4HCO3分解 反应速率降低 水浴加热
(2)使反应充分进行
NaHCO3的溶解度最小 NaCl NH4Cl NH4HCO3
(3)NaHCO3
NaCl NH4Cl NH4HCO3 HCl
(4)
规律小结:有关溶解度的计算除注重概念的理解外,还要加强分析推理:
①一种物质的饱和溶液不影响另一物质的溶解;
②对混合溶液降温或蒸发溶剂时,率先达到
饱和的是溶解度最小的,该物质的析出使得与该
物质有相同离子的物质不再满足析出条件。
例2.(2005•上海)硝酸工业生产中的尾气可用纯碱溶液吸收,有关的化学反应为:
2NO2+Na2CO3→NaNO3+NaNO3+CO2↑ ①
NO+NO2+Na2CO3→2NaNO2+CO2↑ ②
⑴根据反应①,每产生22.4L(标准状况下)CO2,吸收液质量将增加 g。
⑵配制1000g质量分数为21.2%的纯碱吸收液,需Na2CO3•10H2O多少克? ⑶现有1000g质量分数为21.2%的纯碱吸收液,吸收硝酸工业尾气,每产生22.4L(标准状况)CO2时,吸收液质量就增加44g。
①计算吸收液中NaNO2和NaNO3物质的量之比。
②1000g质量分数为21.2
%的纯碱在20℃经充分吸收硝酸工业尾气后,蒸发掉688g水,冷
却到0℃,最多可析出NaNO2
多少克?(0℃时,NaNO2的溶解度为71.2g100g水)
解析:本题综合考查了有关化学
方程式、物质的量及溶解度的计算等知识,检查学生的综合
应用能力。
⑴2NO2+Na2CO3→NaNO2+NaNO3+CO2↑ △m
106g 69g
85g 22.4L 48g
22.4L m
m=48g
⑵根据Na2CO3质量守恒有:100g×21.2%=m(Na2CO3•10H2O)•
m(Na2CO3•10H2O)=572g
⑶①2NO2+Na2CO3→NaNO2+NaNO3+CO2↑△m=48g
②NO+NO2+Na2CO3→2NaNO2+CO2↑△m=32g
设由NO2与纯碱反应产生的CO2为amol,由NO和NO2与纯碱反应产生的CO2为bmol
n(NaNO2):n(NaNO3)=5:3
②设生成的n(NaNO2)为5xmol,n(NaNO3)为3xmol
据Na+守恒:5x+3x=8x=0.5
m(NaNO2)=2.5mol×69gmol=172.5g,
m(H2O)余=1000g×(1—21.2%)—688g=100g
析出:m(NaNO2)(最大)=172.5g-71.2g=101.3g
答案:⑴48
⑵m(Na2CO3•10H2O)=572g
⑶①n(NaNO2):n(NaNO3)=5:3
②m(NaNO2)(最大)=101.3g
规律小结:化学计算中的常用技巧: 1.差量法:根据化学反应前后的有关物理量发生的变化,找出所需“理论差量”,如反应前
后的质
量、物质的量、气体体积、气体压强、反应过程中的热量变化等,该差量的大小与反
应物质的有关量成正
比。差量法就是借助这种比例关系,解决一定量变的计算题。解题方法
思路的关键是根据题意确定“理论
差量”,再依题目提供的“实际差量”,列出比例式,求出答
案。
2.守恒法:有关溶液的计算,守恒定律运用越来越平常。解题关键是找出“守恒量”:
①
稀释前后溶质的守恒:c1V1=c2V2(稀释前后溶质的物质的量守恒);ω1•m1=ω2•m2(稀释前
后溶质的质量守恒)
②溶液中粒子之间电荷守恒:溶液呈电中性,即溶液中阳离子所带正电
荷总数与阴离子所带
负电荷总数相等
③物料守恒:反应前后元素原子的物质的量不变
④得失电子守恒:氧化还原反应中,氧化剂得到电子数等于还原剂失去电子数
考点误区分析:
①溶质问题:溶质可以是非电解质,电解质(离子或特定组合),分析溶质
时要注意有关的化
学变化(如SO3、Na2O等溶于水后溶质是H2SO4、NaOH;氨水、氯水的
成分复杂,溶质为
NH3、Cl2;溶解带有结晶水的物质时,溶质是无水物,在确定溶质物质的量时,
用结晶水
合物质量除以结晶水合物的摩尔质量)。
②溶液的体积问题:计算气体溶质对应溶
液的物质的量浓度时,不能把水的体积当成溶液的
体积,只能用溶液质量和密度计算溶液体积,且要注意
换算为L做单位。
③溶解度的计算:抓住“一定温度”和“饱和溶液”两个关键条件,有时需理想化
地分割出饱和
溶液,根据溶解度定量比例,确立定量关系,列式计算,同时注意单位的统一。计算析出含
有结晶水的晶体时可用守恒法:原溶液中溶质质量=析晶后饱和溶液中溶质质量+晶体中的
溶质
质量
同步训练:
1、(2003•江苏)若以ω1和ω2分别表示浓度为amolL和
bmolL氨水的质量分数,且已知b=2a,
则下列推断正确的是(氨水的密度比纯水的小)( )
A、2ω1=ω2 B、ω1=2ω2 C、ω2>2ω1 D、ω1<ω2<2ω1
2、
在标准状况下,盛满HCl和N2混合气体的烧瓶,用喷泉实验的方法充水至喷泉结束,
所得烧瓶内盐酸
的物质的量浓度为
A、0.045molL B、0.45molL C、0.5molL
D、无法计算
3、(2003•江苏)在一定温度下,某无水盐R在水中溶解度为23g,向R的饱
和溶液中加入Bg
该无水盐,保持温度不变,析出R的结晶水合物Wg,从原饱和溶液中析出溶质R的质
量为
( )
A、(W—B) g B、(W—B) g C、(W—B) g D、(W—
B)g
4、有某硫酸和硝酸的混合溶液20mL,其中含有硫酸的浓度为2mol•L-1,含硝酸
的浓度为
1mol•L-1,现向其中加入0.96g铜粉,充分反应后(假设只生成N
O气体),最多可收集到标
况下的气体的体积为( D )
A、89.6mL
B、112mL C、168mL D、224mL
5、t℃时,在V mL密度为dg•cm-3
的FeCl3(相对分子质量为M)饱和溶液中,加入足量
的NaOH溶液,充分反应后过滤(假设滤液
无损失),在滤液中加入适量硝酸使溶液呈中性
后,再加入4 mL1.0
mol•L-1的AgNO3溶液恰好完全反应,则t℃时FeCl3的溶解度为
A、 B、 C、
D、
6、20℃时食盐的溶解度为36g,取一定量该温度下的饱和食盐水用惰性电极进行电解,当
阳极析出11.2L(标准状况)气体时,食盐完全电解,所得溶液密度为1.20gmL,试计算
(1)电解前,饱和食盐水的质量是多少?
(2)电解后溶液中NaOH的物质的量浓度是多少?
(3)要使溶液恢复原状态,需加入多少克什么物质?
7、(2006•江苏)氯化亚铜(
CuCl)是重要的化工原料。国家标准规定合格的CuCl产品的主要质
量指标为CuCl的质量分数
大于96.50%。工业上常通过下列反应制备CuCl
2CuSO4+Na2SO3+2NaCl
+Na2CO3===2CuCl↓+3Na2SO4+CO2↑
⑴CuCl制备过程中需要配置质
量分数为20.0%的CuSO4溶液,试计算配置该溶液所需的
CuSO4•5H2O与H2O的质量
之比。
⑵准确称取所配置的0.2500gCuCl样品置于一定量的0.5mol•L-1FeC
l3溶液中,待样品完
全溶解后,加水20mL,用0.1000mol•L-1的Ce(SO4)2溶
液滴定到终点,消耗
24.60mLCe(SO4)2溶液。有关反化学反应为
Fe3++CuCl===Fe2++Cu2++Cl—
Ce4++Fe2+===Fe3++Ce3+
通过计算说明上述样品中CuCl的质量分数是否符合标准。
8.(2005•广东)某研
究性学习小组欲用化学方法测量一个不规则容器的体积。把35.1gNaCl
放入500mL烧杯中,
加入150mL蒸馏水。待NaCl完全溶解后,将溶液全部转移到容器中,
用蒸馏水稀释至完全充满容
器。从中取出溶液100mL,该溶液恰好与
20mL0.100mol•L—1AgNO3溶液完全反
应。试计算该容器的体积。
参考答案:
1、C.[提示]设两种氨水溶液的密度分别为
ρ1、ρ2,则依物质的量浓度与质量分数的关系
有, , ,且b=2a,所以有2ρ1ω1=ρ2ω
2,又由于氨水的密度比纯水小,且浓度越大,密度
越小即ρ1>ρ2,代入上式得:ω2>2ω1。
2、A.[提示]N2不溶于水,所以盐酸的体积就是原HCl气体的体积,设为VL,有: 。 <
br>3、A.[提示]析出R的结晶水合物的质量为Wg,加入无水盐R的质量为Bg,从原溶液被
带
出(析出)的饱和溶液的质量为(W-B)g,析出的溶液的质量乘以该溶液中R的质量分数即得
析出溶
质R的质量。
4、D.[提示]铜与硝酸与硫酸的混酸溶液反应时,因为NO3—在酸性条件下还有
强氧化性,
所以只能用离子方程式计算,不能用化学方程式计算。
n(Cu)=0.96g64g•mol—1=0.015mol,n(NO3—)=0.02L×1
mol•L-1=0.02mol
n(H+)=0.02L×1
mol•L-1×1+0.02L×2 mol•L-1×2=0.10mol
3Cu +
2NO3— + 8H+=3Cu2++2NO+4H2O
3mol 2mol 8mol
44.8L
0.015mol 0.02mol 0.1mol VL
讨论知H+、NO3—有过剩,以Cu的物质的量代入计算有V=224mL。
5、D.[提示]VmL密度为dg•cm–3的FeCl3中氯化铁的质量为:
m(FeCl3)=n(FeCl3)×M= ×M= ,
溶解度为S有:
解得:S= 。
6、解析:(1)设饱和溶液中NaCl的质量为x,溶液的质量为w
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
2×58.5g 22.4L
xg 11.2L.
x=58.5g ∵溶液的溶解度为36g
W=221g
(2)根据方程式,电解后生成NaOH的物质的量为1mol,同时得到氢气11.2L。
据质量守恒定律,电解后溶液的质量为:W—m(H2)—m(O2)
=221g—(0.5mol×2gmol+0.5mol×71gmol)=184.5g
∴NaOH的物质的量浓度为
(3)要使溶液恢复原状态,需加入的物质就是从溶液中出去
的物质,生成的氢气和氯气能合
成1mol的盐酸,所以要加入含36.5g氯化氢的盐酸。
答案:(1)221g,(2)6.5molL,(3)加入含36.5g氯化氢的盐酸
7、解析:(1)设需要CuSO4•5H2O的质量为x, 的质量为y
CuSO4•5H2O的相对分子质量为250, 的相对分子质量为160
解得:x∶y=5∶11
(2)设样品中 的质量为
由化学反应方程式可知:CuCl~Fe2+~Ce4+
解得:x=0.2448g
97.92%>96.50%
答案:⑴5∶11,⑵样品中
的质量分数符合标准。
8、解析:AgNO3+NaCl=AgCl↓+NaNO3
n(AgNO3)=0.100mol•L—1×0.02L=0.002mol
m
(NaCl)=0.002mol×58.5g•mol—1=0.117g
V(容器)=