专题一 化学基本概念
第1讲 化学常用计量
真题试做
1．(2012课标全国理综，9)用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述中不正确的是( )
A．分子总数为NA的NO2和CO2混合气体中含有的氧原子数为2NA
B．28 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2NA
C．常温常压下，92 g的NO2和N2O4混合气体含有的原子数为6NA
D．常温常压下，22.4 L氯气与足量镁粉充分反应，转移的电子数为2NA
2．(2011安徽理综，7)科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如下图所示)。已知该分子N—N—N键角都是108.1°，下列有关N(NO2)3的说法正确的是( )
A．分子中N、O间形成的共价键是非极性键
B．分子中四个氮原子共平面
C．该物质既有氧化性又有还原性
D．15.2 g该物质含有6.02×1022个原子
3．(2011课标全国理综，7)下列叙述正确的是( )
A．1.00 mol NaCl中含有6.02×1023个NaCl分子
B．1.00 mol NaCl中，所有Na＋的最外层电子总数为8×6.02×1023
C．欲配制1.00 L 1.00 mol·L－1的NaCl溶液，可将58.5 g NaCl溶于1.00 L水中
D．电解58.5 g熔融的NaCl，能产生22.4 L氯气(标准状况)、23.0 g金属钠
4．(2011安徽理综，27部分)MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2实验，其流程如下：
(1)第②步反应的离子方程式：□______＋□ClO＋□______===□MnO2↓＋□Cl2↑＋□______。
(2)若粗MnO2样品的质量为12.69 g，第①步反应后，经过滤得到8.7 g MnO2，并收集到0.224 L CO2(标准状况下)，则在第②步反应中至少需要________mol NaClO3。
5．(2010全国新课标卷，10)把500 mL含有BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份，取一份加入含a mol硫酸钠的溶液，恰好使钡离子完全沉淀；另取一份加入含b mol硝酸银的溶液，恰好使氯离子完全沉淀。则该混合溶液中钾离子浓度为( )
A．0.1(b－2a)mol·L－1
B．10(2a－b)mol·L－1
C．10(b－a)mol·L－1
D．10(b－2a)mol·L－1
考向分析
近几年所考查的热点：①有关物质的量及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 g O2、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
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。
即时训练1(2012安徽高考最后一卷B卷，8)设NA为阿伏加德罗常数，下列叙述正确的是( )
A．5.4 g Al分别与含溶质0.2 mol的NaOH溶液、盐酸反应，生成H2分子数均为0.3NA
B．5.35 g NH4Cl固体单质中含有的N—H键个数为0.4NA
C．将含有1 mol FeCl3的浓溶液全部制成胶体，含Fe(OH)3胶粒的数目为NA
D．120 g熔融的NaHSO4中含阳离子总数为2NA
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。
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化成摩尔单位下数据，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)。
即时训练2200 mL某硫酸盐溶液中，含硫酸根离子1.5NA个，含金属离子NA个，则该硫酸盐溶液的物质的量浓度为( )
A．2.5 mol·L－1 B．5 mol·L－1
C．7.5 mol·L－1 D．2 mol·L－1
热点三、守恒思想在化学计算中的应用
【例3】(2012湖北武汉调研，13)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，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
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氧化还原反应中得失电子数相等)建立关系式，从而达到简化过程，快速解题的目的。
即时训练3将15 mL 2 mol·L－1 Na2CO3溶液逐滴加入到40 mL 0.5 mol·L－1 MCln盐溶液中，恰好将溶液中的Mn＋完全沉淀为碳酸盐，则MCln中n值是( )
A．4 B．3 C．2 D．1
热点四、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 L气体R和5 L气体Q，在一定条件下发生反应：2R(g)＋5Q(g)===4X(g)＋nY(g)反应完全后，容器温度不变，混合气体的压强是原来的87.5%，则化学方程式中的n值是( )
A．2 B．3 C．4 D．5
思路点拨方法1：常规法。即由反应前后压强之比列方程求解。方法1：密闭容器中充入3 L气体R和5 L气体Q可认为充入3 mol气体R和5 mol气体Q，由反应方程式可知，R与Q完全反应后，R过量，余1 mol，同时生成4 mol X气体和n mol Y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)mol×87.5%＝7 mol
2R(g)＋5Q(g)===4X(g)＋nY(g) Δn
5 (7－4－n)
5 mol (8－7)mol
n＝2。
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n＝2满足不等式。
即时训练4 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(g)＋O2(g)2SO3(g)，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________%。
误区警示
1．解答有关阿伏加德罗定律问题的常见错误
(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定律的选项均错误。
(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 g 98%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 g NaOH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习题时，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。
跟踪练习判断正误：(正确的打“√”号，错误的打“×”号)
1．常温常压下，1 g H2中含有NA个H原子。
2．常温常压下，11.2 L H2中含有NA个H原子。
3．标准状况下，1 mol H2的体积为22.4 L· mol－1。
4．100 g 18 mol·L－1 的浓硫酸与100 g水混合后，溶液浓度为9 mol·L－1。
5．标准状况下，22.4 L乙醇的质量为46 g。
6．1 mol铁与1 mol Cl2完全反应，转移电子数为3NA。
1．(2012安徽宿州一检，3)用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．标准状况下，22.4 L NO和11.2 L O2的混合气体中所含分子数为NA
B．室温下，21.0 g乙烯和丁烯的混合气体中含有的碳原子数为1.5NA
C．1 mol氯气与足量氢氧化钠溶液反应时转移的电子数为2NA
D．常温常压下，20 g HO所含中子数为12NA
2．(2012上海化学，11)工业上将氨气和空气的混合气体通过铂铑合金网发生氨氧化反应，若有标准状况下V L氨气完全反应，并转移n个电子，则阿伏加德罗常数(NA)可表示为( )
A． B．
C． D．
3．下列叙述的两个量，一定相等的是( )
A．0.1 mol·L－1 NaCl与0.05 mol·L－1 Na2CO3溶液中的Na＋数目
B．质量相等的金刚石与C60中的碳原子数目
C．标准状况下，等体积的SO2与SO3的分子数目
D．pH都为3的稀盐酸与FeCl3溶液中，由水电离产生的H＋数目
4．把V L含有MgSO4与K2SO4的混合溶液分成两等份，一份加入含a mol NaOH的溶液，恰好使镁离子完全沉淀为氢氧化镁；另一份加入含b mol BaCl2的溶液，恰好使硫酸根离子完全沉淀为硫酸钡。则原混合溶液中钾离子的浓度为( )
A．mol·L－1 B．mol·L－1
C．mol·L－1 D．mol·L－1
5．某含铬(Cr2O)废水用硫酸亚铁铵[FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]处理，反应中铁元素和铬元素完全转化为沉淀。该沉淀经干燥后得到n mol FeO·FeyCrxO3。不考虑处理过程中的实际损耗，下列叙述错误的是( )
A．消耗硫酸亚铁铵的物质的量为n(2－x)mol
B．处理废水中的Cr2O的物质的量为nx/2 mol
C．反应中发生转移的电子为3nx mol
D．在FeO·FeyCrxO3中，3x＝y
6．臭氧层是地球生命的保护神，臭氧比氧气具有更强的氧化性。实验室可将氧气通过高压放电管来制取臭氧：3O22O3。
(1)在臭氧发生器中装入100 mL O2，经反应3O22O3，最后气体体积变为95 mL(体积均为标准状况下测定)，则反应后混合气体的密度为______ g·L－1。
(2)将8 L氧气通过放电管后，恢复到原状况，得到气体6.5 L，其中臭氧为______ L。
参考答案
命题调研·明晰考向
真题试做
1．D 解析：1 mol的NO2和CO2中均含2 mol O原子，A正确。乙烯与环丁烷的最简式均为CH2，含有n(CH2)＝＝2 mol，即含碳原子数为2NA，B正确；同理，C选项中n(NO2)＝＝2 mol，所含原子总数为6NA，正确；D选项不是标准状况下，错误。
2．C 解析：N、O是不同元素的原子，它们之间形成的化学键是极性键，只有同种元素的原子间才能形成非极性键；由NH3的结构分析，N(NO2)3中的四个N原子不能共平面；N(NO2)3中的N元素为＋3价，是N的中间价态，应既有氧化性又有还原性，故C正确；15.2 g该物质含有的原子的物质的量为＝1 mol，个数为6.02×1023，故D错。
3．B 解析：NaCl属于离子化合物，不存在NaCl分子，A错误；Na＋的最外层已经达到8电子稳定结构，所以B正确；C选项最后溶液不是1 L，错误；由原子守恒可知58.5 g NaCl只能生成0.5 mol氯气，在标准状况下是11.2 L，D错误。
4．答案：(1)5Mn2＋＋2ClO＋4H2O===5MnO2↓＋Cl2↑＋8H＋
(2)0.02
解析：(2)0.224 L CO2的物质的量为0.01 mol，则MnCO3的物质的量也为0.01 mol，质量为1.15 g。则MnO的质量为(12.69－1.15－8.7)g＝2.84 g，为0.04 mol，故溶液中的Mn2＋共为0.05 mol，根据(1)中的离子方程式可知需要0.02 mol NaClO3。
5．D 解析：原溶液中含n(Ba2＋)＝5n(SO)＝5a mol、n(Cl－)＝5n(Ag＋)＝5b mol，依据电荷守恒可知n(K＋)＝n(Cl－)－2n(Ba2＋)＝(5b－10a)mol，所以钾离子浓度为，D正确。
精要例析·聚焦热点
热点例析
【例1】答案：⑧
解析：①错，KHSO4是一种盐，在水溶液中电离生成K＋、H＋、SO，而在熔融条件下，它的电离方程式是KHSO4===K＋＋HSO，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。
【即时训练1】B 解析：与0.2 mol Al反应生成0.3 mol H2，要消耗0.6 mol HCl，酸不够，A错；5.35 g NH4Cl固体是0.1 mol,1 mol NH4Cl固体含4 mol N—H键，则0.1 mol NH4Cl固体含0.4 mol N—H键，所以B正确；一个Fe(OH)3胶粒是由一定数目的Fe(OH)3聚集而成，C错；熔融的NaHSO4中有Na＋和HSO，没有H＋，D错；故选B。
【例2】答案：n(CO2)＝＝4.00×10－2 mol
n(MgO)＝＝5.00×10－2 mol
n(H2O)＝＝5.00×10－2 mol
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。
【即时训练2】A 解析：若金属元素用A表示，则根据题意，硫酸盐的化学式为A2(SO4)3,200 mL溶液中含NA个A3＋，即为1 mol，则A2(SO4)3的物质的量为0.5 mol，其浓度为0.5 mol/0.2 L＝2.5 mol·L－1。
【例3】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。
【即时训练3】B 解析：首先求出各物质的物质的量n(Na2CO3)＝0.015 L×2 mol·L－1＝0.03 mol、n(MCln)＝0.04 L×0.5 mol·L－1＝0.02 mol，M的化合价为＋n，依据化合价守恒可知2×0.03 mol＝n×0.02 mol，即n＝3，故选B。
【例4】A
【即时训练4】答案：80
解析：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的体积为x，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，所以反应掉的体积是原有SO2的×100%＝80%。
误区警示
【跟踪练习】答案：√ × × × × ×
解析：1．没有涉及气体体积，物质的质量与状态无关，正确；3．单位错误；4．物质的量浓度与溶液质量没有直接关系，100 g水的体积大于100 g浓硫酸的体积，错误；5．乙醇是液体，错误；6．Cl2不足，应用Cl2求解转移的电子数，错误。
创新模拟·预测演练
1．B 解析：标准状况下的22.4 L NO和11.2 LO2混合后发生反应生成NO2，NO2和N2O4建立如下平衡：2NON2O4，导致气体物质的量小于1 mol，A错；乙烯和丁烯的最简式均为CH2，含碳量均为12/14，混合气体中碳原子为1.5 mol，B正确；1 mol氯气与NaOH完全反应时转移电子1 mol，C错；一个HO分子所含中子数为10,20 g HO的物质的量为1 mol，所含中子数为10NA，D错。
2．D 解析：依4NH3＋5O2===4NO＋6H2O可知，1 mol NH3参加反应转移5 mol电子，V L氨气完全反应，转移电子的个数为×5×NA＝n，解得NA＝。
3．B 解析：A项，不知溶液体积；C项，标准状况下，SO3为固体；D项，盐酸抑制水的电离、FeCl3促进水的电离，所以只有B正确。
4．D 解析：注意混合液分成两等份，由Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Ba2＋＋ SO===BaSO4↓可知原溶液中含有n(Mg2＋)＝mol＝a mol、n(SO)＝2b mol，依据电荷守恒可知原溶液中n(K＋)＝2n(SO)－2n(Mg2＋)＝2(2b－a)mol。
5．A 解析：由氧化剂Cr2O、还原剂FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O及反应过程可知铬、铁化合价为O·yxO3。铬降低3价、铁升高1价，依据化合价守恒可知3x＝y，依O·yxO3中正负化合价的代数和为0，可知x＝0.5、y＝1.5；依据铁、铬守恒可知A错误、B正确。
6．答案：(1)1.5 (2)3
解析：(1)根据质量守恒定律，反应前后容器中气体的质量不变，等于反应前100 mL O2的质量，则反应后混合气体的密度为：d＝(0.1 L/22.4 L·mol－1×32 g· mol－1)/0.095 L＝1.5 g·L－1。
(2)应根据差量法计算：反应过程中体积减小8 L－6.5 L＝1.5 L
3O2～2O3 ΔV
2 1
x 1.5 L
解得x＝3 L。
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