有關(guān)物質(zhì)的量的概念、應(yīng)用以及物質(zhì)的量濃度的計(jì)算仍然是高考高頻考點(diǎn),題型以選擇題為主,難度適中。非選擇題多以溶液的配制、實(shí)驗(yàn)為載體考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、溶液濃度的測(cè)定、數(shù)據(jù)處理方法和化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的定量分析能力??键c(diǎn)應(yīng)用規(guī)律性強(qiáng),能提升綜合解題能力。該部分知識(shí)的前后關(guān)聯(lián)性極強(qiáng),應(yīng)用廣泛,尤其是條件性、規(guī)律性、結(jié)論性的數(shù)據(jù)快速處理運(yùn)用,仍為命題的主要方向。預(yù)計(jì)2019年有關(guān)阿伏加德羅常數(shù)的綜合應(yīng)用及氣體摩爾體積的考查仍會(huì)延續(xù)選擇題的形式,要注意與氧化還原反應(yīng)、水解原理、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等知識(shí)點(diǎn)的結(jié)合,而以物質(zhì)的量為中心的計(jì)算更多體現(xiàn)在它的工具性上。
一、物質(zhì)的量
1、物質(zhì)的量定義:
表示含有一定數(shù)目粒子的集合體的物理量,符號(hào):n,單位:摩爾,符號(hào):mol。
2.阿伏加德羅常數(shù):0.012kgC-12中所含有的碳原子數(shù)。
用NA表示,其數(shù)值約為6.02x1023,單位是mol-1。
每摩爾物質(zhì)含有阿伏加德羅常數(shù)個(gè)微粒,用于計(jì)量微觀粒子或微觀粒子的特定組合。
3、微粒與物質(zhì)的量的關(guān)系:。
①“摩爾”表示物質(zhì)的量時(shí)只能適用于微觀粒子,不能適用于宏觀物體;在判斷時(shí)清楚認(rèn)識(shí)微粒中相關(guān)粒子數(shù)(質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、電子數(shù))及原子數(shù)、離子數(shù)、電荷數(shù)、化學(xué)鍵之間的關(guān)系。常涉及稀有氣體He、Ne等單原子分子,Cl2、N2、O2、H2等雙原子分子,及O3、P4、18O2、D2O、Na2O2、CH4、CO2、SiO2等特殊物質(zhì)。
②用“摩爾”描述物質(zhì)的多少時(shí),常用化學(xué)式表示。
二、摩爾質(zhì)量
1、概念:單位物質(zhì)的量的物質(zhì)所具有的質(zhì)量,用M表示,單位:g/mol。數(shù)值上如果用g/mol為單位等于該物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量或相對(duì)原子質(zhì)量。
2、質(zhì)量與物質(zhì)的量的關(guān)系:
。求氣體的摩爾質(zhì)量M的常用方法
(1)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的密度ρ:M=ρ×22.4(g·mol-1);
(2)根據(jù)氣體的相對(duì)密度(D=ρ1/ρ2):M1/M2=D;
(3)根據(jù)物質(zhì)的質(zhì)量(m)和物質(zhì)的量(n):M=m/n;
(4)根據(jù)一定質(zhì)量(m)的物質(zhì)中微粒數(shù)目(N)和阿伏加德羅常數(shù)(NA):M=NA·m/N;
(5)對(duì)于混合氣體,求其平均摩爾質(zhì)量,上述計(jì)算式仍然成立;還可以用下式計(jì)算:
指混合物中各成分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(或體積分?jǐn)?shù))。
三、氣體的摩爾體積
1、影響物質(zhì)體積大小的因素:
(1)構(gòu)成物質(zhì)的微粒的大小(物質(zhì)的本性)。
(2)構(gòu)成物質(zhì)的微粒之間距離的大小(由溫度與壓強(qiáng)共同決定)。
(3)構(gòu)成物質(zhì)的微粒的多少(物質(zhì)的量的大小)。
2、氣體摩爾體積
(1)含義:單位物質(zhì)的量的氣體所占的體積
符號(hào)Vm,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,Vm=22.4L/mol,。
(2)影響因素:氣體摩爾體積的數(shù)值不是固定不變的,它決定于氣體所處的溫度和壓強(qiáng)。
標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol氣體的體積是22.4 L,但如果當(dāng)1 mol氣體的體積是22.4 L時(shí),不一定是標(biāo)準(zhǔn)狀況。這是因?yàn)橛绊憵怏w體積的因素有溫度、壓強(qiáng)兩個(gè)條件,非標(biāo)準(zhǔn)狀況下1 mol氣體的體積也可能是22.4 L。
四、阿伏加德羅定律及其推論應(yīng)用:
同溫同壓下,相同體積的任何氣體,含有相同數(shù)目的分子(或氣體的物質(zhì)的量相同)。對(duì)于阿伏加德羅定律及其推論的應(yīng)用要明確三點(diǎn):
①適用范圍:氣體;
②三個(gè)“同”條件下(同溫、同壓、同體積),分子數(shù)才會(huì)相同;
③氣體摩爾體積是阿伏加德羅定律的特例。
①注意排除干擾因素:高考考查阿伏加德羅定律及推論時(shí),往往引入一些干擾因素,如體積、密度、氣體摩爾體積等物理量與溫度、壓強(qiáng)有關(guān),而質(zhì)量、粒子數(shù)、摩爾質(zhì)量與溫度、壓強(qiáng)無(wú)關(guān)。
②注意同素異形體、同位素原子組成分子的摩爾質(zhì)量,某些隱含反應(yīng)等。對(duì)于同素異形體,如O2、O3,S2、S4、S8等,只要質(zhì)量相等,溫度、壓強(qiáng)不等時(shí),其原子個(gè)數(shù)就一定相等,但分子數(shù)不相等,因?yàn)樗鼈兊幕瘜W(xué)式不同;對(duì)于不同同位素原子組成分子的摩爾質(zhì)量不要想當(dāng)然,要具體計(jì)算,如C18O2的摩爾質(zhì)量是48 g·mol-1,而不是44 g·mol-1;在應(yīng)用阿伏加德羅定律時(shí),注意隱含反應(yīng),如2NO+O22NO2、2NO2? N2O4。
有關(guān)阿伏加德羅常數(shù)(NA)計(jì)算的六種設(shè)陷方式:
方式1 氣體摩爾體積的狀況:22.4 L·mol-1指在標(biāo)準(zhǔn)狀況下(0 ℃ 101 kPa)的氣體摩爾體積。若題中給出氣體的體積,需考慮氣體所處的狀況是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況。
方式2 物質(zhì)的聚集狀態(tài):氣體摩爾體積適用的對(duì)象是氣體(包括混合氣體)。一些在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是液體或固體的物質(zhì),如CCl4、水、液溴、SO3、己烷、苯等常作為命題的干擾因素迷惑學(xué)生。
方式3 物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu):清楚認(rèn)識(shí)微粒中相關(guān)粒子數(shù)(質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、電子數(shù))及原子數(shù)、離子數(shù)、電荷數(shù)、化學(xué)鍵之間的關(guān)系。常涉及稀有氣體He、Ne等單原子分子,Cl2、N2、O2、H2等雙原子分子,及O3、P4、18O2、D2O、Na2O2、CH4、CO2、SiO2等特殊物質(zhì)。
方式4 電解質(zhì)溶液:要注意對(duì)弱電解質(zhì)的電離和鹽類水解等知識(shí)點(diǎn)的正確理解,關(guān)鍵是要弄清電離和水解的實(shí)質(zhì),以及相對(duì)強(qiáng)弱。如1 L 1 mol·L-1 NH4Cl的溶液中NH4的數(shù)目小于NA。
方式5 氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目:較復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)中,求算電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目時(shí),要清楚認(rèn)識(shí)哪種元素的原子間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。如Na2O2與H2O,Cl2與NaOH溶液反應(yīng)等。
方式6 可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底:如2NO2?N2O4,Cl2+H2O?HClO+HCl,合成氨等。
五、物質(zhì)的量濃度
1、物質(zhì)的量濃度:
(1)概念:?jiǎn)挝惑w積溶液中所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量表示溶液組成的物理量。
符號(hào)cB單位:mol/L,
。2、配制:
(1)主要儀器:托盤天平、容量瓶、量筒、燒杯、膠頭滴管、玻璃棒藥匙等。
(2)溶液的配制步驟:①計(jì)算②稱量③溶解④冷卻⑤移液⑥洗滌⑦定容⑧搖勻。
(3)誤差分析的理論依據(jù):根據(jù)可得,一定物質(zhì)的量濃度溶液配制的誤差都是由溶質(zhì)的物質(zhì)的量nB和溶液的體積V引起的。誤差分析時(shí),關(guān)鍵要看配制過(guò)程中引起n和V怎樣的變化。在配制一定物質(zhì)的量濃度溶液時(shí),若nB比理論值小,或V比理論值大時(shí),都會(huì)使所配溶液濃度偏小;若nB比理論值大,或V比理論值小時(shí),都會(huì)使所配溶液濃度偏大。
(4)俯視、仰視的分析:在量筒、滴定管、容量瓶的使用時(shí)經(jīng)常涉及俯視、仰視問(wèn)題,其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響究竟如何(偏大或偏小),必須分三種情況討論:
(1)容量瓶(如圖Ⅰ、Ⅱ)
①圖Ⅰ:定容時(shí)俯視,溶液體積偏小,所配制溶液的物質(zhì)的量濃度偏大。
②圖Ⅱ:定容時(shí)仰視,溶液體積偏大,所配制溶液的物質(zhì)的量濃度偏小。
(2)量筒、滴定管液面讀數(shù)(如圖Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ)
①圖Ⅲ:量筒上方刻度更大,俯視讀數(shù)時(shí)視線與凹液面最低處相連,連線與量筒壁相交處(a點(diǎn))即為俯視讀數(shù),即量筒內(nèi)液面俯視讀數(shù)偏大。
②圖Ⅳ:量筒下方刻度更小,仰視讀數(shù)時(shí)視線與凹液面最低處相連,連線與量筒壁相交處(b點(diǎn))即為仰視讀數(shù),即量筒內(nèi)液面俯視讀數(shù)偏小。
③圖Ⅴ:滴定管上方刻度更小,俯視讀數(shù)時(shí)視線與凹液面最低處相連,連線與滴定管壁相交處(c點(diǎn))即為俯視讀數(shù),即滴定管內(nèi)液面俯視讀數(shù)偏小。
④圖Ⅵ:滴定管下方刻度更大,仰視讀數(shù)時(shí)視線與凹液面最低處相連,連線與滴定管壁相交處(d點(diǎn))即為仰視讀數(shù),即滴定管內(nèi)液面仰視讀數(shù)偏大。
(3)用量筒、滴定管量取一定體積的液體(如圖Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ)
①圖Ⅶ:用量筒量取5.0 mL液體時(shí),若俯視,視線與刻度5相連并延長(zhǎng)到凹液面最低處,所以實(shí)際量取的液體體積小于5.0 mL,即偏小。
②圖Ⅷ:用量筒量取5.0 mL液體時(shí),若仰視,視線與刻度5相連并延長(zhǎng)到凹液面最低處,所以實(shí)際量取的液體體積大于5.0 mL,即偏大。
③圖Ⅸ:用滴定管量取5.00 mL液體時(shí),開(kāi)始液面在0刻度(平視),再將液體放出,液面下降,此時(shí)俯視,視線與刻度5相連并延長(zhǎng)到凹液面最低處,實(shí)際液面在刻度5以下,所以實(shí)際放出的液體體積大于5.00 mL,即偏大。
④圖Ⅹ:用滴定管量取5.00 mL液體時(shí),開(kāi)始液面在0刻度(平視),再將液體放出,液面下降,此時(shí)仰視,視線與刻度5相連并延長(zhǎng)到凹液面最低處,實(shí)際液面在刻度5以上,所以實(shí)際放出的液體體積小于5.00 mL,即偏小。
使用容量瓶時(shí):
①根據(jù)所配溶液的體積選取合適的容量瓶,如配制950 mL溶液,應(yīng)選取1000 mL的容量瓶。
②容量瓶使用前要檢查是否漏水。
③容量瓶不能用來(lái)溶解、稀釋、貯存溶液,也不能用來(lái)作反應(yīng)器。
④容量瓶上標(biāo)有溫度、容量、刻度線。
⑤不能加入過(guò)冷或過(guò)熱的液體。
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