高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 研究物质性质的方法和程序学案设计

阿伏加德罗常数的应用陷阱和根据化学方程式计算

阿伏加德罗常数(NA)正误判断题涉及的知识点比较琐碎，需要注意的细节性问题比较多，解答此类题目往往容易出错。解题时，一定要注意选项所给的条件，仔细审题，否则会掉入“陷阱”之中。常见的“陷阱”有：

(1)陷阱之一：状况条件。若给出在非标准状况，如已知常温常压下气体的体积，不能用22.4 L·mol－1进行计算。

(2)陷阱之二：物质状态。已知在标准状况下非气态的物质(如水、酒精、三氧化硫等)，不能用22.4 L·mol－1进行计算。

(3)陷阱之三：单质组成。气体单质的组成除常见的双原子外，还有单原子分子(如He、Ne等)、多原子分子(如O3等)。

(4)陷阱之四：粒子种类。粒子种类一般有分子、原子、离子、质子、中子、电子等。解答时要看准题目要求，防止误入陷阱。

【例1】　设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)

A．4.48 L Cl2所含的分子数为0.2NA

B．常温常压下，4.4 g CO2与N2O混合气体含有的原子数为0.1NA

C．标准状况下，11.2 L煤油中含有的分子数为0.5NA

D．100 mL 1 mol·L－1NaOH溶液中含Na＋数为0.1NA

D　[A项，未注明标准状况，不能用22.4 L·mol计算，错误；B项，CO2和N2O的摩尔质量均为44 g·mol－1，故4.4 g CO2与N2O混合气体的总物质的量为0.1 mol，原子数为0.3NA，错误；C项，煤油在标准状况下是液体，错误；D项，n(NaOH)＝0.1 mol，故n(Na＋)＝1 mol，正确。]

1．下列说法中正确的是(　　)

A．标准状况下，22.4 L水中所含的分子数约为6.02×1023

B．标准状况下，a L的氧气和氮气的混合物中含有的分子数约为×6.02×1023

C．常温常压下，48 g O3气体含有的氧原子数为6.02×1023

D．2.24 L CO2中含有的原子数为0.3×6.02×1023

B　[标准状况下水不是气态，故22.4 L水的物质的量无法计算，所以22.4 L水中所含的分子数不确定，A错误；标准状况下，a L的氧气和氮气的混合物中含有的分子数为×6.02×1023，B正确；常温常压下，48 g O3的物质的量为＝1 mol，其中含有的氧原子数为3×6.02×1023，C错误；题中未指明是在标准状况下，故无法计算，D错误。]

2．设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是(　　)

A．常温常压下，48 g O2含有的氧原子数为3NA

B．24 g Mg完全变为Mg2＋时失去的电子数为NA

C．4 ℃时9 mL H2O和标准状况下11.2 L N2含有相同的原子数

D．同温同压下，NA个NO与NA个N2和O2组成的混合气体的体积不相等

A　[氧分子由氧原子构成，故氧原子的物质的量为3 mol，氧原子的数目为3 mol×NAmol－1＝3NA，故A正确；24 g Mg的物质的量为＝1 mol，镁原子失去2个电子变为镁离子，故失去电子的数目为1 mol×2×NAmol－1＝2NA，故B错误；4 ℃时9 mL水的质量为9 mL×1 g/mL＝9 g，水的物质的量为＝0.5 mol，含有原子的物质的量为0.5 mol×3＝1.5 mol。标准状况下氮气的物质的量为＝0.5 mol，氮气分子是双原子分子，含有的原子的物质的量为0.5 mol×2＝1 mol，故二者含有原子数目不相等，故C错误；同温同压下，分子数目之比等于体积之比，故NA个NO与NA个N2和O2的混合气体的体积相等，故D错误。]

1．1 mol Na2O2固体中含有离子总数为4NA吗？

[提示]　错误，Na2O2的组成微粒是Na＋和O，故1 mol Na2O2中含有2 mol Na＋、1 mol O，离子总数为3NA。

2．等体积、等物质的量浓度的NaCl和KCl溶液中，阴阳离子数目之和均为2NA吗？

[提示]　错误，无具体体积和浓度，无法求出NaCl和KCl的物质的量。

3．100 g乙醇水溶液的质量分数为46%，则该溶液中含氧原子为1NA，是否正确？

[提示]　错误，n(C2H5OH)＝＝1 mol，nH2O＝＝3 mol，故溶液含氧原子4NA。

4．23 g NO2和N2O4组成的混合气体中，所含原子总数为1.5NA吗？

[提示]　正确，NO2和N2O4中，N、O原子个数比均为1∶2。故可按其最简式NO2求其原子数，nNO2＝＝0.5 mol，原子总数为1.5NA。

物质的量应用于化学方程式计算的解题模型

(1)建模依据

化学方程式：H2＋Cl22HCl

①分子数之比为1∶1∶2；

②化学计量数之比为1∶1∶2；

③扩大NA倍之比为NA∶NA∶2NA；

④物质的量之比为1 mol∶1 mol∶2 mol；

⑤气体物质体积之比为1∶1∶2。

(2)解题步骤模型

第一步：将题给其他物理量转化为对应物质的物质的量；

第二步：依据化学方程式求出待求物质的物质的量；

第三步：根据题目要求，再将待求物质的物质的量转化为所求的物理量。

【例2】　将1.15 g钠置于足量的水中，充分反应后，生成的NaOH的物质的量是多少？生成的气体在标准状况下占多大体积？

[解析]　n(Na)＝＝0.05 mol，

2Na＋2H2O===2NaOH　＋　H2↑

 2               2         1

0.05 mol      n(NaOH)    n(H2)

2∶2＝0.05 mol∶n(NaOH)，

n(NaOH)＝0.05 mol；

2∶1＝0.05 mol∶n(H2)；

n(H2)＝0.025 mol，

V(H2)＝0.025 mol×22.4 L·mol－1＝0.56 L。

[答案]　生成0.05 mol NaOH，H2的体积为0.56 L

1．过氧化钠能与水反应，某同学欲用该反应制取标准状况下的氧气1.12 L。

(1)计算需要称取过氧化钠的质量。

(2)反应后生成NaOH的物质的量是多少？

[解析]　n(O2)＝＝0.05 mol，

2Na2O2＋2H2O===　4NaOH　＋　O2↑

2                    4         1

n(Na2O2)           n(NaOH)   0.05 mol

2∶1＝n(Na2O2)∶0.05 mol，n(Na2O2)＝0.1 mol，

m(Na2O2)＝0.1 mol×78 g·mol－1＝7.8 g；

4∶1＝n(NaOH)∶0.05 mol，

n(NaOH)＝0.2 mol。

[答案]　(1)需称取过氧化钠7.8 g。

(2)反应后生成0.2 mol NaOH。

2．今有11.2 g铁与500 mL的盐酸恰好完全反应。

求：(1)在标准状况下，生成氢气的体积是多少升？

(2)反应前，盐酸的物质的量浓度是多少？

[解析]　(1)n(Fe)＝＝0.2 mol。

Fe　＋　2HCl===FeCl2＋H2↑

　1     　2          　1

0.2 mol  n(HCl)      n(H2)

＝＝，

n(HCl)＝0.4 mol，n(H2)＝0.2 mol，

V(H2)＝0.2 mol×22.4 L·mol－1＝4.48 L。

(2)c(HCl)＝＝0.8 mol·L－1。

[答案]　(1)4.48 L　(2)0.8 mol·L－1

1．已知反应：2Fe＋3Cl22FeCl3，现有0.1 mol Fe和0.2 mol Cl2充分反应，试求反应后生成物的质量？

[提示]　假设0.1 mol Fe完全反应，根据方程式知需Cl2为0.15 mol，可见Cl2过量，应根据0.1 mol Fe计算FeCl3的质量，m(FeCl3)＝0.1 mol×162.5 g·mol－1＝16.25 g。若给出两种或两种以上反应物的量，解此类题应当先判断哪种物质过量，然后根据不足量的物质去求解。

2．有CO2和O2的混合气体100 mL，通入足量的Na2O2后，体积变为60 mL，则原混合气体中O2的体积为多少？

[提示]　利用差量法：

2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2　ΔV

  2                            1

  V(CO2)                      100 mL－60 mL

＝，则V(CO2)＝80 mL。

则原混合气体中的V(O2)＝100 mL－80 mL＝20 mL。

解此类题的关键是根据题意确定“理论差量”，再根据题目提供的“实际差量”列出比例式，然后求解。

1．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是(　　)

A．常温常压下，含有NA个氮原子的氮气体积约为11.2 L

B．标准状况下，64 g SO2中含有的原子数为3NA

C．在常温常压下，11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA

D．标准状况下，11.2 L H2O含有的分子数为0.5NA

B　[含有NA个氮原子的氮气的物质的量为0.5 mol，标准状况下体积为11.2 L，常温常压下气体摩尔体积大于22.4 L·mol－1，故A错误；标准状况下，64 g SO2的物质的量为＝1 mol，含有的原子数为3NA，故B正确；常温常压下，气体摩尔体积大于22.4 L·mol－1，故11.2 L氯气的物质的量小于0.5 mol，则分子数小于0.5NA，故C错误；标准状况下，H2O不是气体，故D错误。]

2．用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述中正确的是(　　)

A．常温常压下，14 g由N2与CO组成的混合气体含有的原子数目为NA

B．标准状况下，22.4 L N2和H2混合气体中含NA个原子

C．标准状况下，22.4 L盐酸含有NA个HCl分子

D．23 g Na与足量H2O反应完全后可生成NA个H2分子

A　[可设N2的质量为x g，则CO的质量为(14－x)g，则混合气体含原子的数目为×2＋×2NA mol－1＝NA，A正确；标准状况下，22.4 L N2和H2混合气体中含有2NA个原子，B错误；盐酸在标准状况下是液态，C错误；由化学方程式2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑知，23 g Na与足量H2O反应生成0.5NA个H2分子，D错误。]

3．当15.6 g Na2O2完全与CO2作用后，生成的O2的体积在标准状况下为(　　)

A．2.24 L  B．4.48 L  C．11.2 L  D．22.4 L

A　[15.6 g Na2O2的物质的量为＝0.2 mol，

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

0.2 mol                   0.1 mol

生成O2的体积在标准状况下为0.1 mol×22.4 L·mol－1＝2.24 L。]

4．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是(　　)

A．22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA

B．标准状况下，2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NA

C．标准状况下，2.24 L CCl4含有的氯原子数为0.4NA

D．1 L 0.1 mol·L－1硫酸钠溶液中含有的氧原子数为0.4NA

A　[氩气是单原子分子，1 mol Ar含18 mol质子，A项正确；标准状况下，2.24 L该混合气体中含有的分子数为0.1NA，B项错误；标准状况下，CCl4为液态，C项错误；溶剂水中也含有氧原子，D项错误。]

5．实验室中用含CaCO3 90%的石灰石与足量的盐酸反应制取44.8 L(标准状况)CO2，请回答下列问题：

(1)至少需要这种石灰石多少克？

(2)生成CaCl2物质的量是多少摩尔？

[解析]　n(CO2)＝＝2 mol

CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2＋H2O

2 mol           2 mol  2 mol

石灰石的质量＝＝222.2 g

n(CaCl2)＝2 mol

[答案]　(1)222.2 g　(2)2 mol