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2017高考化学一轮复习 第1章 化学计量在实验中的应用 第1节 物质的量 气体摩尔体积学案

来源:九壹网
物质的量 气体摩尔体积

明考纲 1.了解定量研究的方法是化学发展为一门科学的重要标志。 2.了解物质的量的单位——摩尔(mol)、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度、阿伏加德罗常数的含义。 3.能根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、气体体积(标准状况)之间的相互关系进行有关计算。 析考情 物质的量、气体摩尔体积是高考必考的知识点,命题主要方式为“已知NA为阿伏加德罗常数,判断和计算一定量的物质所含粒子数的多少”。题目在注重对计算关系考查的同时,又隐含对物质状态、物质结构、氧化还原反应、电离、水解、分散系等知识的考查。

考点

物质的量 摩尔质量

1.物质的量及其单位

(1)定义:表示含有一定数目微观粒子的集合体的物理量。符号为n。 (2)单位:摩尔,简称摩,符号为mol。 (3)物质的量的规范表示方法:

2.阿伏加德罗常数

(1)定义:0.012kgC所含的原子数为阿伏加德罗常数,其数值约为6.02×10,单位为mol,符号为NA。

(2)计算公式:物质的量n、阿伏加德罗常数NA与粒子数N之间的关系为NA=。 3.摩尔质量

(1)定义:单位物质的量的物质所具有的质量。符号为:M。单位:g/mol(或g·mol)。 (2)数值:当摩尔质量以 g·mol相对原子质量)。

(3)计算公式:物质的量n、物质的质量m、摩尔质量M之间的关系为M=。 易错警示 (1)1 mol混合物(气体、液体或固体)的质量,就是该混合物的平均摩尔质量,当以g·mol为单位时,其在数值上等于该混合物的平均相对分子质量。

(2)质量的符号是m,单位是kg或g;摩尔质量的符号是M,单位是g·mol;相对分(原)子质量的符号是Mr(Ar),单位为1。

-1

-1

-1

-1

-1

12

23

Nn为单位时,在数值上等于该物质的相对分子质量(或

mn 1

判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)1 mol任何物质都含有6.02×10个分子。( ) (2)1 mol H2O的摩尔质量与它的相对分子质量相等。( ) (3)1 mol SO4的质量是96 g·mol。( )

(4)1 mol CaCO3与1 mol KHCO3的质量相同,含有阳离子的数目也相同。( ) (5)2 mol HCl的摩尔质量是1 mol HCl的摩尔质量的2倍。( ) (6)1 mol NaCl与1 mol HCl所含的粒子数相同。( ) (7)1 mol氧这种表达方式不正确。( )

提示 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)√

题组一 有关分子(或特定组合)中微粒数的计算

1.[2015·吉林统考]标准状况下有①0.112 L水 ②0.5NA个HCl分子 ③25.6 g SO2

气体 ④0.2 mol氨气 ⑤2 mol氦气 ⑥6.02×10个白磷分子,所含原子个数从大到小的顺序为__________________。

答案 ①>⑥>⑤>③>②>④

解析 ①中0.112 L水的质量为112 g,所含原子数为

112 g

×3NA≈18.7NA;②中所

18 g/mol

23

2-

-123

25.6 g

含原子数为0.5NA×2=NA;③中所含原子数为×3NA=1.2NA;④中含有的原子数为

64 g/mol0.2 mol×4NA=0.8NA;⑤中含有的原子数为2 mol×NA=2NA;⑥中含有的原子数为6.02×10×4=4NA。故原子数由大到小的顺序为①>⑥>⑤>③>②>④。

2.0.3 mol NH3分子中所含质子数与________个H2O分子中所含质子数相等。2.2 g D2

18

23

O中所含中子数为________,1.5 g CH3中的电子数为________,15.6 g Na2O2中的阴离子数目为________。

答案 0.3NA 1.2NA 0.8NA 0.2NA

解析 0.3 mol NH3分子中含质子数为0.3 mol×10NA=3NA,1个H2O分子中含有10个质子,故水分子个数为0.3NA;2.2 g D2O的物质的量为0.1 mol×12NA=1.2NA;1.5 g CH3中电子数为

18

2.2 g

=0.1 mol,含有的中子数为

22 g/mol

1.5 g

×8NA=0.8NA;15.6 g Na2O2的物质

15 g/mol

15.6 g

的量为=0.2 mol,所含阴离子数目为0.2 mol×NA=0.2NA。

78 g/mol

题组二 突破质量、物质的量与微粒数目之间的换算

3.某硫原子的质量是a g,C原子的质量是b g,若NA只表示阿伏加德罗常数的数值,则下列说法中正确的是( )

12am①该硫原子的相对原子质量为 ②m g该硫原子的物质的量为 mol ③该硫原子

12

baNA

2

的摩尔质量是aNA g

④a g该硫原子所含的电子数为16NA A.①③ B.②④ C.①② D.②③ 答案 C

解析 ①该硫原子的相对原子质量为该原子的质量除以确;②m g该硫原子的个数为,其物质的量为12

112aC 原子质量的,即,正

12bmam mol,正确;③该原子的摩尔质量是aNA aNA

g/mol,不正确;④一个硫原子所含电子数为16,a g该硫原子的个数为1个,所含电子数为16,不正确。

4.(1)1.204×10个氯化氢分子的物质的量为________;

(2)含0.4 mol Al的Al2(SO4)3的物质的量是________,所含的SO4的物质的量是________;

(3)6 g H2的物质的量为________; (4)0.3 mol NH3的质量为________;

(5)4 ℃下的27 mL水的物质的量为________;

(6)1.204×10个M分子的质量为88 g,则M的摩尔质量为________;

(7)已知16 g A和20 g B恰好完全反应生成0.04 mol C和31.76 g D,则C的摩尔质量为________。

答案 (1)2 mol (2)0.2 mol 0.6 mol (3)3 mol (4)5.1 g (5)1.5 mol (6)44 g·mol (7)106 g·mol ★思维建模

有关微粒数目比较的思维方法

计算

已知物理量――→物质的量

考点

气体摩尔体积 阿伏加德罗定律

1.影响物质体积的因素

物质的体积由三个因素决定:粒子大小、粒子数目、粒子之间的距离,而气体的体积主要决定于粒子数目和粒子之间的距离。

2.气体摩尔体积

(1)定义:一定温度和压强下,单位物质的量的气体所占的体积。符号为Vm。单位为L/mol(或L·mol)。

(2)标准状况下的气体摩尔体积:在标准状况下(指温度为0℃,压强为101kPa)约为22.4L·mol。

3

-1

-1

-1

-1

24

3+

2-

24

依据组成――→

计算

所要比较的物理量

(3)计算公式:物质的量n、气体体积V、气体摩尔体积Vm之间的关系:Vm=。 (4)影响因素:气体摩尔体积的数值决定于气体所处的温度和压强。 3.阿伏加德罗定律

Vn

可总结为:在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体含有相同数目的分子(或气体的物质的量相同)。

(2)适用范围:单一气体或相互不反应的混合气体。 4.阿伏加德罗定律的推论

(以下用到的符号:ρ为密度,p为压强,n为物质的量,M为摩尔质量,m为质量,V为体积,T为热力学温度) 前提条件 结论 公式 语言叙述 同温同压下,气体的体积之比等于其物质的量之比 同温同压下,两气体的密度之比等于其摩尔质量(或相对分子质量)之比 同温度同体积下,两气体的压强之比等于其物质的量之比 T、p相同 T、p相同 T、V相同 V1n1= V2n2ρ1M1= ρ2M2p1n1= p2n2易错警示 (1)气体体积受温度和压强的影响,而和分子微粒大小无关。 (2)使用Vm≈22.4 L·mol时,一定注意以下几个方面: ①一个条件:标准状况下(0 ℃,101 kPa)。

②一个对象:只限于气体,可以是单一气体,也可以是不反应的混合气体。水、苯、SO3、HF、CCl4、己烷、CS2、CHCl3、Br2、HF、乙醇等物质在标准状况下不是气体。

③两个数据:“1 mol”“约22.4 L”。

(3)当1 mol气体的体积是22.4 L时,不一定是标准状况,非标准状况下,1 mol气体的体积也可以是22.4 L。

判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。

(1)标准状况下,1 mol H2与1 mol CCl4的体积相同。( ) (2)标准状况下,22.4 L任何气体都含有6.02×10个分子。( ) (3)标准状况下,22.4 L氦气与22.4 L氮气所含原子数相同。( )

(4)标准状况下,11.2 L CO与N2的混合气体与11.2 L O2所含分子数相同,原子数也相同。( )

4

23

-1

(5)标准状况下,22.4 L己烷中含有的共价键数目为19NA。( )

(6)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。( ) 提示 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)×

题组一 与气体摩尔体积有关的判断和计算1.[2015·咸阳检测]设阿伏加德罗常数为NA,标准状况下,某O2和N2的混合气体m g含有b个分子,则n g该混合气体在相同状况下所占的体积(L)应是( )

A.C.

22.4nb22.4mb B.

mNAnNA

22.4nNAnbNA D. mb22.4m答案 A

解析 m g含有b个分子,则n g该混合气体含有的分子数是,则混合气体的物质的量是

nbmnb22.4nb mol,则混合气体的体积是 L,A项正确。 mNAmNA

2.一定温度和压强下,30 L某种气态纯净物中含有6.02×10个分子,这些分子由

23

24

1.204×10个原子组成,下列有关说法中不正确的是( )

A.该温度和压强可能是标准状况

B.标准状况下该纯净物若为气态,其体积约是22.4 L C.该气体中每个分子含有2个原子

D.若O2在该条件下为气态,则1 mol O2在该条件下的体积也为30 L 答案 A

解析 由分子数和原子数的关系可知该分子为双原子分子,且其分子的物质的量为1 mol,若该物质为气态,则其在标准状况下的体积为22.4 L,故该温度和压强不可能是标准状况,在此状况下,Vm=30 L·mol。

题组二 阿伏加德罗定律及推论的应用

3.[2015·广西柳州月考]同温同压下,甲容器中充满叙述不正确的是( )

A.若两种气体体积相等,则甲、乙两容器中气体密度之比为35∶37 B.若两种气体体积相等,则甲、乙两容器中气体分子数之比为35∶37 C.若两种气体质量相等,则甲、乙两容器中气体所含质子数之比为37∶35 D.若两种气体体积相等,则甲、乙两容器中气体所含中子数之比为9∶10 答案 B

解析 同温同压下,若两种气体体积相等,则两种气体物质的量相等(气体分子数也相等),两种气体质量之比为35∶37,而ρ=,故甲、乙两容器中气体密度之比为35∶37,甲、乙两容器中气体所含中子数之比为(35-17)∶(37-17)=9∶10,A、D项正确,B项错误;同温同压下,若两种气体质量相等,则甲、乙两容器中气体物质的量之比为

11

∶=3537

5

35

-1

Cl2,乙容器中充满

37

Cl2,下列

mV

37∶35,故甲、乙两容器中气体所含质子数之比为37∶35,C项正确。

4.[2015·石家庄高三月考]在一定条件下,m g NH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g),按要求填空。

(1)若所得混合气体对H2的相对密度为d,则混合气体的物质的量为______________。NH4HCO3的摩尔质量为________________(用含m、d的代数式表示)。

(2)所得混合气体的密度折合成标准状况为ρ g·L,则混合气体的平均摩尔质量为__________________。

(3)在该条件下,所得NH3、CO2、H2O(g)的体积分数分别为a%、b%、c%,则混合气体的平均相对分子质量为____________________。

答案 (1) mol 6d g·mol

2d(2)22.4ρ g·mol (3)17a%+44b%+18c%

解析 NH4HCO3=====NH3↑+CO2↑+H2O↑

(1)利用相对密度公式可计算混合气体的平均摩尔质量为2d g/mol,再结合质量守恒定律可计算混合气体的物质的量为

-1

-1

m-1

mm mol;由方程式可知NH4HCO3物质的量为

2d g/mol2d6d=

m g

mol,则其摩尔质量为6d g/mol。

(2)、(3)利用平均摩尔质量计算公式可直接计算。 ★总结提升

求气体的摩尔质量M的常用方法

(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n):M=。

(2)根据一定质量(m)的物质中微粒数目(N)和阿伏加德罗常数(NA):M=(3)根据标准状况下气体的密度ρ:M=ρ×22.4(g·mol)。

-1

mnNAm。 Nρ1M1

(4)根据气体的相对密度D=:=D。

ρ2M2

(5)对于混合气体,求其平均摩尔质量,上述计算式仍然成立,还可以用下式计算:M=M1×a%+M2×b%+M3×c%+„„,a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。

考点

阿伏加德罗常数(NA)类题目的突破方法

题组一 气体摩尔体积的适用条件和物质的聚集状态 1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。

(1)标准状况下,80 g SO3中含有3NA个氧原子,体积约为22.4 L。( ) (2)在标准状况下,2.24 L HF含有的电子数为NA。( )

6

(3)用惰性电极电解食盐水,若导线中通过NA个电子,则阳极产生气体11.2 L。( ) (4)氢氧燃料电池正极消耗22.4 L气体时,电路中通过的电子数目为2NA。( ) (5)足量Zn与一定量的浓H2SO4反应,产生22.4 L气体时,转移的电子数一定为2NA。( )

(6)标准状况下,22.4 L辛烷完全燃烧,生成的CO2的分子数为8NA。( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× ★突破方法1

解有关22.4 L·mol的题目时,注意三个方面: (1)条件是否是标准状况。

(2)标准状况下,该物质是否是气体。

(3)如果给出物质的质量,与处于何种条件无关,如常温常压下,40 g SO3含有的分子数目为0.5NA,注意不要形成思维定势,看到“常温常压”就排除选项。

题组二 物质的微观结构

2.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)1 mol甲醇中含有的C—H键的数目为4NA。( ) (2)标况下,22.4 L的苯含有碳碳双键的数目为3NA。( ) (3)1 mol的CnH2n+2所含的共用电子对数为(3n+1)NA。( ) (4)相同物质的量的OH和CH3含有相同数目的电子。( )

(5)2.24 L N2和NH3混合气体中原子间含有的共用电子对数目为0.3NA。( ) (6)60 g SiO2晶体中含有的硅氧键数为4NA。( ) (7)31 g白磷中含有的共价键数为1.5NA。( ) (8)30 g甲醛中含共用电子对总数为4NA。( ) (9)12 g金刚石中含有的共价键数为4NA。( ) (10)12 g石墨中含有的共价键数为1.5NA。( )

答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)√ (9)× (10)√ ★突破方法2

此类题型要求同学们对物质的微观结构要非常熟悉,弄清楚微粒中相关粒子数(质子数、中子数、电子数)及离子数、电荷数、化学键之间的关系。常涉及稀有气体He、Ne等单原子分子,Cl2、N2、O2等双原子分子,O3、P4、O2、D2O、Na2O2等特殊物质,金刚石、晶体硅、二氧化硅、石墨的晶体结构等等。

题组三 物质的组成

3.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。

(1)2 g D2O中含有的质子数、中子数、电子数均为NA。( ) (2)78 g Na2O2和Na2S的混合物中含有的Na数一定为2NA。( )

16

18

-1

7

(3)0.6 g CaCO3和Mg3N2的混合物中所含质子数为0.3NA。( )

(4)常温常压下,21 g氧气和27 g臭氧中含有的氧原子总数为3NA。( ) (5)28 g CO、N2组成的混合气体中原子数目为2NA。( ) (6)6.8 g熔融的KHSO4中含有0.05NA个阴离子。( ) (7)8.4 g NaHCO3固体中含有0.1NA个CO3。( )

(8)常温常压下,丙烯和环丙烷组成的42 g混合气体中氢原子的个数为6NA。( ) (9)0.1 mol碳酸钠晶体中含有CO3的个数为0.1NA。( )

(10)将含3NA个离子的Na2O2固体溶于水配成1 L溶液,所得溶液中Na的浓度为2 mol·L-1

2-

2-

。( )

答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)√ (6)√ (7)× (8)√ (9)√ (10)√ ★突破方法3

(1)最简式相同的物质中微粒数目与物质的组成有关,如NO2和N2O4,乙烯和丁烯等。 (2)等质量的摩尔质量相同的物质中分子数目相同,原子数目不一定相同,如N2、CO、

C2H4等。

题组四 氧化还原反应中电子转移数目的判断 4.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。

(1)一定条件下,2.3 g Na与足量O2完全反应生成3.6 g产物时,失去的电子数大于0.1NA。( )

(2)5.6 g Fe和6.4 g Cu分别与0.1 mol Cl2完全反应,转移的电子数相等。( ) (3)5.6 g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3NA。( )

(4)含1 mol H2SO4的浓硫酸与足量铜反应转移的电子总数为6.02×10。( ) (5)6.4 g Cu与S完全反应,转移电子数为0.2NA。( ) (6)标准状况下,5.6 L O2作氧化剂转移电子数一定为NA。( )

(7)2.4 g Mg在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2,转移电子数为0.2NA。( )

(8)将CO2通过Na2O2,当固体质量增加a g时,反应中转移的电子数为aNA/28。( ) (9)1 mol Cl2参加反应转移的电子数一定为2NA。( )

(10)用惰性电极电解某水溶液时,消耗1 mol水转移电子数为2NA。( )

答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√ (8)√ (9)× (10)× ★突破方法4

氧化还原反应中转移电子数目的判断是一类典型的“陷阱”,突破“陷阱”的关键是: (1)氧化剂或还原剂不同,所表现的化合价不同。

如Fe与Cl2反应生成FeCl3,而Fe与S反应生成FeS,Fe与I2生成FeI2。 (2)反应物量不同,所表现的化合价不同。

如Fe与HNO3反应,Fe不足,生成Fe,Fe过量,生成Fe。 (3)氧化还原反应的顺序影响电子转移数目。

如向FeBr2溶液中通入Cl2,首先氧化Fe,再氧化Br,而向FeI2溶液中通入Cl2,首先氧化I,再氧化Fe。

(4)同一物质在不同反应中氧化剂、还原剂的判断。

如Cl2与Fe、Cu等反应,Cl2只作氧化剂,而Cl2和H2O、NaOH反应,Cl2既作氧化剂又

8

2+

2+

3+

2+

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作还原剂。Na2O2与SO2反应,Na2O2只作氧化剂,Na2O2与CO2、H2O反应,Na2O2既作氧化剂,又作还原剂。

题组五 电解质溶液中粒子数目的判断

5.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。

(1)25 ℃时,pH=13的1.0 L Ba(OH)2溶液中含有的OH数目为0.2NA。( ) (2)常温下,1 L 0.1 mol·L NH4Cl溶液中含有的NH4数是0.1NA。( ) (3)300 mL 2 mol·L蔗糖溶液中所含分子数为0.6NA。( )

(4)假设1 mol FeCl3完全转化为氢氧化铁胶体,则分散系中胶体微粒数为NA。( ) (5)25 ℃时,1 mL H2O中所含OH数为10

-1

-10

-1

-1

+-

NA。( )

-3

(6)25 ℃时,pH=11的Na2CO3溶液中由水电离出的H的数目为10NA。( ) (7)25 ℃时,1 L 1 mol·L的Na2CO3溶液中含有阴离子数目为NA。( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)× ★突破方法5

突破此类题目的陷阱,关键在于审题: (1)是否有弱电解质的电离或弱离子的水解。 (2)是否指明了溶液的体积。 (3)是否忽略了H2O分子的存在。 (4)是否注意了胶体的特征。

题组六 阿伏加德罗常数的应用与“隐含反应” 6.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。

(1)在密闭容器中加入1.5 mol H2和0.5 mol N2,充分反应后得到NH3分子数为NA。( ) (2)标准状况下,2.24 L Cl2溶于水,转移的电子数目为0.1NA。( )

(3) 常温下含有NA个NO2、N2O4分子的混合气体,降温至标准状况,其体积小于22.4 L。( )

(4)标况下,22.4 L NO与11.2 L O2混合后气体的分子数为2NA。( )

(5)某密闭容器中有2 mol SO2和1 mol O2,在一定条件下充分反应,转移的电子数为4NA。( )

(6)常温下,2.7 g铝片投入足量的浓硫酸中,铝失去的电子数为0.3NA。( ) (7)100 mL 10.0 mol·L浓盐酸与足量MnO2共热反应,生成Cl2分子的数目为0.25NA。( )

(8)标准状况下,将2.24 L Cl2溶于水,可得到HClO分子的数目是0.1NA。( ) 答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)× ★突破方法6

一些物质间的变化具有一定的隐蔽性,注意挖掘隐含变化。常见的隐含反应有可逆反应和特殊浓度的反应。如:

催化剂

(1)2SO2+O22SO3 2NO2N2O4

-1

9

高温、高压

N2+3H22NH3 Cl2+H2OHCl+HClO

催化剂

NH3+H2ONH3·H2ONH+4+OH

均为可逆反应。

(2)MnO2+4HCl(浓)=====MnCl2+Cl2↑+2H2O

Cu+2H2SO4(浓)=====CuSO4+SO2↑+2H2O

必须是浓HCl、浓H2SO4,否则不反应。 (3)Al、Fe常温下遇浓H2SO4、浓HNO3钝化。

热点题型的解题技巧:气体质量、体积的测定在实验及生产中的应用

气体质量、体积的测定是高中化学定量实验中最常见的实验方法,真正理解气体体积、质量测量的原理,要以阿伏加德罗定律为基础,分析实验仪器直接或间接测得气体体积,在高考实验题中相关实验会有所创新,但基本原理大致相同,预计今后的高考中仍会是重要的热点。

[真题呈现]

[2014·北京高考]碳、硫的含量影响钢铁性能。碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体,再用测碳、测硫装置进行测定。

(1)采用装置A,在高温下将x克钢样中碳、硫转化为CO2、SO2。

①气体a的成分是________。

高温

②若钢样中硫以FeS形式存在,A中反应:3FeS+5O2=====1________+3________。

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(2)将气体a通入测硫装置中(如右图),采用滴定法测定硫的含量。 ①H2O2氧化SO2的化学方程式: _____________________。 ②用NaOH溶液滴定生成的

H2SO4,消耗z mL NaOH溶液。若消耗1 mL NaOH溶液相当于硫的质量为y克,则该钢样中硫的质量分数:________。

(3)将气体a通入测碳装置中(如下图),采用重量法测定碳的含量。

①气体a通过B和C的目的是___________________________。 ②计算钢样中碳的质量分数,应测量的数据是______________。 [答案] (1)①O2、SO2、CO2'②Fe3O4' SO2 (2)①H2O2+SO2===H2SO4'② (3)①排除SO2对CO2测定的干扰 ②吸收CO2前、后吸收瓶的质量

[解析] (1)①钢样中碳、硫完全燃烧,由于氧气过量,因此气体a为SO2、CO2、O2。②根据原子守恒配平化学方程式。

(2)①H2O2和SO2发生氧化还原反应,生成H2SO4。②该钢样中硫的质量为yz,则硫的质量分数为。

(3)该实验通过CO2吸收瓶增重的质量测定碳的质量。①气体a通过B和C的作用是除去SO2,排除对CO2测定的干扰。②确定CO2吸收瓶增重的质量,需要测定吸收瓶在吸收CO2前后的质量。

[方法指导]

1.气体体积的测量

气体体积的测量一般把气体的体积转化为液体的体积进行测量,常见的形式有如下图A、B、C、D、E装置,均可通过读取液体体积来测量气体体积;也可以用注射器来收集气体直接读取气体的体积,如下图中的F装置。注意几点: (1)所收集的气体不溶于也不与所装液体反应。

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yzxyzx (2)A装置测定前通过调整左右两管的高度使左管充满液体,且两管液面相平。 (3)应恢复到室温后再读数,A、D装置读数时要使两容器中的液面相平。

2.气体质量的测量

气体质量的测量一般是用吸收剂将气体吸收,然后再称量,通过吸收前后装置质量的差,求算出气体的质量,常见的吸收装置:

注意:(1)生成的气体是否全部被吸收。 (2)空气、其他杂质气体是否对实验产生干扰。

[迁移发散]

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1.为了准确读取气体体积,读数时有哪些注意事项?

提示 气体体积的测量经常做为定量实验中的一步,气体体积的准确与否将直接决定实验结果的准确度,为了准确读取气体体积应注意以下三点:①待气体冷却后再读取数据;②调整液面高度,使量气管两侧液面相平再读数;③眼睛平视凹液面最低点,不可仰视或俯视。

2.排水量气装置一般用于测量难溶于水的气体体积,若气体可溶于水如何测量气体体积?如NH3、Cl2。

提示 可以依据气体的性质,选择合适的溶液或其他溶剂代替水,如若测量Cl2体积可用饱和食盐水代替水,若测量NH3体积可在量气管中加入少量苯,以避免NH3溶于水。

[考题集训]

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1.[2015·福建厦门质检]为测定石灰石样品中碳酸钙(含SiO2杂质)的含量。现利用如图所示装置进行实验,充分反应后,测定装置C中生成的BaCO3沉淀的质量。下列说法正确的是( )

A.装置A中药品应为浓硫酸

B.在B~C之间应增添盛有饱和NaHCO3溶液的洗气装置,以除去氯化氢气体 C.为了测得C中生成的沉淀的质量,需经过过滤、洗涤、干燥、称量等操作 D.只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差,也可以确定碳酸钙的质量分数 答案 C

解析 装置A的作用是吸收空气中的二氧化碳,故装置A中药品应为NaOH溶液,A项错误;在B~C之间增添除去氯化氢气体的装置,可用水溶液,但不能用饱和NaHCO3溶液,否则会产生CO2气体,干扰实验,B项错误;C项正确;装置C中增加的质量除CO2之外,还有水蒸气,D项错误。

2.[2015·武汉调研]某化学兴趣小组为研究过氧化钠与SO2的反应情况,进行如下探究。

(1)【提出假设】

向一定量的过氧化钠固体中通入足量的SO2,对反应后的固体产物成分及反应原理提出如下假设:

假设一:反应后固体中只有Na2SO3,证明SO2未被氧化; 假设二:反应后固体中只有Na2SO4,证明SO2完全被氧化;

假设三:反应后固体__________________________,证明SO2部分被氧化。 (2)【定性研究】

为验证假设三,该小组进行如下研究,请你完成下表中内容。

实验步骤(不要求写出具体操作过程) 取适量反应后的固体放入试管中,„„ (3)【定量研究】 通过测量气体的体积判断发生的化学反应,实验装置如下:

预期的实验现象和结论 13

①B中所盛装试剂的名称为__________。 ②装置D的作用是____________________。 ③请画出实验装置E。

④实验测得装置C中过氧化钠质量增加了m1 g,装置D质量增加了m2 g,装置E中收集到的气体为V L(已换算成标准状况下),用上述有关测量数据进行填表判断。

SO2被氧化的程度 未被氧化 完全被氧化 部分被氧化

答案 (1)为Na2SO3和Na2SO4的混合物 (2)

实验步骤(不要求写出具体操作过程) 加少量水溶解,加入BaCl2溶液,再加入稀盐酸 预期的实验现象和结论 加入BaCl2溶液有白色沉淀产生,加入盐酸沉淀部分溶解,证明原固体中既有亚硫酸钠也有硫酸钠 (其他合理答案均可。如先加足量盐酸,再加BaCl2溶液) V与m1或m2的关系 — V=0 ________

(3)①浓硫酸 ②吸收未反应的SO2 ③如右图(其他合理答案也可) 7m130V④0 307

解析 (1)SO2具有较强的还原性,而Na2O2具有较强的氧化性,两者反应时有SO2全部被氧化、部分被氧化和没有被氧化三种合理假设。根据假设可以预测出反应后固

体的成分。

(2)SO2被氧化的产物为Na2SO4,只要证明所得固体中既含有Na2SO4,又含有Na2SO3,即可确定SO2部分被氧化,可根据BaSO4不溶于盐酸而BaSO3溶于盐酸来验证。

(3)实验原理为:使干燥纯净的SO2与Na2O2反应,用碱石灰吸收没反应的SO2后,通过测量生成气体(O2)的体积,并称量装置C中固体的质量变化来判断SO2被氧化的程度。若SO2

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完全被氧化,则发生反应SO2+Na2O2===Na2SO4,无O2生成;若SO2未被氧化,则发生反应:

2SO2+2Na2O2===2Na2SO3+O2 Δm(固体质量差) 22.4 L 96 g V L m1 g

22.4m17m1

有V==;若SO2部分被氧化,则固体增加的质量偏大,生成O2的体积偏小,

96307m1

即V<。

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