步步高全国高考化学一轮复习 第1章 从实验学化学 第3讲 物质的量 气体摩尔体积讲义 新人教版.docx

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步步高全国高考化学一轮复习第1章从实验学化学第3讲物质的量气体摩尔体积讲义新人教版

第3讲物质的量气体摩尔体积

考点一 物质的量 摩尔质量

1.物质的量

(1)物质的量(n)

物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量,单位为摩尔(mol)。

(2)物质的量的规范表示方法:

(3)阿伏加德罗常数(NA)

0.012kg12C中所含的碳原子数为阿伏加德罗常数,其数值约为6.02×1023,单位为mol-1。

公式:

NA=

2.摩尔质量

(1)摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量。

常用的单位是g·mol-1。

公式:

M=

(2)数值:

以g·mol-1为单位时,任何粒子的摩尔质量在数值上都等于该粒子的相对分子(原子)质量。

易错警示

摩尔质量与相对原子(或分子)质量的易混点

(1)摩尔质量的单位是g·mol-1或kg·mol-1,相对原子(或分子)质量的单位为1,不是同一个物理量。

摩尔质量只有当以g·mol-1作单位时,在数值上才等于其相对原子(或分子)质量。

(2)熟记几组摩尔质量相同的物质,如①H2SO4和H3PO4(98g·mol-1);②Mg3N2和CaCO3(100g·mol-1);③CO、N2、C2H4(28g·mol-1)。

深度思考

1.阿伏加德罗常数(NA)与6.02×1023是否相同?

答案 不相同。

6.02×1023是个纯数值,没有任何物理意义,而阿伏加德罗常数(NA)是指1mol任何微粒所含的粒子数,它与0.012kg12C所含的碳原子数相同,数值上约为6.02×1023。

2.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”

(1)1molNaCl和1molHCl含有相同的粒子数目(  )

(2)1mol任何物质都含有6.02×1023个分子(  )

(3)1mol水中含有2mol氢和1mol氧(  )

(4)NaOH的摩尔质量为40g(  )

(5)1molO2的质量与它的相对分子质量相等(  )

(6)1molOH-的质量为17g·mol-1(  )

(7)氖气的摩尔质量在数值上等于它的相对原子质量(  )

(8)2molH2O的摩尔质量是1molH2O的摩尔质量的2倍(  )

(9)1molH3PO4与1molH2SO4的质量相同,溶于水后电离出的阴离子数目也相同(  )

答案 

(1)× 

(2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)× (9)×

题组一 有关分子(或特定组合)中微粒数的计算

1.标准状况下有①0.112L水 ②0.5NA个HCl分子

③25.6gSO2气体 ④0.2mol氨气 ⑤2mol氦气 ⑥6.02×1023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

2.计算或判断下列电解质溶液中的粒子数目

(1)含0.4molAl2(SO4)3的溶液中,含________molSO

,Al3+的物质的量__________(填“>”、“<”或“=”)0.8mol。

答案 1.2 <

解析 n(SO

)=3n[Al2(SO4)3]=3×0.4mol=1.2mol,0.4molAl2(SO4)3中含有0.8molAl3+,由于在溶液中Al3+水解,故Al3+的物质的量小于0.8mol。

(2)1L0.1mol·L-1的CH3COOH溶液中,n(CH3COOH)________(填“大于”“小于”或“等于”,下同)0.1mol,n(CH3COO-)______0.1mol。

答案 小于 小于

题组二 通过n=

,突破质量与微粒数目之间的换算

3.某氯原子的质量是ag,12C原子的质量是bg,用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是(  )

①该氯原子的相对原子质量为

 ②mg该氯原子的物质的量为

mol ③该氯原子的摩尔质量是aNAg

④ag该氯原子所含的电子数为17mol

A.①③B.②④C.①②D.②③

答案 C

解析 ③中摩尔质量的单位错误;由于该氯原子的质量是ag,故ag该氯原子所含的电子数为17,④错。

4.最近材料科学家研究发现了首例带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。

据报道,该晶体的化学式为Na0.35CoO2·1.3H2O。

若用NA表示阿伏加德罗常数,试计算12.2g该晶体中含氧原子数______________,氢原子的物质的量____________mol。

答案 0.33NA 0.26

解析 晶体的摩尔质量约为122g·mol-1,n=

=0.1mol,故氧原子数目=0.1×(2+1.3)NA=0.33NA,n(H)=0.1mol×1.3×2=0.26mol。

考点二 气体摩尔体积 阿伏加德罗定律

1.影响物质体积大小的因素

(1)微粒的大小(物质的本性)

(2)微粒间距的大小(由温度与压强共同决定)

(3)微粒的数目(物质的量的大小)

2.气体摩尔体积

(1)含义:

单位物质的量的气体所占的体积,符号为Vm,标准状况下,Vm约为22.4_L·mol-1。

(2)基本关系式

n=

(3)影响因素:

气体摩尔体积的数值不是固定不变的,它决定于气体所处的温度和压强。

3.阿伏加德罗定律及其推论应用

(1)阿伏加德罗定律:

同温同压下,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)阿伏加德罗定律的推论

相同条件

结论

公式

语言叙述

T、p相同

同温、同压下,气体的体积与其物质的量成正比

T、V相同

温度、体积相同的气体,其压强与其物质的量成正比

T、p相同

同温、同压下,气体的密度与其摩尔质量(或相对分子质量)成正比

提醒:

对于同一种气体,当压强相同时,密度与温度成反比例关系。

深度思考

1.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”

(1)在标准状况下,1molO2与1molSO3的体积相同(  )

(2)在标准状况下,1mol气体的体积约是22.4L,在非标准状况下,1mol气体的体积则一定不是22.4L(  )

(3)22.4L气体在标准状况下是1mol,在非标准状况下一定不是1mol(  )

(4)在相同条件下,相同物质的量的CO、N2的混合气体与O2的分子个数相同,原子个数也相同(  )

(5)在相同条件下,相同物质的量的C2H4和C3H6,所含分子个数相同,而相同质量时,它们所含的原子个数相同(  )

(6)某气体在标准状况下的密度为d,则在1个大气压、273℃时的密度为2d(  )

答案 

(1)× 

(2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)×

2.由阿伏加德罗常数(NA)和一个水分子的质量(m水)、一个水分子的体积(V水)不能确定的物理量是________。

①1摩尔水的质量 ②1摩尔水蒸气的质量 ③1摩尔水蒸气的体积

答案 ③

解析 ①、②中,1摩尔水或水蒸气的质量都为m水NA;③中,水蒸气分子间间距比分子直径大的多,仅由题给条件不能确定1摩尔水蒸气的体积。

题组一 有关“n=

”的应用

1.设NA为阿伏加德罗常数,如果ag某气态双原子分子的分子数为p,则bg该气体在标准状况下的体积V(L)是(  )

A.

B.

C.

D.

答案 D

解析 解法一 公式法:

ag双原子分子的物质的量=

mol,

双原子分子的摩尔质量=

g·mol-1,

所以bg气体在标准状况下的体积为

×22.4L·mol-1=

L。

解法二 比例法:

同种气体其分子数与质量成正比,设bg气体的分子数为N

ag  ~  p

bg  ~  N

则:

N=

,双原子分子的物质的量为

,所以bg该气体在标准状况下的体积为

L。

2.某气体的摩尔质量为Mg·mol-1,NA表示阿伏加德罗常数的值,在一定的温度和压强下,体积为VL的该气体所含有的分子数为X。

表示的是(  )

A.VL该气体的质量(以g为单位)

B.1L该气体的质量(以g为单位)

C.1mol该气体的体积(以L为单位)

D.1L该气体中所含的分子数

答案 B

解析 X除以NA为该气体的物质的量;然后乘以M表示其质量;最后除以V为1L该气体的质量。

题组二 阿伏加德罗定律及推论的应用

3.在两个密闭容器中,分别充有质量相等的甲、乙两种气体,它们的温度和密度均相同。

根据甲、乙的摩尔质量(M)的关系判断,下列说法中正确的是(  )

A.若M(甲)

甲<乙

B.若M(甲)>M(乙),则气体摩尔体积:

甲<乙

C.若M(甲)

甲>乙

D.若M(甲)>M(乙),则气体的体积:

甲<乙

答案 C

解析 等质量的气体,其摩尔质量与物质的量(或分子数)成反比,若M(甲)

甲>乙,A错误;若M(甲)>M(乙),则物质的量:

甲<乙,又气体体积相等,故气体摩尔体积:

甲>乙,B错误;同温同体积同质量的气体或混合气体,压强与摩尔质量成反比,C正确;由质量和密度相等可知气体体积相等,D错误。

4.等温等压下,有质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体,下列叙述中正确的是(  )

A.体积之比为13∶13∶14

B.密度之比为14∶14∶13

C.质量之比为1∶1∶1

D.原子数之比为1∶1∶1

答案 B

解析 A项,三种气体分子的质子数分别为14、14、14,质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体,物质的量相等,等温等压下,气体的体积与其物质的量成正比,所以三者体积之比为1∶1∶1,故A错误;B项,CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·mol-1、28g·mol-1、26g·mol-1,等温等压下,气体摩尔体积相同,根据ρ=

知,密度与摩尔质量成正比,则密度之比为28∶28∶26=14∶14∶13,故B正确;C项,三种气体分子的质子数分别为14、14、14,质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体,物质的量相等,CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·mol-1、28g·mol-1、26g·mol-1,根据m=nM知:

质量之比与摩尔质量成正比为28∶28∶32=14∶14∶13,故C错误;D项,三种气体分子的质子数分别为14、14、14,质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体,物质的量相等,1分子CO、N2、C2H2分别含原子数为2、2、4,所以三种气体原子数之比为1∶1∶2,故D错误。

题组三 气体的摩尔质量

5.按要求计算。

(1)由8gO2和28gN2组成的混合气体的平均摩尔质量是__________。

答案 28.8g·mol-1

解析 

=28.8g·mol-1。

(2)若mg某气体中含分子数N个,已知阿伏加德罗常数为NA,则该气体的摩尔质量为________。

答案 

·NAg·mol-1

(3)在一定条件下,mgNH4HCO3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ρg·L-1,则混合气体的平均摩尔质量为_______。

答案 ①

mol 6dg·mol-1

②22.4ρg·mol-1

(4)在空气中N2、O2、Ar的体积分数分别约为78%、21%、1%,则空气的平均摩尔质量为________。

答案 28.96g·mol-1

解析 28g·mol-1×78%+32g·mol-1×21%+40g·mol-1×1%=28.96g·mol-1。

 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=mn。

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=NA·mN。

3.根据标准状况下气体的密度ρ:

M=ρ×22.4(g·mol-1)。

4.根据气体的相对密度(D=ρ1ρ2):

M1M2=D。

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:

×a%+

×b%+

×c%……,a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。

考点三 突破阿伏加德罗常数应用的“六个”陷阱

题组一 气体摩尔体积的适用条件及物质的聚集状态

1.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”

(1)2.24LCO2中含有的原子数为0.3NA(×)

(2)常温下11.2L甲烷气体含有的甲烷分子数为0.5NA(×)

(3)标准状况下,2.24LHF含有的HF分子数为0.1NA(×)

(4)标准状况下,22.4LSO3中含有SO3分子数为1NA(×)

抓“两看”,突破气体与状况陷阱

一看“气体”是否处在“标准状况”。

二看“标准状况”下,物质是否为“气体”[如CCl4、CHCl3、CH2Cl2(注:

CH3Cl为气体)、H2O、溴、SO3、己烷、HF、苯等在标准状况下均不为气体]。

题组二 物质的量或质量与状况

2.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”

(1)常温常压下,3.2gO2所含的原子数为0.2NA(√)

(2)标准状况下,18gH2O所含的氧原子数目为NA(√)

(3)室温下,1molCH4中含有5NA原子(√)

(4)常温常压下,1molCO2与SO2的混合气体中含氧原子数为2NA(√)

排“干扰”,突破质量(或物质的量)与状况无关陷阱

给出非标准状况下气体的物质的量或质量,干扰学生的正确判断,误以为无法求解物质所含的粒子数,实际上,此时物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。

题组三 物质的组成与结构

3.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”

(1)在常温常压下,18gH2O与18gD2O所含电子数均为10NA(×)

(2)相同质量的CO与N2,所含分子数、原子数均相同(√)

(3)17g—OH与17gOH-所含电子数均为10NA(×)

(4)31g白磷中所含共价键数目为1NA(×)

(5)30gSiO2中含有硅氧键个数为1NA(×)

(6)15gC2H6中含有共价键数目为3.5NA(√)

(7)32g甲醇中所含共价键数目为5NA(√)

(8)30g甲醛中含有共用电子对数目为4NA(√)

(9)56g乙烯中所含共用电子对数目为12NA(√)

(10)78g苯中含有3NA碳碳双键(×)

(11)14g乙烯与丙烯的混合气体中所含氢原子数目为2NA(√)

记“组成”,突破物质与结构陷阱

1.记摩尔质量相同的物质,如N2、CO、C2H4等。

2.巧用成键电子数,突破共用电子对数的判断(共用电子对数=

(1)1mol硅中含硅硅键2NA,1molSiO2中含硅氧键4NA,1mol石墨中含碳碳键1.5NA。

(2)1molCnH2n+2中含共用电子对数为(3n+1)NA[其中(2n+2)NA极性键,(n-1)NA非极性键],1molCnH2n中含共用电子对数为3nNA,1molCnH2n+2O中含共用电子对数为(3n+2)NA。

题组四 电解质溶液中粒子数目的判断

4.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”

(1)0.1L3.0mol·L-1的NH4NO3溶液中含有的NH

的数目为0.3NA(×)

(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(×)

(3)0.1mol·L-1的NaHSO4溶液中,阳离子的数目之和为0.2NA(×)

(4)25℃时,pH=13的1.0LBa(OH)2溶液中含有的OH-数目为0.2NA(×)

(5)1L0.1mol·L-1的Na2CO3溶液中所含氧原子数目为0.3NA(×)

审“组成、体积”因素,突破电解质溶液中粒子数目陷阱

1.是否有弱离子的水解。

2.是否指明了溶液的体积。

3.所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=1的H2SO4溶液c(H+)=0.1mol·L-1,与电解质的组成无关;0.05mol·L-1的Ba(OH)2溶液,c(OH-)=0.1mol·L-1,与电解质的组成有关。

4.不要忽略溶剂水中的H、O原子数目。

题组五 阿伏加德罗常数的应用与“隐含反应”

5.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”

(1)2molSO2和1molO2在一定条件下充分反应后,混合物的分子数为2NA(×)

(2)100g17%的氨水,溶液中含有的NH3分子数为NA(×)

(3)密闭容器中2amolNO与amolO2充分反应,产物的分子数为2aNA(×)

题组六 氧化还原反应中电子转移数目的判断

6.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”

(1)5.6g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3NA(×)

(2)0.1molZn与含0.1molHCl的盐酸充分反应,转移的电子数目为0.2NA(×)

(3)1molNa与足量O2反应,生成Na2O和Na2O2的混合物,转移的电子数为NA(√)

(4)1molNa2O2与足量CO2充分反应转移的电子数为2NA(×)

(5)向FeI2溶液中通入适量Cl2,当有1molFe2+被氧化时,共转移的电子的数目为NA(×)

(6)1molCl2参加反应转移电子数一定为2NA(×)

1.(2015·全国卷Ⅰ,8)NA为阿伏加德罗常数的值。

下列说法正确的是(  )

A.18gD2O和18gH2O中含有的质子数均为10NA

B.2L0.5mol·L-1亚硫酸溶液中含有的H+离子数为2NA

C.过氧化钠与水反应时,生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2NA

D.密闭容器中2molNO与1molO2充分反应,产物的分子数为2NA

答案 C

解析 A项,D2O和H2O的质子数相同(均为10),但D2O、H2O的摩尔质量不同,分别为20g·mol-1和18g·mol-1,所以18gD2O和H2O的物质的量不同,质子数不同,错误;B项,n(H2SO3)=2L×0.5mol·L-1=1mol,但H2SO3是弱酸,部分电离,所以H+数目小于2NA,错误;C项,发生的反应是2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,转移电子数为2e-,所以生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2NA,正确;D项,发生反应:

2NO+O2===2NO2,生成2molNO2,常温下NO2和N2O4之间存在平衡2NO2N2O4,所以分子数小于2NA,错误。

2.(2015·全国卷Ⅱ,10)NA代表阿伏加德罗常数的值。

下列叙述正确的是(  )

A.60g丙醇中存在的共价键总数为10NA

B.1L0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中HCO

和CO

的离子数之和为0.1NA

C.钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。

23g钠充分燃烧时转移电子数为1NA

D.235g核素

U发生裂变反应:

U+

n

Sr+

Xe+10

n,净产生的中子(

n)数为10NA

答案 C

解析 A项,60g丙醇的物质的量是1mol,根据其结构式可知,1mol丙醇分子中存在的共价键总数为11NA,错误;B项,根据电解质溶液中物料守恒可知,1L0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中HCO

、CO

和H2CO3粒子数之和为0.1NA,错误;C项,在氧化物中,钠元素的化合价只有+1价,因此23gNa(即1molNa)充分燃烧时转移电子数为1NA,正确;D项,235g核素

U即1mol

U,发生裂变反应时净产生的中子数为9NA,错误。

3.(2015·四川理综,5)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(  )

A.2.0gH

O与D2O的混合物中所含中子数为NA

B.常温常压下,4.4g乙醛所含σ键数目为0.7NA

C.标准状况下,5.6LCO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NA

D.50mL12mol·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA

答案 A

解析 A项,H

O和D2O的摩尔质量都为20g·mol-1,且每个分子中的中子数都是10个,故2.0gH

O与D2O的混合物中所含中子数为NA,正确;B项,一个乙醛分子中含有6个σ键,4.4g乙醛的物质的量为0.1mol,故4.4g乙醛所含σ键数目为0.6NA,错误;C项,标准状况下,5.6LCO2的物质的量为0.25mol,根据CO2和Na2O2反应的化学方程式及元素化合价的变化可知,反应转移的电子数为0.25NA,错误;D项,随着反应的进行浓盐酸变成稀盐酸,不再和MnO2反应,故50mL12mol·L-1的盐酸与足量的MnO2共热转移的电子数小于0.3NA,错误。

4.(2015·广东理综,10)设nA为阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是(  )

A.23gNa与足量H2O反应完全后可生成nA个H2分子

B.1molCu和足量热浓硫酸反应可生成nA个SO3分子

C.标准状况下,22.4LN2和H2混合气中含nA个原子

D.3mol单质Fe完全转变为Fe3O4,失去8nA个电子

答案 D

解析 A项,23gNa即1molNa可失去1mole-,与足量的H2O反应生成0.5nA个H2分子,错误;B项,1molCu与足量热浓硫酸反应应生成nA个SO2分子,错误;C项,N2和H2都是双原子分子,标准状况下22.4LN2和H2混合气的物质的量为1mol,含有2nA个原子,错误;D项,3molFe生成1molFe3O4,根据Fe3O4中3个Fe原子的化合价共为+8价,可知反应中3mol单质铁失去8nA个e-,正确。

5.(2013·新课标全国卷Ⅱ,9)N0为阿伏加德罗常数的值。

下列叙述正确的是(  )

A.1.0L1.0mol·L-1的NaAlO2水溶液中含有的氧原子数为2N0

B.12g石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为0.5N0

C.25℃时pH=13的NaOH溶液中含有OH-的数目为0.1N0

D.1mol的羟基与1mol的氢氧根离子所含电子数均为9N0

答案 B

解析 A项忽视了NaAlO2溶液中的水,错误;B项中每个碳原子被3个六元环共用,则每个六元环占有的碳原子数=1×

×6=2(个),12g石墨烯含六元环的物质的量=

=0.5mol,正确;C项没有告诉溶液的体积,无法计算,错;D项中OH-是10电子微粒,所含电子数为10N0,错误。

6.(2012·新课标全国卷,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.28g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,92gNO2和N2O4的混合气体中含有的原子总数为6NA

D.常温常压下,22.4L氯气与足量镁粉充分

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