高中化学复习教案物质的量 气体摩尔体积.docx
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高中化学复习教案物质的量气体摩尔体积
高中化学复习教案:
物质的量 气体摩尔体积
教学指导意见
核心素养
1.了解物质的量及其相关物理量——摩尔质量(M)、气体摩尔体积(Vm)、物质的量浓度(c)、阿伏加德罗常数(NA)的涵义和应用
2.能基于物质的量认识物质组成及其化学变化,运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度之间的相互关系进行简单计算。
1.宏观辨识与微观探析:
认识物质的量是联系客观物质和微观粒子的重要工具,能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
2.证据推理与模型认识:
在有关物质的量计算过程中,通过分析、推理等方法认识计算的方法,建立阿伏加德罗常数、气体摩尔体积等题目解答的模型。
考点一 物质的量
[学在课内]
1.物质的量
定义:
表示含有一定数目粒子的集合体的物理量。
单位mol(符号)
规范表示方法:
[名师点拨]
由于阿伏加德罗常数太大,后面只能跟微观粒子,如跟宏观物质如1mol大米、1mol氢元素则错误。
2.三个基准量
[名师点拨]
三个等量关系
1.NA与6.02×1023的关系,NA≈6.02×1023mol-1
M与相对分子(原子)质量的关系在数值上M=相对分子(原子)质量(M以g·mol-1为单位)
Vm与22.4L·mol-1的关系Vm=22.4L·mol-1(标准状况下)
2.下列物理量的单位
物质的量mol 阿伏加德罗常数mol-1
质量g摩尔质量g·mol-1
体积L气体摩尔体积L·mol-1
[考在课外]
教材延伸
判断正误
(1)1molOH-的质量为17g·mol-1(×)
(2)标准状况下,22.4LH2O2中所含原子总数为4NA(×)
(3)2molH2O的摩尔质量是1molH2O的摩尔质量的2倍(×)
(4)常温常压下,气体摩尔体积大于22.4L·mol-1(√)
(5)20gCD4与20gD2O中所含电子数相等(√)
(6)相同质量的甲醛与乙酸中所含碳原子数相同(√)
(7)标准状况下,等物质的量的NO2与N2O4体积相同(×)
(8)等质量的Na2S、Na2O2中所含阴离子数相等(√)
拓展应用
标准状况下,11.2L下列物质HF、H2O、H2O2、SO3、乙醇、苯、己烷、CCl4、CO2。
物质的量为0.5mol的有CO2。
思维探究
对NA、M、Vm三个基准量的认识
NA、M、Vm的值不随(填“随”、“不随”)物质的量多少而变化。
[基础点巩固]
1.
(1)2molCO(NH2)2中含________molC,________molN,________molH,所含氧原子与________molH2O所含氧原子个数相等。
(2)标准状况下有:
①6.72LCH4、②3.01×1023个氯化氢分子、③13.6gH2S、④0.2molNH3。
所含氢原子数从大到小的顺序为________________。
(3)已知16gA和20gB恰好完全反应生成0.04molC和31.76gD,则C的摩尔质量为________________。
解析 根据质量守恒定律可知:
0.04mol“C”的质量为(16g+20g)-31.76g=4.24g,则M(C)=
=106g·mol-1。
答案
(1)2 4 8 2
(2)①>③>④>② (3)106g·mol-1
2.1个某种氯原子的质量是ag,1个12C原子的质量是bg,用NA表示阿伏加德常数的值,下列说法中正确的是( )
①该氯原子的相对原子质量为12a/b ②mg该氯原子的物质的量为m/(aNA)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.②④
C.①②D.②③
解析 ①该原子的相对原子质量为一个氯原子的质量与一个12C质量的
的比值,即
=
,正确;②阿伏加德罗常数个氯原子的质量,即为1mol该氯原子的质量,因而该氯原子摩尔质量为aNAg·mol-1,n(Cl)=
mol,②正确,③错误。
答案 C
3.现有16.4gO2和CO2的混合气体,在标准状况下其体积为8.96L。
请回答下列问题:
(1)该混合气体的平均摩尔质量为________;
(2)混合气体中碳原子的个数为________(用NA表示阿伏加德罗常数的值)
(3)将混合气体依次通过如图所示装置,最后收集在气球中(体积在标准状况下测定),则:
①气球中收集到的气体所含电子总数为________(用NA表示阿伏加德罗常数的值);
②气球的体积为________。
解析
(2)方法1
设混合气体中O2、CO2的物质的量分别为x,y
故x+y=
①
x×32g·mol-1+y×44g·mol-1=16.4g②
解①②得x=0.1moly=0.3mol,故含碳原子数为0.3NA
方法2
比较O2、CO2的化学式可知:
将气体全部看作O2时质量为
×32g·mol-1=12.8g,故nCO2=nC=
=0.3mol。
答案
(1)41g·mol-1
(2)0.3NA (3)①1.6NA
②2.24L
[名师点拨]
摩尔质量的计算方法
依据
计算公式
根据摩尔质量的定义计算
M=
根据标准状况下气体的密度ρ计算
M=ρ×22.4(g·mol-1)
根据气体的相对密度
计算
M(A)=M(B)×D
根据一定质量(m)的物质中微粒数目(N)计算
M=
[能力点提升]
4.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.
解析 ag气体的物质的量为
=n=
,bg气体的物质的量为
=n=
,V=
×22.4L·mol-1=
L。
答案 D
[名师点拨]
n的核心及桥梁作用n=
=
=
。
5.现有三种常见治疗胃病药品的标签:
药品中所含的物质均能中和胃里过量的盐酸,下列关于三种药片中和胃酸的能力比较,正确的是( )
A.①=②=③B.①>②>③
C.③>②>①D.②>③>①
解析 碳酸钙摩尔质量为100g·mol-1,氢氧化镁摩尔质量为58g·mol-1,氧化镁摩尔质量为40g·mol-1,碳酸钙、氢氧化镁、氧化镁与盐酸都按物质的量比1∶2反应,药片中三者的质量相同,摩尔质量越小中和胃酸的能力越强,所以中和胃酸的能力为③>②>①。
答案 C
[高考真题体验]
6.(2015·全国卷Ⅰ,9)乌洛托品在合成、医药、染料等工业中有广泛用途,其结构简式如图所示。
将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品。
若原料完全反应生成乌洛托品,则甲醛与氨的物质的量之比应为( )
A.1∶1B.2∶3
C.3∶2D.2∶1
解析 根据乌洛托品的结构简式可知分子式为C6H12N4,碳原子来自HCHO,氮原子来自NH3,根据原子守恒,则甲醛与氨的物质的量之比为3∶2。
答案 C
7.(真题改编)NA为阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是( )
A.2.24L(标准状况下)苯在O2中完全燃烧,得到0.6NA个CO2分子
B.14g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA
C.2.4gMg在足量O2中燃烧,转移电子数为0.1NA
D.18gD2O和18gH2O中含有的质子数均为10NA
解析 A项苯在标准状况下为液体,2.24L时物质的量不为0.1mol,错误;B项乙烯、丙烯的最简式均为CH2,14gCH2的物质的量为
=1mol,故氢原子数为2NA,正确;C项,2.4gMg的物质的量为0.1mol,Mg→Mg2+0.1molMg失去0.2mol电子即0.2NA,错误;D项D2O、H2O均为10e-微粒,而二者摩尔质量不同,故物质的量不同,所含质子数不同,错误。
答案 B
考点二 阿伏加德罗定律及其推论
[学在课内]
1.影响物质体积大小的因素:
2.阿伏加德罗定律:
可总结为:
“三同”定“一同”,即同温、同压、同体积的气体,具有相同的分子数,即具有相同的物质的量。
3.阿伏加德罗定律的推论:
相同条件
结论
语言叙述
同温同压
=
同温同压下,气体的体积与其物质的量成正比
=
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
同温同容
=
温度、体积相同的气体,其压强与其物质的量成正比
[名师点拨]
(1)使用对象:
必须是气体物质,可以是单一气体,也可以是互不反应的混合气体。
(2)22.4L气体,在标准状况下是1mol,在非标准状况下,可能是1mol,也可能不是1mol。
(3)同温、同压、同体积的任何气体的分子数相等,但原子数不一定相等。
(4)阿伏加德罗定律及其推论可由理想气体状态方程pV=nRT进行推导。
[考在课外]
教材延伸
判断正误
(1)在标准状况下,1molO2与1molSO3的体积相同(×)
(2)在标准状况下,1mol氧气与1mol氦气的体积相同,含有原子数相同。
(×)
(3)同温同压下,等体积的两种单质气体一定具有相同的原子数。
(×)
(4)不同温度下,相同体积的CO和N2密度相同,则二者含有的原子数相同。
(√)
(5)同温同体积条件下,等质量的SO2和O2对应的压强之比为1∶2(√)
拓展应用
如图所示有三只气球,其中VA=VB=1.12L。
(1)A、B中气体的物质的量不一定(填“一定”或“不一定”)是0.05mol。
(2)标准状况下,A、B气球中的分子个数比为1∶1。
(3)相同温度和压强下,A、C气球中气体的质量相等,则VA∶VC=2∶1。
[基础点巩固]
1.
(1)2molO3和3molO2的质量之比为________,分子数之比为________;同温同压下的密度之比为________,含氧原子数之比为________,体积之比为________。
(2)气体化合物A的化学式可表示为OxFy,已知同温同压下10mLA受热分解生成15mLO2和10mLF2,则A的化学式为________,推断的依据是_______________________________________________________________。
答案
(1)1∶1 2∶3 3∶2 1∶1 2∶3
(2)O3F2 阿伏加德罗定律、质量守恒定律
2.(2019·山东潍坊五莲一中月考)如图,同温同压下,分别用氯化氢和四种混合气体吹出体积相等的五个气球。
A、B、C、D四个气球中,与充有氯化氢的气球所含原子数一定相等的是( )
解析 同温同压下,体积相等的气球中,气体的物质的量相等。
HCl是双原子分子,因此当混合气体分子的平均原子数一定等于2时才符合要求。
A项,平均原子数有可能等于2;B项,平均原子数一定大于2;C项,平均原子数一定等于2;D项,平均原子数一定大于2,故C项正确。
答案 C
3.标准状况下,mg气体A与ng气体B的分子数目一样多,下列说法不正确的是( )
A.在任意条件下,若两种分子保持原组成,则其相对分子质量之比为m∶n
B.相同状况下,同体积的气体A与B的质量之比为m∶n
C.同质量的A、B在非标准状况下,其分子数之比为n∶m
D.25℃、1.25×105Pa时,两气体的密度之比为n∶m
答案 D
[名师点拨]
阿伏加德罗定律及推论解题思维模型
[能力点提升]
4.(2019·天津五县区联考)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)<M(乙),则分子数:
甲<乙
B.若M(甲)>M(乙),则气体摩尔体积:
甲<乙
C.若M(甲)<M(乙),则气体的压强:
甲>乙
D.若M(甲)>M(乙),则气体的体积:
甲<乙
答案 C
5.常温常压下,两个容积相同的烧瓶中分别盛满X和Y两种气体,打开开关a,两烧瓶内的气体充分混合后,容器内的压强由大到小的顺序正确的是( )
编号
①
②
③
④
气体X
HI
NH3
H2
NO
气体Y
Cl2
HCl
Cl2
O2
A.②>③>①>④B.③>①=④>②
C.③>①>④>②D.④>①>②>③
解析 设起始状态下,每个烧瓶中气体的物质的量为amol。
①中Cl2+2HI===2HCl+I2,常温下,碘呈固态,充分反应后,气体的物质的量为1.5amol;②中NH3+HCl===NH4Cl,反应后无气体;③中不反应(光照或点燃条件下才反应);④中发生反应2NO+O2===2NO2,2NO2
N2O4,反应后气体的物质的量介于amol与1.5amol之间,故C正确。
答案 C
6.一个密闭容器中,中间有一可自由滑动的隔板(厚度不计)将容器分成两部分,当左边充入1molN2,右边充入一定量的CO时,隔板处于如图位置(保持温度不变),下列说法正确的是( )
A.右边与左边分子数之比为4∶1
B.右侧CO的质量为5.6g
C.右侧气体密度是相同条件下氢气密度的14倍
D.若改变右边CO的充入量而使隔板处于容器正中间,保持温度不变,则应充入0.2molCO
解析 A项,由同温同压下,体积之比=物质的量之比,左边与右边分子数之比为4∶1,错误;B项,N2为1mol,则CO为0.25mol(7g),错误;C项,由同温同压下,密度之比=摩尔质量之比,正确;D项,隔板处于容器中间,则两边压强相等,即物质的量相等,故右边气体物质的量为1mol。
则需加入气体的物质的量为1mol-1mol×
/
=
mol,错误。
答案 C
[高考真题体验]
7.(全国卷)下列关于同温同压下的两种气体12C18O和14N2的判断正确的是( )
A.体积相等时密度相等
B.原子数相等时具有的中子数相等
C.体积相等时具有的电子数相等
D.质量相等时具有的质子数相等
解析 依据阿伏加德罗定律:
在同温同压下的两种气体体积相同,分子数相同,而CO和N2分子所含电子数相同,C项正确;同温同压同体积条件下密度之比等于摩尔质量之比,12C18O的摩尔质量为30g·mol-1,14N2的摩尔质量为28g·mol-1,A项错误;1个12C18O分子中所含中子数为16,1个14N2分子中所含中子数为14,B项错误;12C18O和14N2分子中所含质子数相同,n=
,m相同、M不同,n不同,故等质量的两种气体所具有的质子数不同,D项错误。
答案 C
8.(上海卷)氨碱法制纯碱包括石灰石分解、粗盐水精制、氨盐水碳酸化等基本步骤。
完成下列计算:
CaCO3质量分数为0.90的石灰石100kg完成分解产生CO2__________L(标准状况)。
石灰窑中,该石灰石100kg与焦炭混合焙烧,产生CO229120L(标准状况),如果石灰石中碳酸钙完全分解,且焦炭完全燃烧,不产生CO,则焦炭的物质的量为__________mol。
解析 CaCO3
CaO+CO2↑,根据方程式可知每1molCaCO3反应会产生1molCO2,质量分数为0.90的石灰石100kg物质的量是n(CaCO3)=(1.0×105g×0.90)÷100g/mol=900mol,则石灰石完成分解产生标准状况下的CO2的体积是V(CO2)=900mol×22.4L/mol=20160L。
石灰窑中,该石灰石100kg与焦炭混合焙烧,产生标准状况下CO229120L,则焦炭燃烧产生的CO2的体积是V(CO2)=29120L-20160L=8960L,则其物质的量是n(CO2)=8960L÷22.4L/mol=400mol。
根据碳元素守恒,可知焦炭的物质的量与产生的CO2物质的量相等,也是400mol。
答案 20160 400
一、NA的计算——明晰物质的组成、结构及反应过程。
促进学生“宏观辨识与微观探析”素养的发展
素养说明:
阿伏加德罗常数的判断正误是高考中的必考题,一直保持着较高的稳定性与连续性。
其分析分两个环节①n的计算,②1mol题给对象对应所问对象的个数。
在命题思路上主要以阿伏加德罗常数为载体,结合气体摩尔体积,物质的组成和结构,氧化还原反应及电离、水解等基本概念和基本理论,考查常用化学计量的相关计算。
从而促进学生“宏观辨识与微观探析”素养的发展。
1.记组成,破陷阱
(1)记最简式相同的物质,如NO2和N2O4,乙烯和丙烯,O2和O3、HCHO、乙酸、葡萄糖等。
(2)记住摩尔质量相同的物质,如N2与CO、C2H4,Na2S与Na2O2,同分异构体等。
(3)记特殊物质中所含微粒(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目,常考查的特殊微粒,如Ne、D2O、18O2、O3、P4、H37Cl、—OH、OH-等。
(4)特殊物质的结构,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,没有分子等;NaHSO4固体,熔化状态为Na+、HSO
,而水溶液中为Na+、H+、SO
等。
(5)记住物质中所含化学键的数目,如1mol硅中含Si—Si键的数目为2NA,1molSiO2中含Si—O键的数目为4NA,再如H2O2、NH3、CH3OCH3、C2H5OH、CnH2n+2中化学键的数目分别为3、3、8、8、3n+1等。
[题组训练]
判断正误
(1)1mol乙烯分子中含有的碳氢键数为4NA(√)
(2)氢原子数为0.4NA的CH3OH分子中含共价键数为0.4NA(×)
(3)1mol的CO和N2混合气体中含有的质子数为14NA(√)
(4)2.0gH218O与D2O的混合物中所含中子数为NA(√)
(5)相同质量的CO与N2所含分子数、原子数均相同(√)
(6)7.8gNa2O2中含有的阴离子数为0.1NA(√)
(7)78g苯中含有碳碳双键的数目为3NA(×)
(8)将0.1molFeCl3溶于水中形成胶体后含有胶体粒子的数目为0.1NA(×)
2.看状态,破陷阱
[题组训练]
判断正误
(1)常温常压下,22.4LCl2中含有的分子数为NA(×)
(2)标准状况下,5.6LCO2气体中含有的氧原子数为0.5NA(√)
(3)标准状况下,22.4LN2和H2的混合气体中有NA个原子(×)
(4)标准状况下,2.24L乙醇中碳氢键的数目为0.5NA(×)
(5)标准状况下,11.2LN2O4与22.4LNO2中所含的氧原子数均等于2NA(×)
(6)标准状况下,2.24L氨水中含有NH3分子数为0.1NA(×)
(7)标准状况下,22.4LSO3中含有SO3分子数为NA(×)
3.晰过程,破陷阱
反应
物质
转移电子数
Na2O2+H2O(CO2)
1molNa2O2
NA
KClO3+HCl
1molKClO3
5NA
Al+NaOH+H2O
1molAl
3NA
明产物,破陷阱
物质
反应
转移
电子数
反应
转移
电子数
1molCl2
Cl2→2Cl-
2NA
Cl2→Cl-+ClO-
1molFe
Fe→Fe2+
2NA
Fe→Fe3+
3NA
1molHNO3
(参加氧化
还原反应)
Cu+HNO3(稀)
―→NO
3NA
Cu+HNO3(浓)
―→NO2
NA
[题组训练]
判断正误
(1)1molNa与足量O2反应,生成Na2O和Na2O2的混合物,转移的电子数为NA(√)
(2)过氧化钠与水反应时,生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2NA(√)
(3)标准状况下,5.6LCO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NA(×)
(4)2.4gMg在足量的O2中燃烧,转移的电子数为0.1NA(×)
(5)向FeI2溶液中通入适量Cl2,当有1molFe2+被氧化时,共转移的电子数目为NA(×)
(6)3mol单质Fe完全转变为Fe3O4,失去8NA个电子(√)
(7)H2O2分解制得标准状况下1.12LO2,转移电子数目为0.2NA(×)
(8)1molCl2参加反应转移电子数一定为2NA(×)
二、NA的计算——明晰部分与整体的关系:
提升学生的“变化观念与平衡思想”素养
素养说明:
NA的计算是高考的一种必考题型。
其命题的一个重要切入点为电解质在溶液中的电离、水解及反应,设置题给量与计算量,整体与部分关系的迷障,以此促进学生突破变化的陷阱,树立平衡思想。
4.明确溶质特点,理清整体与部分的关系
(1)明确溶液中的溶质。
在溶液中是否存在平衡。
如1L0.1mol·L-1的乙酸溶液中存在CH3COOH
CH3COO-+H+电离平衡,1L0.1mol·L-1的乙酸钠溶液中存在CH3COO-+H2O
CH3COOH+OH-水解平衡,故两溶液中含有的CH3COO-数目都小于0.1NA。
(2)明确溶液的体积。
只有给出溶液体积才可计算。
(3)明确所问对象,溶液中的H2O对数目是否有影响。
如1L1mol·L-1Na2CO3溶液中O原子数大于3NA而不是等于3NA。
(4)明确所给条件中是否与电解质的化学式有关。
如1LpH=1的HCl、H2SO4中所含H+数目与化学式无关,而1L0.1mol·L-1HCl、H2SO4中所含H+数目与化学式有关。
[题组训练]
判断正误
(1)0.1L3.0mol·L-1的NH4NO3溶液中含有的N原子数目为0.6NA(√)
(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0.1NA(√)
(5)1L0.1mol·L-1的Na2CO3溶液中所含氧原子数目为0.3NA(×)
(6)1L0.1mol·L-1AlCl3溶液中所含Al3+数目为NA(×)
(7)1LAl3+浓度为1mol·L-1的AlCl3溶液中所含Cl-数目为3NA(×)
5.明确反应特点,理清整体与部分间的关系
(1)明确是否为“可逆反应”
2SO2+O2
2SO3,2NO2
N2O4,
N2+3H2
2NH3,Cl2+H2O
HCl+HClO,
CH3COOH+CH3CH2OH
CH3COOC2H5+H2O,酯在酸性条件下的水解。
(2)明确是否“钝化”
常温下,铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸发生“钝化”。
(3)明确反应是否有“浓度的变化”,导致反应不能进行完全或反应发生变化。
如:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O,
MnO2+HCl(稀)
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O,
Cu+H2SO4(稀)
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
3Cu+8H