物质的量 物质的聚集状态.docx
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物质的量物质的聚集状态
第2讲 物质的量 物质的聚集状态
[考纲要求] 1.了解定量研究的方法是化学发展为一门学科的重要标志。
理解摩尔是物质的量的基本单位，可用于进行简单的化学计算。
2.了解物质的量的单位——摩尔、摩尔质量、气体摩尔体积和阿伏加德罗常数的含义。
3.根据物质的量与微粒数目、气体体积之间的关系进行有关计算。
考点一 物质的量 物质的聚集状态
1．物质的量、摩尔与阿伏加德罗常数
2．物质的聚集状态
在日常生活中，我们看到的宏观物质具有不同的聚集状态，如____态、____态和____态。
固体可分为______和________物质。
从微观上考查，物质是原子、分子或离子的聚集体。
在固态、液态、气态物质中，微粒的__________、________________是不同的。
不同聚集状态的物质__________上的差异导致了物质性质的不同，如体积方面，其中1mol固态物质或液态物质的体积往往是______的，而1mol任何气体在温度、压强一定时都具有大致______的体积。
3．阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积的对比记忆
概念名称
表示符号
单位
文字涵义
阿伏加德
罗常数
1mol任何粒子的粒子数，它与________中含有的碳原子数相等，数值约为6.02×1023
摩尔质量
气体摩
尔体积
在一定温度、压强下，单位物质的量的气体所占有的体积。
标准状况下的气体摩尔体积为__________
物质的量（n），物质的质量（m）、气体体积（V）和粒子数（N）的转化关系
特别提醒
（1）物质的量规范表示方法：
（2）摩尔质量（M）（单位：
g·mol-1），在数值上与相对原子质量（Ar）或相对分子质量（Mr）相等。
（3）使用气体摩尔体积时应注意：
①物质是否是气体；②是否指出温度和压强。
（4）标准状况是指：
0℃、1.01×105Pa。
1．根据你对物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积的理解回答下列问题：
（1）1molNaCl和1molHCl所含的粒子数相同吗？
（2）阿伏加德罗常数（NA）与6.02×1023完全相同吗？
（3）摩尔质量、相对分子质量、1mol物质的质量三者的区别和联系。
（4）标准状况下，1mol气体的体积是22.4L，如果当1mol气体的体积是22.4L时，一定是标准状况吗？
2．有关物质的量的计算
（1）2molCO（NH2）2中含________molC，________molN，________molH，所含氧原子跟________molH2O所含氧原子个数相等。
（2）①标准状况下，22.4LCH4；②1.5molNH3；③1.806×1024个H2O；④标准状况下，73gHCl所含H原子个数由多到少的顺序是______________________。
（3）2.3gNa中含________mole－，在跟足量水反应中产生标准状况下的H2______L。
（4）含0.4molAl2（SO4）3的溶液中，含________molSO
，Al3＋物质的量________0.8mol（填“>”、“<”或“＝”）。
3．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.
物质的量通过摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数将宏观物理量物质的质量、气体的体积与微观物理量微粒个数、微粒的质量联系起来。
考点二 阿伏加德罗定律及推论的应用
1．阿伏加德罗定律：
同温同压下，相同________的任何气体，含有________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（可通过pV＝nRT及n＝
、ρ＝
导出）
相同条件
结论
公式
语言叙述
T、p
相同
T、V
相同
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
特别提醒
（1）阿伏加德罗定律的适用范围是气体，其适用条件是三个“同”，即在同温、同压、同体积的条件下，才有分子数相等这一结论，但所含原子数不一定相等。
（2）阿伏加德罗定律既适合于单一气体，也适合于混合气体。
4．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，使两烧瓶内的气体相通，最后容器内的压强由大到小的顺序排列正确的是（ ）
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
5．某校化学小组学生进行“气体相对分子质量的测定”的实验，操作如下：
用质量和容积都相等的烧瓶收集气体，称量收集满气体的烧瓶质量。
数据见下表（已换算成标准状况下的数值）。
气体
烧瓶和气体的总质量（g）
气体
烧瓶和气体的总质量（g）
A
48.4082
D
48.3822
B
48.4082
E
48.4342
C
48.4082
F
48.8762
已知标准状况下，烧瓶的容积为0.293L，烧瓶和空气的总质量为48.4212g，空气的平均相对分子质量为29。
A、B、C、D、E、F是中学常见的气体。
（1）上述六种气体中，能够使品红溶液褪色的是（写化学式）____________________。
（2）E的相对分子质量是________________________________________________________________________。
（3）实验室制取少量D的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）A、B、C可能的化学式是________________________________________________________________________。
求气体的摩尔质量M的常用方法
（1）根据标准状况下气体的密度ρ：
M＝ρ×22.4（g·mol－1）；
（2）根据气体的相对密度（D＝ρ1/ρ2）：
M1/M2＝D；
（3）根据物质的质量（m）和物质的量（n）：
M＝m/n；
（4）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·m/N；
（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）。
跨越阿伏加德罗常数判断的“六个陷阱”
【例1】 关于阿伏加德罗常数的20个问题汇总。
下表中各种说法是否正确？
简要解释原因。
叙述
解释
结论
①2.24LCO2中含有的原子数为0.3NA
②0.1L3.0mol·L－1的NH4NO3溶液中含有的NH
数目为0.3NA
③5.6g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3NA
④4.5gSiO2晶体中含有的硅氧键数目为0.3NA
⑤常温下11.2L甲烷气体含有甲烷分子数为0.5NA个
⑥5.6g铁与足量的稀硫酸反应失去电子数为0.3NA个
⑦2mol钠与过量稀盐酸反应生成NA个H2分子
⑧30g甲醛中含共用电子对总数为4NA
⑨标准状况下，22.4L氦气与22.4L氟气所含原子数均为2NA
⑩相同条件下，N2和O3的混合气体与等体积的N2所含原子数相等
⑪1.0L1.0mol·L－1CH3COOH溶液中，CH3COOH分子数为NA
⑫Na2O2与CO2反应生成11.2LO2（标准状况），反应中转移的电子数为2NA
⑬46gNO2和N2O4的混合物含有的原子数为3NA
⑭10g46%的乙醇水溶液中所含H原子个数为0.6NA
⑮2molSO2和1molO2在一定条件下充分反应后，混合物的分子数为2NA
⑯常温常压下，3.2gO3所含的原子数为0.2NA
⑰18gD2O所含的电子数为10NA
⑱1L1mol·L－1饱和FeCl3溶液滴入沸水中完全水解生成Fe（OH）3胶粒NA个
⑲1molNa2O2固体中含离子总数为4NA
⑳标准状况下，22.4L己烷中含共价键数目为19NA
归纳总结 阿伏加德罗常数（NA）为背景选择题的六种设陷方式：
陷阱一 气体摩尔体积适用条件
22．4L·mol－1指在标准状况下（0℃101kPa）的气体摩尔体积。
若题中出现物质的体积，需考虑所给物质的状态是否为气体，条件是否为标准状况。
陷阱二 物质聚集状态
气体摩尔体积适用的对象是气体（包括混合气体）。
一些在标准状况下是液体或固体的物质，如CCl4、水、液溴、SO3、己烷、苯等常作为命题的干扰因素迷惑学生。
陷阱三 物质的微观结构
此类题型要求同学们对物质的微观构成要非常熟悉，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、H2等双原子分子，及O3、P4、18O2、D2O、Na2O2、CH4、CO2等特殊物质。
陷阱四 电解质溶液
此类题型要注重对弱电解质的电离和盐类水解等知识点的理解，关键是要弄清电离和水解的实质。
如NH4Cl（aq）中c（Cl－）＞c（NH
）。
陷阱五 氧化还原反应的电子转移数目
较复杂的氧化还原反应中，求算电子转移的数目。
如Na2O2与H2O，Cl2与NaOH溶液反应等。
陷阱六 忽视可逆反应不能进行到底。
如2NO2N2O4，Cl2＋H2OHClO＋HCl，合成氨等。
物质的量在化学方程式计算中的
应用
化学计算的实质是借助化学知识寻找已知量与未知量之间的数量关系，然后运算求解。
在有关化学方程式计算的解题过程中，若根据已知条件找出反应物与生成物之间的物质的量关系，可使复杂的问题简单化、技巧化。
1．化学方程式计算的原理
（1）参与反应的各物质的物理量之间列比例
aA（g）＋bB（g）===cC（g）＋dD（g）
质量比aMA∶bMB∶cMC∶dMD
物质的量比a∶b∶c∶d
体积比 a∶b∶c∶d
由已知条件和未知量列比例，求解。
（2）据化学方程式推导出来的差量（Δn、Δm、ΔV）等可以和参与反应的各物质的物理量列比例。
例如：
2CO ＋ O2
2CO2 Δn
2mol32g2×22.4L1mol
n（CO）m（O2）V（CO2）Δn
＝
＝
＝
2．计算的一般步骤
（1）正确写出有关化学方程式（或关系式）。
（2）找出相关物质的计量数。
（3）将相关物质（已知和未知物质）的量写在对应计量数下面。
（4）列出关系式进行计算。
【例2】 ag铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液完全反应后，得到ag铜，则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为（ ）
A．1∶7B．7∶1C．7∶8D．8∶7
【例3】 请仔细阅读硫酸铜晶体（CuSO4·5H2O）加热过程中依次发生的反应：
CuSO4·5H2O
CuSO4＋5H2O
CuSO4
CuO＋SO3↑
4CuO
2Cu2O＋O2↑
2SO3
2SO2＋O2
现称取25.0g硫酸铜晶体加热，使之均匀、缓慢地升温至1000℃并恒温1小时左右。
请回答下列问题（不考虑实验操作所带来的误差）：
（1）最终固体的质量为__________g；若维持最终的反应条件，推测反应结束除去水后的气态产物的物质的量范围在________mol至________mol之间。
（2）如果甲同学做此实验时称得最后所得的固体质量为7.6g，试判断该固体的组分是__________（写化学式），其物质的量之比是________。
（3）如果乙同学做此实验时，所产生的气体为3.36L（已换算到标准状况下），则SO3的转化率为________。
反思感悟
（1）在进行化学计算时，将已知条件中的质量、体积等转化为物质的量思考问题往往比较简捷。
（2）关于二元混合物的计算一般方法是：
设各组分的物质的量，然后根据物质的量、质量关系列方程组求解。
（3）根据化学方程式列比例计算时，各物理量的单位应是上下同一，左右对应。
【例4】 在一定条件下，有aLO2和O3的混合气体，当其中的O3全部转化为O2时，体积变为1.2aL，求原混合气中O2和O3的质量百分含量。
最常考的定量实验——气体体积、
质量的测定
定量实验中常测定3种数据：
温度、质量和体积。
温度——用温度计测量
质量
体积
1．气体体积的测定装置
既可通过测量气体排出的液体体积来确定气体的体积（二者体积值相等），也可直接测量收集的气体体积。
测量气体体积的常用方法
（1）直接测量法。
如图A、B、C、D、E均是直接测量气体体积的装置。
测量前A装置可先通过调整左右两管的高度使左管（有刻度）充满液体，且两管液面相平。
C装置则是直接将一种反应物置于倒置的量筒中，另一反应物置于水槽中，二者反应产生的气体可以直接测量。
装置D：
用于测量混合气体中被吸收（或不被吸收）的气体的体积数。
读数时，球形容器和量气管液面相平，量气管内增加的水的体积等于被反应管吸收后剩余气体的体积。
装置E：
直接测量固液反应产生气体的体积，注意应恢复至室
温后，读取注射器中气体的体积。
（一般适合滴加液体量比较少的气体体积测量）。
（2）间接测量法。
如F装置是通过测量气体排出的液体体积来确定气体体积。
2．气体质量的测量装置
气体质量的测量一般是用吸收剂将气体吸收，然后再称量。
常见的吸收装置：
【例5】 欲测定金属镁的相对原子质量。
请利用下图给定的仪器组成一套实验装置（每个仪器只能使用一次，假设气体的体积可看作标准状况下的体积）。
填写下列各项（气流从左到右）：
（1）各种仪器连接的先后顺序（用小写字母表示）应是______接________、________接________、________接________、________接________。
（2）连接好仪器后，要进行的操作有以下几步，其先后顺序是
________________________________________________________________________（填序号）。
①待仪器B中的温度恢复至室温时，测得量筒C中水的体积为VamL；
②擦掉镁条表面的氧化膜，将其置于天平上称量，得质量为mg，并将其投入试管B中的带孔隔板上；
③检查装置的气密性；
④旋开装置A上分液漏斗的活塞，使其中的水顺利流下，当镁完全溶解时再关闭这个活塞，这时A中共放入水VbmL。
（3）根据实验数据可算出金属镁的相对原子质量，其数学表达式为________________________________________________________________________。
（4）若试管B的温度未冷却至室温，就读出量筒C中水的体积，这将会使所测定镁的相对原子质量数据________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
【例6】 有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同学设计如下实验，通过测量反应前后C、D装置质量的变化，测定该混合物中各组分的质量分数。
（1）加热前通入空气的目的是
________________________________________________________________________，
操作方法为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）装置A、C、D中盛放的试剂分别为：
A______________，C______________，D________________。
（3）若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则测得的NaCl的含量将________（填“偏高”、“偏低”或“无影响”，下同）；若B中反应管右侧有水蒸气冷凝，则测定结果中NaHCO3的含量将________；若撤去E装置，则测得Na2CO3·10H2O的含量将________。
（4）若样品质量为wg，反应后C、D增加的质量分别为m1g、m2g，由此可知混合物中NaHCO3的质量分数为
________________________________________________________________________
（用含w、m1、m2的代数式表示）。
高考题组一 对阿伏加德罗常数的考查
1．
（1）考查气体摩尔体积的适用条件
①常温常压下，22.4LCCl4含有NA个CCl4分子（ ）
（2011·广东理综，9C）
②分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4L，质量约为28g（ ）
（2009·上海，12C）
③标准状况下，22.4L乙醇的分子数为NA（ ）
（2009·福建理综，8D）
④标准状况下，22.4L二氯甲烷的分子数约为4NA个（ ）
（2010·四川理综，7A）
⑤标准状况下，2.24L戊烷所含分子数为0.1NA（ ）
（2010·上海，7D）
⑥22.4LCl2中含有NA个Cl2分子（ ）
（2009·广东理基，20A）
（2）考查微粒中的电子数
⑦1.00molNaCl中，所有Na＋的最外层电子总数为8×6.02×1023（ ）
（2011·新课标全国卷，7B）
⑧1mol羟基中电子数为10NA（ ）
（2010·江苏，5B）
⑨1.7gH2O2中含有电子数为0.9NA（ ）
（2010·上海，7B）
⑩24g镁的原子最外层电子数为NA（ ）
（2009·福建理综，8A）
（3）考查物质的组成
⑪1.00molNaCl中含有6.02×1023个NaCl分子（ ）
（2011·新课标全国卷，7A）
⑫乙烯和环丙烷（C3H6）组成的28g混合气体中含有3NA个氢原子（ ）
（2009·广东，6B）
⑬标准状况下，22.4L空气含有NA个单质分子（ ）
（2010·福建理综，7B）
⑭58.5g的NaCl固体中含有NA个氯化钠分子（ ）
（2009·浙江理综，8C）
（4）考查氧化还原反应中电子转移数目
⑮1molNa与足量O2反应，生成Na2O和Na2O2的混合物，钠失去NA个电子（ ）
（2011·大纲全国卷，12D）
⑯常温常压下，Na2O2与足量H2O反应，共生成0.2molO2，转移电子的数目为0.4NA（ ）
（2011·江苏，8D）
⑰1molCl2与足量Fe反应，转移的电子数为3NA（ ）
（2011·海南，10B）
⑱1molCl2参加反应转移电子数一定为2NA（ ）
（2010·福建理综，7C）
⑲在反应KIO3＋6HI===KI＋3I2＋3H2O中，每生成3molI2转移的电子数为6NA（ ）
（2010·江苏，5C）
（5）考查微粒中的化学键数目
⑳12g金刚石中含有的共价键数为4NA（ ）
（2011·大纲全国卷，12B）
1mol甲醇中含有C—H键的数目为4NA（ ）
（2011·江苏，8A）
常温常压下，22.4L乙烯中C－H键数为4NA（ ）
（2010·江苏，5D）
1mol乙烷分子中含有8NA个共价键（ ）
（2009·浙江理综，8B）
（6）电解质溶液的考查
1L0.1mol·L－1氨水含有0.1NA个OH－（ ）
（2011·广东理综，9B）
10LpH＝1的硫酸溶液中含有的H＋离子数为2NA（ ）
（2011·海南，10C）
10LpH＝13的NaOH溶液中含有的OH－离子数为NA（ ）
（2011·海南，10D）
将0.1mol氯化铁溶于1L水中，所得溶液含有0.1NA个Fe3＋（ ）
（2009·广东，6D）
在1L0.1mol·L－1碳酸钠溶液中，阴离子总数大于0.1NA（ ）
（2009·浙江理综，8D）
高考题组二 对阿伏加德罗常数的考查
2．（2008·海南，3）在两个密闭容器中，分别充有质量相同的甲、乙两种气体，若两容器的温度和压强均相同，且甲的密度大于乙的密度，则下列说法正确的是（ ）
A．甲的分子数比乙的分子数多
B．甲的物质的量比乙的物质的量少
C．甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小
D．甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小
3．（2007·全国理综Ⅰ，9）在三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体，当它们的温度和密度都相同时，这三种气体的压强（p）从大到小的顺序是（ ）
A．p（Ne）>p（H2）>p（O2）B．p（O2）>p（Ne）>p（H2）
C．p（H2）>p（O2）>p（Ne）D．p（H2）>p（Ne）>p（O2）
高考题组三 以物质的量为核心的计算
4．（2011·大纲全国卷，8）在容积可变的密闭容器中，2molN2和8molH2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于（ ）
A．5%B．10%C．15%D．20%
5．（2010·大纲全国卷Ⅰ，12）一定条件下磷与干燥氯气反应，若0.25g磷消耗掉314mL氯气（标准状况），则产物中PCl3与PCl5的物质的量之比接近于（ ）
A．3∶1B．5∶3C．2∶3D．1∶2
6．（2010·大纲全国卷Ⅱ，11）在一定的温度、压强下，向100mLCH4和Ar的混合气体中通入400mLO2，点燃使其完全反应，最后在相同条件下得到干燥气体460mL，则反应前混合气体中CH4和Ar的物质的量之比为（ ）
A．1∶4
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