高考化学鲁科版教学案 第1章 第1节 物质的量 气体摩尔体积.docx

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高考化学鲁科版教学案第1章第1节物质的量气体摩尔体积

第一节　物质的量　气体摩尔体积

考纲定位

核心素养

1.了解物质的量（n）及其单位摩尔（mol）、摩尔质量（M）、气体摩尔体积（Vm）、阿伏加德罗常数（NA）的含义。

2.能根据微粒（原子、分子、离子等）物质的量、数目、气体体积（标准状况下）之间的相互关系进行有关计算。

3.了解相对原子质量、相对分子质量的含义，并能进行有关计算。

时，通过分析、推理、数据处理等角度领悟计算的方法。

3.模型认知——建立阿伏加德罗常数、气体摩尔体积的模型认知。

1.微观探析——认识物质的量在宏观与微观的桥梁作用，并从微观粒子数认识物质的多少。

2.证据推理——在有关物质的量的计算

考点一|物质的量　摩尔质量

1．物质的量、阿伏加德罗常数

注意：

（1）使用摩尔作单位时，必须指定化学式或指明微粒的种类，如1molH不能描述为1mol氢等。

（2）阿伏加德罗常数有单位，单位为mol－1，不能仅写数值6.02×1023。

2．摩尔质量

（1）概念：

单位物质的量的物质所具有的质量，符号为M，单位为g/mol或g·mol－1。

（2）数值：

当微粒的摩尔质量以g·mol－1为单位时，在数值上等于该微粒的相对分子（原子）质量。

（3）关系：

物质的量、物质的质量与摩尔质量关系为n＝

或M＝

或m＝n·M。

注意：

（1）摩尔质量、相对分子质量、质量是三个不同的物理量，具有不同的单位。

如H2O的摩尔质量为18g·mol－1，H2O的相对分子质量为18,1molH2O的质量为18g。

（2）摩尔质量与温度、压强、物质的量多少无关。

1．正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）1molOH－的质量是17g·mol－1。

（　　）

（2）NA代表阿伏加德罗常数，22gCO2中含有的氧原子数为NA。

（　　）

（3）nmolO2中分子数为N，则阿伏加德罗常数为

。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）√　（3）×

2．

（1）硫酸钠（Na2SO4）的摩尔质量为________；71gNa2SO4中含钠离子的物质的量为________，氧原子的物质的量为________。

（2）49gH3PO4的物质的量为________，用NA表示阿伏加德罗常数的值，其中含有________个H，含________个O。

答案：

（1）142g·mol－1　1mol　2mol　

（2）0.5mol　1.5NA或1.5×6.02×1023　2NA或2×6.02×1023

⊙考法1　物质的量、摩尔质量的有关概念

1．下列说法不正确的是（　　）

A．物质的量是描述微观粒子集合体的物理量

B．阿伏加德罗常数就是6.02×1023

C．1molCO2与1molCO含有的分子数目相等

D．SO

的摩尔质量为96g·mol－1

B　[阿伏加德罗常数为物理量，单位为mol－1。

]

2．（2019·荆州模拟）草酸（分子为H2C2O4，沸点：

150℃）是生物体的一种代谢产物，广泛分布于植物、动物和真菌体中。

下列有关判断不正确的是（　　）

A．草酸的摩尔质量是90g

B．1mol草酸中含有6.02×1023个分子

C．45g草酸中含有1.204×1024个氧原子

D．草酸分子中C与O原子的物质的量之比为1∶2

A　[摩尔质量的单位为g·mol－1，注意与质量的区别。

]

⊙考法2　n、N、m的有关计算

3．设NA为阿伏加德罗常数的值，计算下列粒子的数目

（1）0.3molH2O分子中所含氢原子数与________个NH3分子中所含氢原子数相等。

（2）12g乙烷中所含共价键的物质的量是________。

（3）分子数为0.5NA的CO2分子的质量是________。

解析：

（2）乙烷的结构式为

1mol乙烷分子中含有7mol共价键。

答案：

（1）0.2NA（或1.204×1023）　

（2）2.8mol

（3）22g

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的值，试计算12.2g该晶体中含氧原子数为________，氢原子的物质的量为________mol。

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。

答案：

0.33NA　0.26

考点二|气体摩尔体积　阿伏加德罗定律

1．气体摩尔体积

（1）影响物质体积大小的因素

（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Vm，常用单位是L/mol（或L·mol－1）；基本表达式是Vm＝

。

②影响因素：

气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它取决于气体所处的温度和压强。

温度越高，压强越小，气体摩尔体积越大。

③特例：

标准状况是指温度为0℃，压强为101kPa，此时，Vm＝22.4_L·mol－1。

注意：

（1）“22.4L·mol－1”不仅适用于单一气体，也适用于混合气体。

（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）标准状况下为非气体的常见的物质有H2O、H2O2、HF、SO3、C6H6、CCl4、CS2、CHCl3、CH2Cl2、乙醇等。

2．阿伏加德罗定律及其推论

（1）内容

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。

（2）推论

条件

结论

推论一

同温同压

＝

＝

＝

推论二

同温同容

＝

注：

以上用到的符号：

n——物质的量、M——摩尔质量、V——气体体积、ρ——密度、p——压强

注意：

（1）同温同压同体积的气体的分子数相等，但原子数不一定相等。

（2）阿伏加德罗定律既适用于单一气体，也适用于混合气体。

（3）在同温同压条件下，可利用气体的相对分子质量大小判断气体密度的大小。

3．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：

＝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）。

1．正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）标准状况下，1molH2与1molN2、H2混合气体体积均约为22.4L。

（　　）

（2）利用气体摩尔体积可以计算一个气体分子的大致体积。

（　　）

（3）标准状况下，1molCH4和1molSO3的体积均为22.4L。

（　　）

（4）同温同压下，44gCO2与28gCO的体积比为1∶1。

（　　）

（5）在非标准状况下，1molN2的体积可能为22.4L。

（　　）

答案：

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）√

2．如图所示三只气球，其中A、B的体积均为1.12L，则A、B中气体的物质的量________是0.05mol（填“一定”或“不一定”）；标准状况下，A、B气球中的分子个数比是________；在相同温度和压强下，A、C气球中气体的质量相同，则两气球的体积之比是________。

答案：

不一定　1∶1　2∶1

⊙考法1　气体摩尔体积的有关计算

1．一定温度和压强下，30L某种气态纯净物中含有6.02×1023个分子，这些分子由1.204×1024个原子构成，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22.4L

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1molO2在该条件下的体积也为30L

A　[若为标准状况，6.02×1023个气态分子的体积应为22.4L，不是30L。

]

2．设NA为阿伏加德罗常数的值，如果ag某气态双原子分子中原子数为p，则bg该气体在标准状况下的体积V是________L。

解析：

n（分子）＝

mol，M（分子）＝

g·mol－1＝

g·mol－1，故V＝

mol×22.4L·mol－1＝

L。

答案：

3．CO和CO2的混合气体18g，完全燃烧后测得CO2体积为11.2L（标准状况），

（1）混合气体中CO的质量是________g；

（2）在标准状况下混合气体中CO2的体积是________L；

（3）在标准状况下混合气体的密度是________g·L－1（保留两位有效数字）；

（4）混合气体的平均摩尔质量是________g·mol－1。

解析：

CO燃烧发生反应：

2CO＋O2

2CO2，CO的体积与生成CO2的体积相等，燃烧后CO2的总体积为11.2L，故18gCO和CO2的混合气体的总体积为11.2L，在标准状况下，18gCO和CO2的混合气体的物质的量为0.5mol，设CO的物质的量为xmol，CO2的物质的量为ymol，

则

，解得x＝0.25，y＝0.25。

（1）混合气体中CO的质量为28g·mol－1×0.25mol＝7g；

（2）故混合气体中CO2的体积为0.25mol×22.4L·mol－1＝5.6L；

（3）混合气体的密度为

≈1.6g·L－1；

（4）解法一：

＝ρ·22.4L·mol－1＝1.6g·L－1×22.4L·mol－1≈36g·mol－1；

解法二：

＝

＝36g·mol－1；

解法三：

＝28g·mol－1×50%＋44g·mol－1×50%＝36g·mol－1；

故平均摩尔质量为36g·mol－1。

答案：

（1）7　

（2）5.6　（3）1.6　（4）36

4．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）若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________（用含ρ的代数式表示）。

（3）若在该条件下，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________（用含a、b、c的代数式表示）。

解析：

因为NH4HCO3（s）

NH3（g）＋CO2（g）＋H2O（g）

（1）M（混）＝2dg·mol－1⇒n（混）＝

mol，

⇒M（NH4HCO3）＝（2d×3）g·mol－1＝6dg·mol－1。

（2）

（混）＝22.4ρg·mol－1。

（3）n（NH3）∶n（CO2）∶n（H2O）＝a%∶b%∶c%，

（混）＝（17a%＋44b%＋18c%）g·mol－1。

答案：

（1）

mol　6dg·mol－1

（2）22.4ρg·mol－1

（3）17a%＋44b%＋18c%

⊙考法2　阿伏加德罗定律及推论

5．同温同压下，甲容器中充满35Cl2，乙容器中充满37Cl2，完成下列填空。

（1）若两种气体体积相等，则甲、乙两容器中气体密度之比为________；

（2）若两种气体体积相等，则甲、乙两容器中气体分子数之比为________；

（3）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________；

（4）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________。

答案：

（1）35∶37　

（2）1∶1　（3）37∶35　（4）9∶10

6．（2019·哈尔滨模拟）在甲、乙两个体积不同的密闭容器中，分别充入质量相等的CO、CO2气体时，两容器的温度和压强均相同，则下列说法正确的是（　　）

A．充入的CO分子数比CO2分子数少

B．甲容器的体积比乙容器的体积小

C．CO的摩尔体积比CO2的摩尔体积小

D．若将压强相同改为体积相同，则甲容器中的压强比乙容器的压强大

D　[A项，n（CO）＝

mol，n（CO2）＝

mol，故N（CO）＞N（CO2），错误；B项，n（CO）＞n（CO2），故V（甲）＞V（乙），错误；C项，同温同压下，摩尔体积相同，错误；D项，n（CO）＞n（CO2），在V相同时，p（甲）＞p（乙），正确。

]

课堂反馈　真题体验

1．（2018·全国卷Ⅰ，T10）NA是阿伏加德罗常数的值。

下列说法正确的是（　　）

A．16.25gFeCl3水解形成的Fe（OH）3胶体粒子数为0.1NA

B．22.4L（标准状况）氩气含有的质子数为18NA

C．92.0g甘油（丙三醇）中含有羟基数为1.0NA

D．1.0molCH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA

B　[16.25gFeCl3的物质的量n（FeCl3）＝0.1mol，如果氯化铁完全水解，则生成0.1molFe（OH）3，而氢氧化铁胶体粒子由许多氢氧化铁聚集而成，故氢氧化铁胶体粒子数远小于0.1NA，A项错误；氩气是单原子分子，1molAr含18mol质子，B项正确；甘油（丙三醇）的分子式为C3H8O3，相对分子质量为92,1mol（92.0g）甘油含3mol羟基，C项错误；甲烷与氯气在光照下反应会生成四种有机产物，即1.0mol甲烷反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4共为1mol，D项错误。

]

2．（2018·全国卷Ⅲ，T8）下列叙述正确的是（　　）

A．24g镁与27g铝中，含有相同的质子数

B．同等质量的氧气和臭氧中，电子数相同

C．1mol重水与1mol水中，中子数比为2∶1

D．1mol乙烷和1mol乙烯中，化学键数相同

B　[24g镁与27g铝的物质的量均为1mol，但Mg、Al的质子数分别为12、13，A项错误；1molO2含有16mol电子，1molO3含有24mol电子，质量相同（设为mg）的O2、O3含有的电子的物质的量分别为

mol＝

mol、

mol＝

mol，B项正确；1molD2O含有10mol中子，1molH2O含有8mol中子，C项错误；1molCH3—CH3含有7mol共价键，1molCH2===CH2含有6mol共价键，D项错误。

]

3．（2017·全国卷Ⅱ，T8）阿伏加德罗常数的值为NA。

下列说法正确的是（　　）

A．1L0.1mol·L－1NH4Cl溶液中，NH

的数量为0.1NA

B．2.4gMg与H2SO4完全反应，转移的电子数为0.1NA

C．标准状况下，2.24LN2和O2的混合气体中分子数为0.2NA

D．0.1molH2和0.1molI2于密闭容器中充分反应后，其分子总数为0.2NA

D　[A项，NH4Cl溶液中，NH

易水解生成NH3·H2O,1L0.1mol·L－1NH4Cl溶液中，NH

的数量小于0.1NA。

B项，2.4gMg的物质的量为0.1mol，与H2SO4完全反应转移的电子数为0.2NA。

C项，标准状况下，气体的摩尔体积为22.4L·mol－1，2.24LN2和O2的混合气体中分子数为0.1NA。

D项，H2＋I2

2HI，反应前后气体的物质的量不变，0.1molH2和0.1molI2反应后，其分子总数为0.2NA。

]

4．（2016·全国卷Ⅰ，T8）设NA为阿伏加德罗常数值。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．14g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA

B．1molN2与4molH2反应生成的NH3分子数为2NA

C．1molFe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA

D．标准状况下，2.24LCCl4含有的共价键数为0.4NA

A　[A项乙烯和丙烯的分子式分别为C2H4、C3H6，二者的最简式均为CH2,14g乙烯和丙烯混合气体中含有“CH2”的物质的量为

＝1mol，故所含氢原子数为2NA。

B项N2和H2合成氨的反应为N2＋3H2

2NH3，该反应为可逆反应，1molN2与4molH2反应生成的NH3小于2mol，故生成的NH3分子数小于2NA。

C项Fe与过量的硝酸反应生成Fe（NO3）3，故1molFe参加反应时转移电子数为3NA。

D项标准状况下，CCl4为液体，2.24LCCl4的物质的量远大于0.1mol，故含有的共价键数远大于0.4NA。

]