高考化学一轮复习第一章从实验学化学第3讲物质的量气体摩尔体积讲义.docx

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高考化学一轮复习第一章从实验学化学第3讲物质的量气体摩尔体积讲义

第3讲　物质的量、气体摩尔体积

[考纲要求]　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。

理解摩尔（mol）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（mol）、摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数的含义。

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

考点一　物质的量、摩尔质量

1．物质的量、摩尔、阿伏加德罗常数

（1）基本概念间的关系

（2）物质的量的表示方法

如0.2molH2,2molNa＋，3mol水分子。

（3）物质的量与微粒个数、阿伏加德罗常数之间的关系为：

n＝

。

2．摩尔质量

（1）摩尔质量是指单位物质的量的物质所具有的质量，其符号为M，单位为g·mol－1。

（2）数值：

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

（3）摩尔质量与物质的量、物质的质量之间的关系为：

n＝

。

1．阿伏加德罗常数（NA）与6.02×1023完全相同吗？

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）摩尔是表示物质的量多少的基本物理量。

（　　）

（2）1molNaCl和1molHCl含有相同的粒子数目。

（　　）

（3）1mol任何物质都含有6.02×1023个分子。

（　　）

（4）1mol水中含有2mol氢和1mol氧。

（　　）

（5）NaOH的摩尔质量为40g。

（　　）

（6）1molO2的质量与它的相对分子质量相等。

（　　）

（7）1molOH－的质量为17g·mol－1。

（　　）

（8）氖气的摩尔质量（单位g·mol－1）在数值上等于它的相对原子质量。

（　　）

（9）2molH2O的摩尔质量是1molH2O的摩尔质量的2倍。

（　　）

（10）若H2O2分解产生1molO2，理论上转移的电子数约为4×6.02×1023。

（2015·高考江苏卷，11A）（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×　（7）×

（8）√　（9）×　（10）×

考向1　物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔质量

等概念的正确理解

（2016·最新调研）下列说法正确的是（　　）

A．1mol氯含有6.02×1023个微粒

B．阿伏加德罗常数的数值约等于6.02×1023

C．钠的摩尔质量等于它的相对原子质量

D．H2O的摩尔质量是18g

[解析]　A项没有指明微粒的种类，错误；C项，摩尔质量与相对原子质量在数值上大小相等，错误；D项，H2O的摩尔质量为18g/mol，错误。

[答案]　B

「易误警示」　理解物质的量的相关概念要注意的四点

（1）物质的量不能错误地认为是物质的质量或者物质的数量，其描述对象是微观粒子，如电子、质子、中子、原子、分子、离子、原子团等，不能用于描述宏观物体。

（2）使用摩尔做单位时，应用化学式指明粒子的种类，如1molH不能描述为1mol氢。

（3）摩尔质量与相对分子（原子）质量是两个不同的概念，当摩尔质量以g/mol为单位时，二者在数值上相等，但前者有单位，后者是相对值，无单位。

（4）对具体的物质，其摩尔质量是确定的，不随物质的量的多少而变化，也不随物质的聚集状态的变化而变化。

1．下列说法中，正确的是（　　）

A．KOH的摩尔质量是56g

B．一个碳原子的质量就是其相对原子质量

C．硫原子的质量就是硫的相对原子质量

D．22gCO2中含有的氧原子的物质的量为1mol

解析：

选D。

摩尔质量的单位应是g·mol－1，而不是g，故A不对；碳原子的相对原子质量是指一个碳原子质量除以一个12C原子质量的1/12所得的值；同理，一个硫原子的质量除以一个12C原子质量的1/12所得的值才是硫的相对原子质量，故B、C均不对；D项，n（CO2）＝

＝

＝0.5mol，n（O）＝0.5mol×2＝1mol，正确。

2．某气体的摩尔质量为Mg/mol，分子数目为N，质量是mg，阿伏加德罗常数为NA，m（C）为一个12C原子的质量。

试说明下列各式所表示的意义。

（1）

________________________________________________________________________。

（2）

________________________________________________________________________。

（3）

________________________________________________________________________。

（4）

________________________________________________________________________。

解析：

（1）因为每摩尔物质含阿伏加德罗常数个粒子，所以

表示该气体的物质的量。

（2）每摩尔物质所具有的质量与每摩尔物质所具有的粒子个数的比值，表示该气体一个分子的质量。

（3）气体的质量与气体的个数相比，表示该气体一个分子的质量。

（4）该气体一个分子的质量与一个12C原子质量的

相比，得到的是该气体的相对分子质量。

答案：

（1）表示该气体的物质的量

（2）表示该气体一个分子的质量

（3）表示该气体一个分子的质量

（4）表示该气体的相对分子质量

考向2　n、M、NA、m和N之间的换算关系

12.4gNa2R含Na＋0.4mol，则Na2R的摩尔质量为____________，R的相对原子质量为____________。

含R元素的质量为1.6g的Na2R，含Na＋的个数为____________。

[解析]　1molNa2R中含有2molNa＋，题目中有Na＋0.4mol，则有0.2molNa2R。

M（Na2R）＝

＝

＝62g/mol。

由Mr（Na2R）＝62，求得Ar（R）＝62－2×23＝16。

已知m（R），根据n＝

，得n（R）＝0.1mol，n（Na2R）＝0.1mol，则n（Na＋）＝0.2mol，故N（Na＋）＝0.2NA。

[答案]　62g/mol　16　0.2NA

「思维建模」　有关微粒数计算的思维方法

3．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，所含原子数目从大到小的顺序为____________。

答案：

①>⑥>⑤>③>②>④

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该晶体中含有的氧原子数为____________，氢原子的物质的量为____________mol。

解析：

晶体Na0.35CoO2·1.3H2O的摩尔质量为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．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）相关计算

①基本表达式：

Vm＝

②与气体质量的关系：

＝

③与气体分子数的关系：

＝

（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（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

＝

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

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，所包含的原子个数也相同。

（　　）

（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，原子个数也相同。

（　　）

（6）在相同条件下，相同质量的C2H4和C3H6，所含分子个数不同，原子个数相同。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）×　（6）√

2．如图有三只气球，其中VA＝VB＝1.12L。

（1）A、B中气体的物质的量____________是0.05mol（填“一定”或“不一定”）。

（2）标准状况下，A、B气球中的分子个数比为____________。

（3）相同温度和压强下，A、C气球中气体的质量相等，则VA∶VC＝____________。

答案：

（1）不一定　

（2）1∶1　（3）2∶1

考向1　气体摩尔体积的使用和计算

下列说法正确的是（　　）

①标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4L　②0.5molH2所占体积为11.2L　③标准状况下，1molH2O的体积为22.4L　④标准状况下，28gCO与N2的混合气体的体积约为22.4L　⑤各种气体的气体摩尔体积都约为22.4L·mol－1　⑥标准状况下，体积相同的气体的分子数相同

A．①③⑤　　　　　　　B．④⑥

C．③④⑥D．①④⑥

[解析]　①物质不一定是气体；②不一定在标准状况下；③水在标准状况下不是气体；⑤气体摩尔体积与温度、压强有关。

[答案]　B

「思维建模」　气体摩尔体积的解题思路

⇒

⇒

⇒

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22.4L

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

解析：

选A。

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

2．设NA为阿伏加德罗常数的值，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：

选D。

解法一　公式法：

ag双原子分子的物质的量为

mol，

该双原子分子的摩尔质量为

＝

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。

应用气体摩尔体积时应注意的四点

（1）适用“条件”：

一般指标准状况，即0℃、1.01×105Pa。

（2）适用对象：

必须是气体物质，可以是单一气体，也可以是混合气体。

水、酒精、SO3、CCl4等物质在标准状况下不是气体。

（3）在标准状况下，气体摩尔体积约为22.4L·mol－1，其他条件下不一定是22.4L·mol－1。

（4）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。

考向2　阿伏加德罗定律及推论的应用

（高考经典题）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12C18O和14N2分子中所含电子数相同，C项正确；同温同压同体积条件下密度之比等于其摩尔质量之比，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

「名师点拨」

（1）阿伏加德罗定律适用于任何气体（包括混合气体）。

（2）气体体积受温度和压强的影响，而与分子大小无关。

（3）同温、同压、同体积、同粒子数，这“四同”相互制约，只要其中“三同”成立，第“四同”也成立，即“三同”定“一同”。

（4）应用阿伏加德罗定律及推论时不宜死记硬背，要熟记相关化学计量的定义式，并结合相互关系进行推导。

3．瓦斯中甲烷与氧气的体积比（同条件下）为1∶2时极易爆炸，则此时甲烷与氧气的质量比为（　　）

A．1∶2　　　B．1∶4　　　

C．1∶1　　　D．4∶1

解析：

选B。

两种气体在相同条件下的体积比等于其物质的量之比，则物质的量之比为1∶2的甲烷与氧气的质量之比为

＝

＝

，故选B。

4．如图两瓶体积相等的气体，在同温同压时瓶内气体的关系一定正确的是（　　）

A．所含原子数相等B．气体密度相等

C．气体质量相等D．摩尔质量相等

解析：

选A。

左瓶与右瓶中气体的物质的量相等，N2、O2分子均为双原子分子，A项正确；N2、O2的比例不固定，气体的质量不一定相等，密度不一定相等；当N2与O2的物质的量相等时，摩尔质量相等，其余情况摩尔质量不相等。

考点三　突破阿伏加德罗常数应用的“六个”陷阱

围绕阿伏加德罗常数（NA）的有关说法的正误判断，可通过多方面的知识点来进行考查。

这类问题常设置的陷阱大致有如下六个方面。

一、状况不一定为标准状况或物质不一定是气态

只给出物质的体积，而不指明物质的状态，或者标准状况下物质的状态不为气体，所以求解时，一要看是否为标准状况下，不为标准状况无法直接用22.4L·mol－1（标准状况下气体的摩尔体积）求n；二要看物质在标准状况下是否为气态，若不为气态也无法由标准状况下气体的摩尔体积求得n，如CCl4、水、液溴、SO3、己烷、苯、汽油等常作为命题的干扰因素迷惑学生。

例如：

判断正误，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，22.4L己烷中含共价键数目为19NA。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）×

二、物质的量或质量与状况

给出非标准状况下气体的物质的量或质量，干扰学生正确判断，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。

例如：

判断正误，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）常温常压下，92gNO2和N2O4的混合气体中含有的原子总数为6NA。

（　　）

答案：

（1）√　

（2）√　（3）√

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；O3、P4、18O2、D2O、Na2O2、CH4、CO2等特殊物质；金刚石、Si、SiO2、P4等物质中的化学键数目。

例如：

判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）4.5gSiO2晶体中含有的硅氧键的数目为0.3NA。

（　　）

（2）30g甲醛中含共用电子对总数为4NA。

（　　）

（3）标准状况下，22.4L氦气与22.4L氟气所含原子数均为2NA。

（　　）

（4）18gD2O所含的电子数为10NA。

（　　）

（5）1molNa2O2固体中含离子总数为4NA。

（　　）

（6）12g金刚石中含有的共价键数为2NA。

（　　）

（7）12g石墨中含有的共价键数为1.5NA。

（　　）

（8）31g白磷中含有的共价键数为1.5NA。

（　　）

答案：

（1）√　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）×　（6）√　（7）√　（8）√

四、电解质溶液中粒子数目的判断

突破此类题目的陷阱，关键在于审题：

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溶液中c（H＋）＝0.1mol·L－1，与电解质的组成无关；0.05mol·L－1的Ba（OH）2溶液中c（OH－）＝0.1mol·L－1，与电解质的组成有关。

例如：

判断正误，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、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。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×

五、存在隐含反应

解决此类题目的关键是注意一些“隐含反应”，如

（1）2SO2＋O2

2SO3、2NO2

N2O4、N2＋3H2

2NH3；

（2）NH3＋H2O

NH3·H2O

NH

＋OH－；

（3）Cl2溶于水只有部分发生反应。

例如：

判断正误，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）密闭容器中2molNO和1molO2充分反应，产物的分子数为2NA。

（　　）

（3）100g17%的氨水，溶液中含有的NH3分子数为NA。

（　　）

（4）标准状况下，0.1molCl2溶于水，转移的电子数目为0.1NA。

（　　）

（5）46gNO2和N2O4混合气体中含有原子总数为3NA。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）√

六、电子转移的特殊情况

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．同一种物质在不同反应中氧化剂、还原剂的判断。

如：

（1）Cl2和Fe、Cu等反应，Cl2只作氧化剂，而Cl2和NaOH反应，Cl2既作氧化剂，又作还原剂。

（2）Na2O2与CO2或H2O反应，Na2O2既作氧化剂，又作还原剂，而Na2O2与SO2反应，Na2O2只作氧化剂。

2．量不同，所表现的化合价不同。

如Fe和HNO3反应，Fe不足，生成Fe3＋，Fe过量，生成Fe2＋。

3．氧化剂或还原剂不同，所表现的化合价不同。

如Cu和Cl2反应生成CuCl2，而Cu和S反应生成Cu2S。

4．注意氧化还原的顺序。

如向FeI2溶液中通入Cl2，首先氧化I－，再氧化Fe2＋。

例如：

判断正误，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。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）×　（6）×

（2015·高考全国卷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

[解析]　A．D2O的摩尔质量为20g·mol－1,18gD2O的物质的量为18g/20g·mol－1＝0.9mol，则含有的质子数为0.9mol×10NA＝9NA，H2O的摩尔质量为18g·mol－1,18gH2O的物质的量为18g/18g·mol－1＝1mol，则含有的质子数为1mol×10NA＝10NA，故A不正确。

B.亚硫酸是弱电解质，不能发生完全电离，电离方程式为H2SO3

H＋＋HSO

，HSO

H＋＋SO

，所含H＋数小于2L×0.5mol·L－1×2＝2NA，故B不正确。

C.过氧化钠与水反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，根据电子转移情况得关系式O2～2e－，生成0.1mol氧气转移电子数为0.2NA，故C正确。

D.2molNO与1molO2发生反应2NO＋O2===2NO2，生成2molNO2，因为存在2NO2

N2O4，则产物的分子数小于2NA，故D不正确。

[答案]　C

（2015·高考全国卷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

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

[解析]　A项丙醇的结构简式为CH3CH2CH2OH（1丙醇）或CH3CHOHCH3（2丙