第一章第三讲物质的量气体摩尔体积.docx
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第一章第三讲物质的量气体摩尔体积
第三讲 物质的量 气体摩尔体积
[考纲展示]
1．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[学生用书P14]
一、物质的量（n）
1．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＝
。
二、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。
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。
摩尔质量与相对原子（分子）质量的易混点
（1）相对原子（分子）质量与摩尔质量（以g·mol－1为单位时）不是同一个物理量，单位不同，只是在数值上相等。
（2）摩尔质量的单位为g·mol－1，相对原子（分子）质量的单位为1。
（2015·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
[思维建模]—有关微粒数目比较的思维方法
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。
1．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
2．12.4gNa2R含Na＋0.4mol，则Na2R的摩尔质量为________，R的相对原子质量为________。
含R的质量为1.6g的Na2R，其物质的量为________。
解析：
据电离方程式Na2R===2Na＋＋R2－，得1molNa2R电离生成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，则n（Na2R）＝0.1mol。
答案：
62g/mol 16 0.1mol
3．在一定条件下，有下列物质：
①8gCH4 ②6.02×1023个HCl分子 ③2molO2
按由小到大的顺序填写下列空白（填写序号）：
（1）摩尔质量_______________________________________________；
（2）物质的量_________________________________________________；
（3）分子数目__________________________________________；
（4）原子数目___________________________________________________；
（5）质量______________________________________________。
解析：
（1）摩尔质量分别是16g/mol、36.5g/mol、32g/mol，故顺序是①＜③＜②。
（2）8gCH4的物质的量：
n（CH4）＝
＝
＝0.5mol，
6．02×1023个HCl分子的物质的量：
n（HCl）＝
＝
＝1mol，
故顺序是①＜②＜③。
（3）分子数目与物质的量成正比，故顺序同
（2）。
（4）原子的物质的量：
①中，0.5mol×5＝2.5mol；②中，1mol×2＝2mol；③中，2mol×2＝4mol。
故顺序是②＜①＜③。
（5）1molHCl的质量是36.5g，2molO2的质量是64g，故顺序是①＜②＜③。
答案：
（1）①＜③＜②
（2）①＜②＜③
（3）①＜②＜③ （4）②＜①＜③ （5）①＜②＜③
（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。
物质的量的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）勿忽视摩尔的使用对象：
使用摩尔作单位时，必须用化学式指明粒子的种类，如1molH不能描述为1mol氢等。
考点二 气体摩尔体积、阿伏加德罗定律[学生用书P15]
一、影响物质体积大小的因素
1．构成物质的微粒的大小（物质的本性）。
2．构成物质的微粒之间距离的大小（由温度与压强共同决定）。
3．构成物质的微粒的多少（物质的量的大小）。
二、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，标准状况下，Vm＝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，它取决于气体所处的温度和压强。
三、阿伏加德罗定律及其推论
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）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。
（2015·高考海南卷）（双选）下列指定微粒的数目相等的是（ ）
A．等物质的量的水与重水含有的中子数
B．等质量的乙烯和丙烯中含有的共用电子对数
C．同温、同压、同体积的CO和NO含有的质子数
D．等物质的量的铁和铝分别与足量氯气完全反应时转移的电子数
[解析] 水与重水分子所含的中子数分别为8、10，不相等，故A错误；烯烃（CnH2n，n≥2）所含共用电子对数为3n，等质量的烯烃所含有的共用电子对数可表示为
×3n＝
，故B正确；同温、同压、同体积的CO和NO的分子数相同，但CO含14个质子，NO含15个质子，故C错误；铁和铝在与足量氯气反应时均表现＋3价，故等物质的量的铁和铝转移的电子数相等，故D正确。
[答案] BD
[思维建模]—气体摩尔体积的解题思路
2.（高考组合题）下列说法正确的是（ ）
①（2014·高考广东卷）标准状况下22.4L氨水含有NA个NH3分子
②（2013·高考江苏卷）标准状况下，6.72LNO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA
③（2013·高考大纲全国卷）同温同压下的两种气体12C18O和14N2，体积相等时具有的电子数相等
④（2012·高考广东卷）常温常压下，22.4L的NO2和CO2混合气体含有2NA个O原子
⑤（2012·高考江苏卷）标准状况下，11.2LCH3CH2OH中含有的分子数目为0.5NA
A．①②③④B．③④
C．①②⑤D．③
解析：
选D。
①中，标准状况下，氨水呈液态，①错；②中，n（NO2）＝0.3mol，0.3molNO2
0.2molHNO3＋0.1molNO，共转移0.2mol电子，数目为0.2NA，错误；③中，依据阿伏加德罗定律，在同温同压下的两种气体体积相同，则分子数相同，而每个CO和N2分子所含电子数相同，正确；④中，常温常压下，22.4LNO2和CO2混合气体的物质的量不是1mol，错误；⑤中，标准状况下，CH3CH2OH为液体，不能根据气体的摩尔体积计算物质的量，错误。
题组一 阿伏加德罗定律及应用
1．（教材改编）瓦斯中甲烷与氧气的体积比（同条件下）为1∶2时极易爆炸，则甲烷与氧气的质量比为（ ）
A．1∶2B．1∶4
C．1∶1D．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。
2．同温同压下，1molH2和1molO2，它们的（ ）
A．质量相同，体积不同B．分子数相同，质量不同
C．体积相同，分子数不同D．体积相同，原子数不同
解析：
选B。
同温同压下，1molH2和1molO2的分子数相同，原子数相同，体积也相同，但质量一定不同。
题组二 微粒数、质量及气体体积计算的综合问题
3．设阿伏加德罗常数为NA，标准状况下某O2和N2的混合气体mg含有b个分子，则ng该混合气体在相同状况下所占的体积（L）应是（ ）
A.
B.
C.
D.
解析：
选A。
mg混合气体含有b个分子，则ng该混合气体含有的分子数是
，则混合气体的物质的量是
，则混合气体的体积是
，故A正确。
4．下列示意图中，白球代表氢原子，黑球代表氦原子，方框代表容器，容器中间有一个可以上下滑动的隔板（其质量可忽略不计）。
其中能表示等质量的氢气与氦气的是（ ）
解析：
选A。
He的摩尔质量为4g/mol，H2的摩尔质量为2g/mol，等质量时
＝
，D不正确；B中氦气应为单原子分子；将图A作如下变形
，每一部分均为相同温度、相同压强，又体积相同，则A符合题意。
（1）牢记1个关系
摩尔质量以g/mol为单位时在数值上等于其相对分子（原子）质量。
（2）熟记2个数值
NA＝6.02×1023mol－1，Vm＝22.4L/mol（标准状况）。
（3）掌握2个公式
n＝
＝
＝
，
＝
＝
（同温、同压）。
（4）气体摩尔质量的求解方法
考点三 突破阿伏加德罗常数的六个陷阱
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。
（ ）
（4）常温常压下，22.4L氯气与足量镁粉充分反应，转移的电子数为2NA。
（ ）
答案：
（1）×
（2）× （3）× （4）×
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，及O3、P4、18O2、D2O、Na2O2、CH4、CO2等特殊物质。
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）NH3、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）标准状况下，22.4LNO2气体中所含分子数目为NA。
（ ）
（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）标准状况下，22.4LNO2气体中所含原子数目为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）×
解决NA问题，关键在于积累各方面的知识，总结常考的各类典型物质，归纳易出错的地方，根据前述六大陷阱，对于此类题的错误方式做到了然于胸，就能很好地应对该题型。
（2015·高考全国卷Ⅰ）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＋离子数小于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0.1molO2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
[思维建模]有关阿伏加德罗常数选择题的解题思路
确定题干是“正”还是“误”⇒各选项所述物质符合什么性质规律⇒有何常设陷阱⇒结果。
3.（2014·高考大纲全国卷）NA表示阿伏加德罗常数，下列叙述正确的是（ ）
A．1molFeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA
B．2L0.5mol·L－1硫酸钾溶液中阴离子所带电荷数为NA
C．1molNa2O2固体中含离子总数为4NA
D．丙烯和环丙烷组成的42g混合气体中氢原子的个数为6NA
解析：
选D。
A.1molFeI2与足量的Cl2反应时转移电子3mol，A选项错误；B.2L0.5mol·L－1K2SO4溶液中SO
带的负电荷数为2NA，溶液中的阴离子还有OH－，故阴离子所带电荷数大于2NA，B选项错误；C.1molNa2O2固体中含有离子总数为3NA，C选项错误；D.丙烯（C3H6）和环丙烷（C3H6）互为同分异构体，故42g即1mol该混合物含有H原子数为6NA，D选项正确。
题组一 有关阿伏加德罗常数的计算
1．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，则
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
解析：
选B。
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，则气体物质的量n＝
mol，A.以g为单位VL该气体的质量为
mol×Mg·mol－1，故A错误；B.该气体的密度为
mol×Mg·mol－1÷VL＝
g·L－1，故B正确；C.1mol该气体的体积（以L为单位）为V÷
，所以C不正确；D.1L该气体所含的分子数为
，故D错误。
2．科学家刚发现了某种元素的原子，其质量是ag，12C原子的质量是bg，NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是（ ）
A．由已知信息可得NA＝
B．Wg该原子的物质的量一定是
mol
C．Wg该原子中含有
个该原子
D．该原子的摩尔质量是aNAg
解析：
选D。
原子的摩尔质量在数值上等于其相对原子质量。
1mol该原子的总质量为aNAg，故该原子的摩尔质量为aNAg·mol－1，D项单位错误。
题组二 有关阿伏加德罗常数的正误判断
3．（2015·广东广州高三调研）设nA是阿伏加德罗常数的数值。
下列说法正确的是（ ）
A．1L0.1mol·L－1的FeCl3溶液中，Fe3＋的数目为0.1nA
B．1molNH3中含有N—H键的数目为3nA
C．7.8gNa2O2中含有的阳离子数目为0.1nA
D．标准状况下，22.4L水中水分子的数目为nA
解析：
选B。
本题考查阿伏加德罗常数，意在考查学生对物质组成的理解及化学计算能力。
A项，Fe
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