步步高届高考化学广东专用一轮复习配套文档第一章 第3讲 物质的量 气体摩尔体积.docx

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步步高届高考化学广东专用一轮复习配套文档第一章第3讲物质的量气体摩尔体积

第3讲　物质的量　气体摩尔体积

[考纲要求]　1.了解物质的量单位——摩尔（mol）、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度、阿伏加德罗常数的含义。

2.能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）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

（1）物质的量（n）

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＝

2．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。

深度思考

1．1molNaCl和1molHCl所含的粒子数相同吗？

答案　不相同。

因为NaCl是离子化合物，组成微粒是Na＋和Cl－，而HCl是共价化合物，组成微粒是HCl分子。

2．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。

3．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）1mol任何物质都含有6.02×1023个分子（　　）

（2）1mol水中含有2mol氢和1mol氧（　　）

（3）NaOH的摩尔质量为40g（　　）

（4）1molO2的质量与它的相对分子质量相等（　　）

（5）1molOH－的质量为17g·mol－1（　　）

（6）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（　　）

（7）2molH2O的摩尔质量是1molH2O的摩尔质量的2倍（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）√（7）×

易错警示

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。

题组一　有关分子（或特定组合）中微粒数的计算

1．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，所含原子个数从大到小的顺序为______________________。

答案　①>⑥>⑤>③>②>④

2．计算或判断下列电解质溶液中的粒子数目

（1）含0.4molAl2（SO4）3的溶液中，含________molSO

，Al3＋的物质的量__________

0.8mol（填“>”、“<”或“＝”）。

答案　1.2　<

解析　n（SO

）＝3n[Al2（SO4）3]＝3×0.4mol＝1.2mol,0.4molAl2（SO4）3中含有

0.8molAl3＋，由于在溶液中Al3＋水解，故Al3＋的物质的量小于0.8mol。

（2）1L0.1mol·L－1的CH3COOH溶液中，n（CH3COOH）________0.1mol，

n（CH3COO－）________0.1mol，n（H2O）________0.1mol（填“大于”“小于”或“等于”）。

答案　小于　小于　大于

题组二　突破质量与微粒数目之间的换算

3．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该晶体中含氧原子数______________，氢原子的物质的量____________mol。

答案　0.33NA　0.26

解析　晶体的摩尔质量为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。

4．某氯原子的质量是ag,12C原子的质量是bg，用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是（双选）（　　）

A．该氯原子的相对原子质量为12a/b

B．mg该氯原子的物质的量为m/（aNA）mol

C．该氯原子的摩尔质量是aNAg

D．ag该氯原子所含的电子数为17mol

答案　AB

解析　C中摩尔质量的单位错误；由于该氯原子的质量是ag，故ag该氯原子所含的电子数为17，D错。

思维建模

有关微粒数目比较的思维方法

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）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）。

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，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

深度思考

1．判断正误，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）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，原子个数也相同（　　）

（4）若把（3）中的O2改成氩气，判断结果是（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×

2．由阿伏加德罗常数（NA）和一个水分子的质量（m水）、一个水分子的体积（V水）不能确定的物理量是________。

①1摩尔水的质量　②1摩尔水蒸气的质量　③1摩尔水蒸气的体积

答案　③

解析　①、②中，1摩尔水或水蒸气的质量都为m水NA；③中，水蒸气分子间间距比分子直径大的多，仅由题给条件不能确定1摩尔水蒸气的体积。

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用于单一气体，也适用于混合气体。

（3）气体体积受温度和压强的影响，而和分子大小无关。

题组一　以“物质的量”为中心的计算

1．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.

答案　D

解析　解法一　公式法：

双原子分子的物质的量＝

mol，

双原子分子的摩尔质量＝

＝

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。

2．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

答案　B

解析　X除以NA为该气体的物质的量；然后乘以M表示其质量；最后除以V为1L该气体的质量。

题组二　阿伏加德罗定律及推论的应用

3．同温同压下，xg甲气体和yg乙气体占有相同的体积，根据阿伏加德罗定律判断下列叙述错误的是（　　）

A．x∶y等于甲与乙的相对分子质量之比

B．x∶y等于甲与乙的分子个数之比

C．x∶y等于同温同压下甲与乙的密度之比

D．y∶x等于同温同体积下，等质量的甲与乙的压强之比

答案　B

解析　A项，由同温同压下，同体积的任何气体具有相同的分子数，则xg甲气体和yg乙气体的物质的量相等，即

＝

，推出：

x∶y＝M甲∶M乙，故正确；B项，甲与乙的分子个数之比为1∶1，而x与y不一定相等，故不正确；C项，同温同压下，密度之比等于摩尔质量之比，即为质量比，故正确；D项，等质量的甲、乙压强之比为p甲∶

p乙＝n1∶n2＝

∶

＝M乙∶M甲＝y∶x，故正确。

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）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________________。

（3）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__________________。

答案　

（1）

mol　6dg·mol－1　

（2）22.4ρg·mol－1

（3）17a%＋44b%＋18c%

反思归纳

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）。

考点三　突破阿伏加德罗常数应用的六个陷阱

题组一　气体摩尔体积的适用条件及物质的聚集状态

1．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（×）

（2012·新课标全国卷，9D）

题组二　物质的量或质量与状况

2．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（√）

（2012·新课标全国卷，9C）

题组三　物质的微观结构

3．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（√）

突破陷阱

1．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、苯等常作为命题的干扰因素迷惑学生。

2．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，实质上，此时物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。

3．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。

题组四　电解质溶液中粒子数目的判断

4．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（×）

题组五　阿伏加德罗常数的应用与“隐含反应”

5．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（×）

题组六　氧化还原反应中电子转移数目的判断

6．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（×）

突破陷阱

4．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，c（OH－）＝0.1mol·L－1，与电解质的组成有关。

5．解决此类题目的关键是注意一些“隐含反应”，如：

（1）2SO2＋O2

2SO3　2NO2N2O4

N2＋3H2

2NH3

（2）Cl2＋H2OHCl＋HClO

（3）NH3＋H2ONH3·H2ONH

＋OH－

6．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①Cl2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。

②Na2O2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＋，所以上述题（5）中转移的电子数目大于NA。

考点四　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。

装置B测量收集气体体积时，应先将气体冷却至室温，再慢慢将量筒下移，使量筒内外的液面高度相同，再读取体积。

C装置则是直接将一种反应物置于倒置的漏斗中，另一反应物置于水槽中，二者反应产生的气体的体积可以直接测量。

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。

读数时，应先冷却至室温，再上下移动量筒，使量筒中液面和广口瓶内的液面相平后再读数。

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：

在利用B、C装置测定气体的质量时，要防止空气中的相关气体的干扰。

题组一　气体体积的测定

1．为了测定已部分变质的过氧化钠样品的纯度，设计如图所示的实验装置，图中Q为弹性良好的气球，称取一定量的样品放入其中，按如图所示的装置安装好仪器，打开分液漏斗的活塞，将稀硫酸滴入气球中。

请回答下列问题：

（1）Q内发生反应生成________种气体，其中的反应有________个氧化还原反应。

（2）为测定反应时生成气体的总体积，滴稀H2SO4前必须关闭________（填“K1”、“K2”或“K3”，下同），打开__________________________________________________。

（3）当上述反应停止时，将K1、K2、K3均关闭，然后先打开K2，再缓缓打开K1，这时可观察到的现象是_________________________________________________________。

（4）b中装的固体试剂是__________，为何要缓缓打开K1？

__________。

（5）实验结束时，量筒Ⅰ中有xmL水，量筒Ⅱ中收集到ymL气体，则过氧化钠的纯度是________（用含x、y的式子表示，上述体积均已折算成标准状况）。

答案　

（1）2　1　

（2）K1、K2　K3　（3）气球Q慢慢变小，气体进入量筒Ⅱ中　（4）碱石灰　控制气体的流速，使CO2被充分吸收　（5）

×100%

解析　变质的Na2O2中可能含有碳酸钠，当样品与稀硫酸接触后发生反应：

2Na2O2＋2H2SO4===2Na2SO4＋O2↑＋2H2O、H2SO4＋Na2CO3===Na2SO4＋CO2↑＋H2O，因而Q内产生O2与CO22种气体，其中的反应有1个为氧化还原反应。

测定Na2O2的纯度，可通过直接测定CO2和O2的体积，然后经换算求出。

将稀H2SO4加入气球前，关闭K1和K2，打开K3，反应结束时气球膨胀的体积与量筒Ⅰ中所接收的水的体积相等，此为CO2与O2的体积之和。

待气球中反应完全后，关闭K3，打开K2，再缓缓打开K1，此时气球渐瘪，气体会经干燥管b进入量筒Ⅱ，CO2被干燥管中的吸收剂吸收，量筒Ⅱ中收集到气体的体积即为O2的体积。

由题意可知，CO2和O2的总体积为xmL，O2的体积为ymL，故CO2的体积为（x－y）mL，可知Na2O2与Na2CO3的物质的量之比为2y∶（x－y），则Na2O2的纯度为w（Na2O2）＝

×100%＝

×100%。

题组二　气体质量的测定

2．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）。

答案　

（1）除去装置中的水蒸气和二氧化碳　关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止

（2）碱石灰　无水硫酸铜（或无水CaCl2、P2O5等）　碱石灰

（3）偏低　无影响　偏低

（4）

%

解析　

（2）A、C、D都是U形