高考化学一轮复习第3讲 物质的量 气体摩尔体积.docx

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高考化学一轮复习第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.理解摩尔(mol)、摩尔质量、气体摩尔体积(标准状况下)、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、物质的质量、气体体积(标准状况)之间的相互关系进行有关计算(混合气体的平均相对分子质量的相关计算不作要求)。

3.能正确解答阿伏加德罗常数及阿伏加德罗定律与物质的组成、结构及重要反应综合应用题。

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中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.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)1molNaCl和1molHCl含有相同的粒子数目(  )

(2)1mol任何物质都含有6.02×1023个分子(  )

(3)1mol水中含有2mol氢和1mol氧(  )

(4)NaOH的摩尔质量为40g(  )

(5)1molO2的质量与它的相对分子质量相等(  )

(6)1molOH-的质量为17g·mol-1(  )

(7)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(  )

(8)2molH2O的摩尔质量是1molH2O的摩尔质量的2倍(  )

(9)1molH3PO4与1molH2SO4的质量相同,溶于水后电离出的阴离子数目也相同(  )

答案 

(1)× 

(2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√ (8)× (9)×

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。

3.熟记几组摩尔质量相同的物质,如①H2SO4和H3PO4(98g·mol-1);②Mg3N2和CaCO3(100g·mol-1);③CO、N2、C2H4(28g·mol-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(填“大于”“小于”或“等于”)。

答案 小于 小于

题组二 通过n=

,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(  )

A.该氯原子的相对原子质量为

B.mg该氯原子的物质的量为

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项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项错。

 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)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

深度思考

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,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(  )

答案 

(1)× 

(2)× (3)× (4)√ (5)×

2.若把1题(5)中的相同“物质的量”改成相同“质量”,是“分子”个数相同还是“原子”个数相同?

答案 原子个数相同。

3.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。

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.(2014·宿迁期末)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。

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.在两个密闭容器中,分别充有质量相等的甲、乙两种气体,它们的温度和密度均相同。

根据甲、乙的摩尔质量(M)的关系判断,下列说法中正确的是(  )

A.若M(甲)

甲<乙

B.若M(甲)>M(乙),则气体摩尔体积:

甲<乙

C.若M(甲)

甲>乙

D.若M(甲)>M(乙),则气体的体积:

甲<乙

答案 C

解析 等质量的气体,其摩尔质量与物质的量(或分子数)成反比,若M(甲)

甲>乙,A错误;若M(甲)>M(乙),则物质的量:

甲<乙,又气体体积相等,故气体摩尔体积:

甲>乙,B错误;同温同体积同质量的气体或混合气体,压强与摩尔质量成反比,C正确;由质量和密度相等可知气体体积相等,D错误。

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%

 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.正误判断,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)

(5)标准状况下,2.24LHF含有的HF分子数为0.1NA(  )

答案 

(1)× 

(2)× (3)× (4)× (5)×

抓“两看”,突破陷阱

一看“气体”是否处在“标准状况”。

二看“标准状况”下,物质是否为“气体”(如CCl4、H2O、溴、SO3、己烷、HF、苯等在标准状况下不为气体)。

题组二 物质的量或质量与状况

2.正误判断,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)

答案 

(1)√ 

(2)√ (3)√

排“干扰”,突破陷阱

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。

题组三 物质的组成与结构

3.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”

(1)在常温常压下,32g18O2中含有2NA氧原子(  )

(2)17g—OH与17gOH-所含电子数均为10NA(  )

(3)相同质量的N2O4与NO2中所含原子数目相同(  )

(4)mgCO与N2的混合气体中所含分子数目为

NA(  )

(5)4.5gSiO2晶体中含有的硅氧键的数目为0.3NA(  )

(6)30g甲醛中含共用电子对总数为4NA(  )

答案 

(1)× 

(2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)√

记“组成”,突破陷阱

1.记特殊物质中所含微粒的数目,如Ne、D2O、18O2、—OH、OH-等。

2.记最简式相同的物质,如NO2和N2O4、乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)等。

3.记摩尔质量相同的物质,如N2、CO、C2H4等。

题组四 电解质溶液中粒子数目的判断

4.正误判断,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和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)×

审准“题目”,突破陷阱

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。

题组五 阿伏加德罗常数的应用与“隐含反应”

5.正误判断,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(  )

答案 

(1)× 

(2)× (3)× (4)×

记“隐含反应”,突破陷阱

1.2SO2+O2

2SO3

2NO2N2O4

N2+3H2

2NH3

2.Cl2+H2OHCl+HClO

3.NH3+H2ONH3·H2ONH

+OH-

题组六 氧化还原反应中电子转移数目的判断

6.正误判断,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)×

“分类”比较,突破陷阱

1.同一种物质在不同反应中氧化剂、还原剂的判断。

(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+,所以上述题(5)中转移的电子数目大于NA。

探究高考 明确考向

江苏五年高考

1.(2014·江苏,6)设NA为阿伏加德罗常数的值。

下列说法正确的是(  )

A.1.6g由氧气和臭氧组成的混合物中含有氧原子的数目为0.1NA

B.0.1mol丙烯酸中含有双键的数目为0.1NA

C.标准状况下,11.2L苯中含有分子的数目为0.5NA

D.在过氧化钠与水的反应中,每生成0.1mol氧气,转移电子的数目为0.4NA

答案 A

解析 A项,O2和O3都是由O元素组成的,1.6g混合气体含有O原子的物质的量为

=0.1mol,即0.1NA;B项,丙烯酸的结构简式为CCH2===

,分子中含有C===C键和C===O键,因此0.1mol丙烯酸中含有0.2NA个双键;C项,标准状况下苯为液体,11.2L苯中的物质的量远大于0.5mol,所含分子数远大于0.5NA;D项,过氧化钠与水的反应为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,其中O元素发生自身的“歧化反应”,由-1价变为0价和-2价,生成1molO2时,转移2mol电子,因此生成0.1molO2时,转移0.2NA个电子。

2.(2013·江苏,7)设NA为阿伏加德罗常数的值。

下列说法正确的是(  )

A.1L1mol·L-1的NaClO溶液中含有ClO-的数目为NA

B.78g苯含有C===C双键的数目为3NA

C.常温常压下,14g由N2与CO组成的混合气体含有的原子数目为NA

D.标准状况下,6.72LNO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA

答案 C

解析 A项,由于ClO-水解,ClO-数目小于NA,错误;B项,苯分子中无碳碳双键,错误;C项,N2和CO的摩尔质量均为28g·mol-1,均为双原子分子,14g混合气体的物质的量为0.5mol,原子数为NA,正确;D项,由反应3NO2+H2O===2HNO3+NO可知,3molNO2参加反应转移电子数为2NA,则0.3molNO2参加反应,转移电子数目为0.2NA,错误。

3.(2012·江苏,8)设NA表示阿伏加德罗常数的值。

下列说法正确的是(  )

A.标准状况下,0.1molCl2溶于水,转移的电子数目为0.1NA

B.常温常压下,18gH2O中含有的原子总数为3NA

C.标准状况下,11.2LCH3CH2OH中含有的分子数目为0.5NA

D.常温常压下,2.24LCO和CO2混合气体中含有的碳原子数目为0.1NA

答案 B

解析 A项中,0.1mol氯气溶于水,仅有少量Cl2与水反应,转移的电子数远小于0.1NA,故A错;B项中,n(H2O)=

=1mol,含有3mol原子,正确;C项中,在标准状况下,CH3CH2OH为液态,故C错;D项中,常温常压下2.24LCO和CO2的混合气体的物质的量不等于0.1mol,故D错。

4.(2011·江苏,8)设NA为阿伏加德罗常数的值。

下列叙述正确的是(  )

A.1mol甲醇中含有C-H键的数目为4NA

B.25℃,pH=13的NaOH溶液中含有OH-的数目为0.1NA

C.标准状况下,2.24L己烷含有分子的数目为0.1NA

D.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

答案 D

解析 A错,因为一个甲醇CH3OH分子含3个CH键,那么1mol甲醇含3molCH键;B错,因为没有指明溶液的体积;C错,因为标准状况下的己烷为液体,而非气体;D对。

5.(2010·江苏,5)NA表示阿伏加德罗常数的值。

下列叙述中正确的是(  )

A.常温下,1L0.1mol·L-1NH4NO3溶液中的氮原子数为0.2NA

B.含有58.5g氯化钠的溶液中含有NA个氯化钠分子

C.在反应KIO3+6HI===KI+3I2+3H2O中,每生成3molI2转移的电子数为6NA

D.常温常压下,22.4L乙烯中C—H的个数为4NA

答案 A

解析 A项中,尽管NH

会发生水解反应,但氮原子数守恒,0.1molNH4NO3中含有0.2NA个氮原子,A正确;NaCl为离子化合物,溶液中不存在氯化钠分子,B错;C项的反应中每生成3molI2,转移的电子数为5NA,C错;常温常压不是标准状况,故不能用22.4L·mol-1作气体摩尔体积来计算,D错。

各省市两年高考

1.(2014·广东理综,10)设nA为阿伏加德罗常数的数值。

下列说法正确的是(  )

A.1mol甲苯含有6nA个C—H键

B.18gH2O含有10nA个质子

C.标准状况下,22.4L氨水含有nA个NH3分子

D.56g铁片投入足量浓H2SO4中生成nA个SO2分子

答案 B

解析 解有关阿伏加德罗常数的题一般分为三步,第一步为宏观量之间的转换,即将质量和体积转化为物质的量;第二步为微观量之间的转换,即判断1分子该物质所含的微粒数;第三步为宏观量和微观量的对应,即一定物质的量的该物质含有的微粒数。

A项,第一步,题目中直接给出物质的量,所以不用转换;第二步,甲苯的分子式为C7H8,因此1分子甲苯中含有8个C—H键;第三步,1mol甲苯中含有8nA个C—H键,错误。

B项,第一步,18g水的物质的量为1mol;第二步,1个水分子中含有10个质子;第三步,1mol水分子中含有10nA个质子,正确。

C项,由于氨水为液态,因此无法确定其物质的量,错误。

D项,常温下铁片投入浓H2SO4中发生钝化,56g铁片即1mol铁不可能生成nA个SO2分子,错误。

2.(2014·四川理综,5)设NA为阿伏加德罗常数的值。

下列说法正确的是(  )

A.高温下,0.2molFe与足量水蒸气反应,生成的H2分子数目为0.3NA

B.室温下,1LpH=13的NaOH溶液中,由水电离的OH-离子数目为0.1NA

C.氢氧燃料电池正极消耗22.4L(标准状况)气体时,电路中通过的电子数目为2NA

D.5NH4NO3

2HNO3+4N2↑+9H2O反应中,生成28gN2时,转移的电子数目为3.75NA

答案 D

解析 A项,铁在高温下与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)

Fe3O4+4H2,0.2molFe生成H2的分子数约为0.27NA,该项错误;B项,该NaOH溶液中OH-总共有0.1NA,但OH-主要来自于NaOH电离,水电离出很少的OH-,该项错误;C项,氢氧燃料电池正极上反应的物质为O2,当消耗标准状况下22.4LO2时,转移的电子数为4NA,该项错误;D项,根据反应方程式可知,反应中只有N元素化合价发生改变,生成8mol氮原子(4molN2)中有5mol来自NH

,有3mol来自NO

,故反应中转移电子数为15mol,则生成28g(1mol)N2时,转移电子数为3.75NA,该项正确。

3.(2014·大纲全国卷,7)NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确

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