第3讲物质的量气体摩尔体积.docx
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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
【考纲解读】
1.了解物质的量及其单位、阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积的含义。
2.能根据物质的量与质量、摩尔质量、气体体积（标准状况）、物质的量浓度、物质质量分数、阿伏加德罗常数、微粒数之间的相互关系进行有关计算。
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。
【考点解析】
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，单位符号为__________。
（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__________。
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__________。
公式：
M＝
。
（2）数值：
以__________为单位时，任何粒子的摩尔质量在_________都等于该粒子的__________。
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。
【随堂练习1】
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______________________。
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“＝”）。
（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”）。
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。
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（ ）
①该氯原子的相对原子质量为12a/b ②mg该氯原子的物质的量为m/（aNA）mol ③该氯原子的摩尔质量是aNAg④ag该氯原子所含的电子数为17mol
A．①③B．②④C．①②D．②③
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_______，标准状况下，Vm＝_______。
（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
【随堂练习2】
1．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
2．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.
3．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
4．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
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__________________。
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
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。
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＋O22SO3 2NO2
N2O4
N2＋3H2
2NH3
（2）Cl2＋H2O
HCl＋HClO
（3）NH3＋H2O
NH3·H2O
NH
＋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。
【随堂练习3】
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（）
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（）
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（）
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（）
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（）
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（）
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。
【例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）。
【例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）。
【针对训练】
1．（2012·四川理综，7）设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是（ ）
A．标准状况下，33.6L氟化氢中含有氟原子的数目为1.5NA
B．常温常压下，7.0g乙烯与丙烯的混合物中含有氢原子的数目为NA
C．1molAl3＋离子含有的核外电子数为3NA
D．某密闭容器盛有0.1molN2和0.3molH2，在一定条件下充分反应，转移电子的数目为0.6NA
2．（2010·四川理综，7）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，22.4L二氯甲烷的分子数约为NA个
B．盛有SO2的密闭容器中含有NA个氧原子，则SO2的物质的量为0.5mol
C．17.6g丙烷中所含的极性共价键为4NA个
D．电解精炼铜时，若阴极得到电子数为2NA个，则阳极质量减少64g
3．（2013·新课标全国卷Ⅱ，9）N0为阿伏加德罗常数的值。
下列叙述正确的是（ ）
A．1.0L1.0mol·L－1的NaAlO2水溶液中含有的氧原子数为2N0
B．12g石墨烯（单层石墨）中含有六元环的个数为0.5N0
C．25℃时pH＝13的NaOH溶液中含有OH－的数目为0.1N0
D．1mol的羟基与1mol的氢氧根离子所含电子数均为9N0
4．（2013·上海，15）NA代表阿伏加德罗常数。
已知C2H4和C3H6的混合物的质量为ag，则该混合物（ ）
A．所含共用电子对数目为（a/7＋1）NA
B．所含碳氢键数目为aNA/7
C．燃烧时消耗的O2一定是33.6a/14L
D．所含原子总数为aNA/14
5．（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
6．（2013·大纲全国卷，8）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
7．在同温同压下，A容器中盛有H2，B容器中盛有NH3，若使它们所含的原子数相等，则两个容器的体积之比是（ ）
A．2∶1B．1∶5C．2∶3D．5∶1
8．将ag二氧化锰粉末加入cLbmol·L－1的浓盐酸中加热完全溶解，反应中转移电子d个，设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是（ ）
A．可以收集到氯气
L
B．反应后溶液中的Cl－数目为
C．NA可表示为
D．反应后溶液中的H＋数目为bc－2d
9．阿伏加德罗常数用NA表示，下列叙述正确的是（ ）
A．室温时，0.1L0.1mol·L－1的盐酸溶液中水电离出的H＋数为10－13NA
B．1L0.2mol·L－1MgSO4溶液中的阳离子数小于0.2NA
C．2.88gND
中含有的电子数是1.8NA
D．常温常压下，3gHCHO和CH3COOH混合物中含有0.4NA个原子
10．右图所示实验装置用于测定气体摩尔体积，相关叙述正确的是（）
A．用CCl4代替水，测得氢气的体积更准确
B．量气管压入漏斗的水过多而溢出，会导致测定失败
C．必须待体系温度降低到0℃时才可进行读数
D．上提水准管，量气管液面高度不断改变，说明装置漏气
11．在标准状况下15gCO与CO2的混合气体，体积为11.2L。
则：
（1）混合气体的平均摩尔质量是______________________________________________。
（2）CO的体积分数是______________________________________________________。
（3）CO2和CO的质量之比是________________________________________________。
（4）CO的质量分数是______________________________________________________。
（5）混合气体中所含氧原子的物质的量是_____________________________________。
（6）混合气体中所含碳原子的物质的量是______________________________________。
12．在120℃时分别进行如下四个反应：
A．2H2S＋O2===2S＋2H2OB．2H2S＋3O2===2SO2＋2H2O
C．C2H4＋3O2―→2CO2＋2H2OD．C4H8＋6O2―→4CO2＋4H2O
（1）若反应在容积固定的密闭容器内进行，反应前后气体密度（d）和气体总压强（p）同时符合关系式d前＝d后和p前＞p后的是________；符合关系式d前＝d后和p前＝p后的是________（填反应代号）。
（2）若反应在压强恒定、容积可变的密闭容器内进行，反应前后气体密度（d）和气体体积（V）同时符合关系式d前＞d后和V前＜V后的是________；符合关系式d前＞d后和V前＞V后的是________（填反应代号）。
13．某同学设计如图所示的装置分别进行不同的探究实验（夹持装置已略去），请回答下列问题：
实验
药品
制取气体
量气管中液体
Ⅰ
Cu、稀HNO3
NO
H2O
Ⅱ
NaOH（s）、浓氨水
NH3
Ⅲ
电石、饱和NaCl溶液
C2H2
H2O
Ⅳ
镁铝合金、NaOH溶液
H2
H2O
（1）如何检验如图所示装置的气密性：
_______________________________________。
（2）该同学认为实验Ⅰ可通过收集并测量NO气体的体积来探究铜样品的纯度，你认为是否可行？
__________（填“可行”或“不可行”），原因是_______________________。
（3）实验Ⅲ烧瓶中发生反应的化学方程式是____________________________________，
打开开关K，产生的气体经验纯后点燃
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