高三化学一轮复习 第1章 第1讲 物质的量 气体摩尔体积.docx

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高三化学一轮复习第1章第1讲物质的量气体摩尔体积

第1讲　物质的量　气体摩尔体积

[考纲要求]　1.知道摩尔（mol）、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。

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所含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。

题组一　有关概念的理解

1．下列说法中正确的是（　　）

A．1mol任何物质都含有6.02×1023个分子

B．1molNe中含有约6.02×1024个电子

C．1mol水中含2mol氢和1mol氧

D．摩尔是化学上常用的一个物理量

答案　B

解析　有些物质是由离子或原子构成的，故A错；使用摩尔表示物质的量时，应用化学式表明粒子的种类，故C错；摩尔是物质的量的单位，而不是物理量，故D错。

2．下列说法正确的是（　　）

A．NaOH的摩尔质量为40g

B．1molO2的质量与它的相对分子质量相等

C．1molOH－的质量为17g·mol－1

D．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

答案　D

解析　A错，摩尔质量的单位是g·mol－1；B错，1molO2的质量以g为单位时在数值上与它的相对分子质量相等；C错，质量的单位是g；D是对的，要注意氖气是单原子分子气体。

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。

题组二　有关分子（或特定组合）中的微粒数计算

3．2molCO（NH2）2中含________molC，________molN，________molH，所含氧原子跟________molH2O所含氧原子个数相等。

答案　2　4　8　2

4．含0.4molAl2（SO4）3的溶液中，含________molSO

，Al3＋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，故小于0.8mol。

5．标准状况下有①0.112L水　②3.01×1023个HCl分子　③13.6gH2S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

题组三　物质的质量与微粒数目之间的换算

6．最近材料科学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。

7．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

答案　C

解析　③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17，④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

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。

深度思考

1．标准状况下，1mol气体的体积是22.4L，如果当1mol气体的体积是22.4L时，一定是标准状况吗？

答案　不一定。

因气体的体积与温度、压强和气体的分子数有关，标准状况下，22.4L气体的物质的量为1mol。

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。

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。

反思归纳

熟记宏观物理量与微观粒子数转化关系

物质的量通过摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数将宏观物理量物质的质量、气体的体积与微观物理量微粒个数、微粒的质量联系起来。

题组二　阿伏加德罗定律及推论的应用

3．下列两种气体的分子数一定相等的是（　　）

A．质量相等、密度不同的N2和C2H4

B．体积相等的CO和N2

C．等温、等体积的O2和N2

D．等压、等体积的N2和CH4

答案　A

解析　N2和C2H4这两种气体的摩尔质量相等，质量相等时，物质的量也就相等，所含的分子数也一定相等，A项正确。

B、C、D项可根据阿伏加德罗定律及其推论加以判断，所含分子数均不一定相等。

4．常温常压下，两个容积相同的烧瓶中分别盛满X和Y两种气体，打开开关a，使两烧瓶内的气体相通，最后容器内的压强由大到小的顺序排列正确的是（　　）

编号

①

②

③

④

气体X

HI

NH3

H2

NO

气体Y

Cl2

HCl

Cl2

O2

A．②>③>①>④B．③>①＝④>②

C．③>①>④>②D．④>①>②>③

答案　C

解析　审题时要注意三个问题：

一是气体X与Y可能反应，二是压强大小比较需要应用阿伏加德罗定律，三是注意2NO2N2O4的转化。

同温同体积，气体的压强之比等于物质的量之比。

设起始状态下，每个烧瓶中气体的物质的量为amol。

①中Cl2＋2HI===2HCl＋I2，常温下，碘呈固态，充分反应后，气体的物质的量为1.5amol。

②中NH3＋HCl===NH4Cl，反应后无气体。

③中不反应（光照或点燃条件下才反应）。

④中发生反应2NO＋O2===2NO2,2NO2N2O4，反应后气体的物质的量介于amol与1.5amol之间。

5．某校化学小组学生进行“气体相对分子质量的测定”的实验，操作如下：

用质量和容积都相等的烧瓶收集气体，称量收集满气体的烧瓶质量。

数据见下表（已换算成标准状况下的数值）。

气体

烧瓶和气体的总质量（g）

气体

烧瓶和气体的总质量（g）

A

48.4082

D

48.3822

B

48.4082

E

48.4342

C

48.4082

F

48.8762

已知标准状况下，烧瓶的容积为0.293L，烧瓶和空气的总质量为48.4212g，空气的平均相对分子质量为29。

A、B、C、D、E、F是中学常见的气体。

（1）上述六种气体中，能够使品红溶液褪色的是（写化学式）____________________。

（2）E的相对分子质量是____________________。

（3）实验室制取少量D的化学方程式是______________________________________。

（4）A、B、C可能的化学式是______________________________________________。

答案　

（1）SO2　

（2）30　（3）CaC2＋2H2O―→Ca（OH）2＋C2H2↑　（4）N2、CO、C2H4

解析　设烧瓶的质量为m，盛空气时，

＝

，m≈48.04g，据阿伏加德罗定律可得：

＝

，解得M（A）≈28g·mol－1＝M（B）＝M（C），所以A、B、C可能为N2、CO、C2H4，同理可推出D、E、F的相对分子质量分别为26、30、64，所以D为C2H2，E为C2H6，F为SO2（能使品红溶液褪色）。

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℃、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只做氧化剂，而Cl2和NaOH反应，Cl2既做氧化剂，又做还原剂。

②Na2O2与CO2或H2O反应，Na2O2既做氧化剂，又做还原剂，而Na2O2与SO2反应，Na2O2只做氧化剂。

（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　最常考的定量实验——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。

C装置则是直接将一种反应物置于倒置的量筒中，另一反应物置于水槽中，二者反应产生的气体可以直接测量。

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。

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：

题组一　气体体积的测定

1．欲测定金属镁的相对原子质量。

请利用下图给定的仪器组成一

套实验装置（每个仪器只能使用一次，假设气体的体积可看作标

准状况下的体积）。

填写下列各项（气流从左到右）：

（1）各种仪器连接的先后顺序（用小写字母表示）应是______接________、________接________、________接________、________接________。

（2）连接好仪器后，要进行的操作有以下几步，其先后顺序是

_________________________________________________________________（填序号）。

①待仪器B中的温度恢复至室温时，测得量筒C中水的体积为VamL；

②擦掉镁条表面的氧化膜，将其置于天平上称量，得质量为mg，并将其投入试管B中的带孔隔板上；

③检查装置的气密性；

④旋开装置A上分液漏斗的活塞，使其中的水顺利流下，当镁完全溶解时再关闭这个活塞，这时A中共放入水VbmL。

（3）根据实验数据可算出金属镁的相对原子质量，其数学表达式为

________________________________________________________________________。

（4）若试管B的温度未冷却至室温，就读出量筒C中水的体积，这将会使所测定镁的相对原子质量数据________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

答案　

（1）a　h　g　b　c　f　e　d

（2）③②④①

（3）（22.4×1000m）/（Va－Vb）

（4）偏小

解析　欲测定镁的相对原子质量，只能根据M＝

求得，而一定质量的镁的物质的量是通过测定一定质量的镁条与盐酸反应置换出的氢气的体积来确定的。

因此氢气的体积就是本实验中可测量的量。

本题的反应原理：

Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑。

实验开始时，装置B中没有盐酸，而装置E中才有盐酸。

如何让E中的盐酸进入B中？

可以通过往A中加入水的方法把空气压进E中，进而把E中的盐酸压进B中与镁条反应，产生氢气。

而B中产生的氢气将D中的水压进C中。

此时进入C中水的体积包括两部分：

一是从分液漏斗流入A中水的体积；二是反应产生氢气的体积。

故可以确定仪器的连接顺序、实验步骤及实验数据的处理方法。

若试管B的温度未冷却至室温，气体的温度偏高，导致气体体积偏大，从而使测定的镁的相对原子质量偏小。

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