专题11 物质的量 气体摩尔体积 解析版.docx

专题11 物质的量 气体摩尔体积 解析版.docx

《专题11 物质的量 气体摩尔体积 解析版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题11 物质的量 气体摩尔体积 解析版.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

专题11物质的量气体摩尔体积解析版

专题1物质的量气体摩尔体积

【名师预测】

本专题内容为高考的高频考点，卷均分为3～4分；试题难度中等，试卷题型主要是选择题，在非选择题中主要以计算题目形式呈现；本专题主要以阿伏加德罗常数为依托考查，涉及到的知识点有：

物质的组成、氧化还原反应、元素化合物知识、盐类水解、电化学个有机化学反应的特点等，并对上述知识进行定量计算，主要培养学生的宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想等学科核心素养，在备考中关注物质的组成、化学反应等细节，注意组成微粒与整体关系，过程的“可逆性”等问题。

【知识精讲】

一、物质的量摩尔质量

1.物质的量

（1）含义:

表示含有一定数目粒子的集合体。

是国际单位制中七个基本物理量之一,符号为n。

（2）单位:

摩尔,简称摩,符号为mol。

是国际单位制中七个基本单位之一。

。

（3）国际上规定:

1mol任何物质所含有的微粒数与0.012kg12C所含的碳原子数相同,约为6.02×1023。

2.阿伏加德罗常数

（1）含义:

1mol任何粒子所含的粒子数,符号为NA。

（2）NA≈6.02×1023mol－1。

（3）物质的量（n）、阿伏加德罗常数（NA）和微粒数（N）之间的关系为n=

。

3.摩尔质量

（1）含义:

单位物质的量的物质所具有的质量,符号为M,单位为g·mol－1。

（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。

（3）物质的量（n）、质量（m）和摩尔质量（M）之间的关系为n=

。

1.正误判断

（1）1mol任何物质都含有6.02×1023个分子（×）

（2）硫酸的摩尔质量为98g（×）

（3）在标准状况下，1molO2与1molSO3的体积相同（×）

（4）2molH2O是1molH2O摩尔质量的2倍（×）

（5）摩尔是物质的量的单位（√）

2.填空题

（1）含6.02×1023个中子的

Li的质量是________g。

（2）4gD2和20g18O2的单质化合时最多能生成______________________________gD218O。

（3）若12.4gNa2X中含有0.4mol钠离子，Na2X的摩尔质量是________，X的相对原子质量是________。

【答案】　

（1）

（2）22　（3）62g·mol－1　16

【解析】　

（1）根据n＝

计算中子物质的量，

Li的中子数为7－3＝4，进而计算Li的物质的量，再根据m＝nM计算。

（2）根据不足量的物质计算生成D218O的质量；18O2过量。

（3）1molNa2X中含有2mol钠离子，0.2molNa2X中含有0.4mol钠离子，则Na2X的摩尔质量为M（Na2X）＝

＝62g·mol－1；X的相对原子质量＝62－46＝16。

易错警示：

1.物质的量只能衡量微观粒子，必须指明具体粒子的种类或化学式。

2.摩尔质量与相对原子（分子）质量是两个不同的概念，当摩尔质量以g·mol－1为单位时，二者在数值上相等。

二、气体摩尔体积阿伏伽德罗常数

粒子的大小

决定

1.影响物质体积的因素

固体、液体的体积

决定

物质的体积

粒子的数目

气体的体积

粒子间的距离

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,常用单位为_L·mol－1。

（2）数值:

标准状况（0℃、101kPa）下约为22.4_L·mol－1。

（3）物质的量（n）、气体体积（V）、气体摩尔体积（Vm）之间的关系为n＝

。

【正误判断】

1.判断正误（正确的打“√”,错误的打“×”）

（1）0℃、101kPa,1mol任何物质的体积都是22.4L。

（　　）

提示:

×。

气体摩尔体积的描述对象为气体,标准状况下1mol任何气体的体积为22.4L。

（2）同温同压下,等质量的12C18O和NO体积相同。

（　　）

提示:

√。

12C18O和NO的摩尔质量均为30g·mol-1,等质量的两种气体物质的量相等,相同温度和压强下,二者体积相同。

（3）某混合气体摩尔体积为22.4L·mol-1,则该气体一定处于标准状况。

（　　）

提示:

×。

标准状况下气体摩尔体积是22.4L·mol-1,但升高温度增大压强或降低温度减小压强,气体摩尔体积也可能是22.4L·mol-1。

（4）在标准状况下,1mol甲烷与1mol甲苯的体积相同。

（　　）

提示:

×。

0℃时,甲烷是气体,甲苯是液体,相同物质的量时体积不相同。

（5）同温同压下,两种单质气体体积相同,原子数一定相同。

（　　）

提示:

×。

同温同压同体积,气体分子数相同,但单质分子有双原子分子和单原子分子（稀有气体）。

尔质量为M（Na2X）＝

＝62g·mol－1；X的相对原子质量＝62－46＝16。

易错提醒：

1.气体摩尔体积使用的对象是气体；标准状况是0℃、1.01×105Pa，不是常温、常压。

2.在标准状况下，气体摩尔体积约为22.4L·mol－1，非标准状况下，气体摩尔体积一般不是22.4L·mol－1。

【典题精练】

阿伏加德罗常数（NA）的正误判断是近几年高考的常考题型，并保持着较高的稳定性和连续性。

该题型既考查考生对概念的理解，又考查物理量之间的转化关系，题目设计的相关选项中有较多的知识隐藏，特别涉及微粒计算的判断，出错率较高，因此熟悉物质的量与微粒数目间的转化是求解微粒数目的关键。

计算N（微粒数）的基本思路如图。

n=

n＝

n×NAN

cV＝n

着眼点

（一）　围绕“气体摩尔体积的使用条件”进行判断

此角度通常在标准状况下气体摩尔体积具体应用的易错点上组织命题，有时候虽满足标准状况的使用条件，但不满足是气体；有时候满足是气体的条件，但不满足在标准状况下。

[典例1]　NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（　　）

A．（2018·全国卷Ⅰ）22.4L（标准状况）氩气含有的质子数为18NA

B．（2018·全国卷Ⅱ）常温常压下，124gP4中所含P—P键数目为4NA

C．（2016·全国卷Ⅰ）标准状况下，2.24LCCl4含有的共价键数为0.4NA

D．（2019·江苏高考）常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2LH2，转移电子的数目为6.02×1023

【解析】　标准状况下，氩气为气体，可利用n＝

求22.4L氩气的物质的量为

＝1mol，又因每个氩气分子含有18个质子，故含有的质子数为18NA，A项正确；一定质量的物质的物质的量与所处的温度和压强无关，124gP4的物质的量为

＝1mol，又因每个P4分子含有6个P—P键，故124gP4中所含P—P键数目为6NA，B项错误；由于标准状况下，CCl4为液体，无法利用

＝n求其物质的量，C项错误；常温常压下，Vm≠22.4L/mol，无法根据气体体积进行微粒数目的计算，D项错误。

【答案】　A

[备考方略]　“两看法”突破气体摩尔体积的相关计算

看“气体”是否在“标准状况”下，标准状况下（0℃、101kPa）的气体摩尔体积为22.4mol.L-1；常温常压是指25℃、101kPa，室温是指20℃，这些都不是标准状况。

一看

看“标准状况”下，物质是否为“气体”。

气体摩尔体积适用的对象是气体（包括混合气体），一些在标准状况下是液体或固体的物资，不能应用气体摩尔体积进行相关计算（如CCl4、N2O4、NO2、溴、SO3、己烷、HF、苯等在标准状况下为非气体）

二看

[变式训练1]　NA为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的SO2中含有的SO2分子数为NA

B．常温常压下，35.5gCl2与足量镁粉充分反应，转移的电子数为2NA

C．常温常压下，22.4LNO2和CO2的混合气体含有的氧原子数为2NA

D．2.24LCO和CO2混合气体中含有的碳原子数目为0.1NA

【解析】选A　标准状况下，SO2为气体，其物质的量n＝

＝1mol，故含有的SO2分子数为NA，A项正确；35.5gCl2的物质的量为

＝0.5mol，转移电子数为NA，B项错误；常温常压下，22.4LNO2和CO2混合气体的物质的量不是1mol，无法求算其混合气体含有的氧原子数，C项错误；由于气体所处的状况未知，无法由气体的体积求算其物质的量，D项错误。

着眼点

（二）　围绕“物质的组成与微观结构”进行判断

此角度所设题目考查的主要内容包括：

一定量的物质中所含相关粒子的数目（如质子数、中子数、电子数、离子数、电荷数）；一定量的物质中存在的化学键数目（如共价键数目）。

[典例2]　NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是（　　）

A．（2019·全国卷Ⅱ）3g3He含有的中子数为1NA

B．（2019·全国卷Ⅱ）48g正丁烷和10g异丁烷的混合物中共价键数目为13NA

C．（2018·全国卷Ⅰ）92.0g甘油（丙三醇）中含有羟基数为1.0NA

D．（2017·全国卷Ⅲ）0.1mol的11B中，含有0.6NA个中子

【解析】

的中子数为3-2=1，则3g

的中子数为

=NA，A正确；正丁烷与异丁烷的分子式相同，1个分子内所含共价键数目均为13个，则48g正丁烷与10g异丁烷所得的混合物中共价键数目为

×13×NAmol-1=13NA，B正确；利用公式

＝n可以计算92.0g甘油的物质的量为

＝1mol，又因每个甘油分子中含有3个羟基，故92.0g甘油中含有羟基数为3.0NA，C错误；每个11B原子中含有中子数为11－5＝6个，故0.1mol的11B中，含有中子数为0.6NA，D正确；。

【答案】C

[归纳总结]　熟记常考物质的组成与结构

（1）物质的构成

有些物质是由分子构成的，分子又是由原子构成的。

有的分子是单原子分子，如稀有气体He、Ne等，有的分子为双原子分子，如Cl2、N2、O2、H2、Br2、I2等，有的分子为多原子分子，如O3、P4、D2O、CH4、CO2等。

（2）物质的微观结构

记特殊物质中所含粒子（分子、原子、电子、质子、中子等）的数目，如Ne、D2O、18O2、—OH、OH－等。

（3）物质中所含的化学键

理解物质中所含化学键的数目，如一分子H2O2、CnH2n＋2中化学键的数目分别为3、3n＋1。

常考物质所含共价键数目说明：

几种常考物质

CH4

（C—H）

P4

（P—P）

Si

（Si—Si）

SiO2

（Si—O）

石墨（C—C）

金刚石（C—C）

每摩尔含共价键数目

4NA

6NA

2NA

4NA

1.5NA

2NA

[变式训练2]　NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（　　）

A．乙烯和环丙烷（C3H6）组成的28g混合气体中含有3NA个氢原子

B．1.8gH

O与D2O的混合物中所含的中子数为NA

C．常温常压下，4.4g乙醛所含σ键数目为0.7NA

D．4.5gSiO2晶体中含有的硅氧键的数目为0.3NA

【解析】选D　乙烯和环丙烷的最简式均为“CH2”，则28g混合气体中含有4NA个氢原子，A项错误；H

O与D2O的摩尔质量均为20g·mol－1，H

O、D2O分子中均含有10个中子，故1.8gH

O与D2O的混合物其物质的量为

＝0.09mol，所含的中子数为0.9NA，B项错误；一个乙醛分子中含有6个σ键，4.4g乙醛的物质的量为0.1mol，故4.4g乙醛所含σ键数目为0.6NA，C项错误；1molSiO2晶体中含有4NA个硅氧键，则4.5gSiO2晶体中含硅氧键数目为

×4NAmol－1＝0.3NA，D项正确。

着眼点（三）　围绕“电解质溶液中的弱粒子”进行判断

此角度主要考查电解质在溶液中的存在形式，绝大多数需要利用公式cV＝n进行解题，其具体的表现形式为弱酸溶液中所含的H＋数目，弱碱溶液中所含的OH－数目；强酸弱碱盐溶液中所含的阳离子数，强碱弱酸盐溶液中所含弱酸根的离子数等。

[典例3]　NA代表阿伏加德罗常数的值。

下列说法正确的是（　　）

A．（2018·全国卷Ⅱ）100mL1mol·L－1FeCl3溶液中所含Fe3＋的数目为0.1NA

B．（2017·全国卷Ⅲ）pH＝1的H3PO4溶液中，含有0.1NA个H＋

C．（2015·全国卷Ⅰ）2L0.5mol·L－1亚硫酸溶液中含有的H＋离子数为2NA

D．（2019·全国卷Ⅱ9有改编）1L0.1mol·L−1磷酸钠溶液含有的

数目小于0.1NA

【解析】　解答此类题，首先看能否套用cV＝n公式，求其电解质的物质的量，再根据强、弱电解质的性质及水解的相关情况求题目具体要求的相关粒子数。

套用公式可计算FeCl3的物质的量为0.1NA，又因FeCl3为强酸弱碱盐，存在水解平衡：

Fe3＋＋3H2O≒Fe（OH）3＋3H＋，故含有Fe3＋的数目小于0.1NA，A项错误；由于H3PO4溶液的体积未知，无法套用公式求其H＋的数目，B项错误；套用公式可计算亚硫酸的物质的量为1mol，但由于亚硫酸为弱酸，仅电离出部分H＋，故H＋数小于2NA，C项错误；磷酸钠为强碱弱酸盐，磷酸根离子在水溶液中会发生水解，则1L0.1mol/L的磷酸钠溶液中磷酸根离子的个数小于1L×0.1mol/L×NAmol-1=0.1NA，D项正确。

【答案】　D

[备考方略]　“三看法”判断电解质溶液中的粒子数目

溶液中是否有“弱电解质”的电离

一看

溶液中是否有“弱离子”的水解

二看

是否指明了溶液的体积

三看

①所给条件是否与电解质的组成有关，如pH＝3的H2SO3溶液中c（H＋）＝10－3mol·L－1，与电解质组成无关；0.05mol·L－1的Ba（OH）2溶液中c（OH－）＝0.1mol·L－1，与电解质组成有关。

②求溶液中所含H、O原子数时，不要忽略溶剂水中的H、O原子数目。

[变式训练3]　NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（　　）

A．1L1mol·L－1的Na2CO3溶液中含有NA个CO

B．1L0.5mol·L－1CH3COOH溶液中，CH3COO－的个数小于0.5NA

C．0.1mol·L－1的NaHSO4溶液中，阴、阳离子的数目之和为0.3NA

D．1.0L0.1mol·L－1NaAlO2溶液中含有氧原子数为0.2NA

【解析】选B　1L1mol·L－1的Na2CO3溶液中因CO

水解造成溶液中CO

的数目小于NA，A项错误；CH3COOH为弱酸，1L0.5mol·L－1CH3COOH溶液中CH3COO－的个数小于0.5NA，B项正确；因不知溶液的体积，故无法确定NaHSO4溶液中阴、阳离子数目，C项错误；NaAlO2溶液中含有水，水中也含有氧原子，故1.0L0.1mol·L－1NaAlO2溶液中的氧原子数大于0.2NA，D项错误。

着眼点（四）　围绕“氧化还原反应中电子转移数目”进行判断

此角度易在特殊氧化还原反应中电子转移数目上命题，主要的命题点有：

歧化反应中转移的电子数如Cl2与NaOH溶液的反应；变价元素的单质参与反应时转移电子数量不同，所表现的化合价不同，如Fe与HNO3反应，Fe不足，生成Fe3＋；Fe过量，生成Fe2＋。

氧化剂或还原剂不同，所表现的化合价不同，如Cu与Cl2反应生成CuCl2，而Cu与S反应生成Cu2S。

[典例4]　NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是（　　）

A．（2016·全国卷Ⅰ）1molFe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA

B．（2015·全国卷Ⅰ）过氧化钠与水反应时，生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2NA

C．（2019·全国卷Ⅱ）1molK2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6NA

D．（2015·广东高考）3mol单质Fe完全转变为Fe3O4，失去8NA个电子

【解析】　在硝酸过量的情况下，Fe参与反应生成Fe3＋，1molFe转移的电子数为3NA，A项错误；过氧化钠与水反应的化学方程式为2Na2

2＋2H2

===4Na

H＋

2↑，故生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2NA，B项正确；重铬酸钾被还原为铬离子时，铬元素从+6降低到+3，1mol重铬酸钾转移的电子数为3mol×2×NAmol-1=6NA，C项正确；；单质Fe转变为Fe3O4，Fe元素的化合价由0价变为＋

价，故3mol单质铁失去的电子数为

×3NA＝8NA，D项正确。

【答案】A

[归纳总结]　熟记常考氧化还原反应中转移的电子数

反应

物质

转移电子的物质的量或电子数目

Na2O2＋CO2（或H2O）

1molNa2O2

1mol或NA

1molO2

2mol或2NA

Cl2＋NaOH

1molCl2

1mol或NA

Cl2＋Fe

1molCl2

2mol或2NA

1molFe

3mol或3NA

[说明]　在Cl2和Fe的反应中，无论Cl2量的多少，反应产物均是FeCl3，故1molFe参加反应失去3mol电子；1molCl2和H2O反应时，Cl2既是氧化剂又是还原剂，由于该反应是可逆反应，Cl2转移电子小于1mol或NA。

[变式训练4]　NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（　　）

A．标准状况下，5.6LCO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NA

B．2.4gMg在足量O2中燃烧，转移电子数为0.2NA

C．标准状况下，11.2LCl2与足量水反应，转移电子数为0.5NA

D．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

【解析】选B　1molCO2与足量Na2O2反应时转移1mol电子，则标准状况下，5.6LCO2的物质的量为0.25mol，与足量Na2O2反应，转移电子数为0.25NA，A项错误；2.4gMg的物质的量为0.1mol，与足量的O2反应完全生成MgO，转移的电子数为0.1×2NA＝0.2NA，B项正确；Cl2与水的反应是可逆反应，则标准状况下，11.2LCl2的物质的量为0.5mol，与足量水反应，转移电子数小于0.5NA，C项错误；正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－或O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故转移电子的数目为

×4NAmol－1＝4NA，D项错误。

着眼点（五）　围绕“反应的特殊情况”进行判断

此角度是考生最易失分的点，因反应过程“隐含”着特殊情况，稍不留神就会掉入命题人设计的陷阱，常涉及的命题范围有：

含有特殊的条件要求（如MnO2与浓盐酸的反应）；含有特殊的转化关系（如N2与H2的反应为可逆反应不能进行到底）；具有特殊结构物质的混合（如一定量的乙炔与苯的混合物）。

[典例5]　NA为阿伏加德罗常数的值。

下列说法正确的是（　　）

A．（2018·全国卷Ⅱ）密闭容器中，2molSO2和1molO2催化反应后分子总数为2NA

B．（2017·全国卷Ⅱ）0.1molH2和0.1molI2于密闭容器中充分反应后，其分子总数为0.2NA

C．（2015·全国卷Ⅰ）密闭容器中2molNO与1molO2充分反应，产物的分子数为2NA

D．（2015·四川高考）50mL12mol·L－1盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为0.3NA

【解析】　SO2与O2反应生成SO3为可逆反应，不能进行到底，故混合气体的物质的量大于2mol，即分子总数大于2NA，A项错误；H2与I2的反应虽为可逆反应，但由于反应前后气体总物质的量不变，因此无论反应进行程度如何，分子总数均为0.2NA，B项正确；2molNO与1molO2发生反应2NO＋O2===2NO2，生成2molNO2，因为存在2NO2N2O4，则产物的分子数小于2NA，C项错误；在加热条件下，MnO2与浓盐酸反应而不与稀盐酸反应，12mol·L－1浓盐酸随着反应的进行，浓度逐渐减小，当浓度降到一定程度时，不再与MnO2反应，故转移的电子数小于0.3NA，D项错误。

【答案】B

[归纳总结]　物质转化中的“特殊情况”归纳

（1）特殊的组成

具有相同最简式的物质，如烯烃与环烷烃、NO2与N2O4，质量相同时其原子数目相同。

（2）特殊的反应——可逆反应

若反应为可逆反应，则反应物不能完全转化，常考的可逆反应有：

N2＋3H2

2NH3　2SO2＋O2

2SO3

Cl2＋H2O≒HCl＋HClO　2NO2≒N2O4

（3）特殊的变化——浓度因素

①MnO2与浓盐酸的反应，随着反应的进行，浓盐酸变稀盐酸，反应停止。

②Cu与浓H2SO4的反应，随着反应的进行，浓硫酸变稀硫酸，反应停止。

③Cu与浓HNO3反应，随着反应的进行，浓硝酸变稀硝酸，得到NO2和NO的混合气体。

④Zn与浓H2SO4反应，随着反应的进行，浓硫酸变稀硫酸，得到SO2和H2的混合气体。

⑤常温下，铁、铝遇浓硝酸、浓硫酸发生“钝化”。

[变式训练5]　设NA为阿伏加德罗常数的值。

下列说法正确的是（　　）

A．1molCu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子

B．常温常压下，92gNO2和N2O4的混合气体中含有的原子数为6NA

C．1molN2与4molH2反应生成的NH3分子数为2NA

D．常温下，56g铁片投入足量浓H2SO4中生成NA个SO2分子

【解析】选B　Cu与浓硫酸反应生成SO2，而不生成SO3，A项错误；NO2和N2O4的最简式相同，均为NO2,92gNO2和N2O4不论怎样混合，其所含有的原子数均为

×3NAmol－1＝6NA，B项正确；N2与H2的反应是可逆反应，不能进行到底，故1molN2与4molH2反应生成的NH3分子数小于2NA，C项错误；常温下，铁遇浓H2SO4发生钝化，不能生成SO2分子，D项错误。

【名校新题】

1.标准状况下，1L的密闭容器中恰好可盛放n个N2分子和m个H2分子组成的混合气体，则阿伏加德罗常数可近似表示为（　　）

A．22.4（m＋n）B．22.4×6.02×1023（m＋n）

C.

D．m＋n

【答案】A　

【解析】标准状况下22.4L气体所含有的分子为1mol，1L气体中所含有的气体分子数为（m＋n），则

＝

，可知阿伏加德罗常数NA可近似表示为22.4（m＋n）。

2.科学家最近在－100℃的低温下合成了一种化合物X，此分子的模型如图所示，其中黑球代表碳原子，白球代表氢原子，下列说法中不正确的是（　　）

A．该分子的分子式为C5H4

B．1mol该物质完全燃烧生成CO2与H2O时需耗6molO2

C．该物质完全燃烧生成的CO2与H2O的分子数比为5∶4

D．1mol该物质完全燃烧生成CO2与H2O时转移电子数为24NA

【答案】C　

【解析】由模型图可知，1个分子中含5个C原子、4个H原子，故该分子的分子式为C5H4，A正确；1mol该物质完全燃烧生成CO2与H2O时需耗O2为1×（5＋4/4）mol＝6mol，B正确