物质的量物质的聚集状态.docx

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物质的量物质的聚集状态

第2讲　物质的量　物质的聚集状态

考纲要求

　理解物质的量、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，并能进行有关计算（混合气体的平均相对分子质量的相关计算不作要求）。

考点一　物质的量、气体摩尔体积

1．物质的量

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（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：

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（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。

常用的单位是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。

3．气体摩尔体积

（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）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22.4L·mol－1。

（3）基本关系式：

n＝

＝

＝

（4）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。

4．阿伏加德罗定律及其推论

（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

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

提醒　对于同一种气体，当压强相同时，密度与温度成反比例关系。

物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积概念的理解

（1）2g氦气所含的原子数目约为0.5×6.02×1023（　　）

（2）1mol任何物质都含有6.02×1023个分子（　　）

（3）在标准状况下，1molO2与1molSO3的体积相同（　　）

（4）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（　　）

（5）标准状况下，O2和O3中氧原子的摩尔质量均为16g·mol－1（　　）

（6）常温常压下，14gN2与7g乙烯（C2H4）所含原子数相同（　　）

（7）22gCO2与标准状况下11.2LHCl所含的分子数相同（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）√　（6）×　（7）√

题组一　有关n＝

＝

＝

的计算

1．

（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。

2．CO和CO2的混合气体18g，完全燃烧后测得CO2体积为11.2L（标准状况），

（1）混合气体中CO的质量是g。

（2）混合气体中CO2在标准状况下的体积是L。

（3）混合气体在标准状况下的密度是g·L－1。

（4）混合气体的平均摩尔质量是g·mol－1。

答案　

（1）7　

（2）5.6　（3）1.61　（4）36

解析　CO燃烧发生反应：

2CO＋O2

2CO2，CO的体积与生成CO2的体积相等，燃烧后CO2的总体积为11.2L，故18gCO和CO2的混合气体的总体积为11.2L，在标准状况下，18gCO和CO2的混合气体的物质的量为0.5mol，设CO的物质的量为xmol，CO2的物质的量为ymol，

则

，解得x＝0.25，y＝0.25。

（1）混合气体中CO的质量＝28g·mol－1×0.25mol＝7g。

（2）原混合气体中，CO2的体积为0.25mol×22.4L·mol－1＝5.6L。

（3）原混合气体的密度＝

≈1.61g·L－1。

（4）解法一：

＝ρ·22.4L·mol－1＝1.61g·L－1×22.4L·mol－1≈36g·mol－1；

解法二：

＝

＝36g·mol－1；

解法三：

＝28g·mol－1×50%＋44g·mol－1×50%＝36g·mol－1；

故平均摩尔质量为36g·mol－1。

3．（2017·盐城市高三检测）1个某种氯原子的质量是ag，1个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　A项，该原子的相对原子质量为一个氯原子的质量与一个12C质量的

的比值，即

＝

，正确；B项，阿伏加德罗常数个氯原子的质量，即为1mol该氯原子的质量，因而该氯原子摩尔质量为aNAg·mol－1，n（Cl）＝

mol，正确，C项错误；D项，电子数应为17，错误。

4．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：

ag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。

题组二　阿伏加德罗定律及应用

5．（2018·无锡模拟）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）＜M（乙），则分子数：

甲＜乙

B．若M（甲）>M（乙），则气体摩尔体积：

甲＜乙

C．若M（甲）＜M（乙），则气体的压强：

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）＜M（乙），则分子数：

甲>乙，A项错误；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项错误；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项正确；由质量和密度相等可知气体体积相等，D项错误。

6．等温等压下，有质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，下列叙述中正确的是（　　）

A．体积之比为13∶13∶14

B．密度之比为14∶14∶13

C．质量之比为1∶1∶1

D．原子数之比为1∶1∶1

答案　B

解析　A项，三种气体分子的质子数均为14，质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，物质的量相等，等温等压下，气体的体积与其物质的量成正比，所以三者体积之比为1∶1∶1，错误；B项，CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·mol－1、28g·mol－1、26g·mol－1，等温等压下，气体摩尔体积相同，根据ρ＝

＝

知，密度与摩尔质量成正比，则密度之比为28∶28∶26＝14∶14∶13，正确；C项，三种气体分子的物质的量相等，CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·mol－1、28g·mol－1、26g·mol－1，根据m＝nM知：

质量之比与摩尔质量成正比为28∶28∶26＝14∶14∶13，错误；D项，1分子CO、N2、C2H2分别含原子数为2、2、4，所以三种气体原子数之比为1∶1∶2，错误。

7．在某温度时，一定量的元素A的氢化物AH3在一定体积密闭容器中可完全分解成两种气态单质，此时密闭容器中气体分子总的物质的量增加了75%。

则A单质的一个分子中有个A原子，AH3分解反应的化学方程式为。

答案　4　4AH3

A4＋6H2

求气体的摩尔质量M的常用方法

（1）根据物质的质量（m）和物质的量（n）：

M＝m/n。

（2）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。

（3）根据标准状况下气体的密度ρ：

M＝ρ×22.4（g·mol－1）。

（4）根据气体的相对密度（D＝ρ1/ρ2）：

M1/M2＝D。

（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：

M＝M1×a%＋M2×b%＋M3×c%……，a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数（或体积分数）。

微专题

　气体体积的测定

气体体积的测定既可通过测量气体排出的液体体积来确定（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。

D装置：

用于测量混合气体中被吸收（或不被吸收）的气体的体积。

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。

解答该量气装置读数时的答题模板：

①将××××恢复至室温。

②调节×××与×××两端液面相平。

③视线与×××在同一水平线上。

E装置：

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。

专题训练

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是接、接、接、接（用小写字母表示）。

（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”）。

（5）仔细分析上述实验装置后，经讨论认为结果会有误差，于是又设计了如下图所示的实验装置。

①装置中导管a的作用是。

②实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1mL、V2mL。

则产生氢气的体积为mL。

答案　

（1）a　h　g　b　c　f　e　d

（2）③②④①

（3）

（4）偏小

（5）①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；可以消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差　②V1－V2

解析　

（1）根据实验目的及各装置的特点可分析知：

利用A装置中的水压将E中稀盐酸压至B中，产生的气体通过将D中的水排入C中测量其体积，所以连接顺序为a→h→g→b→c→f→e→d。

（2）综合考虑各实验步骤可知先后顺序为③②④①。

（3）由题意知：

M　　　～　　　H2

M22.4L

m（Va－Vb）×10－3L

所以M＝

。

（4）由于试管B未冷却至室温，会导致Va变大，所以使Mg的相对原子质量偏小。

考点二　突破阿伏加德罗常数应用的“5个”陷阱

1．抓“两看”，突破气体与状况陷阱

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、CHCl3、CH2Cl2（注：

CH3Cl为气体）、H2O、溴、SO3、己烷、苯等在标准状况下均不为气体]。

2．排“干扰”，突破质量（或物质的量）与状况无关陷阱

给出非标准状况下气体的物质的量或质量，干扰学生的正确判断，误以为无法求解物质所含的粒子数，实际上，此时物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。

3．记“组成”，突破陷阱

（1）记特殊物质中所含微粒（分子、原子、电子、质子、中子等）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。

（4）记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。

4．要识破隐含的可逆反应，记住反应条件、反应物浓度变化对反应的影响，突破陷阱

（1）2SO2＋O2

2SO3　2NO2N2O4

N2＋3H2

2NH3

（2）Cl2＋H2O

HCl＋HClO

（3）NH3＋H2O

NH3·H2O

NH

＋OH－

（4）MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

（5）盐溶液中弱酸根或弱碱阳离子的水解。

（6）常温下，铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸发生“钝化”。

5．抓“反应”，突破陷阱

（1）明确三步确定电子转移数目

（2）熟记常考氧化还原反应转移的电子数（其他反应物均过量）

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

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，正确的打“√”，错误的打“×”

（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，2.24L氨水含有NH3分子数为0.1NA（　　）

（4）标准状况下，22.4LSO3中含有SO3分子数为NA（　　）

（5）标准状况下，22.4L氧气、氮气和CO的混合气体中含有2NA个原子（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）√

题组二　物质的量或质量与状况

2．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（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）室温下，1molCH4中含有5NA原子（　　）

（4）常温常压下，1molCO2与SO2的混合气体中含氧原子数为2NA（　　）

答案　

（1）√　

（2）√　（3）√　（4）√

题组三　物质的组成与结构

3．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）在常温常压下，18gH2O与18gD2O所含电子数均为10NA（　　）

（2）17g—OH与17gOH－所含电子数均为10NA（　　）

（3）30gSiO2中含有硅氧键个数为1NA（　　）

（4）32g甲醇中所含共价键数目为5NA（　　）

（5）常温常压下，32gO2和O3的混合气体中含有的原子数为2NA（　　）

（6）56g乙烯中所含共用电子对数目为12NA（　　）

（7）78g苯中含有3NA碳碳双键（　　）

（8）60℃时，92gNO2与N2O4的混合气体中含有的原子总数为6NA（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）√　（6）√　（7）×　（8）√

解析　（3）每个硅原子都以单键与周围的四个氧原子直接相连。

（5）直接计算氧原子的物质的量。

（6）乙烯中碳碳双键是两对共用电子对。

（7）苯分子中不含碳碳双键。

（8）混合气体抽出特定组合“NO2”，其摩尔质量为46g·mol－1。

题组四　电解质溶液中粒子数目的判断

4．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）0.1L3.0mol·L－1的NH4NO3溶液中含有的N原子数目为0.6NA（　　）

（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0.1NA（　　）

（5）1L0.1mol·L－1的Na2CO3溶液中所含氧原子数目为0.3NA（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）×

解析　

（2）等体积不是1L、等浓度不是1mol·L－1，无法计算。

（3）没有体积无法计算。

（5）溶液中水分子也含有氧原子。

审“组成、体积”因素，规避电解质溶液中粒子数目判断陷阱

（1）是否存在弱电解质的电离或盐类水解。

（2）已知浓度，是否指明体积，用好公式n＝cV。

（3）在判断溶液中微粒总数时，是否忽视溶剂水。

题组五　物质转化中的“隐含反应”

5．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）50mL12mol·L－1盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为0.3NA（　　）

（2）常温下，密闭容器中2molNO与1molO2充分反应，产物的分子数为2NA（　　）

（3）常温下，56g铁片投入足量浓H2SO4中生成NA个SO2分子（　　）

（4）一定条件下合成氨反应，用1.5molH2和0.5molN2，充分反应后可得到NH3分子数为NA

（　　）

（5）1L0.01mol·L－1KAl（SO4）2溶液中含有的阳离子数大于0.02NA（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）√

解析　

（1）随着反应进行浓盐酸变为稀盐酸，反应停止。

（2）隐含NO2与N2O4的转化平衡。

（3）常温下铁遇浓硫酸钝化。

（4）合成氨反应为可逆反应，不可能完全反应。

（5）一个铝离子水解，产生三个氢离子（阳离子）。

题组六　氧化还原反应中电子转移数目的判断

6．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（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）×

解析　

（1）当铁粉过量时生成Fe2＋。

（2）盐酸不足，Zn不能完全反应。

（3）不论是哪种氧化物，钠均是从0价变为＋1价。

（4）该反应为Na2O2中－1价的氧元素的歧化反应，1molNa2O2反应转移1mol电子。

（5）I－的还原性比Fe2＋强，Cl2首先氧化I－。

（6）氯气与水、碱反应时既是氧化剂又是还原剂。

1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）常温常压下，锌与稀H2SO4反应生成11.2LH2，反应中转移的电子数为6.02×1023（×）

（2017·江苏，12D）

（2）常温常压下，22.4LCl2中含有的分子数为6.02×1023个（×）

（2016·江苏，7C）

（3）若H2O2分解产生1molO2，理论上转移的电子数约为4×6.02×1023（×）

（2015·江苏，11A）

2．（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

，分子中含有C===C键和C===O键，因此0.1mol丙烯酸含有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。

3．（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C===C，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。

4．（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，11.2LCH3CH2O