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2018高考化学大一轮复习(课件)第一章第3讲物质的量气体摩尔体积

时间:2017-07-12


第一章

从实验学化学

第3讲

物质的量 尔体积

气体摩

新课标考纲展示

1.了解定量研究的方法是化学发展为一门科学的重要标志。理解摩 尔(mol)是物质的量的基本单位,可用于进行简单的化学计算。

2.了解物质的量的单位——摩尔(mol)、摩尔质量、气体摩尔体积、
阿伏加德罗常数的含义。 3.根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、气体体积(标准 状况下)之间的相互关系进行有关计算。

全国卷三年考情 2016 卷Ⅰ:T8 卷Ⅲ:T11 2015 卷Ⅰ:T8

卷Ⅱ:T10
2014 卷Ⅱ:T27

考点一

物质的量

摩尔质量

1.物质的量、阿伏加德罗常数 (1)基本概念间的关系。

(2)物质的量的规范表示方法。

如 0.2 mol H2 中含有的氢原子个数为 2.408×1023; 6.02×1022 个 Na+的物质的量为 0.1 mol。 (3)物质的量与粒子数、阿伏加德罗常数之间的关系 为 n=N/NA。

2.摩尔质量 (1) 摩尔质量是指单位物质的量的物质所具有的质 量,其符号为 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 在数值上等于该微粒的相对分(或原)子质量。
(3)摩尔质量与物质的量、物质的质量之间的关系为

m n=M ________。

[易错警示]——判断正误 (1)阿伏加德罗常数就是 6.02×1023 mol-1( (2)水的摩尔质量为 18 g( ) ) ) )

(3)碳的摩尔质量等于它的相对分子质量( (4)1 mol 水中含有 2 mol 氢和 1 mol 氧( 答案:(1)× (2)× (3)× (4)×

题组一

理解物质的量的几个概念 )

1.下列说法正确的是(

A.1 mol 氯含有 6.02×1023 个微粒 B.阿伏加德罗常数的数值约等于 6.02×1023 C.钠的摩尔质量等于它的相对原子质量 D.H2O 的摩尔质量是 18 g

解析:A 项,没有指明微粒的种类,错误;C 项,摩 尔质量与相对原子质量在数值上大小相等,错误;D 项, H2O 的摩尔质量为 18 g· mol-1,错误。 答案:B

2.下列说法中,正确的是( A.KOH 的摩尔质量是 56 g

)

B.一个碳原子的质量就是其相对原子质量 C.硫原子的质量就是硫的相对原子质量 D.22 g CO2 中含有的氧原子的物质的量为 1 mol

解析:A 项,摩尔质量的单位应是 g· mol-1,错误; 碳原子的相对原子质量是指一个碳原子质量除以一个 12C 原子质量的 1/12 所得的值;同理,一个硫原子的质量除 以一个
12

C 原子质量的 1/12 所得的值才是硫的相对原子

m 22 g 质量, 故 B、 C 均不对; D 项, n(CO2)=M= = 1 - 44 g·mol 0.5 mol,n(O)=0.5 mol×2=1 mol,正确。
答案:D

理解物质的量的相关概念的四个要点 (1)物质的量不能错误地认为是物质的质量或者物质 的数量,其描述对象是微观粒子,如电子、质子、中子、 原子、分子、离子、原子团等,不能用于描述宏观物体。 (2)使用摩尔做单位时,应用化学式指明粒子的种类, 如 1 mol H 不能描述为 1 mol 氢。

(3) 摩尔质量与相对分子 ( 原子 ) 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, 但前者有单位,后者是相对值,无单位。 (4)对具体的物质,其摩尔质量是确定的,不随物质 的量的多少而变化,也不随物质的聚集状态的变化而变 化。

题组二

以物质的量为中心的计算

3.只给出下列甲和乙中对应的物理量,不能求出物 质的量的是( )

A.甲:物质中的粒子数;乙:阿伏加德罗常数 B.甲:标准状况下的气体摩尔体积;乙:标准状况 下的气体体积

C.甲:固体的体积;乙:固体的密度 D.甲:溶液中溶质的物质的量浓度;乙:溶液体积 N V 解析:A 项,n= ;B 项,n= ;C 项,只能求 NA Vm 出此固体的质量,不能求其物质的量;D 项,n=cV。 答案:C

4.标准状况下有:①0.112 L 水 子 ③25.6 g SO2 气体

②0.5NA 个 HCl 分 ⑤2 mol 氦气

④0.2 mol 氨气

⑥6.02×1023 个白磷分子(P4),所含原子个数从大到小的 顺序为________________。 答案:①>⑥>⑤>③>②>④

5.最近材料科学家发现了首例带结晶水的晶体在 5 K 下呈现超导性。 该晶体的化学式为 Na0.35CoO2· 1.3H2O, 若用 NA 表示阿伏加德罗常数,则 12.2 g 该晶体中含氧原 子数为________,氢原子的物质的量为________。
解析:该晶体的摩尔质量为 122 g· mol-1 12.2 g 则 n= =0.1 mol 1 - 122 g·mol

故晶体中氧原子数为 0.1×(2+1.3)NA=0.33NA 氢原子物质的量为 0.1 mol×1.3×2=0.26 mol。 答案:0.33NA 0.26 mol

考点二

气体摩尔体积

阿伏加德罗定律

1.影响物质体积的因素
大小 数目
距离

2.气体摩尔体积

3.阿伏加德罗定律 (1)内容。

(2)使用范围。 单一气体或相互不反应的混合气体。 (3)阿伏加德罗定律的推论。
项目 条件 结论 V1 n1 N1 = = V2 n2 N2 ρ1 M1 = ρ2 M 2

推论一

同温同压

推论二

同温同容

p1 n1 = p2 n2

注:以上用到的符号:n—物质的量、M—摩 尔质量、V—气体体积、ρ—密度、p—压强

[易错警示]——判断正误 (1)在标准状况下, 1 mol O2 与 1 mol SO3 的体积相同 ( ) (2)在标准状况下,1 mol 气体的体积约是 22.4 L,在 非标准状况下, 1 mol 气体的体积则一定不是 22.4 L( )

(3)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( )

(4)标准状况下,22.4 L 己烷中含有的共价键数目为 19NA( ) (2)× (3)√ (4)×

答案:(1)×

题组一

气体摩尔体积的使用和计算 )

1.(2016·鞍山模拟)下列说法正确的是(

①标准状况下 22.4 L 氨水含有 NA 个 NH3 分子 ②标准状况下, 6.72 L NO2 与水充分反应转移的电子 数目为 0.1NA ③同温同压下的两种气体 时具有的电子数相等
12

C18O 和

14

N2,体积相等

④常温常压下,22.4 L 的 NO2 和 CO2 混合气体含有 2NA 个 O 原子 ⑤标准状况下,11.2 L CH3CH2OH 中含有的分子数 目为 0.5NA A.①②③④ C.①②⑤ B.③④ D.③

解析: ①中, 标准状况下, 氨水呈液态, ①错;②中, H2O n(NO2)=0.3 mol,0.3 mol NO2――→ 0.2 mol HNO3+0.1 mol NO,共转移 0.2 mol 电子,数目为 0.2NA,错误;③ 中, 依据阿伏加德罗定律, 在同温同压下的两种气体体积 相同,则分子数相同,而每个 CO 和 N2 分子所含电子数 相同,正确;

④中, 常温常压下, 22.4 L NO2 和 CO2 混合气体的物 质的量不是 1 mol, 错误; ⑤中, 标准状况下, CH3CH2OH 为液体,不能根据气体的摩尔体积计算物质的量,错误。 答案:D

2.设 NA 为阿伏加德罗常数,如果 a g 某气态双原子 分子的分子数为 p, 则 b g 该气体在标准状况下的体积 V(L) 是( A. ) 22.4ap bNA 22.4ab B. pNA 22.4pb D. aNA

22.4NAb C. a

解析:解法一

公式法

p 双原子分子的物质的量= mol, NA ag aNA 双原子分子的摩尔质量= p = p g· mol-1, mol NA 所以 b g 气体在标准状况下的体积为:
×22.4 aNA 1 - g · mol p bg L·mol-1= 22.4pb L。 aNA

解法二

比例法

同种气体其分子数与质量成正比,设 b g 气体的分子 数为 N: a g~p, bp pb b g~N,则 N= a ,双原子分子的物质的量为 , aNA 所以 b g 该气体在标准状况下的体积为
答案:D

22.4pb L。 aNA

(1)明确气体摩尔体积应用的“四误区”。 ①使用“条件”:指标准状况,即 0 ℃、101 kPa 而 不是指常温、常压。 ②使用对象:必须是气体物质,可以是单一气体,也 可以是混合气体。

③在标准状况下气体的摩尔体积约为 22.4 L· mol-1, 其他条件下 Vm 不一定是 22.4 L· mol-1。 ④22.4 L 气体,在标准状况下是 1 mol,在非标准状 况下,可能是 1 mol,也可能不是 1 mol。

题组二

阿伏加德罗定律及推论的应用

3. (教材改编)瓦斯中甲烷与氧气的体积比(同条件下) 为 1∶2 时极易爆炸,则甲烷与氧气的质量比为( A.1∶2 C.1∶1 B.1∶4 D.4∶1 )

解析: 两种气体在相同条件下的体积比等于其物质的 量之比,则物质的量之比为 1∶2 的甲烷与氧气的质量之 1 mol×16 g·mol-1 16 g 1 比为 = = 。 1 64 g 4 - 2 mol×32 g·mol 答案:B

4.如图,两瓶体积相等的气体,在同温同压时瓶内 气体的关系一定正确的是( )

A.所含原子数相等 C.气体质量相等

B.气体密度相等 D.摩尔质量相等

解析:左瓶与右瓶中气体的物质的量相等,N2、O2 分子均为双原子分子,A 项正确;N2、O2 的比例不固定, 气体的质量不一定相等,密度不一定相等;当 N2、O2 物 质的量相等时, 摩尔质量相等, 其余情况下摩尔质量不相 等。 答案:A

5.如图,在一个容积固定的恒温容器中,有两个可 左右滑动的密封隔板,在 A、B、C 内分别充入等质量的 X、H2、Y 三种气体,当隔板静止时,A、C 内的气体密 度相等,下列说法不正确的是( )

A.摩尔质量:M(X)=M(Y) B.分子数目:N(X)=N(Y) C.气体的体积:V(X)=V(Y) D.物质的量:n(X)<n(H2)<n(Y)
解析:质量相等、密度相等,则 X、Y 两气体的体积 相等,由图示装置可知 A、B、C 三室中压强相等,所以 X、Y 气体的物质的量相等,

m 由 M= n ,X、Y 的摩尔质量也相等。 答案:D

全国高考题型突破 突破阿伏加德罗常数判断的“五大陷阱”

(2016· 全国Ⅰ卷)设 NA 为阿伏加德罗常数值。下列有 关叙述正确的是( )

A.14 g 乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为 2NA B.1 mol N2 与 4 mol H2 反应生成的 NH3 分子数为 2NA

C.1 mol Fe 溶于过量硝酸,电子转移数为 2NA D. 标准状况下, 2.24 L CCl4 含有的共价键数为 0.4NA 解析: A 项乙烯和丙烯的分子式分别为 C2H4、 C3H6, 二者的最简式均为 CH2, 14 g 乙烯和丙烯混合气体中含有 “CH2”的物质的量为 数为 2NA。 14 g =1 mol,故所含氢原子 1 - 14 g·mol

B 项 N2 和 H2 合成氨的反应为 N2+3H2

高温、高压 催化剂

2NH3,该反应为可逆反应,1 mol N2 与 4 mol H2 反应生 成的 NH3 小于 2 mol,故生成的 NH3 分子数小于 2NA。C 项 Fe 与过量的硝酸反应生成 Fe(NO3)3, 故 1 mol Fe 参加 反应时转移电子数为 3NA。

D 项标准状况下,CCl4 为液体,2.24 L CCl4 的物质 的量远大于 0.1 mol,故含有的共价键数远大于 0.4NA。 答案:A

解答关于阿伏加德罗常数的题目时应十分注意分析 题干给出的条件,如物质的状况、所处的环境、物质本身 的结构, 同时还要考虑氧化还原反应、 电离、 水解等情况, 具体有如下几点: (1)注意“标准状况”“常温常压”等外界条件。

①在标准状况下非气态物质如 H2O、 SO3 、戊烷、 CHCl3 等; ②物质的质量、 摩尔质量、 微粒个数不受外界条件的 影响。

(2)注意物质的组成和结构。 ①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、H37Cl。 ②物质中所含化学键的数目,如 CO2、CnH2n+2 等。 ③最简式相同的物质中的微粒数目, 如 NO2 和 N2O4、 乙烯和丙烯、O2 和 O3 等。

④摩尔质量相同的物质中的微粒数目,如 N2、CO、 C2H4 等。
(3)注意氧化还原反应中电子的转移。 电子转移(得失)数目的问题分析,如 Na2O2、NO2 与 H2O 反应;电解 AgNO3 溶液、CuSO4 溶液反应;Cl2 与 H2O、NaOH、Fe 反应等,分析该类题目时还要注意反应 产物以及过量计算问题。

(4)注意弱电解质的电离、盐类的水解。 弱电解质在水溶液中部分电离,可水解盐溶液中,离 子发生微弱水解。如 0.1 mol· L-1 的乙酸溶液和 0.1 mol· L-1 的乙酸钠溶液中 c(CH3COO-)不相等。

(5)注意一些特殊的反应。 如一氧化氮和氧气不需要条件即可反应,二氧化氮和四 氧化二氮之间存在相互转化,合成氨反应等属于可逆反应。

1.设 NA 为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的 是( ) A.1 L 1 mol·L-1 的 NaClO 溶液中含有 ClO-的数 目为 NA B.78 g 苯含有 C=C 双键的数目为 3NA C.常温常压下,14 g 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,6.72 L NO2 与水充分反应转移的电 子数目为 0.1NA 解析:在溶液中,ClO-水解,故 ClO-数目小于 NA, A 错误;苯分子中没有碳碳双键,B 错误;N2 和 CO 的 相对分子质量都是 28, 且每个分子中都含有两个原子, C 正确;

NO2 与水反应的方程式为 3NO2+H2O===2HNO3+ NO, 故标准状况下 6.72 L NO2 与水反应时转移 0.2NA, D 错误。 答案:C

2. NA 代表阿伏加德罗常数。 已知 C2H4 和 C3H6 的混 合物的质量为 a g,则该混合物( A.所含共用电子对数目为 a B.所含碳氢键数目为 NA 7 33.6a C.燃烧时消耗的 O2 一定是 L 14 D.所含原子总数为 a N 14 A )

a N 7+ 1 A

解析:C2H4 和 C3H6 最简式相同,均为 CH2。1 mol C2H4 中含有 6 mol 共用电子对,1 mol C3H6 含有 9 mol 共用电子对,则相当于 1 mol CH2 含有 3 mol 共用电子 对, 因此 a g 混合物含有共用电子对数目为 3aNA , A 错误。 14

混合物中碳氢键数目等于 H 原子数, 因此 a g 混合物含有 aNA aNA 碳氢键数目为 ×2= ,B 正确。 14 7

C 选项没有注明气体的温度和压强, 则不能确定反应 消耗氧气的体积, C 错误。 1 mol CH2 中含有 3 mol 原子, aNA 3aNA 因此 a g 混合物含原子数为 ×3= ,D 错误。 14 14 答案:B

3.NA 表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 ( ) A.1 mol 乙酸和 1 mol 乙醇充分反应生成的水分子 数为 NA B. 0.1 mol· L
-1

碳酸钠溶液中阴离子总数大于 0.1NA

C. 28 g 氮气和 4 g 氦气所含的原子数相等, 均为 NA 个

D.常温常压下,7.1 g Cl2 与足量的 Fe 充分反应,转 移的电子数目为 0.2NA

解析:乙酸和乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯和水, 该反应是可逆反应,反应不能进行到底,故 1 mol 乙酸和 1 mol 乙醇发生反应后生成的水分子数小于 NA,A 项错 误;只给浓度无体积,无法计算,B 项错误;28 g 氮气含 有的原子数目为 2NA,C 项错误。 答案:D


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