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2014届高考化学一轮复习方案 第2讲 物质的量、气体摩尔体积课件

时间:2013-08-16


考 向 互 动 探 究 典 型 易 错 必 纠 教 师 备 用 习 题
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第二单元 物质的量 气体 摩尔体积

考试说明
1.了解定量研究的方法是化学发展为一门学科的重要 标志。理解摩尔(mol)是物质的量的基本单位,能利用物 质的量进行简单的化学计算。 2.了解物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积和阿伏加 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、 物质质量、气体体积(标准状况下)之间的关系进行有关计 算。

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网络导图

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第二单元 物质的量
考 向 互 动 探 究

气体摩尔体积

物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔 —— 知 识 梳 理 —— 一、物质的量 1.物质的量 (1)物质的量是国际单位制中7个基本物理量之一,是 用来衡量物质含有粒子数目多少的物理量。 n (2)符号:__________。 摩尔 (3)单位:__________,符号为__________。 mol 2.阿伏加德罗常数 1 mol 任何粒子的粒子数 (1)定义:把__________________________叫做阿伏 加德罗常数,通常用______________________表示。 6.02× 23mol-1 10 NA (2)符号:____________。
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探究考向一

第二单元 物质的量
考 向 互 动 探 究

气体摩尔体积

(3)单位:____________。 mol-1 (4)物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数之间的关系
N n= NA 为________________。

16NA 2 mol CO(NH2)2含有原子总数为________,含有 ________mol N,________mol H。 4 8

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第二单元 物质的量
考 向 互 动 探 究

气体摩尔体积

问题导思

①1 mol NaCl 和 1 mol HCl 所含的粒子数

相同吗? 23 -1 ②阿伏加德罗常数(NA)与 6.02×10 mol 完全相同 吗?
[答案] ①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不完全相同,原因是NA是指1 mol 任何粒子的粒子 数,即12 g 12C中含有的碳原子数,是一个真实值,而 6.02×1023是一个实验值,是阿伏加德罗常数的近似值,阿 伏加德罗常数与NA的关系相当于π和3.14的关系。

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第二单元 物质的量
考 向 互 动 探 究

气体摩尔体积

二、摩尔质量 单位物质的量的物质所具有 1.概念:____________________________的质量。 1 g/mol或g· ____。 2.符号:______,单位为________ mol- M 3.物质的量、物质的质量与摩尔质量之间的关系为
m n= M ______________。

2 mol CO(NH2)2的质量是________,所含氧原子数与 120 g 2NA ________g H2O中所含氧原子数相等,为________。 36

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第二单元 物质的量
考 向 互 动 探 究

气体摩尔体积

问题导思 摩尔质量、相对分子质量、1 mol 物质的 质量三者的区别和联系?
[答案] 1 mol物质的质量在数值上和摩尔质量相同, 二者的区别在于单位不一样,质量的单位是克或千克,而 摩尔质量的单位是g· -1或kg· -1。相对分子质量与摩 mol mol 尔质量单位不同,相对分子质量为一比值,摩尔质量单位 为g· -1,但在数值上二者相等。 mol

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第二单元 物质的量
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气体摩尔体积

【触摸高考】 高考选项正误判断
1.[2012·课标全国卷] 分子总数为 NA 的 NO2 和 CO2 混 合气体中含有的氧原子数为 2NA ( )

[答案] √

2.[2012·海南卷] 在密闭容器中加入 1.5 mol H2 和 0.5 mol N2,充分反应后可得到 NH3 分子数为 NA( )
[解析] × 因合成氨的反应为可逆反应, 不能进行到底。

3.[2012·江苏卷] 常温常压下,18 g H2O 中含有的原 子总数为 3NA( )
[答案] √
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气体摩尔体积

4.[2012·福建卷] 0.5 mol O3与11.2 L O2所含的分 子数一定相等( )

[解析] × 没有指明在标准状况下,故无法计算出11.2 L O2的物质的量。

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气体摩尔体积

—— 核心突破 ——
阿伏加德罗常数热点应用 阿伏加德罗常数是高考的“热点”问题,主要以选择 题的形式呈现。命题者往往有意设置一些陷阱,增大试题 的区分度。陷阱的设置主要有以下几个方面。 1.温度和压强 22.4 L/mol 是在标准状况(0 ℃,1.01×105 Pa)下的 气体摩尔体积。命题者有意在题目中设置非标准状况下的 气体体积,让考生误入陷阱。

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第二单元 物质的量
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气体摩尔体积

2.物质状态 22.4 L/mol 适用的对象是气体(包括混合气体)。命题 者常把一些容易忽视的液态或固态物质作为气体来命题,让 考生落入陷阱。如:在标准状况下,H2O、Br2、CH2Cl2、CHCl3、 CCl4、碳原子数大于 4 的烃为非气态。 3.物质组成 (1)单质组成:气体单质的组成除常见的双原子分子外, 还有单原子分子(如稀有气体)、三原子分子(如 O3)等。如不 注意这点,极容易误入陷阱。 18 (2)特殊物质的摩尔质量,如 D2O、T2O、 O2、P4 等; (3)特殊物质的原子个数、电子个数,如 Ne、O3、P4 等; (4)一些物质中化学键的数目,如 CH4、P4、CO2 等。

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气体摩尔体积

4.氧化还原反应 1 mol Cl2 与 H2O 或 NaOH 反应时转移电子数为 NA,1 mol Na2O2 与 CO2 或 H2O 反应时转移电子数为 NA,1 mol NO2 与 H2O 2 反应时转移电子数为 NA。 3 5.电离、水解 考查电解质溶液中微粒数目或浓度时常设计弱电解质 的电离、盐类水解方面的陷阱。如:1 L 0.1 mol/L 的 FeCl3 3+ 溶液中 Fe 的物质的量要小于 0.1 mol。 6.胶体 胶体粒子较大,由多个微粒组合而成,如一个 Fe(OH)3 胶体粒子是由多个 Fe(OH)3 微粒的集合体吸附一些粒子组成 的。
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气体摩尔体积

7.物质变化 一些物质间的变化具有一定的隐蔽性,有时需要借助方 程式分析才能挖掘出隐含的变化情况。考生若不注意挖掘隐 含变化往往会误入陷阱。如:NO2存在与N2O4的反应平衡。 8.微粒的种类 试题中所提供的情境中有多种微粒时,要明确回答的微 - 粒种类。涉及电子数时要注意根、基、离子的区别,如OH 与—OH、CH + 与—CH3等。涉及分子、质子、中子时,要注意 3 同位素原子的差异,如12C18O和14N2。
提醒 温度和压强只影响气体的体积,不影响物质的质 量和物质的量,如:2 g H2的物质的量在任何情况下都为1 mol,分子数都为NA,但体积不确定。
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气体摩尔体积

—— 典例精析 ——
例1 [2012·黄冈联考] 设NA为阿伏加德罗常数的数

值,下列说法正确的是( ) A.16 g CH4中含有4NA个C—H键 -1 + B.1 mol·L NaCl溶液含有NA个Na C.1 mol Cu与足量稀硝酸反应产生NA个NO分子 D.常温常压下,22.4 L CO2中含有NA个CO2分子

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第二单元 物质的量
考 向 互 动 探 究

气体摩尔体积

A 1个CH4中含有4个C—H键,则16 g CH4中 16 g 的C—H键数为: 4× A=4NA,A项正确;由于 N - × 16 g· mol 1 没有提供1 mol· -1 NaCl溶液的体积,则溶液所含Na+数目 L 无法确定,B项错误;根据Cu与稀硝酸的反应:3Cu+ 8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,则反应生成的 2 2 n(NO)= n(Cu),其分子数目为 NA,C项错误;常温常压 3 3 下气体的摩尔体积不为22.4 L· -1,因此22.4 L CO2所含 mol 分子数不是NA,D项错误。 [解析]

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气体摩尔体积

审题视角 解本题审题时要分析1 mol CH4分子含多少 个C—H键;Cu与足量稀硝酸反应的化学反应方程式;注意 溶液体积;使用22.4 L· -1的条件。 mol

互动探究

A 项中“16 g”改为“22.4 L” ,是否正确?

[答案] 准状况下。

提示:不正确。因为没有指明CH4是否处于标

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第二单元 物质的量
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气体摩尔体积

变式题 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,22.4 L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0.5 mol C.17.6 g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64 g

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第二单元 物质的量
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气体摩尔体积

[解析] B 本题考查的知识点是阿伏加德罗常数,意在 考查考生的分析能力和计算能力。标准状况下,二氯甲烷 为液体,A错;1个SO2分子中含有的氧原子数为2个,故氧 原子的物质的量为1 mol时,SO2的物质的量为0.5 mol,B 正确;17.6 g丙烷的物质的量为0.4 mol,而一个丙烷分子 中含有8个C—H极性共价键,故17.6 g丙烷中含有的极性共 价键为3.2 mol,C错;电解精炼铜时,阳极粗铜中往往含 有铁、锌等杂质,D错。

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气体摩尔体积

气体摩尔体积 阿伏加德罗定律 —— 知 识 梳 理 —— 1.气体摩尔体积 (1)概念:一定____________下,单位物质的量的 温度和压强 Vm ______所占的体积。符号为__________。 气体 L/mol (2)常用单位:______________。 0 ℃ (3)数值:在标准状况下(指温度为__________,压强 为____________)约为______ 22.4 __L?mol-1。 101 kPa V n=V (4)物质的量和气体摩尔体积之间的关系为_______。 m (5)影响因素:气体摩尔体积的数值不是固定不变的, 温度 压强 它决定于气体所处的___________和__________。
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探究考向二

第二单元 物质的量
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气体摩尔体积

2.阿伏加德罗定律 温度 在相同的________和________下,相同体积的任何气 压强 相同数目的分子 体都含有________________。
问题导思 标准状况下,1 mol 气体的体积是 22.4 L,

如果当 1 mol 气体的体积是 22.4 L 时, 一定是标准状况吗?
[答案] 提示:不一定;因气体的体积与温度、压强和气 体的分子数有关,非标准状况下,1 mol 气体的体积也可能 是 22.4 L。

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第二单元 物质的量
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气体摩尔体积

【触摸高考】 高考选项正误判断
1.[2012·江苏卷] 标准状况下,11.2 L CH3CH2OH 中 含有分子的数目为 0.5NA( )
[解析] × 标准状况下,CH3CH2OH 为液态,不能用气 体摩尔体积进行相关计算。

2.[2012·课标全国卷] 常温常压下,22.4 L 氯气与 足量镁粉充分反应,转移的电子数为 2NA( )
[解析] × 常温常压下,22.4 L 氯气的物质的量不是 1 mol。

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气体摩尔体积

3. [2011·全国卷Ⅱ] 46 g NO2 和 N2O4 混合气体中含有 原子总数为 3NA( )
[解析] √ 二者最简式均为 NO2, 所以 n(NO2)=1 mol, 含有原子总数为 3NA。

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气体摩尔体积

—— 核心突破 ——
1.阿伏加德罗定律有关推论
推论 公式

同温同压下,气体的体积之比 等于其物质的量之比

同温同体积下,气体的压强之 比等于其物质的量之比

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第二单元 物质的量
考 向 互 动 探 究 推论

气体摩尔体积
公式

同温同压下,相同体积的任何 气体的质量之比,等于其摩尔 质量之比 同温同压下,任何气体的密度 之比等于其摩尔质量之比

同温同物质的量的气体,压强 之比等于体积的反比

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第二单元 物质的量
考 向 互 动 探 究

气体摩尔体积

2.气体摩尔质量的求解方法 (1)标况密度法:M=22.4(L·mol-1)×ρ (g·L-1)。 (2)相对密度法:A 气体对 B 气体的相对密度 D(B) = ,如对空气:M=D(空气)×29。 (3)体积分数法: M = M1 × V1%+ M2 × V2%+??(V1%、

V2%??表示各组分的体积分数,也等于物质的量分数)。
提醒 ①阿伏加德罗定律适用于纯气体,也适用于混

合气体。 ②阿伏加德罗定律的推论实际上是其定律的灵活应用, 不必死记硬背,要根据气体的质量、密度、体积、 摩尔质量、 物质的量等进行推导。
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第二单元 物质的量
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气体摩尔体积

—— 典例精析 ——
例 2 [2013·信阳月考] 下列条件下,两种气体分子 数一定不相等的是( ) A.相同质量、不同密度的 N2O 和 CO2 B.相同体积、相同密度的 CO 和 C2H4 C.相同温度、相同压强、相同体积的 O2 和 O3 D.相同压强、相同质量的 NO2 和 N2O4
[解析] D 本题考查阿伏加德罗定律及推论。A 项中

N2O 和 CO2 的相对分子质量均为 44,故质量相同时,分子 数一定相等;B 项中 CO 和 C2H4 的相对分子质量均为 28, 体积相同、密度相同,则质量相等,故分子数相等;C 项为 同温、同压、同体积,则气体所含分子数一定相同。
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气体摩尔体积

[点评] 本题是一道应用阿伏加德罗定律的“三同定 一同”的规律解题的典型题目。但这里还需要考生灵活进 行思维,分析时要明确,质量是个绝对量,不因外界条件 而改变。

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考 向 互 动 探 究

气体摩尔体积

变式题 标准状况下,m g A 气体与 n g B 气体分子数 相等,下列说法不正确的是( ) A.标准状况下,同体积的气体 A 和气体 B 的质量比为 m∶n B.25 ℃时,1 kg 气体 A 与 1 kg 气体 B 的分子数之比 为 n∶m C.同温同压下,气体 A 与气体 B 的密度之比为 m∶n D.标准状况下,等质量的 A 与 B 的体积比为 m∶n

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考 向 互 动 探 究

气体摩尔体积

[解析] D 标准状况下,m g A 气体与 n g B 气体分子 数相等,根据阿伏加德罗定律,则 A、B 的物质的量相等, MA m 由 = ,标准状况下,同体积的 A、B 的物质的量相等, MB n 质量比等于摩尔质量之比,为 m∶n,A 项正确;等质量的 A、B 的物质的量之比等于摩尔质量的反比,为 n∶m,B 项 正确;同温同压下,气体密度之比等于摩尔质量之比,为 m∶n,C 项正确;标准状况下,等质量的 A、B 的体积比等 于物质的量之比,等于摩尔质量的反比,为 n∶m,D 项错 误。

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第二单元 物质的量

气体摩尔体积

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易错2

误入有关阿伏加德罗常数的常见陷阱

典 型 易 错 必 纠

例 设阿伏加德罗常数的数值为 NA,下列说法正确的是 ( ) A.常温常压下,1 mol 氦气含有的核外电子数为 4NA B.一定条件下,0.1 mol 铁与 0.1 mol Cl2 充分反应, 转移的电子数约为 0.3NA C.标准状况下,11.2 L 以任意比例混合的氮气和氧气 所含的原子数为 NA D.标准状况下,NA 个 NO 分子和 0.5NA 个 O2 分子混合后 气体的总体积为 22.4 L

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第二单元 物质的量

气体摩尔体积

典 型 易 错 必 纠

[解析] C 由于氦气是单原子分子,故 1 mol 氦气含有 的核外电子数为 2NA;由于 Cl2 的量不足,按 Cl 2 的量进行 计算, 转移的电子数为 0.2NA; N2 和 O2 都是双原子分子, 因 所以在标准状况下, 11.2 L 以任意比例混合的氮气和氧气所 含 的 原 子 数 为 NA ; 因 发 生 反 应 2NO + O2===2NO2 和 2NO2? ? N2O4,标准状况下,混合后气体的总体积应小 于 22.4 L。

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第二单元 物质的量

气体摩尔体积

[警示] 解本题容易犯的错误 ①注意气体单质不都是双原子分子; ②反应物过量问题; ③分析混合气体时要注意成分之间是否发生反应。
典 型 易 错 必 纠

提升 对于阿伏加德罗常数的正误判断需注意:①关 注试题中的关键词,留心有无“陷阱”;②给出物质的体 积,一看条件是否为标准状况,二看状态是否为气体,对 于气体还需注意是稀有气体(单原子分子)还是其他气体。

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气体摩尔体积

【备选理由】 对 n、mol、M、N、NA、m 等概念及其关 系的辨析是历年高考命题的重点和热点。 正文中例题概括面不 能全面,因此需要补充加强练习,以巩固所学知识。 1.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, b g 该气体在标准状况下的体积 V(L)是( 则 ) 22.4ap 22.4ab A. bN B. pN A A 22.4NAb 22.4pb C. D. aN a A
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气体摩尔体积

[解析] D 解法一 公式法:

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

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气体摩尔体积

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 b g ~ N bp pb 则:N= ,双原子分子的物质的量为 ,所以 b g a aNA 22.4pb 该气体在标准状况下的体积为 。 aNA

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气体摩尔体积

教 师 备 用 习 题

【备选理由】 对 n、M、NA、Vm、c 等概念及其关系的 辨析是历年高考命题的重点和热点。由于题目命题角度很 多,此备用题是对例题的补充。 2.设 NA 为阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是 ( ) A.1 mol 某烷烃分子中含 8 mol 氢原子,则 1 mol 该烷 烃分子中共价键数为 8NA B.标准状况下,a L 氧气和氮气的混合物中含有的分 a 子数为22.4N A C.1.4 g 乙烯分子中含有 0.05NA 个 C=C 键 D.1 mol Cl2 发生反应时,转移的电子数一定是 2NA

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气体摩尔体积

[解析] C A. 忽略了 C—C 键, 所以错; B.计算错误, aNA 应为 。C.1. 4 g 乙烯为 0.05 mol,一个分子中含一个 C 22.4 =C 键,所以正确。D.不一定,歧化反应时就转移 1NA 电 子,所以错误。

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气体摩尔体积

教 师 备 用 习 题

【备选理由】 对 n、M、NA、Vm、c 等概念及其关系 的辨析是历年高考命题的重点和热点。 例题没有填空题, 因 此需要补充加强练习,以巩固所学知识。 3.有关物质的量的计算 (1)2 mol CO(NH2)2 中含________mol C,________mol N,________mol H,所含氧原子跟________mol H2O 所含 氧原子个数相等。 (2)① 标 准 状 况 下 , 22.4 L CH4 ; ②1.5 mol NH3 ; ③1.806×1024 个 H2O;④标准状况下,73 g HCl 所含 H 原 子个数由多到少的顺序是______________。 (3)2.3 g Na 中含________mol e-,在跟足量水反应中产 生标准状况下的 H2________L。 (4)含 0.4 mol Al2(SO4)3 的溶液中, 含________mol SO2-, 4 Al3+物质的量________0.8 mol(填“>”、“<”或“=”)。
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气体摩尔体积

[答案] (1)2 4 8 2 (2)③>②>①>④ (3)1.1 1.12 (4)1.2 <

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气体摩尔体积

教 师 备 用 习 题

2.3 g [解析] (3)n(Na)= =0.1 mol, 由于 1 个 Na 原 23 g· -1 mol - 子中含有 11 个电子, 2.3 g Na 中有电子的物质的量 n(e ) 故 =11n(Na)=1.1 mol。 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ 2 mol 22.4 L 0.1 mol x 0.1 mol×22.4 L x= =1.12 L。 2 mol - (4)n(SO 2 )=3n[Al2(SO4)3]=3×0.4 mol=1.2 mol,0.4 4 mol Al2(SO4)3 中含有 0.8 mol Al3+, 由于在溶液中 Al3+水解, 故小于 0.8 mol。

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气体摩尔体积

【备选理由】 此题是阿伏加德罗定律与摩尔质量求算结 合的经典题,比较典型,可作为课堂教学例题或练习的补充 题。 4. 同温同压下测得氢气密度为 0.089 g/L, 某种有刺激性 气味的气体 X 密度为 2.857 g/L,又知此气体是三原子分子且 由两种元素组成,两元素的质量比为 1∶1。则气体 X 的化学 式为________。
[答案] SO2
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第二单元 物质的量

气体摩尔体积

[解析] 根据阿伏加德罗定律,可推出同温同压下两种 气体的密度比等于相对分子质量之比。所以,X 气体的相 2.857×2 对分子质量为 =64, 1 mol A 气体的质量是 64 g。 即 0.089 根据“三原子分子由两种元素组成”可设气体物质的 分子式是 A2B 或 AB2,又根据“两元素的质量比为 1∶1” 可知,必有一种元素的相对原子质量为 32,另一种元素的 相对原子质量为 16,即是氧元素和硫元素。
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