课堂新坐标版高考化学一轮复习第1章化学计量在实验中的应用第1节物质的量气体摩尔体积教师用书.docx

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课堂新坐标版高考化学一轮复习第1章化学计量在实验中的应用第1节物质的量气体摩尔体积教师用书

第一章　化学计量在实验中的应用

第一节　物质的量　气体摩尔体积

考纲定位

考情播报

1.了解物质的量（n）及其单位摩尔（mol）、摩尔质量（M）、气体摩尔体积（Vm）、阿伏加德罗常数（NA）的含义。

2.能根据微粒（原子、分子、离子等）物质的量、数目、气体体积（标准状况下）之间的相互关系进行有关计算。

2016·全国乙卷T8/全国丙卷T11（D）

2015·全国卷ⅠT8/全国卷ⅡT10、T28

（1）

2014·全国卷ⅡT27（4）、T28（6）

2013·全国卷ⅡT9

2012·全国卷T9、T26

（2）

考点1|物质的量和摩尔质量　

[基础知识自查]

1．物质的量　阿伏加德罗常数

2．摩尔质量

（1）含义：

单位物质的量的物质所具有的质量。

（2）符号M，单位g/mol（或g·mol－1），表达式：

M＝

。

（3）示例：

Mg的摩尔质量是24g/mol，SO2的摩尔质量是64g/mol，CO

的摩尔质量是60g/mol。

由此可知，以g/mol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原子质量或相对分子质量。

[应用体验]

1．

（1）H2O的摩尔质量与1molH2O的质量在数值上相等吗？

为什么？

（2）阿伏加德罗常数与6.02×1023的意义相同吗？

为什么？

[提示]　

（1）不一定相等。

两者的单位没有指明，数值不一定相等。

（2）不相同。

阿伏加德罗常数是一物理量，单位为mol－1，数值约为

6.02×1023；而6.02×1023只是一个数值。

2．某气体的摩尔质量为Mg/mol，分子数目为N，质量是mg，阿伏加德罗常数为NA，m（C）为一个12C原子质量。

试说明下列各式所表示的意义。

（1）

：

__________________________________________________。

（2）

：

__________________________________________________。

（3）

：

_____________________________________________。

[提示]　

（1）气体的物质的量　

（2）一个气体分子的质量　

（3）气体的相对分子质量

[考点多维探究]

角度1　与物质的量有关概念的理解

1．下列说法正确的有________（填序号）。

①1mol不同的物质，其质量不一定相等

②“物质的量”是国际单位制中的一个基本单位

③0.012kg12C中所含的碳原子数为NA

④1mol任何物质都含有约6.02×1023个分子

⑤H2SO4的摩尔质量为98g

⑥1molH3PO4分子中含有3NA个H、NA个P和4NA个O

⑦阿伏加德罗常数是一固定常数，没有单位，约为6.02×1023

⑧2molNa2CO3固体中含有2NA个Na2CO3分子

⑨1mol氨气中含有1mol氮和3mol氢

⑩H2SO4的相对分子质量等于H2SO4的摩尔质量

[解析]　②物质的量不是单位；④物质不一定由分子构成，也可能由原子或离子构成；⑤摩尔质量的单位为g/mol；⑦NA有单位mol－1；⑧Na2CO3固体中不含分子；⑨1mol氮、3mol氢所指粒子不明确，应为1molN、3molH；⑩摩尔质量的单位没有指明。

[答案]　①③⑥

（1）使用摩尔作单位时，必须用化学式指明粒子的种类，如1molH不能描述为1mol氢等。

（2）摩尔质量、相对分子（原子）质量、1mol物质的质量三者是三个不同的物理量，具有不同的单位。

如Fe的摩尔质量为56g·mol－1，Fe的相对原子质量为56，1molFe的质量为56g。

（3）离子化合物中含有阴、阳离子，不含有分子。

角度2　N、NA、n、m、M等物理量的计算与判断

2．（2017·渝中区联考）某硫原子的质量是ag,12C原子的质量是bg，若NA只表示阿伏加德罗常数的数值，则下列说法中正确的是（　　）

【导学号：

********】

①该硫原子的相对原子质量为

②mg该硫原子的物质的量为

mol

③该硫原子的摩尔质量是aNAg

④ag该硫原子所含的电子数为16NA

A．①③　　B．②④　　

C．①②　D．②③

C　[①Mr（S）＝

＝

；②n（S）＝

mol＝

mol；③M（S）＝aNAg/mol；④ag该硫原子所含的电子数为16。

]

3．完成下列计算与判断。

（1）49gH2SO4中含有氧原子数为________。

（2）含0.4molAl2（SO4）3的溶液中，含________molSO

，Al3＋的物质的量________（填“>”“<”或“＝”）0.8mol。

（3）1L0.1mol·L－1的CH3COOH溶液中，n（CH3COOH）________0.1mol，n（CH3COO－）________0.1mol（填“大于”“小于”或“等于”）。

（4）25℃，1LpH＝10的Na2CO3溶液中，水电离出的OH－数目为________。

（5）1L0.1mol/L的Na2CO3溶液中n（Na＋）＝________mol,n（CO

）＋n（HCO

）＋n（H2CO3）＝________mol。

（6）0.25mol某气体M的质量为16g，则M的摩尔质量为________，M的相对分子质量为________。

（7）48gRO

中，核外电子总数比质子总数多6.02×1023个，则R原子的摩尔质量为________。

（8）2.2gD

O中所含中子和质子的物质的量分别为________、________。

[解析]　

（2）Al3＋在水中发生水解反应，故物质的量小于0.8mol。

（3）CH3COOH为弱酸，部分电离。

（4）c（OH－）H2O＝c（OH－）＝1×10－4mol/L，

n（OH－）＝1L×1×10－4mol/L＝10－4mol，

N（OH－）＝10－4NA。

（5）根据物料守恒可知：

n（Na＋）＝2[n（CO

）＋n（HCO

）＋n（H2CO3）]＝0.2mol。

（6）M（M）＝

＝64g/mol。

（7）

×2＝

，

解得：

M（R）＝32。

（8）n（中子）＝

×（2＋10）mol＝1.2mol，

n（质子）＝

×（2＋8）mol＝1.0mol。

[答案]　

（1）2NA或1.204×1024　

（2）1.2　<　（3）小于

小于　（4）6.02×1019或10－4NA　（5）0.2　0.1　（6）64g/mol

64　（7）32g/mol　（8）1.2mol　1.0mol

物质的量（n）的桥梁作用

N

n

m

考点2|气体摩尔体积　阿伏加德罗定律

[基础知识自查]

1．影响物质体积大小的因素

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，单位是L/mol（或L·mol－1）；基本表达式是Vm＝

。

（2）影响因素：

气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它取决于气体所处的温度和压强。

温度越高，压强越小，气体摩尔体积越大。

（3）特例：

标准状况是指温度为0℃，压强为101kPa，此时，Vm＝22.4_L/mol。

3．阿伏加德罗定律

可总结为：

“三同”定“一同”，即同温、同压、同体积的气体，具有相同的分子数。

[应用体验]

1．

（1）标准状况下，任何气体的摩尔体积均为22.4L/mol，能否说明气体的摩尔体积为22.4L/mol时一定处于标准状况下？

为什么？

（2）任何物质在同温同压下，1mol物质所占的体积一定相同吗？

[提示]　

（1）不一定。

若升高温度增大压强，气体体积可能不变。

（2）不一定。

2．如图所示三只气球，其中A、B的体积均为1.12L，则A、B中气体的物质的量________是0.05mol（填“一定”或“不一定”）；标准状况下，A、B气球中的分子个数比是________；在相同温度和压强下，A、C气球中气体的质量相同，则两气球的体积之比是________。

[提示]　不一定　1∶1　2∶1

[考点多维探究]

角度1　气体摩尔体积和阿伏加德罗定律的含义

1．下列说法正确的是________（填序号）。

①标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约为22.4L

②标准状况下，28gCO与N2的混合气体的体积约是22.4L

③常温常压下，36.5gHCl气体的物质的量为1mol

④常温常压下，1molNH3的体积大于22.4L

⑤同温同压下，11.2LCl2和11.2LSO2气体含有的原子数相同

⑥标准状况下，18gH2O的体积为22.4L

⑦同温同压下，5L氧气与5L氖气含有的原子数相同

⑧同温同压下，质量相同的氧气和臭氧的体积相同

[解析]　①项，未指明气体；⑤项，Cl2与SO2分子中含有的原子数不同；⑥项，标况下，H2O为非气体；⑦项，O2与Ne含有的原子数不同；⑧项，氧气与臭氧的构成不同，质量相同时物质的量不同，体积不同。

[答案]　②③④

2．一定温度和压强下，30L某种气态纯净物中含有6.02×1023个分子，这些分子由1.204×1024个原子构成，下列有关说法中不正确的是（　　）

A．该温度和压强可能是标准状况

B．标准状况下，该纯净物若为气态，其体积约是22.4L

C．该气体中每个分子含有2个原子

D．若O2在该条件下为气态，则1molO2在该条件下的体积也为30L

A　[若为标准状况，6.02×1023个气态分子的体积应为22.4L，不是30L。

]

（1）涉及体积数值时要注意气态、温度和压强（0℃、101kPa）能否使用“22.4L/mol”。

（2）涉及体积比时要注意同温同压条件。

角度2　阿伏加德罗定律及其推论的应用

3．（2017·长沙模拟）等温等压下，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13∶13∶14

B．密度之比14∶14∶13

C．质量之比1∶1∶1

D．原子数之比1∶1∶1

B　[质子数相等的CO、N2、C2H2的物质的量之比为1∶1∶1。

]

4．（2017·哈尔滨模拟）在甲、乙两个体积不同的密闭容器中，分别充入质量相同的CO、CO2气体时，两容器的温度和压强均相同，则下列说法正确的是（　　）

A．充入的CO分子数比CO2分子数少

B．甲容器的体积比乙容器的体积小

C．CO的摩尔体积比CO2的摩尔体积小

D．甲中CO的密度比乙中CO2的密度小

D　[质量相同的CO和CO2的物质的量之比为11∶7，在温度和压强相同时体积比为11∶7，但摩尔体积相同。

]

5．在一定温度下，向一固定容积的密闭容器中充入1molN2和3molH2发生反应，达到平衡时，N2的转化率为25%，则反应前后的压强之比为________。

[解析]　　　N2　＋　3H2　　2NH3

起始：

　　　1mol3mol0

转化：

　　0.25mol0.75mol0.5mol

平衡：

　　0.75mol2.25mol0.5mol

故：

＝

＝

＝

。

[答案]　8∶7

角度3　以“物质的量”为核心的计算

6．NA代表阿伏加德罗常数。

已知C2H4和C3H6的混合物的质量为ag，则该混合物（　　）

【导学号：

********】

A．所含共用电子对数目为（

＋1）NA

B．所含碳氢键数目为

C．燃烧时消耗的O2一定是

L

D．所含原子总数为

B　[同质量的C2H4或C3H6中所含共用电子对数目或碳氢键数目相等，故可知14g混合物中含有共用电子对数目、碳氢键数目分别为3NA、2NA。

ag混合物中含有共用电子对数目为

NA；ag混合物中含有碳氢键数目为

NA＝

；不知反应所处的温度、压强，无法求算反应消耗氧气的体积；二者最简式相同，均为CH2，因此ag混合物中所含原子总数为

。

]

7．

（1）设阿伏加德罗常数为NA，标准状况下，某O2和N2的混合气体mg含有b个分子，则ng该混合气体在相同状况下所占的体积是________L。

（2）标准状况下，1.92g某气体的体积为672mL，则此气体的相对分子质量为________。

（3）在一定条件下，mgNH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O（g），按要求填空。

①若所得混合气体对H2的相对密度为d，则混合气体的物质的量为________。

NH4HCO3的摩尔质量为________（用含m、d的代数式表示）。

②所得混合气体的密度折合成标准状况为ρg·L－1，则混合气体的平均摩尔质量为________。

③在该条件下，所得NH3、CO2、H2O（g）的体积分数分别为a%、b%、c%，则混合气体的平均相对分子质量为________。

[解析]　

（1）

＝

g/mol＝

g/mol，

V＝

×22.4L＝

L。

（2）M＝

＝64g/mol。

（3）因为NH4HCO3（s）===NH3（g）＋CO2（g）＋H2O（g）

①M（混）＝2d⇒n（混）＝

mol，

⇒M（NH4HCO3）＝2d×3＝6dg·mol－1。

②

（混）＝22.4ρg·mol－1。

③n（NH3）∶n（CO2）∶n（H2O）＝a%∶b%∶c%，

（混）＝17a%＋44b%＋18c%。

[答案]　

（1）

（2）64

（3）①

mol　6dg·mol－1

②22.4ρg·mol－1

③17a%＋44b%＋18c%

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：

＝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）。

专项突破1　以NA为载体的微观计算与判断

命题点1　22.4L/mol的适用条件分析

（1）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、CxHy（x>4）、乙醇、乙酸等。

（2）要注意物质的质量、摩尔质量、微粒个数不受外界条件的影响。

[考题重组1]　下列说法正确的是________（填序号）。

①（2015·广东高考）标准状况下，22.4LN2和H2混合气中含NA个原子

②（2014·广东高考）标准状况下，22.4L氨水含有NA个NH3分子

③（2016·江苏高考）常温常压下，22.4LCl2中含有的分子数为6.02×1023个

④（2016·四川高考）标准状况下，5.6LCO2气体中含有的氧原子数为0.5NA

⑤标准状况下，NA个CCl4分子占有的体积为22.4L

⑥常温常压下，22.4LH2含有的分子数小于NA

⑦标准状况下，11.2L己烷含有的氢原子数为7NA

⑧常温常压下，46gNO2与N2O4的混合气体中含有的原子数为3NA

[解析]　①标准状况下，22.4L（即1mol）N2和H2的混合气体，含有原子数应为2NA；②氨水为溶液，无法用22.4L/mol计算其物质的量；③常温常压下，22.4LCl2不是1mol；⑤标况下，CCl4为非气态；⑦标况下，己烷为液态。

[答案]　④⑥⑧

命题点2　一定量的物质中粒子数目的分析

（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

①D

O（M＝20，中子数10），H

O（M＝20，中子数10）。

②稀有气体分子为单原子分子。

③—OH与OH－中含有的电子数不同。

（2）等质量的最简式相同的物质含有的原子数相同，如NO2与N2O4，C2H4与C3H6，O2与O3。

（3）等质量的摩尔质量相同的物质含有的分子数相同，如N2与CO，CO2与N2O，H2SO4与H3PO4。

（4）等物质的量的NO2与SO2中氧原子数相同。

[考题重组2]　下列说法不正确的是________（填序号）。

①（2015·全国卷Ⅰ）18gD2O和18gH2O中含有的质子数均为10NA

②（2015·四川高考）2.0gH

O与D2O的混合物中所含中子数为NA

③（2016·全国乙卷）14g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA

④（2013·全国卷Ⅱ）1mol的羟基与1mol的氢氧根离子所含电子数均为9NA

⑤（2012·课标卷）28g乙烯和环丁烷（C4H8）的混合气体中含有的碳原子数为2NA

⑥（2012·课标卷）常温常压下，92gNO2和N2O4的混合气体中含有的原子数为6NA

⑦12g金刚石和石墨混合物中含有的碳原子数为NA

⑧标准状况下，11.2L氖气分子中含有的原子数为NA

⑨49gH3PO4和H2SO4的混合物中氧原子数为2NA

[解析]　①18gD2O和18gH2O的物质的量不相同，则含有的质子数不相同；

②H

O与D2O的摩尔质量均为20g/mol，含有的中子数均为10，故2.0g混合物中含有的中子数为NA；

③二者最简式均为CH2，故14gCH2中含H原子数为2NA；

④—OH与OH－含有的电子数不同；

⑤乙烯与C4H8的最简式相同即CH2，故28g混合气体中含CH2的物质的量为2mol，即含有的碳原子数为2NA；

⑥NO2与N2O4的最简式均为NO2；

⑦金刚石和石墨均由C原子构成，等质量时含有的C原子数相同；

⑧氖气分子为单原子分子；

⑨H3PO4与H2SO4的摩尔质量均为98g/mol。

[答案]　①④⑧

命题点3　一定量的物质中共价键数目的分析

常见物质中的共价键数目

（1）H2O—2、NH3—3、CH4—4。

（2）CnH2n＋2中C—C：

（n－1）、C—H：

（2n＋2）。

（3）金刚石中1molC形成2molC—C。

（4）石墨中1molC形成1.5molC—C。

（5）SiO2中1molSiO2中含4molSi—O。

（6）苯分子中不含有C—C或C===C。

（7）CO2中C===O为2个。

（8）乙醇分子：

C—H（5个），C—C（1个），C—O（1个），O—H（1个）。

[考题重组3]　下列说法正确的是________（填序号）。

①（2016·全国乙卷）标准状况下，2.24LCCl4含有的共价键数为0.4NA

②78g苯含有C===C的数目为3NA

③常温下，8gCH4含有2NA个C—H

④12g金刚石中含有的共价键数为4NA

⑤34gNH3中含N—H数目为2NA

⑥标况下，2.24L乙烷中含共价键数为0.7NA

⑦常温下，58gC4H10中含有共价键数为14NA

⑧30gSiO2中含有Si—O数目为2NA

⑨23g乙醇中含有的共价键数为4NA

[解析]　①标况下，CCl4为液态；②苯分子中不含有C===C；③共价键数为

×4NA＝2NA；④12gC形成C—C2NA；⑤N—H为6NA；⑥1个C2H6分子中共价键为7，故0.1mol乙烷含共价键0.7NA；⑦1molC4H10中含有共价键数为13NA；⑧1molSiO2中含4NASi—O；⑨1mol乙醇（CH3CH2OH）中含有8NA共价键。

[答案]　③⑥⑧⑨

命题点4　电解质溶液中的粒子数目分析

判断电解质溶液中的粒子数目时注意“三看”：

一看是否有弱电解质的电离；二看是否有弱离子的水解；三看是否指明了溶液的体积；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，都会导致粒子数目减少。

同时还应注意溶剂水中H、O原子数目。

[考题重组4]　下列说法正确的是________（填序号）。

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

②（2013·全国卷Ⅱ）1.0L1.0mol·L－1的NaAlO2水溶液中含有的氧原子数为2NA

③室温下，1LpH＝13的NaOH溶液中，由水电离的OH－离子数目为0.1NA

④1L0.5mol/L的Na2CO3溶液中阴阳离子总数大于1.5NA

⑤1L0.1mol/L的NaHS溶液中HS－和S2－的离子数之和为0.1NA

⑥（2016·四川高考）0.1L0.5mol/LCH3COOH溶液中含有的H＋数为0.05NA

⑦100g17%的氨水中含有NH3·H2O数目为NA

⑧1L0.5mol/L的NaClO溶液中ClO－的数目小于0.5NA

[解析]　①H2SO3为弱酸，不能完全电离；②H2O中也含有氧原子；③由水电离出的c（OH－）＝c（H＋）＝10－13mol/L，故1L溶液中水电离出的OH－为10－13NA；④CO

水解生成HCO

和OH－，阴离子数目增多；⑤根据物料守恒知n（HS－）＋n（H2S）＋n（S2－）＝0.1mol；⑥CH3COOH溶液不完全电离，含有的H＋数小于0.05NA；⑦氨水中还存在NH3和NH

；⑧ClO－水解，数目减少。

[答案]　④⑧

命题点5　氧化还原反应中转移电子数计算分析

电子转移（得失）数目的问题分析，要做到“三注意”：

一要注意是否发生歧化反应，如Cl2与NaOH发生歧化反应时1molCl2转移1mol电子，其他反应一般转移2mol电子。

二要注意变价元素，如1molFe与足量盐酸反应转移2mol电子，而与足量硝酸反应转移3mol电子。

三要注意过量问题，如FeBr2溶液中通入少量Cl2与足量Cl2，转移的电子数是不一样的。

[考题重组5]　下列说法正确的是________（填序号）。

①（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

②（2015·广东高考）3mol单质Fe完全转变为Fe3O4，失去8nA个电子

③（2015·四川高考）50mL12mol/L盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为0.3NA

④（2016·四川高考）2.4gMg在足量O2中燃烧，转移的电子数为0.1NA

⑤（2012·课标卷）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

⑥5NH4NO3

2HNO3＋4N2↑＋9H2O反应中，生成28gN2时，转移的电子数目为3.75NA

⑦标准状况下，3.36LNO2与水充分反应转移的电子数为0.05NA

⑧1molNa与足量O2反应，生成Na2O和Na2O2的混合物，转移的电子数为NA

[解析]　③盐酸不能完全反应，转移的电子数小于0.3NA；④N（e－）＝

mol×2NAmol－1＝0.2NA；⑤常温常压下，22.4LCl2的物质的量小于1mol；⑦N（e－）＝

×

×（5－4）NA＝0.1NA。