2020版高考化学一轮复习物质的量　气体摩尔体积学案

2020版高考化学一轮复习物质的量　气体摩尔体积学案

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 ‎[高考备考指南]‎ 考纲定位 ‎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。‎ ‎3.了解相对原子质量、相对分子质量的含义，并能进行有关计算。‎ 核心素养 ‎1.微观探析——认识物质的量在宏观与微观的桥梁作用，并从微观粒子数认识物质的多少。‎ ‎2.证据推理——在有关物质的量的计算时，通过分析、推理、数据处理等角度领悟计算的方法。‎ ‎3.模型认知——建立阿伏加德罗常数、气体摩尔体积的模型认知。‎ ‎　物质的量和摩尔质量 ‎(对应复习讲义第1页)‎ ‎1．物质的量、阿伏加德罗常数 ‎(1)基本概念间的关系 ‎(2)规范表示方法 ‎2．摩尔质量 ‎(1)含义：单位物质的量的物质所具有的质量。 ‎ ‎(2)符号为M，单位是g/mol(或g·mol－1)，表达式：M＝。‎ ‎(3)示例：Mg的摩尔质量是24__g/mol，SO2的摩尔质量是64__g/mol，CO的摩尔质量是60__g/mol。由此可知，以g/mol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质量或相对原子质量。‎ ‎　(1)相对分子质量与其摩尔质量不是同一物理量，但数值一定相同。(　　)‎ ‎(2)H2O的相对分子质量为18。(　　)‎ ‎(3)H2SO4的摩尔质量与H3PO4的摩尔质量一定相同。(　　)‎ ‎(4)1 mol氧的质量为16 g。(　　)‎ ‎(5)18 g H2O中氢原子数为2NA。(　　)‎ ‎[提示]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√‎ 角度1　有关概念的理解与判断 ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ A．18 g H2O中含有2 mol氢 B．阿伏加德罗常数是指0.012 kg碳所含有的碳原子数，其数值约等于6.02×1023‎ C．铁的摩尔质量及其相对原子质量均为56 g·mol－1‎ D．常温常压下，44 g CO2气体与46 g N2O4气体具有相同数目的氧原子 D　[A项，2 mol氢指代不明，错误；B项，0.012 kg 12C所含的碳原子数为阿伏加德罗常数，该项说法没有指明哪种碳原子，错误；C项，摩尔质量(以g·mol－1为单位)与相对分子(原子)质量在数值上相等，但单位不同，故错误；D项，44 g CO2气体与46 g N2O4气体均含有2 mol氧原子，正确。]‎ ‎2．(2019·荆州模拟)草酸(分子式为H2C2O4，沸点：150 ℃)是生物体的一种代谢产物，广泛分布于植物、动物和真菌体中。下列有关判断不正确的是(　　)‎ A．草酸的摩尔质量是90 g B．1 mol草酸中含有6.02×1023个分子 C．45 g草酸中含有1.204×1024个氧原子 D．草酸分子中C与O原子的物质的量之比为1∶2‎ A　[摩尔质量的单位为g·mol－1，注意与质量的区别。]‎ 物质的量的理解三注意 ‎(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。物质的量的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)勿忽视摩尔的使用对象：使用摩尔作单位时，必须用化学式指明粒子的种类，如1 mol H不能描述为1 mol氢等。‎ ‎(3)求算物质所含的微粒数时要注意物质的化学组成中的个数关系。角度2　微粒数、物质的量、摩尔质量的互算 ‎3．(1)0.3 mol CH4中所含质子数与________个H2O中所含质子数相等。2.4 g TO中所含 中子数为________，1.5 g CH中的电子数为________，15.6 g Na2O2中的阴离子数目为________。‎ ‎(2)12.4 g Na2R中含Na＋0.4 mol，则Na2R的摩尔质量为________，R的相对原子质量为________。含R的质量为1.6 g的Na2R，其物质的量为________。‎ ‎[解析]　(1)CH4和H2O的质子数都是10，所以H2O个数为0.3NA；TO中的中子数为14，2.4 g TO中所含中子数为1.4NA；CH中的电子数为8，1.5 g CH中的电子数为0.8NA；Na2O2中的阴离子为O，15.6 g Na2O2中的阴离子数目为0.2NA。‎ ‎(2)据电离方程式：Na2R===2Na＋＋R2－，得1 mol Na2R电离生成2 mol Na＋，题目中有Na＋0.4 mol，则有0.2 mol Na2R。‎ M(Na2R)＝＝＝62 g/mol。‎ 由Mr(Na2R)＝62，求得Ar(R)＝62－2×23＝16，‎ 已知m(R)，根据n＝，‎ 得n(R)＝0.1 mol，则n(Na2R)＝0.1 mol。‎ ‎[答案]　(1)0.3NA(或1.806×1023)　1.4NA　0.8NA　0.2NA　(2)62 g·mol－1　16　0.1 mol N、n、m的关系模板 ＝n＝⇒M＝＝　气体摩尔体积　阿伏加德罗定律 ‎(对应复习讲义第2页)‎ ‎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，符号为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101 kPa，此时，Vm＝22.4__L/mol。‎ ‎(4)Vm与M、NA的比例关系：‎ ＝＝。‎ ‎3．阿伏加德罗定律及其推论 ‎(1)阿伏加德罗定律 ⇒ 可总结为：“三同”定“一同”，即同温、同压下，同体积的任何气体具有相同的分子数。‎ ‎(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 ＝ 同温、同体积下，气体的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 ‎　(1)标准状况下，任何物质的摩尔体积一定为22.4 L/mol。(　　)‎ ‎(2)非标准状况下，任何气体的摩尔体积一定不为22.4 L/mol。(　　)‎ ‎(3)同温同压下，M气体对空气的相对密度为2，则M气体的相对分子质量为58。(　　)‎ ‎(4)在0 ℃、常压下，0.5 mol H2与0.5 mol O2和N2的混合气中分子数相同。(　　)‎ ‎(5)相同温度和压强下，1 mol N2与2 mol H2的体积比为1∶2。(　　)‎ ‎[提示]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√‎ ‎ ‎ 角度1　有关气体摩尔体积及应用的计算 ‎1．一定温度和压强下，30 L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22.4 L 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1 mol O2在该条件下的体积也为30 L A　[该条件的Vm＝30 L/mol≠22.4 L/mol，不可能是标准状况下的气体。]‎ ‎2．(1)设阿伏加德罗常数的值为NA，标准状况下，某O2和N2的混合气体m g含有b个分子，该混合气体的平均摩尔质量为________，n g该混合气体在相同状况下所占的体积是________。‎ ‎(2)标准状况下，1.92 g某气体的体积为672 mL，则此气体的相对分子质量为________。‎ ‎(3)在相同条件，将CO2和CO按1∶2体积比混合，则混合气体的相对分子质量为________。‎ ‎[解析]　(1)M＝ g/mol＝ g/mol，‎ V＝×22.4 L＝ L。‎ ‎(2)M＝＝64 g/mol。‎ ‎(3)M＝≈33.3。‎ ‎[答案]　(1) g/mol　 L　(2)64　(3)33.3‎ 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：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)。‎ 角度2　阿伏加德罗定律及其推论的应用 ‎3．一定温度和压强下，用m g的CH4、CO2、O2、SO2四种气体分别吹出四个体积大小不同的气球，下列说法中正确的是(　　)‎ A．气球②中装的是O2‎ B．气球①和气球③中气体分子数相等C.气球①和气球④中气体物质的量之比为4∶1‎ D．气球③和气球④中气体密度之比为2∶1‎ D　[相同质量(m g)，M越大，n越小，体积越小；①②③④气球装的依次是SO2、CO2、O2、CH4。]‎ ‎4．(2019·哈尔滨模拟)在甲、乙两个体积不同的密闭容器中，分别充入质量相等的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．若将压强相同改为体积相同，则甲容器中的压强比乙容器的压强大 D　[A项，n(CO)＝ mol，n(CO2)＝ mol，故N(CO)＞N(CO2)，错误；B项，n(CO)＞n(‎ CO2)，故V(甲)＞V(乙)，错误；C项，同温同压下，摩尔体积相同，错误；D项，n(CO)＞n(CO2)，在V相同时，p(甲)＞p(乙)，正确。]‎ ‎　分类突破以阿伏加德罗常数(NA)为载体的计算 ‎(对应复习讲义第3页)‎ ‎1．22.4 L/ mol的适用 ‎　(1)(2018·全国卷Ⅱ)标准状况下，11.2 L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA。(　　)‎ ‎(2)(2017·全国卷Ⅱ)标准状况下，2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NA。(　　)‎ ‎(3)(2017·全国卷Ⅲ)2.24 L(标准状况)苯在O2中完全燃烧，得到0.6NA个CO2分子。(　　)‎ ‎(4)(2016·全国卷Ⅰ)标准状况下，2.24 L CCl4含有的共价键数为0.4NA。(　　)‎ ‎(5)常温常压下，22.4 L Cl2中含有的分子数为NA。(　　)‎ ‎[提示]　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×‎ ‎2．物质的粒子组成和共价键数目 ‎(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。‎ 常见物质中的共价键数目 ‎①H2O—2、NH3—3、CH4—4。‎ ‎②CnH2n＋2中C—C：(n－1)、C—H：(2n＋2)。‎ ‎③金刚石中1 mol C形成2 mol C—C。‎ ‎④石墨中1 mol C形成1.5 mol C—C。‎ ‎⑤SiO2中1 mol SiO2中含4 mol Si—O。‎ ‎⑥苯分子中不含有C—C或C===C。‎ ‎⑦CO2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)。‎ ‎　(1)(2018·全国卷Ⅱ)常温常压下，124 g P4中所含P—P键数目为4NA。(　　)‎ ‎(2)(2018·全国卷Ⅰ)22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA。(　　)‎ ‎(3)(2018·全国卷Ⅰ)92.0 g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA。(　　)‎ ‎(4)(2017·全国卷Ⅲ)0.1 mol的11B中，含有0.6NA个中子。(　　)‎ ‎(5)(2016·全国卷Ⅰ)14 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA。(　　)‎ ‎(6)(2015·全国卷Ⅱ)60 g丙醇中存在的共价键总数为10NA。(　　)‎ ‎(7)(2015·全国卷Ⅱ)235 g核素U发生裂变反应：U＋nSr＋Xe＋10n，净产生的中子(n)数为10NA。(　　)‎ ‎(8)14 g CO与N2的混合气体中原子数为NA。(　　)‎ ‎(9)(2015·全国卷Ⅰ)18 g D2O和18 g H2O中含有的质子数均为10NA。(　　)‎ ‎[提示]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×‎ ‎(7)×　(8)√　(9)×‎ ‎3．水溶液中的粒子数目 三看— ‎ 　　　　H、O ‎　(1)(2018·全国卷Ⅰ)16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA。(　　)‎ ‎(2)(2018·全国卷Ⅱ)100 mL 1 mol·L－1 FeCl3溶液中所含Fe3＋的数目为0.1NA。(　　)‎ ‎(3)(2017·全国卷Ⅱ)1 L 0.1 mol·L－1 NH4Cl溶液中，NH的数量为0.1NA。(　　)‎ ‎(4)(2017·全国卷Ⅲ)pH＝1的H3PO4溶液中，含有0.1NA个H＋。(　　)‎ ‎(5)(2015·全国卷Ⅰ)2 L 0.5 mol·L－1亚硫酸溶液中含有的H＋数为2NA。(　　)‎ ‎(6)(2015·全国卷Ⅱ)1 L 0.1 mol·L－1的NaHCO3溶液中HCO和CO数之和为0.1NA。(　　)‎ ‎(7)1.0 L 1.0 mol·L－1的NaAlO2水溶液中含有的氧原子数为2NA。(　　)‎ ‎(8)25 ℃ 1 L pH＝3的盐酸溶液中，水电离出H＋数目为1×10－11NA。(　　)‎ ‎[提示]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×‎ ‎(7)×　(8)√‎ ‎4．氧化还原反应中电子转移数目 ‎　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1 mol Cl2转移1 mol电子，其他反应一般转移2 mol电子。二要注意变价元素，如1 mol Fe与足量盐酸反应转移2 mol 电子，而与足量稀硝酸反应转移3 mol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。‎ ‎　(1)(2017·全国卷Ⅱ)2.4 g Mg与H2SO4完全反应，转移的电子数为0.1NA。(　　)‎ ‎(2)(2016·全国卷Ⅰ)1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA。(　　)‎ ‎(3)(2015·全国卷Ⅰ)过氧化钠与水反应时，生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.2NA。(　　)‎ ‎(4)当含1 mol H2O2的双氧水与足量MnO2完全反应时转移电子数目为2NA。(　　)‎ ‎(5)粗铜电解精炼时，当阴极增重32 g时，转移的电子数为NA。(　　)‎ ‎[提示]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√‎ ‎5．“特殊反应”中粒子数目 ‎　(1)隐含“可逆反应”‎ ‎2SO2＋O22SO3，2NO2N2O4，H2＋I22HI，N2＋3H22NH3，Cl2＋H2OHCl＋HClO，PCl3＋Cl2PCl5。‎ ‎(2)隐含“浓度的变化”‎ MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，‎ Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，‎ Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。‎ ‎(3)隐含“钝化”‎ 常温下，铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸发生“钝化”。‎ ‎　(1)(2018·全国卷Ⅱ)密闭容器中，2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数为2NA。(　　)‎ ‎(2)(2018·全国卷Ⅰ)1.0 mol CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA。(　　)‎ ‎(3)(2017·全国卷Ⅱ)0.1 mol H2和0.1 mol I2于密闭容器中充分反应后，其分子总数为0.2NA。(　　)‎ ‎(4)(2017·全国卷Ⅲ)密闭容器中1 mol PCl3与1 mol Cl2反应制备PCl5(g)，增加2NA个P—Cl键。(　　)‎ ‎(5)(2016·全国卷Ⅰ)1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3数为2NA。(　　)‎ ‎(6)(2015·全国卷Ⅰ)密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应，产物的分子数为2NA。(　　)‎ ‎(7)常温下，将56 g Fe投入足量浓HNO3中生成NO2的分子数为3NA。(　　)‎ ‎(8)将足量Cu投入含有2 mol H2SO4的浓H2SO4中共热，可生成SO2的分子数为NA。(　　)‎ ‎[提示]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×‎ ‎(7)×　(8)×‎ ‎[综合训练]‎ ‎1．(2018·郑州质检)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)‎ A．1 mol甲醇分子中含有的共价键数为4NA B．25 ℃时，1.0 L pH＝13的Ba(OH)2溶液中含有的OH－数目为0.2NA C．加热条件下，20 mL 10 mol·L－1浓硝酸与足量铜反应转移电子数为0.1NA D．7.8 g由Na2S和Na2O2组成的混合物中含有阴离子的数目为0.1NA D　[由甲醇的结构式可知，1 mol甲醇分子中含有的共价键数为5NA，A项错误；25 ℃时，1.0 L pH＝13的Ba(OH)2溶液中含有的OH－数目为0.1NA，B项错误；足量铜与浓硝酸发生反应：Cu＋4HNO3(浓)Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，随着反应进行，HNO3不断被消耗，铜与稀硝酸发生反应：3Cu＋8HNO3(稀)3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，参加反应的HNO3为20×10－3 L×10 mol·L－1＝0.2 mol，消耗的铜的物质的量在0.05 mol～0.075 mol之间，则转移的电子数在0.1NA～0.15NA之间，C项错误；Na2S和Na2O2的摩尔质量均为78 g·mol－1，故7.8 g由Na2S和Na2O2组成的混合物中两者的物质的量之和为0.1 mol，含有的阴离子数目为0.1NA，D项正确。]‎ ‎2．已知阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是(　　)‎ A．32 g SO2与足量O2在一定条件下反应，转移电子的数目为NA B．500 mL 0.1 mol·L－1的MgCl2溶液中，Mg2＋所带正电荷总数为0.1NA C．标准状况下，22.4 L 14CO2与44 g 14CO2中所含分子数均为NA D．在0.1 mol NaHSO4晶体中，阳离子与阴离子总数为0.2NA D　[SO2与O2的反应是可逆反应，不能进行到底，A错误；MgCl2溶液中，Mg2＋会部分水解，无法计算Mg2＋所带正电荷总数，B错误；14CO2的摩尔质量为46 g·mol－1，44 g 14CO2的物质的量小于1 mol，C错误；NaHSO4晶体中的阳离子为Na＋，阴离子为HSO，D正确。]‎