备战2021 高考化学 考点05 物质的量 气体摩尔体积（原卷版）

备战2021 高考化学 考点05 物质的量 气体摩尔体积（原卷版）

考点 05 物质的量 气体摩尔体积 一、物质的量与阿伏加德罗常数一、物质的量与阿伏加德罗常数 1．物质的量 （1）物质的量 表示含有一定数目粒子的集合体，符号为 n。物质的量是一个物理量，与质量一样，不受外界条件的影响。 例如：任何条件下，2 g H2 的物质的量必为 1 mol，所含分子数必为 NA；1 mol H2 在任何条件下质量必 为 2 g，分子数必为 NA。 （2）摩尔 摩尔是物质的量的单位，简称摩，符号为 mol。 例如：1 mol 粒子集体所含的粒子数与 0.012 kg 12C 中所含的碳原子数相同，约为 6.02×1023。 摩尔的使用标准：在用摩尔量度微观粒子时，一定要指明微观粒子的种类（或用能表明粒子种类的化 学式表示）。 例如：1 mol Fe、1 摩尔铁原子、1 mol Fe2+、1 mol 亚铁离子的表示方法都正确，而 1 摩尔铁中的粒子 种类是铁原子还是铁离子，指代不明，所以这种表示方法错误。 2．阿伏加德罗常数 1 mol 任何粒子含有的粒子数叫做阿伏加德罗常数，通常用 6.02×1023 mol−1 表示。 符号：NA，即 NA=6.02×1023 mol−1。 3．粒子数 符号：N 物质的量（n）、粒子数（N）、阿伏加德罗常数(NA)之间的计算公式： A Nn N  4．摩尔质量 （1）单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量，符号为 M，常用的单位是 g/mol （或 g· mol−1）。 摩尔质量、质量、物质的量之间的计算关系： mM n  （2）数值：某粒子的摩尔质量以 g·mol−1 为单位时，其在数值上等于该粒子的相对原子质量或相对分 子质量。 例如：M(O2)=32 g· mol−1 M(Fe)=56 g· mol−1 特别提醒 （1）物质的量是计量微观粒子的物理量，只适用于微观粒子。 （2）粒子指微观粒子，一般包括分子、原子、原子团、离子等。1 mol 任何粒子的粒子数等于阿伏加 德罗常数，因此粒子数 N=n×NA。 （3）混合物的平均摩尔质量，当以 g·mol−1 为单位时，其在数值上等于该混合物的平均相对分子质量。 二、气体摩尔体积二、气体摩尔体积 1．概念 单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积，符号为 Vm。 常用的单位有 L/mol (或 L·mol−1)、m3/mol (或 m3·mol−1)。 2．数值 在标准状况（0℃、101 kPa）下，气体摩尔体积约为 22.4 L/mol(或 22.4 L·mol−1)。 3．计算关系 物质的量、气体体积、气体摩尔体积之间的关系为 m Vn V  。 4．影响因素 气体摩尔体积受温度与压强的影响，在非标准状况的条件下，其数值可能不等于 22.4。因此，使用标准 状况下的气体摩尔体积计算气体的体积时，要注意题给条件是否为标准状况。 知识拓展 （1）决定气体体积大小的因素：①气体粒子数的多少；②气体粒子间平均距离的大小。气体分子间的 平均距离比分子本身的直径大得多，因此，当气体的物质的量（粒子数）一定时，决定气体体积大小的主 要因素是粒子间的平均距离。 （2）影响气体分子间平均距离大小的因素：温度和压强。温度越高，体积越大；压强越大，体积越小。 当温度和压强一定时，气体分子间的平均距离大小几乎是相等的，故当气体的物质的量（粒子数）一定时， 其体积是一个定值。 （3）在常温常压下，气体分子间的平均距离比标准状况下的大，所以常温常压下，气体的 Vm＞22.4 L·mol−1。 （4） m Vn V  同样适用于混合气体的计算。 （5）标准状况下，非气态物质有 H2O、SO3、戊烷、苯、CCl4、氟化氢等。 三、阿伏加德罗定律及其推论三、阿伏加德罗定律及其推论 1．阿伏加德罗定律 在同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子，人们将这一结论称为阿伏加德罗定律。 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。 2．阿伏加德罗推论 前提条件 结论 公式 语言叙述 T、p 相同 1 1 2 2 V n V n  同温同压下，两气体的体积之比等于其物质的量 之比 T、p 相同 1 1 2 2 M M    同温同压下，两气体的密度之比等于其摩尔质量 （或相对分子质量）之比 T、V 相同 1 1 2 2 p n p n  同温同体积下，两气体的压强之比等于其物质的 量之比 T、p、m 相同 1 2 2 1 V M V M  同温同压同质量下，两气体的体积与其摩尔质量 （或相对分子质量）成反比 T、V、m 相同 1 2 2 1 p M p M  同温同体积同质量下，两气体的压强与其摩尔质 量（或相对分子质量）成反比 考向一 有关阿伏加德罗常数 NA 的考查 典例 1 NA 代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（ ） A．常温常压下，124gP4 中所含 P—P 键数目为 4NA B．100mL1mol·L−1FeCl3 溶液中所含 Fe3+的数目为 0.1NA C．标准状况下，11.2L 甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为 2NA D．密闭容器中，2molSO2 和 1molO2 催化反应后分子总数为 2NA 1．设 NA 为阿伏加德罗常数值。下列有关叙述正确的是 A．28 g 乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为 4NA B．常温常压下，22.4 L 的甲烷所含的分子数为 NA C．1 mol 甲基(—CH3)所含电子数为 10NA D．标准状况下，4.48 L CCl4 含有的共价键数为 0.8NA 解答有关阿伏加德罗常数类题目的“三”个步骤 （1）看：看所给数据是体积、质量还是物质的量。 如果所给数据是质量或物质的量，该类数据不受外界条件的限制。 （2）定：确定对象是气体、固体还是液体。如果是气体，要注意外界条件是否为“标准状况”。 （3）算：根据所求内容进行计算，在求算时要注意： ①不要直接利用溶液的浓度代替指定物质的物质的量进行计算。 ②同种物质在不同的氧化还原反应中“角色”可能不同，电子转移数目也可能不同，不能一概而论。如 Cl2 与 NaOH、Fe 的反应，Fe 与 Cl2、S 的反应。 考向二 有关粒子数目的计算，基本概念的理解与应用 典例 1 下列叙述中，错误的是 A．阿伏加德罗常数的符号为 NA，其近似值为 6.02×1023 mol－1 B．等物质的量的 O2 与 O3，所含氧原子数相同 C．在 0.5 mol Na2SO4 中，含有的 Na＋数约是 6.02×1023 D．摩尔是物质的量的单位 2．下列有关说法中错误的是 A．1 mol X 物质的质量即为 X 的摩尔质量 B．原子质量为 a g 的 AZX，其相对原子质量为 aNA(NA 为阿伏加德罗常数的值) C．若硫的某种化合物 SB2 的相对分子质量为 M，则 1 mol B 的质量为(0.5M－16)g D．磷酸的摩尔质量以 g·mol－1 为单位时，与 NA 个磷酸分子的质量在数值上相等 考向三 气体体积与其他物理量的换算 典例 1 下列说法正确的是 A．1 mol 任何气体的气体摩尔体积都约为 22.4 L·mol－1 B．20 ℃、1.0×105 Pa 时，同体积的 O2 与 CO2 含有相同的分子数 C．当 1 mol 气态物质的体积为 22.4 L 时，该气体一定处于标准状况 D．2 mol 气体的体积约为 44.8 L 3．现有 mg 某气体，它由双原子分子构成，摩尔质量为 Mg·mol-1。若阿伏加德罗常数用 NA 表示，则： (1)该气体的物质的量为______mol。 (2)该气体所含原子总数为______个。 (3)该气体在标准状况下的体积为________L。 (4)该气体溶于 1L 水中(不考虑反应)，其溶液中溶质的质量分数为______。 (5)下列所含分子数由多到少的排列顺序是___________。 A．标准状况下 33.6LH2 B．所含电子的物质的量为 4mol 的 H2 C．20℃.45gH2O D．常温下，16gO2 与 14gN2 的混合气体 E．含原子总数约为 1.204×1024 的 NH3 气体摩尔质量的求解方法 考向四 阿伏加德罗定律及其推论的应用 典例 1 设阿伏伽德罗常数的符号为 NA，标准状况下某种 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（L）是 A． A 22.4nb N B． A 22.4mb nN C． A22.4n mb N D． A 22.4nb mN 4．如图所示，两个连通容器用活塞分开，在同温同压下，左右两室（体积相同）分别充入 NO 和 O2 后，打 开活塞，使 NO 与 O2 充分反应．下列判断正确的是（不考虑 NO2 转化为 N2O4） A．打开活塞前左右两室分子数相同 B．反应前后 NO 室压强相同 C．最终容器内气体物质的质量比开始小了 D．最终容器内无 O2 存在 （1）阿伏加德罗定律的推论只需记住 pV=nRT 即可。p 为压强，V 为体积，n 为物质的量，R 为常数，T 为 热力学温度。 （2）阿伏加德罗定律及其推论适用于任何气体，包括混合气体，不适用于非气体。 （3）“在标准状况下，1 mol 任何气体的体积都约为 22.4 L”或“在标准状况下，气体摩尔体积约为 22.4 L·mol−1” 是阿伏加德罗定律的特定情况。 考向五 以物质的量为核心的计算方法 1．差量法 在化学反应过程中，反应前后固体的质量（或气体的体积）产生差量，差量与化学方程式的化学计量 数成比例，利用这种比例快速求得反应物的量或生成物的量的方法叫差量法。 此类题的解题思路为 典 例 1 16 mL 由 NO 与 NH3 组 成 的 混 合 气 体 在 催 化 剂 作 用 下 于 400 ℃ 左 右 可 发 生 反 应 ： 6NO+4NH3 5N2+6H2O(g)，达到平衡时在相同条件下气体体积变为 17.5 mL，则原混合气体中 NO 与 NH3 的物质的量之比有四种情况：①5∶3、②3∶2、③4∶3、④9∶7。其中正确的是 A．①② B．①④ C．②③ D．③④ 【方法指导】 1．所谓“差量”就是指反应过程中反应物的某种物理量之和(始态量)与同一状态下生成物的相同物理量 之和(终态量)的差，这种物理量可以是质量、物质的量、气体体积、气体压强、反应过程中的热效应等。 2．计算依据：化学反应中反应物或生成物的量与差量成正比。 3．解题关键：一是明确产生差量的原因，并能根据化学方程式求出理论上的差值(理论差量)。二是结 合题中的条件求出或表示出实际的差值(实际差量)。 2．极值法 极值法是一种重要的数学思想和分析方法。化学上所谓“极值法”就是对数据不足而感到无从下手的计算 或混合物组成判断的题目，采用极端假设(即为某一成分或者为恰好完全反应)的方法以确定混合体系中各物 质的名称、质量分数、体积分数，这样使一些抽象的复杂问题具体化、简单化，可达到事半功倍之效果。 具体应用 当题干缺少条件无法列方程组求解时，可先用极值法依据化学方程式求解得到答案的极值 a 值、 b 值，正确答案 c 值应位于 a 值、b 值之间，即 a 值﹥c 值﹥b 值（或 b 值﹥c 值﹥a 值）。 典例 2 在含有 a g HNO3 的稀硝酸中，加入 b g 铁粉充分反应，铁全部溶解并生成 NO，有 4 a g HNO3 被 还原，则 a∶b 不可能为 A．2∶1 B．3∶1 C．4∶1 D．9∶2 3．关系式法 （1）解题关键：正确寻找出已知量和未知量之间的物质的量关系。 （2）建立关系式的方法 ①利用化学式找关系式，如 Na2SO4 与它所含的各粒子之间的比例关系为 Na2SO4~2Na+~ 2 4SO  ~4O。 ②原子守恒法 如 NH3 经催化氧化并用水吸收反应产物的过程： 4NH3+5O2 4NO+6H2O 2NO+O2 2NO2 3NO2+H2O 2HNO3+NO 经多次氧化和吸收，由 N 元素守恒知：NH3~HNO3。 ③得失电子守恒法 上述过程中，NH3 8e 失 HNO3，O2 4e 得 2 2 O  。 由得失电子总数相等知，NH3 经氧化等一系列过程生成 HNO3，NH3 和 O2 的关系为 NH3~2O2。 典例 3 5.85 g NaCl 固体与足量浓 H2SO4 和 MnO2 共热，逸出的气体又与过量 H2 发生爆炸反应，将爆炸后 的气体溶于一定量水后再与足量锌作用，最后可得 H2________ L(标准状况)。 1．下列叙述错误的是( ) ①摩尔是国际单位制中七个基本物理量之一； ②1 mol 任何物质都含有约 6.02×1023 个原子；③6.02×1023 就 是阿伏加德罗常数；④氢原子的摩尔质量是 1 g；⑤HCl 的摩尔质量等于 1 mol HCl 分子的质量；⑥1 mol CO2 中含有 1 mol 碳和 2 mol 氧。 A．①②③ B．②③④ C．②③④⑥ D．全部 2．下列对于“摩尔”的理解正确的是 A．摩尔是国际科学界建议采用的一种物理量 B．摩尔是物质的量的单位，简称摩，符号为 mol C．1mol 氧气含 1mol 氧原子 D．1mol 氢含 6.02×1023 个 H2 3．下列叙述正确的是 A．24 g 镁与 27 g 铝中，含有相同的质子数 B．同等质量的氧气和臭氧中，电子数相同 C．1 mol 重水与 1 mol 水中，中子数比为 2∶1 D．1 mol 乙烷和 1 mol 乙烯中，化学键数相同 4．下列关于阿伏加德罗常数的说法中正确的是（ ） A．6.02×1023 叫做阿伏加德罗常数 B．0.012kg12C 含有的碳原子数就是阿伏加德罗常数值 C．含有阿伏加德罗常数值个微粒的物质是 1 摩尔 D．1 摩尔氯含有 6.02×1023 个氯分子 5．冬季的降雪给交通带来了诸多不便，其中醋酸钾（CH3COOK）是融雪效果最好的融雪剂，下列关于醋 酸钾或醋酸的说法正确的是（ ） A．1molCH3COOK 的质量为 98g/mol B．CH3COOH 摩尔质量就是它的相对分子质量 C．一个 CH3COOH 的质量约为 23 60 6.02 10 g D．含有 6.02×1023 个碳原子的 CH3COOK 的物质的量是 1mol 6．用 NA 表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．CO 的摩尔质量是 28 g B．常温常压下，1 mol N2 的体积是 22.4 L C．18 g H2O 中含有的氢原子总数为 2NA D．0.1 mol/L Na2SO4 溶液中，Na+的物质的量浓度为 0.1 mol/L 7．在两个容积相同的容器中，一个盛有 HCl 气体，另一个盛有 H2 和 Cl2 的混合气体。在同温同压下，两容 器内的气体一定具有相同的是 A．相对分子质量 B．分子数 C．质量 D．密度 8．等质量的①CH4、②H2、③HC1、④SO2 四种气体，在标准状况下体积由大到小的顺序是 A．②>①>③>④ B．④>③>①>② C．③>②>④>① D．①>④>②>③ 9．有关阿伏伽德罗常数，下列说法正确的是( ) A．1 mol OD－和 17 g -OH 所含的质子与中子均为 9NA B．在标准状况下，4.48 L 甲烷的氯代物分子含原子数目为 NA C．8.8 g 乙酸乙酯中含共用电子对的数目为 1.3NA D．7.8 g Na2S 与 Na2O2 的混合物，含离子总数为 0.3NA 10．NA 是阿伏伽德罗常数的值，下列说法不正确的是 A．2gH218O 与 D216O 的混合物中所含中子、电子数目均为 NA B．1molFeBr2 与 1molCl2 反应时转移的电子数为 2NA C．1L0.1mol/LCH3OH 溶液中含有的 H-O 键的数目为 0.1NA D．甲醛(HCHO)和乙酸的混合物 3.0g，含有的原子数为 0.4NA 11．设 NA 为阿伏加德罗常数的值。下列叙述不正确的是( ) A．0.1mol Cl2 与 0.2mol CH4 光照充分反应生成 HCl 分子数为 0.1NA B．浓硝酸热分解生成 NO2、N2O4 共 23g，转移电子数为 0.5NA C．在 Al3＋数目为 NA 的 AlCl3 溶液中，Cl－总数大于 3NA D．1mol BrCl 与 H2O 完全反应生成氯化氢和次溴酸，转移的电子数为 NA 12．设 NA 为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．25℃、101kPa，33.6LCCl4 的分子数为 1.5NA B．用 1L0.1mol·L-1FeCl3 溶液可制得 Fe(OH)3 胶体 0.1NA C．等物质的量的 H2SO4 和 H3PO4 含有的氧原子数均为 4 NA D．4.8gMg 在空气中燃烧生成的 MgO 和 Mg3N2 的混合物，转移的电子数为 0.4 NA 13．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 14．为了检验某含有 NaHCO3 杂质的 Na2CO3 样品的纯度，现将 w1 g 样品加热，其质量变为 w2 g，则该样品 的纯度(质量分数)是 A． 2 1 1 84 53 31 w w w  B． 1 2 1 84( ) 31 w w w  C． 2 1 1 73 42 31 w w w  D． 2 1 1 115 84 31 w w w  15．如图所示的实验装置可用来测定含两种元素的某种气体 X 的化学式。 在注射器 A 中装有 240 mL 气体 X，慢慢通过不含空气并装有红热的氧化铜的玻璃管 B，使之完全反应， 得到下面的实验结果： 实验前 B 管重 20.32 g，实验后 B 管重 20.00 g，B 管中的黑色粉末变成红色粉末。在 C 管中收集到的无 色液体是水；在注射器 D 中收集的气体是氮气。 试回答下列问题： （1）X 气体是由________和________元素组成的。 （2）若 240 mL X 气体完全反应后，收集到的氮气质量是 0.28 g。根据实验时温度和压强计算 1 mol X 气体的体积是 24 000 mL，则 X 的摩尔质量是________ g·mol－1。 （3）通过计算，确定 X 的化学式为________。 （4）写出 B 中发生反应的化学方程式：____________________________________(X 在该条件下不发生 分解反应)。 16．合成氨工业生产中所用的α-Fe 催化剂的主要成分为 FeO、Fe2O3。 （1）某 FeO、Fe2O3 混合物中，铁、氧的物质的量之比 4∶5，其中 Fe2＋与 Fe3＋物质的量之比为________。 （2）当催化剂中 Fe2＋与 Fe3＋的物质的量之比为 1∶2 时，其催化剂活性最高，此时混合物中铁的质量分数 为________(保留 2 位小数)。 （3）写出由 C(炭粉)与 Fe2O3 在高温下反应制备α-Fe 催化剂的化学方程式(另一种产物可溶于水)： ______________________________________________。 （4）为制得这种活性最高的催化剂，理论上应向 480 g Fe2O3 粉末加入炭粉的质量为________，生成实验条 件下 CO2 的体积为________(假设此实验条件下，气体摩尔体积为 24 L·mol－1)。 1．[2019 新课标Ⅱ] 已知 NA 是阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．3 g 3He 含有的中子数为 1NA B．1 L 0.1 mol·L−1 磷酸钠溶液含有的 3 4PO  数目为 0.1NA C．1 mol K2Cr2O7 被还原为 Cr3+转移的电子数为 6NA D．48 g 正丁烷和 10 g 异丁烷的混合物中共价键数目为 13NA 2．[2018 新课标全国Ⅲ]下列叙述正确的是 A. 24 g 镁与 27 g 铝中，含有相同的质子数 B. 同等质量的氧气和臭氧中，电子数相同 C. 1 mol 重水与 1 mol 水中，中子数比为 2∶1 D. 1 mol 乙烷和 1 mol 乙烯中，化学键数相同 3．[2018 新课标全国Ⅱ]NA 代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A. 常温常压下，124 g P4 中所含 P—P 键数目为 4NA B. 100 mL 1mol·L−1FeCl3 溶液中所含 Fe3+的数目为 0.1NA C. 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 D. 密闭容器中，2 mol SO2 和 1 mol O2 催化反应后分子总数为 2NA 4．[2017 新课标全国Ⅱ]阿伏加德罗常数的值为 AN 。下列说法正确的是 A．1 L 0.1 mol· 1L NH4Cl 溶液中， 4NH 的数量为 0.1 AN B．2.4 g Mg 与 H2SO4 完全反应，转移的电子数为 0.1 AN C．标准状况下，2.24 L N2 和 O2 的混合气体中分子数为 0.2 AN D．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 0.2 AN 5．[2017 新课标全国Ⅲ]NA 为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．0.1 mol 的 11B 中，含有 0.6NA 个中子 B．pH=1 的 H3PO4 溶液中，含有 0.1NA 个 H C．2.24 L（标准状况）苯在 O2 中完全燃烧，得到 0.6NA 个 CO2 分子 D．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 6．［2016·新课标全国Ⅰ］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 7．［2016·四川］NA 为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．2.4 g 镁在足量的 O2 中燃烧，转移的电子数为 0.1NA B．标准状况下，5.6 L CO2 气体中含有的氧原子数为 0.5NA C．氢原子数为 0.4NA 的 CH3OH 分子中含有的σ键数为 0.4NA D．0.1 L 0.5 mol/L CH3COOH 溶液中含有的 H+数为 0.05NA 8．［2016·上海］称取(NH4)2SO4 和 NH4HSO4 混合物样品 7.24 g，加入含 0.1 mol NaOH 的溶液，完全反应， 生成 NH3 1792 mL（标准状况），则(NH4)2SO4 和 NH4HSO4 的物质的量比为 A．1∶1 B．1∶2 C．1.87∶1 D．3.65∶1