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文档介绍
2019届一轮复习全国通用版第1讲物质的量 气体摩尔体积学案
第一章 化学计量在实验中的应用 第1讲 物质的量 气体摩尔体积 考纲要求 考情分析 命题趋势 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)的物质的量、数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。 2017,全国卷Ⅱ,8T 2016,全国卷乙,8T 2016,全国卷丙,11T 2016,天津卷,7T 2016,四川卷,4T 物质的量、气体摩尔体积是高考必考的知识点,命题主要方式为“已知NA为阿伏加德罗常数的值,判断和计算一定量的物质所含粒子数的多少”。题目在注重对计算关系考查的同时,又隐含对物质状态、物质结构、氧化还原反应、电离、水解、分散系等知识的考查。 分值:3~6分 考点一 物质的量 摩尔质量 1.物质的量及其单位 (1)定义:表示含有!!!!__一定数目微观粒子__####的集合体的物理量。符号为!!!!__n__####。 (2)单位:!!!!__摩尔__####,简称摩,符号为!!!!__mol__####。 (3)物质的量的规范表示方法: 2.阿伏加德罗常数 (1)定义:!!!!__0.012_kg_12C所含的原子数__####为阿伏加德罗常数,其数值约为!!!!__6.02×1023__####,单位为!!!!__mol-1__####,符号为!!!!__NA__####。 (2)计算公式:物质的量n、阿伏加德罗常数NA与粒子数N之间的关系为!!!!__n=__####。 3.摩尔质量 (1)定义:!!!!__单位物质的量__####的物质所具有的质量。符号为!!!!__M__####,单位为!!!!__g/mol(或g·mol-1)__####。 (2)数值:当摩尔质量以!!!!__g·mol-1__####为单位时,在数值上等于该物质的!!!!__相对原子质量(或相对分子质量)__####。 (3)计算公式:物质的量n、质量m和摩尔质量M之间的关系为!!!!__n=__####。 关于物质的量、摩尔质量的易混点 (1)物质的量是国际单位制中的七个基本物理量之一,不能理解成物质的质量或物质的数量,其单位是摩尔。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)摩尔质量与相对原子(或分子)质量的易混点: ①摩尔质量的单位是g·mol-1或kg·mol-1,相对原子(或分子)质量的单位为1,不是同一个物理量。摩尔质量只有当以g·mol-1作单位时,在数值上才等于其相对原子(或分子)质量。 ②熟记几组摩尔质量相同的物质,如H2SO4和H3PO4(98 g·mol-1);Mg3N2、KHCO3和CaCO3(100 g·mol-1);CO、N2、C2H4(28 g·mol-1)。 1.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”。 (1)(2016·四川卷)2.4 g Mg在足量O2中燃烧,转移的电子数为0.1NA。( × ) (2)同温、同压、同体积的CO和NO含有相同数目的质子数。( × ) (3)NaOH的摩尔质量为40 g。( × ) (4)23 g Na与足量H2O反应完全后可生成NA个H2分子。( × ) (5)氖气的摩尔质量(单位:g·mol-1)在数值上等于它的相对原子质量。( √ ) (6)2 mol H2O的摩尔质量是1 mol H2O的摩尔质量的2倍。( × ) (7)1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子。( × ) 2.(1)1 mol H2SO4中含有!!!!__6.02×1023(或NA) __####个硫原子,所含氧原子与!!!!__72__####g水所含氧原子数相同。 (2)含0.4 mol Al2(SO4)3的溶液中,含!!!!__1.2__#### mol SO,Al3+的物质的量!!!!__<__####0.8 mol(填“>”“<”或“=”)。 (3)以下物质所含H原子个数由多到少的顺序是!!!!__③>②>①>④__####。 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。 质量、物质的量与微粒数目之间的换算 [例1](1)1.204×1024个氯化氢分子的物质的量为!!!!__2_mol__####; (2)6 g H2的物质的量为!!!!__3_mol__####; (3)0.3 mol NH3的质量为!!!!__5.1_g__####; (4)4 ℃下的27 mL水的物质的量为!!!!__1.5_mol__####; (5)已知16 gA和20 g B恰好完全反应生成0.04 mol C和31.76 g D,则C的摩尔质量为!!!!__106_g·mol-1__####。 [例1]设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( ) A.78 g苯含有C===C双键的数目为NA B.常温常压下,100 g 17% H2O2水溶液中含氧原子的总数为NA C.14.9 g KCl与NaClO的混合物中含氯元素的质量为7.1 g D.1 mol硝基(—NO2)与NA个二氧化氮(NO2)分子所含的电子数目相等 [答题送检]来自阅卷名师报告 错误 致错原因 扣分 A 误认为苯()含碳碳双键 -2 B 忽视了H2O2水溶液中水所含有的氧原子 -2 [解析] 苯分子中不含C===C双键,A项错误;100 g 17% H2O2水溶液中n(H2O2)==0.5 mol,H2O2分子中含有的氧原子的数目为0.5×2NA=NA,溶液中的水还含有一部分氧原子,其总数大于NA,B项错误。 [答案] CD 1.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( A ) A.1.6 g由氧气和臭氧组成的混合物中含有氧原子的数目为0.1NA B.0.1 mol 丙烯酸中含有双键的数目为0.1NA C.标准状况下,11.2 L苯中含有分子的数目为0.5NA D.在过氧化钠与水的反应中,每生成0.1 mol 氧气,转移电子的数目为0.4NA 解析 1.6 g O2和O3的混合物中氧原子质量为1.6 g,物质的量是0.1 mol,A 项正确;丙烯酸(CH2===CHCOOH)中含有0.1 mol丙烯酸含有0.2 mol双键,B项错误;标准状况下,苯不是气体,C项错误;2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,反应中过氧化钠既是氧化剂又是还原剂,每生成1 mol氧气,转移2 mol电子,D项错误。 最简式相同的物质组成的混合物计算原子总数时,不用考虑各混合物的占比,N(最简式)=×NA。如甲醛和冰醋酸的最简式都为CH2O,常温常压下,3.0 g甲醛和冰醋酸的混合物中含有的N(CH2O)为0.1NA,含有的原子总数为0.4NA。类似的例子还有计算一定质量的O2和O3、乙烯和环丙烷、NO2和N2O4的原子数目等。 1.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”。 (1)(2016·全国卷乙)14 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA。( √ ) (2)18 g D2O和18 g H2O中含有的质子数均为10NA。( × ) (3)60 g丙醇中存在的共价键总数为10NA。( × ) 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 2.气体摩尔体积 (1)定义:一定温度和压强下,!!!!__单位物质的量__####的气体所占的体积。符号为!!!!__Vm__####,单位为!!!!__L/mol(或L·mol-1)__####。 (2)标准状况下的气体摩尔体积:在标准状况(指温度为!!!!__0__℃___####,压强为!!!!__101_kPa__####)下约为!!!!__22.4_L·mol-1__####。 (3)计算公式:气体摩尔体积Vm、气体体积V和物质的量n之间的关系:!!!!__Vm=__####。 (4)影响因素:气体摩尔体积的数值决定于气体所处的!!!!__温度__####和!!!!__压强__####。 3.阿伏加德罗定律及推论 (1)内容 即“三同”(T、p、V)“一同”(N)。 (2)适用范围: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 以下用到的符号:ρ为密度,p为压强,n为物质的量,M为摩尔质量,m为质量,V为体积,T为热力学温度。 前提条件 结论 公式 语言叙述 T、p相同 = 同温同压下,气体的!!!!__体积之比__####等于其物质的量之比 T、p相同 = 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 = 同温同体积下,两气体的!!!!__压强之比__####等于其物质的量之比 (1)气体的体积受温度和压强影响,和分子微粒的大小无关。 (2)使用Vm≈22.4 L·mol-1时,需注意以下三个方面: ①一个条件:标准状况(0 ℃,101 kPa)。 ②一个对象:只限于气体,可以是单一气体,也可以是相互不反应的混合气体。水、苯、SO3、HF、CCl4、己烷、CS2、CHCl3、Br2、乙醇等物质在标准状况下不是气体。 ③两个数据:“1 mol ”“约22.4 L”。 1.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”。 (1)(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。( × ) (2)(2016·四川卷)标准状况下,5.6 L CO2气体中含有的氧原子数为0.5NA。( √ ) (3)标准状况下,22.4 L N2和H2的混合气体中含有NA个原子。( × ) (4)标准状况下,11.2 L苯中含有的分子的数目为0.5NA。( × ) (5)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。( × ) (6)常温常压下,2.24 L CO和CO2的混合气体中含有的碳原子的数目为0.1NA。( × ) 2.设阿伏加德罗常数的值为NA,标准状况下,m g O2和N2的混合气体中含有b 个分子,则n g该混合气体在相同状况下所占的体积(L)应是( A ) A. B. C. D. 一 阿伏加德罗定律及其推论的应用 1.求物质的摩尔质量(相对分子质量):同温同压下,气体A的密度[ ρ(A)]与气体B的密度[ ρ(B)]之比称为气体A对气体B的相对密度,即D=ρ(A)/ρ(B)=Mr(A)/Mr(B)。根据气体的相对密度求:M2=D·M1。 2.确定气体的分子组成:根据阿伏加德罗定律,由气体的体积比推导出气体的分子个数比,再根据质量守恒定律确定化学式。 对于混合气体,在运用阿伏加德罗定律及其推论进行压强或体积等的大小比较时,需注意以下三个问题: (1)气体混合后是否发生了化学反应。 (2)反应后物质的状态是否均为气态。 (3)反应前后气体的总物质的量是否变化。 例如:一氧化氮与氧气混合,迅速化合成二氧化氮(2NO+O2===2NO2),反应后气体的总物质的量小于NO与O2两种气体的物质的量之和;氨气与氯化氢等体积混合,恰好生成固体氯化铵,反应后气体的物质的量为0。 [例1]常温常压下,两个容积相同的烧瓶中分别盛满X和Y两种气体,打开开关a,使两烧瓶内的气体相通,最后容器内的压强由大到小的顺序排列正确的是( C ) 编号 ① ② ③ ④ 气体X HI NH3 H2 NO 气体Y Cl2 HCl Cl2 O2 A.②>③>①>④ B.③>①=④>② C.③>①>④>② D.④>①>②>③ 解析 同温同体积下,气体的压强之比等于物质的量之比。设起始状态下,每个烧瓶中气体的物质的量为a mol。①中Cl2+2HI===2HCl+I2 ,常温下,碘呈固态,充分反应后,气体的物质的量为1.5a mol;②中NH3+HCl===NH4Cl,反应后无气体;③中不反应(光照或点燃条件下才反应);④中发生反应2NO+O2===2NO2,2NO2??N2O4,反应后气体的物质的量介于a mol与1.5a mol之间,故C项正确。 二 求气体的摩尔质量的六种方法 1.定义法:Mr=。 2.阿伏加德罗常数法:M=m(一个原子或分子)×NA。 3.摩尔质量法:M=。 4.标准状况下密度法:已知标准状况下气体的密度为ρ,则M=ρ×22.4 L·mol-1。 5.相对密度法:已知在同T、p下气体A对气体B的相对密度为D,由D==,得M(A)=M(B)·D。 6.体积分数法:混合气体的平均摩尔质量== M(A)·x(A)+M(B)·x(B)=M(A)·φ(A)+M(B)·φ(B)。 式中,x(A)、x(B)为气体A、B的物质的量分数,φ(A)、φ(B)为气体A、B的体积分数。如:(空气)=M(N2)·φ(N2)+M(O2)·φ(O2)+M(CO2)·φ(CO2)=28×78%+32×21%+44×1%=29(视空气中除N2、O2外的成分为CO2)。 [例2]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!!!!__ mol__####。NH4HCO3的摩尔质量为!!!!__6d_g·mol-1__####(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ρ g·L-1,则混合气体的平均摩尔质量为!!!!__22.4ρ_g·mol-1__####。 (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!!!!__17a%+44b%+18c%__####。 解析 (1)NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑,==。依题意有=d,则=2d=,所以M(NH4HCO3)=6d g·mol-1。混合气体的n(混)=×3= mol。 (2)=ρ标V标=22.4ρ g·mol-1。 (3)=M(NH3)·φ(NH3)+M(CO2)·φ(CO2)+M(H2O)·φ(H2O)=17a%+44b%+18c%。 [例1]设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( ) A.2.0 g HO与D2O的混合物中所含中子数为NA B.常温常压下,4.4 g乙醛所含σ键的数目为0.7NA C.标准状况下,5.6 L CO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NA D.50 mL 12 mol/L盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA [答题送检]来自阅卷名师报告 错误 致错原因 扣分 B 不熟悉乙醛(CH3CHO)分子中的化学键类型 -6 C 不清楚CO2与Na2O2反应转移的电子的数目 -6 D 不知浓盐酸与MnO2的反应不彻底 -6 [解析] A项,HO与D2O的相对分子质量都为20,所含中子数为10,故2.0 g HO与D2O都为0.1 mol ,所含中子数为NA;B项,常温常压下,4.4 g乙醛即0.1 mol ,所含σ键的数目为0.6NA;C项,CO2~1/2O2~e-,0.25 mol CO2参与反应时转移的电子数为0.25NA;D项,随反应进行浓盐酸变成稀盐酸,不再与MnO2反应。 [答案] A 1.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( B ) A.标准状况下,33.6 L氟化氢中含有氟原子的数目为1.5NA B.常温常压下,7.0 g乙烯与丙烯的混合物中含有氢原子的数目为NA C.50 mL 18.4 mol/L浓硫酸与足量铜微热反应,生成SO2分子的数目为0.46NA D.某密闭容器中盛有0.1 mol N2和0.3 mol H2,在一定条件下充分反应,转移的电子数目为0.6NA 解析 氟化氢在标准状况下呈液态,A项错误;乙烯和丙烯的最简式均为CH2, 7.0 g CH2的物质的量为0.5 mol,所含氢原子的数目为NA,B项正确;结合化学方程式:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,50 mL 18.4 mol/L硫酸(含0.92 mol H2SO4)全部参与反应时生成0.46 mol SO2,但实际上随着反应的进行,浓硫酸逐渐变稀,反应停止,H2SO4未全部反应,C项错误;N2和H2的反应属于可逆反应,0.1 mol N2未反应完,转移的电子数目小于 0.6NA,D项错误。 1.(2017·全国卷Ⅱ)阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是( D ) A.1 L 0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液中,NH的数量为0.1NA B.2.4 g Mg与H2SO4完全反应,转移的电子数为0.1NA C.标准状况下,2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NA 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0.2NA 解析 1 L 0.1 mol·L-1的NH4Cl溶液中含有溶质NH4Cl的物质的量为0.1 mol,由于NH部分水解,溶液中含有的NH的物质的量小于0.1 mol,则NH的数量小于0.1NA,A项错误;2.4 g Mg的物质的量为0.1 mol,与H2SO4反应生成MgSO4和H2,转移的电子数为0.2NA,B项错误;标准状况下,氮气与氧气不反应,所以2.24 L N2和O2的混合气体的物质的量为0.1 mol,所含分子数为0.1NA,C项错误;碘与氢气反应的化学方程式为H2(g)+I2(g)??2HI(g),由化学方程式可知,反应前后混合气体的总物质的量不变,反应前混合气体的总物质的量为0.2 mol,所以反应后混合气体的总物质的量还是0.2 mol,其分子总数为0.2NA,D项正确。 2.(2016·海南卷)利用太阳能分解制氢,若光解0.02 mol 水,下列说法正确的是( D ) A.可生成H2的质量为0.02 g B.可生成氢的原子数为2.408×1023个 C.可生成H2的体积为0.224 L(标准状况) D.生成H2的量理论上等于0.04 mol Na与水反应产生H2的量 解析 根据方程式:2H2O===2H2↑+O2↑,光解0.02 mol水,可产生0.02 mol H2和0.01 mol O2,生成氢的原子数为2.408×1022个,A、B项错误;生成标准状况下H2的体积为0.448 L,C项错误;0.04 mol Na与水反应产生0.02 mol H2,D项正确。 3.(2016·上海卷节选)(1)CO2通入氨水生成NH4HCO3,NH4HCO3很容易分解。2.00 mol NH4HCO3完全分解,分解产物经干燥后的体积为!!!!__89.6__####L(标准状况)。 (2)半水煤气是工业合成氨的原料气,其主要成分是H2、CO、CO2、N2和H2O(g)。半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料。 半水煤气在铜催化下实现CO变换:CO+H2OCO2+H2。 若半水煤气中V(H2):V(CO):V(N2)=38:28:22,经CO变换后的气体中:V(H2):V(N2)=!!!!__3∶1__####。 解析 (1)碳酸氢铵分解产生氨气、水、二氧化碳,干燥后只有氨气和二氧化碳,则2 mol碳酸氢铵分解可得2 mol氨气、2 mol二氧化碳,故在标准状况下体积为4 mol×22.4 L/mol= 89.6 L。(2)根据反应的方程式可知28 mol CO反应可得氢气为28 mol,则氢气与氮气的体积比为(38+28)∶22=3∶1。 课时达标 第1讲 1.下列两种气体的分子数一定相等的是( A ) A.质量相等、密度不同的N2和C2H4 B.体积相等的CO和N2 C.等温、等体积的O2和N2 D.等压、等体积的N2和CH4 2.下列叙述正确的是( D ) A.氢氧化钠的摩尔质量是40 g B.1 mol NaOH的质量是40 g/mol C.1 g H2和1 g N2所含分子数相等 D.阿伏加德罗常数个钠原子的质量是23 g 3.(2018·海口月考)物质的量相等的A、B两种气体,下列说法中错误的是( B ) A.分子数目一定相等 B.体积一定相等 C.质量不一定相等 D.分子中的原子数目可能相等 4.下列各组物质中,分子数相同的是( B ) A.2 L SO2和2 L CO2 B.9 g水和标准状况下11.2 L CO2 C.标准状况下1 mol O2和22.4 L水 D.0.1 mol H2和2.24 L HCl 解析 A项,未注明温度和压强是否相同,无法判断,错误;B项,两种物质均为0.5 mol,分子数均为3.01×1023个,正确;C项,水在标准状况下为非气体,错误;D项,未注明标准状况,错误。 5.标准状况下有:①6.72 L CH4、②3.01×1023个HCl、③10.8 g H2O、④0.7 mol NH3。下列对这四种气体的大小关系表示不正确的是( A ) A.体积:④>③>②>① B.分子数:④>③>②>① C.氢原子数:④>①=③>② D.质量:②>④>③>① 解析 ①标准状况下,6.72 L甲烷的物质的量是0.3 mol,质量是4.8 g ,其中氢原子的物质的量是1.2 mol;②标准状况下,3.01×1023个HCl的物质的量是0.5 mol,质量是18.25 g,其中氢原子的物质的量是0.5 mol;③10.8 g H2O的物质的量是0.6 mol,其中氢原子的物质的量是1.2 mol;④0.7 mol NH3的质量是11.9 g,其中氢原子的物质的量是2.1 mol。标准状况下,水是液态,则根据阿伏加德罗定律可知,体积是④>②>①>③,故A项不正确。 6.如图所示装置,密闭容器内分别充入空气和H2、O2的混合气体在可移动的活塞两边,在标准状况下若将H2、O2的混合气体点燃引爆,活塞先左弹,恢复原温度后,活塞右滑停留于容器的中央,则原来H2、O2的体积比最接近于( A ) A.7∶2 B.5∶4 C.3∶5 D.2∶7 解析 设空气含1 mol气体,混合气体为3 mol。恢复原温度后,活塞右滑停留于容器的中央,说明左右两侧气体的物质的量相等,都是1 mol。如果最后是H2剩余1 mol,则根据反应2H2+O22H2O可知,反应比例是2∶1,所以另外2 mol里面H2占了2/3,则氢气是4/3 mol,O2是2/3 mol,因此H2总的物质的量是7/3 mol,所以H2、O2的体积比是7∶2;如果是O2剩余,则O2总的物质的量是1 mol+2/3 mol=5/3 mol,H2是4/3 mol,所以H2、O2的体积比是4∶5。 7.一定温度和压强下,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个原子组成,下列有关说法不正确的是( A ) 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 解析 由分子数和原子数的关系可知该分子为双原子分子,且其物质的量为1 mol,若该物质为气态,则其在标准状况下的体积为22.4 L,故该温度和压强不可能是标准状况,在此状况下,Vm=30 L·mol-1。 8.同温同压下,等体积的两容器内分别充满由14N、13C、18O三种原子构成的一氧化氮和一氧化碳,两容器含有的( D ) A.分子数和气体质量均不同 B.分子数和电子数均相同 C.质子数和中子数均相同 D.分子数、原子数和中子数均相同 解析 由阿伏加德罗定律可知,同温同压下,相同体积的气体具有相同的分子数,故这两种气体的分子数相同。分子数相同,但二者的摩尔质量不同,故质量不同,A项错误;分子数相同,但电子数不同,B项错误;质子数不同,中子数相同,C项错误;分子数相同,又14N18O和13C18O都是双原子分子,故原子数相同,且1个14N18O、1个13C18O分子的中子数都为17,D项正确。 9.(2018·武汉联考)三种气体X、Y、Z的相对分子质量关系为Mr(X)<Mr(Y)=0.5Mr(Z)。下列说法正确的是( D ) A.三种气体密度最小的是X B.分子数目相等的三种气体,质量最大的是Y C.若一定条件下,三种气体的体积均为2.24 L,则它们的物质的量一定均为0.1 mol D.20 ℃时,若2 mol Y与1 mol Z体积相等,则Y、Z气体的压强比为2:1 10.已知A、B都为短周期元素,且甲、乙、丙常温下都为气体(如图所示)。2 mol甲分子反应生成1 mol丙和3 mol 乙,下列对此判断不正确的是( D ) A.1个乙分子中含有2个A原子 B.甲的摩尔质量为17 g·mol-1 C.同温同压下,生成丙和乙的体积比为1:3 D.标准状况下,11.2 L甲溶于500 mL水中,所得溶液中甲的物质的量浓度为1 mol·L-1查看更多