2019届一轮复习人教版气体摩尔体积阿伏加德罗定律学案

2019届一轮复习人教版气体摩尔体积阿伏加德罗定律学案

第2讲　气体摩尔体积 阿伏加德罗定律 ‎1．影响物质体积大小的因素 ‎(1)在相同条件下，粒子数相同时 ‎(2)气体粒子本身大小远小于分子间距离 ‎2．气体摩尔体积 ‎3．阿伏加德罗定律 ‎(1)内容 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)如图所示三只气球，其中A、B的体积均为‎1.12 L，则A、B中气体的物质的量不一定是0.05 mol(填“一定”或“不一定”)；标准状况下，A、B气球中的分子个数比是1∶1；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2∶1。‎ ‎(3)阿伏加德罗定律的推论(可通过pV＝nRT及n＝、ρ＝导出)‎ ‎1．正误判断，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)在标准状况下，1 mol O2与1 mol SO3的体积相同。(　　)‎ ‎(2)在标准状况下，1 mol气体的体积约是‎22.4 L，在非标准状况下，1 mol气体的体积则一定不是‎22.4 L。(　　)‎ ‎(3)在相同条件下，相同物质的量的CO、N2的混合气体与O2的分子个数相同，所包含的原子个数也相同。(　　)‎ ‎(4)标准状况下，‎22.4 L己烷中含有的共价键数目为19NA。(　　)‎ ‎(5)同温同压下等质量的‎12C18O2和16O3所含的中子数相等。(　　)‎ ‎(6)标准状况下‎22.4 L的H2和NH3所含原子数目之比为1∶2。(　　)‎ 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√‎ ‎2．教材改编题 ‎(据人教必修一P20 T4)下列各组物质中，所含分子数相同的是(　　)‎ A．‎2 g H2和‎22.4 L O2‎ B．常温常压下，‎9 g H2O和0.5 mol Br2‎ C．‎11 g CO2和‎4.48 L N2(标准状况)‎ D．‎2.24 L CCl4(标准状况)和0.1 mol NH3(标准状况)‎ 答案　B 解析　物质的质量、物质的量、微粒个数不受温度、压强的影响。‎ 考点1　气体摩尔体积 典例1　下列说法正确的是(　　)‎ ‎①标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是‎22.4 L ‎②0.5 mol H2所占体积为‎11.2 L　③标准状况下，1 mol H2O的体积为‎22.4 L　④标准状况下，‎28 g CO与N2的混合气体的体积约为‎22.4 L　⑤各种气体的气体摩尔体积都约为‎22.4 L·mol－1　⑥标准状况下，体积相同的气体的分子数相同 A．①③⑤ B．④⑥ C．③④⑥ D．①④⑥‎ 解析　①物质不一定是气体；②不一定在标准状况下；③水在标准状况下不是气体；⑤气体摩尔体积与温度、压强有关。‎ 答案　B 名师精讲 ‎1．气体摩尔体积的解题思路 ⇒⇒⇒ ‎2．应用气体摩尔体积时应注意的四点 ‎(1)适用“条件”：一般指标准状况，即‎0 ℃‎、1.01×105 Pa。‎ ‎(2)适用对象：必须是气体物质，可以是单一气体，也可以是混合气体。水、酒精、SO3、CCl4、苯、己烷等物质在标准状况下不是气体。‎ ‎(3)在标准状况下，气体摩尔体积约为‎22.4 L·mol－1。‎ ‎(4)‎22.4 L气体，在标准状况下是1 mol，在非标准状况下，可能是1 mol，也可能不是1 mol。‎ ‎1．下列两种气体的分子数一定相等的是(　　)‎ 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 答案　A 解析　A项，由n＝，M(N2)＝M(C2H4)＝‎28 g/mol，故等质量的N2和C2H4分子数相等；B项，温度压强不确定，故等体积的CO和N2物质的量不确定；由阿伏加德罗定律，“三同”才能定“一同”，故C、D两项错误。‎ ‎2．设NA为阿伏加德罗常数的值，如果a g某气态双原子分子的分子数为p，则b g该气体在标准状况下的体积V(L)是(　　)‎ A. B. C. D. 答案　D 解析　解法一：公式法 a g双原子分子的物质的量为 mol，该双原子分子的摩尔质量为＝ g·mol－1，所以b g气体在标准状况下的体积为×‎22.4 L·mol－1＝ L。‎ 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 则：N＝，双原子分子的物质的量为，所以b g该气体在标准状况下的体积为 L。‎ 考点2　阿伏加德罗定律 典例2　下列关于同温同压下的两种气体‎12C18O和14N2的判断正确的是(　　)‎ A．体积相等时密度相等 B．原子数相等时具有的中子数相等 C．体积相等时具有的电子数相等 D．质量相等时具有的质子数相等 解析　依据阿伏加德罗定律：在同温同压下的两种气体体积相同，分子数相同，而 ‎12C18O和 14N2分子中所含电子数相同，C正确。同温同压同体积条件下密度之比等于其摩尔质量之比， ‎12C18O的摩尔质量为‎30 g·mol－1，14N2 的摩尔质量为‎28 g·mol－1，A错误；1个 ‎12C18O分子中所含中子数为16,1个14N2分子中所含中子数为14，B错误； ‎12C18O和 14N2分子中所含质子数相同，n＝，m相同、M不同，n不同，故等质量的两种气体所具有的质子数不同，D错误。‎ 答案　C 名师精讲 阿伏加德罗定律理解 ‎(1)阿伏加德罗定律适用于任何气体(包括混合气体)。‎ ‎(2)气体体积主要受温度和压强的影响。‎ ‎(3)同温、同压、同体积、同分子数，这“四同”相互制约，只要其中“三同”成立，第“四同”也成立，即“三同”定“一同”。‎ ‎(4)应用阿伏加德罗定律及推论时不宜死记硬背，要熟记相关化学计量的定义式，并结合相互关系进行推导。‎ ‎3．如图两瓶体积相等的气体，在同温同压时瓶内气体的关系一定正确的是(　　)‎ A．所含原子数相等 B．气体密度相等 C．气体质量相等 D．摩尔质量相等 答案　A 解析　左瓶与右瓶中气体的物质的量相等，N2、O2分子均为双原子分子，A正确；N2、O2的比例不固定，气体的质量不一定相等，密度不一定相等；当N2与O2的物质的量相等时，摩尔质量相等，其余情况摩尔质量不相等。‎ ‎4．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 答案　B 解析　三种气体分子的质子数分别为14、14、14，质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，物质的量相等，等温等压下，气体的体积与其物质的量成正比，所以三者体积之比为1∶1∶1，A错误；CO、N2、C2H2摩尔质量分别为‎28 g·mol－1、28 g·mol－1、26 g·mol－1，等温等压下，气体摩尔体积相同，根据ρ＝＝知，密度与摩尔质量成正比，则密度之比为28∶28∶26＝14∶14∶13，B正确；三种气体分子的物质的量相等，CO、N2、C2H2摩尔质量分别为‎28 g·mol－1、28 g·mol－1、26 g·mol－1，根据m＝nM 知：质量之比与摩尔质量成正比为28∶28∶26＝14∶14∶13，C错误；1分子CO、N2、C2H2分别含原子数为2、2、4，所以三种气体原子数之比为1∶1∶2，D错误。‎ 微专题 气体体积的测量及读数 答题模板　‎ ‎(1)将××××恢复至室温。(2)调节×××与×××两端液面相平。(3)视线与×××在同一水平线上。‎ 典例　(2017·河北定州模拟)某同学设计如下图所示装置分别进行如下实验探究(夹持装置已略去)，请回答下列问题：‎ 实验 药品 制取气体 量气管中液体 Ⅰ Cu、稀HNO3‎ NO H2O Ⅱ 镁铝合金、NaOH溶液 H2‎ H2O 本实验应对量气管多次读数，读数时应注意：_____________________________________________________。‎ 抽样评析 抽样试卷 ‎①使量气管与干燥管两端液面相平 ‎②视线与凹液面相切 分析点评 ‎①气体的体积受温度影响较大，读数时应将气体冷却至室温后再读数 ‎②“相切”表达语意不准确，仰视、俯视的情况下，视线都能与凹液面相切 规范答案 将实验装置恢复到室温，调节量气管与干燥管两端液面相平，视线与凹液面最低处在同一水平线上 踩点得分　解答此类题目要注意的得分点是：‎ ‎(1)将加热后的仪器装置恢复至室温。(2)调节量气管，使两端液面相平。(3)读数时视线与凹液面最低处在同一水平线上。‎ ‎(建议用时：40分钟)‎ 一、选择题(每题6分，共48分)‎ ‎1．(2017·潍坊质检)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 答案　B 解析　没有给出气体所处的温度和压强，标准状况下气体摩尔体积约为‎22.4 L·mol－1，A错误；根据阿伏加德罗定律，同温、同压下，同体积的任何气体都含有相同的分子数，B正确；1 mol气态物质在非标准状况时，体积也有可能等于‎22.4 L，C错误；没有给出气体所处的温度和压强，D错误。‎ ‎2．下列有关C2H2和C6H6的叙述错误的是(　　)‎ A．二者的碳元素的质量分数相同 B．在标准状况下，等体积的两种物质含有的分子数相等 C．等物质的量时，二者质量之比为＝ D．等质量时，二者完全燃烧消耗相同状况下的氧气体积相等 答案　B 解析　C2H2与C6H6的最简式均为CH，故二者的碳元素的质量分数相同，A正确；标准状况下，C6H6为非气体，等体积的两种物质的物质的量不相等，所以含有的分子数也不相等，B错误；假设二者均为1 mol，则C2H2的质量为‎26 g，C6H6的质量为‎78 g，质量之比＝＝，C正确；假设二者质量均为‎78 g，则C2H2为3 mol，C6H6为1 mol,3 mol C2H2完全燃烧消耗7.5 mol O2，1 mol C6H6完全燃烧也消耗7.5 mol O2，D正确。‎ ‎3．如图所示，①和②为两个体积相同的固定容器，图中“”和“”分别表示氢原子和氧原子，则下列说法正确的是(　　)‎ A．若①中的H2为1 mol，则②中所含原子总数为3.01×1023个 B．①和②中气体的质量之比为1∶8‎ C．H2、O2均能发生化合反应，但不能发生置换反应 D．两容器的温度和压强均相同 答案　B 解析　根据图示可知，①和②中H2与O2的分子个数之比为2∶1，若H2为1 mol，则O2为0.5 mol，故O原子数目为6.02×1023个，A错误；①和②中H2与O2的分子个数之比为2∶1‎ ‎，所以其物质的量之比为2∶1，质量之比为1∶8，B正确；H2能发生置换反应，如H2与CuO反应，O2也能发生置换反应，如O2与H2S反应，C错误；根据阿伏加德罗定律，①和②两容器体积相同，但气体分子个数不同，所以两容器的温度和压强不可能均相同，D错误。‎ ‎4．下列与阿伏加德罗常数有关的说法正确的是(　　)‎ A．NA个Fe(OH)3胶体粒子的质量为‎107 g B．‎8.0 g Cu2S和CuO的混合物中含有铜原子数为0.1NA C．标准状况下，‎2.24 L Cl2溶于水中达到饱和，可得到HClO分子的数目是0.1NA D．‎2.3 g Na与氧气完全反应，反应中转移的电子数在0.1NA～0.2NA之间 答案　B 解析　Fe(OH)3胶体粒子是许多Fe(OH)3微粒的聚合体，NA个Fe(OH)3胶体粒子的质量远大于‎107 g，A错误；Cu2S和CuO中铜的质量分数相同，计算可知，B正确；氯气溶于水只有部分与水反应，C错误；反应中每个钠原子失去1个电子，故‎2.3 g Na与氧气完全反应，反应中转移的电子数为0.1NA，D错误。‎ ‎5．利用太阳能分解水制氢，若光解0.02 mol水，下列说法正确的是(　　)‎ 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 答案　D 解析　根据方程式2H2O===2H2↑＋O2↑，光解0.02 mol H2O，可产生0.02 mol H2和0.01 mol O2，则得：可生成H2的质量为0.02 mol×‎2 g/mol＝‎0.04 g，故A错误；可生成氢的原子数为0.02 mol×2×6.02×1023 mol－1＝2.408×1022，故B错误；可生成标准状况下H2的体积为0.02 mol×‎22.4 L/mol＝‎0.448 L，故C错误；钠与H2O 反应发生2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，则0.04 mol Na与H2O反应生成0.02 mol H2，故D正确。‎ ‎6．如图所示，在同温同压下，分别用氯化氢和四种混合气体吹出体积相等的五个气球。A、B、C、D四个气球中，与充有氯化氢的气球所含原子数一定相等的是(　　)‎ 答案　C 解析　同温同压下，体积相等的气球中，气体的物质的量相等。HCl是双原子分子，因此混合气体分子的平均原子数一定等于2时才符合要求。A项中有可能等于2，B项中一定大于2，C项中一定等于2，D项中一定大于2，故选C。‎ ‎7．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　)‎ A．‎10 ℃‎时，pH＝1.0的‎1 L H2SO4溶液中含H＋的数目为0.1NA B．常温下，‎14 g ‎14C含中子的数目为6NA C．标准状况下，‎11.2 L NO与‎11.2 L O2混合后，气体中所含原子总数小于2NA D．0.1 mol苯乙烯含碳碳双键的数目为0.4NA 答案　A 解析　‎10 ℃‎时，pH＝1.0的‎1 L H2SO4溶液中含H＋的物质的量为0.1 mol，即含H＋的数目为0.1NA，A正确。常温下，‎14 g ‎14C的物质的量为1 mol，含中子数目为(14－6) mol×NA mol－1＝8NA，B错误；标准状况下，‎11.2 L NO的原子总数为NA,‎11.2 L O2的原子总数为NA，根据原子守恒，气体混合前后原子总数不变，都为2NA，故C错误；苯环中不含碳碳双键，所以0.1 mol苯乙烯含碳碳双键的数目为0.1NA，D错误。‎ ‎8．设NA表示阿伏加德罗常数。下列说法中错误的是(　　)‎ A．标准状况下，‎22.4 L由H2和O2组成的混合气体所含分子总数为NA B．1 mol Cl2参加反应，转移的电子数一定为2NA C．常温常压下，1 mol氖气含有的原子数为NA D．‎1 L 1 mol·L－1 FeCl3溶液中Fe3＋的数目小于NA 答案　B 解析　标准状况下，‎22.4 L由H2和O2组成的混合气体的物质的量为＝1 mol，所含分子总数为NA，故A正确；1 mol Cl2参加反应，若与氢氧化钠溶液反应，1 mol氯气完全反应转移了1 mol电子，转移的电子数为NA，故B错误；常温常压下，1 mol氖气含有1 mol原子，含有氖原子数为NA，故C正确；‎1 L 1 mol·L－1 FeCl3溶液中含有氯化铁的物质的量为1 mol·L－1×‎1 L＝1 mol，由于铁离子部分水解，则溶液中Fe3＋的数目小于NA，故D正确。‎ 二、非选择题(共52分)‎ ‎9．(10分)臭氧比氧气具有更强的氧化性，可用氧气通过高压放电管来制取臭氧：3O22O3。‎ ‎(1)若上述反应的转化率为30%，所得混合气的平均摩尔质量为________(保留一位小数)，若上述反应的转化率增至40%，则混合气的平均摩尔质量________(填“增大”“不变”或“减小”)。‎ ‎(2)将‎8 L氧气通过放电管后，恢复到原状况，得到气体‎6.5 L，其中臭氧为________L。‎ ‎(3)实验室将氧气和臭氧的混合气体‎0.896 L(标准状况)通入盛有‎20.0 g铜粉的反应器中，充分加热后，粉末的质量变为‎21.6 g，则原混合气中臭氧的体积分数为_______。‎ 答案　(1)‎35.6 g·mol－1　增大　(2)3　(3)50%‎ 解析　(1)假设有1 mol O2，反应的转化率为30%，发生反应的O2为1 mol×30%＝0.3 mol，则：‎ ‎　3O2　　2O3‎ ‎　 3　 　　　　2‎ ‎　0.3 mol 　0.2 mol 故反应后所得气体为0.2 mol O3和0.7 mol O2，平均摩尔质量 M＝≈‎35.6 g·mol－1；反应正向进行，混合气体的质量不变，总物质的量减小，所以平均摩尔质量增大。‎ ‎(2)3O22O3　　　　ΔV ‎　　　 　2　　　　　1‎ ‎　　　 V(O3)　　(8－6.5) L＝‎‎1.5 L 解得：V(O3)＝2×‎1.5 L＝‎3 L。‎ ‎(3)n＝＝0.04 mol，反应后固体质量增重‎21.6 g－‎20 g＝‎1.6 g，气体全部参与反应。‎ 设氧气、臭氧的物质的量分别为x mol、y mol，‎ 则，得 故臭氧的体积分数为×100%＝50%。‎ ‎10．(12分)在标准状况下‎15 g CO与CO2的混合气体，体积为‎11.2 L。则：‎ ‎(1)混合气体的密度是________________。‎ ‎(2)混合气体的平均摩尔质量是________________。‎ ‎(3)CO2和CO的体积之比是________________。‎ ‎(4)CO的体积分数是________________。‎ ‎(5)CO2和CO的质量之比是________________。‎ ‎(6)CO的质量分数是________________。‎ ‎(7)混合气体中所含氧原子的物质的量是________。‎ ‎(8)混合气体中所含碳原子的物质的量是________。‎ 答案　(1)‎1.339 g·L－1　(2)‎30 g·mol－1　(3)1∶7　(4)87.5%　(5)11∶49　(6)81.7%　(7)0.5625 mol　(8)0.5 mol 解析　(1)ρ＝＝≈‎1.339 g·L－1。‎ ‎(2)解法一：n＝＝0.5 mol，‎ M＝＝＝‎30 g·mol－1。‎ 解法二：M＝ρ·Vm＝‎1.339 g·L－1×‎22.4 L·mol－1≈‎30 g·mol－1。‎ ‎(3)根据阿伏加德罗定律：体积之比＝物质的量之比，最简单的方法是用十字交叉法计算：‎ ‎(4)CO的体积分数＝CO的物质的量分数＝×100%＝87.5%。‎ ‎(5)＝＝＝11∶49。‎ ‎(6)CO的质量分数＝×100%≈81.7%。‎ ‎(7)n(O)＝2n(CO2)＋n(CO)＝2×0.5 mol×＋0.5 mol×＝0.5625 mol。‎ ‎(8)n(C)＝n(CO2)＋n(CO)＝0.5 mol。‎ ‎11．(10分)(1)在标准状况下，CO和CO2的混合气体共‎39.2 L，质量为‎61 g，则两种气体的物质的量之和为________mol，其中CO2为________mol，CO占总体积的________%。‎ ‎(2)在某温度时，一定量的元素A的氢化物AH3，在恒温恒压的密闭容器中完全分解为两种气态单质，此时容器的体积变为原来的，则 A单质的分子式为____________，此分解反应的化学方程式为_________________________________________________________。‎ 答案　(1)1.75　0.75　57.1‎ ‎(2)A4　4AH3===A4＋6H2‎ 解析　(1)任何气体在标准状况下的摩尔体积都是‎22.4 L·mol－1，所以，题中两气体的物质的量之和为＝1.75 mol。设混合气体中CO的物质的量为x，CO2的物质的量为y，则有：x＋y＝1.75 mol,‎28 g·mol－1·x＋‎44 g·mol－1·y＝‎61 g，解得：x＝1 mol，y＝0.75 mol。CO的体积分数即为物质的量分数，即×100%＝57.1%。‎ ‎(2)容器的体积变为原来的，所以气体分子数也为原来的，A的氢化物AH3完全分解为两种气态单质，其中一种必然为H2，另一种设为Ax，根据反应前后原子守恒可得到答案。‎ ‎12．(10分)现有‎14.4 g CO和CO2的混合气体，在标准状况下所占的体积约为‎8.96 L。回答下列问题：‎ ‎(1)该混合气体的平均摩尔质量：________。‎ ‎(2)混合气体中碳原子的个数：________。(用NA表示阿伏加德罗常数的值)‎ ‎(3)将混合气体依次通过如图装置，最后收集在气球中。‎ ‎①气球中收集到的气体摩尔质量：________；‎ ‎②标况下气球中收集到的气体的体积为________；‎ ‎③气球中收集到的气体的电子总数为________。(用NA表示阿伏加德罗常数的值)‎ 答案　(1)‎36 g·mol－1　(2)0.4NA ‎(3)①‎28 g·mol－1　②‎4.48 L　③2.8NA 解析　(1)混合气体的体积为‎8.96 L，则其物质的量为n＝＝＝0.4 mol，混合气体的平均摩尔质量为＝‎36 g·mol－1。‎ ‎(2)设混合气体中CO的物质的量为x，CO2的物质的量为y，则根据混合物的质量为‎14.4 g可得：28x＋44y＝14.4①；根据气体的物质的量为0.4 mol，所得x＋y＝0.4②；解①②得：x＝0.2 mol，y＝0.2 mol；由于CO和CO2中均含1个碳原子，故0.2 mol CO和0.2 mol CO2中共含0.4 mol C原子即0.4NA个。‎ ‎(3)将混合气体依次通过图中装置，则CO2会被NaOH溶液吸收，剩余CO，被浓硫酸干燥后，则在气球中收集到的是干燥纯净的CO气体；①气球中收集到的气体为CO，而一种物质的摩尔质量在数值上等于该物质的相对分子质量，故收集到的气体的摩尔质量为‎28 g·mol－1；②气球中的气体为CO，其体积V＝nVm＝0.2 mol×‎22.4 L·mol－1＝‎4.48 L；③一个CO含有14个电子，由(2)求出的CO的物质的量为0.2 mol，则电子的物质的量为0.2 mol×14＝2.8 mol，电子总数为2.8NA个。‎ ‎13．(10分)某液体化合物X2Y4，常用做火箭燃料。‎16 g X2Y4在一定量的O2中恰好完全燃烧，反应方程式为X2Y4(l)＋O2(g)===X2(g)＋2Y2O(l)。冷却后标准状况下测得气体生成物的体积为‎11.2 L，其密度为‎1.25 g/L，则：‎ ‎(1)反应前O2的体积V(O2)为________。‎ ‎(2)X2的摩尔质量为________；Y元素的名称是____________。‎ ‎(3)若反应生成0.1 mol X2，则转移电子的物质的量为________mol。‎ 答案　(1)‎11.2 L　(2)‎28 g/mol　氢　(3)0.4‎ 解析　(1)根据化学方程式，参加反应的O2与生成的X2的物质的量相等。根据阿伏加德罗定律，则参加反应的O2也为‎11.2 L。‎ ‎(2)生成的X2的质量为‎11.2 L×‎1.25 g/L＝‎14 g，故X2的摩尔质量为‎14 g÷0.5 mol＝‎28 g/mol，参加反应的X2Y4与O2的物质的量相等，均为0.5 mol，则X2Y4的摩尔质量为＝‎32 g/mol，故Y为氢元素。‎ ‎(3)由化学方程式可知每生成1 mol X2转移4 mol e－，则生成0.1 mol X2转移电子0.4 mol。‎