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文档介绍
高考化学考点05 物质的量 气体摩尔体积
1 知识整合 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: 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: A Nn N mM n 2 (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 。 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, m Vn V 3 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) 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。 三三、阿伏加德罗定律及其推论、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。 2.阿伏加德罗推论 结论 前提条件 公式 语言叙述 T、p 相同 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 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 T、p、m 相同 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 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 m Vn V 1 1 2 2 V n V n 1 1 2 2 M M 1 1 2 2 p n p n 1 2 2 1 V M V M 1 2 2 1 p M p M 4 重点考向 考向一 有关阿伏加德罗常数 NA 的考查 典例引领 典例 1 设 NA 为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A.反应 6NaBH4+2FeCl3+18H2O 2Fe+6NaCl+6H3BO3+21H2↑可制纳米铁,该反应中每生成 1 mol Fe, 转移的电子数目为 3NA B.标准状况下,22.4 L 甲醇完全燃烧后生成的 CO2 分子数为 NA C.1 mol 氯气与过量铁反应,转移的电子数为 3NA D.30 g 甲酸甲酯与葡萄糖的混合物中含有的原子数为 4NA 【答案】D 变式拓展 1.设 NA 为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 A.7.8 g Na2S 晶体中含有的 S2−数目小于 0.1NA B.1.68 g 铁与足量水蒸气反应,转移的电子数目为 0.09NA C.11 g 由 和 组成的超重水中,含有的中子数目为 5NA D.与 17 g H2O2 所含非极性键数目相同的 N2H4 的分子数目为 0.5NA 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: 3 1 H 16 8 O 5 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 典例引领 典例 1 有以下四种气体 ①3.01×1023 个 HCl 分子 ②13.6 g H2S ③2 g D2 ④0.2 mol NH3。下列关系正 确的是 A.质量:②>①>④>③ B.分子个数:①>③>②>④ C.物质的量:③>①>②>④ D.氢原子数:③>②>④>① 【答案】D 变式拓展 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 6 考向三 气体体积与其他物理量的换算 典例引领 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 【答案】B 变式拓展 3.室温下,抽去如图所示装置中的玻璃片,使两种气体充分反应。下列说法正确的是(设 NA 表示阿伏加德 罗常数的值) A.气体反应物的总体积为 0.448 L B.装置中氢元素的总质量为 0.04 g C.生成物中含有 0.01NA 个分子 D.生成物完全溶于水后所得溶液含有 0.01NA 个 NH+4 7 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 典例引领 典例 1 由 C16O 和 C18O 组成的混合气体与同温、同压下空气(平均相对分子质量为 29)的密度相同,则下列 关系正确的是 A.混合气体中 C16O 与 C18O 的分子数之比为 14∶15 B.混合气体中 C16O 与 C18O 的物质的量之比为 1∶1 C.混合气体中 C16O 与 C18O 的质量之比为 15∶14 D.混合气体中 C16O 与 C18O 的密度之比为 1∶1 【答案】B 8 变式拓展 4.同温同压下,质量相同的 CO2、H2、O2、CH4、SO2 五种气体,下列说法错误的是 A.所占的体积由大到小的顺序是:H2>CH4>O2>CO2>SO2 B.所含分子数由多到少的顺序是:H2>CH4>O2>CO2>SO2 C.密度由大到小的顺序是:SO2>CO2>O2>CH4>H2 D.所含的电子数由多到少的顺序是:CO2>SO2>CH4>O2>H2 (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 典例引领 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 9 A.①② B.①④ C.②③ D.③④ 【答案】C 【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)。 典例引领 10 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 g HNO3 被 还原,则 a∶b 不可能为 A.2∶1 B.3∶1 C.4∶1 D.9∶2 所以 a∶b 的取值范围为 ,即 a∶b 的比值在此范围内均合理。 【答案】A 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+~ ~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 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。 典例引领 4 a 3 9 1 2 a b ≤ ≤ 2 4SO 11 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)。 【答案】1.12 考点冲关 1.2017 年春,雾霾天气对环境造成了严重影响,部分城市开展对 PM2.5 和臭氧的监测。下列有关说法正 确的是 A.臭氧的摩尔质量是 48 g B.同温同压条件下,等质量的氧气和臭氧的体积比为 2∶3 C.16 g 臭氧中含有 6.02×1023 个原子 D.1.00 mol 臭氧中含有电子总数为 18×6.02×1023 2.标准状况下,1 L 的密闭容器中恰好可盛放 n 个 N2 分子和 m 个 H2 分子组成的混合气体,则阿伏加德罗 常数可近似表示为 A.22.4(m+n) B.22.4×6.02×1023(m+n) C.22.4(m+n)/(6.02×1023) D.m+n 3.国外宇航员吃着“牙膏和砖块”时,中国宇航员已经在太空泡茶了,茶装在特制包装袋中,注水后用加热 器进行加热就可以喝了,但要插上吸管以防止水珠飘起来。下列说法正确的是 A.宇航员喝茶时注入的 H2O 的摩尔质量是 18 g 12 B.H2O+Cl2 HCl+HClO 这反应属于氧化还原反应 C.氢的三种同位素 H、D、T 与 16O 只能形成三种水分子 D.在标准状况下,1 mol 水的体积约是 22.4 L 4 . EDTA 是 一 种 重 要 的 络 合 剂 , 也 是 定 量 滴 定 的 常 用 分 析 试 剂 , 其 结 构 简 式 为 ,已知在一定条件下一氯乙酸( )和乙二胺( )反应 生成 EDTA 和 HCl,则反应中一氯乙酸和乙二胺的物质的量之比为 A.2∶1 B.4∶1 C.1∶4 D.1∶2 5.NA 表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中不正确的是 A.常温下,78 g 苯中含有 6NA 个 C—H 键 B.通入 1 mol Cl2 的新制氯水中,HClO、Cl-、ClO-粒子数之和为 2NA C.1 mol 甲基(—14CD3)所含的中子数和电子数分别为 11NA、9NA D.在 2CuH+2HCl===CuCl2+Cu+2H2↑反应中,每生产 22.4 L(标况)H2,反应转移的电子为 1.5 NA 6.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 7.在两个密闭容器中,分别充有质量相等的甲、乙两种气体,它们的温度和密度均相同。根据甲、乙的摩 尔质量(M)的关系判断,下列说法中正确的是 A.若 M(甲)查看更多
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