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文档介绍
2020版高考化学一轮复习物质的量 气体摩尔体积学案
第一节 物质的量 气体摩尔体积 考纲定位 核心素养 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。 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。 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 考点一| 物质的量 摩尔质量 1.物质的量、阿伏加德罗常数 注意:(1)使用摩尔作单位时,必须指定化学式或指明微粒的种类,如1 mol H 不能描述为1 mol 氢等。(2)阿伏加德罗常数有单位,单位为mol-1,不能仅写数值6.02×1023。 2.摩尔质量 (1)概念: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:当微粒的摩尔质量以g·mol-1为单位时,在数值上等于该微粒的相对分子(原子)质量。 (3)关系:物质的量、物质的质量与摩尔质量关系为n=或M=或m=n·M。 注意:(1)摩尔质量、相对分子质量、质量是三个不同的物理量,具有不同的单位。如H2O的摩尔质量为18 g·mol-1,H2O的相对分子质量为18,1 mol H2O的质量为18 g。(2)摩尔质量与温度、压强、物质的量多少无关。 1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)1 mol OH-的质量是17 g·mol-1。 ( ) (2)NA代表阿伏加德罗常数,22 g CO2中含有的氧原子数为NA。 ( ) (3)n mol O2中分子数为N,则阿伏加德罗常数为。 ( ) 答案:(1)× (2)√ (3)× 2.(1)硫酸钠(Na2SO4)的摩尔质量为________;71 g Na2SO4中含钠离子的物质的量为________,氧原子的物质的量为________。 (2)49 g H3PO4的物质的量为________,用NA表示阿伏加德罗常数的值,其中含有________个H,含________个O。 答案:(1)142 g·mol-1 1 mol 2 mol (2)0.5 mol 1.5NA或1.5×6.02×1023 2NA或2×6.02×1023 ⊙考法1 物质的量、摩尔质量的有关概念 1.下列说法不正确的是( ) A.物质的量是描述微观粒子集合体的物理量 B.阿伏加德罗常数就是6.02×1023 C.1 mol CO2与1 mol CO含有的分子数目相等 D.SO的摩尔质量为96 g·mol-1 B [阿伏加德罗常数为物理量,单位为mol-1。] 2.(2019·荆州模拟)草酸(分子为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。] ⊙考法2 n、N、m的有关计算 3.设NA为阿伏加德罗常数的值,计算下列粒子的数目 (1)0.3 mol H2O分子中所含氢原子数与________个NH3分子中所含氢原子数相等。 (2)12 g乙烷中所含共价键的物质的量是________。 (3)分子数为0.5NA的CO2分子的质量是________。 解析:(2)乙烷的结构式为,1 mol乙烷分子中含有7 mol共价键。 答案:(1)0.2NA(或1.204×1023) (2)2.8 mol (3)22 g 4.最近材料科学家研究发现了首例带结晶水的晶体在5 K下呈现超导性。据报道,该晶体的化学式为Na0.35CoO2·1.3H2O。若用NA表示阿伏加德罗常数的值,试计算12.2 g 该晶体中含氧原子数为________,氢原子的物质的量为________mol。 解析:晶体的摩尔质量约为122 g·mol-1,n==0.1 mol,故氧原子数目=0.1×(2+1.3)NA=0.33NA,n(H)=0.1 mol×1.3×2=0.26 mol。 答案:0.33NA 0.26 考点二| 气体摩尔体积 阿伏加德罗定律 1.气体摩尔体积 (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Vm,常用单位是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-1。 注意:(1)“22.4 L·mol-1”不仅适用于单一气体,也适用于混合气体。(2)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。(3)标准状况下为非气体的常见的物质有H2O、H2O2、HF、SO3、C6H6、CCl4、CS2、CHCl3、CH2Cl2、乙醇等。 2.阿伏加德罗定律及其推论 (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)推论 条件 结论 推论一 同温同压 == = 推论二 同温同容 = 注:以上用到的符号:n——物质的量、M——摩尔质量、V——气体体积、ρ——密度、p——压强 注意:(1)同温同压同体积的气体的分子数相等,但原子数不一定相等。(2)阿伏加德罗定律既适用于单一气体,也适用于混合气体。(3)在同温同压条件下,可利用气体的相对分子质量大小判断气体密度的大小。 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:=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)。 1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)标准状况下,1 mol H2与1 mol N2、H2混合气体体积均约为22.4 L。 ( ) (2)利用气体摩尔体积可以计算一个气体分子的大致体积。 ( ) (3)标准状况下,1 mol CH4和1 mol SO3的体积均为22.4 L。 ( ) (4)同温同压下,44 g CO2与28 g CO的体积比为1∶1。 ( ) (5)在非标准状况下,1 mol N2的体积可能为22.4 L。 ( ) 答案:(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√ 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________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________;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________。 答案:不一定 1∶1 2∶1 ⊙考法1 气体摩尔体积的有关计算 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 [若为标准状况,6.02×1023个气态分子的体积应为22.4 L,不是30 L。] 2.设NA为阿伏加德罗常数的值,如果a g某气态双原子分子中原子数为p,则b g该气体在标准状况下的体积V是________L。 解析:n(分子)= mol,M(分子)= g·mol-1= g·mol-1,故V= mol×22.4 L·mol-1= L。 答案: 3.CO和CO2的混合气体18 g,完全燃烧后测得CO2体积为11.2 L(标准状况), (1)混合气体中CO的质量是________g; (2)在标准状况下混合气体中CO2的体积是________L; (3)在标准状况下混合气体的密度是________g·L-1(保留两位有效数字); (4)混合气体的平均摩尔质量是________g·mol-1。 解析:CO燃烧发生反应:2CO+O22CO2,CO的体积与生成CO2的体积相等,燃烧后CO2的总体积为11.2 L,故18 g CO和CO2的混合气体的总体积为11.2 L,在标准状况下,18 g CO和CO2的混合气体的物质的量为0.5 mol,设CO的物质的量为x mol,CO2的物质的量为y mol, 则,解得x=0.25,y=0.25。 (1)混合气体中CO的质量为28 g·mol-1×0.25 mol=7 g; (2)故混合气体中CO2的体积为0.25 mol×22.4 L·mol-1=5.6 L; (3)混合气体的密度为≈1.6 g·L-1; (4)解法一:=ρ·22.4 L·mol-1=1.6 g·L-1×22.4 L·mol-1≈36 g·mol-1; 解法二:==36 g·mol-1; 解法三:=28 g·mol-1×50%+44 g·mol-1×50%=36 g·mol-1; 故平均摩尔质量为36 g·mol-1。 答案:(1)7 (2)5.6 (3)1.6 (4)36 4.在一定条件下,m g NH4HCO3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________。NH4HCO3的摩尔质量为______(用含m、d的代数式表示)。 (2)若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________(用含ρ的代数式表示)。 (3)若在该条件下,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________(用含a、b、c的代数式表示)。 解析:因为NH4HCO3(s)NH3(g)+CO2(g)+H2O(g) (1)M(混)=2d g·mol-1⇒n(混)= mol, ⇒M(NH4HCO3)=(2d×3) g·mol-1=6d g·mol-1。 (2)(混)=22.4ρ g·mol-1。 (3)n(NH3)∶n(CO2)∶n(H2O)=a%∶b%∶c%, (混)=(17a%+44b%+18c%) g·mol-1。 答案:(1) mol 6d g·mol-1 (2)22.4ρ g·mol-1 (3)17a%+44b%+18c% ⊙考法2 阿伏加德罗定律及推论 5.同温同压下,甲容器中充满35Cl2,乙容器中充满37Cl2,完成下列填空。 (1)若两种气体体积相等,则甲、乙两容器中气体密度之比为________; (2)若两种气体体积相等,则甲、乙两容器中气体分子数之比为________; (3)若两种气体质量相等,则甲、乙两容器中气体所含质子数之比为________; (4)若两种气体体积相等,则甲、乙两容器中气体所含中子数之比为________。 答案:(1)35∶37 (2)1∶1 (3)37∶35 (4)9∶10 6.(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。] 课堂反馈 真题体验 1.(2018·全国卷Ⅰ,T10)NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( ) A.16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA B.22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA C.92.0 g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA D.1.0 mol CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA B [16.25 g FeCl3的物质的量n(FeCl3)=0.1 mol,如果氯化铁完全水解,则生成0.1 mol Fe(OH)3,而氢氧化铁胶体粒子由许多氢氧化铁聚集而成,故氢氧化铁胶体粒子数远小于0.1NA,A项错误;氩气是单原子分子,1 mol Ar含18 mol质子,B项正确;甘油(丙三醇)的分子式为C3H8O3,相对分子质量为92,1 mol(92.0 g)甘油含3 mol羟基,C项错误;甲烷与氯气在光照下反应会生成四种有机产物,即1.0 mol甲烷反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4共为1 mol,D项错误。] 2.(2018·全国卷Ⅲ,T8)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 B [24 g镁与27 g铝的物质的量均为1 mol,但Mg、Al的质子数分别为12、13,A项错误;1 mol O2含有16 mol电子,1 mol O3含有24 mol电子,质量相同(设为m g)的O2、O3含有的电子的物质的量分别为 mol= mol、 mol= mol,B项正确;1 mol D2O含有10 mol中子,1 mol H2O含有8 mol中子,C项错误;1 mol CH3—CH3含有7 mol共价键,1 mol CH2===CH2含有6 mol共价键,D项错误。] 3.(2017·全国卷Ⅱ,T8)阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是( ) A.1 L 0.1 mol·L-1NH4Cl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 D [A项,NH4Cl溶液中,NH易水解生成NH3·H2O,1 L 0.1 mol·L-1NH4Cl溶液中,NH的数量小于0.1NA。B项,2.4 g Mg的物质的量为0.1 mol,与H2SO4完全反应转移的电子数为0.2NA。C项,标准状况下,气体的摩尔体积为22.4 L·mol-1,2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.1NA。D项,H2+I22HI,反应前后气体的物质的量不变,0.1 mol H2和0.1 mol I2反应后,其分子总数为0.2NA。] 4.(2016·全国卷Ⅰ,T8)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 A [A项乙烯和丙烯的分子式分别为C2H4、C3H6,二者的最简式均为CH2,14 g乙烯和丙烯混合气体中含有“CH2”的物质的量为=1 mol,故所含氢原子数为2NA。B项N2和H2合成氨的反应为N2+3H22NH3,该反应为可逆反应,1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3小于2 mol,故生成的NH3分子数小于2NA。C项Fe与过量的硝酸反应生成Fe(NO3)3,故1 mol Fe参加反应时转移电子数为3NA。D项标准状况下,CCl4为液体,2.24 L CCl4的物质的量远大于0.1 mol,故含有的共价键数远大于0.4NA。]查看更多