2020届高考化学一轮复习物质的量　气体摩尔体积学案 19页

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 名师点拨 ‎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。‎ 物质的量、气体摩尔体积是高考必考的知识点。本讲主要考点有：以物质的量为中心的有关计算，关于阿伏加德罗常数的正误判断，气体摩尔体积的概念。特别是有关NA正误判断的选择题几乎是全国卷每年必考的一个重要题型，题目虽小，但包含的知识内容较为广泛，关联考查能力点也较多，是不容忽视的一个“小题”。‎ 复习时可从以下几个方面着手：(1)多多刷题，有关 NA的题目较多，可从全国各地的名校模拟题中寻找此类题型加以训练，把有关NA考查的各个角度都过一遍，熟悉每个方面命题的方向，以避免在高考中再次掉入命题者设计好的陷阱；(2)形成在化学计算中将m、V、c等物理量向n靠拢的习惯，养成以n为中心的计算习惯和思维意识。训练的次数多了，你会发觉化学计算实际很简单，有时不需要动手就可“估算”出想要的“结果”。(3)题目在注重计算考查的同时，又隐含对物质状态、物质结构、氧化还原、电离、水解、分散系等知识的考查。‎ 考点一　物质的量　摩尔质量 　‎ ‎1．物质的量、阿伏加德罗常数 ‎(1)基本概念间的关系。‎ ‎(2)物质的量的规范表示方法。‎ 如0.2 mol H2中含有的氢原子个数为__2.408×1023___；‎ ‎6．02×1022个Na＋的物质的量为__0.1 mol___。‎ ‎(3)物质的量与粒子数、阿伏加德罗常数之间的关系为n＝__N/NA___。‎ 特别提醒：‎ ‎(1)摩尔后面应为确切的微粒名称；如1 mol氢(不确切)和1 mol大米(宏观物质)皆为错误说法。‎ ‎(2)物质的量是物理量，摩尔是物质的量的单位，不是物理量。‎ ‎(3)6.02×1023是个纯数值，没有任何物理意义，而阿伏加德罗常数(NA)是指1 mol任何微粒所含的粒子数，它与‎0.012 kg12C所含的碳原子数相同，数值约为6.02×1023。‎ ‎2．摩尔质量 特别提醒：‎ ‎(1)相对原子(或分子)质量与摩尔质量不是同一个物理量，单位不同，只是以g·mol－1为单位时在数值上相等。‎ ‎(2)摩尔质量也等于NAm0(m0为单个粒子的质量)。‎ ‎(3)对具体的物质，其摩尔质量是确定的，不随物质的量多少而变化，也不随物质的聚集状态的变化而变化。‎ 　‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)‎0.012 kg ‎12C中含有约6.02×1023个碳原子(　√　)‎ ‎(2)0.5 mol某气体质量是‎22 g，则该气体的摩尔质量是‎44 g(　×　)‎ ‎(3)‎12.0 g熔融的NaHSO4中含有的阳离子数为0.2NA(　×　)‎ ‎(4)常温下，将‎5.6 g铁片投入足量浓硝酸中，充分反应后转移电子数为0.3NA(　×　)‎ ‎(5)常温常压下，‎92 g的NO2和N2O4混合气体含有的原子数为6NA(　√　)‎ ‎(6)2 mol水的摩尔质量是1 mol水的摩尔质量的2倍(　×　)‎ 提示：摩尔质量对某物质来说是固定的 ‎(7)1 mol OH－的质量为‎17 g·mol－1(　×　)‎ ‎(8)1 mol H3PO4与1 mol H2SO4的质量相同，溶于水后电离出的阴离子数目也相同(　×　)‎ ‎2．(1)(2019·新题预测)某气体分子为双原子分子，它的摩尔质量为M g·mol－1，该气体质量为m g，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密度为_____g·L－1。‎ ‎④该气体一个分子的质量为_____g。‎ ‎(2)①硫酸钠(Na2SO4)的摩尔质量为__‎142 g·mol－1___；‎71 g Na2SO4中含钠离子的物质的量为__1 mol___，氧原子的物质的量为__2 mol___。‎ ‎②已知‎16 g A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___。‎ ‎[解析]　(1)要明确各物理量之间的关系，严格按定义式进行计算。‎ ‎(2)根据质量守恒定律，0.04 mol C的质量为(‎16 g＋‎20 g)－‎31.76 g＝‎4.24 g，则M(C)＝＝‎106 g·mol－1。‎ ‎1．(2019·荆州模拟)草酸(分子式为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(　D　)‎ A．草酸的摩尔质量是‎90 g·mol－1‎ 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．1 mol草酸在标准状况下的体积约为‎22.4 L ‎2．(2019·新题预测)某氯原子的质量为a g,‎12C的质量为b g，用NA表示阿伏加德罗常数，下列说法中正确的是(　C　)‎ A．氯元素的相对原子质量为 B．氯元素的摩尔质量为aNA C．m g该氯原子的物质的量为 mol D．n g该氯原子所含的电子数为 萃取精华：‎ 摩尔质量的计算方法 前提条件 公式 任意状态的任意物质 M＝m/n(定义式)‎ 已知一个分子的质量 M＝m(分子)×NA 标准状况下的气体 M＝ρ×‎22.4 L·mol－1‎ 同温同压下的气体 M(A)＝M(B)×D(相对密度)‎ 对于混合气体，求其平均摩尔质量 ＝M‎1a%＋M2b%＋M‎3c%＋……a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)‎ ‎3．(2019·山西汾阳校级月考)下列数量的各物质所含原子个数按由多到少顺序排列的是(　B　)‎ ‎①0.5 mol氨气　②‎1 g氢气　③‎4 ℃‎时9 mL水　④0.2 mol磷酸钠 A．④③②① B．①④③②‎ C．②③④① D．①④②③‎ ‎4．(2019·新题预选)‎8.34 g FeSO4·7H2O(相对分子质量：278)样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示，下列说法正确的是(　C　)‎ A．温度为‎78 ℃‎时固体物质M的化学式为FeSO4·5H2O B．取适量‎380 ℃‎时所得的样品P，隔绝空气加热至‎650 ℃‎得到一种固体物质Q，同时有两种无色气体生成，Q的化学式为Fe3O4‎ C．在隔绝空气条件下，N得到P的化学方程式为FeSO4·H2OFeSO4＋H2O D．温度为‎159 ℃‎时固体N的化学式为FeSO4·2H2O ‎[解析]　本题看似推断化学式，实则考查以物质的量为核心的计算。‎8.34 g FeSO4·7H2O样品的物质的量为‎8.34 g÷‎278 g/mol＝0.03 mol，其中m(H2O)＝0.03 mol×7×‎18 g/mol＝‎3.78 g，如晶体失去全部结晶水，固体的质量应为‎8.34 g－‎3.78 g＝‎4.56 g，可知在加热到‎373 ℃‎ 之前，晶体失去部分结晶水。温度为‎78 ℃‎，固体质量为‎6.72 g，其中m(FeSO4)＝0.03 mol×‎152 g/mol＝‎4.56 g，m(H2O)＝‎6.72 g－‎4.56 g＝‎2.16 g，n(H2O)＝‎2.16 g÷‎18 g/mol＝0.12 mol，n(H2O)︰n(FeSO4)＝0.12 mol︰0.03 mol＝4︰1，则M的化学式为FeSO4·4H2O，A项错误；加热至‎650 ℃‎时，固体的质量为‎2.40 g，其中n(Fe)＝n(FeSO4·7H2O)＝0.03 mol，m(Fe)＝0.03 mol×‎56 g/mol＝‎1.68 g，则固体中m(O)＝‎2.40 g－‎1.68 g＝‎0.72 g，n(O)＝‎0.72 g÷‎16 g/mol＝0.045 mol，n(Fe)︰n(O)＝0.03 mol︰0.045 mol＝2︰3，所以固体物质Q的化学式为Fe2O3，B项错误；固体N的质量为‎5.10 g，其中m(FeSO4)＝0.03 mol×‎152 g/mol＝‎4.56 g，m(H2O)＝‎5.10 g－‎4.56 g＝‎0.54 g，n(H2O)＝‎0.54 g÷‎18 g/mol＝0.03 mol，n(H2O)︰n(FeSO4)＝0.03 mol︰0.03 mol＝1︰1，所以N的化学式为FeSO4·H2O，而P的化学式为FeSO4，则由N得到P的化学方程式为FeSO4·H2OFeSO4＋H2O，C项正确；温度为‎159 ℃‎时，由C项可知N的化学式为FeSO4·H2O，D项错误。‎ ‎[知识拓展]　金属硫酸盐的分解规律：含结晶水的硫酸盐无水硫酸盐金属氧化物＋SO3金属氧化物＋SO2＋O2。‎ ‎5．(1)含6.02×1023个中子的Li的质量是__1.75___g。‎ ‎(2)‎4 g D2的‎20 g 18O2的单质化合时最多能生成__22___ g D2 18O。‎ ‎(3)若‎12.4 g Na2X中含有0.4 mol Na＋，Na2X的摩尔质量是__‎62 g·mol－1___，X的相对原子质量是__16___。‎ ‎6．最近材料科学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，试计算‎12.2 g该晶体中含氧原子数为__0.33NA___，氢原子的物质的量为__0.26___mol。‎ ‎[解析]　晶体的摩尔质量为‎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。‎ 萃取精华：‎ ‎1．有关微粒数计算的思维方法 ‎2．求算原子相对原子质量的两种方法 ‎(1)Mr＝ ‎(2)先求M，再根据Mr与M的数值关系，确定Mr的数值。‎ ‎7．(2019·新题预选)物质的量是高中化学常用的物理量，请完成以下有关计算(设NA为阿伏加德罗常数的值)：‎ ‎(1)‎2.3 g乙醇含有__0.3NA___个H原子，所含共价键的物质的量为__0.4 mol___，其中官能团羟基所含的电子数为__0.45NA___。‎ ‎(2)某条件下，‎8 g氧气所占的体积为‎6 L，则在该条件下的气体摩尔体积为__‎24 L/moL___。‎ ‎(3)‎9.5 g某二价金属的氯化物中含有0.2 mol Cl－，则此氯化物的摩尔质量为__‎95 g/mol___。‎ ‎(4)‎6.72 L CO(标准状况)与一定量的Fe2O3恰好完全反应(生成Fe与CO2)后，生成Fe的质量为__11.2___g，转移的电子数目为__0.6NA___。‎ ‎[解析]　(1)‎2.3 g乙醇的物质的量为＝0.05 mol,0.05 mol乙醇分子中含有H原子的物质的量为0.05 mol×6＝0.3 mol，含有H原子数为0.3NA；乙醇分子共含有8条共价键，则0.05 mol乙醇分子中含共价键的物质的量为0.05 mol×8＝0.4 mol；0.05 mol乙醇分子中含0.05 mol羟基，0.05 mol羟基含有的电子的物质的量为9×0.05 mol＝0.45 mol，含有电子数为0.45NA；(2)‎8 g氧气的物质的量为＝0.25 mol,0.25 mol氧气在该条件下的体积为‎6 L，则该条件下的气体摩尔体积为＝‎24 L/mol。(3)‎9.5 g某二价金属的氯化物中含有0.2 mol Cl－，该氯化物的物质的量为0.1 mol，则此氯化物的摩尔质量为＝‎95 g/mol；(4)标准状况下‎6.72 L一氧化碳的物质的量为＝0.3 mol,0.3 mol CO完全反应生成二氧化碳失去的电子的物质的量为0.3 mol×(4－2)＝0.6 mol，转移电子的数目为0.6NA，根据得失电子守恒，反应生成铁的物质的量为＝0.2 mol，质量为‎56 g/mol×0.2 mol＝‎11.2 g。‎ 考点二　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)微粒的__大小___(物质的本性)‎ ‎(2)微粒__间距___的大小(由温度与压强共同决定)‎ ‎(3)微粒的__数目___(物质的量的大小)‎ ‎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___。‎ ‎(2)常用单位：L/mol(或L·mol－1)。‎ ‎(3)数值：在标准状况下(指温度为__‎0℃‎___，压强为__101 kPa___)约为__‎22.4 L·mol－1___。‎ ‎(4)计算公式：Vm＝_____。‎ ‎(5)影响因素：气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它决定于气体所处的__温度___和 ‎__压强___。‎ ‎3．阿伏加德罗定律及其推论 ‎(1)阿伏加德罗定律：在相同的__温度___和__压强___下，相同体积的任何气体都含有__相同数目的分子___。‎ 即⇒N1＝N2　“三同”(T、p、V)→“一同”(N)→(n)‎ ‎(2)阿伏加德罗定律的推论 描述 关系 三正比 同温同压下，气体的体积比等于它们的物质的量之比 ＝ 同温同体积下，气体的压强比等于它们的物质的量之比 ＝ 同温同压下，气体的密度比等于它们的摩尔质量之比 ＝ 二反比 同温同压下，相同质量的任何气体的体积与它们的摩尔质量成反比 ＝ 同温同体积时，相同质量的任何气体的压强与它们的摩尔质量成反比 ＝ 一连比 同温同压下，同体积的任何气体的质量比等于它们的摩尔质量之比，也等于它们的密度之比 ＝＝ 特别提醒：‎ ‎(1)阿伏加德罗定律适用于任何气体(包括混合气体)。‎ ‎(2)同温、同压、同体积、同分子数，这“四同”相互制约，只要有三个量相同，第四个量必定相同，即“三同”推“一同”，“两同”定“比例”。‎ ‎(3)上述结论均可由pV＝nRT＝RT＝RT导出，不需要“机械记忆”。‎ 　‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)在标准状况下，1 mol氧气与1 mol氦气的体积相同，含有原子数相同(　×　)‎ ‎(2)同温同压下，等质量的‎12C18O和NO体积相同(　√　)‎ ‎(3)‎56 g Fe在标准状况下的‎22.4 L Cl2中充分燃烧，转移电子数为3NA(　×　)‎ ‎(4)不同温度下，相同体积的CO和N2密度相同，则二者含有的原子数相同(　√　)‎ ‎(5)标准状况下，‎22.4 L盐酸含有NA个上HCl分子(　×　)‎ ‎(6)标准状况下，‎6.72 L NO2与水充分反应转移的电子数目为0.1 NA(　×　)‎ ‎(7)将乙烯、CO、N2三种气体分别盛放在三个相同容器中，若三个容器的温度和质量相等，则三个容器中的气体压强比为1︰1︰1(　√　)‎ ‎(8)在相同条件下，相同物质的量的C2H4和C3H6，所含分子个数相同，而相同质量时，它们所含的原子个数相同(　√　)‎ ‎(9)同温同压同体积的‎12C18O和14N2具有相同的电子数(　√　)‎ ‎(10)标准状况下，‎22.4 L己烷中含有的共价键数目为19NA(　×　)‎ ‎2．(2019·青岛高三检测)(1)如图两瓶体积相等的气体，在同温同压下瓶内气体的关系一定正确的是(　A　)‎ A．原子数相等 B．密度相等 C．质量相等 D．摩尔质量相等 ‎(2)若两瓶内气体的质量相等，则N2、O2物质的量之比应为__1︰1___。‎ ‎[解析]　根据阿伏加德罗定律及其推论可知：同温、同压、同体积，则可得两瓶内分子的物质的量相同，又都是双原子分子，所以原子的物质的量相同，由原子个数之比等于物质的量之比可得，两瓶内分子所含原子数相同，A项正确；由于N2、O2、NO分子的摩尔质量M不同，则两瓶中气体的摩尔质量M不一定相等，由于两瓶中物质的量相等，根据m＝n·M，故m不一定相等，同理由ρ＝可得ρ不一定相等。‎ ‎(2)由上题知，n(N2)＋n(O2)＝n(NO)，若其质量相等，则(N2、O2)＝M(NO)，即当n(N2)︰n(O2)＝1︰1时，平均摩尔质量相等。‎ ‎3．如图所示有三只气球，其中VA＝VB＝‎1.12 L。‎ ‎(1)A、B中气体的物质的量__不一定___(填“一定”或“不一定”)是0.05 mol。‎ ‎(2)标准状况下，A、B气球中的分子个数比为__1︰1___。‎ ‎(3)相同温度和压强下，A、C气体中气体的质量相等，则VA︰VC＝__2︰1___‎ ‎1．(2019·莱芜高三检测)下列示意图中，白球代表氢原子，黑球代表氦原子，方框代表容器，容器中间有一个可以上下滑动的隔板(其质量忽略不计)。其中能表示等质量的氢气与氦气的是(　A　)‎ ‎[解析]　设H2与He质量都为m，则二者物质的量之比为︰＝2︰1，则同温同压下气体的分子数之比或体积比等于物质的量之比。故A正确。‎ ‎2．(2019·山东滨州检测)在标准状况下，对下列四种气体的描述正确的是(　D　)‎ ‎①‎6.72 L CH4　②3.01×1023个HCl分子　③‎13.6 g H2S　④0.2 mol NH3‎ a．体积②>③>①>④　　b．密度②>③>④>①‎ c．质量②>③>①>④　　d．氢原子个数①>③>④>②‎ A．仅abc B．仅bcd C．仅abd D．abcd ‎[解析]　先把题中提供的量都分别转化为各物质的物质的量，然后再比较它们的体积、密度等。标准状况下‎6.72 L CH4的物质的量为0.3 mol,3.01×1023个HCl分子的物质的量为0.5 mol,‎13.6 g H2S的物质的量为0.4 mol，然后进行比较即可得出结论。‎ ‎3．(2019·经典习题选萃)设NA为阿伏加德罗常数的值，如果a g某双原子分子气体的分子数为p，则b g该气体在标准状况下的体积V(L)是(　D　)‎ A． B． C． D． ‎[解析]　a g该双原子分子气体的分子数为p，则b g该气体的分子数为，可得b g该气体的物质的量为(mol)，则b g该气体在标准状况下的体积为(L)。‎ ‎4．(2019·经典习题选萃)同温、同压下，某容器充满O2质量为为‎116 g，若充满CO2质量为‎122 g，现充满某气体X质量为‎114 g，则该气体的相对分子质量为(　A　)‎ A．28 B．44‎ C．32 D．64‎ ‎[解析]　设容器质量为m g，该气体的相对分子质量为Mr，根据阿伏加德罗定律：同温、同压下，容器容积一定，气体的质量之比等于其相对分子质量之比。‎ 则有＝＝，解得m＝100，Mr＝28。‎ ‎[解题技巧]　估算法：由阿伏加德罗定律可知，气体的物质的量相等，再由M＝可知，在n相同时，M与m成正比，现m(X)