全国版2021高考化学一轮复习第1讲物质的量气体摩尔体积课件 48页

化学计量在实验中的应用 第一章 第 1 讲　物质的量　气体摩尔体积 　 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 ( V m ) 、阿伏加德罗常数 ( N A ) 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。 栏 目 导 航 考点一　物质的量　摩尔质量 考点二　 气体摩尔体积　阿伏加德罗定律 　 微专题 1 　 气体体积的测定 探究高考 · 明确考向 考点一　物质的量　摩尔质量 含有一定数目粒子的集合体　 0.012 　 6.02×10 23 mol － 1 　 ① 物质的量只能描述微观粒子 ( 如分子、离子、原子、电子、质子、中子及其它们的特定组合 ) ，而不能描述宏观粒子。 ② 6.02 × 10 23 是个纯数值没有任何物理意义，而阿伏加德罗常数 ( N A ) 是指 1mol 物质所含的粒子数，它与 0.012kg 12 C 所含的碳原子数相同，数值约为 6.02 × 10 23 。 [ 填一填 ] 2 ． 摩尔质量 (1) 概念： __________________________________ ，其符号为 M ，单位为 ______________ 。 (2) 数值：以 ______________ 为单位时，任何粒子的摩尔质量在数值上等于该微粒的 __________________________ 。 (3) 关系：摩尔质量与物质的量、物质的质量之间的关系为： n ＝ __ __ __ 。 单位物质的量的物质所具有的质量　 g · mol － 1 　 g · mol － 1 　 相对分子 ( 或原子 ) 质量　 摩尔质量的四种常见计算方法 前提条件 公式 任意状态的任意物质 M ＝ m / n 已知一个分子的质量 M ＝ m ( 分子 ) × N A 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 ) 题组一　有关基本概念的理解与应用 1 ．判断正误，正确的划 “ √ ” ，错误的划 “ × ” 。 (1)1 mol NaCl 和 1 mol HCl 含有相同的粒子数目 ( 　　 ) (2)1 mol 任何物质都含有 6.02×10 23 个分子 ( 　　 ) (3)1 mol 水中含有 2 mol 氢和 1 mol 氧 ( 　　 ) (4) 阿伏加德罗常数 ( N A ) 就是 6.02×10 23 ( 　　 ) (5)0.012 kg 12 C 中约含有 6.02×10 23 个碳原子 ( 　　 ) (6)NaOH 的摩尔质量为 40 g ( 　　 ) (7) 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 ( 　　 ) √ 　 × 　 × 　 × 　 √ 　 × 　 √ 　 D 　 3 ． (1) 含 6.02×10 23 个中子的 Li 的质量是 __ __ __g 。 (2)4 g D 2 和 20 g 18 O 2 的单质化合时最多能生成 ______g DO 。 (3) 若 12.4 g Na 2 X 中含有 0.4 mol 钠离子， Na 2 X 的摩尔质量是 _______________ ， X 的相对原子质量是 ______ 。 22 　 62 g · mol － 1 　 16 　 1 ． 影响物质体积的因素 考点二　气体摩尔体积　阿伏加德罗定律 单位物质的量　 22.4 　 温度　 压强　 气体　 [ 判一判 ] (1) 标准状况下， 1 mol 气体的体积约是 22.4 L ，如果当 1 mol 气体的体积约是 22.4 L 时，则该气体所处的状况一定是标准状况 ( 　　 ) (2) 在标准状况下， 1 mol O 2 与 1 mol SO 3 的体积相同 ( 　　 ) (3) 在标准状况下，氢气的气体摩尔体积为 22.4 L ( 　　 ) (4) 在相同条件下，相同体积的 CO 、 N 2 的混合气体与 O 2 的分子个数相同，原子个数也相同 ( 　　 ) × 　 × 　 × 　 √　 三同定一同　 正比　 正比　 ① 阿伏加德罗定律不仅适用于单一气体，也适用于不反应的混合气体。 ②阿伏加德罗定律及其推论没有必要死记硬背，可由理想气体状态方程 pV ＝ nRT 进行推导。 [ 填一填 ] 　下列两种气体的分子数一定相等的是 ________ 。 ①质量相等的 N 2 和 CO 　②体积相等的 CO 和 C 2 H 4 ③ 等温、等体积的 O 2 和 N 2 　④等压、等体积的 N 2 和 CO 2 ⑤ 等温等压相同体积的 H 2 和 SO 2 　⑥温度相同体积相同压强为 2∶1 的 H 2 和 He ①⑤ 　 题组一　气体摩尔体积概念的理解与计算 1 ． (2019 · 湖南长沙检测 ) 设阿伏加德罗常数的符号为 N A ，标准状况下某种 O 2 和 N 2 的混合气体 m g 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 ． 22.4 nb / mN A 　　　 B ． 22.4 mb / nN A C ． 22.4 nN A / mb 　　　 D ． nbN A /22.4 m A 　 两个宏观量与一个微观量的转化关系 题组二　阿伏加德罗定律及其推论的应用 2 ． (2019 · 湖北黄冈模拟 ) 同温同压下， a g 甲气体和 2 a g 乙气体所占的体积之比为 1∶2 ，根据阿伏加德罗定律判断，下列叙述不正确的是 ( 　　 ) A ．同温同压下甲和乙的密度之比为 1∶1 B ．甲与乙的相对分子质量之比为 1∶1 C ．同温同体积下等质量的甲和乙的压强之比为 1∶1 D ．等质量的甲和乙中的原子数之比为 1∶1 D 　 3 ． (2019 · 福建厦门模拟 ) 下列说法不正确的是 ( 　　 ) A ．温度相同、体积相同的 O 2 (g) 和 N 2 (g) 所含的分子数一定相同 B ．等温等压下， SO 2 气体与 CO 2 气体的密度之比等于 16∶11 C ．温度和容积相同的两容器中分别盛有 5 mol O 2 和 2 mol N 2 ，则压强之比为 5∶2 D ．等温等压条件下， 5 mol O 2 (g) 和 2 mol H 2 (g) 的体积之比等于 5∶2 解析　 温度相同、压强相同、体积相同的 O 2 (g) 和 N 2 (g) 所含的分子数相同，故 A 错误；等温等压下，气体的密度之比等于摩尔质量之比，故 B 正确；同温同体积的气体的物质的量之比等于压强之比，故 C 正确；等温等压条件下气体的物质的量之比等于体积之比，故 D 正确。 A 　 有关阿伏加德罗定律及其推论题的分析思路 第一步，分析 “ 条件 ” ：分析题干中的条件，找出相同与不同。 第二步，明确 “ 要求 ” ：分析题目要求，明确所要求的比例关系。 第三步，利用 “ 规律 ” ：利用阿伏加德罗定律及其推论，根据条件和要求进行分析判断。 气体体积的测定既可直接测量收集的气体体积，也可通过排液法收集气体，测量气体排出的液体体积来确定气体的体积 ( 二者体积值相等 ) ，气体体积的常用测量方法： 1 ． 直接测量法 ： 如图 A 、 B 、 C 、 D 、 E 均是直接测量气体体积的装置。 A 装置：测量前可先通过调整左右两管的高度使左管 ( 有刻度 ) 充满液体，且使两管液面相平，等到气体收集结束后冷却至室温，再上下移动量气管使内外液面相平，则可直接读出气体的体积。 　 气体体积的测定 B 装置：气体收集结束后冷却至室温，再上下移动量筒使内外液面相平，则可直接读出气体的体积。 C 装置：则是直接将一种反应物置于倒置的量筒中，另一反应物置于水槽中，等到二者反应结束后冷却至室温，再上下移动量筒使内外液面相平，则可直接读出气体的体积。 D 装置：可用于测量混合气体中被吸收 ( 或不被吸收 ) 的气体的体积。读数时，球形容器和量气管液面相平，量气管内增加的水的体积等于被反应管吸收后剩余气体的体积。 解答该量气装置读数时的答题要点： ①将气体恢复至室温。 ②调节两则或内外液面相平。 ③视线与液面在同一水平线上。 E 装置：直接测量固液反应产生气体的体积，注意应恢复至室温后，读取注射器中气体的体积 ( 一般适合滴加液体量比较少时测量气体的体积 ) 。 2 ． 间接测量法 ： 如 F 装置是通过测量气体排出的液体体积来确定气体的体积。 1 ． (2019 · 河南郑州一模 ) 欲测定金属镁的相对原子质量，请利用下图给定的仪器组成一套实验装置 ( 每个仪器只能使用一次，假设气体的体积可看作标准状况下的体积 ) 。 填写下列各项 ( 气流从左到右 ) ： (1) 各种仪器连接的先后顺序是 __________ 接 ________ 、 ________ 接 ________ 、 ________ 接 ________ 、 ________ 接 ________( 用小写字母表示 ) 。 (2) 连接好仪器后，要进行的操作有以下几步，其先后顺序是 ________________ ( 填序号 ) 。 ①待仪器 B 中的温度恢复至室温时，测得量筒 C 中水的体积为 V a mL ； ②擦掉镁条表面的氧化膜，将其置于天平上称量，得质量为 m g ，并将其投入试管 B 中的带孔隔板上； ③检查装置的气密性； ④旋开装置 A 上分液漏斗的活塞，使其的水顺利流下，当镁完全溶解时再关闭这个活塞，这时 A 中共放入水 V b mL 。 a 　 h 　 g 　 b 　 c 　 f 　 e 　 d 　 ③②④① 　 (3) 根据实验数据可算出金属镁的相对原子质量，其数学表达式为 __________ 。 (4) 若试管 B 的温度未冷却至室温，就读出量筒 C 中水的体积，这将会使所测定镁的相对原子质量数据 ________( 填 “ 偏大 ”“ 偏小 ” 或 “ 无影响 ” ) 。 (5) 仔细分析上述实验装置后，经讨论认为结果会有误差，于是又设计了如下图所示的实验装置。 偏小 　 ① 装置中导管 a 的作用是 _______________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ 。 ②实验前后碱式滴定管中液面读数分别为 V 1 mL 、 V 2 mL 。则产生氢气的体积为 ___________mL 。 使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；可以消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差　 V 1 － V 2 　 2 ． (2019 · 四川遂宁模拟 ) 碳化铝 (Al 4 C 3 ) 用于冶金及催化剂，可由两种单质在高温下直接化合来制备，产物中含有大量氮化铝 (AlN) 和少量 Al 2 O 3 。 已知： ① AlN ＋ NaOH ＋ H 2 O===NaAlO 2 ＋ NH 3 ↑ ； ② Al 4 C 3 与水接触，会很快放出易燃气体甲烷，并生成氢氧化铝。 为测定某 Al 4 C 3 样品的含量，设计如下实验方案： 取一定量的样品，选择以下装置测定样品中 Al 4 C 3 的纯度 ( 夹持仪器已略去 ) 。 (1) 写出 Al 4 C 3 与过量氢氧化钠溶液反应的化学方程式： __________________________________________________________________ 。 (2) 测定样品中 Al 4 C 3 的纯度可以选择上图装置中的 A 、 ______ 、 C 。 (3) 完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先 ____________________ ，再加入实验药品，打开分液漏斗活塞，滴加 NaOH 浓溶液至不再产生气体，关闭分液漏斗活塞，待装置恢复到室温后，上下调节量气管使左右液面相平，然后读数。 (4) 若要选择 D 装置，则 D 装置中所装试剂是 _____________________ ，作用是 ________________ ，装置中球形干燥管的作用是 ________________ 。 Al 4 C 3 ＋ 4NaOH ＋ 4H 2 O===4NaAlO 2 ＋ 3CH 4 ↑ 　 D 　 检查装置气密性　 浓硫酸 ( 或稀硫酸、水 ) 　 吸收氨气　 防止倒吸　 B 　 5 mol · L － 1 　 偏大　 解析　 (1)Al 4 C 3 与水接触，会很快放出易燃气体甲烷，并生成氢氧化铝，氢氧化铝能够与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，因此 Al 4 C 3 与过量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和甲烷，反应的化学方程式为 Al 4 C 3 ＋ 4NaOH ＋ 4H 2 O===4NaAlO 2 ＋ 3CH 4 ↑ 。 (2)AlN ＋ NaOH ＋ H 2 O===NaAlO 2 ＋ NH 3 ↑ ，要测定样品中 Al 4 C 3 的纯度，需要除去甲烷中的氨气，氨气极易溶于水，可以用 D 吸收生成的氨气，因此选择的装置为 A 、 D 、 C 。 (3) 根据制备气体的一般步骤，组装好实验装置，首先检查装置气密性，再加入实验药品，再打开分液漏斗活塞，滴加 NaOH 浓溶液至不再产生气体，关闭分液漏斗活塞，待装置恢复到室温后，上下调节量气管使左右液面相平，然后读数。 1 ． (2018 · 全国卷 Ⅲ ， 8) 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 探究高考 · 明确考向 B 　 解析　 B 对：等质量的氧气和臭氧，所含氧原子数相等，故电子数相同。 A 错： 24 g Mg 、 27 g Al 的物质的量均为 1 mol,1 个 Mg 原子和 1 个 Al 原子所含的质子数分别为 12 、 13 ，故 24 g 镁与 27 g 铝中含有的质子数分别为 12 N A 和 13 N A 。 C 错： 1 个 D 2 O 分子含有 10 个中子， 1 个 H 2 O 分子含有 8 个中子， 1 mol 重水与 1 mol 水中含有的中子数之比为 10 ∶ 8(5 ∶ 4) 。 D 错： 1 个乙烷分子中含有 7 对共用电子，而 1 个乙烯分子中含有 6 对共用电子，故 1 mol 乙烷与 1 mol 乙烯中，含有的化学键数之比为 7 ∶ 6 。 2 ． (2018 · 海南卷， 2) 某工业废气所含氮氧化物 (NO x ) 的氮氧质量比为 7∶4 ，该 NO x 可表示为 ( 　　 ) A ． N 2 O 　　 B ． NO 　　 C ． N 2 O 3 　　 D ． NO 2 A 　 3 ． (2018 · 江苏卷， 18) 碱式硫酸铝溶液可用于烟气脱硫。室温下向一定浓度的硫酸铝溶液中加入一定量的碳酸钙粉末，反应后经过滤得到碱式硫酸铝溶液，反应方程式为 (2 － x )Al 2 (SO 4 ) 3 ＋ 3 x CaCO 3 ＋ 3 x H 2 O===2[(1 － x )Al 2 (SO 4 ) 3 · x Al(OH) 3 ] ＋ 3 x CaSO 4 ↓ ＋ 3 x CO 2 ↑ 生成物 (1 － x )Al 2 (SO 4 ) 3 · x Al(OH) 3 中 x 值的大小影响碱式硫酸铝溶液的脱硫效率。 (1) 制备碱式硫酸铝溶液时，维持反应温度和反应时间不变，提高 x 值的方法有 _________________________________________ 。 (2) 碱式硫酸铝溶液吸收 SO 2 过程中，溶液的 pH______( 填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或 “ 不变 ” ) 。 适当增加 CaCO 3 的量或加快搅拌速率 　 减小　 (3) 通过测定碱式硫酸铝溶液中相关离子的浓度确定 x 的值，测定方法如下： ①取碱式硫酸铝溶液 25.00 mL ，加入盐酸酸化的过量 BaCl 2 溶液充分反应，静置后过滤、洗涤，干燥至恒重，得固体 2.330 0 g 。 ②取碱式硫酸铝溶液 2.50 mL ，稀释至 25 mL ，加入 0.100 0 mol · L － 1 EDTA 标准溶液 25.00 mL ，调节溶液 pH 约为 4.2 ，煮沸，冷却后用 0.080 00 mol · L － 1 CuSO 4 标准溶液滴定过量的 EDTA 至终点，消耗 CuSO 4 标准溶液 20.00 mL( 已知 Al 3 ＋ 、 Cu 2 ＋ 与 EDTA 反应的化学计量数比均为 1∶1) 。计算 (1 － x )Al 2 (SO 4 ) 3 · x Al(OH) 3 中的 x 值 ( 写出计算过程 ) 。 解析　 (1) 要提高 x 值，就需要提高 CaSO 4 的生成速率，因为碳酸钙是粉末，因此不能通过增大表面积的方式提高反应速率，可以通过增加 CaCO 3 的量和搅拌加快 CaSO 4 的生成速率，以提高 x 的值。 (2) 吸收二氧化硫的过程中， OH － 参加反应，因此溶液的 pH 减小。 (3) 由题意知， Al 3 ＋ 、 Cu 2 ＋ 与 EDTA 反应的化学计量数比均为 1 ∶ 1 ，因此 EDTA 总物质的量应等于 Al 3 ＋ 和 Cu 2 ＋ 的物质的量之和，根据题给数值即可求算出 x 的值。