版高考化学一轮复习第一章化学计量在实验中的应用第3讲物质的量气体摩尔体积学案.docx

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版高考化学一轮复习第一章化学计量在实验中的应用第3讲物质的量气体摩尔体积学案

第3讲　物质的量　气体摩尔体积

考纲要求　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）、物质的量浓度（c）、阿伏加德罗常数（NA）的含义。

2.能根据微粒（原子、分子、离子等）数目、物质的量、气体体积（标准状况下）之间的相互关系进行有关计算。

考点一　物质的量、气体摩尔体积

1．物质的量

（1）物质的量（n）

物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量，单位为摩尔（mol）。

（2）物质的量的规范表示方法：

（3）阿伏加德罗常数（NA）

0．012kg12C中所含的碳原子数为阿伏加德罗常数，其数值约为6.02×1023，单位为mol－1。

公式：

NA＝。

2．摩尔质量

（1）摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量。

常用的单位是g·mol－1。

公式：

M＝。

（2）数值：

以g·mol－1为单位时，任何粒子的摩尔质量在数值上都等于该粒子的相对分子（原子）质量。

3．气体摩尔体积

（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）含义：

单位物质的量的气体所占的体积，符号为Vm，标准状况下，Vm约为22.4_L·mol－1。

（3）基本关系式：

n＝＝＝

（4）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。

4．阿伏加德罗定律及其推论

（1）阿伏加德罗定律：

同温同压下，相同体积的任何气体，含有相同数目的分子（或气体的物质的量相同）。

（2）阿伏加德罗定律的推论

相同

条件

结论公式

语言叙述

T、p

相同

＝

同温、同压下，气体的体积与其物质的量成正比

T、V

相同

＝

温度、体积相同的气体，其压强与其物质的量成正比

T、p

相同

＝

同温、同压下，气体的密度与其摩尔质量（或相对分子质量）成正比

提醒　对于同一种气体，当压强相同时，密度与温度成反比例关系。

物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积概念的理解

（1）2g氦气所含的原子数目约为0.5×6.02×1023（　　）

（2）1mol任何物质都含有6.02×1023个分子（　　）

（3）在标准状况下，1molO2与1molSO3的体积相同（　　）

（4）在标准状况下，1mol气体的体积约是22.4L，在非标准状况下，1mol气体的体积则一定不是22.4L（　　）

（5）标准状况下，O2和O3中氧原子的摩尔质量均为16g·mol－1（　　）

（6）常温常压下，14gN2与7g乙烯（C2H4）所含原子数相同（　　）

（7）22gCO2与标准状况下11.2LHCl所含的分子数相同（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）√　（6）×　（7）√

题组一　有关n＝＝＝的计算

1．

（1）含6.02×1023个中子的Li的质量是________g。

（2）4gD2和20g18O2的单质化合时最多能生成________________gD218O。

（3）若12.4gNa2X中含有0.4mol钠离子，Na2X的摩尔质量是________，X的相对原子质量是________。

答案　

（1）　

（2）22　（3）62g·mol－1　16

解析　

（1）根据n＝计算中子物质的量，Li的中子数为7－3＝4，进而计算Li的物质的量，再根据m＝nM计算。

（2）根据不足量的物质计算生成DO的质量；18O2过量。

（3）1molNa2X中含有2mol钠离子，0.2molNa2X中含有0.4mol钠离子，则Na2X的摩尔质量为M（Na2X）＝＝62g·mol－1；X的相对原子质量＝62－46＝16。

2．CO和CO2的混合气体18g，完全燃烧后测得CO2体积为11.2L（标准状况），

（1）混合气体中CO的质量是________g。

（2）混合气体中CO2在标准状况下的体积是________L。

（3）混合气体在标准状况下的密度是________g·L－1。

（4）混合气体的平均摩尔质量是________g·mol－1。

答案　

（1）7　

（2）5.6　（3）1.61　（4）36

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11.2L，故18gCO和CO2的混合气体的总体积为11.2L，在标准状况下，18gCO和CO2的混合气体的物质的量为0.5mol，设CO的物质的量为xmol，CO2的物质的量为ymol，

则，解得x＝0.25，y＝0.25。

（1）混合气体中CO的质量＝28g·mol－1×0.25mol＝7g。

（2）原混合气体中，CO2的体积为0.25mol×22.4L·mol－1＝5.6L。

（3）原混合气体的密度＝≈1.61g·L－1。

（4）解法一：

＝ρ·22.4L·mol－1＝1.61g·L－1×22.4L·mol－1≈36g·mol－1；

解法二：

＝＝36g·mol－1；

解法三：

＝28g·mol－1×50%＋44g·mol－1×50%＝36g·mol－1；

故平均摩尔质量为36g·mol－1。

3．（2017·长沙市第一中学高三检测）1个某种氯原子的质量是ag,1个12C原子的质量是bg，用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是（　　）

①该氯原子的相对原子质量为12a/b　②mg该氯原子的物质的量为m/（aNA）mol　③该氯原子的摩尔质量是aNAg　④ag该氯原子所含的电子数为17mol

A．①③B．②④C．①②D．②③

答案　C

解析　①该原子的相对原子质量为一个氯原子的质量与一个12C质量的的比值，即＝，正确；②阿伏加德罗常数个氯原子的质量，即为1mol该氯原子的质量，因而该氯原子摩尔质量为aNAg·mol－1，n（Cl）＝mol，正确，③错误；④电子数应为17，错误。

4．设NA为阿伏加德罗常数，如果ag某气态双原子分子的分子数为p，则bg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：

ag双原子分子的物质的量＝mol，

双原子分子的摩尔质量＝＝g·mol－1，

所以bg气体在标准状况下的体积为

×22.4L·mol－1＝L。

解法二　比例法：

同种气体其分子数与质量成正比，设bg气体的分子数为N

ag　　～　　p

bg　　～　　N

则：

N＝，双原子分子的物质的量为，所以bg该气体在标准状况下的体积为L。

题组二　阿伏加德罗定律及应用

5．（2018·合肥模拟）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）＜M（乙），则分子数：

甲＜乙

B．若M（甲）>M（乙），则气体摩尔体积：

甲＜乙

C．若M（甲）＜M（乙），则气体的压强：

甲>乙

D．若M（甲）>M（乙），则气体的体积：

甲＜乙

答案　C

解析　等质量的气体，其摩尔质量与物质的量（或分子数）成反比，若M（甲）＜M（乙），则分子数：

甲>乙，A项错误；若M（甲）>M（乙），则物质的量：

甲＜乙，又气体体积相等，故气体摩尔体积：

甲>乙，B项错误；同温同体积同质量的气体或混合气体，压强与摩尔质量成反比，C项正确；由质量和密度相等可知气体体积相等，D项错误。

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∶14B．密度之比为14∶14∶13

C．质量之比为1∶1∶1D．原子数之比为1∶1∶1

答案　B

解析　A项，三种气体分子的质子数均为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，错误；B项，CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·mol－1、28g·mol－1、26g·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，正确；C项，三种气体分子的物质的量相等，CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·mol－1、28g·mol－1、26g·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，错误；D项，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，错误。

7．在某温度时，一定量的元素A的氢化物AH3在一定体积密闭容器中可完全分解成两种气态单质，此时密闭容器中气体分子总的物质的量增加了75%。

则A单质的一个分子中有________个A原子，AH3分解反应的化学方程式为____________________。

答案　4　4AH3A4＋6H2

求气体的摩尔质量M的常用方法

（1）根据物质的质量（m）和物质的量（n）：

M＝m/n。

（2）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。

（3）根据标准状况下气体的密度ρ：

M＝ρ×22.4（g·mol－1）。

（4）根据气体的相对密度（D＝ρ1/ρ2）：

M1/M2＝D。

（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：

M＝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）。

微专题　气体体积的测定

气体体积的测定既可通过测量气体排出的液体体积来确定（二者体积值相等），也可直接测量收集的气体体积。

测量气体体积的常用方法：

（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。

测量前，A装置可先通过调整左右两管的高度使左管（有刻度）充满液体，且两管液面相平。

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，二者反应产生的气体可以直接测量。

D装置：

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。

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的气体体积测量）。

（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体积。

专题训练

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VamL；

②擦掉镁条表面的氧化膜，将其置于天平上称量，得质量为mg，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，使其中的水顺利流下，当镁完全溶解时再关闭这个活塞，这时A中共放入水VbmL。

（3