第三单元物质的量.docx
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第三单元物质的量
§3.1物质的量气体摩尔体积1
§3.2物质的量浓度24
第三单元物质的量
§3.1物质的量气体摩尔体积
知识回顾
高效梳理·知识备考
一、掌握几个基本概念
1.摩尔
(1)物质的量
①概念:
表示含有一定数目粒子集体的物理量。
②符号及单位:
符号为n,单位为摩尔。
特别提醒:
a.物质的量不是表示粒子多少的物理量,而是表示粒子集体多少的物理量。
b.某特定粒子集体所含粒子数等于12g12C所含的原子数。
c.物质的量适合表示微粒,如分子、原子、离子、质子、中子、电子等,不能表示宏观概念,如不能说1mol大米。
(2)摩尔
①概念:
物质的量的单位。
②符号:
mol。
③意义:
1mol粒子所含的粒子数目相当于12g12C所含的原子数,即阿伏加德罗常数。
特别提醒:
使用摩尔这一单位时,必须指明微粒名称。
2.阿伏加德罗常数
(1)定义:
1mol任何粒子的粒子数。
(2)符号及近似值:
符号为NA,近似值为6.02×1023/mol。
3.摩尔质量
(1)概念:
单位物质的量的物质所具有的质量。
(2)符号及单位:
符号为M,单位为g/mol或kg/mol。
说明:
当单位为g/mol时,此微粒的摩尔质量在数值上等于该微粒的相对原子质量或相对分子质量。
4.四个重要关系
(1)物质的量与摩尔的关系
物质的量是七个基本物理量之一,它所表示的意义是含有一定数目粒子的集体。
摩尔是物质的量的单位,如果在一定量的粒子的集体中所含的粒子数目与12g12C所含的原子数目相同,我们就说该集体的物质的量是1mol。
(2)阿伏加德罗常数与6.02×1023的关系
阿伏加德罗常数的定义是1mol任何粒子的粒子数,即12g12C所含的原子数目,常用NA表示。
6.02×1023/mol是
阿伏加德罗常数的近似值。
(3)物质的量与粒子数目间的关系
物质的量(n)与粒子数(N)之间通过阿伏加德罗常数(NA)建立关系:
。
(4)物质的量、物质的质量之间的关系
物质的量(n)与物质的质量(m)是两个不同的概念,二者通过摩尔质量建立关系:
。
二、熟悉一个运用:
阿伏加德罗常数的应用
阿伏加德罗常数的近似值为6.02×1023,常用NA表示,是0.012kg12C所含的原子数,6.02×1023只是一个近似值。
特别提醒:
要掌握阿伏加德罗常数和6.02×1023并不是等同的,正确认识二者的异同。
思考探究:
准确地说,1mol某原子含有阿伏加德罗常数个原子。
是否可以说1mol某原子含有6.02×1023个原子呢?
提示:
不可以,因为这个题目要求1mol某原子的准确数值,而6.02×1023是近似值。
三、注意一些细微知识点
解答有关阿伏加德罗常数(NA)问题的试题时,必须注意下列一些细微的知识点:
①状态问题,如水在标准状况下为液态或固态;SO3在标准状况下为固态,常温常压下为液态;己烷及碳原子数多的烃,在标准状况下为液态或固态。
②特殊物质的摩尔质量,如D2O、T2O等。
③某些物质分子中的原子个数,如N2、O3、白磷等。
④一些物质中的化学键数目,如SiO2、Si、CH4、P4、CO2、C60等。
⑤较复杂的化学反应中,转移电子数的求算,如Na2O2和H2O反应、Cl2和NaOH反应、电解AgNO3溶液等。
⑥不能说含6.02×1023个粒子的物质的物质的量为1mol,只能说含阿伏加德罗常数个粒子的物质的物质的量为1mol。
⑦当使用22.4L/mol来求算微粒个数的时候,一定要注意条件应是标准状况。
上述几项往往是命题者有意设置的干扰性因素,并为考生易疏忽之处。
总之,近几年的命题特点是通过阿伏加德罗常数将原子、分子、离子、电子等微粒与质量、气体在一定条件下的体积以及溶液物质的量浓度联系起来,以考查考生对摩尔这一基本概念的理解运用能力。
特别提醒:
这部分内容往往是一些易错的知识点,要打破
思维定式,灵活掌握知识才能得出正确结果。
四、切实把握计算关系式
以物质的量为中心各化学量的相互关系:
五、气体摩尔体积的理解及有关计算
1.决定物质体积大小的三个因素
(1)粒子数目;
(2)粒子之间的距离;
(3)粒子的大小。
特别提醒:
①决定固体和液体体积大小的主要因素是粒子的数目和粒子的大小。
②在一定温度和压强下,决定气体体积大小的因素是气体分子数目的多少。
2.气体摩尔体积
(1)气体摩尔体积是指单位物质的量的气体所占的体积,符号是Vm。
即Vm=
,单位是L/mol或m3/mol。
(2)决定气体摩尔体积大小的主要因素
①内因:
气体分子间的距离。
②外因:
温度和压强。
特别提醒:
①气体分子间的距离与温度成正比,与压强成反比。
②描述气体摩尔体积时需指明状态。
(3)标准状况下1mol任何气体所占的体积都约是22.4L。
3.标准状况是指0℃、1.01×105Pa的状况。
如1molH2O在标准状况下的体积是22.4L是错误的。
4.气体摩尔体积Vm的单位是L/mol。
5.适用于标准状况下任何气体,包括混合气体。
6.22.4L/mol是标准状况下气体摩尔体积的近似值,涉及标准状况下气体的计算时采用此值。
7.并不一定只有在标准状况下1mol气体的体积才是22.4L,在非标准状况下,1mol气体的体积也有可能是22.4L。
8.体积(V)与物质的量的关系
9.体积(V)与气体质量(m)的关系
10.体积(V)与微粒数(N)的关系
总之:
双基精练
自主探究·基础备考
1.(2010·河北衡水中学高三上学期第三次调研)设阿伏加德罗常数的值为NA。
则下列说法正确的是()
A.常温常压下,18.0g
中所含的质子数为10NA
B.室温下,8g甲烷含有共价键数为2NA
C.111gCaCl2晶体中所含共用电子对的数目为2NA
D.常温下,2.7g铝片投入足量的浓硫酸中,铝失去的电子数为0.3NA
解析:
18.0g
中所含的质子数为11NA,A选项错误;8g甲烷中含有
条共价键,B选项正确;CaCl2为离子晶体无共用电子对,C选项错误;D选项铝遇浓H2SO4发生钝化,不能完全溶解,D选项错误。
答案:
B
2.(2010·河北冀州中学高三上学期摸底考试)下列说法中正确的是()
A.标准状况下,11.2LCO2含有约6.02×1023个共用电子对
B.80gNH4NO3晶体中含有约6.02×1023个阳离子
C.31g白磷约含有6.02×1023个P-P键
D.1mol的Na2CO3溶液中约含有1.806×1024个离子
解析:
在标准状况下,11.2LCO2相当于0.5mol,每摩尔CO2分子中含4mol共用电子对,所以0.5molCO2含有约2×6.02×1023个共用电子对;B选项符合题意;31g白磷即
,含有P-P键个数为
×6×6.02×1023=
×6.02×1023(个),C选项不符合题意;D选项中要考虑
的水解,故离子数要少于1.806×1024个。
答案:
B
3.假如全世界60亿人同时数1g水的分子个数,每人每小时可以数5000个,不间断地数,则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数NA取6.02×1023/mol)()
A.10年
B.1千年
C.10万年
D.1千万年
解析:
60亿人一年数水分子数为365×24×60×109×5000个,1g水的分子个数为
,
÷(365×24×60×109×5000个)≈106年,答案选C。
答案:
C
4.只给出下列甲中和乙中对应的量,不能组成一个求物质的量的公式的是()
①
②
③
④
⑤
甲
物质粒子数
标准状况下气体摩尔体积
固体体积
溶质的质量分数
非标准状况下的物质的质量
乙
阿伏加德罗常
数标准状况下气体体积
固体密度
溶液的体积
物质的摩尔质量
A.②③④B.③④⑤
C.③④D.③
解析:
根据
可知①、②、⑤是正确的。
③中由固体的体积和密度可以求出固体的质量,但无法求出固体的物质的量;④中因缺少溶液的密度和溶质的摩尔质量,也无法求出溶质的物质的量。
答案:
C
5.下列叙述中指定粒子的数目大于6.02×1023的是()
A.2g重水(D2O)中含有的中子数
B.0.1molF-中含有的电子数
C.标准状况下,11.2LN2和NO的混合气体中的原子数
D.1L1mol/L的Na2SO4溶液中的Na+数
解析:
2g重水为0.1mol,含有的中子数为0.1mol×10=1mol。
0.1molF-中含有的电子数为0.1mol×10=1mol。
标准状况下,11.2LN2和NO的混合气体为0.5mol,其原子数为1mol。
1L1mol/L的Na2SO4溶液中的Na+数为2mol。
答案:
D
6.如果ag某气体中含有的分子数为b,则cg该气体在标准状况下的体积是(式中NA为阿伏加德罗常数)()
A.
L
B.
L
C.
L
D.
L
解析:
设此气体摩尔质量为M,则
。
则cg气体在标准状况下的体积是
L。
答案:
A
7.
中,若有1mol电子转移,则有:
(1)mol+6价S被;
(2)个-3价N被;
(3)mol(NH4)2SO4分解;
(4)molSO2生成。
解析:
本题主要考查物质的量、阿伏加德罗常数在氧化还原反应中的应用。
解决此题的关键是弄清反应原理、氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物及反应物与电子转移数的关系。
据题意先标出反应中的电子转移数:
则有:
(1)+6价S的化合价降低,被还原;S与转移电子数的关系为
,有1mol电子转移时,0.5mol+6价S被还原。
(2)-3价N与转移电子数的关系为
,有1mol电子转移时,有
个-3价N被氧化。
(3)(NH4)2SO4分解的物质的量与反应中转移电子数的关系为
,则转移1mol电子分解
mol(NH4)2SO4。
(4)SO2与转移电子数的关系为
,则转移1mol电子生成0.5molSO2。
答案:
(1)0.5还原
(2)
NA氧化(3)
(4)0.5
8.一定量的液态化合物XY2在一定量的O2中恰好完全燃烧,反应方程式为XY2(l)+3O2(g)==XO2(g)+2YO2(g),冷却后,在标准状况下测得生成物的体积是672mL,密度是2.56g/L。
则:
(1)反应前O2的体积是mL。
(2)化合物XY2的摩尔质量是。
(3)若XY2分子中X、Y两元素的质量比是3∶16,则X、Y两元素分别为和(填元素符号)。
答案:
(1)672
(2)76g/mol(3)CS
题海采珠
易错点:
十字交叉法的原理和应用
自我诊断:
实验测得C2H4与O2混合气体的密度是H2的14.5倍,可知其中乙烯的质量百分比为()
A.25.0%B.27.6%C.72.4%D.75.0%
解题思路:
,
可知C2H4与O2的物质的量之比为3∶1,则其中乙烯的质量百分比为
,应选C。
答后反思:
1.运用“十字交叉法”的要领
(1)首先要判断哪种计算题可用本法:
二元混合物(a1>c>a2),且有平均值c的计算题;
(2)两物质所取的基准量n1、n2可相加;
(3)要有两物质的平均值,且平均值的单位要与两物质所表示的单位相同;
(4)n1/n2是所取的基准量之比,即组分的单位中分母的单位。
2.该方法常用于解答:
(1)有关质量分数的计算:
差值之比为溶液质量之比;
(2)有关物质的量浓度的计算:
差值之比为溶液体积之比;(3)有关平均相对分子质量、平均相对原子质量的计算:
差值之比为物质的量之比;(4)有关反应热的计算:
差值之比为物质的量之比;(5)有关混合物反应的计算。
要点突破
自我提升·能力备考
1.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,这就是阿伏加德罗定律。
注意:
①使用范围:
气体;②使用条件:
同温、同压、同体积;③特例:
气体摩尔体积。
(2)阿伏加德罗定律推论
理想气体状态方程为①
;②
(R为常数)。
由公式②不难推论出阿伏加德罗定律:
在同温(T)、同压(p)下,同体积(V)的任何气体都含有相同数目的分子。
这就容易理解“在标准状况下,224L任何气体中都含有约6.02×1023个分子”这一结论。
由理想气体状态方程可得出下列推论:
①同温、同压下:
。
②同温、同压下:
。
③同温、同体积下:
。
④同温、同压、同体积下:
。
⑤同温、同压、同质量下:
。
⑥同温、同体积、同质量下:
(n表示气体物质的量;m表示气体的质量;V表示气体的体积;M表示气体的摩尔质量;N表示气体的分子数;ρ表示气体的密度;p表示气体的压强)
2.气体的相对分子质量(Mr)的计算方法
(1)已知标准状况下气体密度ρ,M=ρ·22.4L/mol,Mr=M(数值上相等)。
(2)已知非标准状况下
(数值上相等)。
(3)已知两种气体的相对密度D(A对B),Mr(A)=D·Mr(B)。
(4)混合气体的平均相对分子质量
=M1·n1%+M2·n2%+…+Mi·ni%
=M1·V1%+M2·V2%+…+Mi·Vi%
特别注意:
由质量分数(或质量比)求
时,必须将其换算成物质的量分数方可代入;反过来,由
及成分的相对分子质量根据十字交叉法求出的比,也只能是物质的量之比。
混合物的量可以用平均值法确定。
如空气的主要成分为O2和N2,空气的平均相对分子质量为29,介于两种气体的相对分子质量之间。
平均值法规律:
混合物的平均相对分子质量、元素的质量分数、平均相对原子质量、生成的某指定物质的量等总是介于其组成成分的相应量的最大值和最小值之间。
题型研练
互动探究·方法备考
题型1tixingyi以物质的量为核心的判断与计算
【例1】能表示阿伏加德罗常数数值的是()
A.1mol金属钠含有的电子数
B.标准状况下,22.4L苯所含的分子数
C.0.012kg12C所含的原子数
D.1L1mol/L硫酸溶液所含的H+数
解析:
本题考查了阿伏加德罗常数的定义和简单的物质的量计算。
阿伏加德罗常数表示的是1mol的微粒数目,A项1mol钠所含的电子数是11mol;B项中标准状况下苯不是气体,故22.4L苯不是1mol,D项硫酸是二元酸,故含1mol硫酸的溶液所含的H+不是1mol。
故ABD错误。
即选C。
答案:
C
规律方法:
此类题难度并不大,一般得分率并不高是因为不细心,所以看题时一定要仔细,考虑问题要全面。
创新预测1(2009·浙江)用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是()
A.标准状况下,5.6L一氧化氮和5.6L氧气混合后的分子总数为0.5NA
B.1mol乙烷分子含有8NA个共价键
C.58.5g的氯化钠固体中含有NA个氯化钠分子
D.在1L0.1mol/L碳酸钠溶液中,阴离子总数大于0.1NA
解析:
A项
分子总数要小于0.5NA。
B项写出乙烷的结构式,可知乙烷分子总共有7个共价键。
C项氯化钠是离子化合物,其固体中没有分子。
答案:
D
题型2tixinger相对原子质量的求解
【例2】若一个12C原子的质量为ag,阿伏加德罗常数为NA,而一个A原子的质量为bg,求A原子的摩尔质量。
解析:
本题中A原子的摩尔质量有两种表示方式。
方式一:
有两种途径可求得A的摩尔质量。
途径1:
根据相对原子质量的定义,先求得A的相对原子质量为
,则A的摩尔质量为
g/mol。
途径2:
根据不同原子的摩尔质量比等于它们的相对原子质量比,得a∶b=12g/mol∶M(A),同样得M(A)=
g/mol。
方式二:
A原子的摩尔质量在数值上等于1molA原子的质量,也就是阿伏加德罗常数个A原子的质量。
由此可求得A原子的摩尔质量为bNAg/mol。
答案:
规律方法:
此题易出现漏解,对于A原子的摩尔质量,从不同的角度,有不同的表示方法。
总之,从不同的角度求解摩尔质量的方法可以归纳为两种:
一是从定义式入手;二是从摩尔质量与其他量之间的关系入手。
创新预测2已知Q与R的摩尔质量之比为9∶22,在反应
中,当1.6gX与Y完全反应后,生成4.4gR,则参与反应的Y和生成物Q的质量之比为()
A.46∶9
B.32∶9
C.23∶9
D.16∶9
解析:
Q与R的摩尔质量之比为9∶22,设生成4.4gR时,同时生成Q的质量为m(Q),则有:
据质量守恒有1.6g+m(Y)=3.6g+4.4g,
m(Y)=6.4g。
答案:
D
题型3tixingsan阿伏加德罗定律及推论
【例3】在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体,当这两个容器内温度和气体密度相等时,下列说法正确的是()
A.两种气体的压强相等
B.O2比O3的质量小
C.两种气体的分子数目相等
D.两种气体的氧原子数目相等
解析:
当体积相同时,密度相同,说明两种气体的质量相同,所含氧原子数相同,气体压强大小取决于气体的相对分子质量,相对分子质量越大,压强越小。
压强越大,气体的分子数目越多。
答案:
D
规律方法:
要记住并理解阿伏加德罗定律及其重要推论,使用时要特别注意题目所给的条件,如温度、压强、体积等。
创新预测3下列两种气体的分子数一定相等的是()
A.质量相等、密度不等的N2和C2H4
B.等体积等密度的CO2和C2H4
C.等温等体积的O2和N2
D.等压等体积的N2和CO2
解析:
A项质量相同,二者的M相同,所以物质的量相同,分子数相同,和密度无关;B项质量相同,但二者的M不同,所以物质的量不同,分子数不同;C、D两项各缺少一个条件。
答案:
A
题型4tixingsi与气体密度和相对密度相关的计算
【例4】某物质A在一定条件下加热分解,产物均为气体。
已知反应方程式为
,测得生成的混合气体对H2的相对密度为a,则A的相对分子质量为()
A.7a
B.6a
C.2.5a
D.2a
解析:
由方程式知,A完全分解后产生气体的平均摩尔质量为
则有
根据质量守恒定律,2M(A)=M(B)+2M(C)+3M(D),故M(A)=6a。
答案:
B
规律方法:
气体的密度问题往往与气体的体积、相对分子质量密切相连,在学习过程中一定要注意运用。
创新预测4150℃时碳酸铵完全分解产生的气态混合物的密度是相同条件下氢气密度的()
A.96倍
B.48倍
C.24倍
D.12倍
解析:
本题考查混合气体的平均相对分子质量及气体的相对密度,关键是熟练应用基本表达式求解。
方法一:
根据在相同条件下,两种气体的密度之比等于其摩尔质量之比,可先求出混合气体的平均相对分子质量。
反应
的产物NH3、CO2、H2O的物质的量之比为2∶1∶1,则
(混)=17×
+18×
+44×
=24。
方法二:
气态物质平均相对分子质量也可根据质量守恒定律来计算。
1mol(NH4)2CO3的质量为96g,其分解生成4mol气体,则4mol气体总质量也是96g,所以
(混)=
=24g/mol,即混合气体的平均相对分子质量为24。
方法三:
(NH4)2CO3分解产生的气体是CO2、NH3、H2O,这三种气体无论怎样混合,其平均相对分子质量必介于44和17之间(CO2是三者中相对分子质量最大的,为44,NH3是最小的,为17),则其密度与氢气的密度之比应小于22而大于8.5。
选项中只有D符合。
答案:
D
总结投影
有关阿伏加德罗常数的问题是近几年的高考命题热点。
从高考试题看,此类题目多为选择题,且题量和题型保持相对稳定,命题的形式也都是已知阿伏加德罗常数为NA,判断和计算一定量的物质所含粒子数的多少。
具体涉及以下内容:
①已知物质的质量、物质的量和物质的体积求粒子的数目或比较其粒子的数目大小;②已知溶液的体积和浓度求溶液中溶质所含粒子的数目或比较其粒子的数目大小;③已知粒子的数目求物质的质量、物质的量、物质的体积、溶液中溶质的粒子浓度或溶液的浓度;④求物质在发生氧化还原反应时电子转移的数目。
试题在注意考查有关计算关系的同时,又隐含对某些概念的考查,概念性强、区分度好,预计今后会继续保持。
阿伏加德罗常数在物理学中也有广泛的应用,因此在以后的理综题目中将继续体现它的重要性。
精品作业
自我测评·技能备考
1.(2010·石家庄质量检测)NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是()
A.15.6gNa2O2与过量CO2反应时,转移电子数为4NA
B.5.6gFe与过量硫粉反应,转移电子数为0.3NA
C.3.1g白磷与红磷的混合物中所含磷原子数为0.1NA
D.某温度时,pH=6的纯水中含10-6NA个OH-
答案:
C
解析:
A选项中,转移电子数为0.2NA;B选项中,转移电子数为0.2NA;D选项,没有水的体积,故OH-的个数无法计算。
2.用单分子油膜法测出油酸分子(视为球形)的直径后,还需要下列哪一个物理量就可以计算出阿伏加德罗常数()
A.油滴的体积B.油滴的质量
C.油酸的摩尔体积D.油酸的摩尔质量
答案:
C
解析:
若要求阿伏加德罗常数,在已知一个油酸分子的直径后,必须提供油酸的摩尔体积。
3.(2009·河北石家庄第一学期测试)用NA代表阿伏加德罗常数,下列说法中正确的是()
A.4.6gNa在空气中完全反应生成Na2O、Na2O2,转移约0.2×6.02×1023个电子
B.含0.2molH2SO4的浓硫酸与足量铜反应,生成SO2的分子数为0.1NA
C.100g98%的浓硫酸中含氧原子个数为4NA
D.48gO2和48gO3含有的原子数分别为2NA和3NA
答案:
A
解析:
A项中
,所以A项正确;稀硫酸和铜不反应,随着反应的进行硫酸浓度变稀,所以含0.2molH2SO4的浓硫酸与足量铜反应,生成SO2的分子数小于0.1NA;98%的浓硫酸中有硫酸和水,所以100g98%的浓硫酸中含氧原子个数大于4NA;48gO2和48gO3含有的原子数都是3NA。
4.设NA为阿伏加德罗常数,下列叙述中正确的是()
A.常温下11.2L的甲烷气体含有甲烷分子数为0.5NA个
B.14g乙烯和丙烯的混合物中总原子数为3NA个
C.0.1mol/L的氢氧化钠溶液中含钠离子数为0.1NA个
D.5.6g铁与足量的稀硫酸反应失去电子数为0.3NA个
答案:
B
解析:
本题考查的是阿伏加德罗常数及阿伏加德罗定律。
常温下11.2L的甲烷气体小于0.5mol,A错误;乙烯和丙烯实验式均为CH2,相同质量的乙烯和丙烯所含碳原子和氢原子个数相同,设混合物的平均分子式为(CH2)n,14g(CH2)n中含原子数为
,B正确;C项没有说明溶液体积,错误;D项铁与稀硫酸反应后呈+2价,失去的电子数为0.2NA个。
5.科学家刚刚发现了某种元素的原子,其质量是ag,12C的原子质量是bg,NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是()
A.由已知信息可得:
B.Wg该原子的物质的量一定是
C.Wg该原子中含有
个该原子
D.该原子的摩尔质量是aNA
答案:
D
解析:
摩尔质量有单位:
g
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- 关 键 词:
- 第三 单元 物质