高届高级高中化学第一轮复习配套学案第一章第3讲.docx
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高届高级高中化学第一轮复习配套学案第一章第3讲
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)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。
1.物质的量、摩尔、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:
1molFe、1molO2、1molNa+或钠离子。
(3)物质的量与微粒数、阿伏加德罗常数之间的关系:
n=
或N=n·NA
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:
M,单位:
g·mol-1。
(2)数值:
当粒子的摩尔质量以g·mol-1为单位时,在数值上等于该粒子的相对分子(或原子)质量。
(3)关系:
物质的量(n)、质量(m)与摩尔质量(M)之间的关系为n=
。
(1)1mol任何物质都含有6.02×1023个分子( )
(2)硫酸的摩尔质量为98g( )
(3)2molH2O是1molH2O摩尔质量的2倍( )
(4)摩尔是物质的量的单位( )
(5)1molO2的质量与它的相对分子质量相等( )
(6)22gCO2中含有的氧原子数为NA( )
(7)1molNaCl和1molHCl含有相同的分子数目( )
答案
(1)×
(2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√ (7)×
1.在0.5molNa2SO4中含有的离子的个数和氧原子的质量分别是( )
A.1.5NA 2molB.1.5NA 32g
C.3.01×1023 4molD.NA 64g
答案 B
2.3.4gOH-含有的电子数目为________。
答案 2NA或1.204×1024
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 62g·mol-1 16
【解析】 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。
4.最近材料科学家研究发现了首例带结晶水的晶体在5K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12.2g该晶体中含氧原子数为__________,氢原子的物质的量为____________mol。
答案 0.33NA 0.26
物质中某指定微粒数目的计算技巧
(1)明确整体与部分的关系:
谁是整体?
谁是部分?
(2)原子(电子)的物质的量=分子(或特定组合)物质的量×1个分子(或特定组合)中所含这种原子(电子)个数
第4题中,Na0.35CoO2·1.3H2O是整体,计算对象氧原子、氢原子为部分,它们的关系为:
Na0.35CoO2·1.3H2O~3.3O~2.6H
1.影响物质体积的因素
2.气体摩尔体积
3.阿伏加德罗定律
4.阿伏加德罗定律的推论
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
=
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
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
(1)标准状况下,H2和N2的气体摩尔体积均为22.4L(×)
(2)在非标准状况下,气体摩尔体积一定不是22.4L·mol-1(×)
(3)在标准状况下,1molO2与1molSO3的体积相同(×)
(4)标准状况下,11.2LO2和H2的混合气体所含分子数约为3.01×1023(√)
(5)同温同压下,等质量的12C18O和NO体积相同(√)
(6)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(√)
(7)同温、同压、同体积的CH4和NH3含有的质子数相等(√)
题组一 n=
=
=
的应用
1.已知:
①6.72LNH3(标准状况下) ②1.204×1023个H2S分子 ③5.6gCH4 ④0.5molHCl,下列关系正确的是( )
A.体积大小:
④>③>②>①
B.原子数目:
③>①>④>②
C.密度大小:
④>②>③>①
D.质量大小:
④>③>②>①
答案 B
【解析】 ①标准状况下,6.72LNH3的物质的量为
=0.3mol;②1.204×1023个H2S分子的物质的量为
=0.2mol;③5.6gCH4的物质的量为
=0.35mol;④HCl物质的量为0.5mol。
由上述计算可知物质的量④>③>①>②,相同条件下,气体的体积之比等于物质的量之比,所以体积大小为④>③>①>②,A项错误;①标准状况下6.72LNH3所含原子的物质的量为0.3mol×4=1.2mol,②1.204×1023个H2S分子所含原子的物质的量为0.2mol×3=0.6mol,③5.6gCH4所含原子的物质的量为0.35mol×5=1.75mol,④0.5molHCl所含原子的物质的量为0.5mol×2=1mol,原子数目之比等于所含原子的物质的量之比,所以原子数目③>①>④>②,B项正确;同温同压下,气体密度之比等于其相对分子质量之比,①NH3相对分子质量为17,②H2S相对分子质量为34,③CH4相对分子质量为16,④HCl相对分子质量为36.5,故密度大小④>②>①>③,C项错误;①NH3的质量为17g·mol-1×0.3mol=5.1g,②H2S的质量为34g·mol-1×0.2mol=6.8g,③CH4质量为5.6g,④HCl质量为36.5g·mol-1×0.5mol=18.25g,故质量大小④>②>③>①,D项错误。
2.设NA为阿伏加德罗常数的值,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:
同种气体的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
mol,所以bg该气体在标准状况下的体积为
L。
3.利用太阳能制氢,若光解0.36gH2O,可生成H2的体积(标准状况)____________,转移电子数为__________。
答案 0.448L 0.04NA
以物质的量(n)为核心的思维模板
N
m
V(g)
注 Vm与温度、压强有关,标准状况下Vm=22.4L·mol-1。
题组二 阿伏加德罗定律的应用
4.(2020·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.甲中CO的密度比乙中CO2的密度小
答案 D
【解析】 质量相等的CO和CO2的物质的量之比为11∶7,在温度和压强相同时体积之比为11∶7,但摩尔体积相同。
5.一个密闭容器,中间有一可自由滑动的隔板(厚度不计),将容器分成两部分,当左侧充入1molN2,右侧充入一定量的CO时,隔板处于如图位置(保持温度不变),下列说法正确的是( )
A.右侧与左侧分子数之比为4∶1
B.右侧CO的质量为5.6g
C.右侧气体密度是相同条件相氢气密度的14倍
D.若改变右侧CO的充入量而使隔板处于容器正中间,保持温度不变,则应充入0.2molCO
答案 C
【解析】 左右两侧气体温度、压强相同,相同条件下,体积之比等于物质的量之比,左右体积之比为4∶1,则左右气体物质的量之比为4∶1,所以右侧气体物质的量=0.25mol。
相同条件下密度之比与摩尔质量成正比,则右侧气体密度是相同条件下氢气密度的
=14倍。
题组三 (平均)摩尔质量的计算
6.按要求解答问题
(1)已知标准状况下,气体A的密度为2.857g·L-1,则气体A的相对分子质量为________,可能是________气体。
(2)标准状况下,1.92g某气体的体积为672mL,则此气体的相对分子质量为________。
(3)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),则
①混合气体在标准状况下的密度是________g·L-1。
②混合气体的平均摩尔质量是________g·mol-1。
答案
(1)64 SO2
(2)64 (3)①1.61 ②36
【解析】
(1)M=ρ×22.4g·mol-1≈64g·mol-1。
(2)M=
=64g·mol-1。
(3)CO燃烧发生反应:
2CO+O2
2CO2,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原混合气体的密度=
≈1.61g·L-1。
②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。
7.在一定条件下,mgNH4HCO3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ρg·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)。
答案
(1)
mol 6dg·mol-1
(2)22.4ρg·mol-1 (3)17a%+44b%+18c%
【解析】 因为NH4HCO3(s)
NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)
(1)M(混)=2d⇒n(混)=
mol,
⇒M(NH4HCO3)=2d×3g·mol-1=6dg·mol-1。
(2)
(混)=22.4ρg·mol-1。
(3)n(NH3)∶n(CO2)∶n(H2O)=a%∶b%∶c%,
(混)=17a%+44b%+18c%。
求气体摩尔质量M的常用方法
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n):
M=
。
(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=
。
(3)根据标准状况下气体的密度ρ:
M=ρ×22.4L·mol-1。
(4)根据气体的相对密度(D=
):
=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)。
1.(2017·全国卷Ⅲ,10)NA为阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是( )
A.0.1mol的11B中,含有0.6NA个中子
B.pH=1的H3PO4溶液中,含有0.1NA个H+
C.2.24L(标准状况)苯在O2中完全燃烧,得到0.6NA个CO2分子
D.密闭容器中1molPCl3与1molCl2反应制备PCl5(g),增加2NA个P—Cl键
答案 A
【解析】 A项,硼原子的质子数为5,11B的中子数为6,故0.1mol的11B中含有中子数为0.6NA,正确;B项,未指明溶液体积,无法计算H+的物质的量,错误;C项,标准状况下苯为液体,不能用气体摩尔体积计算苯燃烧生成的CO2分子数,错误;D项,PCl3+Cl2PCl5,这是一个可逆反应,1molPCl3与1molCl2不可能完全反应生成1molPCl5,故增加的P—Cl键数目小于2NA,错误。
2.(2019·全国卷Ⅱ,8)已知NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是( )
A.3g3He含有的中子数为1NA
B.1L0.1mol·L-1磷酸钠溶液含有的PO
数目为0.1NA
C.1molK2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6NA
D.48g正丁烷和10g异丁烷的混合物中共价键数目为13NA
答案 B
【解析】 3g3He的物质的量为1mol,每个3He含1个中子,则1mol3He含1mol中子,A项正确;该溶液中含0.1molNa3PO4,由于部分PO
水解,故溶液中PO
的数目小于0.1NA,B项错误;K2Cr2O7中Cr元素为+6价,1molK2Cr2O7被还原成Cr3+时,得到6mol电子,C项正确;正丁烷和异丁烷互为同分异构体,每个分子中均含10个C—H键和3个C—C键,即每个分子中含13个共价键,则48g正丁烷和10g异丁烷的混合物中含13mol共价键,D项正确。
3.(2018·全国卷Ⅰ,10)NA是阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是( )
A.16.25gFeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA
B.22.4L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA
C.92.0g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA
D.1.0molCH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA
答案 B
【解析】 氩气是单原子分子,标准状况下,22.4L氩气的物质的量为1mol,含有的质子数为18NA,B项正确;Fe(OH)3胶体粒子是若干个Fe(OH)3分子的集合体,A项错误;92.0g甘油的物质的量为1mol,每个甘油分子含有3个羟基,所以1mol甘油含有的羟基数为3.0NA,C项错误;CH4与Cl2发生取代反应生成的有机物除了CH3Cl以外,还有CH2Cl2、CHCl3和CCl4,生成的CH3Cl分子数小于1.0NA,D项错误。
4.(2019·浙江4月选考,19)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是( )
A.1molCH2==CH2分子中含有的共价键数为6NA
B.500mL0.5mol·L-1的NaCl溶液中微粒数大于0.5NA
C.30gHCHO与CH3COOH混合物中含C原子数为NA
D.2.3gNa与O2完全反应,反应中转移的电子数介于0.1NA和0.2NA之间
答案 D
【解析】 1个乙烯分子中含两个碳碳共价键,4个碳氢共价键,总共6个共价键,因而1molCH2==CH2分子中含有的共价键数为6NA,A项正确;n(Na+)=n(Cl-)=0.5L×0.5mol·L-1=0.25mol,n(Na+)+n(Cl-)=0.5mol,因而钠离子和氯离子总数为0.5NA,但水会电离出极少量的H+和OH-,因而NaCl溶液中微粒数大于0.5NA,B项正确;HCHO与CH3COOH的最简式均为CH2O,原混合物相当于30gCH2O,n(CH2O)=1mol,因而C原子数为NA,C项正确;不管钠和氧气生成氧化钠还是过氧化钠,钠元素的化合价都是由0变为+1,因而2.3gNa为0.1mol,转移的电子数为0.1NA,D项错误。
5.(2018·全国卷Ⅱ,11)NA代表阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是( )
A.常温常压下,124gP4中所含P—P键数目为4NA
B.100mL1mol·L-1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为0.1NA
C.标准状况下,11.2L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA
D.密闭容器中,2molSO2和1molO2催化反应后分子总数为2NA
答案 C
【解析】 标准状况下,11.2L甲烷和乙烯混合物的物质的量为0.5mol,每个甲烷和乙烯分子都含有4个氢原子,所以含有氢原子数目为2NA,C项正确;124gP4的物质的量为1mol,每个P4分子中含有6个P—P键,所以含有P—P键数目为6NA,A项错误;Fe3+在水溶液中能发生水解,100mL1mol·L-1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目小于0.1NA,B项错误;SO2和O2的化合反应为可逆反应,2molSO2和1molO2催化反应后,混合气体的物质的量大于2mol,即分子总数大于2NA,D项错误。
A组
1.雾霾天气对环境造成了严重影响,部分城市开展PM2.5和臭氧的监测。
下列有关说法正确的是( )
A.臭氧的摩尔质量是48g
B.同温同压条件下,等质量的氧气和臭氧的体积之比为2∶3
C.16g臭氧中含有6.02×1023个原子
D.1.0mol臭氧中含有的电子总数为18×6.02×1023
答案 C
【解析】 臭氧的摩尔质量是48g·mol-1,A项错误;同温同压条件下,等质量的氧气和臭氧的体积之比为3∶2,B项错误;1.0mol臭氧中含有的电子总数为24×6.02×1023,D项错误。
2.(2020·天津市第一中学高三月考)双酚基丙烷(BPA)的分子式为C15H16O2。
下列有关判断不正确的是( )
A.BPA的摩尔质量是228g·mol-1
B.1molBPA中含有6.02×1023个分子
C.BPA属于有机化合物
D.1molBPA在标准状况下的体积约为22.4L
答案 D
3.下列说法中正确的是( )
A.在一定温度和压强下,固体或液体物质的体积大小只由构成微粒的大小决定
B.不同的气体,若体积不同,则它们所含的分子数一定不同
C.在一定温度下,各种气态物质体积的大小由构成气体的分子数决定
D.22gCO2与标准状况下11.2LHCl所含的分子数相同
答案 D
4.(2019·延安模拟)偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能燃料,燃烧产生的巨大能量可作为航天运载火箭的推动力。
下列叙述正确的是( )
A.偏二甲肼的摩尔质量为60g
B.6.02×1023个偏二甲肼分子的质量约为60g
C.1mol偏二甲肼的质量为60g·mol-1
D.6g偏二甲肼含有1.2NA个偏二甲肼分子
答案 B
【解析】 A项,摩尔质量的单位为g·mol-1,错误;B项,6.02×1023个偏二甲肼的物质的量为1mol,质量为60g,正确;D项,6g偏二甲肼的物质的量为
=0.1mol,分子数为0.1NA,错误。
5.一定温度和压强下,30L某种气态纯净物中含有6.02×1023个分子,这些分子由1.204×1024个原子组成,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.若标准状况下该纯净物为气态,则其体积约是22.4L
C.每个该气体分子含有2个原子
D.若O2在该条件下为气态,则1molO2在该条件下的体积也为30L
答案 A
【解析】 1mol气态物质在标准状况下的体积为22.4L,故该温度和压强不可能是标准状况,A项错误,B项正确;由分子数和原子数的关系可知该分子为双原子分子,且其物质的量为1mol,C项正确;根据题意,在此温度和压强条件下,Vm=30L·mol-1,D项正确。
6.乌洛托品在合成、医药、染料等工业中有广泛用途,其结构简式如图所示。
将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品。
若原料完全反应生成乌洛托品,则甲醛与氨的物质的量之比应为( )
A.1∶1B.2∶3C.3∶2D.2∶1
答案 C
【解析】 根据乌洛托品的结构简式可知分子式为C6H12N4,碳原子来自HCHO,氮原子来自NH3,发生的反应为6HCHO+4NH3―→C6H12N4+6H2O,根据原子守恒,则甲醛与氨的物质的量之比为3∶2。
7.如图表示1gO2与1g气体X在相同容积的密闭容器中压强(p)与温度(T)的关系,则气体X可能是( )
A.C2H4B.CH4
C.NOD.CO2
答案 D
【解析】 根据阿伏加德罗定律推论,同温同容下,存在
=
可得n(O2)>n(X),又因质量均为1g,由n=
可得M(X)>M(O2),故仅有D项符合题意。
8.(2018·浙江11月选考,20)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是( )
A.32gS8(分子结构:
)中的共价键数目为NA
B.2g由H218O和2H2O组成的物质中含有的质子数为NA
C.8gCuO与足量H2充分反应生成Cu,该反应转移的电子数为0.2NA
D.标准状况下,11.2LCl2溶于水,溶液中Cl-、ClO-和HClO的微粒数之和为NA
答案 D
【解析】 A项,在一个S8分子中含有8个共价键,所以32gS8中含有共价键数目为NA;B项,H218O、2H2O的摩尔质量均为20g·mol-1,所以2g由H218O、2H2O组成的物质中含有的质子数为NA;C项,8gCuO被H2还原生成Cu转移电子数为
×2NAmol-1=0.2NA;D项,Cl2溶于水,含氯元素的微粒有Cl2、Cl-、ClO-和HClO,Cl-、ClO-与HClO的微粒数之和应小于NA。
9.(2018·浙江4月选考,20)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是( )
A.10g的2H216O含有的质子数与中子数均为5NA
B.32g硫在足量的氧气中充分燃烧,转移电子数为6NA
C.26gC2H2与C6H6混合气体中含C—H键的数目为2NA
D.120gNaHSO4和KHSO3的固体混合物中含有的阳离子数为NA
答案 B
【解析】 A项,10g的2H216O为0.5mol,所含质子数与中子数均为5NA,正确;B项,S+O2
SO2,32g硫能与1mol氧气完全燃烧,转移电子数为4NA,错误;C项,C2H2与C6H6的最简式都是CH,26g混合气体含2molC—H键,所含C—H键为2NA,正确;D项,NaHSO4和KHSO3的摩尔质量都为120g·mol-1,120g的固体混合物的物质的量为1mol,故其中含有的阳离子数为NA,正确。
10.(2019·大连高三质检)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是( )
A.高温下,0.2molFe与足量水蒸气反应,生成的H2分子数目为0.3NA
B.工业用电解法进行粗铜精炼时,每转移1mol电子,阳极
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