届高考化学领军一轮复习同步专题11 物质的量气体摩尔体积精讲深剖.docx
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届高考化学领军一轮复习同步专题11物质的量气体摩尔体积精讲深剖
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
真题速递
1.(2018课标Ⅰ)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)氨气含有的质子数为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
详解:
A、16.25g氯化铁的物质的量是16.25g÷162.5g/mol=0.1mol,由于氢氧化铁胶体是分子的集合体,因此水解生成的Fe(OH)3胶体粒子数小于0.1NA,A错误;
B、标准状况下22.4L氩气的物质的量是1mol,氩气是一个Ar原子组成的单质,其中含有的质子数是18NA,B正确;
C、1分子丙三醇含有3个羟基,92.0g丙三醇的物质的量是1mol,其中含有羟基数是3NA,C错误;
D、甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成的卤代烃不止一种,因此生成的CH3Cl分子数
2.(2017课标Ⅱ)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】分析:
A.根据白磷是正四面体结构分析;
B.根据铁离子水解分析;
C.根据甲烷和乙烯均含有4个氢原子分析;
D.根据反应是可逆反应判断。
详解:
A.常温常压下,124gP4的物质的量是1mol,由于白磷是正四面体结构,含有6个P-P键,因此其中所含P—P键数目为6NA,A错误;
B.铁离子在溶液中水解,所以100mL1mol·L−1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目小于0.1NA,B错误;
C.甲烷和乙烯分子均含有4个氢原子,标准状况下,11.2L甲烷和乙烯混合物的物质的量是0.5mol,其中含氢原子数目为2NA,C正确;
D.反应2SO2+O2
2SO3是可逆反应,因此密闭容器中,2molSO2和1molO2催化反应后分子总数大于2NA,D错误。
答案选C。
3.(2017课标Ⅱ)阿伏加德罗常数的值为NA。
下列说法正确的是
A.1L0.1mol·
NH4Cl溶液中,
的数量为0.1NA
B.2.4gMg与H2SO4完全反应,转移的电子数为0.1NA
C.标准状况下,2.24LN2和O2的混合气体中分子数为0.2NA
D.0.1molH2和0.1molI2于密闭容器中充分反应后,其分子总数为0.2NA
【答案】D
4.(2017课标Ⅲ)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.11B中含有6个中子,0.1mol11B含有6NA个中子,A正确;B.溶液体积未定,不能计算氢离子个数,B错误;C.标准状况下苯是液体,不能利用气体摩尔体积计算22.4L苯的物质的量,则无法判断其完全燃烧产生的CO2分子数目,C错误;D.PCl3与Cl2反应生成PCl5的反应是可逆反应,反应物不可能完全转化为生成物,则所1molPCl3与1molCl2反应生成的PCl5小于1mol,增加的P-Cl键的数目小于2NA个,D错误;答案选A。
考纲解读
考点
内容
说明
物质的量
物质的量(n)及其单位摩尔(mol)、摩尔质量(M)、气体摩尔体积(Vm)
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
阿伏加德罗常数(NA)
NA是高考必考点之一,常以选择题的形式出现
考点精讲
考点一物质的量、摩尔质量
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所含原子数为阿伏加德罗常数,其数值约为6.02×1023,单位为mol-1。
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。
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)。
【概念精析】
(1)“物质的量”四个字是一个整体,不可分割或插入其他字,不具有字面上的意义,不能理解为“物质的质量”或“物质的数量”。
(2)物质的量用于计量构成物质的微观粒子(如分子、原子、离子、电子等)或微观粒子的特定组合,不能用于计量宏观物质.
(3)使用物质的量及单位——摩尔,表述要确切,指代需明确。
例1mol氧,这里的“氧”是指氧原子、氧离子、氧分子——氧气分子,还是臭氧分子?
指代不明确,因此说法是错误的。
(4)6.02×1023mol-1为阿伏加德罗常数的近似值,不能说6.02×1023mol-1就是阿伏加德罗常数.
典例1下列说法中正确的是()
A、摩尔是用来描述微观粒子的物理量
B、1mol任何物质都含有NA个原子
C、0.5molH2O中含有的原子数目为1.5NA
D、64g氧相当于2mol氧
【答案】C
典例2下列叙述正确的是()
A.氢氧化钠的摩尔质量是40g
B.1molNaOH的质量是40g/mol
C.1gH2和lgN2含分子数相等
D.等质量的N2、CH4、CO、H2O中,CH4含分子数最多
【答案】D
【解析】A.氢氧化钠的摩尔质量是40g/mol,故A错误;B.1molNaOH的质量是40g,故B错误;C.H2和N2的摩尔质量不等,则1gH2和lgN2含分子数也不相等,故C错误;D.质量相等时,摩尔质量越大,物质的量越小,含有的分子数目越小,则等质量的N2、CH4、CO、H2O中,CH4含分子数最多,故D正确,答案为D。
【易混辨析】
摩尔质量与相对原子(分子)质量的比较:
(1)相对原子(分子)质量与摩尔质量(以g为单位时)不是同一个物理量,单位不同,只是在数值上相等。
(2)摩尔质量的单位为g·mol-1,相对原子(分子)质量的单位为1。
考点一精练:
1.2mol(NH4)2SO4中含________molNH4+,________molSO42-,________molN,________molH,________molS,________molO,所含氧原子跟________molH2O所含氧原子个数相等。
【答案】42416288
2.明矾溶于水形成的溶液中含0.6molSO
,含________molK+,Al3+的物质的量________0.3mol(填“>”“<”“=”)
【解析】明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O,溶于水后溶液中的K+的物质的量为SO
的
倍,而Al3+在溶液中发生水解反应,故小于0.3mol。
【答案】0.3<
3.标准状况下有①0.112L水②3.01×1023个HCl分子③13.6gH2S气体④0.2mol氨气⑤2mol氦气⑥6.02×1023个白磷分子,所含原子个数从大到小的顺序为_____________。
【答案】①>⑥>⑤>③>②>④
4.已知一个12C原子的质量为ag,某原子R的质量为bg,设NA为阿伏加德罗常数,该原子R的摩尔质量为(双选)()
A.
g·mol-1B.b·NAg·mol-1
C.
g·mol-1D.a·NAg·mol-1
【答案】AB
【解析】根据相对原子质量的定义可求得R的相对原子质量:
=
,即R的摩尔质量为
g·mol-1,A对;根据摩尔质量的含义,1molR的质量以g作单位时在数值上等于其相对原子质量,而1molR原子的质量为b·NAg,即R的摩尔质量为b·NAg/mol,B对。
5.将某份铁铝合金样品均分为两份,一份加入足量盐酸,另一份加入足量NaOH溶液,同温同压下产生的气体体积比为3:
2,则样品中铁、铝物质的量之比为()
A.3:
2B.2:
1C.3:
4D.4:
3
【答案】C
6.某硫原子的质量是ag,一个12C原子的质量是bg,若NA只表示阿伏加德罗常教的数值,则下列说法中正确的是()
①该硫原子的相对原子质量为12a/b
②mg该硫原子的物质的量为m/aNAmol
③该硫原子的摩尔质量是aNAg/mol
④ag该硫原子所含的电子数为16
⑤cg该硫原子所含质子数为4bcNA/3a
A.①②③④⑤B.①②③④C.①②④⑤D.①③④⑤
【答案】A
【解析】①该硫原子的相对原子质量=
=
,正确;②1mol碳原子的个数是NA,n=
=
=
mol,正确;③摩尔质量在数值上等于其相对原子质量,也等于1mol原子含有的质量,所以该硫原子的摩尔质量是aNAg/mol,正确;④ag该硫原子的个数=
NA=
NA,一个硫原子中含有16个电子,所以ag该硫原子所含的电子数为
NA,或者由于该硫原子的质量是ag,故ag该硫原子数目为1个,故含有电子数目为16,正确;⑤cg该硫原子所含质子数为
,正确,答案选A。
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)构成物质的微粒的大小(物质的本性)。
(2)构成物质的微粒之间距离的大小(由温度与压强共同决定)。
(3)构成物质的微粒的多少(物质的量的大小)。
2.气体摩尔体积
(1)含义:
单位物质的量的气体所占的体积,符号Vm,标准状况下,Vm=22.4L·mol-1。
(2)相关计算
①基本表达式:
Vm=
②与气体质量的关系:
=
③与气体分子数的关系:
=
(3)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应用
(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(可通过pV=nRT及n=
、ρ=
导出)
相同条件
结论
公式
语言叙述
T、P相同
=
同温同压下,气体的体积与物质的量成正比。
T、V相同
=
温度、体积相同的气体,其压强与物质的量成正比。
T、P相同
=
同温同压下,气体的密度与其摩尔质量成正比。
【易混辨析】
(1)阿伏加德罗定律的适用范围是气体,其适用条件是三个“同”,即在同温、同压、同体积的条件下,才有分子数相等这一结论,但所含原子数不一定相等。
(2)阿伏加德罗定律既适用于单一气体,也适用于混合气体。
典例1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:
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。
典例2在标准状况下①6.72LCH4②3.0l×l023个HC1分子③13.6gH2S④0.2molNH3,下列对这四种气体的关系从小到大表示不正确的是()
A.氢原子数:
②<④<③<①B.密度:
①<④<③<②
C.质量:
④<①<③<②D.体积:
④<①<②<③
【答案】D
【解析】A、①氢原子物质的量为6.72×4/22.41mol=1.2mol,②氢原子物质的量为
3.01×1023/6.02×1023mol=0.5mol,③氢原子物质的量为13.6×2/34mol=0.8mol,④氢原子物质的量为0.2×3mol=0.6mol,因此氢原子物质的量大小为①>③>④>②,故说法正确;B、相同条件下,密度之比等于摩尔质量之比,摩尔质量分别是16g·mol-1、36.5g·mol-1、34g·mol-1、17g·mol-1,密度由大到小的顺序是②③④①,故说法正确;C、质量分别是0.3×16=4.8g、0.5×36.5g=18.25g、13.6g、0.2×17g=3.4g,质量由大到小的顺序是②③①④,故说法正确;D、体积之比等于物质的量之比,物质的量分别是0.3mol、0.5mol、0.4mol、0.2mol,体积由大到小的顺序是②③①④,故说法错误。
典例3(2018届甘肃省会宁县第二中学高三第一次月)同温同压下,同体积的N2和SO2分子数之比为__________________,物质的量之比为____________,原子总数之比为____________,摩尔质量之比为__________,质量之比为________________,密度之比为______________。
【答案】1:
1,1:
1,2:
3,7:
16,7:
16,7:
16
【重点总结】求气体的摩尔质量M的常用方法
(1)根据标准状况下气体的密度ρ:
M=ρ×22.4(g·mol-1);
(2)根据气体的相对密度(D=ρ1/ρ2):
M1/M2=D;
(3)根据物质的质量(m)和物质的量(n):
M=m/n;
(4)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;
(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:
=×a%+×b%+×c%……,a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
【知识拓展】
典例4某同学利用如图所示实验装置测定常温常压下的气体摩尔体积。
根据下列步骤完成实验:
①装配好装置,检查气密性
②用砂纸擦去镁带表面的氧化物,然后取0.0480g的镁带加入仪器a中,分液漏斗内加入足量1mol/L硫酸溶液
③量气装置中加入适量水,记录量气管读数(读数为0.10mL)
④通过分液漏斗向仪器a中加入适量硫酸溶液,使镁带与硫酸充分反应
⑤当镁带完全反应后,再次记录量气管读数(读数为49.60mL)。
完成下列填空:
(1)仪器a的名称_______,通过分液漏斗向仪器a中加入硫酸溶液的操作是_______。
(2)在记录量气管读数时,应注意将_______,再________,视线与量气管内凹液面相切,水平读数。
(3)该同学测出此条件下气体摩尔体积为__________,测定结果比理论值偏大,可能的原因是(填字母代号)__________。
a.镁带中氧化膜未除尽b.镁带含有杂质铝
c.③记录量气管读数时俯视读数d.镁带完全反应后有残留的未溶固体
(4)与原方案装置相比,有同学设想用装置B代替装置A,实验精确度更高。
请说明理由____________________。
【答案】
(1)锥形瓶将分液漏斗玻璃塞上的凹槽与漏斗口颈上的小孔对准(或将玻璃塞拔开),缓慢旋转分液漏斗的旋塞,使硫酸溶液缓慢流入锥形瓶,适时关闭旋塞。
(2)装置冷却至室温调节水准管高度,使其液面与量气管中液面相平
(3)24.75L·mol-1b.c
(4)避免加入硫酸时,液体所占的体积引入的实验误差
(3)0.0480g镁带的物质的量为
=0.002mol,气体的体积为(49.60mL-0.10mL)=49.50mL=0.0495L,此条件下气体摩尔体积为=
=24.75L·mol-1;
a.镁带中氧化膜未除尽,生成的氢气的体积偏小,摩尔体积偏小,故a错误;b.镁带含有杂质铝,导致生成的氢气偏多,摩尔体积偏大,故b正确;c.③记录量气管读数时俯视读数,导致读数偏大,生成的氢气偏多,摩尔体积偏大,故c正确;d.镁带完全反应后有残留的未溶固体,说明镁没有完全反应,生成的氢气体积偏小,摩尔体积偏小,故d错误;答案为bc;(4)用装置B代替装置A,避免加入硫酸时,硫酸溶液所占的体积引入的实验误差,可提高实验精确度。
考点二精练:
1.同温同压下,分别用等质量的H2、CO、CO2、NH3四种气体吹起四个气球,其中由H2吹起的是
【答案】C
【解析】气体的物质的量n=m/M,在同温同压下,气体摩尔体积相同,气体的体积V=n•Vm,即V=m/M·Vm可知,摩尔质量越大,体积越小。
H2、CO、CO2、NH3的摩尔质量分别为2g/mol、28g/mol、44g/mol、17g/mol,H2的摩尔质量最小,故体积最大,答案选C。
点睛:
本题考查了物质的量的计算,明确物质的量与气体摩尔体积、摩尔质量之间关系即可解答,注意阿伏加德罗定律的适用范围、条件等。
2.下列说法中正确的是
A.同温同压下,据有相同数目分子的气体必具有相同的体积
B.等质量的O2和H2的物质的量之比为16∶1
C.不同的气体若体积不等,则它们所含的分子数一定不等
D.同温同体积下,两种气体的物质的量之比等于压强之反比
【答案】A
【解析】
3.同温同压下,ag气体A与bg气体B的分子数目相同,下列推断正确的是
A.同质量的气体A与气体B,所含分子数目之比为a︰b
B.气体A与气体B的摩尔质量之比为a︰b
C.相同条件下,ag气体A与bg气体B体积之比为b︰a
D.相同条件下,气体A与气体B的密度之比为b︰a
【答案】B
【解析】同温同压下,气体的分子数目相同时,物质的量也相同,n(A)=n(B),又因为气体的摩尔质量=
所以A和B的摩尔质量之比为a:
b,选项B正确;物质的量之比与摩尔质量成反比,所以同质量的气体A和B,所含的分子数之比为b:
a,选项A错误;C、相同条件下,ag气体A与bg气体B的分子数目相同,所占的体积也相同,选项C错误;D、相同条件下,气体的密度之比等于摩尔质量之比,所以气体A和气体B的密度之比为a:
b,选项D错误。
答案选B。
4.三种气体X、Y、Z的相对分子质量关系为Mr(X) A.原子数目相等的三种气体,质量最大的是Z B.相同条件卜,同质量的二种气体,气体密度最小的是X C.若一定条件下,三种气体体积均为2.24L,则它们的物质的量一定均为0.1moI D.同温下,体积相同的两容器分别充2gY气体和lgZ气体,则其压强比为2: 1 【答案】B 5.某校化学小组学生进行“气体相对分子质量的测定”的实验,操作如下: 用质量和容积都相等的烧瓶收集气体,称量收集满气体的烧瓶质量。 数据见下表(已换算成标准状况下的数值)。 已知标准状况下,烧瓶的容积为0.293L,烧瓶和空气的总质量为48.4212g,空气的平均相对分子质量为29。 A、B、C、D、E、F是中学常见的气体。 (1)上述六种气体中,能够使品红溶液褪色的是(写化学式)__________________________。 (2)E的相对分子质量是___________________________________。 (3)实验室制取少量D的化学方程式是______________________________________________。 (4)A、B、C可能的化学式是_________________________________________。 【答案】 (1)SO2 (2)30(3)CaC2+2H2O―→Ca(OH)2+C2H2↑(4)N2、CO、C2H4 【解析】设烧瓶的质量为m,盛空气时, = ,m≈48.04g,据阿伏加德罗定律可得: = ,解得M(A)≈28g·mol-1=M(B)=M(C),所以A、B、C可能为N2、CO、C2H4,同理可推出D、E、F的相对分子质量分别为26、30、64,所以D为C2H2,E为C2H6,F为SO2(能使品红溶液褪色)。 考点三阿伏加德罗常数 阿伏加德罗常数是每年必考题,命题者为了加强对考生的思维能力的考查,往往有意设置一些陷阱,增大试题的区分度。 陷阱的设置主要有以下几个方面: 考点突破 考查内容 解题技巧 22.4L/mol “标准状况(0℃、101kPa)”气体摩尔体积22.4L/mol。 干扰因素: (1)常温常压下: 0℃、101kPa; (2)标准状况下,非气态物质: H2O、苯、CCl4、CH2Cl2、CHCl3、CH3OH、CH3CH2OH、溴、HF及碳原子数大于4的烃,均为液体;SO3为固体。 物质结构 (1)稀有气体、臭氧(O3)、白磷(P4)分子中的原子数目; (2)一定质量含某核素的物质中的质子、中子、电子或原子的数目; (3)Na2O2、NaHSO4中的阴、阳离子个数比;注意物质的存在形态不同,离子的种类、数目不同; (4)等物质的量的羟基与氢氧根离子所含质子、电子或原子数目; (5)H2O、D2O、T2O中子数; (6)一定物质的量的有机物中共价键的数目(苯环中无碳碳双键),如C3H8、CH3OH; (7)一定物质的量的SiO2中含Si—O键、1molC(金刚石或石墨)中含C—C键、1molP4中含P—P键的数目,但要注意苯分子中无单双键; (8)含NA个Fe(OH)3的氢氧化铁胶粒数小于NA。 最简式 等质量的最简式相同的有机物(如烯烃)、同素异形体、N2与CO、NO2与N2O4等具有的原子、分子数目。 可逆 (1)可逆反应: N2+3H22NH3、2NO2 N2O4、2SO2+O22SO3、 Cl2+H2O HCl+HClO、H2+I2 2HI生成的分子数、反应中转移的电子数等; (2)弱电解质溶液中各微粒数目和浓度,如CH3COOH、NH3·H2O溶液中分子和离子数目; (3)能水解的盐溶液中各微粒的数目和浓度,如CH3COONa、NH4Cl、FeCl3溶液中各微粒数目。 氧化还 原反应 (1)歧化反应: NO2与水、Na2O2与CO2、Na2O2与H2O、Cl2与水、Cl2与NaOH(冷稀、浓热)等。 (2)强弱: 变价金属(Fe、Cu)与强弱氧化剂(Cl2/Br2、S/I2)反应类。 (3)与量有关: 足量/不足量Fe与稀硝酸、足量/不足量Fe与浓硫酸反应类。 (4)浓稀有关: MnO2与浓盐酸反应,Cu与浓H2SO4反应,Cu与浓硝酸反应,均需要考虑浓度的降低对反应的影响,从而判断对转移电子数目的影响。 缺少条件 (1)缺少体积,如常温下,pH=2的H2SO4溶液中含有的H+数目为0.02NA; (2)
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