高考化学鲁科版教学案 第1章 第1节 物质的量 气体摩尔体积.docx
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高考化学鲁科版教学案第1章第1节物质的量气体摩尔体积
第一节 物质的量 气体摩尔体积
考纲定位
核心素养
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)、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。
3.了解相对原子质量、相对分子质量的含义,并能进行有关计算。
时,通过分析、推理、数据处理等角度领悟计算的方法。
3.模型认知——建立阿伏加德罗常数、气体摩尔体积的模型认知。
1.微观探析——认识物质的量在宏观与微观的桥梁作用,并从微观粒子数认识物质的多少。
2.证据推理——在有关物质的量的计算
考点一|物质的量 摩尔质量
1.物质的量、阿伏加德罗常数
注意:
(1)使用摩尔作单位时,必须指定化学式或指明微粒的种类,如1molH不能描述为1mol氢等。
(2)阿伏加德罗常数有单位,单位为mol-1,不能仅写数值6.02×1023。
2.摩尔质量
(1)概念:
单位物质的量的物质所具有的质量,符号为M,单位为g/mol或g·mol-1。
(2)数值:
当微粒的摩尔质量以g·mol-1为单位时,在数值上等于该微粒的相对分子(原子)质量。
(3)关系:
物质的量、物质的质量与摩尔质量关系为n=
或M=
或m=n·M。
注意:
(1)摩尔质量、相对分子质量、质量是三个不同的物理量,具有不同的单位。
如H2O的摩尔质量为18g·mol-1,H2O的相对分子质量为18,1molH2O的质量为18g。
(2)摩尔质量与温度、压强、物质的量多少无关。
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)1molOH-的质量是17g·mol-1。
( )
(2)NA代表阿伏加德罗常数,22gCO2中含有的氧原子数为NA。
( )
(3)nmolO2中分子数为N,则阿伏加德罗常数为
。
( )
答案:
(1)×
(2)√ (3)×
2.
(1)硫酸钠(Na2SO4)的摩尔质量为________;71gNa2SO4中含钠离子的物质的量为________,氧原子的物质的量为________。
(2)49gH3PO4的物质的量为________,用NA表示阿伏加德罗常数的值,其中含有________个H,含________个O。
答案:
(1)142g·mol-1 1mol 2mol
(2)0.5mol 1.5NA或1.5×6.02×1023 2NA或2×6.02×1023
⊙考法1 物质的量、摩尔质量的有关概念
1.下列说法不正确的是( )
A.物质的量是描述微观粒子集合体的物理量
B.阿伏加德罗常数就是6.02×1023
C.1molCO2与1molCO含有的分子数目相等
D.SO
的摩尔质量为96g·mol-1
B [阿伏加德罗常数为物理量,单位为mol-1。
]
2.(2019·荆州模拟)草酸(分子为H2C2O4,沸点:
150℃)是生物体的一种代谢产物,广泛分布于植物、动物和真菌体中。
下列有关判断不正确的是( )
A.草酸的摩尔质量是90g
B.1mol草酸中含有6.02×1023个分子
C.45g草酸中含有1.204×1024个氧原子
D.草酸分子中C与O原子的物质的量之比为1∶2
A [摩尔质量的单位为g·mol-1,注意与质量的区别。
]
⊙考法2 n、N、m的有关计算
3.设NA为阿伏加德罗常数的值,计算下列粒子的数目
(1)0.3molH2O分子中所含氢原子数与________个NH3分子中所含氢原子数相等。
(2)12g乙烷中所含共价键的物质的量是________。
(3)分子数为0.5NA的CO2分子的质量是________。
解析:
(2)乙烷的结构式为
1mol乙烷分子中含有7mol共价键。
答案:
(1)0.2NA(或1.204×1023)
(2)2.8mol
(3)22g
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的值,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。
解析:
晶体的摩尔质量约为122g·mol-1,n=
=0.1mol,故氧原子数目=0.1×(2+1.3)NA=0.33NA,n(H)=0.1mol×1.3×2=0.26mol。
答案:
0.33NA 0.26
考点二|气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
1.气体摩尔体积
(1)影响物质体积大小的因素
(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,常用单位是L/mol(或L·mol-1);基本表达式是Vm=
。
②影响因素:
气体摩尔体积的数值不是固定不变的,它取决于气体所处的温度和压强。
温度越高,压强越小,气体摩尔体积越大。
③特例:
标准状况是指温度为0℃,压强为101kPa,此时,Vm=22.4_L·mol-1。
注意:
(1)“22.4L·mol-1”不仅适用于单一气体,也适用于混合气体。
(2)22.4L气体,在标准状况下是1mol,在非标准状况下,可能是1mol,也可能不是1mol。
(3)标准状况下为非气体的常见的物质有H2O、H2O2、HF、SO3、C6H6、CCl4、CS2、CHCl3、CH2Cl2、乙醇等。
2.阿伏加德罗定律及其推论
(1)内容
可总结为“三同”定“一同”,即同温、同压、同体积的气体,具有相同的分子数。
(2)推论
条件
结论
推论一
同温同压
=
=
=
推论二
同温同容
=
注:
以上用到的符号:
n——物质的量、M——摩尔质量、V——气体体积、ρ——密度、p——压强
注意:
(1)同温同压同体积的气体的分子数相等,但原子数不一定相等。
(2)阿伏加德罗定律既适用于单一气体,也适用于混合气体。
(3)在同温同压条件下,可利用气体的相对分子质量大小判断气体密度的大小。
3.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:
=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.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)标准状况下,1molH2与1molN2、H2混合气体体积均约为22.4L。
( )
(2)利用气体摩尔体积可以计算一个气体分子的大致体积。
( )
(3)标准状况下,1molCH4和1molSO3的体积均为22.4L。
( )
(4)同温同压下,44gCO2与28gCO的体积比为1∶1。
( )
(5)在非标准状况下,1molN2的体积可能为22.4L。
( )
答案:
(1)√
(2)× (3)× (4)√ (5)√
2.如图所示三只气球,其中A、B的体积均为1.12L,则A、B中气体的物质的量________是0.05mol(填“一定”或“不一定”);标准状况下,A、B气球中的分子个数比是________;在相同温度和压强下,A、C气球中气体的质量相同,则两气球的体积之比是________。
答案:
不一定 1∶1 2∶1
⊙考法1 气体摩尔体积的有关计算
1.一定温度和压强下,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个原子构成,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.标准状况下,该纯净物若为气态,其体积约是22.4L
C.该气体中每个分子含有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
A [若为标准状况,6.02×1023个气态分子的体积应为22.4L,不是30L。
]
2.设NA为阿伏加德罗常数的值,如果ag某气态双原子分子中原子数为p,则bg该气体在标准状况下的体积V是________L。
解析:
n(分子)=
mol,M(分子)=
g·mol-1=
g·mol-1,故V=
mol×22.4L·mol-1=
L。
答案:
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),
(1)混合气体中CO的质量是________g;
(2)在标准状况下混合气体中CO2的体积是________L;
(3)在标准状况下混合气体的密度是________g·L-1(保留两位有效数字);
(4)混合气体的平均摩尔质量是________g·mol-1。
解析:
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)混合气体中CO的质量为28g·mol-1×0.25mol=7g;
(2)故混合气体中CO2的体积为0.25mol×22.4L·mol-1=5.6L;
(3)混合气体的密度为
≈1.6g·L-1;
(4)解法一:
=ρ·22.4L·mol-1=1.6g·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。
答案:
(1)7
(2)5.6 (3)1.6 (4)36
4.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)。
解析:
因为NH4HCO3(s)
NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)
(1)M(混)=2dg·mol-1⇒n(混)=
mol,
⇒M(NH4HCO3)=(2d×3)g·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%)g·mol-1。
答案:
(1)
mol 6dg·mol-1
(2)22.4ρg·mol-1
(3)17a%+44b%+18c%
⊙考法2 阿伏加德罗定律及推论
5.同温同压下,甲容器中充满35Cl2,乙容器中充满37Cl2,完成下列填空。
(1)若两种气体体积相等,则甲、乙两容器中气体密度之比为________;
(2)若两种气体体积相等,则甲、乙两容器中气体分子数之比为________;
(3)若两种气体质量相等,则甲、乙两容器中气体所含质子数之比为________;
(4)若两种气体体积相等,则甲、乙两容器中气体所含中子数之比为________。
答案:
(1)35∶37
(2)1∶1 (3)37∶35 (4)9∶10
6.(2019·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.若将压强相同改为体积相同,则甲容器中的压强比乙容器的压强大
D [A项,n(CO)=
mol,n(CO2)=
mol,故N(CO)>N(CO2),错误;B项,n(CO)>n(CO2),故V(甲)>V(乙),错误;C项,同温同压下,摩尔体积相同,错误;D项,n(CO)>n(CO2),在V相同时,p(甲)>p(乙),正确。
]
课堂反馈 真题体验
1.(2018·全国卷Ⅰ,T10)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
B [16.25gFeCl3的物质的量n(FeCl3)=0.1mol,如果氯化铁完全水解,则生成0.1molFe(OH)3,而氢氧化铁胶体粒子由许多氢氧化铁聚集而成,故氢氧化铁胶体粒子数远小于0.1NA,A项错误;氩气是单原子分子,1molAr含18mol质子,B项正确;甘油(丙三醇)的分子式为C3H8O3,相对分子质量为92,1mol(92.0g)甘油含3mol羟基,C项错误;甲烷与氯气在光照下反应会生成四种有机产物,即1.0mol甲烷反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4共为1mol,D项错误。
]
2.(2018·全国卷Ⅲ,T8)下列叙述正确的是( )
A.24g镁与27g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.1mol重水与1mol水中,中子数比为2∶1
D.1mol乙烷和1mol乙烯中,化学键数相同
B [24g镁与27g铝的物质的量均为1mol,但Mg、Al的质子数分别为12、13,A项错误;1molO2含有16mol电子,1molO3含有24mol电子,质量相同(设为mg)的O2、O3含有的电子的物质的量分别为
mol=
mol、
mol=
mol,B项正确;1molD2O含有10mol中子,1molH2O含有8mol中子,C项错误;1molCH3—CH3含有7mol共价键,1molCH2===CH2含有6mol共价键,D项错误。
]
3.(2017·全国卷Ⅱ,T8)阿伏加德罗常数的值为NA。
下列说法正确的是( )
A.1L0.1mol·L-1NH4Cl溶液中,NH
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
D [A项,NH4Cl溶液中,NH
易水解生成NH3·H2O,1L0.1mol·L-1NH4Cl溶液中,NH
的数量小于0.1NA。
B项,2.4gMg的物质的量为0.1mol,与H2SO4完全反应转移的电子数为0.2NA。
C项,标准状况下,气体的摩尔体积为22.4L·mol-1,2.24LN2和O2的混合气体中分子数为0.1NA。
D项,H2+I2
2HI,反应前后气体的物质的量不变,0.1molH2和0.1molI2反应后,其分子总数为0.2NA。
]
4.(2016·全国卷Ⅰ,T8)设NA为阿伏加德罗常数值。
下列有关叙述正确的是( )
A.14g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA
B.1molN2与4molH2反应生成的NH3分子数为2NA
C.1molFe溶于过量硝酸,电子转移数为2NA
D.标准状况下,2.24LCCl4含有的共价键数为0.4NA
A [A项乙烯和丙烯的分子式分别为C2H4、C3H6,二者的最简式均为CH2,14g乙烯和丙烯混合气体中含有“CH2”的物质的量为
=1mol,故所含氢原子数为2NA。
B项N2和H2合成氨的反应为N2+3H2
2NH3,该反应为可逆反应,1molN2与4molH2反应生成的NH3小于2mol,故生成的NH3分子数小于2NA。
C项Fe与过量的硝酸反应生成Fe(NO3)3,故1molFe参加反应时转移电子数为3NA。
D项标准状况下,CCl4为液体,2.24LCCl4的物质的量远大于0.1mol,故含有的共价键数远大于0.4NA。
]
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