学案11 物质的量 气体摩尔体积.docx
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学案11物质的量气体摩尔体积
第1节 物质的量 气体摩尔体积
明考纲
1.了解定量研究的方法是化学发展为一门科学的重要标志。
2.了解物质的量的单位——摩尔(mol)、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度、阿伏加德罗常数的含义。
3.能根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、气体体积(标准状况)之间的相互关系进行有关计算。
析考情
物质的量、气体摩尔体积是高考必考的知识点,命题主要方式为“已知NA为阿伏加德罗常数,判断和计算一定量的物质所含粒子数的多少”。
题目在注重对计算关系考查的同时,又隐含对物质状态、物质结构、氧化还原反应、电离、水解、分散系等知识的考查。
考点
物质的量 摩尔质量
1.物质的量及其单位
(1)定义:
表示含有一定数目微观粒子的集合体的物理量。
符号为n。
(2)单位:
摩尔,简称摩,符号为mol。
(3)物质的量的规范表示方法:
2.阿伏加德罗常数
(1)定义:
0.012kg12C所含的原子数为阿伏加德罗常数,其数值约为6.02×1023,单位为mol-1,符号为NA。
(2)计算公式:
物质的量n、阿伏加德罗常数NA与粒子数N之间的关系为NA=
。
3.摩尔质量
(1)定义:
单位物质的量的物质所具有的质量。
符号为:
M。
单位:
g/mol(或g·mol-1)。
(2)数值:
当摩尔质量以g·mol-1为单位时,在数值上等于该物质的相对分子质量(或相对原子质量)。
(3)计算公式:
物质的量n、物质的质量m、摩尔质量M之间的关系为M=
。
易错警示
(1)1mol混合物(气体、液体或固体)的质量,就是该混合物的平均摩尔质量,当以g·mol-1为单位时,其在数值上等于该混合物的平均相对分子质量。
(2)质量的符号是m,单位是kg或g;摩尔质量的符号是M,单位是g·mol-1;相对分(原)子质量的符号是Mr(Ar),单位为1。
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)1mol任何物质都含有6.02×1023个分子。
( )
(2)1molH2O的摩尔质量与它的相对分子质量相等。
( )
(3)1molSO
的质量是96g·mol-1。
( )
(4)1molCaCO3与1molKHCO3的质量相同,含有阳离子的数目也相同。
( )
(5)2molHCl的摩尔质量是1molHCl的摩尔质量的2倍。
( )
(6)1molNaCl与1molHCl所含的粒子数相同。
( )
(7)1mol氧这种表达方式不正确。
( )
提示
(1)×
(2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
(7)√
题组一有关分子(或特定组合)中微粒数的计算
1.[2015·吉林统考]标准状况下有①0.112L水 ②0.5NA个HCl分子 ③25.6gSO2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
解析 ①中0.112L水的质量为112g,所含原子数为
×3NA≈18.7NA;②中所含原子数为0.5NA×2=NA;③中所含原子数为
×3NA=1.2NA;④中含有的原子数为0.2mol×4NA=0.8NA;⑤中含有的原子数为2mol×NA=2NA;⑥中含有的原子数为6.02×1023×4=4NA。
故原子数由大到小的顺序为①>⑥>⑤>③>②>④。
2.0.3molNH3分子中所含质子数与________个H2O分子中所含质子数相等。
2.2gD
O中所含中子数为________,1.5gCH
中的电子数为________,15.6gNa2O2中的阴离子数目为________。
答案 0.3NA 1.2NA 0.8NA 0.2NA
解析 0.3molNH3分子中含质子数为0.3mol×10NA=3NA,1个H2O分子中含有10个质子,故水分子个数为0.3NA;2.2gD
O的物质的量为
=0.1mol,含有的中子数为0.1mol×12NA=1.2NA;1.5gCH
中电子数为
×8NA=0.8NA;15.6gNa2O2的物质的量为
=0.2mol,所含阴离子数目为0.2mol×NA=0.2NA。
题组二突破质量、物质的量与微粒数目之间的换算
3.某硫原子的质量是ag,12C原子的质量是bg,若NA只表示阿伏加德罗常数的数值,则下列说法中正确的是( )
①该硫原子的相对原子质量为
②mg该硫原子的物质的量为
mol ③该硫原子的摩尔质量是aNAg
④ag该硫原子所含的电子数为16NA
A.①③ B.②④
C.①②D.②③
答案 C
解析 ①该硫原子的相对原子质量为该原子的质量除以12C原子质量的
,即
,正确;②mg该硫原子的个数为
,其物质的量为
mol,正确;③该原子的摩尔质量是aNAg/mol,不正确;④一个硫原子所含电子数为16,ag该硫原子的个数为1个,所含电子数为16,不正确。
4.
(1)1.204×1024个氯化氢分子的物质的量为________;
(2)含0.4molAl3+的Al2(SO4)3的物质的量是________,所含的SO
的物质的量是________;
(3)6gH2的物质的量为________;
(4)0.3molNH3的质量为________;
(5)4℃下的27mL水的物质的量为________;
(6)1.204×1024个M分子的质量为88g,则M的摩尔质量为________;
(7)已知16gA和20gB恰好完全反应生成0.04molC和31.76gD,则C的摩尔质量为________。
答案
(1)2mol
(2)0.2mol 0.6mol (3)3mol (4)5.1g
(5)1.5mol (6)44g·mol-1 (7)106g·mol-1
★思维建模
有关微粒数目比较的思维方法
考点
气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
1.影响物质体积的因素
物质的体积由三个因素决定:
粒子大小、粒子数目、粒子之间的距离,而气体的体积主要决定于粒子数目和粒子之间的距离。
2.气体摩尔体积
(1)定义:
一定温度和压强下,单位物质的量的气体所占的体积。
符号为Vm。
单位为L/mol(或L·mol-1)。
(2)标准状况下的气体摩尔体积:
在标准状况下(指温度为0℃,压强为101kPa)约为22.4L·mol-1。
(3)计算公式:
物质的量n、气体体积V、气体摩尔体积Vm之间的关系:
Vm=
。
(4)影响因素:
气体摩尔体积的数值决定于气体所处的温度和压强。
3.阿伏加德罗定律
可总结为:
在相同的温度和压强下,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)适用范围:
单一气体或相互不反应的混合气体。
4.阿伏加德罗定律的推论
(以下用到的符号:
ρ为密度,p为压强,n为物质的量,M为摩尔质量,m为质量,V为体积,T为热力学温度)
前提条件
结论
公式
语言叙述
T、p相同
=
同温同压下,气体的体积之比等于其物质的量之比
T、p相同
=
同温同压下,两气体的密度之比等于其摩尔质量(或相对分子质量)之比
T、V相同
=
同温度同体积下,两气体的压强之比等于其物质的量之比
易错警示
(1)气体体积受温度和压强的影响,而和分子微粒大小无关。
(2)使用Vm≈22.4L·mol-1时,一定注意以下几个方面:
①一个条件:
标准状况下(0℃,101kPa)。
②一个对象:
只限于气体,可以是单一气体,也可以是不反应的混合气体。
水、苯、SO3、HF、CCl4、己烷、CS2、CHCl3、Br2、HF、乙醇等物质在标准状况下不是气体。
③两个数据:
“1mol”“约22.4L”。
(3)当1mol气体的体积是22.4L时,不一定是标准状况,非标准状况下,1mol气体的体积也可以是22.4L。
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)标准状况下,1molH2与1molCCl4的体积相同。
( )
(2)标准状况下,22.4L任何气体都含有6.02×1023个分子。
( )
(3)标准状况下,22.4L氦气与22.4L氮气所含原子数相同。
( )
(4)标准状况下,11.2LCO与N2的混合气体与11.2LO2所含分子数相同,原子数也相同。
( )
(5)标准状况下,22.4L己烷中含有的共价键数目为19NA。
( )
(6)常温常压下,22.4L氯气与足量镁粉充分反应,转移的电子数为2NA。
( )
提示
(1)×
(2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)×
题组一与气体摩尔体积有关的判断和计算1.[2015·咸阳检测]设阿伏加德罗常数为NA,标准状况下,某O2和N2的混合气体mg含有b个分子,则ng该混合气体在相同状况下所占的体积(L)应是( )
A.
B.
C.
D.
答案 A
解析 mg含有b个分子,则ng该混合气体含有的分子数是
,则混合气体的物质的量是
mol,则混合气体的体积是
L,A项正确。
2.一定温度和压强下,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.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
答案 A
解析 由分子数和原子数的关系可知该分子为双原子分子,且其分子的物质的量为1mol,若该物质为气态,则其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,在此状况下,Vm=30L·mol-1。
题组二阿伏加德罗定律及推论的应用
3.[2015·广西柳州月考]同温同压下,甲容器中充满35Cl2,乙容器中充满37Cl2,下列叙述不正确的是( )
A.若两种气体体积相等,则甲、乙两容器中气体密度之比为35∶37
B.若两种气体体积相等,则甲、乙两容器中气体分子数之比为35∶37
C.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37∶35
D.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9∶10
答案 B
解析 同温同压下,若两种气体体积相等,则两种气体物质的量相等(气体分子数也相等),两种气体质量之比为35∶37,而ρ=
,故甲、乙两容器中气体密度之比为35∶37,甲、乙两容器中气体所含中子数之比为(35-17)∶(37-17)=9∶10,A、D项正确,B项错误;同温同压下,若两种气体质量相等,则甲、乙两容器中气体物质的量之比为
∶
=37∶35,故甲、乙两容器中气体所含质子数之比为37∶35,C项正确。
4.[2015·石家庄高三月考]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)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__________________。
(3)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____________________。
答案
(1)
mol 6dg·mol-1
(2)22.4ρg·mol-1
(3)17a%+44b%+18c%
解析 NH4HCO3
NH3↑+CO2↑+H2O↑
(1)利用相对密度公式可计算混合气体的平均摩尔质量为2dg/mol,再结合质量守恒定律可计算混合气体的物质的量为
=
mol;由方程式可知NH4HCO3物质的量为
mol,则其摩尔质量为6dg/mol。
(2)、(3)利用平均摩尔质量计算公式可直接计算。
★总结提升
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=
。
(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×22.4(g·mol-1)。
(4)根据气体的相对密度
:
=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:
=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)。
考点
阿伏加德罗常数(NA)类题目的突破方法
题组一气体摩尔体积的适用条件和物质的聚集状态
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)标准状况下,80gSO3中含有3NA个氧原子,体积约为22.4L。
( )
(2)在标准状况下,2.24LHF含有的电子数为NA。
( )
(3)用惰性电极电解食盐水,若导线中通过NA个电子,则阳极产生气体11.2L。
( )
(4)氢氧燃料电池正极消耗22.4L气体时,电路中通过的电子数目为2NA。
( )
(5)足量Zn与一定量的浓H2SO4反应,产生22.4L气体时,转移的电子数一定为2NA。
( )
(6)标准状况下,22.4L辛烷完全燃烧,生成的CO2的分子数为8NA。
( )
答案
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
★突破方法1
解有关22.4L·mol-1的题目时,注意三个方面:
(1)条件是否是标准状况。
(2)标准状况下,该物质是否是气体。
(3)如果给出物质的质量,与处于何种条件无关,如常温常压下,40gSO3含有的分子数目为0.5NA,注意不要形成思维定势,看到“常温常压”就排除选项。
题组二物质的微观结构
2.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)1mol甲醇中含有的C—H键的数目为4NA。
( )
(2)标况下,22.4L的苯含有碳碳双键的数目为3NA。
( )
(3)1mol的CnH2n+2所含的共用电子对数为(3n+1)NA。
( )
(4)相同物质的量的OH-和CH
含有相同数目的电子。
( )
(5)2.24LN2和NH3混合气体中原子间含有的共用电子对数目为0.3NA。
( )
(6)60gSiO2晶体中含有的硅氧键数为4NA。
( )
(7)31g白磷中含有的共价键数为1.5NA。
( )
(8)30g甲醛中含共用电子对总数为4NA。
( )
(9)12g金刚石中含有的共价键数为4NA。
( )
(10)12g石墨中含有的共价键数为1.5NA。
( )
答案
(1)×
(2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)√ (9)× (10)√
★突破方法2
此类题型要求同学们对物质的微观结构要非常熟悉,弄清楚微粒中相关粒子数(质子数、中子数、电子数)及离子数、电荷数、化学键之间的关系。
常涉及稀有气体He、Ne等单原子分子,Cl2、N2、O2等双原子分子,O3、P4、18O2、D2O、Na2O2等特殊物质,金刚石、晶体硅、二氧化硅、石墨的晶体结构等等。
题组三物质的组成
3.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)2gD
O中含有的质子数、中子数、电子数均为NA。
( )
(2)78gNa2O2和Na2S的混合物中含有的Na+数一定为2NA。
( )
(3)0.6gCaCO3和Mg3N2的混合物中所含质子数为0.3NA。
( )
(4)常温常压下,21g氧气和27g臭氧中含有的氧原子总数为3NA。
( )
(5)28gCO、N2组成的混合气体中原子数目为2NA。
( )
(6)6.8g熔融的KHSO4中含有0.05NA个阴离子。
( )
(7)8.4gNaHCO3固体中含有0.1NA个CO
。
( )
(8)常温常压下,丙烯和环丙烷组成的42g混合气体中氢原子的个数为6NA。
( )
(9)0.1mol碳酸钠晶体中含有CO
的个数为0.1NA。
( )
(10)将含3NA个离子的Na2O2固体溶于水配成1L溶液,所得溶液中Na+的浓度为2mol·L-1。
( )
答案
(1)√
(2)√ (3)√ (4)√ (5)√ (6)√ (7)× (8)√ (9)√ (10)√
★突破方法3
(1)最简式相同的物质中微粒数目与物质的组成有关,如NO2和N2O4,乙烯和丁烯等。
(2)等质量的摩尔质量相同的物质中分子数目相同,原子数目不一定相同,如N2、CO、C2H4等。
题组四氧化还原反应中电子转移数目的判断
4.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)一定条件下,2.3gNa与足量O2完全反应生成3.6g产物时,失去的电子数大于0.1NA。
( )
(2)5.6gFe和6.4gCu分别与0.1molCl2完全反应,转移的电子数相等。
( )
(3)5.6g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3NA。
( )
(4)含1molH2SO4的浓硫酸与足量铜反应转移的电子总数为6.02×1023。
( )
(5)6.4gCu与S完全反应,转移电子数为0.2NA。
( )
(6)标准状况下,5.6LO2作氧化剂转移电子数一定为NA。
( )
(7)2.4gMg在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2,转移电子数为0.2NA。
( )
(8)将CO2通过Na2O2,当固体质量增加ag时,反应中转移的电子数为aNA/28。
( )
(9)1molCl2参加反应转移的电子数一定为2NA。
( )
(10)用惰性电极电解某水溶液时,消耗1mol水转移电子数为2NA。
( )
答案
(1)×
(2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√ (8)√ (9)× (10)×
★突破方法4
氧化还原反应中转移电子数目的判断是一类典型的“陷阱”,突破“陷阱”的关键是:
(1)氧化剂或还原剂不同,所表现的化合价不同。
如Fe与Cl2反应生成FeCl3,而Fe与S反应生成FeS,Fe与I2生成FeI2。
(2)反应物量不同,所表现的化合价不同。
如Fe与HNO3反应,Fe不足,生成Fe3+,Fe过量,生成Fe2+。
(3)氧化还原反应的顺序影响电子转移数目。
如向FeBr2溶液中通入Cl2,首先氧化Fe2+,再氧化Br-,而向FeI2溶液中通入Cl2,首先氧化I-,再氧化Fe2+。
(4)同一物质在不同反应中氧化剂、还原剂的判断。
如Cl2与Fe、Cu等反应,Cl2只作氧化剂,而Cl2和H2O、NaOH反应,Cl2既作氧化剂又作还原剂。
Na2O2与SO2反应,Na2O2只作氧化剂,Na2O2与CO2、H2O反应,Na2O2既作氧化剂,又作还原剂。
题组五电解质溶液中粒子数目的判断
5.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)25℃时,pH=13的1.0LBa(OH)2溶液中含有的OH-数目为0.2NA。
( )
(2)常温下,1L0.1mol·L-1NH4Cl溶液中含有的NH
数是0.1NA。
( )
(3)300mL2mol·L-1蔗糖溶液中所含分子数为0.6NA。
( )
(4)假设1molFeCl3完全转化为氢氧化铁胶体,则分散系中胶体微粒数为NA。
( )
(5)25℃时,1mLH2O中所含OH-数为10-10NA。
( )
(6)25℃时,pH=11的Na2CO3溶液中由水电离出的H+的数目为10-3NA。
( )
(7)25℃时,1L1mol·L-1的Na2CO3溶液中含有阴离子数目为NA。
( )
答案
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)×
★突破方法5
突破此类题目的陷阱,关键在于审题:
(1)是否有弱电解质的电离或弱离子的水解。
(2)是否指明了溶液的体积。
(3)是否忽略了H2O分子的存在。
(4)是否注意了胶体的特征。
题组六阿伏加德罗常数的应用与“隐含反应”
6.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)在密闭容器中加入1.5molH2和0.5molN2,充分反应后得到NH3分子数为NA。
( )
(2)标准状况下,2.24LCl2溶于水,转移的电子数目为0.1NA。
( )
(3)常温下含有NA个NO2、N2O4分子的混合气体,降温至标准状况,其体积小于22.4L。
( )
(4)标况下,22.4LNO与11.2LO2混合后气体的分子数为2NA。
( )
(5)某密闭容器中有2molSO2和1molO2,在一定条件下充分反应,转移的电子数为4NA。
( )
(6)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。
( )
(7)100mL10.0mol·L-1浓盐酸与足量MnO2共热反应,生成Cl2分子的数目为0.25NA。
( )
(8)标准状况下,将2.24LCl2溶于水,可得到HClO分子的数目是0.1NA。
( )
答案
(1)×
(2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
★突破方法6
一些物质间的变化具有一定的隐蔽性,注意挖掘隐含变化。
常见的隐含反应有可逆反应和特殊浓度的反应。
如:
(1)2SO2+O2
2SO3 2NO2N2O4
N2+3H2
2NH3 Cl2+H2OHCl+HClO
NH3+H2ONH3·H2ONH
+OH-
均为可逆反应。
(2)MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
必须是浓HCl、浓H2SO4,否则不反应。
(3)Al、Fe常温下遇浓H2SO4、浓HNO3钝化。
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_____________________。
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________。
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