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1物质的量
【高频考点解读】
1.理解摩尔(mol)是物质的量的基本单位,可用于进行简单的化学计算。
2.了解物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数的含义。
3.根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。
【热点题型】
题型一物质的量 摩尔质量
例1、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
【提分秘籍】
1.理解物质的量的相关概念要注意以下四点:
(1)物质的量不能错误地认为是物质的质量或者物质的数量,其描述对象是微观粒子,如电子、质子、中子、原子、分子、离子、原子团等,不能用于描述宏观物体。
(2)使用摩尔做单位时,应用化学式指明粒子的种类,如1molH不能描述为1mol氢。
(3)摩尔质量与相对分子(原子)质量是两个不同的概念,当摩尔质量以g/mol为单位时,二者在数值上相等,但前者有单位,后者是相对值,无单位。
(4)对具体的物质,其摩尔质量是确定。
2.计算气体摩尔质量常用的“五”方法
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n):
M=m/n;
(2)根据标准状况下气体的密度(ρ):
M=ρ22.4L/mol;
(3)根据气体的相对密度(D=ρ1/ρ2):
M1/M2=D;
(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)。
【举一反三】在一定条件下,某化合物X受热分解:
2X
A↑+2B↑+4C↑,测得反应后生成的混合气体对H2的相对密度为11.43,相同条件下,X的相对分子质量是( )
A.11.43B.22.85
C.80.01D.160.02
【答案】C
题型二气体摩尔体积
例2、下列说法正确的是( )
1标准状况下,6.02×1023个分子所占的体积约是22.4L
20.5molH2所占体积为11.2L
3标准状况下,1molH2O的体积为22.4L
4标准状况下,28gCO与N2的混合气体的体积约为22.4L
5各种气体的气体摩尔体积都约为22.4L·mol-1
⑥标准状况下,体积相同的气体的分子数相同
A.①③⑤B.④⑥
C.③④⑥D.①④⑥
【解析】①物质不一定是气体;②不一定在标准状况下;③水在标准状况下不是气体;⑤气体摩尔体积与温度、压强有关。
【答案】B
【提分秘籍】应用气体摩尔体积时注意的四点
(1)使用“条件”:
一般指标准状况,即0℃、1×105Pa。
(2)使用对象:
必须是气体物质,可以是单一气体,也可以是混合气体。
水、酒精、SO3、CCl4等物质在标准状况下不是气体。
(3)在标准状况下,气体摩尔体积约为22.4L·mol-1,其他条件下不一定是22.4L·mol-1。
(4)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。
【举一反三】下列叙述正确的是( )
A.同温同压下,相同体积的物质,它们的物质的量必相等
B.任何条件下,等物质的量的乙烯和一氧化碳所含的分子数必相等
C.1L一氧化碳气体的质量一定比1L氧气的质量小
D.等体积、等物质的量浓度的强酸中所含的H+数目一定相等
【解析】同温同压下,相同体积的气体,物质的量才相等,A不正确;未注明气体所处的温度和压强,不能判断,C不正确;强酸的元数不一定相等,D不正确。
【答案】B
题型三阿伏加德罗定律及其应用
例3.如图两瓶体积相等的气体,在同温同压时瓶内气体的关系一定正确的是( )
A.所含原子数相等 B.气体密度相等
C.气体质量相等D.摩尔质量相等
【答案】A
【提分秘籍】
阿伏加德罗定律是指在同温同压下,同体积的气体含有相同的分子数。
根据pV=nRT(R为常量,T为热力学温度)和密度、摩尔质量的定义式可推出以下结论:
描述
关系
三
正
比
同温同压下,气体的体积比等于它们的物质的量之比
V1/V2=n1/n2
同温同体积下,气体的压强比等于它们的物质的量之比
p1/p2=n1/n2
同温同压下,气体的密度比等于它们的相对分子质量之比
ρ1/ρ2=M1/M2
二
反
比
同温同压下,相同质量的任何气体的体积与它们的相对分子质量成反比
V1/V2=M2/M1
同温同体积时,相同质量的任何气体的压强与它们的相对分子质量成反比
p1/p2=M2/M1
一
连
比
同温同压下,同体积的任何气体的质量比等于它们的相对分子质量之比,也等于它们的密度之比
m1/m2=M1/M2
=ρ1/ρ2
注意:
(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。
【举一反三】标准状况下,aL气体X2和bL气体Y2恰好完全反应生成cL气体Z,若2a=6b=3c,则Z的化学式为( )
A.XY2B.X2Y
C.X3YD.XY3
【解析】由V1/V2=n1/n2知反应的化学方程式为3X2+Y2===2XmYn,得m=3,n=1。
【答案】C
题型四阿伏加德罗常数
例4、下列说法正确的是()
A.用惰性电极电解食盐水,若电路中通过1NA电子的电量,则阳极产生气体11.2L
B.标准状况下,22.4LN2和O2的混合气体中含有的分子数为NA
C.常温常压下,11.2L二氧化硫中所含的氧原子数等于NA
D.标准状况下,80gSO3中含3NA个氧原子,体积约为22.4L
【答案】B
【提分秘籍】
解答关于阿伏加德罗常数的题目应注意分析题干给出的条件,如物质的状况、所处的环境、物质本身的结构,同时还要考虑氧化还原反应、电离、水解等情况,具体有如下几点:
1.注意“标准状况”“常温常压”等外界条件
(1)在标准状况下非气态的物质,如H2O、SO3、戊烷、CHCl3等;
(2)物质的质量、摩尔质量、微粒个数不受外界条件的影响。
2.注意物质的组成和结构
(1)特殊物质中所含微粒(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目,如Ne、D2O、18O2、H37Cl等。
(2)物质中所含化学键的数目,如CO2、CnH2n+2等。
(3)最简式相同的物质中的微粒数目,如NO2和N2O4、乙烯和丙烯、(O2和O3)等。
(4)摩尔质量相同的物质中的微粒数目,如N2、CO、C2H4等。
3.注意氧化还原反应中电子的转移
电子转移(得失)数目的问题分析,如Na2O2、NO2与H2O反应;Cl2与H2O、NaOH、Fe的反应;电解AgNO3溶液、CuSO4溶液等,分析该类题目时还要注意反应产物以及过量计算问题。
4.注意弱电解质的电离、盐类的水解
弱电解质在水溶液中部分电离;可水解盐溶液中,离子发生微弱水解。
如0.1mol·L-1的乙酸溶液和0.1mol·L-1的乙酸钠溶液。
5.注意一些特殊的反应
如一氧化氮和氧气不需要条件即可反应,二氧化氮和四氧化二氮之间存在相互转化,合成氨反应等属于可逆反应。
【举一反三】下列说法错误的是()
A.7.8gNa2O2中含有的阴离子数为0.1NA。
( )
B.常温下,0.1mol碳酸钠晶体中含有CO
的个数为0.1NA。
( )
C.7.8gNa2S和Na2O2的混合物中,含有的阴离子数目为0.1NA。
( )
D.12gNaHSO4晶体中阳离子和阴离子的总数为0.3NA。
( )
【答案】D
【高考风向标】
1.【2015新课标Ⅰ卷理综化学】NA为阿伏伽德罗常数的值。
下列说法正确的是()
A.18gD2O和18gH2O中含有的质子数均为10NA
B.2L0.5mol/L亚硫酸溶液中含有的H+两种数为2NA
C.过氧化钠与水反应时,生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2NA
D.密闭容器中2molNO与1molO2充分反应,产物的分子数为2NA
【答案】C
2.【2015新课标Ⅱ卷理综化学】NA代表阿伏加德罗常数的值。
下列叙述正确的是()
A.60g丙醇中存在的共价键总数为10NA
B.1L0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中HCO3-和CO32-离子数之和为0.1NA
C.钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。
23g钠充分燃烧时转移电子数为1NA
D.235g核互
U发生裂变反应:
U+
n
Sr+
U+10
n,净产生的中子(
n)数为10NA
【答案】C
【解析】A.60g丙醇的物质的量是
1mol,丙醇的结构简式为CH3CH2CH2OH,所以分子中存在的共价键总数为11NA,A错误;B.根据物料守恒可知1L0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中H2CO3、HCO3-和CO32-离子数之和为0.1NA,B错误;C.钠在空气中燃烧可生成多种氧化物,氧化钠或过氧化钠,23g钠的物质的量是23g÷23g/mol=1mol。
钠不论是转化为氧化钠,还是过氧化钠,均失去1个电子,所以钠充分燃烧时转移电子数为1NA,C正确;D.235g核素
U的物质的量=235g÷235g/mol=1mol,根据发生的裂变反应
U+
n
Sr+
U+10
n可知净产生的中子(
n)数为9NA,D错误,答案选C。
3.【2015四川理综化学】设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是()
A.2.0gH218O与D2O的混合物中所含中子数为NA
B.常温常压下,4.4g乙醛所含σ键数目为0.7NA
C.标准状况下,5.6LCO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NA
D.50ml12mol/L盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA
【答案】A
【解析】A、H218O与D2O的相对分子质量均为20,且所含有中子数均为10个,A正确;B、4.4g乙醛为0.1mol,每个乙醛分子6个σ键,应为0.6NA,B错误;C、应为0.25NA,C错误;D、浓盐酸反应变稀且具有挥发性,实际反应的盐酸小于0.6mol,故转移的电子数小于0.3NA,D错误。
选A。
4.【2015广东理综化学】设nA为阿伏伽德罗常数的数值,下列说法正确的是()
A.23gNa与足量H2O反应完全后可生成nA个H2分子
B.1molCu和足量热浓硫酸反应可生成nA个SO3分子
C.标准状况下,22.4LN2和H2混合气中含nA个原子
D.3mol单质Fe完全转变为Fe3O4,失去8nA个电子
【答案】D
5.【2015海南化学】下列指定微粒的数目相等的是()
A.等物质的量的水与重水含有的中子数
B.等质量的乙烯和丙烯中含有的共用电子对数
C.同温、同压同体积的CO和NO含有的质子数
D.等物质的量的铁和铝分别于足量氯气完全反应时转移的电子数
【答案】B、D
【解析】A、1mol普通水中含有的中子数是8mol,1mol重水中含有的中子数是10mol,所以等物质的量的水与重水含有的中子数不相等,错误;B、乙烯、丙烯都属于烯烃,通式符合CnH2n,最简式是CH2,若二者的质量相等,含最简式的个数相等,含有的共用电子对数也相等,正确;C、同温同压下,同体积的CO和NO分子数相同,但是由于每个分子中含有的质子数不相同,所以同温同压下,同体积的CO和NO含有的质子数不相等,错误;D、由于Cl2的氧化性很强,与变价金属Fe反应时产生的是FeCl3,与Al发生反应产生AlCl3,所以等物质的量的铁和铝分别与足量的氯气完全反应转移电子数目相等,正确。
6.【2014年高考江苏卷第6题】设NA为阿伏伽德罗常数的值。
下列说法正确的是
A.1.6g由氧气和臭氧组成的混合物中含有氧原子的数目为0.1NA
B.0.1mol丙烯酸中含有双键的数目为0.1NA
C.标准状况下,11.2L苯中含有分子的数目为0.5NA
D.在过氧化钠与水的反应中,每生成0.1mol氧气,转移电子的数目为0.4NA
【答案】A
【解析】氧气和臭氧都是氧原子形成的单质,则1.6g由氧气和臭氧组成的混合物中含有氧原子的数目为0.1NA,A正确;丙烯酸的结构简式为CH2=CHCOOH,则0.1mol丙烯酸中含有双键的数目为0.2NA,B不正确;标准状况下,苯不是气态不能适用于气体摩尔体积,则11.2L苯中含有分子的数目一定不是0.5NA,C不正确;在过氧化钠与水的反应中,过氧化钠既是氧化剂也是还原剂,氧元素的化合价从-1价升高到0价,部分降低到-2价,因此反应中每生成1mol氧气转移2mol电子,则每生成0.1mol氧气,转移电子的数目为0.2NA,D不正确。
7.【2014年高考四川卷第5题】设NA为阿伏伽德罗常数的值。
下列说法正确的是
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.室温下,1LpH=13的NaOH溶液中,由水电离的OH-离子数目为0.1NA
C.氢氧燃料电池正极消耗22.4L(标准状况)气体时,电路中通过的电子数目为2NA
D.5NH4NO3
2HNO3+4N2↑+9H2O反应中,生成28gN2时,转移的电子数目为3.75NA
【答案】D
8.【2014年高考广东卷第10题】设NA为阿伏伽德罗常数的数值。
下列说法正确的是
A.1mol甲苯含有6NA个C-H键
B.18gH2O含有10NA个质子
C.标准状况下,22.4L氨水含有NA个NH3分子
D.56g铁片投入足量浓硫酸中生成NA个SO2分子
【答案】B
【解析】A、根据甲苯的结构简式判断1mol甲苯含有8NA个C-H键,错误;B、1个水分子中含有10个质子,18g水的物质的量是1mol,所以18gH2O含有10mol即10NA个质子,正确;C、标准状况下氨水不是气体,所以不能计算其物质的量,错误;D、铁在常温下与浓硫酸发生钝化,加热可使反应继续进行,但56g即1molFe与足量浓硫酸发生氧化还原反应时,生成铁离子,转移电子3mol,所以应生成1.5mol的二氧化硫即1.5NA个SO2分子,错误。
9.【2014年高考全国大纲卷第7题】NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是
A.lmolFeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA
B.2L0.5mol•L-1硫酸钾溶液中阴离子所带电荷数为NA
C.1molNa2O2固体中含离子总数为4NA
D.丙烯和环丙烷组成的42g混合气体中氢原子的个数为6NA
【答案】D
10.【2014年高考上海卷第16题】含有砒霜(As2O3)的试样和锌、盐酸混合反应,生成的砷化氢(AsH3)在热玻璃管中完全分解成单质砷和氢气。
若砷的质量为1.50mg,则
A.被氧化的砒霜为1.98mg
B.分解产生的氢气为0.672ml
C.和砒霜反应的锌为3.90mg
D.转移的电子总数为6×10―5NA
【答案】C
【解析】A、砒霜中砷的化合价是+3价,而砷化氢中砷的化合价是-3价,化合价降低得到电子,砒霜被还原,A不正确;B、不能确定砷化氢的状态,因此不能确定砷化氢的体积,B不正确;C、1.50mg砷的物质的量=1.50×10-3g÷75g/mol=2×10-5mol,则砒霜转化为砷化氢得到电子的物质的量是2×10-5mol×6=1.2×10-4mol。
锌失去2个电子,则和砒霜反应的锌的质量=
×65g/mol=3.9×10-3g=3.9mg,C正确;D、转移的电子总数为(2×10-5×6+2×10-5×3)NA=1.8×10―4NA,D不正确。
【高考押题】
1.2015年春,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体积比为2∶3
C.16g臭氧中含有6.02×1023个原子
D.1.00mol臭氧中含有电子总数为18×6.02×1023
【解析】臭氧的摩尔质量是48g/mol,A错误;同温同压条件下,等质量的氧气和臭氧体积比为3∶2,B项错误;1.00mol臭氧中含有电子总数为24×6.02×1023,D错误。
【答案】C
2.同温同压下,等体积的两容器内分别充满14N16O和13C16O气体,下列对两容器中气体判断正确的是( )
A.中子数相同 B.分子数不同
C.质子数相同D.气体质量相同
【解析】14N原子中7个质子、7个中子,16O原子中8个质子、8个中子,13C原子中6个质子、7个中子,同温、同压、同体积的气体,分子数相同,故两容器中的中子数相同。
【答案】A
3.标准状况下,1L的密闭容器中恰好可盛放n个N2分子和m个H2分子组成的混合气体,则阿伏加德罗常数可近似表示为( )
A.22.4(m+n) B.22.4×6.02×1023(m+n)
C.m+nD.22.4(m+n)/(6.02×1023)
【解析】阿伏加德罗常数指的是1mol微粒中所含有的微粒数,标准状况下22.4L气体所含有的分子数为1mol,1L气体中所含有的气体分子数为(m+n),可知阿伏加德罗常数可近似表示为22.4(m+n)。
【答案】A
4.如图表示1gO2与1gX气体在相同容积的密闭容器中压强(p)与温度(T)的关系,则X气体可能是( )
A.C2H4B.CH4
C.CO2D.NO
【答案】C
5.在臭氧发生装置中装入氧气100mL,经反应:
3O2
2O3,最后气体体积变为95mL(体积均在标准状况下测定),则混合气体的密度是( )
A.1.3g/LB.1.5g/L
C.1.7g/LD.2.0g/L
【解析】ρ(O2)=32g/mol÷22.4L/mol=1.429g/L,根据同温同压下同质量气体的密度之比等于体积的反比,可得:
ρ(混)=1.50g/L。
【答案】B
6.某气体的摩尔质量为Mg·mol-1,NA表示阿伏加德罗常数,在一定的温度和压强下,体积为VL的该气体所含有的分子数为x。
则
表示的是( )
A.VL该气体的质量(以g为单位)
B.1L该气体的质量(以g为单位)
C.1mol该气体的体积(以L为单位)
D.1L该气体中所含的分子数
【答案】B
7.mg某金属M溶于盐酸中,放出的气体在标准状况下的体积为nL,并生成氯化物MCl2,则金属M的相对原子质量是( )
A.n/mB.2m/nC.m/22.4nD.22.4m/n
【解析】设金属M的相对原子质量为x,则金属M的摩尔质量为xg·mol-1。
M+2HCl===MCl2+H2↑
1mol 2.24L
nL
=
,解之得x=
g·mol-1。
【答案】D
8.常温常压下,两个容积相同的烧瓶中分别盛满X和Y两种气体,打开开关a,使两烧瓶内的气体相通,最后容器内的压强按由大到小的顺序排列正确的是( )
编号
①
②
③
④
气体X
HI
NH3
H2
NO
气体Y
Cl2
HCl
Cl2
O2
A.②>③>①>④B.③>①=④>②
C.③>①>④>②D.④>①>②>③
【解析】审题时要注意三个问题:
一是气体X与Y可能反应,二是压强大小比较需要应用阿伏加德罗定律,三是注意2NO2N2O4的转化。
同温同体积,气体的压强之比等于物质的量之比。
设起始状态下,每个烧瓶中气体的物质的量为amol。
①中Cl2+2HI===2HCl+I2,常温下,碘呈固态,充分反应后,气体的物质的量为1.5amol;②中NH3+HCl===NH4Cl,反应后无气体;③中不反应(光照或点燃条件下才反应);④中发生反应2NO+O2===2NO2,2NO2N2O4,反应后气体的物质的量介于amol与1.5amol之间,故C正确。
【答案】C
9.标准状况下,mg气体A与ng气体B的分子数目一样多,下列说法不正确的是( )
A.在任意条件下,若两种分子保持原组成,则其相对分子质量之比为m∶n
B.25℃、1.25×105Pa时,两气体的密度之比为n∶m
C.同质量的A、B在非标准状况下,其分子数之比为n∶m
D.相同状况下,同体积的气体A与B的质量之比为m∶n
【答案】B
10.在150℃时碳酸铵可以受热完全分解,则其完全分解后所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.12倍D.32倍
【答案】C
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- 物质的量 物质
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