第一章第三讲物质的量气体摩尔体积.docx
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第一章第三讲物质的量气体摩尔体积
第三讲 物质的量 气体摩尔体积
[考纲展示]
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.了解物质的量的单位——摩尔(mol)、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。
考点一 物质的量 摩尔质量[学生用书P14]
一、物质的量(n)
1.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所含的碳原子数为阿伏加德罗常数,其数值约为6.02×1023,单位为mol-1。
公式:
NA=
。
二、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。
摩尔质量与相对原子(分子)质量的易混点
(1)相对原子(分子)质量与摩尔质量(以g·mol-1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。
(2015·最新调研)下列说法正确的是( )
A.1mol氯含有6.02×1023个微粒
B.阿伏加德罗常数的数值约等于6.02×1023
C.钠的摩尔质量等于它的相对原子质量
D.H2O的摩尔质量是18g
[解析] A项没有指明微粒的种类,错误;C项,摩尔质量与相对原子质量在数值上大小相等,错误;D项,H2O的摩尔质量为18g/mol,错误。
[答案] B
[思维建模]—有关微粒数目比较的思维方法
1.下列说法中,正确的是( )
A.KOH的摩尔质量是56g
B.一个碳原子的质量就是其相对原子质量
C.硫原子的质量就是硫的相对原子质量
D.22gCO2中含有的氧原子的物质的量为1mol
解析:
选D。
摩尔质量的单位应是g·mol-1,而不是g,故A不对;碳原子的相对原子质量是指一个碳原子质量除以一个12C原子质量的1/12所得的值;同理,一个硫原子的质量除以一个12C原子质量的1/12所得的值才是硫的相对原子质量,故B、C均不对;D项,n(CO2)=
=
=0.5mol,n(O)=0.5mol×2=1mol,正确。
1.某气体的摩尔质量为Mg/mol,分子数目为N,质量是mg,阿伏加德罗常数为NA,m(C)为一个12C原子质量。
试说明下列各式所表示的意义。
(1)
_______________________________________________________。
(2)
_____________________________________________________。
(3)
_______________________________________________________。
(4)
_____________________________________________________。
解析:
(1)因为每摩尔物质含阿伏加德罗常数个粒子,所以
表示该气体的物质的量。
(2)每摩尔物质所具有的质量与每摩尔物质所具有的粒子个数比值,表示该气体一个分子的质量。
(3)气体的质量与气体的个数相比,表示该气体一个分子的质量。
(4)该气体一个分子的质量与一个12C原子质量的
相比,得到的是该气体的相对分子质量。
答案:
(1)表示该气体的物质的量
(2)表示该气体一个分子的质量
(3)表示该气体一个分子的质量
(4)表示该气体的相对分子质量
2.12.4gNa2R含Na+0.4mol,则Na2R的摩尔质量为________,R的相对原子质量为________。
含R的质量为1.6g的Na2R,其物质的量为________。
解析:
据电离方程式Na2R===2Na++R2-,得1molNa2R电离生成2molNa+,题目中有Na+0.4mol,则有0.2molNa2R。
M(Na2R)=
=
=62g/mol。
由Mr(Na2R)=62,求得Ar(R)=62-2×23=16。
已知m(R),根据n=
,得n(R)=0.1mol,则n(Na2R)=0.1mol。
答案:
62g/mol 16 0.1mol
3.在一定条件下,有下列物质:
①8gCH4 ②6.02×1023个HCl分子 ③2molO2
按由小到大的顺序填写下列空白(填写序号):
(1)摩尔质量_______________________________________________;
(2)物质的量_________________________________________________;
(3)分子数目__________________________________________;
(4)原子数目___________________________________________________;
(5)质量______________________________________________。
解析:
(1)摩尔质量分别是16g/mol、36.5g/mol、32g/mol,故顺序是①<③<②。
(2)8gCH4的物质的量:
n(CH4)=
=
=0.5mol,
6.02×1023个HCl分子的物质的量:
n(HCl)=
=
=1mol,
故顺序是①<②<③。
(3)分子数目与物质的量成正比,故顺序同
(2)。
(4)原子的物质的量:
①中,0.5mol×5=2.5mol;②中,1mol×2=2mol;③中,2mol×2=4mol。
故顺序是②<①<③。
(5)1molHCl的质量是36.5g,2molO2的质量是64g,故顺序是①<②<③。
答案:
(1)①<③<②
(2)①<②<③
(3)①<②<③ (4)②<①<③ (5)①<②<③
(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。
物质的量的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)勿忽视摩尔的使用对象:
使用摩尔作单位时,必须用化学式指明粒子的种类,如1molH不能描述为1mol氢等。
考点二 气体摩尔体积、阿伏加德罗定律[学生用书P15]
一、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)。
二、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=22.4_L·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,它取决于气体所处的温度和压强。
三、阿伏加德罗定律及其推论
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,气体的体积与其物质的量成正比
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
T、p相同
=
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
(1)阿伏加德罗定律适用于任何气体(包括混合气体)。
(2)气体体积受温度和压强的影响,而与分子大小无关。
(3)同温、同压、同体积、同粒子数,这“四同”相互制约,只要其中“三同”成立,第“四同”也成立,即“三同”定“一同”。
(4)应用阿伏加德罗定律及推论时不宜死记硬背,要熟记相关化学计量的定义式,并结合相互关系进行推导。
(2015·高考海南卷)(双选)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与足量氯气完全反应时转移的电子数
[解析] 水与重水分子所含的中子数分别为8、10,不相等,故A错误;烯烃(CnH2n,n≥2)所含共用电子对数为3n,等质量的烯烃所含有的共用电子对数可表示为
×3n=
,故B正确;同温、同压、同体积的CO和NO的分子数相同,但CO含14个质子,NO含15个质子,故C错误;铁和铝在与足量氯气反应时均表现+3价,故等物质的量的铁和铝转移的电子数相等,故D正确。
[答案] BD
[思维建模]—气体摩尔体积的解题思路
2.(高考组合题)下列说法正确的是( )
①(2014·高考广东卷)标准状况下22.4L氨水含有NA个NH3分子
②(2013·高考江苏卷)标准状况下,6.72LNO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA
③(2013·高考大纲全国卷)同温同压下的两种气体12C18O和14N2,体积相等时具有的电子数相等
④(2012·高考广东卷)常温常压下,22.4L的NO2和CO2混合气体含有2NA个O原子
⑤(2012·高考江苏卷)标准状况下,11.2LCH3CH2OH中含有的分子数目为0.5NA
A.①②③④B.③④
C.①②⑤D.③
解析:
选D。
①中,标准状况下,氨水呈液态,①错;②中,n(NO2)=0.3mol,0.3molNO2
0.2molHNO3+0.1molNO,共转移0.2mol电子,数目为0.2NA,错误;③中,依据阿伏加德罗定律,在同温同压下的两种气体体积相同,则分子数相同,而每个CO和N2分子所含电子数相同,正确;④中,常温常压下,22.4LNO2和CO2混合气体的物质的量不是1mol,错误;⑤中,标准状况下,CH3CH2OH为液体,不能根据气体的摩尔体积计算物质的量,错误。
题组一 阿伏加德罗定律及应用
1.(教材改编)瓦斯中甲烷与氧气的体积比(同条件下)为1∶2时极易爆炸,则甲烷与氧气的质量比为( )
A.1∶2B.1∶4
C.1∶1D.4∶1
解析:
选B。
两种气体在相同条件下的体积比等于其物质的量之比,则物质的量之比为1∶2的甲烷与氧气的质量之比为
=
=
,故选B。
2.同温同压下,1molH2和1molO2,它们的( )
A.质量相同,体积不同B.分子数相同,质量不同
C.体积相同,分子数不同D.体积相同,原子数不同
解析:
选B。
同温同压下,1molH2和1molO2的分子数相同,原子数相同,体积也相同,但质量一定不同。
题组二 微粒数、质量及气体体积计算的综合问题
3.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.
解析:
选A。
mg混合气体含有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
,则混合气体的体积是
,故A正确。
4.下列示意图中,白球代表氢原子,黑球代表氦原子,方框代表容器,容器中间有一个可以上下滑动的隔板(其质量可忽略不计)。
其中能表示等质量的氢气与氦气的是( )
解析:
选A。
He的摩尔质量为4g/mol,H2的摩尔质量为2g/mol,等质量时
=
,D不正确;B中氦气应为单原子分子;将图A作如下变形
,每一部分均为相同温度、相同压强,又体积相同,则A符合题意。
(1)牢记1个关系
摩尔质量以g/mol为单位时在数值上等于其相对分子(原子)质量。
(2)熟记2个数值
NA=6.02×1023mol-1,Vm=22.4L/mol(标准状况)。
(3)掌握2个公式
n=
=
=
,
=
=
(同温、同压)。
(4)气体摩尔质量的求解方法
考点三 突破阿伏加德罗常数的六个陷阱
围绕阿伏加德罗常数(NA)的有关说法的正误判断,可通过多方面的知识点来进行考查。
这类问题常设置的陷阱大致有如下六个方面。
一、状况不一定为标准状况或物质不一定是气态
只给出物质的体积,而不指明物质的状态,或者标准状况下物质的状态不为气体,所以求解时,一要看是否为标准状况下,不为标准状况无法直接用22.4L·mol-1(标准状况下气体的摩尔体积)求n;二要看物质在标准状况下是否为气态,若不为气态也无法由标准状况下气体的摩尔体积求得n,如CCl4、水、液溴、SO3、己烷、苯、汽油等常作为命题的干扰因素迷惑学生。
例如:
判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)2.24LCO2中含有的原子数为0.3NA。
( )
(2)常温下11.2L甲烷气体含有的甲烷分子数为0.5NA。
( )
(3)标准状况下,22.4L己烷中含共价键数目为19NA。
( )
(4)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。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)×
二、物质的量或质量与状况
给出非标准状况下气体的物质的量或质量,干扰学生正确判断,误以为无法求解物质所含的粒子数,实际上,此时物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。
例如:
判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)常温常压下,3.2gO2所含的原子数为0.2NA。
( )
(2)标准状况下,18gH2O所含的氧原子数目为NA。
( )
(3)常温常压下,92gNO2和N2O4的混合气体中含有的原子总数为6NA。
( )
答案:
(1)√
(2)√ (3)√
三、物质的微观结构
此类题型要求同学们对物质的微观构成要非常熟悉,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、H2等双原子分子,及O3、P4、18O2、D2O、Na2O2、CH4、CO2等特殊物质。
例如:
判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)4.5gSiO2晶体中含有的硅氧键的数目为0.3NA。
( )
(2)30g甲醛中含共用电子对总数为4NA。
( )
(3)标准状况下,22.4L氦气与22.4L氟气所含原子数均为2NA。
( )
(4)18gD2O所含的电子数为10NA。
( )
(5)1molNa2O2固体中含离子总数为4NA。
( )
(6)12g金刚石中含有的共价键数为2NA。
( )
(7)12g石墨中含有的共价键数为1.5NA。
( )
(8)31g白磷中含有的共价键数为1.5NA。
( )
答案:
(1)√
(2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)√
四、电解质溶液中粒子数目的判断
突破此类题目的陷阱,关键在于审题:
1.是否有弱离子的水解;
2.是否指明了溶液的体积;
3.所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=1的H2SO4溶液中c(H+)=0.1mol·L-1,与电解质的组成无关;0.05mol·L-1的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.1mol·L-1,与电解质的组成有关。
例如:
判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)0.1L3.0mol·L-1的NH4NO3溶液中含有的NH
的数目为0.3NA。
( )
(2)等体积、等物质的量浓度的NaCl、KCl溶液中,阴、阳离子数目之和均为2NA。
( )
(3)0.1mol·L-1的NaHSO4溶液中,阳离子的数目之和为0.2NA。
( )
(4)25℃时,pH=13的1.0LBa(OH)2溶液中含有的OH-数目为0.2NA。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)×
五、存在隐含反应
解决此类题目的关键是注意一些“隐含反应”,如
(1)2SO2+O2
2SO3、2NO2
N2O4、
N2+3H2
2NH3;
(2)NH3+H2O
NH3·H2O
NH
+OH-;
(3)NH3、Cl2溶于水只有部分发生反应。
例如:
判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)2molSO2和1molO2在一定条件下充分反应后,混合物的分子数为2NA。
( )
(2)标准状况下,22.4LNO2气体中所含分子数目为NA。
( )
(3)100g17%的氨水,溶液中含有的NH3分子数为NA。
( )
(4)标准状况下,0.1molCl2溶于水,转移的电子数目为0.1NA。
( )
(5)标准状况下,22.4LNO2气体中所含原子数目为3NA。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)√
六、电子转移的特殊情况
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.同一种物质在不同反应中氧化剂、还原剂的判断。
如
(1)Cl2和Fe、Cu等反应,Cl2只作氧化剂,而Cl2和NaOH反应,Cl2既作氧化剂,又作还原剂。
(2)Na2O2与CO2或H2O反应,Na2O2既作氧化剂,又作还原剂,而Na2O2与SO2反应,Na2O2只作氧化剂。
2.量不同,所表现的化合价不同。
如Fe和HNO3反应,Fe不足,生成Fe3+,Fe过量,生成Fe2+。
3.氧化剂或还原剂不同,所表现的化合价不同。
如Cu和Cl2反应生成CuCl2,而Cu和S反应生成Cu2S。
4.注意氧化还原的顺序。
如向FeI2溶液中通入Cl2,首先氧化I-,再氧化Fe2+。
例如:
判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)5.6g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3NA。
( )
(2)0.1molZn与含0.1molHCl的盐酸充分反应,转移的电子数目为0.2NA。
( )
(3)1molNa与足量O2反应,生成Na2O和Na2O2的混合物,转移的电子数为NA。
( )
(4)1molNa2O2与足量CO2充分反应转移的电子数为2NA。
( )
(5)向FeI2溶液中通入适量Cl2,当有1molFe2+被氧化时,共转移的电子的数目为NA。
( )
(6)1molCl2参加反应转移电子数一定为2NA。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×
解决NA问题,关键在于积累各方面的知识,总结常考的各类典型物质,归纳易出错的地方,根据前述六大陷阱,对于此类题的错误方式做到了然于胸,就能很好地应对该题型。
(2015·高考全国卷Ⅰ)NA为阿伏加德罗常数的值。
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-1亚硫酸溶液中含有的H+离子数为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
[解析] A.D2O的摩尔质量为20g·mol-1,18gD2O的物质的量为18g/20g·mol-1=0.9mol,则含有的质子数为0.9mol×10NA=9NA,H2O的摩尔质量为18g·mol-1,18gH2O的物质的量为18g/18g·mol-1=1mol,则含有的质子数为1mol×10NA=10NA,故A不正确。
B.亚硫酸是弱电解质,不能发生完全电离,电离方程式为H2SO3
H++HSO
、HSO
H++SO
,所含H+离子数小于2L×0.5mol·L-1×2=2NA,故B不正确。
C.过氧化钠与水反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,根据电子转移情况得关系式O2~2e-,生成0.1molO2转移电子数为0.2NA,故C正确。
D.2molNO与1molO2发生反应2NO+O2===2NO2,生成2molNO2,因为存在2NO2
N2O4,则产物的分子数小于2NA,故D不正确。
[答案] C
[思维建模]有关阿伏加德罗常数选择题的解题思路
确定题干是“正”还是“误”⇒各选项所述物质符合什么性质规律⇒有何常设陷阱⇒结果。
3.(2014·高考大纲全国卷)NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是( )
A.1molFeI2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
解析:
选D。
A.1molFeI2与足量的Cl2反应时转移电子3mol,A选项错误;B.2L0.5mol·L-1K2SO4溶液中SO
带的负电荷数为2NA,溶液中的阴离子还有OH-,故阴离子所带电荷数大于2NA,B选项错误;C.1molNa2O2固体中含有离子总数为3NA,C选项错误;D.丙烯(C3H6)和环丙烷(C3H6)互为同分异构体,故42g即1mol该混合物含有H原子数为6NA,D选项正确。
题组一 有关阿伏加德罗常数的计算
1.某气体的摩尔质量为Mg·mol-1,NA表示阿伏加德罗常数的值,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
解析:
选B。
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,则气体物质的量n=
mol,A.以g为单位VL该气体的质量为
mol×Mg·mol-1,故A错误;B.该气体的密度为
mol×Mg·mol-1÷VL=
g·L-1,故B正确;C.1mol该气体的体积(以L为单位)为V÷
,所以C不正确;D.1L该气体所含的分子数为
,故D错误。
2.科学家刚发现了某种元素的原子,其质量是ag,12C原子的质量是bg,NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是( )
A.由已知信息可得NA=
B.Wg该原子的物质的量一定是
mol
C.Wg该原子中含有
个该原子
D.该原子的摩尔质量是aNAg
解析:
选D。
原子的摩尔质量在数值上等于其相对原子质量。
1mol该原子的总质量为aNAg,故该原子的摩尔质量为aNAg·mol-1,D项单位错误。
题组二 有关阿伏加德罗常数的正误判断
3.(2015·广东广州高三调研)设nA是阿伏加德罗常数的数值。
下列说法正确的是( )
A.1L0.1mol·L-1的FeCl3溶液中,Fe3+的数目为0.1nA
B.1molNH3中含有N—H键的数目为3nA
C.7.8gNa2O2中含有的阳离子数目为0.1nA
D.标准状况下,22.4L水中水分子的数目为nA
解析:
选B。
本题考查阿伏加德罗常数,意在考查学生对物质组成的理解及化学计算能力。
A项,Fe
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- 第一章 第三 物质 气体 摩尔 体积