《创新方案》高考化学大一轮复习讲义第一章第一节物质的量气体摩尔体积.docx
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《创新方案》高考化学大一轮复习讲义第一章第一节物质的量气体摩尔体积
第一节 物质的量 气体摩尔体积
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1.了解物质的量的含义,并能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。
4.了解相对原子质量、相对分子质量的定义,并能进行有关计算。
5.能运用化学方程式和离子方程式进行有关计算。
1.物质的量(n)
表示含有一定数目粒子集合体的物理量,单位为摩尔。
2.阿伏加德罗常数(NA)
(1)定义:
0.012kg12C所含的碳原子数为阿伏加德罗常数,数值约为6.02×1023,单位为mol-1。
(2)关系:
物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数(N)之间的关系:
n=
。
[注意] 阿伏加德罗常数有单位,应写为6.02×1023mol-1,不能仅写数值6.02×1023。
3.摩尔质量(M)
(1)定义:
单位物质的量的物质所具有的质量,单位:
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之间的关系:
n=
。
1.判断下列说法的正误并说明理由,明确相关概念的含义
物质的量描述的对象是否正确
①1mol氢、1mol氧。
( )
②1mol苹果、1mol人口。
( )
③摩尔是一个单位,可用于计量物质所含微观粒子的多少。
( )
摩尔质量、质量、相对分子质量的区别
④NaCl的摩尔质量为58.5。
( )
⑤1molCl-的质量为35.5g·mol-1。
( )
⑥NaOH的摩尔质量为40g。
( )
⑦1molO2的质量与它的相对分子质量相等。
( )
⑧1molOH-的质量为17g·mol-1。
( )
⑨氦气的摩尔质量(单位g·mol-1)在数值上等于它的相对原子质量。
( )
微粒数目的计算问题
⑩1mol任何物质都含有6.02×1023个粒子。
( )
提示:
①使用物质的量时必须指明微粒的名称,如1mol氢原子。
②物质的量适用于描述微观世界,不适用描述宏观物质。
④摩尔质量的单位为“g·mol-1”。
⑤质量的单位为“g”。
⑥摩尔质量的单位是g·mol-1。
⑦1molO2的质量在数值上与它的相对分子质量相等。
⑧质量的单位是g。
⑩1mol任何物质含有指定的某种粒子为6.02×1023个,但不一定都含有非指定的某种粒子为6.02×1023个。
如1molCH4,含有6.02×1023个CH4分子,含有5×6.02×1023个原子,含有10×6.02×1023个电子等等。
答案:
①× ②× ③√ ④× ⑤× ⑥× ⑦×⑧× ⑨√ ⑩×
2.摩尔质量、相对分子质量、1mol物质的质量三者有何区别与联系,请以Fe为例说明?
提示:
三者是三个不同的物理量,具有不同的单位,其单位分别为g·mol-1、1、g。
若摩尔质量、1mol物质的质量分别以g·mol-1、g为单位,则三者在数值上相等,如Fe的摩尔质量为56g·mol-1,Fe的相对原子质量为56,1molFe的质量为56g。
3.71gNa2SO4溶于36gH2O后,请分析溶液中含有的各种粒子的物质的量。
提示:
含有2molH2O、1molNa+、0.5molSO
。
角度一:
基本概念辨析与简单应用
1.请用物质的量和化学符号表示下列各物质。
(1)0.5mol氢离子________。
(2)含25NA个电子的硫酸根离子________。
(3)含6.02×1024个氢原子的氢气________。
(4)质量为26g的碳13原子________。
(5)含质子数10NA的氢原子________。
(6)117g氯化钠________。
答案:
(1)0.5molH+
(2)0.5molSO
(3)5molH2
(4)2mol13C (5)10molH (6)2molNaCl
2.(2015·郑州模拟)下列有关说法中错误的是( )
A.1molX物质的质量即为X的摩尔质量
B.原子质量为ag的
X,其相对原子质量为aNA(NA为阿伏加德罗常数的值)
C.若硫的某种化合物SB2的相对分子质量为M,则1molB的质量为(0.5M-16)g
D.磷酸的摩尔质量以g·mol-1为单位时,与NA个磷酸分子的质量在数值上相等
解析:
选A 摩尔质量的单位为g·mol-1或kg·mol-1,质量的单位为g,两者在数值上相等,A错误;因1mol
X中含有NA个
X,故1mol
X的质量为aNAg,B正确;由SB2的相对分子质量可求出B的相对原子质量为(0.5M-16),则1molB的质量为(0.5M-16)g,C正确;NA个磷酸分子就是1molH3PO4,其质量为98g,磷酸的摩尔质量是98g·mol-1,D正确。
角度二:
有关微粒数目的计算
3.下列数量的各物质所含原子个数由大到小顺序排列的是( )
①0.5mol氨气 ②4g氦气
③4℃时9mL水④0.2mol磷酸钠
A.①④③②B.④③②①
C.②③④①D.①④②③
解析:
选A ①中原子的物质的量0.5mol×4=2mol;②中原子的物质的量1mol;③中原子的物质的量
×3=1.5mol;④中原子的物质的量0.2mol×8=1.6mol,故原子个数由大到小为①④③②。
4.
(1)含0.4molAl2(SO4)3的溶液中,含________molSO
,Al3+物质的量________0.8mol(填“>”、“<”或“=”)。
(2)1L0.1mol·L-1的HClO溶液中,n(HClO)_______0.1mol,n(ClO-)________0.1mol,n(H2O)__________0.1mol(填“>”、“<”或“=”)。
解析:
(1)n(SO
)=3n[Al2(SO4)3]=3×0.4mol=1.2mol,0.4molAl2(SO4)3中含有0.8molAl3+,由于在溶液中Al3+水解,故n(Al3+)小于0.8mol。
(2)由n=c·V求得HClO物质的量为0.1mol,但由于HClO是弱酸,能发生部分电离,故n(HClO)<0.1mol,n(ClO-)<0.1mol。
答案:
(1)1.2 <
(2)< < >
5.0.3molNH3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________。
解析:
NH3分子和H2O分子的质子数都是10,所以H2O分子个数为0.3NA;D
O中的中子数为12,2.2gD
O中所含中子数为1.2NA;CH
中的电子数为8,1.5gCH
中的电子数为0.8NA;Na2O2中的阴离子为O
,15.6gNa2O2中的阴离子数目为0.2NA。
答案:
0.3NA 1.2NA 0.8NA 0.2NA
6.某氯原子的质量是ag,12C原子的质量是bg,用NA表示阿伏加德罗常数的值。
①该氯原子的相对原子质量为________;②mg该氯原子的物质的量为________;③该氯原子的摩尔质量是________;④ng该氯原子所含的电子数为________。
答案:
①
②
mol ③aNAg·mol-1 ④
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(物质的量的多少)。
2.气体摩尔体积(Vm)
(1)定义:
在一定条件下,单位物质的量的气体所占的体积,单位:
L/mol(或L·mol-1),标准状况下(0℃,101kPa),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,它决定于气体所处的温度和压强。
3.阿伏加德罗定律及推论
(1)阿伏加德罗定律
在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。
(2)阿伏加德罗定律的推论
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)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。
(3)阿伏加德罗定律既适用于单一气体,也适用于混合气体。
(4)理解阿伏加德罗定律及推论可根据公式:
pV=nRT(R为常量,T为热力学温度),n=
,ρ=
导出。
1.判断下列说法正误,掌握气体摩尔体积问题的常见干扰点
决定气体体积的因素——温度、压强及物质状态( )
①决定气体摩尔体积的主要因素是气体分子的大小。
( )
②标准状况下,1mol任何气体的体积均为22.4L;在非标准状况下,1mol任何气体的体积一定不是22.4L。
( )
③标准状况下,1molH2与1molCCl4的体积相同。
( )
气体质量、气体体积与粒子数的运算
④相同条件下,1molCl2与1molCO和H2混合物含有相同的原子数。
( )
⑤质量相等、体积不等的N2和C2H4的分子数相等。
( )
提示:
①决定气体摩尔体积的主要因素是气体分子之间的距离。
②根据pV=nRT,V=
,当n=1mol,T、p同等程度改变时,气体体积可能为22.4L。
③标准状况下CCl4为液体,不适用于气体摩尔体积。
④1molCl2含有的原子数为2NA;CO、H2均为双原子分子,所以1mol混合气体含有的原子数为2NA。
⑤M(N2)=M(C2H4),质量相等时,n(N2)=n(C2H4),N(N2)=N(C2H4)。
答案:
①× ②× ③× ④√ ⑤√
2.对同一物质来说,摩尔体积、气体摩尔体积、标准状况下气体摩尔体积是相同的。
这一说法是否正确?
试用图示表示。
提示:
不正确。
三个概念的关系如图所示
。
3.已知某无色混合气体在标准状况下是空气密度的1.38倍,试推断该混合气体可能为________(填序号)。
①N2和O2 ②CO2和O2 ③SO2和CO2
④CO和Cl2⑤HBr和NH3⑥NO2和NO
解析:
同温同压下,气体相对分子质量之比等于气体密度之比,即ρ混∶ρ空=M混∶M空,M空为29,故M混=40。
该混合气体的一种相对分子质量应大于40,另一种应小于40,因此选②④,其中NO2为红棕色气体,排除⑥,HBr与NH3反应生成NH4Br不能共存。
答案:
②④
角度一:
气体体积的有关计算
1.(2015·湖州模拟)下列说法正确的是( )
A.标准状况下,22.4L任何气体都含有6.02×1023个分子
B.含1mol氦原子的氦气在标准状况下的体积约为11.2L
C.常温常压下,11.2LCl2含有的分子数为0.5NA
D.标准状况下,11.2LH2O含有的分子数为0.5NA
解析:
选A 使用气体摩尔体积一定要看清条件,在标准状况下,1mol任何气体的体积均约为22.4L,A正确;氦气为单原子分子,含1mol氦原子的氦气在标准状况下的体积应为22.4L,B错误;C项不是在标准状况下,错误;在标准状况下,H2O的状态不是气态,D错误。
2.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
,则混合气体在标准状况下体积是
,故A正确。
3.在标准状况下,若VL甲烷中含有的氢原子个数为n,则阿伏加德罗常数可表示为( )
A.
B.
C.
D.
解析:
选D 设阿伏加德罗常数为NA,则依题意可得
·NA=
,故NA=
,D正确。
熟记宏观物理量与微观粒子数转化关系
物质的量通过摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数将宏观物理量物质的质量、气体的体积与微观物理量微粒个数、微粒的质量联系起来。
角度二:
阿伏加德罗定律及其推论的应用
[典例] 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===2NO2,2NO2
N2O4,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
【对点训练】
4.同温同压下,同体积的CO和CO2,下列说法不正确的是( )
A.分子数之比等于1∶1
B.原子数之比等于3∶2
C.质量之比等于7∶11
D.质子数之比等于7∶11
解析:
选B 根据阿伏加德罗定律,CO、CO2的物质的量相等,所以分子数之比为1∶1,原子数之比为2∶3,质量之比为28∶44=7∶11,质子数之比为14∶22=7∶11。
5.一定质量的液态化合物XY2与标准状况下的一定质量的O2恰好完全反应,化学方程式为XY2(l)+3O2(g)
XO2(g)+2YO2(g),冷却后,在标准状况下测得生成物的体积是672mL,密度是2.56g·L-1,则:
(1)反应前O2的体积是______________。
(2)化合物XY2的摩尔质量是_________。
解析:
(1)由反应XY2(l)+3O2(g)
XO2(g)+2YO2(g)可知,反应前后气体的体积变化为0,故V(O2)=672mL。
(2)由m=ρV,生成物的质量m=0.672L×2.56g·L-1≈1.72g,O2的物质的量n=
=0.03mol,XY2的物质的量为0.01mol,所以
M(XY2)=
=76g·mol-1。
答案:
(1)672mL
(2)76g·mol-1
6.(2015·会宁模拟)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______________。
解析:
(1)混合气体对H2的相对密度为d,则混合气体平均分子质量等于2d,混合气体总质量为mg,则混合气体的物质的量为
mol。
由分解方程式NH4HCO3===NH3+CO2+H2O
1111
NH4HCO3与生成气体的物质的量之比为1∶3,则n(NH4HCO3)=
mol,M(NH4HCO3)=
g·mol-1=6dg·mol-1。
(2)混合气体的平均摩尔质量
(混合气体)=
=
=22.4ρg·mol-1。
(3)混合气体的平均相对分子质量等于各气体的摩尔质量乘以各成分的体积分数之和
(混合气体)=M(NH3)×a%+M(CO2)×b%+M(H2O)×c%=17a%+44b%+18c%。
答案:
(1)
mol 6dg·mol-1
(2)22.4ρg·mol-1
(3)17a%+44b%+18c%
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×22.4g·mol-1。
(2)根据气体的相对密度
:
=D。
(3)根据物质的质量(m)和物质的量(n):
M=
。
(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·
。
(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)。
(2012·福建高考)实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2(发生装置如图所示)。
(1)
制备实验开始时,先检查装置气密性,接下来的操作依次是________(填序号)。
A.往烧瓶中加入MnO2粉末
B.加热
C.往烧瓶中加入浓盐酸
(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。
为测定反应残余液中盐酸的浓度,探究小组同学提出下列实验方案:
……
丁方案:
与足量Zn反应,测量生成的H2体积。
继而进行下列判断和实验:
……
④
进行丁方案实验:
装置如图所示(夹持器具已略去)。
(ⅰ)使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将________转移到________中。
(ⅱ)反应完毕,每间隔1分钟读取气体体积,气体体积逐次减小,直至不变。
气体体积逐次减小的原因是________(排除仪器和实验操作的影响因素)。
解析:
(1)注意加药品时先加入固体MnO2,再通过分液漏斗加入浓盐酸,最后才能加热。
(2)④Zn与盐酸反应放热,因此,冷却后气体的体积将缩小。
答案:
(1)ACB(按序号写出三项)
(2)④(ⅰ)Zn粒 残余清液(按序写出两项)
(ⅱ)装置内气体尚未冷至室温
1.考查装置的气密性问题
检查装置气密性主要有两种方法:
一是加热法,二是液差法。
用液差法检查如图所示装置气密性的过程:
连接好装置,塞紧橡胶塞,从量气管右端注入蒸馏水,当量气管右端液面高于左端液面时,并长时间保持该高度差不变时,证明该装置不漏气。
2.考查气体体积变化的原因
气体体积变化主要受两个因素影响。
一是温度,二是压强。
因此,在解决该类问题时,应从两个角度思考,如试题中的(ⅱ)问。
3.测量气体体积的创新考查
4.测量气体体积常用于金属相对原子质量的测定或混合物中组成成分质量分数的测定
1.(2015·绍兴四校联考)某学生利用氯酸钾分解制氧气的反应测定氧气的摩尔质量,实验步骤如下:
①把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀,放入干燥的试管中,准确称量,质量为ag。
②如图所示装好实验装置。
③检验装置气密性。
④加热开始反应,直到产生一定量的气体。
⑤停止加热(如图,导管出口高于液面)。
⑥测量收集到气体的体积。
⑦准确称量试管和残留物的质量为bg。
⑧测量实验室的温度。
⑨把残留物倒入指定的容器中,洗净仪器,放回原处,把实验桌面收拾干净。
⑩处理实验数据,求出氧气的摩尔质量。
回答下列问题:
(1)如何检查装置的气密性?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)以下是测量收集到气体体积必须包括的几个步骤:
①调整量筒内外液面高度使之相同;②使试管和量筒内的气体都冷却至室温;③读取量筒内气体的体积。
这三步操作的正确顺序是________(填步骤代号)。
(3)测量收集到的气体体积时,如何使量筒内外液面的高度相同?
________________________________________________________________________。
(4)如果实验中得到的氧气体积是cL(25℃、1.01×105Pa,该条件下气体的摩尔体积为Vm),水蒸气的影响忽略不计,氧气的摩尔质量的计算式为(含a、b、c,不必化简):
M(O2)=________________________________________________________________________。
解析:
这是一道集考查实验基本操作和化学计算于一体的试题。
要准确测量气体体积必须保持量筒内外气体的温度和压强相等,因此在读取量筒内气体的体积之前,应使试管和量筒内的气体都冷却至室温;再调节量筒内外液面高度使之相同。
观察装置可知,量筒内液面高于水槽液面,只要将量筒慢慢下移即可。
O2的摩尔质量可根据摩尔质量的定义求得。
答案:
(1)将导管末端浸入水槽的水中,手握住试管,有气泡从导管口逸出,放开手后,有少量水进入导管,表明装置不漏气
(2)②①③ (3)慢慢将量筒下移 (4)
g·mol-1
2.(2015·江门模拟)某研究性学习小组为测定某含镁3%~5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数,设计了下列实验方案进行探究,请根据他们的设计回答有关问题。
实验方案:
铝镁合金
测定生成气体的体积。
(1)同学们拟选用下面的实验装置完成实验,你认为最简易的装置其连接顺序是:
a接________(填接口字母,仪器不一定全选)。
(2)同学们仔细分析
(1)中连接实验装置后,又设计了下图所示的实验装置。
①装置中导管a的作用是________________________________________________________________________。
②实验前后碱式滴定管中液面读数分别如上右图,则产生氢气的体积为________mL。
③与上左图装置相比,用
(1)中连接的装置进行实验时,容易
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- 创新方案 创新 方案 高考 化学 一轮 复习 讲义 第一章 第一节 物质 气体 摩尔 体积