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高三一轮复习第一讲物质的量气体摩尔体积
高三一轮复习
第1讲 物质的量 气体的摩尔体积
一、物质的量、摩尔质量
1.物质的量、阿伏加德罗常数
(1)基本概念间的关系
(2)物质的量的规范表示方法
【想一想】1mol氧这种说法正确吗?
如何表示1mol氧原子、1mol氧分子、1mol氧离子?
答案:
不正确,指代不明确。
1molO、1molO2、1molO2-。
2.摩尔质量
【练一练1】下列说法中正确的是( D )
A.硫酸的摩尔质量是98g
B.1mol水的质量是18g/mol
C.氯化氢的摩尔质量等于它的相对分子质量
D.22g二氧化碳含有0.5NA个CO2分子
二、气体摩尔体积
1.影响物质体积的因素
2.气体摩尔体积
3.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粒子。
【断一断】
(1)常温常压下,22.4L的NO2和CO2混合气体中含有2NA个氧原子。
( )
(2)标准状况下,22.4L盐酸含有NA个HCl分子。
( )
(3)标准状况下,6.72LNO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA。
( )
(4)同温同压同体积的12C18O和14N2具有相同的电子数。
( )
(5)将乙烯、CO、N2三种气体分别盛放在三个相同容器中,若三个容器的温度和质量相等,则三个容器的气体压强比为1¡Ã1¡Ã1。
( )
答案:
(1)¡Á
(2)¡Á (3)¡Á (4)¡Ì (5)¡Ì
三、物质的量在化学方程式计算中的应用
化学方程式
2Na+2H2O===2NaOH+H2¡ü
化学计量数之比
2 ¡Ã2 ¡Ã 2 ¡Ã1
扩大NA倍之后
2NA¡Ã2NA ¡Ã2NA¡ÃNA
物质的量之比
2mol¡Ã2mol ¡Ã2mol¡Ã1mol
结论
反应时化学方程式中各物质的化学计量数之比=参与反应的各物质的物质的量之比
【练一练2】已知Q与R的摩尔质量之比为9∶22,在反应X+2Y===2Q+R中,当1.6gX与Y完全反应后,生成4.4gR,则参与反应的Y和生成物Q的质量之比为( D )
A.46∶9B.32∶9C.23∶9D.16∶9
1.四个物理量及其单位
物质的量(n)——mol,阿伏加德罗常数(NA)——mol-1,
摩尔质量(M)——g/mol,气体摩尔体积(Vm)——L/mol。
2.两个数值:
NA¡Ö6.02¡Á1023mol-1,Vm¡Ö22.4L/mol。
3.两组公式:
n=
=
=
;
=
=
(同T、同p)。
阿伏加德罗常数的应用
(2014年江苏化学)设NA为阿伏加德罗常数的值。
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
解析:
根据原子守恒,1.6g氧气和臭氧组成的混合物中含氧原子物质的量为0.1mol,含有的氧原子的数目为0.1NA,A项正确;丙烯酸中含有碳氧双键和碳碳双键,B项错误;标准状况下,苯为液体,C项错误;Na2O2与水的反应中,每生成0.1mol氧气,转移的电子为0.2mol,D项错误。
答案:
A
1.有关NA考查的常见陷阱
陷阱一:
气体摩尔体积适用条件
22.4L/mol指在标准状况下(0¡æ、101kPa)的气体摩尔体积。
若题中出现物质的体积,需考虑所给物质的状态是否为气体,条件是否为标准状况。
陷阱二:
物质的聚集状态
气体摩尔体积适用的对象是气体(单一气体或混合气体)。
一些在标准状况下非气态物质,如H2O、SO3、CCl4、己烷、苯、CHCl3等常作为命题的干扰因素。
陷阱三:
物质的微观结构
清楚认识微粒中相关粒子数(质子数、中子数、电子数)及原子数、离子数、电荷数、共价键数之间的关系。
常涉及稀有气体He、Ne等单原子分子,Cl2、N2、O2等双原子分子及O3、P4、18O2、D2O、Na2O2、CH4、CO2、SiO2等特殊物质。
陷阱四:
电解质溶液
要注意对弱电解质的电离和盐类水解等知识的正确理解,关键是要弄清电离和水解的实质及相对强弱。
如1L0.1mol/L的乙酸溶液和1L0.1mol/L的乙酸钠溶液中CH3COO-的数目不相等且都小于0.1NA。
陷阱五:
氧化还原反应的电子转移数目
较复杂的氧化还原反应中,求算电子转移的数目时,要清楚认识哪种元素的原子间发生电子转移。
如Na2O2与H2O、Cl2与NaOH溶液反应等。
陷阱六:
忽视可逆反应不能进行到底
如2NO2
N2O4,Cl2+H2O
HClO+HCl,合成氨反应等。
陷阱七:
分散系的变化导致微粒数目的变化
如FeCl3溶液转化为Fe(OH)3胶体,因为胶体粒子是分子的集合体,所以胶粒的数目小于原溶液中Fe3+的数目。
2.解答有关NA问题的关键点
(1)留心陷阱,仔细读题,注意关键字、词,边阅读边思索。
(2)熟练掌握阿伏加德罗常数和其他量的换算关系式。
(3)熟练掌握常见物质的组成、结构和性质。
(4)要把各种量转化为物质的量,即¡°见量化摩¡±,以此为核心进行计算。
(2014·江西名校联盟调研)设NA为阿伏加德罗常数的数值,则下列说法中正确的是( A )
A.常温下,0.1mol碳酸钠晶体中含有CO
的个数为0.1NA
B.标准状况下,11.2L苯含有C—H键数目为3NA
C.常温常压下,54g重水(D2O)含水分子数为3NA
D.将NA个Cl2分子通入足量的水中,所转移的电子总数为NA
解析:
标准状况下苯为液体,不适用于标准状况下的气体摩尔体积,B项错误;D2O的相对分子质量为20,54gD2O的物质的量为2.7mol,C项错误;Cl2与H2O的反应为可逆反应,故NA个Cl2分子通入足量的水中,转移的电子总数小于NA,D项错误。
【备用题1】(2014·吉林模拟)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是( A )
A.各为0.1mol的羟基和OH-中含有的质子数目均为0.9NA
B.标准状况下,22.4LO2与44.8LSO2充分反应后转移电子的数目为4NA
C.常温常压下,17g甲基(—14CH3)中所含的电子数为10NA
D.0.1mol/L的磷酸钠(Na3PO4)溶液中含有的阴离子数目一定大于0.1NA
阿伏加德罗定律及其推论的应用
1.阿伏加德罗定律的理解
(1)内容
即:
¡°三同¡±(T、p、V)\s\up7(定(定)
¡°一同¡±(N)¨D¡ú(n)。
(2)使用范围:
单一气体或相互不反应的混合气体。
2.阿伏加德罗定律的推论
【特别提示】
(1)混合气体可以当成一种¡°新¡±气体。
(2)推论均可由pV=nRT=
RT导出,不需要¡°机械¡±记忆。
(2013年大纲全国理综)下列关于同温同压下的两种气体12C18O和14N2的判断正确的是( )
A.体积相等时密度相等
B.原子数相等时具有的中子数相等
C.体积相等时具有的电子数相等
D.质量相等时具有的质子数相等
解析:
根据阿伏加德罗定律,同温同压下,同体积的任何气体含有相同的分子数,即气体的物质的量相同,但因12C18O与14N2摩尔质量不相等,故同体积质量不相等,密度也不相等,A错误;原子数相等时两者的物质的量、分子数相等,1个12C18O分子含有16个中子,1个14N2分子含有14个中子,B项错误;同温同压下,同体积的气体的物质的量相等,且12C18O与14N2分子中均含有14个电子,故12C18O与14N2具有的电子数相等,C项正确;12C18O与14N2质子数相等,质量相等时,两者物质的量不相等,含有的质子数也不相等。
答案:
C
【方法指导】有关阿伏加德罗定律的解题关键
(1)牢记适用范围:
气体(单一气体或相互不反应的混合气体)。
(2)灵活应用阿伏加德罗定律及其推论,并建立关系式。
(3)突出物质的量这一核心,其一般模式是:
已知物理量\s\up7(求算(求算)
物质的量\s\up7(求算(求算)
目标物理量。
(2014·河南开封高三质检)在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体,当这两个容器内气体的温度和密度相等时,下列说法正确的是( D )
A.两种气体的压强相等
B.O2比O3质量小
C.两种气体的分子数目相等
D.两种气体的氧原子数目相等
解析:
两容器内的气体体积、密度相同,由m=ρV可知m(O2)=m(O3),B错误;根据n=
可知,n(O2)>n(O3),同温同体积时,气体的压强与气体的物质的量成正比,即
=
,故p(O2)>p(O3),A错误;气体的分子数与气体的物质的量成正比,则N(O2)>N(O3),C错误;因为O2和O3都由氧原子构成,两者质量相等,则两种气体的氧原子数目相同,D正确。
【备用题2】(2014·青岛模拟)在三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体,在以下各种情况下排序正确的是( B )
A.当它们的体积、温度和压强均相同时,三种气体的密度ρ(H2)>ρ(Ne)>ρ(O2)
B.当它们的温度和密度都相同时,三种气体的压强p(H2)>p(Ne)>p(O2)
C.当它们的质量、温度和压强均相同时,三种气体的体积V(O2)>V(Ne)>V(H2)
D.当它们的压强、体积和温度均相同时,三种气体的质量m(H2)>m(Ne)>m(O2)
基础题组
1.下列说法中正确的是( D )
A.磷酸的摩尔质量是98g
B.摩尔是阿伏加德罗常数个微粒的集体
C.氮原子的摩尔质量就是氮的相对原子质量
D.氧气的摩尔质量(单位:
g·mol-1)在数值上等于它的相对分子质量
解析:
摩尔质量的单位是g·mol-1,而不是g,A项错;摩尔是物质的量的单位,含有阿伏加德罗常数个微粒的微粒集体物质的量是1摩尔,B项错;只有以g·mol-1为单位时,氮原子的摩尔质量在数值上才等于氮原子的相对原子质量,C项错。
2.(2014·南昌一模)设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( D )
A.4.6g乙醇中含有的C—H键个数为0.6NA
B.34gH2O2中含有的阴离子数为NA
C.标准状况下,11.2LCHCl3中含有的分子数为0.5NA
D.常温常压下,21g氧气和27g臭氧中含有的氧原子总数为3NA
解析:
4.6g乙醇物质的量为
=0.1mol,乙醇的结构式为CHHHCHHOH,所以C—H键为0.1mol¡Á5=0.5mol;H2O2是共价化合物,其构成微粒为H2O2分子,不含有阴、阳离子;标准状况下CHCl3为液体,不能应用22.4L·mol-1进行计算;21gO2和27gO3中含有的氧原子数=
¡ÁNA·mol-1=3NA。
3.(2014·宝鸡模拟)三个容器中分别盛有H2、CH4、O2,已知三个容器中气体的温度、密度都相等,下列说法正确的是( C )
A.三种气体质量相等
B.三种气体的物质的量之比为16¡Ã2¡Ã1
C.三种气体压强比为16¡Ã2¡Ã1
D.三种气体体积比为1¡Ã8¡Ã16
解析:
由m=ρV,因不知道V是否相同,故无法判断质量是否相等,A项不正确;若质量不同,其物质的量之比也不等于16∶2∶1,B项不正确;因密度相同,单位体积容器中气体的质量相同,此时压强与摩尔质量成反比,即压强之比为16∶2∶1,C正确;条件不足,无法计算其体积,D项错误。
4.(2014·广州综合测试)如图所示的实验装置可用来测定含两种元素的某种气体X的分子式。
在注射器A中装有240mL气体X并慢慢通过不含空气并装有红热的氧化铜的玻璃管B,使之完全反应,得到以下实验结果:
实验前B管重20.32g,实验后B管重20.00g,B管中的黑色粉末变成红色粉末。
在C管中收集到的无色液体是水;在注射器D中收集到的气体是氮气。
试回答下列问题:
(1)X气体是由________和________元素组成的。
(2)若240mLX气体完全反应后,收集到的氮气质量是0.28g。
根据实验时温度和压强计算1molX气体的体积是24000mL,则X摩尔质量是________g·mol-1。
(3)通过计算,确定X的分子式为________。
(4)写出B中发生反应的化学方程式(X在该条件下不发生分解反应)________________________________________________________________________。
解析:
在C管中收集到水,其中氧来源于CuO,则X中一定含有氢元素,在D中收集到N2,说明X中一定有氮元素,即X中含有氮、氢两种元素,B管CuO中含O:
20.32g-20.00g=0.32g。
n(O)=0.02mol,n(N2)=0.01mol,240mLX气体物质的量为0.01mol,因此n(X)∶n(N)∶n(H)=0.01mol∶(0.01mol¡Á2)∶(0.02mol¡Á2)=1∶2∶4,所以X的化学式为N2H4,摩尔质量为32g·mol-1。
答案:
(1)氮 氢
(2)32 (3)N2H4
(4)N2H4+2CuO\s\up7(△(△)
N2+2H2O+2Cu
高考题组
1.(2014年四川理综)设NA为阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是( D )
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\s\up7(△(△)
2HNO3+4N2¡ü+9H2O反应中,生成28gN2时,转移的电子数目为3.75NA
解析:
0.2molFe与足量水蒸气反应,生成四氧化三铁和0.267mol氢气,A错误;室温时pH=13的NaOH溶液中,c(H+)=10-13mol·L-1,由于在任何水溶液中水电离的H+和OH-相等,故水电离的OH-为10-13mol·L-1¡Á1L¡ÁNA·mol-1=10-13NA,B错误;氢氧燃料电池正极反应的气体是O2,1molO2反应转移4mol电子,C错误;在所给的反应中-3价的氮元素化合价升高到0价,共失去(5¡Á3)mol电子,生成4molN2,当生成28gN2时,转移电子为
mol,即3.75NA个电子,D项正确。
2.(2014年广东理综)设NA为阿伏加德罗常数的数值。
下列说法正确的是( B )
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H2SO4中生成NA个SO2分子
解析:
A项,甲苯化学式为C7H8,结构简式为CH3,故1mol甲苯含有8NA个C—H键,错误;B项,18gH2O的物质的量是1mol,1molH2O含有10mol质子,正确;C项,标准状况下,氨水为非气体,故22.4L氨水中NH3的物质的量无法计算,错误;D项,铁片在浓H2SO4中钝化,只有表面反应,不可计算,错误。
3.(2013年江苏化学)设NA为阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是( C )
A.1L1mol·L-1的NaClO溶液中含有ClO-的数目为NA
B.78g苯含有C===C双键的数目为3NA
C.常温常压下,14g由N2与CO组成的混合气体含有的原子数目为NA
D.标准状况下,6.72LNO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA
解析:
NaClO溶液中ClO-发生水解,因此1L1mol·L-1的NaClO溶液中含有ClO-的数目小于NA,A项错;苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的一类特殊键,不存在碳碳双键,B项错;N2和CO都是双原子分子,其摩尔质量均为28g·mol-1,14g混合气体的物质的量为0.5mol,含有的原子数目为NA,C项正确;NO2与H2O发生的反应为3NO2+H2O===2HNO3+NO,6.72LNO2为0.3mol,与水发生反应时转移0.2mol电子,D项错。
4.(2012年浙江理综改编)已知:
¢ÙI2+2S2O
===S4O
+2I-
¢Ú相关物质的溶度积常数见下表:
物质
CuCl
CuI
Ksp
1.7¡Á10-7
1.3¡Á10-12
某学习小组用¡°间接碘量法¡±测定含有CuCl2·2H2O晶体的试样(不含能与I-发生反应的氧化性杂质)的纯度,过程如下:
取0.36g试样溶于水,加入过量KI固体,充分反应,生成白色沉淀。
用0.100mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定,到达滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL。
(1)可选用________作滴定指示剂,滴定终点的现象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)CuCl2溶液与KI反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)该试样中CuCl2·2H2O的质量百分数为________。
解析:
(1)根据题意可知在滴定过程中有I2反应,可用淀粉溶液作为指示剂,终点现象为蓝色褪去且半分钟内不恢复蓝色。
(2)根据溶度积Ksp(CuI) (3)由离子方程式: 2Cu2++4I-===I2+2CuI¡ý,I2+2S2O ===S4O +2I-可得关系式2Cu2+~I2~2S2O ,则推出n(CuCl2·2H2O)=n(S2O )=0.100mol·L-1¡Á20.00¡Á10-3L=2¡Á10-3mol,故m(CuCl2·2H2O)=2¡Á10-3mol¡Á171g·mol-1=0.342g。 w(CuCl2·2H2O)= ¡Á100%=95%。 答案: (1)淀粉溶液 蓝色褪去,且半分钟内不恢复蓝色 (2)2Cu2++4I-===2CuI¡ý+I2 (3)95% 一、选择题 1.(2014·福建模拟)下列几种说法中正确的是( C ) A.摩尔是化学上常用的一个物理量 B.某物质含有6.02¡Á1023个微粒,含有这个数目微粒的物质一定是1mol C.1摩尔氢气分子可以表示为1molH2 D.硝酸的摩尔质量为63g 解析: 摩尔是物质的量的单位,A项错误;B项6.02¡Á1023个微粒是1mol,但含有这个数目微粒的物质不一定是1mol,如含6.02¡Á1023个Na+的Na2CO3为0.5mol;D项单位错误。 2.(2014·东北四校一模)下列关于物质的量、摩尔质量的叙述中正确的是( A ) A.0.012kg12C中含有约6.02¡Á1023个碳原子 B.1molH2O中含有2mol氢和1mol氧 C.氢氧化钠的摩尔质量是40g D.2mol水的摩尔质量是1mol水的摩尔质量的2倍 解析: B项中2mol氢和1mol氧未指明粒子种类,错误,应为2molH和1molO;C项摩尔质量的单位错误,应为g·mol-1;D项水的摩尔质量为18g·mol-1,与水的物质的量无关。 3.(2014年大纲全国理综)NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是( D ) 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: 1molFeI2与足量Cl2反应时转移3mol电子,A项错误;2L0.5mol·L-1K2SO4溶液中含有1molSO ,还有OH-,阴离子所带电荷数大于2NA,B项错误;Na2O2是由Na+与O 构成的,故1molNa2O2固体中含离子总数为3NA,C项错误;丙烯与环丙烷的分子式相同,故摩尔质量相同,则42g混合气体的物质的量为1mol,D项正确。 4.(2014·长沙联考)下列叙述正确的是( B ) 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相等 C.1L一氧化碳气体一定比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+数一定相等 解析: 阿伏加德罗定律的适用对象为气体,A项错误;C项未指明温度和压强,无法比较;等体积、等物质的量浓度的盐酸和硫酸,所含的H+数不相等,D项错误。 5.(2014·河南十校联考)设NA为阿伏加德罗常数的值。 下列说法中正确的是( A ) A.在粗铜精炼中,阴极析出64g铜,阳极转移的电子数为2NA B.1mol冰醋酸和1mol乙醇在浓硫酸加热下反应可生成NA个H2O C.标准状况下,1mol羟基中电子数为10NA D.标准状况下,1LpH=13的氢氧化钡溶液中含有OH-的数目为0.1NA 解析: A项,阴极只发生Cu2++2e-===Cu,析出64gCu一定转移2mol电子,正确;B项,此反应为可逆反应,生成的水小于1mol,错误;C项,1个羟基中含有9个电子,错误;D项,水的离子积常数在标准状况下不等于10-14,错误。 6.(2014·宝鸡质检)设NA代表阿伏加德罗常数的数值,下列说法中正确的是( C ) A.1.8g重水(D2O)中含有的质子数和电子数均为1.0NA B.0¡æ、1个标准大气压下,22.4LNO和22.4LO2混合后所得气体中分子总数为1.5NA C.含4molSi—O键的二氧化硅晶体中,氧原子数为2NA D.将11.2LCl2通入足量的石灰乳中制备漂白粉,转移的电子数为0.5NA 解析: A项,重水的相对分子质量为20,故1.8g重水含有的质子数和电子数不是1.0NA,错误;B项,NO和O2反应生成NO2,又部分转化为N2O4,故气体分子数小于1.5NA,错误;D项,没有指明是否为标准状况,不能确定,错误。 7.(2014·湖南五市十校联考)下列叙述正确的是( A ) A.与28gCO具有相同分子数的CO2的质量一定是44g B.与VLCO具有相同分子数的CO2的体积一定是VL C.所含原子数相等的CO与CO
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- 一轮 复习 第一 物质 气体 摩尔 体积