高考化学考点一遍过考点05 物质的量 气体摩尔体积

一、物质的量与阿伏加德罗常数一、物质的量与阿伏加德罗常数 1．物质的量 （1）物质的量 表示含有一定数目粒子的集合体，符号为 n。物质的量是一个物理量，与质量一样，不受外界条件的影响。 例如：任何条件下，2 g H2 的物质的量必为 1 mol，所含分子数必为 NA；1 mol H2 在任何条件下质量必 为 2 g，分子数必为 NA。 （2）摩尔 摩尔是物质的量的单位，简称摩，符号为 mol。 例如：1 mol 粒子集体所含的粒子数与 0.012 kg 12C 中所含的碳原子数相同，约为 6.02×1023。 摩尔的使用标准：在用摩尔量度微观粒子时，一定要指明微观粒子的种类（或用能表明粒子种类的化 学式表示）。 例如：1 mol Fe、1 摩尔铁原子、1 mol Fe2+、1 mol 亚铁离子的表示方法都正确，而 1 摩尔铁中的粒子 种类是铁原子还是铁离子，指代不明，所以这种表示方法错误。 2．阿伏加德罗常数 1 mol 任何粒子含有的粒子数叫做阿伏加德罗常数，通常用 6.02×1023 mol−1 表示。 符号：NA，即 NA=6.02×1023 mol−1。 3．粒子数 符号：N 物质的量（n）、粒子数（N）、阿伏加德罗常数(NA)之间的计算公式： A Nn N  4．摩尔质量 （1）单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量，符号为 M，常用的单位是 g/mol （或 g· mol−1）。 摩尔质量、质量、物质的量之间的计算关系： mM n  （2）数值：某粒子的摩尔质量以 g·mol−1 为单位时，其在数值上等于该粒子的相对原子质量或相对分 子质量。 例如：M(O2)=32 g· mol−1 M(Fe)=56 g· mol−1 （1）物质的量是计量微观粒子的物理量，只适用于微观粒子。 （2）粒子指微观粒子，一般包括分子、原子、原子团、离子等。1 mol 任何粒子的粒子数等于阿伏加 德罗常数，因此粒子数 N=n×NA。 （3）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。 二、气体摩尔体积二、气体摩尔体积 1．概念 单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积，符号为 Vm。 常用的单位有 L/mol (或 L·mol−1)、m3/mol (或 m3·mol−1)。 2．数值 在标准状况（0℃、101 kPa）下，气体摩尔体积约为 22.4 L/mol(或 22.4 L·mol−1)。 3．计算关系 物质的量、气体体积、气体摩尔体积之间的关系为 m Vn V  。 4．影响因素 气体摩尔体积受温度与压强的影响，在非标准状况的条件下，其数值可能不等于 22.4。因此，使用标准 状况下的气体摩尔体积计算气体的体积时，要注意题给条件是否为标准状况。 （1）决定气体体积大小的因素：①气体粒子数的多少；②气体粒子间平均距离的大小。气体分子间的 平均距离比分子本身的直径大得多，因此，当气体的物质的量（粒子数）一定时，决定气体体积大小的主 要因素是粒子间的平均距离。 （2）影响气体分子间平均距离大小的因素：温度和压强。温度越高，体积越大；压强越大，体积越小。 当温度和压强一定时，气体分子间的平均距离大小几乎是相等的，故当气体的物质的量（粒子数）一定时， 其体积是一个定值。 （3）在常温常压下，气体分子间的平均距离比标准状况下的大，所以常温常压下，气体的 Vm＞22.4 L·mol−1。 （4） m Vn V  同样适用于混合气体的计算。 （5）标准状况下，非气态物质有 H2O、SO3、戊烷、苯、CCl4、氟化氢等。 三三、阿伏加德罗定律及其推论、阿伏加德罗定律及其推论 1．阿伏加德罗定律 在同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子，人们将这一结论称为阿伏加德罗定律。 2．阿伏加德罗推论 前提条件 结论 公式 语言叙述 T、p 相同 1 1 2 2 V n V n  同温同压下，两气体的体积之比等于其物质的量 之比 T、p 相同 1 1 2 2 M M    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 1 1 2 2 p n p n  同温同体积下，两气体的压强之比等于其物质的 量之比 T、p、m 相同 1 2 2 1 V M V M  同温同压同质量下，两气体的体积与其摩尔质量 （或相对分子质量）成反比 T、V、m 相同 1 2 2 1 p M p M  同温同体积同质量下，两气体的压强与其摩尔质 量（或相对分子质量）成反比 考向一 有关阿伏加德罗常数 NA 的考查 典例 1 设 NA 为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A.反应 6NaBH4+2FeCl3+18H2O 2Fe+6NaCl+6H3BO3+21H2↑可制纳米铁，该反应中每生成 1 mol Fe， 转移的电子数目为 3NA B.标准状况下，22.4 L 甲醇完全燃烧后生成的 CO2 分子数为 NA C.1 mol 氯气与过量铁反应，转移的电子数为 3NA D.30 g 甲酸甲酯与葡萄糖的混合物中含有的原子数为 4NA 【答案】D 1．设 NA 为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．7.8 g Na2S 晶体中含有的 S2−数目小于 0.1NA B．1.68 g 铁与足量水蒸气反应，转移的电子数目为 0.09NA C．11 g 由 3 1 H 和 16 8 O 组成的超重水中，含有的中子数目为 5NA D．与 17 g H2O2 所含非极性键数目相同的 N2H4 的分子数目为 0.5NA 解答有关阿伏加德罗常数类题目的“三”个步骤 （1）看：看所给数据是体积、质量还是物质的量。 如果所给数据是质量或物质的量，该类数据不受外界条件的限制。 （2）定：确定对象是气体、固体还是液体。如果是气体，要注意外界条件是否为“标准状况”。 （3）算：根据所求内容进行计算，在求算时要注意： ①不要直接利用溶液的浓度代替指定物质的物质的量进行计算。 ②同种物质在不同的氧化还原反应中“角色”可能不同，电子转移数目也可能不同，不能一概而论。如 Cl2 与 NaOH、Fe 的反应，Fe 与 Cl2、S 的反应。 考向二 有关粒子数目的计算，基本概念的理解与应用 典例 1 有以下四种气体 ①3.01×1023 个 HCl 分子 ②13.6 g H2S ③2 g D2 ④0.2 mol NH3。下列关系正 确的是 A．质量：②>①>④>③ B．分子个数：①>③>②>④ C．物质的量：③>①>②>④ D．氢原子数：③>②>④>① 【答案】D 2．下列有关说法中错误的是 A．1 mol X 物质的质量即为 X 的摩尔质量 B．原子质量为 a g 的 AZX，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 1 mol B 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 考向三 气体体积与其他物理量的换算 典例 1 下列说法正确的是 A．1 mol 任何气体的气体摩尔体积都约为 22.4 L·mol－1 B．20 ℃、1.0×105 Pa 时，同体积的 O2 与 CO2 含有相同的分子数 C．当 1 mol 气态物质的体积为 22.4 L 时，该气体一定处于标准状况 D．2 mol 气体的体积约为 44.8 L 【答案】B 3．室温下，抽去如图所示装置中的玻璃片，使两种气体充分反应。下列说法正确的是(设 NA 表示阿伏加德 罗常数的值) A．气体反应物的总体积为 0.448 L B．装置中氢元素的总质量为 0.04 g C．生成物中含有 0.01NA 个分子 D．生成物完全溶于水后所得溶液含有 0.01NA 个 NH＋ 4 气体摩尔质量的求解方法 考向四 阿伏加德罗定律及其推论的应用 典例 1 由 C16O 和 C18O 组成的混合气体与同温、同压下空气(平均相对分子质量为 29)的密度相同，则下列 关系正确的是 A.混合气体中 C16O 与 C18O 的分子数之比为 14∶15 B.混合气体中 C16O 与 C18O 的物质的量之比为 1∶1 C.混合气体中 C16O 与 C18O 的质量之比为 15∶14 D.混合气体中 C16O 与 C18O 的密度之比为 1∶1 【答案】B 4．同温同压下，质量相同的 CO2、H2、O2、CH4、SO2 五种气体，下列说法错误的是 A．所占的体积由大到小的顺序是：H2>CH4>O2>CO2>SO2 B．所含分子数由多到少的顺序是：H2>CH4>O2>CO2>SO2 C．密度由大到小的顺序是：SO2>CO2>O2>CH4>H2 D．所含的电子数由多到少的顺序是：CO2>SO2>CH4>O2>H2 （1）阿伏加德罗定律的推论只需记住 pV=nRT 即可。p 为压强，V 为体积，n 为物质的量，R 为常数，T 为 热力学温度。 （2）阿伏加德罗定律及其推论适用于任何气体，包括混合气体，不适用于非气体。 （3）“在标准状况下，1 mol 任何气体的体积都约为 22.4 L”或“在标准状况下，气体摩尔体积约为 22.4 L·mol−1” 是阿伏加德罗定律的特定情况。 考向五 以物质的量为核心的计算方法 1．差量法 在化学反应过程中，反应前后固体的质量（或气体的体积）产生差量，差量与化学方程式的化学计量 数成比例，利用这种比例快速求得反应物的量或生成物的量的方法叫差量法。 此类题的解题思路为 典 例 1 16 mL 由 NO 与 NH3 组 成 的 混 合 气 体 在 催 化 剂 作 用 下 于 400 ℃ 左 右 可 发 生 反 应 ： 6NO+4NH3 5N2+6H2O(g)，达到平衡时在相同条件下气体体积变为 17.5 mL，则原混合气体中 NO 与 NH3 的物质的量之比有四种情况：①5∶3、②3∶2、③4∶3、④9∶7。其中正确的是 A．①② B．①④ C．②③ D．③④ 【答案】C 【方法指导】 1．所谓“差量”就是指反应过程中反应物的某种物理量之和(始态量)与同一状态下生成物的相同物理量 之和(终态量)的差，这种物理量可以是质量、物质的量、气体体积、气体压强、反应过程中的热效应等。 2．计算依据：化学反应中反应物或生成物的量与差量成正比。 3．解题关键：一是明确产生差量的原因，并能根据化学方程式求出理论上的差值(理论差量)。二是结 合题中的条件求出或表示出实际的差值(实际差量)。 2．极值法 极值法是一种重要的数学思想和分析方法。化学上所谓“极值法”就是对数据不足而感到无从下手的计算 或混合物组成判断的题目，采用极端假设(即为某一成分或者为恰好完全反应)的方法以确定混合体系中各物 质的名称、质量分数、体积分数，这样使一些抽象的复杂问题具体化、简单化，可达到事半功倍之效果。 具体应用 当题干缺少条件无法列方程组求解时，可先用极值法依据化学方程式求解得到答案的极值 a 值、 b 值，正确答案 c 值应位于 a 值、b 值之间，即 a 值﹥c 值﹥b 值（或 b 值﹥c 值﹥a 值）。 典例 2 在含有 a g HNO3 的稀硝酸中，加入 b g 铁粉充分反应，铁全部溶解并生成 NO，有 4 a g HNO3 被 还原，则 a∶b 不可能为 A．2∶1 B．3∶1 C．4∶1 D．9∶2 所以 a∶b 的取值范围为 3 9 1 2 a b ≤ ≤ ，即 a∶b 的比值在此范围内均合理。 【答案】A 3．关系式法 （1）解题关键：正确寻找出已知量和未知量之间的物质的量关系。 （2）建立关系式的方法 ①利用化学式找关系式，如 Na2SO4 与它所含的各粒子之间的比例关系为 Na2SO4~2Na+~ 2 4SO  ~4O。 ②原子守恒法 如 NH3 经催化氧化并用水吸收反应产物的过程： 4NH3+5O2 4NO+6H2O 2NO+O2 2NO2 3NO2+H2O 2HNO3+NO 经多次氧化和吸收，由 N 元素守恒知：NH3~HNO3。 ③得失电子守恒法 上述过程中，NH3 8e 失 HNO3，O2 4e 得 2 2 O  。 由得失电子总数相等知，NH3 经氧化等一系列过程生成 HNO3，NH3 和 O2 的关系为 NH3~2O2。 典例 3 5.85 g NaCl 固体与足量浓 H2SO4 和 MnO2 共热，逸出的气体又与过量 H2 发生爆炸反应，将爆炸后 的气体溶于一定量水后再与足量锌作用，最后可得 H2________ L(标准状况)。 【答案】1.12 1．2017 年春，雾霾天气对环境造成了严重影响，部分城市开展对 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 48 g B．同温同压条件下，等质量的氧气和臭氧的体积比为 2∶3 C．16 g 臭氧中含有 6.02×1023 个原子 D．1.00 mol 臭氧中含有电子总数为 18×6.02×1023 2．标准状况下，1 L 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．22.4(m＋n)/(6.02×1023) D．m＋n 3．国外宇航员吃着“牙膏和砖块”时，中国宇航员已经在太空泡茶了，茶装在特制包装袋中，注水后用加热 器进行加热就可以喝了，但要插上吸管以防止水珠飘起来。下列说法正确的是 A.宇航员喝茶时注入的 H2O 的摩尔质量是 18 g B.H2O+Cl2 HCl+HClO 这反应属于氧化还原反应 C.氢的三种同位素 H、D、T 与 16O 只能形成三种水分子 D.在标准状况下，1 mol 水的体积约是 22.4 L 4．EDTA 是一种重要的络合剂，也是定量滴定的常用分析试剂，其结构简式为 ， 已知在一定条件下一氯乙酸( )和乙二胺( )反应生成 EDTA 和 HCl，则反应中 一氯乙酸和乙二胺的物质的量之比为 A.2∶1 B.4∶1 C.1∶4 D.1∶2 5．NA 表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中不正确的是 A．常温下，78 g 苯中含有 6NA 个 C—H 键 B．通入 1 mol Cl2 的新制氯水中，HClO、Cl－、ClO－粒子数之和为 2NA C．1 mol 甲基(—14CD3)所含的中子数和电子数分别为 11NA、9NA D．在 2CuH＋2HCl===CuCl2＋Cu＋2H2↑反应中，每生产 22.4 L(标况)H2，反应转移的电子为 1.5 NA 6．等温等压下，有质子数相等的 CO、N2、C2H2 三种气体，下列叙述中正确的是 A．体积之比为 13∶13∶14 B．密度之比为 14∶14∶13 C．质量之比为 1∶1∶1 D．原子数之比为 1∶1∶1 7．在两个密闭容器中，分别充有质量相等的甲、乙两种气体，它们的温度和密度均相同。根据甲、乙的摩 尔质量(M)的关系判断，下列说法中正确的是 A．若 M(甲)