化学：2011高考一轮复习《物质的量气体摩尔体积》课件(大纲版).ppt

第三章 物质的量(nmol) 第一节 物质的量 气体摩尔体积 复习目标展示 1.能够正确理解和应用阿伏加德罗常数与物质的量之间的关系。 2掌握气体摩尔体积的概念，能熟练应用阿伏加德罗定律及推论。 问题1：化学计算中常用的化学计量有哪些？ 1“四种相对原子质量”的含义和关系 相对对原子质质量近似相对对原子质质量 原子质质量数 元素 (同位素相对对原子 质质量丰度) (同位素质质量数 丰度) 注：元素周期表中查得的相对原子质量是指元素的相对原子质量。 2物质的量 表示物质所含 微粒 数目多少的物理量，符号 n ，单位mol， 只表示微观粒子，不表示宏观粒子。 3摩尔 “摩尔”是物质的量 的单位，符号为“mol”，这个单位的基准是 阿伏加德罗常数，即每摩尔物质含NA个微粒。 4阿伏加德罗常数 （1）阿伏加德罗常数表示的意义 阿伏加德罗常数表示： 0.012 kg12C中含有的碳原子个数。 （2）阿伏加德罗常数的符号 NA，单位 mol1，近似值为 6.021023。 5摩尔质量 1 mol物质所具有的质量，符号M，单位是g/mol，与式量相比较， 当摩尔 质量以gmol1为单位时，数值上等于式量。 【思维延伸】 知识点1 气体摩尔体积与阿伏加德罗定律 问题2：为什么说气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的特例？ 6气体摩尔体积 （1）基础：同温同压下，任何气体分子间的平均距离均相等。 （2）概念：单位物质的量的任何气体在一定条件下所占的体积。 （3）符号及单位：符号为Vm，常用单位是Lmol1。 （4）物质的量(n)、气体体积(V)和气体摩尔体积Vm之间的关系： VnVm。 （5）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 环境(温度和压强)，在标准状况下Vm22.4 Lmol1。 7阿伏加德罗定律及推论 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。 推论（1）同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比， 即：T、P一定， (特例：在0 ，1.01105 Pa时， 1 mol气体 体积为22.4 L)。 （2）同温同压下，同体积的任何气体的质量之比，等于摩尔质量 之比，也等于其密度之比，即 。 （3）同温同体积时，气体的压强之比等于物质的量之比，即 。 【思维延伸】 （1）以上概念和定律中的“气体”指的是纯净的气体或混合气体。 （2）标准状况（0、1 atm）是一特定状况，是温度、压强一定 的一种特例。 （3）任何状况下的任何气体均存在一个Vm。 考点1 有关阿伏加德罗常数的正误判断 1状态问题： （1）水在标准状况下为液态或固态；（2）SO3在标准状况下为固 态，常温常压下为液态；（3）碳原子数大于4的烃，在标准状况下 为液态或固态。 2特别物质的摩尔质量：如D2O、T2O、18O2等。 3某些物质在分子中的原子个数。如Ne、O3、白磷(P4)、S8等。 4一些物质中的化学键数目：如SiO2、Si、CH4、P4、CO2等。 5较复杂的化学反应中，转移电子数的计算：如Na2O2与 H2O，Cl2与NaOH、电解AgNO3溶液等。 6要用到22.4 Lmol1时，一定要注意气体是否处于标准 状况下或是在标准状况下，物质是否是气态。 7某些离子或原子团在水溶液中能发生水解反应，使其数目 减小。 【例1】 (2009上海单科，12)NA代表阿伏加德罗常数。下列有关叙述 正确的是( ) A标准状况下，2.24 L H2O含有的分子数等于0.1NA B常温下，100 mL 1 molL1 Na2CO3溶液中阴离子总数大于 0.1NA C分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4 L，质量为28 g D3.4 g NH3中含NH键数目为0.2NA 解析：A项，标准状况下水是液态。B项，Na2CO3溶液中存在反应： CO H2O HCO OH，故100 mL 1 molL1 Na2CO3溶液中 阴离子总数大于0.1NA。C项，没有注明是否是标准状况，体积不一定 是22.4 L。D项，一个NH3分子中含有3个NH键，则3.4 g即0.2 mol NH3中含NH键数目为0.6NA。 答案：B 1（2010改编题）设阿伏加德罗常数的数值为NA，下列说法正确 的是( ) A常温常压下，1 mol氦气含有的核外电子数为4NA B常温常压下，62 g白磷 中的共价键数目为3NA C标准状况下，11.2 L以任意比例混合的氮气和氧气所含的原 子数为NA D标准状况下，NA个NO分子和0.5NA个O2分子混合后气体 的总体积为33.6 L 变式练习 解析：A项，氦气物质的量确定后，含有的原子、质子、电 子、分子等个数与温度、压强无关，1 mol He气含有2NA个电 子；B项，白磷的分子式为P4,62 g白磷即0.5 mol，含有3NA 个“PP”共价键；C项，标准状况下，11.2 L任何气体均含有 0.5 NA个气体分子，因为氧气、氮气均为双原子分子，所以 它们的混合气体中一定含有NA个原子；D项，NO与O2发生反应 生成了NO2。 答案：BC 考点2 混合气体的平均相对分子质量、密度与气体摩尔 体积、阿伏加德罗常数的综合计算 1气体相对分子质量的求法 （1）已知标准状况下气体密度：M22.4 Lmol1。 （2）已知A、B两种气体的相对密度D：Mr(A)DMr(B)。 （3）混合气体的平均相对分子质量 A MBB(A、B为A、B的体积分数)。 （4）根据阿伏加德罗定律计算： (同T、p、V)。 2气体密度和相对密度的求算 (1)标准状况： (2)非标准状况： (3)气体的相对密度： (同温同压下) 3气体摩尔体积的计算 标准状况下： Vm22.4 L/mol 4平均值法规律 混合物的平均相对分子质量、元素的质量分数、平均相对原子 质量、生成的某指定物质的量总是介于组分的相应量的最大值 与最小值之间。 5确定气体的分子组成 一般思路是：根据阿伏加德罗定律，由体积比推导出气体分子 个数比，再根据质量守恒定律确定化学式。 【例2】 (2010山师附中期中考题)一定量的液态化合物XY2，在一 定量的O2中恰好完全燃烧，反应方程式为： 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672 mL，密度是2.56 g/L，则： （1）反应前O2的物质的量是_。 （2）化合物XY2的摩尔质量是_。 （3）若XY2分子中X、Y两元素的质量之比为316，则X、Y两 元素分别是_和_。(写元素符号) 0.03 mol 76 g/mol C S 解析（1）因为XY2与O2恰好反应，根据反应方程式和阿伏加德定律判 断，消耗O2的体积与生成XO2(g)、YO2(g)混合气体的体积相等，即在标 准状况下为672 mL，所以n(O2)0.03 mol。 （2）根据反应方程式可判断n(XY2)0.01 mol，由质量守恒定律可知 m(XY2)672103L2.56 g/L0.03 mol32 g/mol0.76 g，那么 M(XY2) 76 g/mol。 （3） ，所以M(X) M(Y)。结合M(X)2M(Y)76 g/mol，判断M(X)12 g/mol、M(Y)32 g/mol，推测X元素为C元 素，Y元素为S元素。 方法总结：气体的物质的量及气体摩尔质量均与气体状况无关， 但通常情况下又是从某一状况下、某气体的体积求得气体的物质 的量、气体的摩尔质量。要注意利用公式 、M 。 *(2010山东省实验中学期中考题)为测定气球内的气体成分，有学生用超 薄材料的气球按下图装置进行实验。开始时气球沉于烧杯底部，打开开关 后，过一会儿气球从烧杯底部慢慢浮起，最后悬于烧杯口。气球内可能的 气体是(相对原子质量H1、C12、O16、Cl35.5)( ) A氯气 B甲烷 C氧气与二氧化硫气体的混合气体 D二氧化碳 变式练习 解析：从图示和题干内容可知烧杯内开始有空气，后来有CO2， 所以气球内气体的密度比空气的密度大、比二氧化碳的密度小。 根据同温同压下， 即气体的密度与其摩尔质量(气体的 相对分子质量)成正比，可以判断气球内的气体的相对分子质量大 于29(空气的平均相对分子质量)、小于44(CO2的相对分子质量)。 显然A、B、D均不符合题意。O2与SO2混合气体的平均相对分子量大 于32小于64，符合题意。 答案：C 2(2010改编题)标准状况下，在臭氧发生器中装入100 mL O2， 在一定条件下使之反应，最后又恢复到标准状况下，其体积为 80 mL，则最终混合气体的摩尔质量是( ) A32 gmol1 B33.7 gmol1 C48 gmol1 D40 gmol1 解析（1）根据质量守恒定律m(O2)m(混合气体)。 （2）发生的反应是3O2 2O3，由体积差量可判断发生反 应的O2为60 mL，生成O340 mL， M(混) 答案：D 客观题 考查阿伏加德罗常数的试题在高考中出现的 频率为100%，主要以正误判断型选择题出现。 【考题一】 (2009广东，6)设NA代表阿伏加德罗常数的数值，下列 说法正确的是( ) A1 mol硫酸钾中阴离子所带电荷数为NA B乙烯和环丙烷(C3H6)组成的28 g混合气体中含有3NA个氢 原子 C标准状况下，22.4 L氯气与足量氢氧化钠溶液反应转移的 电子数为NA D将0.1 mol氯化铁溶于1 L水中，所得溶液含有0.1NA个Fe3 审题视点：从物质的组成(如K2SO4中阴离子是SO )、状态(是否是 气体)、状况(是否为标准状况)、反应的实质(如Cl2与NaOH发生的 是歧化反应，1 mol Cl2转移1 mol e)等方面思考分析。 标准答案：C 高分解密 （1）若已知混合气体的总量，而未告诉混合气体间的比例关系，此 时应首先想到的气体的最简式或某一元素质量分数确定。这样才能求 出物质的量或某一元素的质量等。 （2）当看到“22.4 L、11.2 L、5.6 L”等体积字样时，一定要关注气体 的状况或物质的状态，特别是“非气体和非标况”更应慎重思考。 （3）当考题中涉及对溶质微粒数目的考查时，应关注溶质是否为弱 电解质、微粒是否水解或发生反应。 主观题 气体体积的测定 【考题二】 (2010天津八校联考)测定1 mol氧气在标准状况下所 占体积的实验操作的步骤如下： 按下图装配实验装置。 洗净试管然后充分干燥。 向500 mL烧瓶里装满水，向500 mL烧杯里加入少量水，把连接烧瓶 和烧杯的玻璃管A、橡皮管B和玻璃管C中也装满水，在中间不要留下气泡 ，然后用弹簧夹把橡皮管B夹紧。 称得试管的质量为14.45 g，往试管里加入KClO3和MnO2的混合物， 再称其质量为15.95 g。 打开弹簧夹，把烧杯举起使烧瓶和烧杯中的水面一致，再关闭弹簧夹， 然后把烧杯中的水倒掉。 打开弹簧夹，加热试管的混合物到不再产生气体，即水不再流向烧杯时 为止。 反应完毕后把装置放置冷却到室温。 调节烧杯的高度使烧瓶和烧杯中的水面一致，然后再关闭弹簧夹。 用500 mL量筒测量烧杯里水的体积为 285.0 mL，把它换算为标准状况下氧气的体积为279.7 mL。 再称量冷却后试管的质量为15.55g。 （1）在操作中，装置冷却时，玻璃管C的出口，一直要在烧杯的水 中，不能离开水面，其理由是 _ _。 （2）简述操作的必要性，即为什么要调节烧杯的高度，使烧瓶和 烧杯中的水面一致？ 。 （3）标准状况下，1 mol氧气所占的体积(保留小数后两位)为 _L；混合物中MnO2的质量分数为_。 温度降低时，烧瓶内的压强降低，这时烧杯中的水就会回流，从而可以准 确地求出气体的体积 如果烧瓶中的压强和外界大气压不一致，就不能准确地求出气体体积 22.38 32% 思路点拨：这是一道利用阿伏加德罗定律测定1 mol氧气标况下所 占体积的实验题。其原理是通过测量氧气排出的水的体积，进而确 定产生的氧气的体积，成功的关键是烧瓶内的气体在反应前后是否 处于同一状态，即是否同温同压，由于气体体积的大小受温度、压 强的影响，若烧杯内的液面不一致，则造成压强的改变，使误差增 大。若反应完后未冷却至室温，则会更多地偏离标准状况，使结果 不准确。 高分解密 气体体积的测定实验涉及到某组分的质量分数、体积分数，确定 某气体的摩尔质量进一步确定未知气体的组成。解题的切入点是 从实验目的、原理、仪器思考，同时注意测定条件；减少测定气 体体积的误差主要从两方面思考：首先要考虑外界温度，压强对 气体体积的影响较大，因此在实验前后应尽量保持装置内外的温 度，压强相等，这样测得的气体的体积才准确。其次要考虑气体 的溶解性，选择气体不溶于其中的液体试剂来封闭产生的气体， 最后要看选择量气的方法及加入试剂的顺序能否给测定的结果带 来影响，并力争把这种不利的影响降低到最低。 方法支持 制取有关气体的实验装置连接原则 解决制取有关气体实验的连接问题，其最基本的思路是理清实验 操作的基本知识框架，并以此框架为基础，找出解题方法。 气体综合性实验的基本知识框架为： 1（5分）(2010模拟题)下列关于“物质的量”、“摩尔”和“摩尔质 量”的叙述中正确的是( ) A物质的摩尔质量等于其相对分子(原子)质量 B“物质的量”是国际单位制中的一个基本单位 C0.012 kg12C中所含的碳原子数为NA D1 mol任何物质都含有约6.021023个原子 解析：A项，相对(分子)质量无单位而摩尔质量有单位；B项， “物质的量”是一基本物理量，它的单位“摩尔”是国际单位制中的 一个基本单位；C项正确；D项，1 mol H2O中含有36.021023 个原子。 答案：C 2（5分）(2010改编题)设阿伏加德罗常数的数值为NA，下列说法正 确的是( ) A1 L 0.1 mol/L的Na2S溶液中S2的个数为0.1NA B在室温和101 KPa下，11.2 L氢气(D2)所含的中子数为1NA C1 mol P4分子中，含有6NA个PP键 D40 mL 10 mol/L的浓盐酸与足量的MnO2加热反应，生成Cl2的 分子数为0.1NA 解析：A项，S2易发生水解反应；B项，非标况，11.2 L D2物质 的量小于0.5 mol，所含中子数小于1NA；C项，根据白磷的分子结构 判断1个P4分子中含6个PP键，正确；D项，浓盐酸的 浓度随反应的进行而不断减小，减小到一定程度后，浓盐酸变成稀 盐酸，便不能被氧化。 答案：C 3(5分)(2010原创题)现有5.8 g含有杂质的Na2SO3固体，与足量盐酸 反应产生标况下1.12 L气体，并测得该气体的相对分子量为56，则 固体中所含的杂质可能是( ) ANa2CO3 BNaHCO3 CNa2CO3和NaHCO3 DNa2SO4 解析：5.8 g Na2SO3可得SO2气体为0.046 mol，可见所含杂质在相 同质量时产生的气体比Na2SO3的多。分析各选项可知产生的气体为 SO2和CO2，根据十字交叉法： 即0.05 mol气体中含有 0.03 mol SO2和0.02 mol CO2，m(Na2SO3)3.78 g。剩余杂质质量 为2.02 g。若m(Na2CO3)2.02 g，生成的CO2为0.019 mol，若 m (NaHCO3)2.02 g，生成的CO2为0.024 mol，显然杂质为Na2CO3 和NaHCO3。 答案：C 4（5分）(2010模拟)下列说法正确的是( ) A同温同压下，相同数目的分子必占有相同的体积 B等质量的O2和H2的物质的量之比为161 C不同的气体若体积不等，则它们所含的分子数一定不等 D同温同体积下，两种气体的物质的量之