2020届高考化学一轮复习专题1.1物质的量气体摩尔体积（讲）（含解析）.docx

11 物质的量 气体摩尔体积1、了解物质的量(n)及其单位摩尔(mol)、摩尔质量(M)、气体摩尔体积(Vm)、阿伏加德罗常数(NA)的含义。2、能根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、物质的质量、气体体积(标准状况)之间的相互关系进行有关计算。3、能正确解答阿伏加德罗常数及阿伏加德罗定律与物质的组成、结构及重要反应综合应用题。知识点一 物质的量关系图可表示为：1物质的量及其单位（1）定义：表示含有一定数目微观粒子的集合体的物理量。（2）符号：n。（3）单位：摩尔，简称摩，符号为 mol。（4）数值：1 mol任何粒子所含有的粒子数与 0.012_kg 12C所含的碳原子个数相等。（5）物质的量的规范表示方法【注意事项】（1）物质的量是用来描述微观粒子，如分子、原子、离子、电子、质子、中子等。（2）使用摩尔作单位时，必须指定化学式或指明微粒的种类，如1 mol H 不能描述为1 mol 氢等2.阿伏加德罗常数（1）定义：国际上规定1 mol粒子集体所含的粒子数与12g碳12中含有的碳原子数相同，把1 mol任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数。（2）数值：约 6.021023。（3）符号：NA。（4）单位：mol1。（5）计算：物质的量n、阿伏加德罗常数NA与粒子数N之间的关系为 n。【注意事项】6.021023是个纯数值，没有任何物理意义，而阿伏加德罗常数(NA)是指1 mol任何微粒所含的粒子数，它与0.012 kg12C所含的碳原子数相同，数值约为6.021023。【典例1】（2019全国卷）已知NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是A. 3g 3He含有的中子数为1NAB. 1 L 0.1 molL1磷酸钠溶液含有的数目为0.1NAC. 1 mol K2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6NAD. 48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中共价键数目为13NA【答案】B【解析】A. 的中子数为3-2=1，则3g的中子数为=NA，A项正确；B. 磷酸钠为强碱弱酸盐，磷酸根离子在水溶液中会发生水解，则1L 0.1mol/L的磷酸钠溶液中磷酸根离子的个数小于1L0.1mol/LNA mol-1 =0.1NA，B项错误；C. 重铬酸钾被还原为铬离子时，铬元素从+6降低到+3，1mol重铬酸钾转移的电子数为3mol2NA mol-1 =6NA，C项正确；D. 正丁烷与异丁烷的分子式相同，1个分子内所含共价键数目均为13个，则48g正丁烷与10g异丁烷所得的混合物中共价键数目为13NA mol-1 =NA，D项正确。【变式1】（辽宁省兴城市2019届高三第九次模拟考试）NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是()A1 mol铁在一定条件下分别和氧气、氯气、硫完全反应转移电子数都为2NAB30 g葡萄糖和冰醋酸的混合物中含有的氢原子数为4NAC12 g石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为2NAD2.1 g DTO中含有的质子数为NA【答案】D【解析】A、1 mol铁在一定条件下分别与氧气、氯气、硫完全反应，与氧气生成四氧化三铁，转移了mol电子，与氯气反应生成氯化铁，转移了3mol电子，与S反应生成FeS，转移了2mol电子，故A错误；B、葡萄糖和冰醋酸最简式相同为CH2O，30g葡萄糖和冰醋酸的混合物含有原子团CH2O的物质的量=1mol，含有的氢原子数为2NA，故B错误；C、石墨烯中每一个六元环平均含有2个碳原子，故12g石墨烯即1mol石墨中含1molC原子，含有0.5mol六元环，即0.5NA个六元环，故C错误；D.2.1gDTO的物质的量为=0.1mol，而一个DTO中含10个质子，故0.1molDTO中含NA个质子，故D正确。知识点二 摩尔质量（M）1.定义：单位物质的量的物质所具有的质量。2.符号：M。3.单位：g/mol(或gmol1)。4.数值：当摩尔质量以 gmol1 做单位时，在数值上等于该物质的相对分子质量(或相对原子质量)。5.计算：物质的量、物质的质量、摩尔质量间的关系为 n。【注意事项】摩尔质量、相对分子(原子)质量、1 mol物质的质量三者是三个不同的物理量，具有不同的单位。如Fe的摩尔质量为56 gmol1，Fe的相对原子质量为56，1 mol Fe的质量为56 g。【归纳与总结】相摩尔质量、相对分子(原子)质量、1 mol物质质量的区别与联系（1）区别对象符号单位摩尔质量Mgmol1相对分子(原子)质量Mr(Ar)11 mol物质的质量mg（2）联系三者在数值上是相同的。【典例2】（2018课标）NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A. 16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1 NAB. 22.4 L（标准状况）氨气含有的质子数为18NAC. 92.0 g甘油（丙三醇）中含有羟基数为1.0NAD. 1.0 mol CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA【答案】B【解析】A、16.25g氯化铁的物质的量是16.25g162.5g/mol0.1mol，由于氢氧化铁胶体是分子的集合体，因此水解生成的Fe(OH)3胶体粒子数小于0.1 NA，A错误；B、标准状况下22.4L氩气的物质的量是1mol，氩气是一个Ar原子组成的单质，其中含有的质子数是18 NA，B正确；C、1分子丙三醇含有3个羟基，92.0g丙三醇的物质的量是1mol，其中含有羟基数是3 NA，C错误；D、甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成的卤代烃不止一种，因此生成的CH3Cl分子数小于1.0 NA，D错误。【变式2】（山东省临沂市2019届高三5月第三次模拟考试）NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是A28g由乙烯与丙烯组成的混合物中含碳碳双键的数目为NAB4.6g乙醇完全氧化生成乙醛，转移电子数为0.2NAC25，1L pH=13的Ba(OH)2溶液中，含有OH-的数目为0.2NAD标准状况下，2.24LC12溶于水所得溶液中含氯的微粒总数为0.2NA【答案】B【解析】A乙烯和丙烯的摩尔质量不同，无法计算混合物的物质的量，则无法判断28g由乙烯和丙烯组成的混合气体中所含碳碳双键的数目，故A错误；B1mol乙醇转化为1mol乙醛转移电子2mol，4.6g乙醇物质的量为0.1mol，完全氧化变成乙醛，转移电子数为0.2NA，故B正确；CpH=13的 Ba（OH）2溶液，c(H+)=10-13mol/L，依据c(H+)c(OH-)=Kw，c(OH-)=10-1mol/L，25、pH=13的1.0L Ba（OH）2溶液中含有的OH-数目为10-1mol/L1L=0.1mol，含有的OH-数目为0.1NA，故C错误；D标况下2.24L氯气的物质的量为0.1mol，而氯气和水的反应为可逆反应、不能进行彻底，故所得溶液中的含氯微粒有Cl2、Cl-、ClO-和HClO，故根据氯原子守恒可知：2N（Cl2）+N（Cl-）+N（ClO-）+N（HClO）=0.2NA，故含氯的微粒总数小于0.2NA，故D错误。知识点三 气体摩尔体积1.影响物质体积的因素2气体摩尔体积（1）定义：一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积。（2）符号：Vm。（3）单位：L/mol(或Lmol1)。（4）表达式：n。（5）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。温度越高，压强越小，气体摩尔体积越大。（6）数值：在标准状况下(指温度为 0_，压强为 101_kPa)约为 22.4_Lmol1。【注意事项】使用Vm22.4 Lmol1时，一定注意以下几个方面：一个条件：标准状况下。一个对象：只限于气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。两个数据：“1 mol”、约“22.4 L”。当1 mol气体的体积是22.4 L时，不一定是标准状况下；非标准状况下，1 mol气体的体积也可能是22.4 L。在做有关气体摩尔体积的题时，一定要注意单位：摩尔体积的单位为Lmol1，不要写成L；气体体积的单位为L，不要写成Lmol1。【典例3】（2018课标）NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是A. 常温常压下，124 g P4中所含PP键数目为4NAB. 100 mL 1molL1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为0.1NAC. 标准状况下，11.2 L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NAD. 密闭容器中，2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数为2NA【答案】C【解析】A. 常温常压下，124 g P4的物质的量是1mol，由于白磷是正四面体结构，含有6个PP键，因此其中所含PP键数目为6NA，A错误；B. 铁离子在溶液中水解，所以100 mL 1molL1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目小于0.1NA，B错误；C. 甲烷和乙烯分子均含有4个氢原子，标准状况下，11.2 L甲烷和乙烯混合物的物质的量是0.5mol，其中含氢原子数目为2NA，C正确；D. 反应2SO2+O22SO3是可逆反应，因此密闭容器中，2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数大于2NA，D错误。【变式3】（湖南省长沙市雅礼中学2019届高三下学期一模）NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是ACu与浓硝酸反应生成4.6gNO2和N2O4混合气体时，转移电子数为0.1NAB标准状況下，2.24L己烷中共价键的数目为1.9NAC在0.1mol/L的Na2CO3溶液中，阴离子总数一定大于0.1NAD34gH2O2中含有的阴离子数为NA【答案】A【解析】A.4.6gNO2的物质的量是0.1mol，若反应完全产生4.6gNO2，转移电子0.1NA；若完全转化为N2O4，4.6g N2O4的物质的量是0.05mol，转移电子数为20.05NA=0.1NA，故Cu与浓硝酸反应生成4.6gNO2和N2O4混合气体时，转移电子数一定为0.1NA，A正确；B.标准状況下，已烷不是气体，因此不能使用气体摩尔体积计算其物质的量及化学键的数目，B错误； C.缺体积，无法计算溶液中微粒的数目，C错误；D.34gH2O2的物质的量为1mol，由于H2O2是共价化合物，在水中部分电离，存在电离平衡，因此含有的阴离子数小于NA，D错误。考点一：阿佛加德罗常数考查内容 解 题 技 巧 22.4 L/mol“标准状况（0、101kPa）”气体摩尔体积22.4 L/mol。干扰因素：(1) 常温常压下：0、101kPa；(2) 标准状况下，非气态物质： H2O、苯、CCl4、CH2Cl2、CHCl3、CH3OH、CH3CH2OH、溴、HF及碳原子数大于4的烃，均为液体；SO3为固体。物质结构(1) 稀有气体、臭氧(O3)、白磷(P4)分子中的原子数目；(2) 一定质量含某核素的物质中的质子、中子、电子或原子的数目；(3) Na2O2、NaHSO4中的阴、阳离子个数比；注意物质的存在形态不同，离子的种类、数目不同； (4) 等物质的量的羟基与氢氧根离子所含质子、电子或原子数目；(5) H2O、D2O、T2O中子数；(6) 一定物质的量的有机物中共价键的数目(苯环中无碳碳双键)，如C3H8、CH3OH；(7) 一定物质的量的SiO2中含SiO键、1 mol C(金刚石或石墨)中含CC键、1 mol P4中含PP键的数目，但要注意苯分子中无单双键；(8) 含NA个Fe(OH)3的氢氧化铁胶粒数小于NA。最简式高温、高压催化剂高温催化剂等质量的最简式相同的有机物(如烯烃)、同素异形体、N2与CO、NO2与N2O4等具有的原子、分子数目。可逆(1) 可逆反应：N2 + 3H2 2NH3、2NO2N2O4、2SO2O2 2SO3、Cl2+H2OHCl +HClO、H2+I22HI生成的分子数、反应中转移的电子数等；(2) 弱电解质溶液中各微粒数目和浓度，如CH3COOH、NH3H2O溶液中分子和离子数目；(3) 能水解的盐溶液中各微粒的数目和浓度，如CH3COONa、NH4Cl、FeCl3溶液中各微粒数目。氧化还原反应(1) 歧化反应：NO2与水、Na2O2与CO2、Na2O2与H2O、Cl2与水、Cl2与NaOH(冷稀、浓热)等。(2) 强弱：变价金属(Fe、Cu)与强弱氧化剂(Cl2/Br2、S/I2)反应类。(3) 与量有关：足量/不足量Fe与稀硝酸、足量/不足量Fe与浓硫酸反应类。(4) 浓稀有关： MnO2与浓盐酸反应，Cu与浓H2SO4反应，Cu与浓硝酸反应，均需要考虑浓度的降低对反应的影响，从而判断对转移电子数目的影响。缺少条件(1) 缺少体积，如常温下，pH2的H2SO4溶液中含有的H数目为0.02NA；(2) 缺少温度压强，如由H2O2制得2.24 L O2，转移的电子数目为0.2NA；(3) 没有具体反应，如1mol Cl2参加反应，转移电子数一定为2NA。【典例4】（2018课标）NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是A. 常温常压下，124 g P4中所含PP键数目为4NAB. 100 mL 1molL1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为0.1NAC. 标准状况下，11.2 L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NAD. 密闭容器中，2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数为2NA【答案】C【解析】A. 常温常压下，124 g P4的物质的量是1mol，由于白磷是正四面体结构，含有6个PP键，因此其中所含PP键数目为6NA，A错误；B. 铁离子在溶液中水解，所以100 mL 1molL1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目小于0.1NA，B错误；C. 甲烷和乙烯分子均含有4个氢原子，标准状况下，11.2 L甲烷和乙烯混合物的物质的量是0.5mol，其中含氢原子数目为2NA，C正确；D. 反应2SO2+O22SO3是可逆反应，因此密闭容器中，2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数大于2NA，D错误。答案选C。【变式4】（河南省新乡市2019届高三第三次模拟测试）设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是A1 L 0.1 molL1NaClO溶液中含有的ClO为NAB1 mol Fe在1 mol Cl2中充分燃烧，转移的电子数为3NAC常温常压下，32 g O2与O3的混合气体中含有的分子总数小于NAD标准状况下，22.4 L HF中含有的氟原子数目为NA【答案】C【解析】A. NaClO为强碱弱酸盐，ClO会水解，使溶液中ClO的物质的量小于1 L 0.1 molL1，即小于NA，A项错误；B. 根据反应2Fe3Cl2=2FeCl3可知铁过量，1 mol Cl2参与反应转移2 mol电子，B项错误；C. 32g O2的物质的量为=1mol，分子数为NA，而含有O3，相同质量的O3所含分子数少，则分子总数减少，小于NA，C项正确；D. 标况下HF为液态，故不能根据气体摩尔体积来计算其物质的量，D项错误。【易错警示】阿伏加德罗常数（用NA表示）涉及的知识面广，灵活性强，是高考的热点之一，主要以选择题的形式（选择正确的或错误的）进行考查。对于NA的正误判断必须排除各种陷阱，要认真审题，明确题中的陷阱所在。解题时要注意物质的量的核心和桥梁作用，识破“阿伏加德罗常数”常见十大陷阱1气体摩尔体积的运用条件：考查气体时经常给定非标准状况下，如25、1.01105Pa气体体积，让考生用22.4 Lmol1进行换算，误入陷阱。2物质的聚集状态：22.4Lmol1适用对象是气体(包括混合气体)。命题者常用在标准状况下呈非气态的物质来迷惑考生，如H2O、CCl4、SO3、苯、己烷、CS2、乙醇等。3混淆某些氧化还原反应中电子转移的数目：命题者常用一些反应中转移电子的数目来迷惑考生，如Na2O2与H2O、CO2的反应(1 mol Na2O2反应转移1 mol电子)；Cl2与H2O、NaOH的反应(1 mol Cl2反应转移1 mol电子)；Cu与硫的反应(1 mol Cu反应转移1 mol电子或1 mol S反应转移2 mol电子)等。4特殊物质的摩尔质量及微粒数目：如D2O、18O2、H37Cl等。5物质的组成、结构：气体单质的组成除常见的双原子分子外，还有单原子分子(如He、Ne等)、三原子分子(如O3)等。NO2和N2O4，的最简式相同，根据质量计算它们的混合物中元素的原子个数时，可将最简式看作是混合物的分子式来计算。Na2O2由Na和O构成，而不是Na和O2，苯中不含碳碳单键和碳碳双键等。6物质中的化学键数目：如白磷(31 g白磷含1.5 mol PP键)、金刚石(12 g金刚石含2 mol CC键)、晶体硅及晶体SiO2(60 g二氧化硅晶体含4 mol SiO键)等。7电解质溶液中因微粒的电离或水解造成微粒数目的变化：如强电解质HCl、HNO3等完全电离，不存在电解质分子；弱电解质CH3COOH、HClO等部分电离，而使溶液中CH3COOH、HClO浓度减小；Fe3、Al3、CO、CH3OO等因发生水解使该种粒子数目减少；Fe3、Al3、CO等因发生水解而使溶液中阳离子或阴离子总数增多等。8胶体粒子的组成：如1 mol Fe3形成Fe(OH)3胶体时，由于Fe(OH)3胶粒是小分子聚集体，胶粒数目小于NA。9忽视可逆反应不能进行到底：如2NO2N2O4、2SO2O22SO3、合成氨反应等。10不仔细审题：如只给出物质的量浓度即要求计算微粒数目，考生往往按1 L溶液进行计算，从而落入圈套。考点二：阿伏加德罗定律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)。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阿伏加德罗定律的推论：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【归纳总结】关于阿伏伽德罗定律及其推论需要注意：阿伏加德罗定律适用于任何气体(包括混合气体)。同温、同压、同体积、同分子数，这“四同”相互制约，只要有三个量相同，第四个量必定相同，即“三同”定“一同”。上述结论均可由pVnRTRTRT导出，不需要“机械记忆”。3求混合气体的平均摩尔质量（1）根据标准状况下气体的密度：M22.4(gmol1)；（2）根据气体的相对密度(D1/2)：M1/M2D；（3）根据物质的质量(m)和物质的量(