2020高考化学一轮复习 第1章 化学计量在实验中的应用 第1节 物质的量 气体摩尔体积学案

物质的量气体摩尔体积明考纲1了解定量研究的方法是化学发展为一门科学的重要标志。2了解物质的量的单位摩尔(mol)、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度、阿伏加德罗常数的含义。3能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)之间的相互关系进行有关计算。析考情物质的量、气体摩尔体积是高考必考的知识点，命题主要方式为“已知NA为阿伏加德罗常数，判断和计算一定量的物质所含粒子数的多少”。题目在注重对计算关系考查的同时，又隐含对物质状态、物质结构、氧化还原反应、电离、水解、分散系等知识的考查。考点物质的量摩尔质量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。符号为n。(2)单位：摩尔，简称摩，符号为mol。(3)物质的量的规范表示方法：2阿伏加德罗常数(1)定义：0.012kg12C所含的原子数为阿伏加德罗常数，其数值约为6.021023，单位为mol1，符号为NA。(2)计算公式：物质的量n、阿伏加德罗常数NA与粒子数N之间的关系为NA。3摩尔质量(1)定义：单位物质的量的物质所具有的质量。符号为：M。单位：g/mol(或gmol1)。(2)数值：当摩尔质量以 gmol1为单位时，在数值上等于该物质的相对分子质量(或相对原子质量)。(3)计算公式：物质的量n、物质的质量m、摩尔质量M之间的关系为M。易错警示(1)1 mol混合物(气体、液体或固体)的质量，就是该混合物的平均摩尔质量，当以gmol1为单位时，其在数值上等于该混合物的平均相对分子质量。(2)质量的符号是m，单位是kg或g；摩尔质量的符号是M，单位是gmol1；相对分(原)子质量的符号是Mr(Ar)，单位为1。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)1 mol任何物质都含有6.021023个分子。()(2)1 mol H2O的摩尔质量与它的相对分子质量相等。()(3)1 mol SO的质量是96 gmol1。()(4)1 mol CaCO3与1 mol KHCO3的质量相同，含有阳离子的数目也相同。()(5)2 mol HCl的摩尔质量是1 mol HCl的摩尔质量的2倍。()(6)1 mol NaCl与1 mol HCl所含的粒子数相同。()(7)1 mol氧这种表达方式不正确。()提示(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)题组一 有关分子(或特定组合)中微粒数的计算1.2020吉林统考标准状况下有0.112 L水0.5NA个HCl分子25.6 g SO2气体0.2 mol氨气2 mol氦气6.021023个白磷分子，所含原子个数从大到小的顺序为_。答案解析中0.112 L水的质量为112 g，所含原子数为3NA18.7NA；中所含原子数为0.5NA2NA；中所含原子数为3NA1.2NA；中含有的原子数为0.2 mol4NA0.8NA；中含有的原子数为2 molNA2NA；中含有的原子数为6.02102344NA。故原子数由大到小的顺序为。20.3 mol NH3分子中所含质子数与_个H2O分子中所含质子数相等。2.2 g DO中所含中子数为_，1.5 g CH中的电子数为_，15.6 g Na2O2中的阴离子数目为_。答案0.3NA1.2NA0.8NA0.2NA解析0.3 mol NH3分子中含质子数为0.3 mol10NA3NA,1个H2O分子中含有10个质子，故水分子个数为0.3NA；2.2 g DO的物质的量为0.1 mol，含有的中子数为0.1 mol12NA1.2NA；1.5 g CH中电子数为8NA0.8NA；15.6 g Na2O2的物质的量为0.2 mol，所含阴离子数目为0.2 molNA0.2NA。题组二 突破质量、物质的量与微粒数目之间的换算3.某硫原子的质量是a g,12C原子的质量是b g，若NA只表示阿伏加德罗常数的数值，则下列说法中正确的是()该硫原子的相对原子质量为m g该硫原子的物质的量为 mol该硫原子的摩尔质量是aNA ga g该硫原子所含的电子数为16NAABC D答案C解析该硫原子的相对原子质量为该原子的质量除以12C 原子质量的，即，正确；m g该硫原子的个数为，其物质的量为 mol，正确；该原子的摩尔质量是aNA g/mol，不正确；一个硫原子所含电子数为16，a g该硫原子的个数为1个，所含电子数为16，不正确。4(1)1.2041024个氯化氢分子的物质的量为_；(2)含0.4 mol Al3的Al2(SO4)3的物质的量是_，所含的SO的物质的量是_；(3)6 g H2的物质的量为_；(4)0.3 mol NH3的质量为_；(5)4 下的27 mL水的物质的量为_；(6)1.2041024个M分子的质量为88 g，则M的摩尔质量为_； (7)已知16 g A和20 g B恰好完全反应生成0.04 mol C和31.76 g D，则C的摩尔质量为_。答案(1)2 mol(2)0.2 mol0.6 mol(3)3 mol(4)5.1 g(5)1.5 mol(6)44 gmol1(7)106 gmol1思维建模有关微粒数目比较的思维方法考点气体摩尔体积阿伏加德罗定律1影响物质体积的因素物质的体积由三个因素决定：粒子大小、粒子数目、粒子之间的距离，而气体的体积主要决定于粒子数目和粒子之间的距离。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。符号为Vm。单位为L/mol(或Lmol1)。(2)标准状况下的气体摩尔体积：在标准状况下(指温度为0，压强为101kPa)约为22.4Lmol1。(3)计算公式：物质的量n、气体体积V、气体摩尔体积Vm之间的关系：Vm。(4)影响因素：气体摩尔体积的数值决定于气体所处的温度和压强。3阿伏加德罗定律可总结为：在相同的温度和压强下，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)。(2)适用范围：单一气体或相互不反应的混合气体。4.阿伏加德罗定律的推论(以下用到的符号：为密度，p为压强，n为物质的量，M为摩尔质量，m为质量，V为体积，T为热力学温度)前提条件结论公式语言叙述T、p相同同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比T、p相同同温同压下，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相同同温度同体积下，两气体的压强之比等于其物质的量之比易错警示(1)气体体积受温度和压强的影响，而和分子微粒大小无关。(2)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(0 ，101 kPa)。一个对象：只限于气体，可以是单一气体，也可以是不反应的混合气体。水、苯、SO3、HF、CCl4、己烷、CS2、CHCl3、Br2、HF、乙醇等物质在标准状况下不是气体。两个数据：“1 mol”“约22.4 L”。(3)当1 mol气体的体积是22.4 L时，不一定是标准状况，非标准状况下，1 mol气体的体积也可以是22.4 L。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)标准状况下，1 mol H2与1 mol CCl4的体积相同。()(2)标准状况下，22.4 L任何气体都含有6.021023个分子。()(3)标准状况下，22.4 L氦气与22.4 L氮气所含原子数相同。()(4)标准状况下，11.2 L CO与N2的混合气体与11.2 L O2所含分子数相同，原子数也相同。()(5)标准状况下，22.4 L己烷中含有的共价键数目为19NA。()(6)常温常压下，22.4 L氯气与足量镁粉充分反应，转移的电子数为2NA。()提示(1)(2)(3)(4)(5)(6)题组一 与气体摩尔体积有关的判断和计算12020咸阳检测设阿伏加德罗常数为NA，标准状况下，某O2和N2的混合气体m g含有b个分子，则n g该混合气体在相同状况下所占的体积(L)应是()A. B.C. D.答案A解析m g含有b个分子，则n g该混合气体含有的分子数是，则混合气体的物质的量是 mol，则混合气体的体积是 L，A项正确。2一定温度和压强下，30 L某种气态纯净物中含有6.021023个分子，这些分子由1.2041024个原子组成，下列有关说法中不正确的是()A该温度和压强可能是标准状况B标准状况下该纯净物若为气态，其体积约是22.4 LC该气体中每个分子含有2个原子D若O2在该条件下为气态，则1 mol O2在该条件下的体积也为30 L答案A解析由分子数和原子数的关系可知该分子为双原子分子，且其分子的物质的量为1 mol，若该物质为气态，则其在标准状况下的体积为22.4 L，故该温度和压强不可能是标准状况，在此状况下，Vm30 Lmol1。题组二 阿伏加德罗定律及推论的应用3.2020广西柳州月考同温同压下，甲容器中充满35Cl2，乙容器中充满37Cl2，下列叙述不正确的是()A若两种气体体积相等，则甲、乙两容器中气体密度之比为3537B若两种气体体积相等，则甲、乙两容器中气体分子数之比为3537C若两种气体质量相等，则甲、乙两容器中气体所含质子数之比为3735D若两种气体体积相等，则甲、乙两容器中气体所含中子数之比为910答案B解析同温同压下，若两种气体体积相等，则两种气体物质的量相等(气体分子数也相等)，两种气体质量之比为3537，而，故甲、乙两容器中气体密度之比为3537，甲、乙两容器中气体所含中子数之比为(3517)(3717)910，A、D项正确，B项错误；同温同压下，若两种气体质量相等，则甲、乙两容器中气体物质的量之比为3735，故甲、乙两容器中气体所含质子数之比为3735，C项正确。42020石家庄高三月考在一定条件下，m g NH4HCO3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 gL1，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_。答案(1) mol6d gmol1(2)22.4 gmol1(3)17a%44b%18c%解析NH4HCO3NH3CO2H2O(1)利用相对密度公式可计算混合气体的平均摩尔质量为2d g/mol，再结合质量守恒定律可计算混合气体的物质的量为 mol；由方程式可知NH4HCO3物质的量为 mol，则其摩尔质量为6d g/mol。(2)、(3)利用平均摩尔质量计算公式可直接计算。总结提升求气体的摩尔质量M的常用方法(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M。(2)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。(3)根据标准状况下气体的密度：M22.4(gmol1)。(4)根据气体的相对密度：D。(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：M1a%M2b%M3c%，a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。考点阿伏加德罗常数(NA)类题目的突破方法题组一 气体摩尔体积的适用条件和物质的聚集状态1.判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)标准状况下，80 g SO3中含有3NA个氧原子，体积约为22.4 L。()(2)在标准状况下，2.24 L HF含有的电子数为NA。()(3)用惰性电极电解食盐水，若导线中通过NA个电子，则阳极产生气体11.2 L。()(4)氢氧燃料电池正极消耗22.4 L气体时，电路中通过的电子数目为2NA。()(5)足量Zn与一定量的浓H2SO4反应，产生22.4 L气体时，转移的电子数一定为2NA。()(6)标准状况下，22.4 L辛烷完全燃烧，生成的CO2的分子数为8NA。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)突破方法1解有关22.4 Lmol1的题目时，注意三个方面：(1)条件是否是标准状况。(2)标准状况下，该物质是否是气体。(3)如果给出物质的质量，与处于何种条件无关，如常温常压下，40 g SO3含有的分子数目为0.5NA，注意不要形成思维定势，看到“常温常压”就排除选项。题组二 物质的微观结构2.判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)1 mol甲醇中含有的CH键的数目为4NA。()(2)标况下，22.4 L的苯含有碳碳双键的数目为3NA。()(3)1 mol的CnH2n2所含的共用电子对数为(3n1)NA。()(4)相同物质的量的OH和CH含有相同数目的电子。()(5)2.24 L N2和NH3混合气体中原子间含有的共用电子对数目为0.3NA。()(6)60 g SiO2晶体中含有的硅氧键数为4NA。()(7)31 g白磷中含有的共价键数为1.5NA。()(8)30 g甲醛中含共用电子对总数为4NA。()(9)12 g金刚石中含有的共价键数为4NA。()(10)12 g石墨中含有的共价键数为1.5NA。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)突破方法2此类题型要求同学们对物质的微观结构要非常熟悉，弄清楚微粒中相关粒子数(质子数、中子数、电子数)及离子数、电荷数、化学键之间的关系。常涉及稀有气体He、Ne等单原子分子，Cl2、N2、O2等双原子分子，O3、P4、18O2、D2O、Na2O2等特殊物质，金刚石、晶体硅、二氧化硅、石墨的晶体结构等等。题组三 物质的组成3.判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)2 g DO中含有的质子数、中子数、电子数均为NA。()(2)78 g Na2O2和Na2S的混合物中含有的Na数一定为2NA。()(3)0.6 g CaCO3和Mg3N2的混合物中所含质子数为0.3NA。()(4)常温常压下，21 g氧气和27 g臭氧中含有的氧原子总数为3NA。()(5)28 g CO、N2组成的混合气体中原子数目为2NA。()(6)6.8 g熔融的KHSO4中含有0.05NA个阴离子。()(7)8.4 g NaHCO3固体中含有0.1NA个CO。()(8)常温常压下，丙烯和环丙烷组成的42 g混合气体中氢原子的个数为6NA。()(9)0.1 mol碳酸钠晶体中含有CO的个数为0.1NA。()(10)将含3NA个离子的Na2O2固体溶于水配成1 L溶液，所得溶液中Na的浓度为2 molL1。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)突破方法3(1)最简式相同的物质中微粒数目与物质的组成有关，如NO2和N2O4，乙烯和丁烯等。(2)等质量的摩尔质量相同的物质中分子数目相同，原子数目不一定相同，如N2、CO、C2H4等。题组四 氧化还原反应中电子转移数目的判断4.判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)一定条件下，2.3 g Na与足量O2完全反应生成3.6 g产物时，失去的电子数大于0.1NA。()(2)5.6 g Fe和6.4 g Cu分别与0.1 mol Cl2完全反应，转移的电子数相等。()(3)5.6 g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3NA。()(4)含1 mol H2SO4的浓硫酸与足量铜反应转移的电子总数为6.021023。()(5)6.4 g Cu与S完全反应，转移电子数为0.2NA。()(6)标准状况下，5.6 L O2作氧化剂转移电子数一定为NA。()(7)2.4 g Mg在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2，转移电子数为0.2NA。()(8)将CO2通过Na2O2，当固体质量增加a g时，反应中转移的电子数为aNA/28。()(9)1 mol Cl2参加反应转移的电子数一定为2NA。()(10)用惰性电极电解某水溶液时，消耗1 mol水转移电子数为2NA。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)突破方法4氧化还原反应中转移电子数目的判断是一类典型的“陷阱”，突破“陷阱”的关键是：(1)氧化剂或还原剂不同，所表现的化合价不同。如Fe与Cl2反应生成FeCl3，而Fe与S反应生成FeS，Fe与I2生成FeI2。(2)反应物量不同，所表现的化合价不同。如Fe与HNO3反应，Fe不足，生成Fe3，Fe过量，生成Fe2。(3)氧化还原反应的顺序影响电子转移数目。如向FeBr2溶液中通入Cl2，首先氧化Fe2，再氧化Br，而向FeI2溶液中通入Cl2，首先氧化I，再氧化Fe2。(4)同一物质在不同反应中氧化剂、还原剂的判断。如Cl2与Fe、Cu等反应，Cl2只作氧化剂，而Cl2和H2O、NaOH反应，Cl2既作氧化剂又作还原剂。Na2O2与SO2反应，Na2O2只作氧化剂，Na2O2与CO2、H2O反应，Na2O2既作氧化剂，又作还原剂。题组五 电解质溶液中粒子数目的判断5.判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)25 时，pH13的1.0 L Ba(OH)2溶液中含有的OH数目为0.2NA。()(2)常温下，1 L 0.1 molL1 NH4Cl溶液中含有的NH数是0.1NA。()(3)300 mL 2 molL1蔗糖溶液中所含分子数为0.6NA。()(4)假设1 mol FeCl3完全转化为氢氧化铁胶体，则分散系中胶体微粒数为NA。()(5)25 时，1 mL H2O中所含OH数为1010NA。()(6)25 时，pH11的Na2CO3溶液中由水电离出的H的数目为103NA。()(7)25 时，1 L 1 molL1的Na2CO3溶液中含有阴离子数目为NA。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)突破方法5突破此类题目的陷阱，关键在于审题：(1)是否有弱电解质的电离或弱离子的水解。(2)是否指明了溶液的体积。(3)是否忽略了H2O分子的存在。(4)是否注意了胶体的特征。题组六 阿伏加德罗常数的应用与“隐含反应”6.判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)在密闭容器中加入1.5 mol H2和0.5 mol N2，充分反应后得到NH3分子数为NA。()(2)标准状况下，2.24 L Cl2溶于水，转移的电子数目为0.1NA。()(3) 常温下含有NA个NO2、N2O4分子的混合气体，降温至标准状况，其体积小于22.4 L。()(4)标况下，22.4 L NO与11.2 L O2混合后气体的分子数为2NA。()(5)某密闭容器中有2 mol SO2和1 mol O2，在一定条件下充分反应，转移的电子数为4NA。()(6)常温下，2.7 g铝片投入足量的浓硫酸中，铝失去的电子数为0.3NA。()(7)100 mL 10.0 molL1浓盐酸与足量MnO2共热反应，生成Cl2分子的数目为0.25NA。()(8)标准状况下，将2.24 L Cl2溶于水，可得到HClO分子的数目是0.1NA。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)突破方法6一些物质间的变化具有一定的隐蔽性，注意挖掘隐含变化。常见的隐含反应有可逆反应和特殊浓度的反应。如：(1)2SO2O22SO32NO2N2O4N23H22NH3Cl2H2OHClHClONH3H2ONH3H2ONHOH均为可逆反应。(2)MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2OCu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O必须是浓HCl、浓H2SO4，否则不反应。(3)Al、Fe常温下遇浓H2SO4、浓HNO3钝化。热点题型的解题技巧：气体质量、体积的测定在实验及生产中的应用 气体质量、体积的测定是高中化学定量实验中最常见的实验方法，真正理解气体体积、质量测量的原理，要以阿伏加德罗定律为基础，分析实验仪器直接或间接测得气体体积，在高考实验题中相关实验会有所创新，但基本原理大致相同，预计今后的高考中仍会是重要的热点。真题呈现2020北京高考碳、硫的含量影响钢铁性能。碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体，再用测碳、测硫装置进行测定。(1)采用装置A，在高温下将x克钢样中碳、硫转化为CO2、SO2。气体a的成分是_。若钢样中硫以FeS形式存在，A中反应：3FeS5O21_3_。(2)将气体a通入测硫装置中(如右图)，采用滴定法测定硫的含量。 H2O2氧化SO2的化学方程式： _。 用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗z mL NaOH溶液。若消耗1 mL NaOH溶液相当于硫的质量为y克，则该钢样中硫的质量分数：_。(3)将气体a通入测碳装置中(如下图)，采用重量法测定碳的含量。气体a通过B和C的目的是_。计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是_。答案(1)O2、SO2、CO2Fe3O4 SO2(2)H2O2SO2=H2SO4(3)排除SO2对CO2测定的干扰吸收CO2前、后吸收瓶的质量解析(1)钢样中碳、硫完全燃烧，由于氧气过量，因此气体a为SO2、CO2、O2。根据原子守恒配平化学方程式。(2)H2O2和SO2发生氧化还原反应，生成H2SO4。该钢样中硫的质量为yz，则硫的质量分数为。(3)该实验通过CO2吸收瓶增重的质量测定碳的质量。气体a通过B和C的作用是除去SO2，排除对CO2测定的干扰。确定CO2吸收瓶增重的质量，需要测定吸收瓶在吸收CO2前后的质量。方法指导1气体体积的测量 气体体积的测量一般把气体的体积转化为液体的体积进行测量，常见的形式有如下图A、B、C、D、E装置，均可通过读取液体体积来测量气体体积；也可以用注射器来收集气体直接读取气体的体积，如下图中的F装置。注意几点： (1)所收集的气体不溶于也不与所装液体反应。 (2)A装置测定前通过调整左右两管的高度使左管充满液体，且两管液面相平。 (3)应恢复到室温后再读数，A、D装置读数时要使两容器中的液面相平。2气体质量的测量气体质量的测量一般是用吸收剂将气体吸收，然后再称量，通过吸收前后装置质量的差，求算出气体的质量，常见的吸收装置：注意：(1)生成的气体是否全部被吸收。(2)空气、其他杂质气体是否对实验产生干扰。迁移发散高考还可能这样考1为了准确读取气体体积，读数时有哪些注意事项？提示气体体积的测量经常做为定量实验中的一步，气体体积的准确与否将直接决定实验结果的准确度，为了准确读取气体体积应注意以下三点：待气体冷却后再读取数据；调整液面高度，使量气管两侧液面相平再读数；眼睛平视凹液面最低点，不可仰视或俯视。2排水量气装置一般用于测量难溶于水的气体体积，若气体可溶于水如何测量气体体积？如NH3、Cl2。提示可以依据气体的性质，选择合适的溶液或其他溶剂代替水，如若测量Cl2体积可用饱和食盐水代替水，若测量NH3体积可在量气管中加入少量苯，以避免NH3溶于水。考题集训12020福建厦门质检为测定石灰石样品中碳酸钙(含SiO2杂质)的含量。现利用如图所示装置进行实验，充分反应后，测定装置C中生成的BaCO3沉淀的质量。下列说法正确的是()A装置A中药品应为浓硫酸B在BC之间应增添盛有饱和NaHCO3溶液的洗气装置，以除去氯化氢气体C为了测得C中生成的沉淀的质量，需经过过滤、洗涤、干燥、称量等操作D只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差，也可以确定碳酸钙的质量分数答案C解析装置A的作用是吸收空气中的二氧化碳，故装置A中药品应为NaOH溶液，A项错误；在BC之间增添除去氯化氢气体的装置，可用水溶液，但