2024高考化学一轮复习第1讲物质的量气体摩尔体积教案鲁科版

PAGE13-第1讲物质的量气体摩尔体积[考纲要求]1.了解摩尔(mol)是物质的量的基本单位，并能用于进行简洁的化学计算。2.了解物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数的含义。3.依据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。考点一物质的量摩尔质量1．物质的量(1)含义：表示含有肯定数目粒子的集合体。是国际单位制中七个基本物理量之一，符号为n。(2)单位：摩尔，简称摩，符号为mol。是国际单位制中七个基本单位之一。(3)国际上规定：1mol任何物质所含有的微粒数与0.012_kg12C所含的碳原子数相同，约为6.02×1023。2．阿伏加德罗常数(1)含义：1mol任何粒子所含的粒子数，符号为NA。(2)NA≈6.02×1023mol－1。(3)物质的量(n)、阿伏加德罗常数(NA)和微粒数(N)之间的关系为n＝eq\f(N,NA)。3．摩尔质量(1)含义：单位物质的量的物质所具有的质量，符号为M，单位为g·mol－1。(2)数值：当微粒的摩尔质量以g·mol－1为单位时，数值上与该微粒的相对原子(分子)质量相等。(3)物质的量(n)、质量(m)和摩尔质量(M)之间的关系为n＝eq\f(m,M)。1．推断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)摩尔是表示物质的量多少的基本物理量()(2)物质的量就是1mol物质的质量()(3)0.012kg12C中含有约6.02×1023个碳原子()(4)1molH2O中含有2mol氢和1mol氧()(5)氢氧化钠的摩尔质量是40g()(6)2mol水的摩尔质量是1mol水的摩尔质量的2倍()(7)18g水含有10NA个质子()(8)1molOH－的质量为17g·mol－1()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×(7)√(8)×2．H2SO4的相对分子质量为________；摩尔质量为________；1molH2SO4的质量为__________；1个硫酸分子的质量为______。(用NA表示，其中NA表示阿伏加德罗常数的值)答案：9898g·mol－198geq\f(98,NA)g1．填空答案：6.02×10231.204×10246.02×10231mol2mol2．标准状况下有①0.112L水②0.5NA个HCl分子③25.6gSO2气体④0.2mol氨气⑤2mol氦气⑥6.02×1023个白磷分子，所含原子个数从大到小的依次为____________。答案：①>⑥>⑤>③>②>④3．(1)含6.02×1023个中子的eq\o\al(7,3)Li的质量是________g。(2)4gD2和20g18O2的单质化合时最多能生成________gDeq\o\al(18,2)O。(3)若12.4gNa2X中含有0.4mol钠离子，Na2X的摩尔质量是________，X的相对原子质量是________。答案：(1)eq\f(7,4)(2)22(3)62g·mol－1164．最近材料科学家探讨发觉了首例带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。据报道，该晶体的化学式为Na0.35CoO2·1.3H2O。若用NA表示阿伏加德罗常数的值，试计算12.2g该晶体中含有的氧原子数为________，氢原子的物质的量为________mol。解析：晶体的摩尔质量为122g·mol－1，n＝eq\f(12.2g,122g·mol－1)＝0.1mol，故氧原子数目＝0.1mol×(2＋1.3)NAmol－1＝0.33NA，n(H)＝0.1mol×1.3×2＝0.26mol。答案：0.33NA0.26考点二气体摩尔体积阿伏加德罗定律1．影响物质体积的因素2．气体摩尔体积(1)含义：在肯定温度和压强下，单位物质的量的气体所占有的体积。(2)符号与单位：符号为Vm，单位为L·mol－1(或m3·mol－1)。(3)特例：标准状况是指0_℃和101__kPa，此状况下，气体摩尔体积约为22.4_L·mol－1。(4)与物质的量、气体体积之间的关系：n＝eq\f(V,Vm)。3．阿伏加德罗定律(1)阿伏加德罗定律——“三同”定“一同”eq\b\lc\\rc\|(\a\vs4\al\co1(\x(相同温度)—,\x(相同压强)—,\x(相同体积)—))eq\f(任何气体,)eq\x(\a\al(所含分子,数相同))⇒eq\x(\a\al(物质的,量相同))(2)阿伏加德罗定律的推论——“两同”定“比例”条件结论类型一同温同压V1/V2＝n1/n2ρ1/ρ2＝M1/M2类型二同温同容p1/p2＝n1/n2注：以上用到的符号ρ为密度、p为压强、n为物质的量、M为摩尔质量、V为气体体积(1)阿伏加德罗定律适用于任何气体(包括混合气体)。(2)应用阿伏加德罗定律及推论时不宜死记硬背，要熟记相关化学计量的定义式，并结合相互关系进行推导(可通过pV＝nRT及n＝eq\f(m,M)、ρ＝eq\f(m,V)导出)。1．推断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)在标准状况下，1molO2与1molSO3的体积相同()(2)在标准状况下，1mol气体的体积约是22.4L，在非标准状况下，1mol气体的体积则肯定不是22.4L()(3)标准状况下，氢气的气体摩尔体积为22.4L()(4)在相同条件下，相同物质的量的CO、N2的混合气体与O2的分子个数相同，原子个数也相同()(5)同温同体积条件下，等质量的SO2和O2对应的压强之比为1∶2()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√2．由阿伏加德罗常数(NA)和一个水分子的质量(m水)、一个水分子的体积(V水)不能确定的物理量是________。①1摩尔水的质量②1摩尔水蒸气的质量③1摩尔水蒸气的体积答案：③3．(1)等物质的量的C2H4和C3H6中：①所含的分子数目之比为________；②相同条件下体积之比为________；③所含的原子总数目之比为________；④相同条件下的密度之比为________。(2)等质量的C2H4和C3H6中：①所含的分子数目之比为________；②相同条件下体积之比为________；③所含的原子总数目之比为________；④相同温度和体积时，压强之比为________。答案：(1)①1∶1②1∶1③2∶3④2∶3(2)①3∶2②3∶2③1∶1④3∶2题组一涉及“气体摩尔体积”的有关计算1．在标准状况下，对下列四种气体的描述正确的是()①6.72LCH4②3.01×1023个HCl分子③13.6gH2S④0.2molNH3a．体积②>③>①>④ b．密度②>③>④>①c．质量②>③>①>④ d．氢原子个数①>③>④>②A．仅abc B．仅bcdC．仅abd D．abcdD[先把题中供应的量都分别转化为各物质的物质的量，然后再比较它们的体积、密度等。标准状况下6.72LCH4的物质的量为0.3mol,3.01×1023个HCl分子的物质的量为0.5mol，13.6gH2S的物质的量为0.4mol，然后进行比较即可得出结论。]2．设NA为阿伏加德罗常数的值，假如ag某双原子分子气体的分子数为p，则bg该气体在标准状况下的体积V(L)是()A.eq\f(22.4ap,bNA) B．eq\f(22.4ab,pNA)C．eq\f(22.4a,bNA) D．eq\f(22.4pb,aNA)D[ag该双原子分子气体的分子数为p，则bg该气体的分子数为eq\f(bp,a)，可得bg该气体的物质的量为eq\f(bp,aNA)(mol)，则bg该气体在标准状况下的体积为eq\f(22.4pb,aNA)(L)。]题组二阿伏加德罗定律及推论的应用3．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∶13C．质量之比为1∶1∶1 D．原子数之比为1∶1∶1B[A项，三种气体分子的质子数分别为14、14、14，质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，物质的量相等，等温等压下，气体的体积与其物质的量成正比，所以三者体积之比为1∶1∶1，错误；B项，CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·mol－1、28g·mol－1、26g·mol－1，等温等压下，气体摩尔体积相同，依据ρ＝eq\f(nM,nVm)＝eq\f(M,Vm)知，密度与摩尔质量成正比，则密度之比为28∶28∶26＝14∶14∶13，正确；C项，三种气体分子的物质的量相等，CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·mol－1、28g·mol－1、26g·mol－1，依据m＝nM知：质量之比与摩尔质量成正比为28∶28∶26＝14∶14∶13，错误；D项，1分子CO、N2、C2H2分别含原子数为2、2、4，所以三种气体原子数之比为1∶1∶2，错误。]4．如图有三只气球，其中VA＝VB＝1.12L。(1)A、B中气体的物质的量________(填“肯定”或“不肯定”)是0.05mol。(2)标准状况下，A、B气球中的分子个数比为________。(3)相同温度和压强下，A、C气球中气体的质量相等，则V(A)∶V(B)＝________。答案：(1)不肯定(2)1∶1(3)2∶1题组三气体摩尔质量的计算5．长征系列运载火箭的燃料之一是某液体化合物X2Y4。16gX2Y4在肯定量的O2中恰好完全燃烧，反应的化学方程式为X2Y4(l)＋O2(g)=X2(g)＋2Y2O(l)。冷却后标准状况下测得生成物X2的体积为11.2L，其密度为1.25g·L－1，则：(1)反应前O2的体积(标准状况下)为________，其物质的量为________mol。(2)X2的摩尔质量为________，Y元素的名称是________。解析：(1)由化学方程式可知，反应前O2的体积与生成的X2气体体积相同，为11.2L，其物质的量为eq\f(11.2L,22.4L·mol－1)＝0.5mol。(2)X2的摩尔质量为1.25g·L－1×22.4L·mol－1＝28g·mol－1，X2Y4的摩尔质量为eq\f(16g,0.5mol)＝32g·mol－1，故X为氮元素，Y为氢元素。答案：(1)11.2L0.5(2)28g·mol－1氢6．CO和CO2的混合气体18g，完全燃烧后测得CO2体积为11.2L(标准状况)，(1)混合气体中CO的质量是________g；(2)混合气体中CO2在标准状况下的体积是________L；(3)混合气体在标准状况下的密度是________g·L－1；(4)混合气体的平均摩尔质量是________g·mol－1。解析：CO燃烧发生反应：2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2CO2，CO的体积与生成CO2的体积相等，燃烧后CO2的总体积为11.2L，故18gCO和CO2的混合气体的总体积为11.2L，在标准状况下，18gCO和CO2的混合气体的物质的量为0.5mol，设CO的物质的量为xmol，CO2的物质的量为ymol，则eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(28x＋44y＝18,x＋y＝\f(11.2L,22.4L·mol－1)))，解得x＝0.25，y＝0.25。(1)混合气体中CO的质量＝28g·mol－1×0.25mol＝7g；(2)故原混合气体中，CO2的体积为0.25mol×22.4L·mol－1＝5.6L；(3)原混合气体的密度＝eq\f(18g,11.2L)≈1.61g·L－1；(4)解法一：eq\x\to(M)＝ρ·22.4L·mol－1＝1．61g·L－1×22.4L·mol－1≈36g·mol－1；解法二：eq\x\to(M)＝eq\f(18g,\f(11.2,22.4)mol)＝36g·mol－1；解法三：eq\x\to(M)＝28g·mol－1×50%＋44g·mol－1×50%＝36g·mol－1；故平均摩尔质量为36g·mol－1。答案：(1)7(2)5.6(3)1.61(4)36求解气体摩尔质量“五”方法(1)依据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝m/n。(2)依据标准状况下气体的密度(ρg·L－1)：M＝22.4ρL/mol。(3)依据气体的相对密度(D＝ρ1/ρ2)：M1/M2＝D。(4)依据肯定质量(m)的物质中微粒数目(N)和阿伏加德罗常数(NA)：M＝NA·eq\f(m,N)。(5)对于混合气体，求其平均摩尔质量，上述算式仍旧成立；还可以用下式计算：eq\x\to(M)＝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)。阿伏加德罗常数的综合应用一、22.4L·mol－1的适用条件及物质的聚集状态[集训1]推断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)2.24LCO2中含有的原子数为0.3NA()(2)常温下11.2L甲烷气体含有的甲烷分子数为0.5NA()(3)标准状况下，2.24L氨水含有NH3分子数为0.1NA()(4)标准状况下，22.4LSO3中含有SO3分子数为1NA()(5)标准状况下，22.4L氧气、氮气和CO的混合气体中含有2NA个原子()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√抓“两看”突破一看“气体”是否处在“标准状况”。二看“标准状况”下，物质是否为“气体”(如CCl4、H2O、溴、SO3、己烷、HF、苯等在标准状态下不为气体)eq\o(。,\s\do4(,))二、物质的量或质量与状况[集训2]推断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)常温常压下，3.2gO2所含的原子数为0.2NA()(2)标准状况下，18gH2O所含的氧原子数目为NA()(3)室温下，1molCH4中含有5NA原子()(4)常温常压下，1molCO2与SO2的混合气体中含氧原子数为2NA()答案：(1)√(2)√(3)√(4)√排“干扰”突破给出非标准状况下气体的物质的量或质量，干扰学生的正确推断，误以为无法求解物质所含的粒子数，事实上，此时物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关eq\o(。,\s\do4(,))三、物质的组成与结构[集训3]推断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)在常温常压下，18gH2O与18gD2O所含电子数均为10NA()(2)17g—OH与17gOH－所含电子数均为10NA()(3)30gSiO2中含有硅氧键个数为1NA()(4)32g甲醇中所含共价键数目为5NA()(5)常温常压下，32gO2和O3的混合气体中含有的原子数为2NA()(6)56g乙烯中所含共用电子对数目为12NA()(7)78g苯中含有3NA碳碳双键()(8)60℃时，92gNO2与N2O4的混合气体中含有的原子总数为6NA()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)√(7)×(8)√记“组成”突破(1)记特别物质中所含微粒的数目，如Ne、D2O、18O2、—OH、OH－等。(2)记最简式相同的物质，如NO2和N2O4、乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)等。(3)记摩尔质量相同的物质，如N2、CO、C2H4等。(4)记物质中所含化学键的数目，如H2O2、CnH2n＋2中化学键的数目分别为3、3n＋1。四、电解质溶液中粒子数目的推断[集训4]推断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)0.1L3.0mol·L－1的NH4NO3溶液中含有的NHeq\o\al(＋,4)的数目为0.3NA()(2)等体积、等物质的量浓度的NaCl和KCl溶液中，阴、阳离子数目之和均为2NA()(3)0.1mol·L－1的NaHSO4溶液中，阳离子的数目之和为0.2NA()(4)25℃时，pH＝13的1.0LBa(OH)2溶液中含有的OH－数目为0.2NA()(5)1L0.1mol·L－1的Na2CO3溶液中所含氧原子数目为0.3NA()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×审准“题目”突破(1)是否存在弱电解质的电离或盐类水解。(2)已知浓度，是否指明体积，用好公式n＝cV。(3)在推断溶液中微粒总数时，是否忽视溶剂水eq\o(。,\s\do4(,))五、物质转化中的“隐含反应”[集训5]推断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)50mL12mol·L－1盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为0.3NA()(2)常温下，密闭容器中2molNO与1molO2充分反应，产物的分子数为2NA()(3)常温下，56g铁片投入足量浓H2SO4中生成NA个SO2分子()(4)肯定条件下合成氨反应，用1.5molH2和0.5molN2，充分反应后可得到NH3分子数为NA()(5)1L0.01mol·L－1KAl(SO4)2溶液中含有的阳离子数大于0.02NA()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√记“隐含反应”突破(1)2SO2＋O2eq\o(⇌,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO32NO2⇌N2O4N2＋3H2eq\o(⇌,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3(2)Cl2＋H2O⇌HCl＋HClO(3)NH3＋H2O⇌NH3·H2O⇌NHeq\o\al(＋,4)＋OH－(4)H2＋I2eq\o(⇌,\s\up7(△))2Heq\o(I,\s\do4(,))六、氧化还原反应中电子转移数目的推断[集训6]推断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)5.6g铁粉与硝酸反应失去的电子数肯定为0.3NA()(2)0.1molZn与含0.1molHCl的盐酸充分反应，转移的电子数目为0.2NA()(3)1molNa与足量O2反应，生成Na2O和Na2O2的混合物，转移的电子数为NA()(4)1molNa2O2与足量CO2充分反应转移的电子数为2NA()(5)向FeI2溶液中通入适量Cl2，当有1molFe2＋被氧化时，共转移的电子的数目为NA()(6)1molCl2参与反应转移电子数肯定为2NA()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×抓“反应”突破熟记常考氧化还原反应转移的电子数(其他反应物均过量)气体体积的测定气体体积的测定既可通过测量气体排出的液体体积来确定(二者体积值相等)，也可干脆测量收集的气体体积。测量气体体积的常用方法：(1)干脆测量法。如图A、B、C、D、E均是干脆测量气体体积的装置。测量前A装置可先通过调整左右两管的高度使左管(有刻度)充溢液体，且两管液面相平。C装置则是干脆将一种反应物置于倒置的量筒中，另一反应物置于水槽中，二者反应产生的气体可以干脆测量。D装置：用于测量混合气体中被汲取(或不被汲取)的气体的体积。读数时，球形容器和量气管液面相平，量气管内增加的水的体积等于被反应管汲取后剩余气体的体积。解答该量气装置读数时的答题模板：①将××××复原至室温。②调整×××与×××两端液面相平。③视线与×××在同一水平线上。E装置：干脆测量固液反应产生气体的体积，留意应复原至室温后，读取注射器中气体的体积(一般适合滴加液体量比较少的气体体积测量)。(2)间接测量法。如F装置是通过测量气体排出的液体体积来确定气体体积。[集训]欲测定金属镁的相对原子质量，请利用下图给定的仪器组成一套试验装置(每个仪器只能运用一次，假设气体的体积可看作标准状况下的体积)。填写下列各项(气流从左到右)：(1)各种仪器连接的先后依次是________接________、________接________、________接________、________接________(用小写字母表示)。(2)连接好仪器后，要进行的操作有以下几步，其先后依次是________(填序号)。①待仪器B中的温度复原至室温时，测得量筒C中水的体积为VamL；②擦掉镁条表面的氧化膜，将其置于天平上衡量，得质量为mg ，并将其投入试管B中的带孔隔板上；③检查装置的气密性；④旋开装置A上分液漏斗的活塞，使其的水顺当流下，当镁完全溶解时再关闭这个活塞，这时A中共放入水VbmL。(3)依据试验数据可算出金属镁的相对原子质量，其数学表达式为____________________。(4)若试管B的温度未冷却至室温，就读出量筒C中水的体积，这将会使所测定镁的相对原子质量数据________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(5)细致分析上述试验装置后，经探讨认为结果会有误差，于是又设计了如下图所示的试验装置。①装置中导管a的作用是__________________________________________________________________________________________________________________________。②试验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1mL、V2mL。则产生氢气的体积为__________mL。答案：(1)ahgbcfed(2)③②④①(3)eq\f(22.4×1000m,Va－Vb)(4)偏小(5)①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺当滴下；可以消退由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差②V1－V21．(2024·全国卷Ⅱ，8)已知NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是()A．3g3He含有的中子数为1NAB．1L0.1mol·L－1磷酸钠溶液含有的POeq\o\al(3－,4)数目为0.1NAC．1molK2Cr2O7被还原为Cr3＋转移的电子数为6NAD．48g正丁烷和10g异丁烷的混合物中共价键数目为13NAB[本题考查阿伏加德罗常数的应用，考查的核心素养是宏观辨识与微观探析。3g3He的物质的量为1mol，每个3He含1个中子，则1mol3He含1mol中子，A项正确；该溶液中含0.1molNa3PO4，由于部分POeq\o\al(3－,4)水解，故溶液中POeq\o\al(3－,4)的数目小于0.1NA，B项错误；K2Cr2O7中Cr元素为＋6价，1molK2Cr2O7被还原成Cr3＋时，得到6mol电子，C项正确；正丁烷和异丁烷互为同分异构体，每个分子中均含10个C—H键和3个C—C键，即每个分子中含13个共价键，则48g正丁烷和10g异丁烷的混合物中含13mol共价键，D项正确。]2．(2024·全国卷Ⅰ，10)NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是()A．16.25gFeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NAB．22.4L(标准状况)氩气含有的质子数为18NAC．92.0g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NAD．1.0molCH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NAB[B对：氩气是单原子分子，标准状况下，22.4L氩气的物质的量为1mol，含有的质子数为18NA。A错：Fe(OH)3胶体粒子是若干个Fe(OH)3分子的集合体。C错：92.0g甘油的物质的量为1mol，每个甘油分子含有3个羟基，所以1mol甘油含有的羟基数为3.0NA。D错：CH4与Cl2发生取代反应生成的有机物除了CH3Cl以外，还有CH2Cl2、CHCl3和CCl4，生成的CH3Cl分子数小于1.0NA。]3．(2024·全国卷Ⅱ，11)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，124gP4中所含P—P键数目为4NAB．100mL1mol·L－1FeCl3溶液中所含Fe3＋的数目为0.1NAC．标准状况下，11.2L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NAD．密闭容器中，2molSO2和1molO2催化反应后分子总数为2NAC[C对：标准状况下，11.2L甲烷和乙烯混合物的物质的量为0.5mol，每个甲烷和乙烯分子都含有4个氢原子，所以含有氢原子数目为2NA。A错：124gP4的物质的量为1mol，每个P4分子中含有6个P—P键，所以含有P—P键数目为6NA。B错：Fe3＋在水溶液中能发生水解，100mL1mol·L－1FeCl3溶液中所含F