2026高考化学一轮复习 第5讲 物质的量 气体摩尔体积学案

第5讲物质的量气体摩尔体积【复习目标】1.了解摩尔(mol)是物质的量的基本单位，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。2.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【微思考】6.02×1023和阿伏加德罗常数(NA)有怎样的关系？。提示：6.02×1023是个纯数值，没有任何物理意义，而阿伏加德罗常数(NA)是指1mol任何微粒所含的粒子数，国际上规定，1mol粒子集合体所含的粒子数约为6.02×10232.摩尔质量【正误判断】1.1molO2的质量与它的相对分子质量相等 ()2.氧化钙的摩尔质量为56g ()3.0.8g氦气中所含的原子数目约为1.204×1023 ()4.2mol水的摩尔质量是1mol水的摩尔质量的2倍 ()5.1molNaCl和1molHCl中含有相同数目的离子 ()6.17g－OH与17gOH－中所含电子数均为10NA ()答案：1.×2.×3.√4.×5.×6.×1.填空：(1)3g3He含有的中子数为。(2)常温常压下，124gP4()中所含P－P键数目为。(3)(2022·广东卷改编)1molCO中含有个电子。(4)(2022·海南卷改编)2.8g56Fe含有的中子数为。(5)amol的R2＋(R的核内中子数为N，质量数为A)的核外电子数为NA。答案：(1)NA(2)6NA(3)8.428×1024(4)1.5NA(5)a(A－N－2)解析：(1)3g3He即为1mol，1个3He含有的中子数为3－2＝1，则1mol3He含有的中子数为NA；(2)白磷分子是正四面体结构，1个分子中含有6个P－P键，124gP4是1mol，因此含有P－P键数目为6NA；(3)1个CO分子中有14个电子，1molCO含有14×6.02×1023个电子；(4)56Fe的质子数为26、中子数为56－26＝30，相对原子质量为56，n(56Fe)＝2.8g56g/mol＝0.05mol，所含中子为0.05mol×30＝1.5mol即1.5NA；(5)R2＋的核外电子数为(A－N－2)，amol的R2＋的核外电子数为a(2.(1)含6.02×1023个中子的37Li的质量是(2)4gD2和20g18O2的单质化合时最多能生成gD218(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)1.75(2)22(3)62g·mol－116学生用书⬇第27页3.最近材料科学家研究发现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(该晶体的摩尔质量为122g·mol－1)。答案：0.33NA0.26解析：晶体的摩尔质量为122g·mol－1，n＝12.2g122g·mol－1＝0.1mol，故氧原子数目＝0.1mol×(2＋1.3)NAmol－1＝0.33NA，n(H)＝0.1mol×计算判断物质中所含指定微粒数目的技巧弄清楚微粒与所给物质的关系：原子(电子)的物质的量＝分子(或特定组合)的物质的量×1个分子(或特定组合)中所含这种原子(电子)的个数。如：第3题中，Na0.35CoO2·1.3H2O是整体，计算对象氧原子、氢原子为部分，它们的关系为Na0.35CoO2·1.3H2O～3.3O～2.6H。考点二气体摩尔体积1.影响物质体积大小的因素2.气体摩尔体积【微思考1】标准状况下的Vm＝22.4L/mol，那么Vm＝22.4L/mol时也一定是标准状况吗？。提示：在标准状况下的Vm＝22.4L/mol，若在非标准状况下，气体摩尔体积也可能是22.4L/mol，因此Vm＝22.4L/mol时不一定是标准状况3.阿伏加德罗定律(1)内容：同温、同压下，同体积的任何气体具有相同的分子数或物质的量。(2)推论相同条件结论公式语言叙述T、p相同n1n同温、同压下，气体的体积与其物质的量成正比ρ1ρ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T、V相同p1p温度、体积相同的气体，其压强与其物质的量成正比【微思考2】(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。提示：(1)①1∶1②1∶1③2∶3④2∶3(2)①3∶2②3∶2③1∶1④3∶2n＝NNA＝mM＝1.在标准状况下，对下列四种气体，按要求完成填空。①6.72LCH4 ②3.01×1023个HCl分子③13.6gH2S ④0.2molNH3学生用书⬇第28页(1)体积最大的是(填序号，下同)；(2)密度最小的是；(3)质量最大的是；(4)氢原子个数最少的是。答案：(1)②(2)①(3)②(4)②以物质的量为中心计算的思维流程相对分子质量的计算2.(1)已知标准状况下，气体A的密度为2.857g·L－1，则气体A的相对分子质量为，可能是气体。(2)标准状况下，1.92g某气体的体积为672mL，则此气体的相对分子质量为。(3)在一定条件下，mgNH4HCO3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若所得混合气体的密度折合成标准状况为ρg·L－1，则混合气体的平均摩尔质量为(用含ρ的代数式表示)。③若在该条件下，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(用含a、b、c的代数式表示)。答案：(1)64SO2(2)64(3)①m2d6dg·mol－1②22.4ρg·mol－1③17a％＋44b％＋18c％解析：(1)M＝ρ×22.4L·mol－1≈64g·mol－1；(2)M＝1.92g672×10－3L×22.4L·mol－1＝64g·mol－1；(3)因为NH4HCO3(s)△NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(g)，①M(混)＝2d⇒n(混)＝m2dmol，M(NH4HCO3)＝2d×3g·mol－1＝6dg·mol－1；②M(混)＝22.4ρg·mol－1；③n(NH3)∶n(CO2)∶n(H2O)＝a％∶b％∶c％，M(混求气体摩尔质量的5种方法1.根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝m/n。2.根据标准状况下气体的密度(ρg·L－1)：M＝22.4ρg/mol。3.根据气体的相对密度(D＝ρ1/ρ2)：M1/M2＝D。4.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＝NA·mN5.对于混合气体，求其平均摩尔质量，上述算式仍然成立；还可以用下式计算：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)。阿伏加德罗定律的应用3.向三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体。(1)同温、同压、同体积时，三种气体的密度ρ(Ne)、ρ(H2)、ρ(O2)由大到小依次是。(2)温度、密度相同时，三种气体的压强p(Ne)、p(H2)、p(O2)由大到小依次是。(3)质量、温度、压强均相同时，三种气体的体积V(Ne)、V(H2)、V(O2)由大到小依次是。(4)温度、压强、体积均相同时，三种气体的质量m(Ne)、m(H2)、m(O2)由大到小依次是。答案：(1)ρ(O2)＞ρ(Ne)＞ρ(H2)(2)p(H2)＞p(Ne)＞p(O2)(3)V(H2)＞V(Ne)＞V(O2)(4)m(O2)＞m(Ne)＞m(H2)解析：(1)根据阿伏加德罗定律的推论，同温、同压时，气体的密度与摩尔质量成正比，所以ρ(O2)＞ρ(Ne)＞ρ(H2)。(2)温度、密度相同时，气体的压强与摩尔质量成反比，所以p(H2)＞p(Ne)＞p(O2)。(3)温度、压强均相同时，气体的体积与物质的量成正比；质量相同时，气体的物质的量与摩尔质量成反比，所以V(H2)＞V(Ne)＞V(O2)。(4)温度、压强、体积均相同时，气体的物质的量相同，则气体的质量与摩尔质量成正比，所以m(O2)＞m(Ne)＞m(H2)。4.一个密闭容器，中间有一可自由滑动的隔板(厚度不计)，将容器分成两部分，当左侧充入1molN2，右侧充入一定量的CO时，隔板处于如图位置(保持温度不变)，回答下列问题：(1)左侧与右侧的原子个数之比为；(2)右侧充入CO的质量为；(3)若改变右侧CO的充入量而使隔板处于容器正中间，保持温度不变，则应再充入CO的物质的量为mol。答案：(1)4∶1(2)7g(3)0.75解析：(2)设充入CO的物质的量为n，则1n＝41mol，n＝14所以m(CO)＝14mol×28g/mol＝7g(3)若使隔板处于中间，则两边充入N2与CO物质的量应相等，此时CO为1mol×14＝0.25mol，需再充入0.75molCO1.设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是()A.4.4gC2H4O中含有σ键数目最多为0.7NA(2023·浙江6月选考)B.1.7gH2O2中含有氧原子数为0.2NA(2023·浙江6月选考)C.1mol重水比1mol水多NA个质子(2020·全国Ⅲ卷)D.标准状况下，11.2LCl2通入水中，溶液中氯离子数为0.5NA(2023·浙江6月选考)答案：A解析：1个C2H4O中含有6个σ键和1个π键(乙醛)或7个σ键(环氧乙烷)，4.4gC2H4O的物质的量为0.1mol，则含有σ键数目最多为0.7NA，A正确；1.7gH2O2的物质的量为0.05mol，则含有氧原子数为0.1NA，B不正确；1mol重水和1mol水质子数相同，故C错误；标准状况下，11.2LCl2的物质的量为0.5mol，通入水中后只有一部分Cl2与水反应生成H＋、Cl－和HClO，所以溶液中氯离子数小于0.5NA，D不正确。学生用书⬇第29页2.设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是()A.11.2LCO2含π键数目为NA(2023·辽宁卷)B.1molSi含Si－Si的数目约为4NA(2023·湖北卷改编)C.0.1molKNO3晶体中含离子数目为0.2NA(2023·辽宁卷)D.0.1molCH3COOH与足量CH3CH2OH充分反应生成的CH3COOCH2CH3分子数目为0.1NA(2021·浙江1月选考)答案：C解析：1个CO2分子含有2个π键，题中没有说是标准状况下，气体摩尔体积未知，无法计算π键个数，A错误；在晶体硅中，每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形成空间网状结构，因此，平均每个Si形成2个共价键，1molSi含Si－Si的数目约为2NA，B错误。3.下列叙述正确的是()A.22.4L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA(2018·全国Ⅰ卷)B.同温同压下，O2和CO2的密度相同(2020·北京卷)C.标准状况下，2.24L乙醇中碳氢键的数目为0.5NA(2017·浙江4月选考)D.22.4L(标准状况)氮气中含7NA个中子(2020·全国Ⅲ卷)答案：A解析：氩气(18Ar)是单原子分子，标准状况下22.4L氩气是1mol，其中含有的质子数是18NA，A正确；同温同压下，ρ1ρ2＝M1M2，所以ρ(O2)ρ(CO2)＝3244，不相同，B错误；标准状况下，乙醇为非气体状态，C错误；标准状况下，22.4L(即1mol)714课时测评5物质的量气体摩尔体积对应学生(时间：45分钟满分：60分)(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)选择题1－10题，每小题3分，共30分。1.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C.“摩尔”是“物质的量”的单位D.1mol任何物质都含有约6.02×1023个原子答案：C解析：摩尔质量以“g/mol”为单位时，物质的摩尔质量的数值等于其相对分子(原子)质量，故A错误；“物质的量”是国际单位制中的一个基本物理量，故B错误；“摩尔”是“物质的量”的单位，故C正确；1mol任何物质都含有约6.02×1023个构成该物质的粒子，故D错误。2.CH4与Cl2光照条件下充分反应生成一系列卤代烃，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是()A.标准状况下，22.4LCHCl3含有的氯原子数为3NAB.标准状况下，22.4LCl2完全反应后得到的HCl分子数为2NAC.16gCH4与足量Cl2充分反应后得到的卤代烃分子总数为NAD.1molCH4和1molCl2充分反应可以得到CH3Cl的分子数为NA答案：C解析：标准状况下，三氯甲烷不是气态，无法使用22.4L/mol计算物质的量，选项A错误；标准状况下，22.4LCl2与CH4完全反应，无论生成哪种卤代烃，每消耗1molCl2生成1molHCl，所以得到HCl分子数为NA，选项B错误；根据碳原子守恒，16gCH4为1mol，与足量Cl2充分反应后得到的卤代烃分子总数为NA，选项C正确；甲烷和氯气发生多步反应，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和HCl，无法计算得到的CH3Cl的分子数，选项D错误。3.(2024·四川成都高三阶段练习)设NA为阿伏加德罗常数的值，如果ag某气体的分子数为p，则bg该气体在标准状况下的体积VL约为()A.22.4pbC.22.4N答案：A解析：ag某气体的分子数为p，则其摩尔质量为apNAg/mol＝NAapg/mol，所以bg气体在标准状况下的体积为bgNAap4.(2024·河南郑州阶段练习)NH4N3(叠氮化铵)易发生分解反应生成N2和H2，且两种气体的物质的量相等。若得到NH4N3的分解产物(简称a)28g，则下列关于a的说法错误的是()A.a中两种气体的体积(同温同压)比为1∶1B.a中两种气体的质量比为14∶1C.a的密度为1.25g·L－1D.a的平均摩尔质量为15g·mol－1答案：C解析：同温同压下，气体体积与物质的量成正比，两种气体的体积(同温同压)比为1∶1，A正确；m(N2)m(H2)＝n(N2)M(N2)n(H2)M(H2)＝11×282＝141，两种气体的质量比为14∶1，B正确；a气体的质量确定，但一定物质的量的气体体积与温度5.(2024·江西赣州高三开学考试)稀有气体的不活泼性是相对的，在一定条件下它们也可和某些物质(如F2等)发生化学反应。若将1.5molXe和7.5molF2加入一定体积的容器中，于400℃和2633kPa压强下加热数小时，然后迅速冷却至25℃，容器内除得到一种无色晶体外，还余下4.5molF2。则所得产物中，氙与氟的原子个数比和该产物的分子式的说法正确的是()A.1∶2XeF2 B.1∶4XeF4C.1∶2Xe2F4 D.1∶4无法确定分子式答案：D解析：根据质量守恒定律解题。7.5mol氟气反应剩余4.5mol氟气，反应了3mol氟气，1.5molXe与3mol氟气反应生成物中Xe原子与氟原子物质的量之比为1.5∶(3×2)＝1∶4，故产物的最简式为XeF4，分子式无法确定。6.(2024·山东泰安高三阶段练习)一定温度和压强下，用mg的CH4、CO2、O2、SO2四种气体分别吹出四个体积大小不同的气球(如图)，下列说法中正确的是()A.气球①中装的是CH4B.气球①和气球③中气体分子数相等C.气球①和气球④中气体物质的量之比为4∶1D.气球③和气球④中气体密度之比为2∶1答案：D解析：根据n＝mM，V＝n·Vm，则气体体积与摩尔质量成反比，因此气球①中装的是SO2，故A错误；根据V＝n·Vm，得到气球①中分子数比气球③中气体分子数少，故B错误；气球①装的是SO2，气球④装的是CH4，根据n＝mM，V＝n·Vm，气球①和气球④中气体物质的量之比为1∶4，故C错误；气球③装的是O2，气球④装的是CH4，根据密度之比等于摩尔质量之比，气球③和气球④中气体密度之比为2∶1，故7.(2025·海南农垦中学期末)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。试根据甲、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)＞M(乙)，则分子数：甲＞乙B.若M(甲)＜M(乙)，则气体摩尔体积：甲＞乙C.若M(甲)＜M(乙)，则气体的压强：甲＞乙D.若M(甲)＞M(乙)，则气体体积：甲＜乙答案：C解析：根据n＝mM，若M(甲)＞M(乙)，则n(甲)＜n(乙)，则气体的分子数：甲＜乙，A错误；根据n＝mM，若M(甲)＜M(乙)，则n(甲)＞n(乙)，气体的密度、质量相等，甲、乙两种气体的体积相等，气体摩尔体积Vm＝Vn，则气体摩尔体积：甲＜乙，B错误；根据n＝mM，若M(甲)＜M(乙)，则n(甲)＞n(乙)，气体的密度、质量相等，甲、乙两种气体的体积相等，温度相同，由pV＝nRT可知，气体的压强：甲＞乙，C正确；气体的密度、质量相等，甲、8.(2024·重庆期中)某密闭刚性容器由可动活塞隔成甲、乙两室，室温下向甲中充入由H2和O2组成的混合气体19g，向乙中充入1mol空气，此时活塞的位置如图所示。下列有关说法正确的是()A.甲室混合气体的分子总数为3NAB.甲室H2、O2的物质的量之比为1∶3C.甲室混合气体的密度是同温同压下H2密度的9.5倍D.若将甲室气体点燃引爆并恢复至室温，忽略生成水的体积，活塞最终停留在刻度2处答案：D解析：同温同压，气体的体积之比等于物质的量之比。室温下向甲中充入由H2和O2组成的混合气体19g，向乙中充入1mol空气，根据题图，H2和O2的总物质的量为2mol，则甲室混合气体的分子总数为2NA，A错误；总质量为19g，设氢气的物质的量为xmol、氧气的物质的量为ymol，x＋y=22x+32y=19，则x＝1.5、y＝0.5，甲室H2、O2的物质的量之比为3∶1，B错误；甲室气体的平均摩尔质量为19g2mol＝9.5g/mol，同温同压，气体密度之比等于摩尔质量之比，甲室混合气体的密度是同温同压下H2密度的4.75倍，C错误；若将甲室气体点燃引爆并恢复至室温，发生反应2H2＋O22H2O，反应后剩余0.5mol9.(2025·湖北荆州期末)在一个恒温、恒容的密闭容器中，有两个可左右自由滑动的密封隔板(a、b)，将容器分成三部分，已知充入的三种气体的质量相等，当隔板静止时，容器内三种气体所占的体积如图所示。下列说法中错误的是()A.分子数目：N(X)＝N(Z)＝2N(Y)B.若Y是SO2，则X可能是O2C.气体密度：ρ(X)＝ρ(Z)＝2ρ(Y)D.X和Y分子中含有的原子数可能相等答案：C解析：由题给信息可知，图中X、Y、Z三种气体的压强、温度分别相等，V(X)＝V(Z)＝2V(Y)，由阿伏加德罗定律可知，n(X)＝n(Z)＝2n(Y)，所以分子数目N(X)＝N(Z)＝2N(Y)，A正确；由于三种气体的质量相等，若Y是SO2，X是O2，则符合二氧化硫和氧气的物质的量之比为164∶132＝1∶2，符合n(X)＝2n(Y)，B正确；由ρ＝mV可知，三种气体的密度：2ρ(X)＝2ρ(Z)＝ρ(Y)，C错误；若Y分子中原子数为X分子中原子数的2倍，则X和Y分子中含有的原子数相等10.(2024·湖南长沙开学考试)同温同压下，质量忽略不计的两气球A和B，分别充入X气体和Y气体，且充气后两气球的体积相同。若相同条件下，A气球放在CO中下沉，B气球放在O2中上浮。下列叙述或表示正确的是()A.X气体的相对分子质量比Y气体的相对分子质量大B.X可能是CO2，Y可能是CH4C.X气体的密度小于Y气体的密度D.充气后A气球质量比B气球质量大答案：B解析：A球放在CO中下沉，B气球放在O2中上浮，说明X气体的密度比一氧化碳的密度大，Y气体的密度小于氧气的密度，根据ρ＝M/Vm知，同温同压下，密度与摩尔质量成正比，所以X的相对分子质量大于28，Y的相对分子质量小于32，但X气体的相对分子质量不一定比Y大，A错误；CO2的相对分子质量为44，甲烷的相对分子质量为16，所以X可能是CO2，Y可能是甲烷，B正确；X的密度大于CO的密度，但不一定小于Y的密度，C错误；相同条件下，等体积的两种气体其物质的量相等，因为X、Y摩尔质量相对大小未知，所以无法确定其质量相对大小，D错误。11.(8分)(2024·贵州六盘水高三阶段练习)如图所示，一密闭容器被无摩擦、可滑动的两隔板a和b分成甲、乙两室。标准状况下，在乙室中充入0.6molHCl，甲室中充入NH3、H2的混合气体，静止时隔板位置如图。已知甲、乙两室中气体的质量之差为10.9g。(1)甲室中气体的物质的量为mol。(2)甲室中气体的质量为g。(3)甲室中NH3、H2的平均相对分子质量为。(4)经过查资料知道HCl＋NH3NH4Cl(NH4Cl常温下是固体)，如果将隔板a去掉，当HCl与NH3完全反应后，隔板b将静置于刻度“”处(填数字)答案：(1)1(2)11(3)11(4)2解析：(1)同温同压下，气体的物质的量之比等于其体积之比，由题图可知甲室中气体的物质的量为5×0.6mol3＝1mol。(2)乙室中HCl气体的质量为0.6mol×36.5g·mol－1＝21.9g，则甲室中气体的质量为21.9g－10.9g＝11g。(3)甲室中气体的物质的量为1mol，质量为11g，平均摩尔质量为11g·mol－1，则甲室中NH3、H2的平均相对分子质量为11。(4)设甲室中氨气的物质的量为x，氢气的物质的量为y，根据其物质的量、质量列方程组为x＋y＝1mol，17g·mol－1×x＋2g·mol－1×y＝11g，可得x＝0.6mol、y＝0.4mol；如果将隔板a去掉，0.6molHCl与0.6molNH3恰好完全反应生成氯化铵固体，剩余H2的物质的量为0.4mol，同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比，所以隔板b将会左移至刻度“12.(8分)(2024·河南郑州高三阶段练习)某研究性学习小组同学为了探究“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”，他们以教材中相关【科学探究】为基础，设计了如下实验装置并记录相关实验数据。【实验装置】【部分实验数据】温度压强时间水槽中H2O的质量H2体积O2体积30℃101kPa0300g0030℃101kPa4分钟298.2g1.243L请回答下列问题：(1)4分钟时H2、O2的物质的量分别是mol、mol。(2)该温度下，气体摩尔体积是。(3)下列叙述不正确的是(填字母)。A.气体摩尔体积与气体的温度相关B.在该实验条件下，3molO2的气体摩尔体积为74.58L·mol－1C.同温、同压下，2molCO、CO2混合气体和2molO2的体积相同D.该实验条件下，O2的密度为1.287g·L－1答案：(1)0.10.05(2)24.86L·mol－1(3)B解析：(1)4分钟时水槽中H2O减轻的质量为300g－298.2g＝1.8g，根据反应：2H2O通电2H2↑＋O2↑可知，消耗1.8g(0.1mol)H2O得到0.1molH2、0.05molO2。(2)0.05molO2的体积为1.243L，所以气体摩尔体积为1.243