第1讲　物质的量　气体摩尔体积学案

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1.物质的量
(1)物质的量(n)
物质的量表示含有一定数目粒子的集合体,用来描述的对象是① 微观 粒子,如分子、原子、离子、电子、质子、中子等。
(2)阿伏加德罗常数(NA)
1 ml粒子集合体所含的粒子数叫做② 阿伏加德罗常数 ,符号为NA,单位为③ ml-1 ,数值约为6.02×1023。
(3)n、N、NA之间的关系:④ n=NNA 。
(4)规范表示:
X ml H2SO4
↓ ↓ ↓
数值 单位 指定微粒符号或微粒名称
▶思考1 1 ml氧就是1 ml O2吗?
提示 不是。1 ml氧这种说法不规范,指代不明。
2.摩尔质量
概念—⑤ 单位物质的量 的物质所具有的质量
||
符号—⑥ M
||
单位—⑦ g·ml-1或g/ml
||
数值—以g·ml-1为单位时,数值与该粒子的
⑧ 相对原子质量或相对分子质量相等
||
关系—物质的量、质量、摩尔质量的关系:⑨ n=mM
▶思考2 1摩尔物质的质量,与物质的摩尔质量等同吗?
提示 不等同。1摩尔物质的质量,指的是质量,单位是g;物质的摩尔质量是指单位物质的量的物质所具有的质量,单位是g·ml-1。
3.气体摩尔体积
(1)影响物质体积的因素
物质的体积
(2)气体摩尔体积
▶思考3 标准状况下,1 ml气体的体积约为22.4 L,当1 ml气体的体积约为22.4 L时,气体一定处于标准状况吗?
提示 不一定,因为影响气体体积的因素是温度和压强,非标准状况下,1 ml气体的体积也可能约为22.4 L。
4.阿伏加德罗定律
(1)决定气体体积的外界条件:一定物质的量的气体,其体积的大小取决于气体所处的 温度和压强 。
(2)阿伏加德罗定律
可总结为“三同”定“一同”,即同温、同压下,同体积的气体具有相同的分子数。
▶思考4 气体化合物A的分子式可表示为OxFy,已知同温同压下10 mL A受热分解生成 15 mL O2和10 mL F2,则A的化学式是什么?
提示 O3F2。根据阿伏加德罗定律,相同条件下,气体的物质的量之比等于体积之比,则A分解反应的化学方程式可表示为2OxFy 3O2+2F2,根据质量守恒定律,x=3,y=2。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)
(1)在0 ℃、101 kPa的条件下,1 ml任何物质的体积都是22.4 L ( )
(2)同温同压下,等质量的12C18O和NO体积相同( )
(3)某混合气体摩尔体积为22.4 L·ml-1,则该气体一定处于标准状况( )
(4)在标准状况下,1 ml甲烷与1 ml甲苯的体积相同( )
(5)同温同压下,两种单质气体体积相同,原子数一定相同( )
(6)1 ml任何物质都含有6.02×1023个分子( )
(7)硫酸的摩尔质量为98 g( )
(8)在标准状况下,1 ml O2与1 ml SO3的体积相同( )
(9)2 ml H2O的摩尔质量是1 ml H2O的摩尔质量的2倍( )
(10)摩尔是物质的量的单位( )
答案 (1)✕ (2)√ (3)✕ (4)✕ (5)✕ (6)✕ (7)✕ (8)✕ (9)✕ (10)√
2.下列有关气体体积的叙述中,正确的是( )
A.在一定的温度和压强下,各种气态物质体积的大小由气体分子的大小决定
B.在一定的温度和压强下,各种气态物质体积的大小由物质的量的多少决定
C.不同的气体,若体积不同,则它们所含的分子数一定不同
D.气体摩尔体积是指1 ml任何气体所占的体积约为22.4 L
答案 B
3.在铁的某种硫化物中,铁、硫的质量之比为7∶6,则该铁的硫化物的化学式为( )
A.FeS B.Fe2S3 C.FeS2 D.Fe6S7
答案 B 在铁的某种硫化物中,铁、硫的质量之比为7∶6,假设铁、硫的质量分别为7a g、 6a g,则该铁的硫化物中Fe、S的物质的量之比n(Fe)∶n(S)=m(Fe)M(Fe)∶m(S)M(S)=7ag56 g·ml-1∶6ag32 g·ml-1 = 2∶3,因此该铁的硫化物的化学式为Fe2S3,故B符合题意。
4.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是( )
A.标准状况下,18 g H2O的体积约为22.4 L
B.28 g N2和CO的混合气含有的分子数为NA
C.1 ml CH4中含有的电子数约为6.02×1023
D.同温同压下,体积相同的臭氧和氮气含有相同数目的原子
答案 B N2和CO的相对分子质量均是28,则28 g N2和CO的混合气即1 ml混合气体含有的分子数为NA,B正确。
5.(1)2 ml O3和3 ml O2的质量之比为 ,分子数之比为 ,同温同压下密度之比为 ,含氧原子数之比为 ,同温同压下,体积之比为 。
(2)O3与Cl2具有相似的性质,均可用于自来水消毒。已知两者在消毒时均被还原为最低价态,则相同状况下10 L O3与 L Cl2的消毒能力相当。
答案 (1)1∶1 2∶3 3∶2 1∶1 2∶3 (2)30
解析 (1)2 ml O3与3 ml O2中都含有6 ml氧原子,所以两者质量相等,质量之比为1∶1;分子数之比等于两者物质的量之比,为2∶3;同温同压下,气体的密度之比等于摩尔质量之比,为48∶32=3∶2;两者中都含有6 ml氧原子,氧原子数之比为1∶1;同温同压下,气体的体积之比等于物质的量之比,为2∶3。
(2)相同条件下,气体的体积之比等于物质的量之比;消毒能力强弱与转移的电子数有关,若消毒能力相当,说明转移的电子数相等,所以需要氯气的体积为10×2×32 L=30 L。

考点一 物质的量、摩尔质量
1.下列叙述中正确的是( )
A.摩尔是物质的量的单位,每摩尔物质约含有6.02×1023个分子
B.1 ml氧的质量为16 g
C.0.5 ml He约含有6.02×1023个电子
D.2H既可表示2个氢原子又可表示2 ml氢分子
答案 C 作为物质的量的单位, ml可以计量微观粒子(包括原子、分子、离子、原子团等),每摩尔物质约含有6.02×1023个“粒子”,这里的“粒子”并不一定是分子,选项A错误;使用“ml”作单位时,所指粒子必须明确,“1 ml氧”的说法错误,选项B错误;0.5 ml He约含有0.5×2×6.02×1023=6.02×1023个电子,选项C正确;2H只表示2个氢原子,选项D错误。
2.物质的量是高中常用的物理量,请回答以下有关问题:
(1)0.2克H2含有 个氢原子;标准状况下,由CO和CO2组成的混合气体共6.72 L,质量共12克,此混合物中,CO和CO2的物质的量之比是 ,CO的体积分数是 ,CO的质量分数是 ,C和O的原子个数比是 ,混合气体的平均相对分子质量是 ,对氢气的相对密度是 。
(2)在9.5克某二价金属的氯化物中含有0.2 ml Cl-,此氯化物的摩尔质量为 ,该金属元素的相对原子质量是 ;标准状况下,6.72 L CO与一定量的氧化铁恰好完全反应,剩余固体的质量是 g。
(3)0.3 ml H2O分子中所含氢原子数与 个NH3分子中所含氢原子数相等;8克甲烷中所含共价键的物质的量是 ;0.5 ml H2O的质量是 。
答案 (1)0.2NA 1∶3 25% 17.5% 4∶7 40 20
(2)95 g/ml 24 11.2 (3)0.2NA 2 ml 9 g
解析 (1)N(H)=0.22×2NA=0.2NA;根据题意,n(CO)+n(CO2)=6.72 L22.4 L/ml=0.3 ml,n(CO)×28 g/ml + n(CO2)×44 g/ml=12 g,解得n(CO)=0.075 ml,n(CO2)=0.225 ml,则n(CO)∶n(CO2)=1∶3;CO的体积分数=×100%=25%;CO的质量分数=0.075ml×28 g/ml12 g×100%=17.5%;C和O的原子个数比=(1+3)∶(1+3×2)=4∶7;混合气体的平均相对分子质量数值上等于平均摩尔质量,平均摩尔质量=12 g0.3ml=40 g/ml,则混合气体的平均相对分子质量为40;对氢气的相对密度=40 g/ml2 g/ml=20。
(2)设该二价金属的氯化物的化学式为MCl2,含有0.2 ml Cl-时,氯化物的物质的量为0.1 ml,摩尔质量=9.5 g0.1ml=95 g/ml,该金属元素的相对原子质量=95-35.5×2=24;3CO+Fe2O3 3CO2+2Fe,标准状况下,6.72 L CO的物质的量为0.3 ml,则生成单质铁0.2 ml,质量为0.2 ml× 56 g/ml=11.2 g。
规律方法
摩尔质量的三种求算方法
▶注意 涉及摩尔质量的辨析或使用表达经常在单位上设错考查,摩尔质量、相对原子(分子)质量、1 ml物质的质量在数值上可能是相同的,但含义不同,三者的单位不同。摩尔质量的单位是g·ml-1,相对原子(分子)质量的单位是“1”,1 ml物质的质量的单位是g。
考点二 气体摩尔体积、阿伏加德罗定律
1.下列关于同温同压下的两种气体12C18O和14N2的判断正确的是 ( )
A.密度相等
B.原子数相等时具有的中子数相等
C.体积相等时具有的电子数相等
D.质量相等时具有的质子数相等
答案 C 本题涉及阿伏加德罗定律及其推论的应用,着重考查理解与辨析和分析与推理能力,体现宏观辨识与微观探析的学科核心素养。同温同压下,密度之比等于摩尔质量之比,12C18O的摩尔质量为30 g·ml-1,14N2的摩尔质量为28 g·ml-1,A错误;1个12C18O分子中所含中子数为16, 1个14N2分子中所含中子数为14,B错误;在同温同压下,两种气体体积相同,则分子数相同,而1个12C18O和1个14N2分子中所含电子数相同,C正确;1个12C18O和1个14N2分子中所含质子数相同,根据n=m/M,m相同,M不同,则n不同,故等质量的两种气体所具有的质子数不同,D错误。
2.同温同压下,a g甲气体和2a g乙气体所占体积之比为1∶2,根据阿伏加德罗定律判断,下列叙述不正确的是( )
A.同温同压下甲和乙的密度之比为1∶1
B.甲与乙的相对分子质量之比为1∶1
C.同温同体积下等质量的甲和乙的压强之比为1∶1
D.等质量的甲和乙中的原子数之比一定为1∶1
答案 D 同温同压下,气体的体积之比等于物质的量之比,设甲与乙的摩尔质量分别为M甲、M乙,则agM甲∶2agM乙=1∶2,M甲∶M乙=1∶1;同温同压下,气体的密度之比等于摩尔质量之比;同温同体积下,气体的压强之比等于物质的量之比,综上所述,A、B、C均正确。等质量的甲和乙的物质的量相等,气体分子数相等,但原子数不一定相等,D不正确。
3.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,11.2 L的CCl4所含的分子数为0.5NA
B.14 g乙烯所含共用电子对数目为3NA
C.11.2 L甲烷所含分子数为0.5NA
D.1 ml甲基所含的电子总数为10NA
答案 B 标准状况下,CCl4不是气体,不能用气体摩尔体积计算物质的量,故A错误;28 g C2H4为1 ml,共用电子对数目为6NA,14 g乙烯所含共用电子对数目为3NA,故B正确;没有指明状态,不一定是标准状况,11.2 L甲烷的物质的量不一定为0.5 ml,故C错误;1 ml甲基含有9 ml电子,所含的电子总数为9NA,故D错误。
规律方法
阿伏加德罗定律的六大推论
▶注意 (1)使用对象:必须是气体,可以是单一气体,也可以是互不反应的混合气体。
(2)同温、同压、同体积的任何气体的分子数相等,但原子数不一定相等。
考点三 以“物质的量”为中心的计算
◆核心整合
1.以物质的量为核心的计算
基本公式:n=mM=NNA=VVm=c·V溶液(注意各符号意义及单位)
(1)物质的量(n)、微粒数(N)、物质的质量(m)之间的换算
NNA(ml-1)=n(ml)=m(g)M(g·ml-1)
(2)物质的量(n)、气体体积(V)之间的换算
V(L,标准状况)22.4 L·ml-1=n(ml)=V(L)Vm(L·ml-1)
▶注意 ①任何状况下的任何气体均存在一个Vm。②标准状况是指0 ℃、101 kPa,该条件下Vm=22.4 L·ml-1。③以上计算公式只适用于气体。
2.依据化学方程式计算的基本原理
N2 + 3H2 2NH3
1 ∶ 3 ∶ 2 物质的量之比
1 ∶ 3 ∶ 2 气体体积之比
1 ∶ 3 ∶ 2 物质的分子数之比
28 ∶ 6 ∶ 34 物质的质量之比
◆典型案例
例1 若a g某气体中含有的分子数为b,则c g该气体在标准状况下的体积是(设NA为阿伏加德罗常数的值)( )
L L L L
答案 A a g某气体中含有的分子数为b,则c g气体含有的分子数为cba,c g该气体的物质的量为cbaNAml-1=bcaNA ml,在标准状况下Vm=22.4 L/ml,则c g该气体的体积为bcaNA ml× 22.4 L/ml=22.4bcaNA L。
例2 过氧化钙(CaO2)是一种安全无毒的物质,带有结晶水,通常还含有CaO。经审查,面粉中添加过氧化钙已无技术上的必要性,因此,卫生部严令禁止在面粉生产中添加过氧化钙等添加剂。但过氧化钙在工农业生产中广泛用作杀菌剂、防腐剂、解酸剂、油类漂白剂等。
(1)称取5.42 g过氧化钙样品,加热时发生如下反应:
2(CaO2·xH2O) 2CaO+O2↑+2xH2O,得到O2在标准状况下体积为672 mL,该样品中CaO2的物质的量为 。
(2)另取同一样品5.42 g,溶于适量稀盐酸中,然后加入足量的Na2CO3溶液,将溶液中Ca2+全部转化为CaCO3沉淀,得到干燥的CaCO3 7.0 g。
①样品中CaO的质量为 。
②样品中CaO2·xH2O中的x值为 。
答案 (1)0.06 ml
(2)①0.56 g ②0.5
解析 (1)n(O2)=0.672 L÷22.4 L/ml=0.03 ml,则根据方程式可知:
2(CaO2·xH2O) 2CaO+O2↑+2xH2O
2 1
n(CaO2·xH2O) 0.03 ml
解得n(CaO2·xH2O)=0.06 ml,则n(CaO2)=n(CaO2·xH2O)=0.06 ml。
(2)n(CaCO3)=7.0 g÷100 g/ml=0.07 ml。①根据Ca原子守恒可知,n(CaO)=0.07 ml-0.06 ml=0.01 ml,所以m(CaO)=0.01 ml×56 g/ml=0.56 g。②样品中结晶水的质量m(H2O)=5.42 g-m(CaO2)-m(CaO)=5.42 g-0.06 ml×72 g/ml-0.56 g=0.54 g,所以n(H2O)=0.54 g÷18 g/ml=0.03 ml,则x=n(H2O)n(CaO2)=0.03 ml÷0.06 ml=0.5。
规律方法
围绕“物质的量”计算的三个要领
1.“两个前提”:在应用Vm=22.4 L·ml-1时,一定要有“标准状况”和“气态”两个前提条件(混合气体也适用)。
2.“三个关系”:①直接构成物质的粒子与间接构成物质的粒子(原子、电子等)间的关系;②摩尔质量与相对分子(原子)质量间的关系;③“强、弱、非”电解质与溶质粒子(分子或离子)数之间的关系。
3.“七个无关”:物质的量、质量、粒子数的多少均与温度的高低、压强的大小无关;物质的量浓度的大小与所取溶液体积的大小无关(但溶质粒子数的多少与溶液体积的大小有关)。
◆题组训练
1.(2021湖北荆门龙泉中学月考)利用太阳能分解水制氢,若光解0.02 ml 水,下列说法正确的是( )
A.可生成H2的质量为0.02 g
B.可生成氢的原子数为2.408×1023个
C.可生成H2的体积为0.224 L(标准状况)
D.生成H2的量理论上等于0.04 ml Na与水反应产生H2的量
答案 D 利用太阳能分解水制氢气的化学方程式为2H2O 2H2↑+O2↑,0.02 ml的水被分解,产生H2的物质的量为0.02 ml,在标准状况下的体积为0.448 L,质量为0.04 g,氢原子总数为2.408×1022个,A、B、C项均错误;Na与水反应的化学方程式为2Na+2H2O 2NaOH+H2↑, 0.04 ml Na与水反应,放出的H2的物质的量为0.02 ml,D项正确。
2.200 ℃时,11.6 g由CO2和H2O(g)组成的混合气体与足量Na2O2充分反应后,固体质量增加 3.6 g,则原混合气体的平均相对分子质量为( )
A.5.8 B.11.6
C.23.2 D.46.4
答案 C 本题属于有关混合物的计算题。设气体混合物中CO2的物质的量为x ml,H2O(g)的物质的量为y ml。
2CO2+2Na2O2 2Na2CO3+O2 Δm
2 ml 56 g
x ml 28x g
2H2O(g)+2Na2O2 4NaOH+O2 Δm
2 ml 4 g
y ml 2y g
则28x+2y=3.644x+18y=11.6,解得x=0.1,y=0.4,Mr=11.60.1+0.4=23.2。
1.常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后,若固体质量增加了28 g,反应中有关物质的物理量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值)( )
答案 C 二氧化碳和过氧化钠反应的化学方程式为2CO2+2Na2O2 2Na2CO3+O2,每生成1 ml氧气,固体质量增加56 g,消耗2 ml二氧化碳和2 ml过氧化钠,同时生成2 ml碳酸钠,而转移的电子数是2NA。
2.(2020湖南长沙第一中学月考)设阿伏加德罗常数的值为NA。工业上,利用乙烯水化法制乙醇:CH2 CH2+H2O CH3CH2OH。下列有关说法中正确的是( )
A.标准状况下22.4 L乙烯和乙醇的混合物完全燃烧,消耗O2的分子数均为3NA
B.1 ml H2O和H2F+的混合物中所含质子数为10NA
C.乙醇催化氧化生成1 ml乙醛时转移电子数为2NA
D.46 g乙醇中所含共价键的数目为7NA
答案 C 标准状况下乙醇不为气体,A说法错误;H2O和H2F+含有的质子个数分别为10、11,则 1 ml H2O和H2F+的混合物中所含质子数大于10NA,B说法错误;乙醇催化氧化生成1 ml乙醛时,消耗0.5 ml的氧气,则转移电子数为2NA,C说法正确;46 g乙醇中所含共价键的数目为5 ml C—H键、1 ml C—C键、1 ml C—O键和1 ml H—O键,合计8NA,D说法错误。
3.将含有2.05 g某高价含氧酸的钙盐的溶液A与含1.20 g碳酸盐的溶液B混合,恰好完全反应,生成1.25 g白色沉淀C。将滤去沉淀C的滤液蒸发,得到白色固体D,继续加热D时,D分解只得两种气态物质的混合物,在0 ℃、1×105 Pa下,体积变为0.56 L,并得到0.90 g液态水,另一种气态物质为气态氧化物R2O。
试回答下列问题:
(1)白色沉淀C的物质的量为 ml。
(2)A的摩尔质量为 ,B的摩尔质量为 。
(3)R2O与H2O的物质的量之比为 ,生成D的质量为 ,D的摩尔质量为 ,R2O的相对分子质量为 ,R2O的化学式是 。
(4)写出A和B混合的化学方程式: 。
答案 (1)0.012 5 (2)164 g·ml-1 96 g·ml-1 (3)1∶2 2.00 g 80 g·ml-1 44 N2O
(4)Ca(NO3)2+(NH4)2CO3 CaCO3↓+2NH4NO3
解析 由A+BC↓+D可知白色沉淀C为CaCO3,D分解只得两种气态物质的混合物,且其中一种是H2O,则该盐只能是NH4NO3,分解生成的R2O为N2O。A为Ca(NO3)2,B为(NH4)2CO3。(1)C的物质的量为1.25 g÷100 g·ml-1=0.012 5 ml。(2)Ca(NO3)2、(NH4)2CO3的摩尔质量分别为 164 g·ml-1和96 g·ml-1。(3)N2O的物质的量为0.56 L÷22.4 L·ml-1=0.025 ml,0.90 g水的物质的量是0.90 g÷18 g·ml-1=0.05 ml,N2O与H2O的物质的量之比为1∶2。根据质量守恒定律可知生成D的质量为2.05 g+1.20 g-1.25 g=2.00 g,物质的量是0.012 5 ml×2= 0.025 ml,则D的摩尔质量为2.00 g÷0.025 ml=80 g·ml-1,N2O的相对分子质量为44。(4)A和B混合的化学方程式为Ca(NO3)2+(NH4)2CO3 CaCO3↓+2NH4NO3。
A组 基础达标
一、单项选择题
1.下列叙述中,错误的是( )
A.摩尔是物质的量的单位
B.36 g水中含氢原子数目为4NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
C.在0.5 ml Na2SO4中,含有的Na+数约是6.02×1023
D.等质量的O2与O3,所含氧原子数之比为3∶2
答案 D 设O2与O3质量都是m g,所含氧原子数之比为(m32×2×NA)∶(m48×3×NA)=1∶1,故D错误。
2.下列说法正确的是( )
A.1.8 g H2O完全电解得到4.48 L气体(标准状况)
B.1 ml氢气所占的体积一定是22.4 L
C.在标准状况下,6.02×1023个Cu原子所占的体积约是22.4 L
D.在标准状况下,28 g N2与CO的混合气体的体积为22.4 L
答案 D H2O的摩尔质量为18 g·ml-1,1.8 g H2O(即0.1 ml)完全电解得到0.1 ml H2和0.05 ml O2,在标准状况下的体积为3.36 L,A错误;未指明温度、压强,1 ml氢气所占的体积不一定是22.4 L,B错误;标准状况下,Cu不是气体,而气体摩尔体积只适用于气体体积的计算,C错误;N2和CO的摩尔质量均为28 g·ml-1,则混合气体的体积V=n·Vm=mM·Vm=28 g28 g·ml-1× 22.4 L·ml-1=22.4 L,D正确。
3.下列说法正确的是( )
A.同温同压下,O2和CO2的密度相同
B.质量相同的H2O和D2O(重水)所含的原子数相同
C.物质的量相同的CH3CH2OH和CH3OCH3所含共价键数相同
D.室温下,pH相同的盐酸和硫酸溶液中,溶质的物质的量浓度相同
答案 C 同温同压下,O2和CO2的密度之比为32∶44=8∶11,不相同,A说法错误;质量相同的H2O和D2O(重水)的物质的量之比为20∶18=10∶9,每个H2O和D2O分子中均含有3个原子,则所含的原子数之比为10∶9,不相同,B说法错误;每个CH3CH2OH和CH3OCH3中含共价键数均为8,则物质的量相同的CH3CH2OH和CH3OCH3所含共价键数相同,C说法正确;室温下,pH相同的盐酸和硫酸溶液中,氢离子的浓度相等,每个H2SO4能电离出2个氢离子,而每个HCl只能电离出1个H+,故pH相同的盐酸和硫酸溶液的物质的量浓度不相同,D说法错误。
4.由NO和CO组成的混合气体与同温同压下空气的密度相等(空气的平均相对分子质量为29),下列关系正确的是( )
A.混合气体中,CO与NO质量比15∶14
B.混合气体中,CO与NO分子个数比1∶2
C.混合气体中,CO占有的体积大于NO占有的体积
D.混合气体中,CO与NO密度比14∶15
答案 D 由NO和CO组成的混合气体与同温同压下空气的密度相等(空气的平均相对分子质量为29),根据阿伏加德罗定律可知混合气体的平均相对分子质量是29,则NO和CO的体积之比是(29-28)∶(30-29)=1∶1,则混合气体中,CO与NO质量比为14∶15,A错误;混合气体中,CO与NO分子个数比为1∶1,B错误;混合气体中CO占有的体积等于NO占有的体积,C错误;相同条件下气体的密度之比等于相对分子质量之比,则混合气体中,CO与NO密度比为14∶15,D正确。
5.下列物质中,与0.3 ml H2O含有相同氢原子数的物质是( )
A.18.9 g HNO3
×1023个HCl分子
C.0.1 ml H3PO4
L CH4(标准状况)
答案 B B中HCl的物质的量为0.6 ml,含氢原子0.6 ml。
6.(2020山西晋中平遥中学月考)已知A、B都为短周期元素,且甲、乙、丙常温下都为常见气体(如图所示),2 ml甲反应生成1 ml丙和3 ml乙,下列有关说法正确的是( )
A.甲的摩尔质量为17
B.1个乙分子中含有3个A原子
C.标准状况下,11.2 L甲溶于500 mL水中所得溶液浓度为1 ml/L
D.同温同压下,生成丙和乙的体积之比为1∶3
答案 D A、B都为短周期元素,且甲、乙、丙常温下都为常见气体,2 ml甲反应生成1 ml丙和3 ml乙,可推断甲是氨气,丙是氮气,乙是氢气。
7.每年10月23日上午6:02到晚上6:02被誉为“摩尔日”(Mle Day),这个时间的美式写法为6:02 10/23,外观与阿伏加德罗常数的值6.02×1023相似,下列说法中不正确的是( )
A.常温常压下,22.4 L Cl2含有的分子数目为NA
B.NA个一氧化碳分子和0.5 ml甲烷的质量比为7∶2
C.由CO2和O2组成的混合物中共有NA个分子,其中的氧原子数为2NA
D.1 ml Na与O2完全反应生成Na2O和Na2O2,转移的电子数为NA
答案 A 标准状况下,22.4 L Cl2的物质的量为1 ml,常温常压下气体摩尔体积大于 22.4 L/ml,其物质的量小于1 ml,A错误。
8.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是( )
A.42 g C2H4和C3H6组成的混合气体中含有的原子总数为3NA
B.标准状况下,3.2 g铜与足量稀硫酸反应生成气体的分子数为0.1NA
C.1 ml Mg与足量O2反应生成MgO,失去2NA个电子
D.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2NA
答案 C C2H4和C3H6的最简式为CH2,42 g C2H4和C3H6组成的混合气体中含有3 ml CH2,则原子总数为9NA,A叙述错误;标准状况下,铜与稀硫酸不反应,无气体生成,B叙述错误;1 ml Mg与足量O2反应生成MgO,Mg的化合价由0价变为+2价,失去2NA个电子,C叙述正确;标准状况下, 22.4 L氯气与足量氢氧化钠溶液反应,部分Cl的化合价由0价变为-1价,部分由0价变为+1价,则转移的电子数为NA,D叙述错误。
二、非选择题
9.在标准状况下,由CO和CO2组成的混合气体为6.72 L,质量为12 g。则:
(1)混合气体的密度是 (结果保留两位小数)。
(2)CO和CO2的物质的量之比是 。
(3)CO的体积分数是 ,CO的质量分数是 。
(4)混合气体中所含氧原子的物质的量是 ,所含碳原子的物质的量是 。
(5)混合气体的平均摩尔质量是 ,对氢气的相对密度是 。
答案 (1)1.79 g·L-1 (2)1∶3
(3)25% 17.5% (4)0.525 ml 0.3 ml (5)40 g·ml-1 20
解析 设CO、CO2的物质的量分别为x、y。由题意得:
22.4 L·ml-1×(x+y)=6.72 L28 g·ml-1×x+44 g·ml-1×y=12 g,解得x=0.075 ml,y=0.225 ml。
(1)混合气体的密度是12 g6.72 L≈1.79 g·L-1。(2)n(CO)∶n(CO2)=0.075 ml∶0.225 ml=1∶3。(3)CO的体积分数为25%,CO的质量分数为0.075ml×28 g·ml-112 g×100%=17.5%。(4)混合气体中所含氧原子的物质的量为0.075 ml+0.225 ml×2=0.525 ml,所含碳原子的物质的量为 0.075 ml+0.225 ml=0.3 ml。(5)混合气体的平均摩尔质量是12 g0.3ml=40 g·ml-1,对氢气的相对密度为20。
10.现有14.4 g CO和CO2的混合气体,在标准状况下所占的体积约为8.96 L。用NA表示阿伏加德罗常数的值,回答下列问题:
(1)该混合气体的平均摩尔质量: 。
(2)混合气体中碳原子的个数: 。
(3)将混合气体依次通过如图装置,最后收集在气球中。
①气球中收集到的气体摩尔质量: ;
②标准状况下气球中收集到的气体的体积为 ;
③气球中收集到的气体的电子总数为 。
答案 (1)36 g·ml-1 (2)0.4NA
(3)①28 g·ml-1 ②4.48 L ③2.8NA
解析 (1)在标准状况下混合气体的体积为8.96 L,则其物质的量n=VVm=8.96 L22.4 L/ml=0.4 ml,混合气体的平均摩尔质量为14.4 g0.4ml=36 g·ml-1。(2)设混合气体中CO的物质的量为x ml,CO2的物质的量为y ml,根据混合气体的质量为14.4 g可得28x+44y=14.4;根据气体的物质的量为 0.4 ml,可得x+y=0.4;解得x=0.2,y=0.2;由于每个CO和CO2中均含1个碳原子,故0.2 ml CO和0.2 ml CO2中共含0.4 ml C原子,即0.4NA个。(3)将混合气体依次通过题图装置,则CO2会被NaOH溶液吸收,剩余的CO被浓硫酸干燥,则在气球中收集到的是干燥纯净的CO气体。①气球中收集到的气体为CO,其摩尔质量为28 g·ml-1。②气球中的气体为CO,其体积V=n·Vm=0.2 ml×22.4 L·ml-1=4.48 L。③1个CO含有14个电子,则电子的物质的量为 0.2 ml×14=2.8 ml,电子总数为2.8NA。
B组 综合提升
一、不定项选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)
11.下列说法中正确的是( )
A.标准状况下,22.4 L水中所含的分子数约为6.02×1023
B.1 ml Cl2中含有的原子数为NA
C.标准状况下,a L氧气和氮气的混合物含有的分子数约为a22.4×6.02×1023
D.常温常压下,11.2 L CO分子数是0.5NA
答案 C 标准状况下水不是气体,故22.4 L水的物质的量不是1 ml,故A错误;氯气是双原子分子,故1 ml氯气中含2NA个原子,故B错误;标准状况下a L混合气体的物质的量为a22.4 ml,故分子个数为a22.4×6.02×1023,故C正确;常温常压下,气体摩尔体积大于22.4 L/ml,故 11.2 L CO的物质的量小于0.5 ml,则分子个数小于0.5NA,故D错误。
12.一个密闭容器,中间有一可自由滑动的隔板(厚度可忽略)将容器分成两部分,当左边充入 1 ml N2,右边充入CO和CO2的混合气体共8 g时,隔板处于如图位置(左、右两侧温度相同)。右侧CO与CO2分子数之比为( )
A.1∶3 B.3∶1
C.1∶2 D.2∶1
答案 B 隔板不移动,说明两边的压强相等,温度相同,因此隔板两侧的气体的体积比等于其物质的量之比,即n(N2)n(混合气体)=4515=4,解得混合气体物质的量为0.25 ml,混合气体平均摩尔质量为8 g0.25ml=32 g·ml-1,采用十字交叉法,得出CO和CO2的物质的量之比为3∶1,物质的量之比等于分子数之比,故选项B正确。
13.下列两种气体的原子数一定相等的是( )
A.不同温度、压强下,等质量的CO和N2
B.等体积、等密度的N2和C2H4
C.物质的量相等的O3和Cl2
D.等温、等压、等体积的NH3和C2H2
答案 AD CO和N2的摩尔质量相等,且都是双原子分子,根据n=mM、N=n·NA可知,质量相等时二者含有相同的原子数,故A正确;N2和C2H4的摩尔质量相等,等体积、等密度时具有相同质量,根据n=mM、N=n·NA可知,二者含有的原子数不同,故B错误;每个O3和Cl2分子中所含原子数不同,物质的量相等时含有的分子数相同,但原子数不同,故C错误;等温、等压、等体积的NH3和C2H2具有相同的物质的量,每个NH3和C2H2分子中含有原子数均为4,则二者含有原子数相同,故D正确。
14.(2021湖南株洲茶陵第三中学月考)用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列有关说法正确的是( )
A.2.0 g H218O与D2O的混合物中所含中子数为NA
B.5.6 g铁粉在0.1 ml氯气中充分燃烧,转移电子数为0.3NA
C.1 ml H2与足量O2反应生成的H2O中含有的共价键总数为2NA
D.在反应11P4+60CuSO4+96H2O 20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4中,6 ml CuSO4能氧化白磷的分子数为1.1NA
答案 AC H218O与D2O的摩尔质量均为20 g/ml,故2.0 g H218O与D2O的混合物的物质的量为0.1 ml,而每个H218O与D2O分子中均含10个中子,故0.1 ml H218O与D2O的混合物中共含 1 ml中子,即NA个,故A正确;铁在氯气中充分燃烧,发生反应2Fe+3Cl2 2FeCl3,5.6 g铁粉的物质的量为0.1 ml,故氯气的量不足,氯气反应完全,故转移电子数为0.2NA,故B错误;1 ml H2与足量O2反应生成1 ml H2O,每个H2O分子含有2个O—H键,则1 ml H2O中含有共价键总数为2NA,故C正确;由题给化学方程式知6 ml CuSO4能氧化P4的物质的量为620 ml=0.3 ml,故6 ml CuSO4能氧化白磷的分子数为0.3NA,故D错误。
二、非选择题
15.根据题意计算填空。
(1)在标准状况下,8.5 g某气体的体积为5.6 L,则该气体的摩尔质量是 。
(2)在标准状况下,0.01 ml某气体的质量为0.28 g,则该气体的相对分子质量为 ,该气体的密度为 g·L-1。
(3)现有m g某气体,它由双原子分子构成,它的相对分子质量为M。若阿伏加德罗常数的值用NA表示,则该气体的物质的量为 ml;该气体所含原子总数为 ;该气体在标准状况下的体积为 L;该气体溶于水后形成1 L溶液(该气体不与水反应),其物质的量浓度为 ml·L-1。
答案 (1)34 g/ml (2)28 1.25 (3)mM 2mNAM 22.4mM mM
解析 (1)该气体的摩尔质量为8.5 g5.6 L22.4 L/ml=34 g/ml。
(2)0.01 ml某气体的质量为0.28 g,摩尔质量为0.28 g0.01ml=28 g/ml,故相对分子质量为28;标准状况下0.01 ml该气体体积是0.224 L,故密度为0.28 g0.224 L=1.25 g·L-1。
(3)该气体的物质的量为mM ml;因为该气体由双原子分子构成,故所含原子总数为2mNAM;该气体在标准状况下的体积为22.4mM L;该气体溶于水后形成1 L溶液,其物质的量浓度为mM ml·L-1。
考试要点
核心素养
1.了解物质的量及其相关物理量的含义和应用。体会定量研究对化学科学的重要作用。
2.能基于物质的量认识物质组成及其化学变化。运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度之间的相互关系进行简单计算。
1.宏观辨识与微观探析:认识物质的量在宏观物体与微观粒子间的桥梁作用,并从微观粒子数认识物质的多少。
2.证据推理与模型认知:在进行有关物质的量的计算时,通过分析、推理、数据处理等领悟计算的方法;建立阿伏加德罗常数、气体摩尔体积的模型认知。
依据
计算公式
根据摩尔质量的定义计算
M=mn
根据标准状况下气体的密度ρ计算
M=ρ×22.4 L·ml-1
根据气体的相对密度(D=ρAρB)计算
M(A)=M(B)×D
根据一定质量(m)的物质中微粒
数目(N)计算
M=m·NAN
相同条件
结论
公式
语言表达
T、p相同
V1V2=n1n2
同温、同压下,气体的体积与物质的量成正比
T、V相同
p1p2=n1n2
同温、同体积的气体,其压强与物质的量成正比
T、p相同
ρ1ρ2=M1M2
同温、同压下,气体的密度与其摩尔质量成正比
T、p、V
相同
m1m2=M1M2
同温、同压、相同体积的气体,其质量与摩尔质量成正比
T、p、m
相同
V1V2=M2M1
同温、同压下,等质量的气体,其体积与摩尔质量成反比
T、V、m
相同
p1p2=M2M1
同温、同体积下,等质量的气体,其压强与摩尔质量成反比
二氧化碳
碳酸钠
转移的电子
A
1 ml
2NA
B
22.4 L
1 ml
C
106 g
1 ml
D
106 g
2NA