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新高考2022版高考化学总复习专题一化学计量第1讲物质的量气体摩尔体积教案学案
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这是一份新高考2022版高考化学总复习专题一化学计量第1讲物质的量气体摩尔体积教案学案，共19页。学案主要包含了物质的量和摩尔质量，气体摩尔体积 阿伏加德罗定律等内容，欢迎下载使用。
第1讲 物质的量 气体摩尔体积
考试要点
核心素养
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)的含义。
2.了解阿伏加德罗常数(NA)的含义。
3.能根据微粒(原子、分子、离子等)物质的量、数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。
1.宏观辨识与微观探析:认识物质的量是联系宏观物质和微观粒子的重要工具,能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
2.证据推理与模型认知:在有关物质的量计算过程中,通过分析、推理等方法认识计算的方法,建立阿伏加德罗常数、气体摩尔体积等题目解答的模型。
一、物质的量和摩尔质量
1.物质的量、阿伏加德罗常数
(1)概念间的关系
(2)物质的量的规范表示方法
如:1molFe、1molO2、1molNa+。
2.摩尔质量
含义:⑤ 单位 物质的量的物质所具有的质量单位:⑥ g·mol-1 表达式:M=⑦ mn 常用数值:以⑧ g·mol-1 为单位时,任何粒子的摩尔质量在数值上都等于该粒子的⑨ 相对分子(原子)质量 计算方法:a.标准密度法:M=⑩ ρ×22.4L·mol-1 b.气体的相对密度D=ρ1ρ2法:M1M2=⑪ D c.公式法:M=⑫ mn d.微粒质量法:M=⑬ NA·mN [质量为m(单位为g)的微粒中含粒子N个,设阿伏加德罗常数的值为NA]e.分数法:M=M1×a%+M2×b%+……(a%、b%……指混合物中各成分的物质的量分数或体积分数)
二、气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
1.影响物质体积大小的因素
2.气体摩尔体积
思考 a.NO2(N2O4)、HF、SO3在标准状况下 不是 (填“是”“不是”或“不一定是”,下同)气体;SiF4在标准状况下 是 气体。
b.标准状况下气体摩尔体积约是22.4L·mol-1;气体摩尔体积是22.4L·mol-1时,气体所处的状况 不一定是 标准状况。
3.阿伏加德罗定律
4.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
V1V2=n1n2
同温、同压下,气体的体积与其物质的量成 正比
T、V相同
p1p2=n1n2
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
ρ1ρ2=M1M2
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
1.易错易混辨析(设NA为阿伏加德罗常数的值。正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)0.012kg12C中含有约6.02×1023个碳原子 ( )
(2)0.5mol某气体质量是22g,则该气体的摩尔质量是44g ( )
(3)常温常压下,14g乙烯和丙烯的混合物中含有的氢原子数目为2NA ( )
(4)7.8gNa2O2中含有的阴离子数为0.2NA ( )
(5)在标准状况下,11.2LSO3中含有的原子数为2NA ( )
(6)在标准状况下,1mol氧气与1mol氨气的体积相同,含有的原子数相同 ( )
(7)同温、同体积下,等质量的SO2和O2的压强比为2∶1( )
(8)56gFe在标准状况下的22.4LCl2中充分燃烧,转移电子数为3NA ( )
(9)用惰性电极电解食盐水,若电路中通过1NA电子的电量,则阳极产生气体11.2L ( )
(10)常温常压下,11.2L二氧化硫中所含的氧原子数等于NA ( )
(11)足量Zn与一定量的浓硫酸反应,产生22.4L气体时,转移的电子数一定为2NA ( )
(12)在标准状况下,11.2L苯中含有1.5NA个C—C键 ( )
答案 (1)√ (2)✕ (3)√ (4)✕ (5)✕ (6)✕ (7)✕ (8)✕ (9)✕ (10)✕ (11)✕ (12)✕
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。1molH2SO4的质量是 ,摩尔质量是 ,相对分子质量是 ,所含分子数是 ,所含原子数是 ,所含质子数是 。
答案 98g 98g·mol-1 98 6.02×1023或NA 7×6.02×1023或7NA 50×6.02×1023或50NA
3.同温、同压下,甲容器中充满35Cl2,乙容器中充满37Cl2,完成下列填空。
(1)若两种气体体积相等,则甲、乙两容器中气体密度之比为 。
(2)若两种气体体积相等,则甲、乙两容器中气体分子数之比为 。
(3)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 。
(4)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 。
答案 (1)35∶37 (2)1∶1 (3)37∶35 (4)9∶10
考点一 物质的量和摩尔质量
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.1mol氧的质量为16g
C.0.5molHe约含有6.02×1023个电子
D.2H既可表示2个氢原子又可表示2mol氢分子
答案 C 摩尔作为物质的量的单位,可以计量微观粒子(如原子、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,A错误;使用“mol”作单位时,所指粒子必须明确,且粒子种类要用适当的符号或化学式表示,B错误;2H只表示2个氢原子,D错误。
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。0.5molNa2SO4中含有的离子的个数和氧原子的质量分别是 ( )
A.1.5NA 2mol B.1.5NA 32g
C.3.01×1023 4mol D.NA 64g
答案 B 0.5molNa2SO4中含有的离子的个数为0.5×3NA=1.5NA,含氧原子的物质的量为0.5mol×4=2mol,质量为2mol×16g·mol-1=32g。
3.材料科学家研究发现带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。据报道,该晶体的化学式为Na0.35CoO2·1.3H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值,试计算12.2g该晶体中含氧原子数约为 ,氢原子的物质的量约为 mol。
答案 0.33NA 0.26
解析 题给晶体的摩尔质量约为122g·mol-1,n=12.2g122g·mol-1=0.1mol,故氧原子数目=0.1×(2+1.3)NA=0.33NA,n(H)=0.1mol×1.3×2=0.26mol。
名师提醒
摩尔质量与相对原子(或分子)质量的易混点
(1)摩尔质量的单位是g·mol-1或kg·mol-1,相对原子(分子)质量的单位为1。摩尔质量只有当以g·mol-1作单位时,在数值上才等于其相对原子(分子)质量。
(2)熟记几组摩尔质量相同的物质,如:H2SO4和H3PO4(98g·mol-1);Mg3N2和CaCO3(100g·mol-1);CO、N2、C2H4(28g·mol-1);Na2O2和Al(OH)3(78g·mol-1)。
考点二 气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
题组一 有关气体摩尔体积的计算
1.若ag某气体中含有的分子数为b,则cg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) ( )
A.22.4bcaNAL B.22.4abcNAL C.22.4acbNAL D.22.4bacNAL
答案 A ag某气体中含有的分子数为b,则cg气体含有的分子数为cba,cg该气体的物质的量为bcaNAmol,在标准状况下Vm=22.4L/mol,则cg该气体的体积为bcaNAmol×22.4L/mol=22.4bcaNAL。
2.标准状况下有①6.72LCH4;②3.01×1023个HCl;③13.6gH2S;④0.2molNH3。下列对四种气体的关系表示不正确的是( )
A.体积:④<①<②<③ B.密度:①<④<③<②
C.质量:④<①<③<② D.氢原子数:②<④<③<①
答案 A 标准状况下,①6.72LCH4的物质的量为6.72L22.4L/mol=0.3mol,②3.01×1023个HCl的物质的量为3.01×10236.02×1023mol=0.5mol,③13.6gH2S的物质的量为13.6g34g/mol=0.4mol,④NH3的物质的量为0.2mol。根据V=nVm知,相同条件下,气体体积之比等于其物质的量之比,故体积:④<①<③<②,故A错误。
题组二 阿伏加德罗定律及其应用
3.在同温同压下,有相同质量的气体X和Y,已知此时Y的体积大于X的体积,则它们的摩尔质量之间的关系是 ( )
A.M(X)>M(Y) B.M(X)
答案 A 同温同压下,气体的Vm相同,此时Y的体积大于X的体积,则n(Y)>n(X),又知m(X)=m(Y),则n(X)·M(X)=n(Y)·M(Y),即M(X)>M(Y)。
4.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所示。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)1.0 (2)11 (3)11 (4)2
题组三 以物质的量为核心的计算
5.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.O2的摩尔质量为32
B.在标准状况下,22.4LH2O中含有的分子数为NA
C.24gMg全部转化为Mg2+时失去的电子数为2NA
D.1L1mol/LCaCl2溶液中含有的氯离子数为NA
答案 C O2的摩尔质量为32g/mol,A选项错误;在标准状况下,H2O不是气态,不能用气体摩尔体积计算其物质的量,B选项错误;24gMg的物质的量为1mol,1molMg全部转化为Mg2+时失去2mol电子,即失去的电子数为2NA,C选项正确;1L1mol/LCaCl2溶液中含有的氯离子数为2NA,D选项错误。
6.(2020四川宜宾二诊)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.78gNa2O2与足量CO2反应,转移的电子的数目为NA
B.0.1mol聚乙烯含有碳碳双键的数目为0.1NA
C.在标准状况下,2.24LH2O中含有的电子的数目为NA
D.1L0.1mol/LNaHS溶液中HS-的数目为0.1NA
答案 A 聚乙烯分子中不含有碳碳双键,B不正确;在标准状况下,H2O呈液态,不能使用22.4L/mol计算含有电子的数目,C不正确;1L0.1mol/LNaHS溶液中HS-的数目小于0.1NA,D不正确。
考点三 阿伏加德罗常数的应用
题组一 考查气体摩尔体积的适用条件
1.正误判断(已知NA是阿伏加德罗常数的值。正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)常温常压下,2.24L四氯化碳中含有共价键总数为0.4NA ( )
(2)标准状况下,11.2L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA ( )
(3)标准状况下,22.4LSO3中含有的硫原子数目为NA ( )
(4)标准状况下,22.4LCH4含有的共价键数为4NA ( )
(5)标准状况下,密闭容器中44.8LNO与22.4LO2充分反应,产物的分子数等于2NA ( )
答案 (1)✕ (2)√ (3)✕ (4)√ (5)✕
名师总结
抓“两看”,突破气体和状况陷阱
一看“气体”是否处于“标准状况(0℃、101kPa)”。
二看“标准状况”下,物质是否为“气体”[如CCl4、CHCl3、CH2Cl2(注:CH3Cl为气体)、H2O、溴、SO3、己烷、HF、苯、乙醇、乙酸等在标准状况下均不为气体]。
题组二 考查物质的组成和结构
2.正误判断(已知NA是阿伏加德罗常数的值。正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)3gHD中,中子数为NA ( )
(2)46gNO2和N2O4的混合气体中,含有的氮原子数为NA ( )
(3)15.6g的Na2S和Na2O2固体混合物中,阴离子数为0.2NA ( )
(4)1molCH3+所含的电子总数为9NA ( )
(5)6.4gS6与S8的混合物中所含硫原子数一定为0.2NA ( )
答案 (1)√ (2)√ (3)✕ (4)✕ (5)√
名师总结
熟记特殊物质的组成和结构
(1)熟记摩尔质量相同的物质,如N2、CO、C2H4等。
(2)记最简式相同的物质,如NO2和N2O4,乙烯和丙烯(C3H6)、O2与O3等。
(3)特殊物质的结构,如Na2O2是由Na+和O22-构成的,而不是Na+和O2-。
(4)熟记特殊物质中所含微粒(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目,常考查的特殊微粒如Ne、D2O、18O2、O3、P4、H37Cl、—OH、OH-等。
(5)巧用成键电子数,突破共用电子对数的判断(共用电子对数=成键电子数2,设NA为阿伏加德罗常数的值)。
①1mol硅中含硅硅键数为2NA,1molSiO2中含硅氧键数为4NA,1mol石墨中含碳碳键数为1.5NA。
②1molCnH2n+2中含共用电子对数为(3n+1)NA,1molCnH2n中含共用电子对数为3nNA,1molCnH2n+2O中含共用电子对数为(3n+2)NA。
③稀有气体为单原子分子,只存在分子间作用力,不存在化学键。
题组三 考查氧化还原反应中电子转移数目的判断
3.正误判断(已知NA是阿伏加德罗常数的值。正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)常温常压下,过氧化钠与水反应时,生成8g氧气转移的电子数为0.5NA ( )
(2)过量铜与含0.4molHNO3的浓硝酸反应,电子转移数大于0.2NA ( )
(3)1mol甲醇完全燃烧生成CO2和H2O,转移的电子数目为12NA ( )
(4)某密闭容器中有0.1molN2和0.3molH2,在一定条件下充分反应,转移电子的数目为0.6NA ( )
(5)6.4gCu与3.2g硫粉混合隔绝空气加热,充分反应后,转移电子数目为0.2NA ( )
答案 (1)√ (2)√ (3)✕ (4)✕ (5)✕
名师总结
常考氧化还原反应转移的电子数
(设NA为阿伏加德罗常数的值)
反应
物质
转移电子的物质
的量或电子数目
Na2O2+CO2
(或H2O)
1molNa2O2
1mol或NA
1molCO2
1mol或NA
3Fe+8HNO3(稀)
1molFe
2mol或2NA
Fe+4HNO3(浓)
1molFe
3mol或3NA
Cl2+Fe
1molCl2
2mol或2NA
1molFe
3mol或3NA
题组四 电解质溶液中粒子数目的判断
4.正误判断(已知NA是阿伏加德罗常数的值。正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)25℃,pH=13的Ba(OH)2溶液中含有OH-的数目为0.1NA( )
(2)1L0.1mol·L-1的CH3COONa溶液中含有的CH3COO-数目为0.1NA ( )
(3)常温下,1L0.5mol·L-1CH3COONH4溶液的pH=7,则溶液中CH3COO-与NH4+的数目均为0.5NA ( )
(4)n(H2SO3)和n(HSO3-)之和为1mol的KHSO3溶液中,含有的K+数目为NA ( )
(5)将0.1molCO2溶于适量水,溶液中CO32-、HCO3-、H2CO3粒子总数小于0.1NA ( )
答案 (1)✕ (2)✕ (3)✕ (4)✕ (5)√
名师总结
电解质溶液中粒子数目判断的关键点
(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)在判断溶液中微粒总数时,是否忽视溶剂水。
题组五 物质转化中的“隐含反应”
5.正误判断(已知NA是阿伏加德罗常数的值。正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)1L1.0mol·L-1的盐酸中含有HCl分子数为NA ( )
(2)一定条件下,将2molSO2与1molO2充分反应,得到SO3的分子数为2NA ( )
(3)32.5g锌与一定量浓硫酸恰好完全反应,生成气体的分子数为0.5NA ( )
(4)反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH=-92kJ·mol-1,当放出9.2kJ热量时转移电子数为0.6NA ( )
(5)标准状况下,1molCl2溶于水,转移的电子数目为0.1NA ( )
答案 (1)✕ (2)✕ (3)√ (4)√ (5)✕
名师提醒
常见“隐含反应”
(1)隐含“可逆反应”
H2(g)+I2(g)2HI(g)、2NO2N2O4、Cl2+H2OHClO+HCl、合成氨反应、二氧化硫的催化氧化等。
(2)隐含“浓度的变化”
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,
Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
(3)隐含“存在反应”
在混合气体NO和O2中会发生反应:
2NO+O22NO2,2NO2N2O4。
(4)隐含“钝化”
常温下,铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸钝化。
(5)隐含反应物的“用量”
如CO2(少量)+2OH-CO32-+H2O,
CO2+OH-(少量)HCO3-;
2HCO3-(足量)+Ca2++2OH-CaCO3↓+CO32-+2H2O,
HCO3-(少量)+Ca2++OH-CaCO3↓+H2O。
1.(2020课标Ⅲ,9,6分)NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.22.4L(标准状况)氮气中含有7NA个中子
B.1mol重水比1mol水多NA个质子
C.12g石墨烯和12g金刚石均含有NA个碳原子
D.1L1mol·L-1NaCl溶液含有28NA个电子
答案 C A项,1个氮原子中含有7个中子,22.4L(标准状况)氮气中含氮原子数为2NA,所含中子数应为14NA,错误;B项,1个重水分子与1个水分子中所含的质子数相同,故1mol重水与1mol水中含有的质子数相同,错误;C项,石墨烯与金刚石都是碳的单质,二者质量相同时所含的原子数也相同,正确;D项,1L1mol·L-1NaCl溶液中的NaCl含有的电子数为28NA,但溶液中的水分子中也含有电子,所以1L1mol·L-1NaCl溶液含有的电子数大于28NA,错误。
2.(2020浙江7月选考,19,2分)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.4MnO4-+5HCHO+12H+4Mn2++5CO2↑+11H2O,1mol[4MnO4-+5HCHO]完全反应转移的电子数为20NA
B.用电解粗铜的方法精炼铜,当电路中通过的电子数为NA时,阳极应有32gCu转化为Cu2+
C.常温下,pH=9的CH3COONa溶液中,水电离出的H+数为10-5NA
D.1L浓度为0.100mol·L-1的Na2CO3溶液中,阴离子数为0.100NA
答案 A A项,在已知反应中,锰元素的化合价由+7降低到+2,碳元素的化合价由0升高到+4,结合化学计量数知,该反应转移的电子数为20NA,正确;B项,电解精炼铜时,粗铜作阳极,由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质金属,杂质金属也会失去电子被氧化,故电路中通过的电子数为NA时,阳极溶解的铜的质量小于32g,错误;C项,醋酸钠是强碱弱酸盐,醋酸根离子水解促进水的电离,pH=9的醋酸钠溶液中水电离出的c(H+)为1×10-5mol·L-1,但由于溶液的体积未知,故不能计算H+数目,错误;D项,碳酸钠是强碱弱酸盐,碳酸根离子易水解,即CO32-+H2OHCO3-+OH-,故1L浓度为0.100mol·L-1的碳酸钠溶液中,阴离子数目大于0.100NA,错误。
3.(2019课标Ⅱ,8,6分)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1NA
B.1L0.1mol·L-1磷酸钠溶液含有的PO43-数目为0.1NA
C.1molK2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6NA
D.48g正丁烷和10g异丁烷的混合物中共价键数目为13NA
答案 B A项,3g3He的物质的量为1mol,其中含有1mol中子,即NA个中子;B项,由于PO43-在溶液中发生水解反应,故1L0.1mol·L-1的Na3PO4溶液中含有的PO43-的物质的量小于0.1mol,即PO43-数目小于0.1NA;C项,据关系式K2Cr2O7+6~2Cr3+~6e-可知1molK2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数目为6NA;D项,正丁烷和异丁烷互为同分异构体,每个正丁烷或异丁烷分子中含有13个共价键,58g正丁烷和异丁烷的混合物的物质的量为58g58g·mol-1=1mol,则含有共价键的物质的量为13mol,即含有13NA个共价键。
4.(2018课标Ⅰ,10,6分)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0.1NA
B.22.4L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA
C.92.0g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA
D.1.0molCH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA
答案 B 16.25gFeCl3的物质的量是0.1mol,Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体粒子是若干Fe(OH)3的聚集体,故胶体粒子数目远小于0.1NA,A项错误;Ar是单原子分子,22.4L(标准状况)氩气的物质的量是1mol,含有的质子数为18NA,B项正确;甘油(丙三醇)的分子式为C3H8O3,其摩尔质量是92g·mol-1,则92.0g甘油含有羟基的数目为3.0NA,C项错误;甲烷与氯气反应的产物中CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4同时存在,1.0molCH4与足量氯气反应时上述四种有机物的总物质的量为1.0mol,D项错误。
A组 基础达标
1.已知3.01×1023个X气体分子的质量为16g,则X气体的摩尔质量是 ( )
A.16g B.32g C.64g·mol-1 D.32g·mol-1
答案 D 3.01×1023个X气体分子的物质的量为0.5mol,X的摩尔质量为32g·mol-1。
2.冬季降雪会给机场和马路带来诸多不便,醋酸钾(CH3COOK)是融雪效果较好的融雪剂。下列关于醋酸钾的说法正确的是 ( )
A.1molCH3COOK的质量为98g·mol-1
B.CH3COOK的摩尔质量等于它的相对分子质量
C.一个“CH3COOK”粒子的质量约为986.02×1023g
D.含有6.02×1023个碳原子的CH3COOK的物质的量为1mol
答案 C 1molCH3COOK的质量为98g,A错误;摩尔质量的单位是“g·mol-1”,相对分子质量的单位是“1”,常省略不写,B错误;一个“CH3COOK”粒子中含有2个C原子,所以当醋酸钾中有6.02×1023个C原子时,醋酸钾的物质的量为0.5mol,D错误。
3.下图表示1gO2与1g气体X在相同容积的密闭容器中压强(p)与温度(T)的关系,则气体X可能是 ( )
A.C2H4 B.CH4 C.NO D.CO2
答案 D 根据阿伏加德罗定律推论,同温同容下,存在p1p2=n1n2,可得n(O2)>n(X),又因质量均为1g,由n=mM可得M(X)>M(O2),故仅有D项符合题意。
4.标准状况下,1L的密闭容器中恰好可盛放n个N2分子和m个H2分子组成的混合气体,则阿伏加德罗常数的值可近似表示为( )
A.22.4(m+n) B.22.4×6.02×1023(m+n)
C.22.4(m+n)6.02×1023 D.m+n
答案 A 标准状况下22.4L气体所含有的分子为1mol,1L气体中所含有的气体分子数为(m+n),则m+nNA=122.4,则阿伏加德罗常数的值NA可近似表示为22.4(m+n)。
5.草酸(分子式为H2C2O4,沸点:150℃)是生物体的一种代谢产物,广泛分布于植物、动物和真菌体中,下列有关判断不正确的是( )
A.草酸的摩尔质量是90g·mol-1
B.1mol草酸中含有6.02×1023个分子
C.45g草酸中含有1.204×1024个氧原子
D.1mol草酸在标准状况下的体积约为22.4L
答案 D 草酸沸点为150℃,故草酸在标准状况下不是气体,1mol草酸在标准状况下的体积不等于22.4L,D错误。
6.有两份铝屑,第一份与足量盐酸反应,第二份与足量氢氧化钠溶液反应,产生的氢气的体积比为1∶2(同温同压下),则第一份铝屑与第二份铝屑的质量比为 ( )
A.1∶3 B.1∶2
C.1∶1 D.2∶1
答案 B 铝屑与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式分别为2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,两个化学方程式中铝与氢气的物质的量之比均为2∶3,题目中说二者产生氢气的体积比为1∶2,故两份铝屑的物质的量之比为1∶2,二者质量之比为1∶2,故选项B正确。
7.某元素的一种同位素X的质量数为A,含N个中子,它与1H原子构成HmX分子。在agHmX中所含质子的物质的量是 ( )
A.aA-N+mmol B.aA(A-N)mol
C.aA+m(A-N)mol D.aA+m(A-N+m)mol
答案 D 同位素X的质量数为A,中子数为N,因此其质子数为A-N,又由于HmX中H为1H,故1个HmX分子中的质子数为m+A-N,故agHmX分子中所含质子的物质的量为aA+m(A-N+m)mol。
8.常温常压下,两个容积相同的容器中分别充满X和Y两种气体,打开开关a,使两容器内的气体相通,最后容器内的压强大小顺序排列正确的是 ( )
编号
①
②
③
④
气体X
HI
NH3
H2
NO
气体Y
Cl2
HCl
Cl2
O2
A.②>③>①>④ B.③>①=④>②
C.③>①>④>② D.④>①>②>③
答案 C 审题时要注意三个问题:一是气体X与Y可能反应,二是比较压强大小需要应用阿伏加德罗定律,三是注意2NO2N2O4的转化。同温同体积时,气体的压强之比等于其物质的量之比。设起始状态下,每个容器中气体的物质的量为amol。①中Cl2+2HI2HCl+I2,常温下,碘呈固态,充分反应后,气体的物质的量为1.5amol;②中NH3+HClNH4Cl,反应后无气体;③中不反应(光照或点燃条件下才反应);④中发生反应2NO+O22NO2,2NO2N2O4,反应后气体的物质的量介于amol与1.5amol之间,故C正确。
9.由C16O和C18O组成的气体与同温、同压下空气(平均相对分子质量为29)的密度相同,则下列关系正确的是 ( )
A.气体中C16O与C18O的分子数之比为14∶15
B.气体中C16O与C18O的物质的量之比为1∶1
C.气体中C16O与C18O的质量之比为15∶14
D.气体中C16O与C18O的密度之比为1∶1
答案 B C16O的相对分子质量为28,C18O的相对分子质量为30,它们的平均相对分子质量为29,利用十字交叉法求出气体中二者的物质的量之比为1∶1。A项,分子数之比应为1∶1;C项,质量之比应为28∶30=14∶15;D项,同温、同压下气体密度之比等于摩尔质量之比,应为28∶30=14∶15。
10.下列指定微粒的数目相等的是 ( )
A.等物质的量的H2O与D2O含有的中子数
B.等质量的SO2和SO3中含有氧原子数
C.同温同压下,同体积的CO和NO含有的质子数
D.等物质的量的铁和铝分别与足量氯气完全反应时转移的电子数
答案 D 1个H2O与1个D2O含有的中子数不同,所以等物质的量的H2O与D2O含有的中子数不相同,故A错误;等质量的SO2和SO3中含有的氧原子数分别为m64×2=m32和m80×3=3m80,二者不相等,故B错误;CO的质子数为6+8=14,而NO的质子数为7+8=15,同温、同压、同体积的CO和NO含有的质子数不相等,故C错误。
11.三种气体X、Y、Z的相对分子质量关系为Mr(X)
B.相同条件下,同质量的三种气体,气体密度最小的是X
C.若一定条件下,三种气体体积均为2.24L,则它们的物质的量一定均为0.1mol
D.同温下,体积相同的两容器分别充入2gY气体和1gZ气体,则其压强比为2∶1
答案 B A项,由于各分子中的原子数未知,当原子数目相等时,分子数不一定相等,质量最大的不一定为Z,错误;C项,在标准状况下,2.24L的气体的物质的量为0.1mol,而在其他条件下不一定为0.1mol,错误;D项,同温同体积下,2gY气体和1gZ气体的物质的量之比为4∶1,根据pV=nRT可知,Y和Z的压强比为4∶1,错误。
12.(1)下列数量的各物质所含原子数按由大到小的顺序排列是 。
①0.5mol氨气
②标准状况下22.4L氦气
③4℃时9mL水
④0.2mol磷酸钠(Na3PO4)
(2)现有mg某气体,它是三原子分子,其摩尔质量为Mg·mol-1。若阿伏加德罗常数的值用NA表示,请用以上符号及相应数字填写下列空格。
①该气体的物质的量为 mol。
②该气体所含原子总数为 。
③该气体在标准状况下的体积为 L。
答案 (1)①④③②
(2)①mM ②3mMNA ③22.4mM
解析 (1)题给物质所含原子数分别为①0.5mol×(1+3)=2mol;②22.4L22.4L·mol-1×1=1mol;③9g18g·mol-1×(2+1)=1.5mol;④0.2mol×(3+1+4)=1.6mol。比较大小可得答案。
(2)mg气体的物质的量为mMmol,所含分子数为mMNA,所含原子数为3mMNA,该气体在标准状况下的体积为22.4mML。
B组 综合提升
13.(2020辽宁大连三模)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.由2H和18O所组成的水11g,其中所含的中子数为4NA
B.常温常压下的22.4L氯气与27g铝充分反应,转移电子数为2NA
C.0.1molH3O+中含有的电子数为NA
D.标准状况下,1L乙醇完全燃烧产生CO2分子的数目为NA11.2
答案 C 一个由2H和18O所组成的水分子中含有12个中子,水的物质的量为11g22g/mol=0.5mol,则其中所含的中子数的物质的量为0.5mol×12=6mol,即6NA,A项错误;常温常压不是标准状况,不能使用22.4L/mol计算氯气的物质的量,故无法计算转移电子数,B项错误;标准状况下,乙醇不是气体,不能使用22.4L/mol计算其物质的量,无法计算产生CO2分子的数目,D项错误。
14.[2021年1月“八省(市)联考”福建卷]已知NA 是阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 ( )
A.0.1 mol·L-1 KNO3溶液中离子总数大于0.2NA
B.D218O和T2O的混合物1.1 g,含有的质子数为0.5NA
C.5.6 g Fe与足量的S反应转移的电子数为0.3NA
D.0.1 mol H2和0.2 mol I2充分反应后分子总数小于0.3NA
答案 B A项,只有物质的量浓度而无体积,无法计算溶液中离子的数目,不正确;B项,D218O和T2O的相对分子质量均为22,均为10质子分子,1.1 g的D218O和T2O的混合物的物质的量为0.05 mol,质子数为0.5NA,正确;C项,Fe与S反应生成FeS,5.6 g Fe的物质的量为0.1 mol,转移电子数为0.2NA,不正确;D项,H2+I2 2HI是可逆反应,不能完全反应,但反应前后物质的总物质的量不变,还是0.3 mol,分子总数为0.3NA,不正确。
15.(2020江西顶级名校第四次联考)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是 ( )
A.标准状况下,33.6LHF中含有氟原子的数目为1.5NA
B.50mL18.4mol·L-1浓硫酸与足量铜微热反应,生成SO2分子的数目为0.46NA
C.4.0g由H218O与D216O组成的混合物中所含中子数为2NA
D.某密闭容器盛有0.1molN2和0.3molH2,在一定条件下充分反应,转移电子的数目为0.6NA
答案 C 标准状况下,氟化氢为液态,无法用气体摩尔体积进行计算,与题意不符,A错误;50mL18.4mol·L-1浓硫酸与足量铜微热反应,随着反应的进行硫酸的浓度逐渐减小,变为稀硫酸时,与铜不再反应,则生成SO2分子的数目小于0.46NA,与题意不符,B错误;H218O与D216O的摩尔质量均为20g·mol-1,且含有相同的中子数,4.0g由H218O与D216O组成的混合物的物质的量为0.2mol,则所含中子数为2NA,符合题意,C正确;N2和H2的反应为可逆反应,转移电子的数目小于0.6NA,与题意不符,D错误。
16.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℃
101kPa
0
300g
0
0
30℃
101kPa
4min
298.2g
1.243L
请回答下列问题:
(1)4min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 。
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-1
C.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的密度约为1.287g·L-1
答案 (1)0.1 0.05
(2)24.86L·mol-1
(3)B
解析 (1)4min水槽中H2O减轻的质量为300g-298.2g=1.8g,根据反应:2H2O2H2↑+
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,所以题给温度下,气体摩尔体积为1.243L0.05mol=24.86L·mol-1。(3)气体摩尔体积限定气体的物质的量为1mol,所以该实验条件下O2的气体摩尔体积为24.86L·mol-1,B项错误。
第1讲 物质的量 气体摩尔体积
考试要点
核心素养
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)的含义。
2.了解阿伏加德罗常数(NA)的含义。
3.能根据微粒(原子、分子、离子等)物质的量、数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。
1.宏观辨识与微观探析:认识物质的量是联系宏观物质和微观粒子的重要工具,能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
2.证据推理与模型认知:在有关物质的量计算过程中,通过分析、推理等方法认识计算的方法,建立阿伏加德罗常数、气体摩尔体积等题目解答的模型。
一、物质的量和摩尔质量
1.物质的量、阿伏加德罗常数
(1)概念间的关系
(2)物质的量的规范表示方法
如:1molFe、1molO2、1molNa+。
2.摩尔质量
含义:⑤ 单位 物质的量的物质所具有的质量单位:⑥ g·mol-1 表达式:M=⑦ mn 常用数值:以⑧ g·mol-1 为单位时,任何粒子的摩尔质量在数值上都等于该粒子的⑨ 相对分子(原子)质量 计算方法:a.标准密度法:M=⑩ ρ×22.4L·mol-1 b.气体的相对密度D=ρ1ρ2法:M1M2=⑪ D c.公式法:M=⑫ mn d.微粒质量法:M=⑬ NA·mN [质量为m(单位为g)的微粒中含粒子N个,设阿伏加德罗常数的值为NA]e.分数法:M=M1×a%+M2×b%+……(a%、b%……指混合物中各成分的物质的量分数或体积分数)
二、气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
1.影响物质体积大小的因素
2.气体摩尔体积
思考 a.NO2(N2O4)、HF、SO3在标准状况下 不是 (填“是”“不是”或“不一定是”,下同)气体;SiF4在标准状况下 是 气体。
b.标准状况下气体摩尔体积约是22.4L·mol-1;气体摩尔体积是22.4L·mol-1时,气体所处的状况 不一定是 标准状况。
3.阿伏加德罗定律
4.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
V1V2=n1n2
同温、同压下,气体的体积与其物质的量成 正比
T、V相同
p1p2=n1n2
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
ρ1ρ2=M1M2
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
1.易错易混辨析(设NA为阿伏加德罗常数的值。正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)0.012kg12C中含有约6.02×1023个碳原子 ( )
(2)0.5mol某气体质量是22g,则该气体的摩尔质量是44g ( )
(3)常温常压下,14g乙烯和丙烯的混合物中含有的氢原子数目为2NA ( )
(4)7.8gNa2O2中含有的阴离子数为0.2NA ( )
(5)在标准状况下,11.2LSO3中含有的原子数为2NA ( )
(6)在标准状况下,1mol氧气与1mol氨气的体积相同,含有的原子数相同 ( )
(7)同温、同体积下,等质量的SO2和O2的压强比为2∶1( )
(8)56gFe在标准状况下的22.4LCl2中充分燃烧,转移电子数为3NA ( )
(9)用惰性电极电解食盐水,若电路中通过1NA电子的电量,则阳极产生气体11.2L ( )
(10)常温常压下,11.2L二氧化硫中所含的氧原子数等于NA ( )
(11)足量Zn与一定量的浓硫酸反应,产生22.4L气体时,转移的电子数一定为2NA ( )
(12)在标准状况下,11.2L苯中含有1.5NA个C—C键 ( )
答案 (1)√ (2)✕ (3)√ (4)✕ (5)✕ (6)✕ (7)✕ (8)✕ (9)✕ (10)✕ (11)✕ (12)✕
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。1molH2SO4的质量是 ,摩尔质量是 ,相对分子质量是 ,所含分子数是 ,所含原子数是 ,所含质子数是 。
答案 98g 98g·mol-1 98 6.02×1023或NA 7×6.02×1023或7NA 50×6.02×1023或50NA
3.同温、同压下,甲容器中充满35Cl2,乙容器中充满37Cl2,完成下列填空。
(1)若两种气体体积相等,则甲、乙两容器中气体密度之比为 。
(2)若两种气体体积相等,则甲、乙两容器中气体分子数之比为 。
(3)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 。
(4)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 。
答案 (1)35∶37 (2)1∶1 (3)37∶35 (4)9∶10
考点一 物质的量和摩尔质量
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.1mol氧的质量为16g
C.0.5molHe约含有6.02×1023个电子
D.2H既可表示2个氢原子又可表示2mol氢分子
答案 C 摩尔作为物质的量的单位,可以计量微观粒子(如原子、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,A错误;使用“mol”作单位时,所指粒子必须明确,且粒子种类要用适当的符号或化学式表示,B错误;2H只表示2个氢原子,D错误。
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。0.5molNa2SO4中含有的离子的个数和氧原子的质量分别是 ( )
A.1.5NA 2mol B.1.5NA 32g
C.3.01×1023 4mol D.NA 64g
答案 B 0.5molNa2SO4中含有的离子的个数为0.5×3NA=1.5NA,含氧原子的物质的量为0.5mol×4=2mol,质量为2mol×16g·mol-1=32g。
3.材料科学家研究发现带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。据报道,该晶体的化学式为Na0.35CoO2·1.3H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值,试计算12.2g该晶体中含氧原子数约为 ,氢原子的物质的量约为 mol。
答案 0.33NA 0.26
解析 题给晶体的摩尔质量约为122g·mol-1,n=12.2g122g·mol-1=0.1mol,故氧原子数目=0.1×(2+1.3)NA=0.33NA,n(H)=0.1mol×1.3×2=0.26mol。
名师提醒
摩尔质量与相对原子(或分子)质量的易混点
(1)摩尔质量的单位是g·mol-1或kg·mol-1,相对原子(分子)质量的单位为1。摩尔质量只有当以g·mol-1作单位时,在数值上才等于其相对原子(分子)质量。
(2)熟记几组摩尔质量相同的物质,如:H2SO4和H3PO4(98g·mol-1);Mg3N2和CaCO3(100g·mol-1);CO、N2、C2H4(28g·mol-1);Na2O2和Al(OH)3(78g·mol-1)。
考点二 气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
题组一 有关气体摩尔体积的计算
1.若ag某气体中含有的分子数为b,则cg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) ( )
A.22.4bcaNAL B.22.4abcNAL C.22.4acbNAL D.22.4bacNAL
答案 A ag某气体中含有的分子数为b,则cg气体含有的分子数为cba,cg该气体的物质的量为bcaNAmol,在标准状况下Vm=22.4L/mol,则cg该气体的体积为bcaNAmol×22.4L/mol=22.4bcaNAL。
2.标准状况下有①6.72LCH4;②3.01×1023个HCl;③13.6gH2S;④0.2molNH3。下列对四种气体的关系表示不正确的是( )
A.体积:④<①<②<③ B.密度:①<④<③<②
C.质量:④<①<③<② D.氢原子数:②<④<③<①
答案 A 标准状况下,①6.72LCH4的物质的量为6.72L22.4L/mol=0.3mol,②3.01×1023个HCl的物质的量为3.01×10236.02×1023mol=0.5mol,③13.6gH2S的物质的量为13.6g34g/mol=0.4mol,④NH3的物质的量为0.2mol。根据V=nVm知,相同条件下,气体体积之比等于其物质的量之比,故体积:④<①<③<②,故A错误。
题组二 阿伏加德罗定律及其应用
3.在同温同压下,有相同质量的气体X和Y,已知此时Y的体积大于X的体积,则它们的摩尔质量之间的关系是 ( )
A.M(X)>M(Y) B.M(X)
答案 A 同温同压下,气体的Vm相同,此时Y的体积大于X的体积,则n(Y)>n(X),又知m(X)=m(Y),则n(X)·M(X)=n(Y)·M(Y),即M(X)>M(Y)。
4.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所示。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)1.0 (2)11 (3)11 (4)2
题组三 以物质的量为核心的计算
5.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.O2的摩尔质量为32
B.在标准状况下,22.4LH2O中含有的分子数为NA
C.24gMg全部转化为Mg2+时失去的电子数为2NA
D.1L1mol/LCaCl2溶液中含有的氯离子数为NA
答案 C O2的摩尔质量为32g/mol,A选项错误;在标准状况下,H2O不是气态,不能用气体摩尔体积计算其物质的量,B选项错误;24gMg的物质的量为1mol,1molMg全部转化为Mg2+时失去2mol电子,即失去的电子数为2NA,C选项正确;1L1mol/LCaCl2溶液中含有的氯离子数为2NA,D选项错误。
6.(2020四川宜宾二诊)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.78gNa2O2与足量CO2反应,转移的电子的数目为NA
B.0.1mol聚乙烯含有碳碳双键的数目为0.1NA
C.在标准状况下,2.24LH2O中含有的电子的数目为NA
D.1L0.1mol/LNaHS溶液中HS-的数目为0.1NA
答案 A 聚乙烯分子中不含有碳碳双键,B不正确;在标准状况下,H2O呈液态,不能使用22.4L/mol计算含有电子的数目,C不正确;1L0.1mol/LNaHS溶液中HS-的数目小于0.1NA,D不正确。
考点三 阿伏加德罗常数的应用
题组一 考查气体摩尔体积的适用条件
1.正误判断(已知NA是阿伏加德罗常数的值。正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)常温常压下,2.24L四氯化碳中含有共价键总数为0.4NA ( )
(2)标准状况下,11.2L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA ( )
(3)标准状况下,22.4LSO3中含有的硫原子数目为NA ( )
(4)标准状况下,22.4LCH4含有的共价键数为4NA ( )
(5)标准状况下,密闭容器中44.8LNO与22.4LO2充分反应,产物的分子数等于2NA ( )
答案 (1)✕ (2)√ (3)✕ (4)√ (5)✕
名师总结
抓“两看”,突破气体和状况陷阱
一看“气体”是否处于“标准状况(0℃、101kPa)”。
二看“标准状况”下,物质是否为“气体”[如CCl4、CHCl3、CH2Cl2(注:CH3Cl为气体)、H2O、溴、SO3、己烷、HF、苯、乙醇、乙酸等在标准状况下均不为气体]。
题组二 考查物质的组成和结构
2.正误判断(已知NA是阿伏加德罗常数的值。正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)3gHD中,中子数为NA ( )
(2)46gNO2和N2O4的混合气体中,含有的氮原子数为NA ( )
(3)15.6g的Na2S和Na2O2固体混合物中,阴离子数为0.2NA ( )
(4)1molCH3+所含的电子总数为9NA ( )
(5)6.4gS6与S8的混合物中所含硫原子数一定为0.2NA ( )
答案 (1)√ (2)√ (3)✕ (4)✕ (5)√
名师总结
熟记特殊物质的组成和结构
(1)熟记摩尔质量相同的物质,如N2、CO、C2H4等。
(2)记最简式相同的物质,如NO2和N2O4,乙烯和丙烯(C3H6)、O2与O3等。
(3)特殊物质的结构,如Na2O2是由Na+和O22-构成的,而不是Na+和O2-。
(4)熟记特殊物质中所含微粒(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目,常考查的特殊微粒如Ne、D2O、18O2、O3、P4、H37Cl、—OH、OH-等。
(5)巧用成键电子数,突破共用电子对数的判断(共用电子对数=成键电子数2,设NA为阿伏加德罗常数的值)。
①1mol硅中含硅硅键数为2NA,1molSiO2中含硅氧键数为4NA,1mol石墨中含碳碳键数为1.5NA。
②1molCnH2n+2中含共用电子对数为(3n+1)NA,1molCnH2n中含共用电子对数为3nNA,1molCnH2n+2O中含共用电子对数为(3n+2)NA。
③稀有气体为单原子分子,只存在分子间作用力,不存在化学键。
题组三 考查氧化还原反应中电子转移数目的判断
3.正误判断(已知NA是阿伏加德罗常数的值。正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)常温常压下,过氧化钠与水反应时,生成8g氧气转移的电子数为0.5NA ( )
(2)过量铜与含0.4molHNO3的浓硝酸反应,电子转移数大于0.2NA ( )
(3)1mol甲醇完全燃烧生成CO2和H2O,转移的电子数目为12NA ( )
(4)某密闭容器中有0.1molN2和0.3molH2,在一定条件下充分反应,转移电子的数目为0.6NA ( )
(5)6.4gCu与3.2g硫粉混合隔绝空气加热,充分反应后,转移电子数目为0.2NA ( )
答案 (1)√ (2)√ (3)✕ (4)✕ (5)✕
名师总结
常考氧化还原反应转移的电子数
(设NA为阿伏加德罗常数的值)
反应
物质
转移电子的物质
的量或电子数目
Na2O2+CO2
(或H2O)
1molNa2O2
1mol或NA
1molCO2
1mol或NA
3Fe+8HNO3(稀)
1molFe
2mol或2NA
Fe+4HNO3(浓)
1molFe
3mol或3NA
Cl2+Fe
1molCl2
2mol或2NA
1molFe
3mol或3NA
题组四 电解质溶液中粒子数目的判断
4.正误判断(已知NA是阿伏加德罗常数的值。正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)25℃,pH=13的Ba(OH)2溶液中含有OH-的数目为0.1NA( )
(2)1L0.1mol·L-1的CH3COONa溶液中含有的CH3COO-数目为0.1NA ( )
(3)常温下,1L0.5mol·L-1CH3COONH4溶液的pH=7,则溶液中CH3COO-与NH4+的数目均为0.5NA ( )
(4)n(H2SO3)和n(HSO3-)之和为1mol的KHSO3溶液中,含有的K+数目为NA ( )
(5)将0.1molCO2溶于适量水,溶液中CO32-、HCO3-、H2CO3粒子总数小于0.1NA ( )
答案 (1)✕ (2)✕ (3)✕ (4)✕ (5)√
名师总结
电解质溶液中粒子数目判断的关键点
(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)在判断溶液中微粒总数时,是否忽视溶剂水。
题组五 物质转化中的“隐含反应”
5.正误判断(已知NA是阿伏加德罗常数的值。正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)1L1.0mol·L-1的盐酸中含有HCl分子数为NA ( )
(2)一定条件下,将2molSO2与1molO2充分反应,得到SO3的分子数为2NA ( )
(3)32.5g锌与一定量浓硫酸恰好完全反应,生成气体的分子数为0.5NA ( )
(4)反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH=-92kJ·mol-1,当放出9.2kJ热量时转移电子数为0.6NA ( )
(5)标准状况下,1molCl2溶于水,转移的电子数目为0.1NA ( )
答案 (1)✕ (2)✕ (3)√ (4)√ (5)✕
名师提醒
常见“隐含反应”
(1)隐含“可逆反应”
H2(g)+I2(g)2HI(g)、2NO2N2O4、Cl2+H2OHClO+HCl、合成氨反应、二氧化硫的催化氧化等。
(2)隐含“浓度的变化”
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,
Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
(3)隐含“存在反应”
在混合气体NO和O2中会发生反应:
2NO+O22NO2,2NO2N2O4。
(4)隐含“钝化”
常温下,铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸钝化。
(5)隐含反应物的“用量”
如CO2(少量)+2OH-CO32-+H2O,
CO2+OH-(少量)HCO3-;
2HCO3-(足量)+Ca2++2OH-CaCO3↓+CO32-+2H2O,
HCO3-(少量)+Ca2++OH-CaCO3↓+H2O。
1.(2020课标Ⅲ,9,6分)NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.22.4L(标准状况)氮气中含有7NA个中子
B.1mol重水比1mol水多NA个质子
C.12g石墨烯和12g金刚石均含有NA个碳原子
D.1L1mol·L-1NaCl溶液含有28NA个电子
答案 C A项,1个氮原子中含有7个中子,22.4L(标准状况)氮气中含氮原子数为2NA,所含中子数应为14NA,错误;B项,1个重水分子与1个水分子中所含的质子数相同,故1mol重水与1mol水中含有的质子数相同,错误;C项,石墨烯与金刚石都是碳的单质,二者质量相同时所含的原子数也相同,正确;D项,1L1mol·L-1NaCl溶液中的NaCl含有的电子数为28NA,但溶液中的水分子中也含有电子,所以1L1mol·L-1NaCl溶液含有的电子数大于28NA,错误。
2.(2020浙江7月选考,19,2分)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.4MnO4-+5HCHO+12H+4Mn2++5CO2↑+11H2O,1mol[4MnO4-+5HCHO]完全反应转移的电子数为20NA
B.用电解粗铜的方法精炼铜,当电路中通过的电子数为NA时,阳极应有32gCu转化为Cu2+
C.常温下,pH=9的CH3COONa溶液中,水电离出的H+数为10-5NA
D.1L浓度为0.100mol·L-1的Na2CO3溶液中,阴离子数为0.100NA
答案 A A项,在已知反应中,锰元素的化合价由+7降低到+2,碳元素的化合价由0升高到+4,结合化学计量数知,该反应转移的电子数为20NA,正确;B项,电解精炼铜时,粗铜作阳极,由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质金属,杂质金属也会失去电子被氧化,故电路中通过的电子数为NA时,阳极溶解的铜的质量小于32g,错误;C项,醋酸钠是强碱弱酸盐,醋酸根离子水解促进水的电离,pH=9的醋酸钠溶液中水电离出的c(H+)为1×10-5mol·L-1,但由于溶液的体积未知,故不能计算H+数目,错误;D项,碳酸钠是强碱弱酸盐,碳酸根离子易水解,即CO32-+H2OHCO3-+OH-,故1L浓度为0.100mol·L-1的碳酸钠溶液中,阴离子数目大于0.100NA,错误。
3.(2019课标Ⅱ,8,6分)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1NA
B.1L0.1mol·L-1磷酸钠溶液含有的PO43-数目为0.1NA
C.1molK2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6NA
D.48g正丁烷和10g异丁烷的混合物中共价键数目为13NA
答案 B A项,3g3He的物质的量为1mol,其中含有1mol中子,即NA个中子;B项,由于PO43-在溶液中发生水解反应,故1L0.1mol·L-1的Na3PO4溶液中含有的PO43-的物质的量小于0.1mol,即PO43-数目小于0.1NA;C项,据关系式K2Cr2O7+6~2Cr3+~6e-可知1molK2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数目为6NA;D项,正丁烷和异丁烷互为同分异构体,每个正丁烷或异丁烷分子中含有13个共价键,58g正丁烷和异丁烷的混合物的物质的量为58g58g·mol-1=1mol,则含有共价键的物质的量为13mol,即含有13NA个共价键。
4.(2018课标Ⅰ,10,6分)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0.1NA
B.22.4L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA
C.92.0g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA
D.1.0molCH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA
答案 B 16.25gFeCl3的物质的量是0.1mol,Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体粒子是若干Fe(OH)3的聚集体,故胶体粒子数目远小于0.1NA,A项错误;Ar是单原子分子,22.4L(标准状况)氩气的物质的量是1mol,含有的质子数为18NA,B项正确;甘油(丙三醇)的分子式为C3H8O3,其摩尔质量是92g·mol-1,则92.0g甘油含有羟基的数目为3.0NA,C项错误;甲烷与氯气反应的产物中CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4同时存在,1.0molCH4与足量氯气反应时上述四种有机物的总物质的量为1.0mol,D项错误。
A组 基础达标
1.已知3.01×1023个X气体分子的质量为16g,则X气体的摩尔质量是 ( )
A.16g B.32g C.64g·mol-1 D.32g·mol-1
答案 D 3.01×1023个X气体分子的物质的量为0.5mol,X的摩尔质量为32g·mol-1。
2.冬季降雪会给机场和马路带来诸多不便,醋酸钾(CH3COOK)是融雪效果较好的融雪剂。下列关于醋酸钾的说法正确的是 ( )
A.1molCH3COOK的质量为98g·mol-1
B.CH3COOK的摩尔质量等于它的相对分子质量
C.一个“CH3COOK”粒子的质量约为986.02×1023g
D.含有6.02×1023个碳原子的CH3COOK的物质的量为1mol
答案 C 1molCH3COOK的质量为98g,A错误;摩尔质量的单位是“g·mol-1”,相对分子质量的单位是“1”,常省略不写,B错误;一个“CH3COOK”粒子中含有2个C原子,所以当醋酸钾中有6.02×1023个C原子时,醋酸钾的物质的量为0.5mol,D错误。
3.下图表示1gO2与1g气体X在相同容积的密闭容器中压强(p)与温度(T)的关系,则气体X可能是 ( )
A.C2H4 B.CH4 C.NO D.CO2
答案 D 根据阿伏加德罗定律推论,同温同容下,存在p1p2=n1n2,可得n(O2)>n(X),又因质量均为1g,由n=mM可得M(X)>M(O2),故仅有D项符合题意。
4.标准状况下,1L的密闭容器中恰好可盛放n个N2分子和m个H2分子组成的混合气体,则阿伏加德罗常数的值可近似表示为( )
A.22.4(m+n) B.22.4×6.02×1023(m+n)
C.22.4(m+n)6.02×1023 D.m+n
答案 A 标准状况下22.4L气体所含有的分子为1mol,1L气体中所含有的气体分子数为(m+n),则m+nNA=122.4,则阿伏加德罗常数的值NA可近似表示为22.4(m+n)。
5.草酸(分子式为H2C2O4,沸点:150℃)是生物体的一种代谢产物,广泛分布于植物、动物和真菌体中,下列有关判断不正确的是( )
A.草酸的摩尔质量是90g·mol-1
B.1mol草酸中含有6.02×1023个分子
C.45g草酸中含有1.204×1024个氧原子
D.1mol草酸在标准状况下的体积约为22.4L
答案 D 草酸沸点为150℃,故草酸在标准状况下不是气体,1mol草酸在标准状况下的体积不等于22.4L,D错误。
6.有两份铝屑,第一份与足量盐酸反应,第二份与足量氢氧化钠溶液反应,产生的氢气的体积比为1∶2(同温同压下),则第一份铝屑与第二份铝屑的质量比为 ( )
A.1∶3 B.1∶2
C.1∶1 D.2∶1
答案 B 铝屑与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式分别为2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,两个化学方程式中铝与氢气的物质的量之比均为2∶3,题目中说二者产生氢气的体积比为1∶2,故两份铝屑的物质的量之比为1∶2,二者质量之比为1∶2,故选项B正确。
7.某元素的一种同位素X的质量数为A,含N个中子,它与1H原子构成HmX分子。在agHmX中所含质子的物质的量是 ( )
A.aA-N+mmol B.aA(A-N)mol
C.aA+m(A-N)mol D.aA+m(A-N+m)mol
答案 D 同位素X的质量数为A,中子数为N,因此其质子数为A-N,又由于HmX中H为1H,故1个HmX分子中的质子数为m+A-N,故agHmX分子中所含质子的物质的量为aA+m(A-N+m)mol。
8.常温常压下,两个容积相同的容器中分别充满X和Y两种气体,打开开关a,使两容器内的气体相通,最后容器内的压强大小顺序排列正确的是 ( )
编号
①
②
③
④
气体X
HI
NH3
H2
NO
气体Y
Cl2
HCl
Cl2
O2
A.②>③>①>④ B.③>①=④>②
C.③>①>④>② D.④>①>②>③
答案 C 审题时要注意三个问题:一是气体X与Y可能反应,二是比较压强大小需要应用阿伏加德罗定律,三是注意2NO2N2O4的转化。同温同体积时,气体的压强之比等于其物质的量之比。设起始状态下,每个容器中气体的物质的量为amol。①中Cl2+2HI2HCl+I2,常温下,碘呈固态,充分反应后,气体的物质的量为1.5amol;②中NH3+HClNH4Cl,反应后无气体;③中不反应(光照或点燃条件下才反应);④中发生反应2NO+O22NO2,2NO2N2O4,反应后气体的物质的量介于amol与1.5amol之间,故C正确。
9.由C16O和C18O组成的气体与同温、同压下空气(平均相对分子质量为29)的密度相同,则下列关系正确的是 ( )
A.气体中C16O与C18O的分子数之比为14∶15
B.气体中C16O与C18O的物质的量之比为1∶1
C.气体中C16O与C18O的质量之比为15∶14
D.气体中C16O与C18O的密度之比为1∶1
答案 B C16O的相对分子质量为28,C18O的相对分子质量为30,它们的平均相对分子质量为29,利用十字交叉法求出气体中二者的物质的量之比为1∶1。A项,分子数之比应为1∶1;C项,质量之比应为28∶30=14∶15;D项,同温、同压下气体密度之比等于摩尔质量之比,应为28∶30=14∶15。
10.下列指定微粒的数目相等的是 ( )
A.等物质的量的H2O与D2O含有的中子数
B.等质量的SO2和SO3中含有氧原子数
C.同温同压下,同体积的CO和NO含有的质子数
D.等物质的量的铁和铝分别与足量氯气完全反应时转移的电子数
答案 D 1个H2O与1个D2O含有的中子数不同,所以等物质的量的H2O与D2O含有的中子数不相同,故A错误;等质量的SO2和SO3中含有的氧原子数分别为m64×2=m32和m80×3=3m80,二者不相等,故B错误;CO的质子数为6+8=14,而NO的质子数为7+8=15,同温、同压、同体积的CO和NO含有的质子数不相等,故C错误。
11.三种气体X、Y、Z的相对分子质量关系为Mr(X)
B.相同条件下,同质量的三种气体,气体密度最小的是X
C.若一定条件下,三种气体体积均为2.24L,则它们的物质的量一定均为0.1mol
D.同温下,体积相同的两容器分别充入2gY气体和1gZ气体,则其压强比为2∶1
答案 B A项,由于各分子中的原子数未知,当原子数目相等时,分子数不一定相等,质量最大的不一定为Z,错误;C项,在标准状况下,2.24L的气体的物质的量为0.1mol,而在其他条件下不一定为0.1mol,错误;D项,同温同体积下,2gY气体和1gZ气体的物质的量之比为4∶1,根据pV=nRT可知,Y和Z的压强比为4∶1,错误。
12.(1)下列数量的各物质所含原子数按由大到小的顺序排列是 。
①0.5mol氨气
②标准状况下22.4L氦气
③4℃时9mL水
④0.2mol磷酸钠(Na3PO4)
(2)现有mg某气体,它是三原子分子,其摩尔质量为Mg·mol-1。若阿伏加德罗常数的值用NA表示,请用以上符号及相应数字填写下列空格。
①该气体的物质的量为 mol。
②该气体所含原子总数为 。
③该气体在标准状况下的体积为 L。
答案 (1)①④③②
(2)①mM ②3mMNA ③22.4mM
解析 (1)题给物质所含原子数分别为①0.5mol×(1+3)=2mol;②22.4L22.4L·mol-1×1=1mol;③9g18g·mol-1×(2+1)=1.5mol;④0.2mol×(3+1+4)=1.6mol。比较大小可得答案。
(2)mg气体的物质的量为mMmol,所含分子数为mMNA,所含原子数为3mMNA,该气体在标准状况下的体积为22.4mML。
B组 综合提升
13.(2020辽宁大连三模)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.由2H和18O所组成的水11g,其中所含的中子数为4NA
B.常温常压下的22.4L氯气与27g铝充分反应,转移电子数为2NA
C.0.1molH3O+中含有的电子数为NA
D.标准状况下,1L乙醇完全燃烧产生CO2分子的数目为NA11.2
答案 C 一个由2H和18O所组成的水分子中含有12个中子,水的物质的量为11g22g/mol=0.5mol,则其中所含的中子数的物质的量为0.5mol×12=6mol,即6NA,A项错误;常温常压不是标准状况,不能使用22.4L/mol计算氯气的物质的量,故无法计算转移电子数,B项错误;标准状况下,乙醇不是气体,不能使用22.4L/mol计算其物质的量,无法计算产生CO2分子的数目,D项错误。
14.[2021年1月“八省(市)联考”福建卷]已知NA 是阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 ( )
A.0.1 mol·L-1 KNO3溶液中离子总数大于0.2NA
B.D218O和T2O的混合物1.1 g,含有的质子数为0.5NA
C.5.6 g Fe与足量的S反应转移的电子数为0.3NA
D.0.1 mol H2和0.2 mol I2充分反应后分子总数小于0.3NA
答案 B A项,只有物质的量浓度而无体积,无法计算溶液中离子的数目,不正确;B项,D218O和T2O的相对分子质量均为22,均为10质子分子,1.1 g的D218O和T2O的混合物的物质的量为0.05 mol,质子数为0.5NA,正确;C项,Fe与S反应生成FeS,5.6 g Fe的物质的量为0.1 mol,转移电子数为0.2NA,不正确;D项,H2+I2 2HI是可逆反应,不能完全反应,但反应前后物质的总物质的量不变,还是0.3 mol,分子总数为0.3NA,不正确。
15.(2020江西顶级名校第四次联考)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是 ( )
A.标准状况下,33.6LHF中含有氟原子的数目为1.5NA
B.50mL18.4mol·L-1浓硫酸与足量铜微热反应,生成SO2分子的数目为0.46NA
C.4.0g由H218O与D216O组成的混合物中所含中子数为2NA
D.某密闭容器盛有0.1molN2和0.3molH2,在一定条件下充分反应,转移电子的数目为0.6NA
答案 C 标准状况下,氟化氢为液态,无法用气体摩尔体积进行计算,与题意不符,A错误;50mL18.4mol·L-1浓硫酸与足量铜微热反应,随着反应的进行硫酸的浓度逐渐减小,变为稀硫酸时,与铜不再反应,则生成SO2分子的数目小于0.46NA,与题意不符,B错误;H218O与D216O的摩尔质量均为20g·mol-1,且含有相同的中子数,4.0g由H218O与D216O组成的混合物的物质的量为0.2mol,则所含中子数为2NA,符合题意,C正确;N2和H2的反应为可逆反应,转移电子的数目小于0.6NA,与题意不符,D错误。
16.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℃
101kPa
0
300g
0
0
30℃
101kPa
4min
298.2g
1.243L
请回答下列问题:
(1)4min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 。
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-1
C.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的密度约为1.287g·L-1
答案 (1)0.1 0.05
(2)24.86L·mol-1
(3)B
解析 (1)4min水槽中H2O减轻的质量为300g-298.2g=1.8g,根据反应:2H2O2H2↑+
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,所以题给温度下,气体摩尔体积为1.243L0.05mol=24.86L·mol-1。(3)气体摩尔体积限定气体的物质的量为1mol,所以该实验条件下O2的气体摩尔体积为24.86L·mol-1,B项错误。
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