新人教版高考化学一轮复习第1章从实验学化学第3讲物质的量气体摩尔体积学案

第3讲　物质的量　气体摩尔体积

1．物质的量、摩尔、阿伏加德罗常数

(1)基本概念间的关系

(2)物质的量的规范表示方法：

↓　　　 ↓　　　　　　　　↓

数值　　单位　　　指定微粒符号或微粒名称

例如：1 mol Fe、1 mol O2、1 mol Na＋或钠离子。

(3)物质的量与微粒数、阿伏加德罗常数之间的关系：

n＝或N＝n·NA。

2．摩尔质量

(1)概念：摩尔质量指单位物质的量的物质所具有的质量，其符号为M，单位为 g·mol－1(或g/mol)。

(2)数值：以 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相对原子质量或相对分子质量。

(3)摩尔质量与物质的量、物质的质量之间的关系：n＝。

3．气体摩尔体积

(1)影响物质体积的因素

(2)气体摩尔体积

4．阿伏加德罗定律及其推论

(1)阿伏加德罗定律

(2)阿伏加德罗定律的推论

(1)对于同一种气体，当压强相同时，密度与温度成反比。

(2)同温、同压、同体积、同分子数，这“四同”相互制约，只要其中“三同”成立，第“四同”也成立，即“三同”定“一同”。

(3)应用阿伏加德罗定律及其推论要熟记相关化学计量的定义式，并结合相互关系进行推导(即通过pV＝nRT及n＝、ρ＝进行推导)。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)(2020·浙江7月选考)常温下，pH＝9的CH3COONa溶液中，水电离出的H＋数为10－5NA。(　　)

(2)(2020·浙江7月选考)1 L浓度为0.100 mol·L－1的Na2CO3溶液中，阴离子数为0.100NA。(　　)

(3)1 mol CO和N2的混合气体中含有的质子数为14NA。(　　)

(4)2.0 g HO与D2O的混合物中所含中子数为NA。(　　)

(5)23 g Na 与足量H2O反应完全后可生成NA个H2分子。(　　)

(6)2 g氦气所含的原子数约为0.5×6.02×1023。(　　)

(7)标准状况下，H2和N2的气体摩尔体积均为22.4 L。(　　)

(8)1 mol任何物质都约含有6.02×1023个分子。(　　)

(9)标准状况下，1 mol O2与1 mol SO3的体积相同。(　　)

(10)标准状况下，1 mol气体的体积约是22.4 L，非标准状况下，1 mol气体的体积则一定不是22.4 L。(　　)

(11)标准状况下，O2和O3中氧原子的摩尔质量均为16 g·mol－1。(　　)

(12)常温常压下，14 g N2与7 g乙烯(C2H4)所含原子数相同。(　　)

答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√　(7)×　(8)×　(9)×　(10)×　(11)√　(12)×

2．(教材改编题)某氯原子的质量是a g，12C原子的质量是b g，用NA表示阿伏加德罗常数的值。

(1)该氯原子的相对原子质量为________。

(2)m g该氯原子的物质的量为________。

(3)该氯原子的摩尔质量是________。

(4)n g该氯原子所含的电子数为________。

答案：(1)　(2) mol　(3)aNA g·mol－1　(4)(答案合理即可)

演练一　n＝＝＝的应用

1．标准状况下，5.6 L O2中含有N个氧原子，则阿伏加德罗常数的值为(　　)

A．4N　　　 B．

C．2N  D．

解析：选C。根据题意可知，＝，故NA＝2N mol－1，C项正确。

2．已知标准状况下：①6.72 L NH3；②1.204×1023个H2S分子；③5.6 g CH4；④0.5 mol HCl。下列关系正确的是(　　)

A．体积大小：④>③>②>①

B．原子数目：③>①>④>②

C．密度大小：④>②>③>①

D．质量大小：④>③>②>①

解析：选B。①标准状况下，6.72 L NH3的物质的量为＝0.3 mol；②1.204×1023个H2S分子的物质的量为＝0.2 mol；③5.6 g CH4的物质的量为＝0.35 mol；④HCl的物质的量为0.5 mol。由上述计算可知，物质的量大小为④>③>①>②，相同条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，故体积大小为④>③>①>②，A项错误。①标准状况下6.72 L NH3所含原子的物质的量为0.3 mol×4＝1.2 mol；②1.204×1023个H2S分子所含原子的物质的量为0.2 mol×3＝0.6 mol；③5.6 g CH4所含原子的物质的量为0.35 mol×5＝1.75 mol；④0.5 mol HCl所含原子的物质的量为0.5 mol×2＝1 mol；原子数目之比等于原子的物质的量之比，故原子数目为③>①>④>②，B项正确。同温同压下，气体密度之比等于其相对分子质量之比，①NH3的相对分子质量为17；②H2S的相对分子质量为34；③CH4的相对分子质量为16；④HCl的相对分子质量为36.5；故密度大小为④>②>①>③，C项错误。①标准状况下6.72 L NH3的质量为17 g·mol－1×0.3 mol＝5.1 g；②1.204×1023个H2S分子的质量为34 g·mol－1×0.2 mol＝6.8 g；③CH4的质量为5.6 g；④0.5 mol HCl的质量为36.5 g·mol－1×0.5 mol＝18.25 g；故质量大小为④>②>③>①，D项错误。

3．(1)含6.02×1023个中子的  Li的质量是________g。

(2)若12.4 g Na2X中含有0.4 mol钠离子，则Na2X的摩尔质量是_______，X的相对原子质量是________。

(3)最近材料科学家研究发现了首例带结晶水的晶体在5 K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12.2 g该晶体中含氧原子数约为________，氢原子的物质的量约为________mol。

解析：(1)根据n＝计算中子的物质的量，Li的中子数为7－3＝4，进而计算Li的物质的量，再根据m＝nM计算Li的质量。

(2)1 mol Na2X中含有2 mol钠离子，0.2 mol Na2X中含有0.4 mol钠离子，则Na2X的摩尔质量M(Na2X)＝＝62 g·mol－1；X的相对原子质量为62－2×23＝16。

(3)12.2 g该晶体的物质的量约为＝0.1 mol，结合化学式可知，该晶体含氧原子数约为0.1 mol×3.3×NA mol－1＝0.33NA，含有氢原子的物质的量约为0.1 mol×2.6＝0.26 mol。

答案：(1)1.75　(2)62 g·mol－1　16　(3)0.33NA　0.26

物质中某指定微粒数目的计算技巧

(1)明确整体与部分的关系：谁是整体？谁是部分？

(2)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。　

演练二　阿伏加德罗定律及其推论

4．(2021·哈尔滨模拟)在甲、乙两个体积不同的密闭容器中，分别充入质量相等的CO、CO2气体时，两容器的温度和压强均相同，则下列说法正确的是(　　)

A．充入的CO分子数比CO2分子数少

B．甲容器的体积比乙容器的体积小

C．CO的摩尔体积比CO2的摩尔体积小

D．甲中CO的密度比乙中CO2的密度小

解析：选D。质量相等的CO和CO2的物质的量之比为11∶7，分子数之比为11∶7，在温度和压强相同时体积之比为11∶7，但摩尔体积相同，密度之比为7∶11。

5.一个密闭容器，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1 mol N2，右侧充入一定量的CO时，隔板处于如图位置(保持温度不变)，下列说法正确的是(　　)

A．右侧与左侧分子数之比为4∶1

B．右侧CO的质量为5.6 g

C．右侧气体密度是相同条件下氢气密度的14倍

D．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，则应充入0.2 mol CO

解析：选C。左右两侧气体温度、压强相同，相同条件下，体积之比等于物质的量之比，左右气体的体积之比为4∶1，则左右气体的物质的量之比为4∶1，所以右侧气体的物质的量为0.25 mol。相同条件下密度之比与摩尔质量成正比，则右侧气体的密度是相同条件下氢气密度的＝14倍。

演练三　(平均)摩尔质量的计算

6．按要求回答下列问题。

(1)已知标准状况下，气体A的密度为2.857 g·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，1.92 g某气体的体积为672 mL，则此气体的相对分子质量为________。

(3)CO和CO2的混合气体18 g，完全燃烧后测得CO2体积为11.2 L(标准状况)，则

①混合气体在标准状况下的密度是________g·L－1。

②混合气体的平均摩尔质量是________g·mol－1。

答案：(1)64　SO2　(2)64　(3)①1.61　②36

7．在一定条件下，m g NH4HCO3(s)完全分解生成NH3(g)、CO2(g)、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ρ g·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(g)、CO2(g)、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)。

解析：NH4HCO3(s)NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(g)。

(1)(混)＝2d g·mol－1，则n(混)＝ mol，

n(NH4HCO3)＝× mol＝ mol，

M(NH4HCO3)＝＝6d g·mol－1。　

(2)(混)＝22.4ρ g·mol－1。

(3)n(NH3)∶n(CO2)∶n(H2O)＝a%∶b%∶c%，

(混)＝17a%＋44b%＋18c%。

答案：(1) mol　6d g·mol－1　(2)22.4ρ g·mol－1　(3)17a%＋44b%＋18c%

求解气体摩尔质量的“五方法”

(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(ρ)：M＝ρ×Vm。

(4)根据同温同压下气体的相对密度(D＝ρ1/ρ2)：＝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：＝M1×a%＋M2×b%＋M3×c%……[a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)]。