2024版新教材高考化学全程一轮总复习第二章物质的量第5讲物质的量气体摩尔体积学生用书

第5讲　物质的量　气体摩尔体积复 习 目 标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)、阿伏加德罗常数(NA)的含义；2.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)之间的相互关系，进行有关计算。考点一　物质的量　摩尔质量必备知识整理1.物质的量　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如1 mol Na＋或钠离子、2.5 mol NH3、(3)物质的量与微粒数、阿伏加德罗常数之间的关系n＝⇒变式微点拨　(1)物质的量作为研究微观粒子与物质的桥梁，其单位摩尔后面应为明确的微粒名称或符号，如1 mol氢(不明确)或1 mol大米(宏观物质)均为错误说法。(2)物质的量的描述对象只能是分子、原子、离子、质子、中子、电子、原子团等微观粒子，不能用于描述宏观物质。(3)阿伏加德罗常数的单位为mol－1。2．摩尔质量(1)定义：单位物质的量的物质所具有的质量，其单位为________。(2)数值：当微粒的摩尔质量以________为单位时，在数值上等于该微粒的相对分子(原子)质量。(3)物质的量、物质的质量和摩尔质量三者的关系为________________。微点拨　摩尔质量、相对分子(原子)质量、1 mol物质的质量、NA个微粒的质量和在数值上是相同的，但意义不同，单位不同。摩尔质量的单位是，相对分子(原子)质量的单位是1，质量的单位是g。3．气体摩尔质量求算的方法(1)根据气体的质量(m)和物质的量(n)：M＝；(2)根据一定质量(m)气体中所含气体分子的数目(N)和阿伏加德罗常数(NA)：M＝；(3)根据标况下气体的密度(ρ)：M＝22.4ρ；(4)根据同温同压下气体的相对密度(D＝)：＝；[正误判断]　(1)1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子(　　)(2)12 g 12C中所含碳原子的数目约为6.02×1023(　　)(3)1 mol OH－的质量为17 g·mol－1(　　)(4)氖气的摩尔质量(g·mol－1)在数值上等于它的相对分子质量(　　)(5)CO2的摩尔质量就是NA个CO2分子的质量和(　　)(6)物质的量是表示微粒数目多少的物理量(　　)对点题组训练题组一　物质的量、摩尔质量的概念理解1．2021年4月29日11时23分，搭载空间站天和核心舱的长征五号B遥二运载火箭，在我国文昌航天发射场升空，任务圆满成功。偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能燃料，燃烧产生的巨大能量可作为航天运载火箭的推动力。下列叙述正确的是(　　)A．偏二甲肼的摩尔质量为60 gB．6.02×1023个偏二甲肼分子的质量约为60 gC．1 mol偏二甲肼分子的质量为60 g·mol－1D．6 g偏二甲肼含有NA个偏二甲肼分子题组二　物质的量与微粒数目的关系2．NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述错误的是(　　)A．1 mol乙烯分子中含有的碳氢键数为4NAB．1 mol甲烷完全燃烧转移电子数为8NAC．1 L 0.1 mol·L－1的乙酸溶液中含H＋的数量为0.1NAD．1 mol的CO和N2混合气体中含有的质子数为14 NA3．(1)18 g重甲基中含有的电子数为________。(2)常温常压下，3 g HCHO和CH3COOH的混合物中含有________原子。(3)0.01 mol某物质A，其质量为1.06 g，则A的相对分子质量为____________，摩尔质量为____________。考点二　气体摩尔体积　阿伏加德罗常数必备知识整理1．影响气体体积的因素2．气体摩尔体积(1)概念：一定温度和压强下________________的气体所占的体积，符号为________。(2)常用单位：________________。(3)气体摩尔体积、物质的量、气体体积之间的关系为：________⇒变式(4)计算时常用标准状况下的气体摩尔体积标准状况下(0 ℃、101 kPa)，Vm≈__________。微点拨　抓“两看”，突破气体与状态陷阱一看：气体是否处于标准状况(0 ℃、101 kPa)。二看：标准状况下，物质是否是气态。常见的干扰物质SO3、HF、H2O、Br2等无机物和碳原子超过4个的烃，如苯、己烷、CCl4、氯仿、甲醇、乙醇等。若题目给出非标况下的气体，切勿直接判断为错误说法，气体的物质的量或质量与温度、压强无关，可直接计算。3．阿伏加德罗定律及其推论(1)定律内容在相同的温度和压强下，相同________的任何气体都含有相同____________。(2)定律的推论特别提醒(1)定律及推论中的“气体”既可以是单一气体，也可以是不反应的混合气体。(2)推论不必死记硬背，可由pV＝nRT、ρ＝、n＝等公式推导。[正误判断]　(1)22 g CO2气体的体积为11.2 L(　　)(2)在非标准状况下，气体摩尔体积一定不是22.4 L·mol－1(　　)(3)标准状况下11.2 L Br2的物质的量为0.5 mol(　　)(4)标准状况下，11.2 L O2和H2的混合气体所含分子数约为3.01×1023(　　)(5)相同体积的CO和N2，二者含有的原子数相同(　　)(6)0 ℃、101 kPa，1 mol任何物质的体积都是22.4 L(　　)(7)同温同压下，等质量的12C18O和NO体积相同(　　)(8)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(　　)(9)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(　　)对点题组训练题组一　气体摩尔体积的概念及表达式1．已知：①6.72 L NH3(标准状况下)　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＞①B．原子数目：③＞①＞④＞②C．密度大小：④＞②＞③＞①D．质量大小：④＞③＞②＞①2．下列关于阿伏加德罗常数和气体摩尔体积等的说法正确的是(　　)A．1 mol O2和1 mol N2所占的体积都约为22.4 LB．H2的气体摩尔体积约为22.4 LC．在标准状况下，1 mol H2和1 mol H2O所占的体积都约为22.4 LD．标准状况下，22.4 L乙烷、丙烷的混合气体，所含的分子数为NA题组二　气体体积V与n、m、N及NA的换算3．设NA为阿伏加德罗常数的值，如果a g某气态双原子分子的分子数为p，则b g该气体在标准状况下的体积V(L)是(　　)A． B．C． D．4．空气中二氧化碳含量的持续增加，会产生温室效应，一种处理二氧化碳的重要方法是将二氧化碳还原：下列说法(NA代表阿伏加德罗常数的值)正确的是(　　)A．2.24 L CO2含有双键的数目为0.2NAB．1 mol CO2和2 mol H2充分反应生成CH4的分子数为0.5NAC．通常状况下，0.1 mol CH4中含有的电子数为NAD．生成18 g H2O转移电子数为2NA题组三　阿伏加德罗定律的应用5．下列说法正确的是(　　)A.同温同压下，相同数目的分子必具有相同的体积B.等质量的O2和H2的物质的量之比为16∶1C．不同的气体若体积不等，则它们所含的分子数一定不等D．同温同体积下，两种气体的物质的量之比等于压强之比6．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。根据甲、乙的摩尔质量(M)的关系判断的值，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)，则气体的体积：甲＜乙题组四　气体(平均)摩尔质量的计算7．在一定条件下，m g NH4HCO3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，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)。8．按要求解答问题(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。新 情 境 新 高 考多核处理器或微处理器的“核心(cores) ”——芯片芯片，又称微电路(microcircuit)、微芯片(microchip)、集成电路(integrated circuit，IC)。是指内含集成电路的硅片，体积很小，常常是计算机或其他电子设备的一部分。芯片的材质主要是硅，使用单晶硅晶圆(或ⅢA­ⅤA族，如砷化镓)用作基层，然后使用光刻、掺杂、CMP等技术制成MOSFET或BJT等组件，再利用薄膜和CMP技术制成导线，如此便完成芯片制作。[问题探究](1)根据单晶硅的结构，56 g单晶硅中含Si—Si共价键的数是多少？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)写出工业上制取单质硅的化学方程式，判断当生成1.12 L(标准状况下)气体时转移电子的数目。________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)6 g SiO2晶体中含Si—O键的数目是多少？________________________________________________________________________________________________________________________________________________本讲真题研练1．[2022·全国甲卷]NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　)A．25 ℃，101 kPa下，28 L氢气中质子的数目为2.5NAB．2.0 L 1.0 mol·L－1AlCl3溶液中，Al3＋的数目为2.0NAC．0.20 mol苯甲酸完全燃烧，生成CO2的数目为1.4NAD．电解熔融CuCl2，阴极增重6.4 g，外电路中通过电子的数目为0.10NA2．[2022·浙江6月]NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　)A．12 g NaHSO4中含有0.2NA个阳离子B．11.2 L乙烷和丙烯的混合气体中所含碳氢键数为3NAC．8 g CH4含有中子数为3NAD．0.1 mol H2和0.1 mol I2于密闭容器中充分反应后，HI分子总数为0.2NA3．[2021·全国甲卷]NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是(　　)A．18 g重水(D2O)中含有的质子数为10NAB．3 mol的NO2与H2O完全反应时转移的电子数为4NAC．32 g环状S8()分子中含有的S—S键数为1NAD．1 L pH＝4的溶液中离子数为0.1NA4．[2021·广东卷]设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)A．1 mol CHCl3含有C－Cl键的数目为3NAB．1 L 1.0 mol·L－1的盐酸含有阴离子总数为2NAC．11.2 L NO与11.2 L O2混合后的分子数目为NAD．23 g Na与足量H2O反应生成的H2分子数目为NA5．[2021·湖南卷]NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)O含有的中子数为10NAB．0.1 mol·L－1 HClO4溶液中含有的H＋数为0.1NAC．2 mol NO与1 mol O2在密闭容器中充分反应后的分子数为2NAD．11.2 L CH4和22.4 L Cl2(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数为1.5NA6．[2021·河北卷]NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是(　　)A．22.4 L(标准状况)氟气所含的质子数为18NAB．1 mol碘蒸气和1 mol氢气在密闭容器中充分反应，生成的碘化氢分子数小于2NAC．电解饱和食盐水时，若阴阳两极产生气体的总质量为73 g，则转移电子数为NAD．1 L 1 mol·L－1溴化铵水溶液中与H＋离子数之和大于NA第5讲　物质的量　气体摩尔体积考点一必备知识整理1．(1)6.02×1023　6.02×1023 mol－1　(3)n·NA2．(1)g·mol－1　(2)g·mol－1　(3)n＝正误判断答案：(1)×　NaCl等离子化合物的构成微粒中没有分子(2)√　(3)×　一种微粒的摩尔质量在数值上等于1 mol微粒的质量，但二者单位不同，前者单位是g·mol－1，后者单位是g(4)√　(5)×　一种微粒的摩尔质量在数值上等于NA个微粒的质量和，但二者单位不同，前者单位是g·mol－1，后者单位是g(6)×　物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量对点题组训练1．解析：偏二甲肼的摩尔质量应为60 g·mol－1，A错误；6.02×1023个偏二甲肼分子约为1 mol，其质量约为60 g，B正确；6 g偏二甲肼的物质的量为＝0.1 mol，含有的分子数为0.1NA，D错误。答案：B2．答案：C3．答案：(1)9NA　(2)0.4NA　(3)106　106 g·mol－1考点二必备知识整理1．大小　数目2．(1)单位物质的量　Vm　(2)L/mol(或L·mol－1)(3)n＝　n·Vm　(4)22.4 L·mol－13．(1)体积　数目的分子　(2)物质的量　摩尔质量　物质的量正误判断答案：(1)×　未指明标准状况，无法计算(2)×　升高温度、增大压强也可使气体摩尔体积为22.4 L·mol－1(3)×　Br2在标准状况下是液体，无法计算(4)√　(5)×　未指明温度压强是否相同，无法判断(6)×　标准状况下1 mol气体的体积为22.4 L(7)√　(8)√　(9)√对点题组训练1．答案：B2．解析：没有明确温度和压强，无法确定气体的体积，A错误；气体摩尔体积的单位不是“L”，而是“L·mol－1”或“m3·mol－1”，另外未指明气体所处的温度和压强，H2的气体摩尔体积不一定为22.4 L·mol－1，B错误；在标准状况下，水为液态，C错误。答案：D3．解析：解法一　公式法：a g双原子分子的物质的量＝ mol，双原子分子的摩尔质量＝＝ g·mol－1，所以b g该气体在标准状况下的体积为×22.4 L·mol－1＝ L。解法二　比例法：同种气体的分子数与质量成正比，设b g气体的分子数为Na g　　～　　pb g　　～　　N则：N＝，双原子分子的物质的量为 mol，所以b g该气体在标准状况下的体积为 L。答案：D4．解析：A项，没有指明是在标准状况下，错误；B项，该反应为可逆反应，不能进行到底，1 mol CO2和2 mol H2充分反应不能生成0.5 mol CH4，即CH4分子数小于0.5NA，错误；C项，由于1个CH4中含有10个电子，则0.1 mol CH4中含有的电子数为NA，与条件无关，正确；D项，分析化学方程式知，每生成2 mol 水转移8 mol电子，若生成18 g H2O(即1 mol)则转移电子数为4NA，错误。答案：C5．解析：A项，未指明是气体，错误；B项，假设质量都是1 g，n(O2)∶n(H2)＝ mol∶ mol＝1∶16，错误；C项，未限定温度与压强，无法判断。答案：D6．解析：等质量的气体，其摩尔质量与物质的量(或分子数)成反比，若M(甲)＜M(乙)，则分子数：甲>乙，A项错误；若M(甲)>M(乙)，则物质的量：甲＜乙，又因为气体体积相等，故气体摩尔体积：甲>乙，B项错误；同温同体积同质量的气体或混合气体，压强与摩尔质量成反比，若M(甲)乙，C项正确；由质量和密度相等可知气体体积相等，则甲、乙摩尔质量与气体的体积无关，即甲＝乙，D项错误。答案：C7．解析：NH4HCO3(s)NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(g)(1)M(混)＝2d⇒n(混)＝ mol⇒M(NH4HCO3)＝2d×3 g·mol－1＝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%8．解析：(1)M＝ρ×22.4 g·mol－1≈64 g·mol－1。(2)M＝＝64 g·mol－1。(3)CO燃烧发生反应：2CO＋O22CO2，CO的体积与生成CO2的体积相等，燃烧后CO2的总体积为11.2 L，故18 g CO和CO2的混合气体的总体积为11.2 L，在标准状况下，18 g CO和CO2的混合气体的物质的量为0.5 mol，设CO的物质的量为x mol，CO2的物质的量为y mol，则，解得x＝0.25，y＝0.25。①原混合气体的密度＝≈1.61 g·L－1。②解法一：＝ρ·22.4 L·mol－1＝1.61 g·L－1×22.4 L·mol－1≈36 g·mol－1；解法二：＝＝36 g·mol－1；解法三：＝28 g·mol－1×50%＋44 g·mol－1×50%＝；故平均摩尔质量为36 g·mol－1。答案：(1)64　SO2　(2)64　(3)①1.61　②36新情境新高考答案：(1)56 g单晶硅的物质的量为2 mol，单晶硅中每个硅原子实际形成2个Si—Si键，故56 g单晶硅中含Si—Si键的数目为4 NA。(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑，当生成0.05 mol CO时，转移电子数目为0.1NA。(3)1 mol SiO2晶体中含Si—O键的数目为4NA，6 g(即0.1 mol)SiO2晶体中含Si—O键的数目为0.4NA。本讲真题研练1．解析：A项，不是在标准状况下，无法计算28 L氢气的物质的量，错误；B项，Al3＋部分水解，故溶液中Al3＋的数目小于2.0NA，错误；C项，0.20 mol苯甲酸(C7H6O2)完全燃烧生成1.4 mol CO2，正确；D项，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，阴极增重6.4 g(即0.1 mol Cu)，则外电路中转移0.20 mol电子，错误。答案：C2．解析：NaHSO4固体中含有Na＋和，12 g NaHSO4物质的量为0.1 mol，含有0.1NA个阳离子，A项错误；没有指明是否为标准状况，11.2 L乙烷和丙烯的混合气体物质的量不能计算，B项错误；一个碳原子中含有6个中子，H原子中没有中子，8 g CH4物质的量为0.5 mol，含有中子数为3NA，C项正确；H2和I2反应生成HI为可逆反应，反应不能进行到底，故0.1 mol H2和0.1 mol I2充分反应生成的HI的分子数小于0.2NA，D项错误。答案：C3．解析：D2O的质子数为10，18 g D2O的物质的量为＝0.9 mol, 则18 g重水(D2O)中所含质子数为9NA，A错误；NO2与H2O反应的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，该反应消耗3个NO2分子转移的电子数为2个，则有3 mol的NO2参与反应时，转移的电子数为2NA，B错误；一个S8()分子中含有的S—S键数为8个，32 g S8的物质的量为＝ mol，则含有的S—S键数为×8×NA＝NA，C正确；酸性K2Cr2O7溶液中存在：＋2H＋，含Cr元素微粒有和，则1 L pH＝4的0.1 mol·L－1 K2Cr2O7溶液中离子数应小于0.1NA，D错误；故选C。答案：C4．解析：CHCl3的结构式为，故1 mol CHCl3中含有C—Cl键的数目为3NA，A正确；1 L 1.0 mol·L－1的盐酸中含有Cl－的数目为NA，还有少量的OH－，所以阴离子总数小于2NA，B错误；没有指明在标准状况下，无法进行计算，C错误；23 g Na的物质的量为1 mol，其与足量的水发生反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，生成H2的物质的量为0.5 mol，即分子数目为0.5NA，D错误。答案：A5．解析：1个18O原子含有10个中子，H原子不含中子，所以每个O分子中含有10个中子O的相对分子质量为20 g·mol－1，故O的物质的量为0.9 mol，则O中含有的中子数为9NA，A错误；HClO4为强酸，在溶液中完全电离，则0.1 mol·L－1 HClO4溶液中H＋的物质的量浓度为0.1 mol·L－1，由于题中未给出溶液体积，所以无法计算H＋的数目，B错误；2 mol NO与1 mol O2恰好完全反应生成2 mol NO2，由于存在平衡2NO2⇌N2O4，所以充分反应后容器中的分子数小于2NA，C错误；甲烷与氯气发生取代反应，反应前后反应物与生成物的物质的量之和不变，则反应后的分子数为×NA mol－1＝1.5NA ，D正确。答案：D6．解析：22.4 L(标准状况)氟气的物质的量为1 mol，则其所含的质子数为18NA，A说法正确；反应H2＋I2⇌2HI为可逆反应，则1 mol H2和1 mol I2充分反应生成的HI分子数小于2NA，B说法正确；电解饱和食盐水时，阴、阳两极产生的n(H2)∶n(Cl2)＝1∶1，当H2和Cl2的总质量为73 g时，产生2 g H2、71 g Cl2，则H2的物质的量为1 mol，Cl2的物质的量为1 mol，转移电子数为2NA，C说法错误；溴化铵水溶液中存在电荷守恒：)＋c(H＋)＝c(Br－)＋c(OH－)，c(Br－)＝1 mol·L－1，则)＋c(H＋)>1 mol·L－1，故1 L 1 mol·L－1溴化铵水溶液中与H＋离子数之和大于NA，D说法正确。答案：C公式语言叙述(背会)T、p相同＝同温、同压下，气体的体积与其______成正比＝同温、同压下，气体的密度与其______(或相对分子质量)成正比T、V相同＝温度、体积相同的气体，其压强与其__________成正比