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新教材(广西专版)高考化学一轮复习第2章物质的量第1讲物质的量气体摩尔体积课件
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这是一份新教材(广西专版)高考化学一轮复习第2章物质的量第1讲物质的量气体摩尔体积课件，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，强基础增分策略，增素能精准突破，研专项前沿命题，明考向真题演练，本章体系构建，课程标准，摩尔质量M，答案D，针对训练等内容，欢迎下载使用。
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、气体摩尔体积等之间的相互关系进行简单计算。
一、物质的量(n)和阿伏加德罗常数(NA)1.基本概念及相互关系
3.物质的量(n)、粒子数(N)、阿伏加德罗常数(NA)之间的关系
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)阿伏加德罗常数就是指6.02×1023这一数字。( × )(2)1 ml氮是指1 ml N,并非1 ml N2。( × )(3)1 ml H2O中约含NA个H2和NA个O。( × )(4)等物质的量的O2和O3所含氧原子数之比为2∶3。( √ )
三、气体摩尔体积1.影响物质体积的因素
应用提升 对影响物质体积大小因素的理解(1)1 ml不同的固态或液态物质含有的粒子数相同,由于粒子之间的距离非常小,使得其体积主要取决于粒子的大小。(2)气体分子之间的距离远远大于其分子本身的直径。(3)对于气体来说,当分子数相同时,气体的体积主要取决于气体分子之间的距离。
2.气体摩尔体积(Vm)
应用提升 (1)Vm受温度和压强影响,Vm≈22.4 L·ml-1时不一定处于标准状况下。(2)使用标准状况下的气体摩尔体积进行计算时,对象必须是标准状况下的气体,可以是单一气体,也可以是混合气体;如水、苯、SO3、CHCl3等在标准状况下不能用Vm≈22.4 L·ml-1进行相关计算。
易错辨析判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)气体摩尔体积就是1 ml 气体所占的体积。( × )(2)相同温度和压强下,O2和N2的气体摩尔体积相等。( √ )(3)常温常压下,22 g CO2所占的体积约为11.2 L。( × )
四、阿伏加德罗定律及推论1.阿伏加德罗定律在相同的温度和压强下,相同 体积 的任何气体,含有 相同 数目的粒子(或气体的物质的量相同)。概括为“三同”定“一同”:
2.阿伏加德罗定律的3个重要推论
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)22.4 L N2的物质的量大于11.2 L O2的物质的量。( × )(2)同温同压条件下,等质量的N2和CO两种气体所占的体积相同。( √ )(3)相同温度和体积时,相同物质的量的气体的压强不同。( × )(4)同温、同压下,同体积的NH3和CH4两种气体所含的电子数不同。( × )
考向1.物质的量及相关计算典例突破铋(Bi)的硒化物和碲化物具有半导体性质。金属铋不溶于盐酸,但能溶于浓硝酸:Bi+6HNO3(浓) === Bi(NO3)3+3NO2↑+3H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列关于该反应的说法错误的是( )A.1 ml Bi(NO3)3含有的离子总数为4NAB.消耗2 ml Bi时,转移电子数为6NAC.生成1 ml NO2时,有2NA个HNO3被还原D.36 g H2O中,含有的氢原子数为4NA
答案 C解析 Bi(NO3)3由Bi3+和 构成,则1 ml Bi(NO3)3含有的离子数为4NA,A正确;铋元素由0价升高到+3价,1个铋原子失去3个电子,故消耗2 ml Bi时,转移电子数为6NA,B正确;结合反应方程式可知,生成1 ml NO2时,消耗2 ml HNO3,其中被还原的HNO3为NA个,C错误;1个H2O分子含有2个氢原子,36 g H2O的物质的量为2 ml,则含有4 ml 氢原子,故含有的氢原子数为4NA,D正确。
针对训练1.据央视新闻报道,在政府工作报告中指出,建设一批光网城市,推进5万个行政村通光纤,让更多城乡居民享受数字化生活。光纤的主要成分为SiO2。下列叙述正确的是( )A.6 g光纤由0.1 ml SiO2分子构成B.标准状况下,15 g SiO2的体积为5.6 LC.SiO2中硅元素与氧元素的质量之比为7∶8D.相同质量的SiO2和CO2中含有的氧原子数相同
答案 C解析 二氧化硅是由原子直接构成的,不含分子,A项错误;标准状况下,SiO2为固体,B项错误;SiO2中硅元素与氧元素的质量之比为28∶(16×2)=7∶8, C项正确;SiO2和CO2的摩尔质量不同,则等质量的SiO2和CO2的物质的量不同,所含氧原子数不同,D项错误。
2.下列各项比较中,正确的是( )A.等质量的O2和O3,所含氧原子数相等B.标准状况下,等体积乙烷和苯,所含分子数相等C.等物质的量的Fe和Cu分别与足量的Cl2反应,转移的电子数相等D.等物质的量的丙烷和2-甲基丙烷中所含碳碳单键的数目相等
答案 A解析 已知O2和O3均为O原子构成的单质,故等质量的O2和O3,所含氧原子数相等,A项正确;标准状况下苯为液态,乙烷是气态,等体积乙烷和苯,所含分子数不相等,B项错误;根据2Fe+3Cl2 2FeCl3、Cu+Cl2 CuCl2可知,等物质的量的Fe和Cu分别与足量的Cl2反应,转移的电子数不相等,C项错误;一分子丙烷中含有碳碳单键的数目为2,而一分子2-甲基丙烷中含有碳碳单键的数目为3,故等物质的量的丙烷和2-甲基丙烷中所含碳碳单键的数目不相等,D项错误。
归纳总结阿伏加德罗常数的理解及应用(1)从“两量”角度理解①基准量:国际上规定,1 ml 粒子集合体所含的粒子数约为6.02×1023。②准确量:1 ml任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数,通常用6.02×1023 ml-1表示。(2)建立n和N之间的关系
考向2.摩尔质量及相关计算典例突破
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 ×1023个偏二甲肼分子的质量约为60 gC.1 ml偏二甲肼的质量为60 g·ml-1D.6 g偏二甲肼含有1.2NA个偏二甲肼分子
答案 B解析 摩尔质量的单位为g·ml-1,A错误;6.02×1023个偏二甲肼分子的物质的量为1 ml,质量为60 g,B正确;1 ml物质的质量在数值上等于摩尔质量,质量的单位为g,C错误;6 g偏二甲肼的物质的量为 =0.1 ml,分子数为0.1NA,D错误。
针对训练1.下列说法正确的是( )A.1 ml N2的质量是14 gB.H2SO4的摩尔质量是98 g·ml-1C.H2O的摩尔质量是18D.1 ml HCl的质量是36.5 g·ml-1
答案 B解析 1 ml N2的质量为1 ml×28 g·ml-1=28 g,A项错误;摩尔质量的单位是g·ml-1,摩尔质量在数值上等于其相对分子质量,H2SO4的摩尔质量是98 g·ml-1,B项正确;同理,H2O的摩尔质量是18 g·ml-1,C项错误;质量的单位是g,m(HCl)=nM=1 ml×36.5 g·ml-1=36.5 g,D项错误。
2.按要求解答下列问题。(1)已知在标准状况下,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)CO和CO2的混合气体18 g,完全燃烧后测得CO2的体积为11.2 L(标准状况)。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·ml-1。 (3)在一定条件下,m g NH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g),若所得气体对H2的相对密度为d,则该混合气体的平均相对分子质量为 ,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)。
答案 (1)64 SO2(2)①1.61 ②36(3)2d ml 6d g·ml-1
解析 (1)M=ρ×22.4 L·ml-1=2.857 g·L-1×22.4 L·ml-1≈64 g·ml-1。
归纳总结计算摩尔质量的“5种”方法
②依据单个粒子的质量:M=a·NA (a为单个粒子的质量,NA为阿伏加德罗常数)。③依据标准状况下气体的密度(ρ g·L-1):M=22.4ρ g·ml-1。
⑤对于混合气体,求其平均摩尔质量,上述计算式仍然成立;还可以用下列算式计算:M=M1×a%+M2×b%+M3×c%……,a%、b%、c%……指混合气体中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
考向1.气体摩尔体积及有关计算典例突破CO和CO2是碳的两种重要氧化物,在标准状况下:(1)14 g CO的物质的量为___________,体积为___________。 (2)4.4 g CO2所占的体积为___________。 (3)相同质量的CO和CO2的体积之比为___________。
答案 (1)0.5 ml 11.2 L (2)2.24 L (3)11∶7解析 (1)M(CO)=28 g·ml-1,则14 g CO的物质的量为0.5 ml,在标准状况下的体积为0.5 ml×22.4 L·ml-1=11.2 L。(2)4.4 g CO2的物质的量为0.1 ml,在标准状况下的体积为0.1 ml×22.4 L·ml-1=2.24 L。
针对训练1. 下列说法中,正确的是( )A.22.4 L N2中一定含有2 ml 氮原子B.20 g重水(D2O)在标准状况下的体积约为22.4 LC.在标准状况下,20 mL PH3和60 mL O2所含分子个数比为1∶3D.常温常压下,22 g CO2气体所占的体积约为11.2 L
答案 C解析 题目未指明22.4 L N2所处的状况,不能确定其物质的量及所含氮原子数,A错误;20 g重水(D2O)的物质的量为1 ml,在标准状况下为非气体,其体积不是22.4 L,B错误;根据阿伏加德罗定律及推论,在标准状况下,20 mL PH3与60 mL O2的物质的量之比为1∶3,故所含分子个数比为1∶3,C正确;22 g CO2的物质的量为0.5 ml,常温常压下Vm≠22.4 L·ml-1,故所占的体积不是11.2 L,D错误。
2. 瓦斯中甲烷与氧气的体积比为1∶2时极易发生爆炸,此时甲烷与氧气的质量比为( )A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶4
答案 D解析 相同条件下,甲烷与氧气的体积比为1∶2时,n(CH4)∶n(O2)=1∶2,此时m(CH4)∶m(O2)=(1×16)∶(2×32)=1∶4。
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( )
归纳总结 “四看法”突破气体摩尔体积(标准状况下)的有关计算
考向2.阿伏加德罗定律及应用典例突破
在甲、乙两个容积不同的密闭容器中,分别充入质量相同的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.甲容器的容积比乙容器的容积小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 同温同压下,气体摩尔体积相等,根据n= 可知,相同质量时其物质的量之比等于其摩尔质量的反比,CO、CO2的摩尔质量分别是28 g·ml-1、44 g·ml-1,所以二者的物质的量之比为44 g·ml-1∶28 g·ml-1=11∶7。根据N=nNA知,二者分子数之比等于其物质的量之比,为11∶7,所以CO分子数多,A错误;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,所以甲容器的容积比乙容器的容积大,B错误;同温同压下,气体摩尔体积相等,所以二者的摩尔体积相等,C错误;根据ρ= 可知,相同条件下,其密度之比等于摩尔质量之比,所以甲中CO的密度比乙中CO2的密度小,D正确。
思路点拨本题考查阿伏加德罗定律的应用。首先应从题干中提取有用信息:“充入质量相同的CO、CO2气体”“两容器的温度和压强”,然后利用所学知识,结合选项问题分析解答。
1.氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料,可用作LED的基质材料,通过等离子法由SiH4(沸点为-111.9 ℃)与NH3反应制取Si3N4的化学方程式为3SiH4+4NH3 === Si3N4+12H2。设NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )A.常温常压下,1.8 g SiH4所含质子数为3.2NAB.标准状况下,4.48 L NH3和H2的混合气体所含分子总数为个NH3分子溶于1 L的水,所得溶液的物质的量浓度为1 ml·L-1D.当生成1 ml Si3N4时,转移电子数为6NA
2.下列各组中两种气体的分子数一定相等的是( )A.温度相同、体积相同的O2和N2B.体积相等、密度不等的CO和N2C.质量相等、密度不等的CO和N2D.压强相同、体积相同的CO2和O2
答案 C解析 同温、同体积时,若压强不同,则O2和N2的分子数不等,A错误;CO和N2的摩尔质量均为28 g·ml-1,体积相等、密度不等,则二者的质量不等,其物质的量不等,故两种气体的分子数不相等,B错误;质量相等时,CO和N2的物质的量相等,则所含分子数相等,C正确;压强相同、体积相同时,若温度不同,则CO2和O2的分子数不等,D错误。
3.三种气体X、Y、Z的相对分子质量关系为Mr(X)
突破方法解答阿伏加德罗定律及推论题的思维模板
阿伏加德罗常数判断的5个“陷阱”
陷阱1围绕物质的组成及结构设置陷阱例1.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是( )A.18 g 含有的中子数为10NAB.1 ml CHCl3含有C—Cl的数目为3NAC.22.4 L(标准状况)氟气所含的质子数为18NAD.18 g重水(D2O)中含有的质子数为9NA
突破方法熟记“组成与结构”,跳出物质的组成与结构陷阱(1)熟记特殊物质中所含微粒(分子、原子、质子、中子、电子等)的数目,常考的物质有:①单原子分子,如稀有气体He、Ne、Ar等;②双原子分子,如Cl2、N2、O2、H2、Br2、I2等;③多原子分子,如D2O、O3、P4(白磷)、CH4、CO2等。(2)记住最简式相同的物质,明确微粒数目的特点,如O2和O3、NO2和N2O4、乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)等。
(3)掌握常考物质中所含化学键的数目,如下表:
(4)注意胶体粒子的构成,如0.1 ml FeCl3水解得到Fe(OH)3胶体粒子数小于0.1NA。
针对训练1.判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)2.0 g 与D2O的混合物中所含中子数为NA。( )(2)78 g苯中含有碳碳双键的数目为3NA。( )(3)7.8 g Na2O2中含有的阴离子数为0.1NA。( )(4)28 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2NA。( )(5)12 g金刚石中含有的共价键数为4NA。( )(6)17 g —OH与17 g OH-所含电子数均为10NA。( )(7)CH2=CH2+H2→CH3CH3,生成1 ml乙烷时断裂的共价键总数为NA。( )(8)26 g乙炔中含有π键的个数为2NA。( )
陷阱2围绕Vm=22.4 L·ml-1及使用条件设置陷阱例2.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,2.24 L C2H5OH所含氢原子数为 L NO与11.2 L O2混合后的分子数目为NAC.CH4和C2H4混合气体2.24 L(标准状况)完全燃烧,则消耗O2分子数目为 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1.5NA
突破方法基于“两看法”,跳出Vm=22.4 L·ml-1的使用陷阱
针对训练2.判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)常温常压下,22.4 L Cl2中含有的分子数为NA。( )(2)常温常压下,18 g H2O含有的原子总数为3NA。( )(3)室温下,1 ml CH4中含有5NA个原子。( )(4)标准状况下,22.4 L氧气、氮气和CO的混合气体中含有2NA个原子。( )(5)标准状况下,22.4 L CCl4中含有的CCl4分子数为NA。( )(6)标准状况下,80 g SO3中含3NA个氧原子。( )
陷阱3围绕氧化还原反应中电子的转移设置陷阱例3.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )A.3 ml的NO2与H2O完全反应时转移的电子数为2NAB.电解饱和食盐水时,若阴、阳两极产生气体的总质量为73 g,则转移的电子数为NAC.向100 mL 0.10 ml·L-1的FeCl3溶液中加入足量Cu粉充分反应,转移的电子数目为0.01NAD.4 +5HCHO+12H+ === 4Mn2++5CO2↑+11H2O,1 ml [4 +5HCHO]完全反应转移的电子数为20NA
突破方法基于“价态变化”,跳出转移电子数目的陷阱
针对训练3.判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)1 ml Fe与过量氯气反应,转移2NA个电子。( )(2)1 ml Cl2参加反应,转移电子数一定为2NA。( )(3)过氧化钠与水反应生成0.1 ml氧气时,转移的电子数为0.2NA。( )(4)标准状况下,5.6 L CO2与足量Na2O2反应,转移的电子数为0.5NA。( )(5)3 ml单质Fe完全转变为Fe3O4,失去8NA个电子。( )(6)2.3 g Na与O2完全反应,反应中转移的电子数为0.1NA~0.2NA。( )
陷阱4围绕特殊反应(或隐含反应)设置陷阱例4.已知NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )A.2 ml NO与1 ml O2在密闭容器中充分反应后的分子数为2NAB.1 ml碘蒸气和1 ml 氢气在密闭容器中充分反应,生成碘化氢的分子数小于2NAC.1 L pH=4的0.1 ml·L-1的K2Cr2O7溶液中 的数目为 ml CH3COOH与足量CH3CH2OH充分反应生成的CH3COOCH2CH3的分子的数目为0.1NA
突破方法理解“反应原理”,跳出特殊反应(或隐含反应)的陷阱(1)特殊反应——可逆反应:不能正向进行到底,反应物不能全部转化为生成物。
(2)特殊因素——浓度变化:①足量MnO2与浓盐酸的反应,随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸,反应停止;②足量Cu与浓硫酸在加热条件下反应,随着反应的进行,浓硫酸变为稀硫酸,反应停止;③足量Cu与浓硝酸反应,随着反应的进行,浓硝酸变为稀硝酸,还原产物为NO2和NO的混合气体;④足量Zn与浓硫酸反应,随着反应的进行,浓硫酸变为稀硫酸,得到SO2和H2的混合气体;⑤常温下,铁、铝遇浓硝酸、浓硫酸发生“钝化”。
针对训练4.判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)标准状况下,0.1 ml Cl2溶于水充分反应,转移的电子数为0.1NA。( )(2)50 mL 12 ml·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA。( )(3)27 g铝片投入足量冷的浓硝酸中生成3NA个NO2分子。( )(4)在密闭容器中加入1.5 ml H2和0.5 ml N2,充分反应后可得到NA个NH3分子。( )(5)60 g NO和32 g O2在一定条件下充分反应后,产物的分子数为2NA。( )
陷阱5围绕电解质溶液中粒子变化设置陷阱例5.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )A.0.1 ml·L-1 HClO4溶液中含有的H+数为0.1NAB.1 L 1 ml·L-1溴化铵水溶液中 与H+数之和大于NAC.1 L 1.0 ml·L-1的盐酸中含有阴离子总数为2NAD.常温下,pH=9的CH3COONa溶液中,水电离出的H+数为10-5NA
突破方法基于“粒子变化”,跳出电解质溶液的陷阱
(1)注意所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=3的H2SO3溶液中c(H+)=10-3 ml·L-1,与电解质组成无关。(2)多元弱酸根离子发生水解,溶液中阴离子的数目增加;多元弱碱阳离子发生水解,溶液中阳离子数目增加。(3)求溶液中所含氢、氧原子数时,不要忽略溶剂水中的氢、氧原子数目。
针对训练5.判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)标准状况下,22.4 L氨水含有NA个NH3分子。( )(2)150 g质量分数为40%的乙酸溶液中含氧原子数目为7NA。( )(3)将0.1 ml FeCl3溶于水中形成胶体后含有胶体粒子的数目为0.1NA。( )(4)25 ℃时,1.0 L pH=13的Ba(OH)2溶液中含有的OH-数目为0.2NA。( )(5)1.0 L 0.1 ml·L-1 Na2S溶液中含有的S2-数目为0.1NA。( )(6)0.1 ml·L-1 NaHSO4溶液中,阴、阳离子的数目之和为0.2NA。( )(7)等体积、等物质的量浓度的NaCl和KCl溶液中,Cl-数目均为NA。( )
1.(2023辽宁卷)我国古代四大发明之一黑火药的爆炸反应为S+2KNO3+3C === K2S+N2↑+3CO2↑。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )A.11.2 L CO2含π键数目为NAB.每生成2.8 g N2转移电子数目为NAC.0.1 ml KNO3晶体中含离子数目为0.2NAD.1 L 0.1 ml·L-1K2S溶液中含S2-数目为0.1NA
答案 C解析 未指明11.2 L CO2所处的温度和压强,无法计算,A项错误;每生成1 ml N2,该反应转移的电子为12 ml,2.8 g N2为0.1 ml,故转移的电子数目为1.2NA,B项错误;KNO3中含有的离子为K+、 ,0.1 ml KNO3晶体中含离子数目为0.2NA,C项正确;1 L 0.1 ml·L-1 K2S溶液中含0.1 ml K2S,由于S2-水解,故溶液中S2-的数目小于0.1NA,D项错误。
2.(2023浙江卷)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )A.4.4 g C2H4O中含有σ键数目最多为 g H2O2中含有氧原子数为0.2NAC.向1 L 0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液中通氨气至中性,铵根离子数为0.1NAD.标准状况下,11.2 L Cl2通入水中,溶液中氯离子数为0.5NA
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),4.4 g C2H4O的物质的量为0.1 ml,则含有σ键数目最多为0.7NA,A正确;1.7 g H2O2的物质的量为 =0.05 ml,则含有氧原子数为0.1NA,B错误;向1 L 0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液中通氨气至中性,溶液中存在电荷守恒关系: c(CH3COO-)+c(OH-)=c( )+c(H+),中性溶液c(OH-)=c(H+),则c(CH3COO-) =c( ),再根据物料守恒:n(CH3COO-)+n(CH3COOH)=0.1 ml,得出铵根离子数小于0.1NA,C错误;标准状况下,11.2 L Cl2的物质的量为0.5 ml,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错误。
3.(2023全国甲卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( ) ml异丁烷分子中共价键的数目为6.5NAB.标准状况下,2.24 L SO3中电子的数目为 L pH=2的H2SO4溶液中H+的数目为 L 1.0 ml·L-1的Na2CO3溶液中 的数目为1.0NA
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、气体摩尔体积等之间的相互关系进行简单计算。
一、物质的量(n)和阿伏加德罗常数(NA)1.基本概念及相互关系
3.物质的量(n)、粒子数(N)、阿伏加德罗常数(NA)之间的关系
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)阿伏加德罗常数就是指6.02×1023这一数字。( × )(2)1 ml氮是指1 ml N,并非1 ml N2。( × )(3)1 ml H2O中约含NA个H2和NA个O。( × )(4)等物质的量的O2和O3所含氧原子数之比为2∶3。( √ )
三、气体摩尔体积1.影响物质体积的因素
应用提升 对影响物质体积大小因素的理解(1)1 ml不同的固态或液态物质含有的粒子数相同,由于粒子之间的距离非常小,使得其体积主要取决于粒子的大小。(2)气体分子之间的距离远远大于其分子本身的直径。(3)对于气体来说,当分子数相同时,气体的体积主要取决于气体分子之间的距离。
2.气体摩尔体积(Vm)
应用提升 (1)Vm受温度和压强影响,Vm≈22.4 L·ml-1时不一定处于标准状况下。(2)使用标准状况下的气体摩尔体积进行计算时,对象必须是标准状况下的气体,可以是单一气体,也可以是混合气体;如水、苯、SO3、CHCl3等在标准状况下不能用Vm≈22.4 L·ml-1进行相关计算。
易错辨析判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)气体摩尔体积就是1 ml 气体所占的体积。( × )(2)相同温度和压强下,O2和N2的气体摩尔体积相等。( √ )(3)常温常压下,22 g CO2所占的体积约为11.2 L。( × )
四、阿伏加德罗定律及推论1.阿伏加德罗定律在相同的温度和压强下,相同 体积 的任何气体,含有 相同 数目的粒子(或气体的物质的量相同)。概括为“三同”定“一同”:
2.阿伏加德罗定律的3个重要推论
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)22.4 L N2的物质的量大于11.2 L O2的物质的量。( × )(2)同温同压条件下,等质量的N2和CO两种气体所占的体积相同。( √ )(3)相同温度和体积时,相同物质的量的气体的压强不同。( × )(4)同温、同压下,同体积的NH3和CH4两种气体所含的电子数不同。( × )
考向1.物质的量及相关计算典例突破铋(Bi)的硒化物和碲化物具有半导体性质。金属铋不溶于盐酸,但能溶于浓硝酸:Bi+6HNO3(浓) === Bi(NO3)3+3NO2↑+3H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列关于该反应的说法错误的是( )A.1 ml Bi(NO3)3含有的离子总数为4NAB.消耗2 ml Bi时,转移电子数为6NAC.生成1 ml NO2时,有2NA个HNO3被还原D.36 g H2O中,含有的氢原子数为4NA
答案 C解析 Bi(NO3)3由Bi3+和 构成,则1 ml Bi(NO3)3含有的离子数为4NA,A正确;铋元素由0价升高到+3价,1个铋原子失去3个电子,故消耗2 ml Bi时,转移电子数为6NA,B正确;结合反应方程式可知,生成1 ml NO2时,消耗2 ml HNO3,其中被还原的HNO3为NA个,C错误;1个H2O分子含有2个氢原子,36 g H2O的物质的量为2 ml,则含有4 ml 氢原子,故含有的氢原子数为4NA,D正确。
针对训练1.据央视新闻报道,在政府工作报告中指出,建设一批光网城市,推进5万个行政村通光纤,让更多城乡居民享受数字化生活。光纤的主要成分为SiO2。下列叙述正确的是( )A.6 g光纤由0.1 ml SiO2分子构成B.标准状况下,15 g SiO2的体积为5.6 LC.SiO2中硅元素与氧元素的质量之比为7∶8D.相同质量的SiO2和CO2中含有的氧原子数相同
答案 C解析 二氧化硅是由原子直接构成的,不含分子,A项错误;标准状况下,SiO2为固体,B项错误;SiO2中硅元素与氧元素的质量之比为28∶(16×2)=7∶8, C项正确;SiO2和CO2的摩尔质量不同,则等质量的SiO2和CO2的物质的量不同,所含氧原子数不同,D项错误。
2.下列各项比较中,正确的是( )A.等质量的O2和O3,所含氧原子数相等B.标准状况下,等体积乙烷和苯,所含分子数相等C.等物质的量的Fe和Cu分别与足量的Cl2反应,转移的电子数相等D.等物质的量的丙烷和2-甲基丙烷中所含碳碳单键的数目相等
答案 A解析 已知O2和O3均为O原子构成的单质,故等质量的O2和O3,所含氧原子数相等,A项正确;标准状况下苯为液态,乙烷是气态,等体积乙烷和苯,所含分子数不相等,B项错误;根据2Fe+3Cl2 2FeCl3、Cu+Cl2 CuCl2可知,等物质的量的Fe和Cu分别与足量的Cl2反应,转移的电子数不相等,C项错误;一分子丙烷中含有碳碳单键的数目为2,而一分子2-甲基丙烷中含有碳碳单键的数目为3,故等物质的量的丙烷和2-甲基丙烷中所含碳碳单键的数目不相等,D项错误。
归纳总结阿伏加德罗常数的理解及应用(1)从“两量”角度理解①基准量:国际上规定,1 ml 粒子集合体所含的粒子数约为6.02×1023。②准确量:1 ml任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数,通常用6.02×1023 ml-1表示。(2)建立n和N之间的关系
考向2.摩尔质量及相关计算典例突破
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 ×1023个偏二甲肼分子的质量约为60 gC.1 ml偏二甲肼的质量为60 g·ml-1D.6 g偏二甲肼含有1.2NA个偏二甲肼分子
答案 B解析 摩尔质量的单位为g·ml-1,A错误;6.02×1023个偏二甲肼分子的物质的量为1 ml,质量为60 g,B正确;1 ml物质的质量在数值上等于摩尔质量,质量的单位为g,C错误;6 g偏二甲肼的物质的量为 =0.1 ml,分子数为0.1NA,D错误。
针对训练1.下列说法正确的是( )A.1 ml N2的质量是14 gB.H2SO4的摩尔质量是98 g·ml-1C.H2O的摩尔质量是18D.1 ml HCl的质量是36.5 g·ml-1
答案 B解析 1 ml N2的质量为1 ml×28 g·ml-1=28 g,A项错误;摩尔质量的单位是g·ml-1,摩尔质量在数值上等于其相对分子质量,H2SO4的摩尔质量是98 g·ml-1,B项正确;同理,H2O的摩尔质量是18 g·ml-1,C项错误;质量的单位是g,m(HCl)=nM=1 ml×36.5 g·ml-1=36.5 g,D项错误。
2.按要求解答下列问题。(1)已知在标准状况下,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)CO和CO2的混合气体18 g,完全燃烧后测得CO2的体积为11.2 L(标准状况)。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·ml-1。 (3)在一定条件下,m g NH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g),若所得气体对H2的相对密度为d,则该混合气体的平均相对分子质量为 ,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)。
答案 (1)64 SO2(2)①1.61 ②36(3)2d ml 6d g·ml-1
解析 (1)M=ρ×22.4 L·ml-1=2.857 g·L-1×22.4 L·ml-1≈64 g·ml-1。
归纳总结计算摩尔质量的“5种”方法
②依据单个粒子的质量:M=a·NA (a为单个粒子的质量,NA为阿伏加德罗常数)。③依据标准状况下气体的密度(ρ g·L-1):M=22.4ρ g·ml-1。
⑤对于混合气体,求其平均摩尔质量,上述计算式仍然成立;还可以用下列算式计算:M=M1×a%+M2×b%+M3×c%……,a%、b%、c%……指混合气体中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
考向1.气体摩尔体积及有关计算典例突破CO和CO2是碳的两种重要氧化物,在标准状况下:(1)14 g CO的物质的量为___________,体积为___________。 (2)4.4 g CO2所占的体积为___________。 (3)相同质量的CO和CO2的体积之比为___________。
答案 (1)0.5 ml 11.2 L (2)2.24 L (3)11∶7解析 (1)M(CO)=28 g·ml-1,则14 g CO的物质的量为0.5 ml,在标准状况下的体积为0.5 ml×22.4 L·ml-1=11.2 L。(2)4.4 g CO2的物质的量为0.1 ml,在标准状况下的体积为0.1 ml×22.4 L·ml-1=2.24 L。
针对训练1. 下列说法中,正确的是( )A.22.4 L N2中一定含有2 ml 氮原子B.20 g重水(D2O)在标准状况下的体积约为22.4 LC.在标准状况下,20 mL PH3和60 mL O2所含分子个数比为1∶3D.常温常压下,22 g CO2气体所占的体积约为11.2 L
答案 C解析 题目未指明22.4 L N2所处的状况,不能确定其物质的量及所含氮原子数,A错误;20 g重水(D2O)的物质的量为1 ml,在标准状况下为非气体,其体积不是22.4 L,B错误;根据阿伏加德罗定律及推论,在标准状况下,20 mL PH3与60 mL O2的物质的量之比为1∶3,故所含分子个数比为1∶3,C正确;22 g CO2的物质的量为0.5 ml,常温常压下Vm≠22.4 L·ml-1,故所占的体积不是11.2 L,D错误。
2. 瓦斯中甲烷与氧气的体积比为1∶2时极易发生爆炸,此时甲烷与氧气的质量比为( )A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶4
答案 D解析 相同条件下,甲烷与氧气的体积比为1∶2时,n(CH4)∶n(O2)=1∶2,此时m(CH4)∶m(O2)=(1×16)∶(2×32)=1∶4。
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( )
归纳总结 “四看法”突破气体摩尔体积(标准状况下)的有关计算
考向2.阿伏加德罗定律及应用典例突破
在甲、乙两个容积不同的密闭容器中,分别充入质量相同的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.甲容器的容积比乙容器的容积小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 同温同压下,气体摩尔体积相等,根据n= 可知,相同质量时其物质的量之比等于其摩尔质量的反比,CO、CO2的摩尔质量分别是28 g·ml-1、44 g·ml-1,所以二者的物质的量之比为44 g·ml-1∶28 g·ml-1=11∶7。根据N=nNA知,二者分子数之比等于其物质的量之比,为11∶7,所以CO分子数多,A错误;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,所以甲容器的容积比乙容器的容积大,B错误;同温同压下,气体摩尔体积相等,所以二者的摩尔体积相等,C错误;根据ρ= 可知,相同条件下,其密度之比等于摩尔质量之比,所以甲中CO的密度比乙中CO2的密度小,D正确。
思路点拨本题考查阿伏加德罗定律的应用。首先应从题干中提取有用信息:“充入质量相同的CO、CO2气体”“两容器的温度和压强”,然后利用所学知识,结合选项问题分析解答。
1.氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料,可用作LED的基质材料,通过等离子法由SiH4(沸点为-111.9 ℃)与NH3反应制取Si3N4的化学方程式为3SiH4+4NH3 === Si3N4+12H2。设NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )A.常温常压下,1.8 g SiH4所含质子数为3.2NAB.标准状况下,4.48 L NH3和H2的混合气体所含分子总数为个NH3分子溶于1 L的水,所得溶液的物质的量浓度为1 ml·L-1D.当生成1 ml Si3N4时,转移电子数为6NA
2.下列各组中两种气体的分子数一定相等的是( )A.温度相同、体积相同的O2和N2B.体积相等、密度不等的CO和N2C.质量相等、密度不等的CO和N2D.压强相同、体积相同的CO2和O2
答案 C解析 同温、同体积时,若压强不同,则O2和N2的分子数不等,A错误;CO和N2的摩尔质量均为28 g·ml-1,体积相等、密度不等,则二者的质量不等,其物质的量不等,故两种气体的分子数不相等,B错误;质量相等时,CO和N2的物质的量相等,则所含分子数相等,C正确;压强相同、体积相同时,若温度不同,则CO2和O2的分子数不等,D错误。
3.三种气体X、Y、Z的相对分子质量关系为Mr(X)
突破方法解答阿伏加德罗定律及推论题的思维模板
阿伏加德罗常数判断的5个“陷阱”
陷阱1围绕物质的组成及结构设置陷阱例1.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是( )A.18 g 含有的中子数为10NAB.1 ml CHCl3含有C—Cl的数目为3NAC.22.4 L(标准状况)氟气所含的质子数为18NAD.18 g重水(D2O)中含有的质子数为9NA
突破方法熟记“组成与结构”,跳出物质的组成与结构陷阱(1)熟记特殊物质中所含微粒(分子、原子、质子、中子、电子等)的数目,常考的物质有:①单原子分子,如稀有气体He、Ne、Ar等;②双原子分子,如Cl2、N2、O2、H2、Br2、I2等;③多原子分子,如D2O、O3、P4(白磷)、CH4、CO2等。(2)记住最简式相同的物质,明确微粒数目的特点,如O2和O3、NO2和N2O4、乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)等。
(3)掌握常考物质中所含化学键的数目,如下表:
(4)注意胶体粒子的构成,如0.1 ml FeCl3水解得到Fe(OH)3胶体粒子数小于0.1NA。
针对训练1.判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)2.0 g 与D2O的混合物中所含中子数为NA。( )(2)78 g苯中含有碳碳双键的数目为3NA。( )(3)7.8 g Na2O2中含有的阴离子数为0.1NA。( )(4)28 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2NA。( )(5)12 g金刚石中含有的共价键数为4NA。( )(6)17 g —OH与17 g OH-所含电子数均为10NA。( )(7)CH2=CH2+H2→CH3CH3,生成1 ml乙烷时断裂的共价键总数为NA。( )(8)26 g乙炔中含有π键的个数为2NA。( )
陷阱2围绕Vm=22.4 L·ml-1及使用条件设置陷阱例2.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,2.24 L C2H5OH所含氢原子数为 L NO与11.2 L O2混合后的分子数目为NAC.CH4和C2H4混合气体2.24 L(标准状况)完全燃烧,则消耗O2分子数目为 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1.5NA
突破方法基于“两看法”,跳出Vm=22.4 L·ml-1的使用陷阱
针对训练2.判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)常温常压下,22.4 L Cl2中含有的分子数为NA。( )(2)常温常压下,18 g H2O含有的原子总数为3NA。( )(3)室温下,1 ml CH4中含有5NA个原子。( )(4)标准状况下,22.4 L氧气、氮气和CO的混合气体中含有2NA个原子。( )(5)标准状况下,22.4 L CCl4中含有的CCl4分子数为NA。( )(6)标准状况下,80 g SO3中含3NA个氧原子。( )
陷阱3围绕氧化还原反应中电子的转移设置陷阱例3.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )A.3 ml的NO2与H2O完全反应时转移的电子数为2NAB.电解饱和食盐水时,若阴、阳两极产生气体的总质量为73 g,则转移的电子数为NAC.向100 mL 0.10 ml·L-1的FeCl3溶液中加入足量Cu粉充分反应,转移的电子数目为0.01NAD.4 +5HCHO+12H+ === 4Mn2++5CO2↑+11H2O,1 ml [4 +5HCHO]完全反应转移的电子数为20NA
突破方法基于“价态变化”,跳出转移电子数目的陷阱
针对训练3.判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)1 ml Fe与过量氯气反应,转移2NA个电子。( )(2)1 ml Cl2参加反应,转移电子数一定为2NA。( )(3)过氧化钠与水反应生成0.1 ml氧气时,转移的电子数为0.2NA。( )(4)标准状况下,5.6 L CO2与足量Na2O2反应,转移的电子数为0.5NA。( )(5)3 ml单质Fe完全转变为Fe3O4,失去8NA个电子。( )(6)2.3 g Na与O2完全反应,反应中转移的电子数为0.1NA~0.2NA。( )
陷阱4围绕特殊反应(或隐含反应)设置陷阱例4.已知NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )A.2 ml NO与1 ml O2在密闭容器中充分反应后的分子数为2NAB.1 ml碘蒸气和1 ml 氢气在密闭容器中充分反应,生成碘化氢的分子数小于2NAC.1 L pH=4的0.1 ml·L-1的K2Cr2O7溶液中 的数目为 ml CH3COOH与足量CH3CH2OH充分反应生成的CH3COOCH2CH3的分子的数目为0.1NA
突破方法理解“反应原理”,跳出特殊反应(或隐含反应)的陷阱(1)特殊反应——可逆反应:不能正向进行到底,反应物不能全部转化为生成物。
(2)特殊因素——浓度变化:①足量MnO2与浓盐酸的反应,随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸,反应停止;②足量Cu与浓硫酸在加热条件下反应,随着反应的进行,浓硫酸变为稀硫酸,反应停止;③足量Cu与浓硝酸反应,随着反应的进行,浓硝酸变为稀硝酸,还原产物为NO2和NO的混合气体;④足量Zn与浓硫酸反应,随着反应的进行,浓硫酸变为稀硫酸,得到SO2和H2的混合气体;⑤常温下,铁、铝遇浓硝酸、浓硫酸发生“钝化”。
针对训练4.判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)标准状况下,0.1 ml Cl2溶于水充分反应,转移的电子数为0.1NA。( )(2)50 mL 12 ml·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA。( )(3)27 g铝片投入足量冷的浓硝酸中生成3NA个NO2分子。( )(4)在密闭容器中加入1.5 ml H2和0.5 ml N2,充分反应后可得到NA个NH3分子。( )(5)60 g NO和32 g O2在一定条件下充分反应后,产物的分子数为2NA。( )
陷阱5围绕电解质溶液中粒子变化设置陷阱例5.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )A.0.1 ml·L-1 HClO4溶液中含有的H+数为0.1NAB.1 L 1 ml·L-1溴化铵水溶液中 与H+数之和大于NAC.1 L 1.0 ml·L-1的盐酸中含有阴离子总数为2NAD.常温下,pH=9的CH3COONa溶液中,水电离出的H+数为10-5NA
突破方法基于“粒子变化”,跳出电解质溶液的陷阱
(1)注意所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=3的H2SO3溶液中c(H+)=10-3 ml·L-1,与电解质组成无关。(2)多元弱酸根离子发生水解,溶液中阴离子的数目增加;多元弱碱阳离子发生水解,溶液中阳离子数目增加。(3)求溶液中所含氢、氧原子数时,不要忽略溶剂水中的氢、氧原子数目。
针对训练5.判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)标准状况下,22.4 L氨水含有NA个NH3分子。( )(2)150 g质量分数为40%的乙酸溶液中含氧原子数目为7NA。( )(3)将0.1 ml FeCl3溶于水中形成胶体后含有胶体粒子的数目为0.1NA。( )(4)25 ℃时,1.0 L pH=13的Ba(OH)2溶液中含有的OH-数目为0.2NA。( )(5)1.0 L 0.1 ml·L-1 Na2S溶液中含有的S2-数目为0.1NA。( )(6)0.1 ml·L-1 NaHSO4溶液中,阴、阳离子的数目之和为0.2NA。( )(7)等体积、等物质的量浓度的NaCl和KCl溶液中,Cl-数目均为NA。( )
1.(2023辽宁卷)我国古代四大发明之一黑火药的爆炸反应为S+2KNO3+3C === K2S+N2↑+3CO2↑。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )A.11.2 L CO2含π键数目为NAB.每生成2.8 g N2转移电子数目为NAC.0.1 ml KNO3晶体中含离子数目为0.2NAD.1 L 0.1 ml·L-1K2S溶液中含S2-数目为0.1NA
答案 C解析 未指明11.2 L CO2所处的温度和压强,无法计算,A项错误;每生成1 ml N2,该反应转移的电子为12 ml,2.8 g N2为0.1 ml,故转移的电子数目为1.2NA,B项错误;KNO3中含有的离子为K+、 ,0.1 ml KNO3晶体中含离子数目为0.2NA,C项正确;1 L 0.1 ml·L-1 K2S溶液中含0.1 ml K2S,由于S2-水解,故溶液中S2-的数目小于0.1NA,D项错误。
2.(2023浙江卷)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )A.4.4 g C2H4O中含有σ键数目最多为 g H2O2中含有氧原子数为0.2NAC.向1 L 0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液中通氨气至中性,铵根离子数为0.1NAD.标准状况下,11.2 L Cl2通入水中,溶液中氯离子数为0.5NA
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),4.4 g C2H4O的物质的量为0.1 ml,则含有σ键数目最多为0.7NA,A正确;1.7 g H2O2的物质的量为 =0.05 ml,则含有氧原子数为0.1NA,B错误;向1 L 0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液中通氨气至中性,溶液中存在电荷守恒关系: c(CH3COO-)+c(OH-)=c( )+c(H+),中性溶液c(OH-)=c(H+),则c(CH3COO-) =c( ),再根据物料守恒:n(CH3COO-)+n(CH3COOH)=0.1 ml,得出铵根离子数小于0.1NA,C错误;标准状况下,11.2 L Cl2的物质的量为0.5 ml,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错误。
3.(2023全国甲卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( ) ml异丁烷分子中共价键的数目为6.5NAB.标准状况下,2.24 L SO3中电子的数目为 L pH=2的H2SO4溶液中H+的数目为 L 1.0 ml·L-1的Na2CO3溶液中 的数目为1.0NA
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