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2019版高考化学一轮精选教师用书人教通用：第一章化学计量在实验中的应用第1节 物质的量 气体摩尔体积
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第1节 物质的量 气体摩尔体积
【考纲要求】
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 )、物质的量浓度(c)、阿伏加德罗常数(NA )的含义。 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。
考点一 物质的量 摩尔质量
1．物质的量(n)
(1)含义：表示含有一定数目粒子的集合体，单位为mol。
(2)数值：1 mol粒子集合体所含的粒子数与0.012 kg 12C中所含的碳原子数相同。
(3)描述对象：微观粒子(如电子、质子、中子、分子、原子、离子等)或微观粒子的特定组合(如原子团、官能团等)。
2．阿伏加德罗常数(NA)
(1)概念：1 mol任何粒子所含的微粒数，通常用6.02×1023 mol－1表示。
(2)物质的量、微粒数(N)与阿伏加德罗常数的关系为n＝N/NA。
3．摩尔质量(M)
(1)概念：单位物质的量的物质所具有的质量，单位：g/mol。
(2)数值：当微粒的摩尔质量以g/mol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、物质的质量与摩尔质量的关系为n＝m/M。
1．12 g12C中所含碳原子的数目为6.02×1023( )
2．氧化钙的摩尔质量为56 g( )
3．1 mol O2的质量与它的相对分子质量相等( )
4．1 mol OH－的质量为17 g·mol－1( )
5．氖气的摩尔质量以g·mol－1为单位时在数值上等于它的相对分子质量( )
答案：1.√ 2.× 3.× 4.× 5.√
题组一 考查基本概念的理解与应用
1．下列对物质的量的理解正确的是( )
A．物质的量是一种基本物理量
B．物质的量就是物质的质量
C．物质的量就是1 mol物质的质量
D．物质的量是指物质所含微粒的数目
解析：选A。物质的量是七大基本物理量之一，它表示的是含有一定数目粒子的集合体，不表示物质的质量，也不表示物质所含微粒的数目。
2．下列关于物质的量、摩尔质量的叙述正确的是( )
A．0.012 kg 12C中含有约6.02×1023个碳原子
B．1 mol H2O中含有2 mol氢和1 mol氧
C．氢氧化钠的摩尔质量是40 g
D．2 mol水的摩尔质量是1 mol水的摩尔质量的2倍
解析：选A。B项，应表达为1 mol H2O中含有2 mol氢原子和1 mol氧原子；C项，单位错误，应是40 g·mol－1；D项，水的摩尔质量是固定不变的。
题组二 考查“n＝＝”的应用
3．66 g CO2的物质的量为________，所含分子的数目为________，所含氧原子的数目为________，________g SO3与其所含氧原子数目相同。
解析：66 g CO2的物质的量为66 g÷44 g·mol－1＝1.5 mol；所含分子的数目为N＝n×NA＝1.5NA ＝1.5×6.02×1023＝9.03×1023；1 mol CO2含2 mol O，故1.5 mol CO2含3NA个氧原子；1 mol SO3含3NA个氧原子，其质量为80 g。
答案：1.5 mol 1.5NA(或9.03×1023) 3NA(或1.806×1024) 80
4．(1)12.4 g Na2X含有0.4 mol Na＋，Na2X的摩尔质量为________，其相对式量为________，X的相对原子质量为________，该物质的化学式为________。
(2)20 g A和14 g B完全反应，生成8.8 g C、3.6 g D和0.2 mol E，则E的摩尔质量为________。
答案：(1)62 g·mol－1 62 16 Na2O
(2)108 g·mol－1
考点二 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
(1)构成微粒的大小。
(2)构成微粒间距的大小。
(3)构成微粒的数目。
2．气体摩尔体积(Vm)
(1)概念：单位物质的量的气体所占有的体积，单位为L·mol－1(或L/mol)和m3/mol(或m3·mol－1)。
(2)特例：标准状况(0 ℃，101 kPa)下，Vm为22.4 L·mol－1。
(3)气体摩尔体积与物质的量、气体体积之间的关系为n＝。
3．阿伏加德罗定律
(1)含义：在同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。
(2)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
＝
同温、同压下，气体的物质的量与其体积成正比
T、p相同
＝
同温、同压下，气体的密度与其摩尔质量成正比
T、V相同
＝
同温、同体积下，气体的压强与其物质的量成正比
1．标准状况下，氢气的气体摩尔体积为22.4 L( )
2．2 mol CO2气体，所占的体积为44.8 L( )
3．标准状况下，1 mol O2与1 mol SO3的体积相同( )
4．标准状况下，1 mol气体的体积约是22.4 L，在非标准状况下，1 mol气体的体积则一定不是22.4 L( )
5．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( )
6．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( )
答案：1.× 2.× 3.× 4.× 5.√ 6.√
题组一 考查气体摩尔体积的概念的理解和应用
1．下列说法中正确的是( )
A．在一定温度和压强下，固体或液体物质体积大小只由构成微粒的大小决定
B．不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数一定不同
C．在一定温度下，各种气态物质体积的大小由构成气体的分子数决定
D．22 g CO2与标准状况下11.2 L HCl所含的分子数相同
解析：选D。在一定温度和压强下，固体或液体的体积主要取决于粒子数和粒子大小，故A错误；决定气体体积的因素是温度、压强、气体的分子数，不同的气体，体积不同，它们所含的分子数不一定不同，故B错误；压强对分子间的距离有影响，该选项未指明压强，无法使用阿伏加德罗定律判断，故C错误；根据公式求算n(CO2)＝＝＝0.5 mol，n(HCl)＝＝＝0.5 mol，二者物质的量相等，所以分子数相等，故D正确。
2．下列说法正确的是( )
①标准状况下， 6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L
②0.5 mol H2所占体积为11.2 L
③标准状况下，1 mol H2O的体积为22.4 L
④标准状况下，28 g CO与N2的混合气体的体积约为22.4 L
⑤各种气体的气体摩尔体积都约为22.4 L·mol－1
⑥标准状况下，体积相同的气体的分子数相同
A．①③⑤ B．④⑥
C．③④⑥ D．①④⑥
解析：选B。①物质不一定是气态；②不一定在标准状况下；③水在标准状况下不是气态；⑤气体摩尔体积与温度、压强有关。
题组二 考查“n＝＝＝”的应用
3．设NA为阿伏加德罗常数，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．
解析：选D。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气体在标准状况下的体积为×22.4 L·mol－1＝ L。
4．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)，
(1)混合气体中CO的质量是________g；
(2)混合气体中CO2在标准状况下的体积是________L；
(3)混合气体在标准状况下的密度是________g·L－1；
(4)混合气体的平均摩尔质量是________g·mol－1。
解析：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)混合气体中CO的质量＝28 g·mol－1×0.25 mol＝7 g；
(2)混合气体中，CO2在标准状况下的体积＝0.25 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L；
(3)混合气体的密度＝≈1.61 g·L－1；
(4)解法一：M＝ρ·22.4 L·mol－1＝1.61 g·L－1×22.4 L·mol－1≈36 g·mol－1；
解法二：M＝＝36 g·mol－1；
解法三：M＝28 g·mol－1×50%＋44 g·mol－1×50%＝36 g·mol－1；
故混合气体的平均摩尔质量为36 g·mol－1。
答案：(1)7 (2)5.6 (3)1.61 (4)36
求解气体摩尔质量“五”方法
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝m/n。
(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＝NA·m/N。
(3)根据标准状况下气体的密度ρ：
M＝ρ×22.4(g·mol－1)。
(4)根据同温同压下气体的相对密度(D＝ρ1/ρ2)：M1/M2＝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：M＝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)。
题组三 考查阿伏加德罗定律及其应用
5．标准状况下，a L气体X2和b L气体Y2恰好完全反应生成c L气体Z，若2a＝6b＝3c，则Z的化学式为( )
A．XY2 B．X2Y
C．X3Y D．XY3
解析：选C。由＝知反应的化学方程式为3X2＋Y2===2XmYn，得m＝3，n＝1。
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，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
解析：选C。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，C项正确；由质量和密度相等可知气体体积相等，D项错误。
考点三 阿伏加德罗常数及其应用
1．注意“标准状况”“常温常压”等外界条件
(1)在标准状况下非气态物质如H2O、SO3、戊烷、CHCl3等。
(2)物质的质量、摩尔质量、微粒个数不受外界条件的影响。
2．注意物质的组成和结构
(1)特殊物质中所含微粒 (分子、原子、电子、质子、中子等) 的数目，如Ne、D2O、18O2、H37Cl等。
(2)物质中所含化学键的数目，如CO2、CnH2n＋2(n≥1)等。
(3)最简式相同的物质中的微粒数目，如NO2和N2O4、乙烯和丙烯、O2和O3等。
(4)摩尔质量相同的物质中的微粒数目，如N2、CO、C2H4等。
3．注意氧化还原反应中电子的转移
(1)同一种物质在不同反应中氧化剂、还原剂的判断
如Cl2和Fe、Cu等反应，Cl2只作氧化剂，而Cl2和NaOH反应，Cl2既作氧化剂，又作还原剂。Na2O2与CO2或H2O反应，Na2O2既作氧化剂，又作还原剂，而Na2O2与SO2反应，Na2O2只作氧化剂。
(2)量不同，所表现的化合价不同。
如Fe和HNO3反应，Fe不足，生成Fe3＋，Fe过量，生成Fe2＋。
(3)氧化剂或还原剂不同，所表现的化合价不同。
如Cu和Cl2反应生成CuCl2，而Cu和S反应生成Cu2S。
(4)注意氧化还原的顺序
如向FeI2溶液中通入Cl2，首先氧化I－，再氧化Fe2＋。
4．注意电解质溶液中粒子数目的判断
(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，是否忽略溶剂水。
5．注意一些可逆反应、特殊反应
(1)2SO2＋O22SO3。
(2)2NO2N2O4。
(3)N2＋3H22NH3。
(4)Cl2＋H2OHCl＋HClO。
(5)NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－。
(6)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
(7)常温下，铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。
题组一 考查气体摩尔体积的适用条件及物质的聚集状态
1．判断正误(正确的打 “√”，错误的打“×”)
(1)常温常压下，18 g H2O含有的原子总数为3NA( )
(2)标准状况下，11.2 L CH3CH2OH中含有分子的数目为0.5NA( )
(3)56 g铁片投入足量浓H2SO4中生成NA个SO2分子( )
(4)分子总数为NA的SO2和CO2混合气体中含有的氧原子数为2NA( )
(5)标准状况下，22.4 L的CCl4中含有的CCl4分子数为NA( )
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×
题组二 考查物质的组成或结构
2．判断正误(正确的打 “√”，错误的打“×”)
(1)1 mol甲苯含有6NA个C—H键( )
(2)18 g H2O含有10NA个质子( )
(3)28 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2NA( )
(4)12 g金刚石中含有的共价键数为4NA( )
(5)17 g —OH与17 g OH－所含电子数均为10NA( )
答案：(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)×
题组三 考查电解质溶液中粒子数目的判断
3．判断正误(正确的打 “√”，错误的打“×”)
(1)标准状况下，22.4 L氨水含有NA个NH3分子( )
(2)1.0 L 1.0 mol·L－1的NaAlO2水溶液中含有的氧原子数为2NA( )
(3)室温下，1 L pH＝13的NaOH溶液中，由水电离的OH－数目为0.1NA( )
(4)标准状况下，22.4 L盐酸含有NA个HCl分子( )
(5)1.0 L 0.1 mol·L－1 Na2S溶液中含有的S2－离子数为0.1NA( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
题组四 考查氧化还原反应中电子转移数目的判断
4．判断正误(正确的打 “√”，错误的打“×”)
(1)氢氧燃料电池正极消耗22.4 L(标准状况)气体时，电路中通过的电子数目为2NA( )
(2)电解NaCl溶液得到22.4 L H2(标准状况)，理论上需要转移NA个电子( )
(3)标准状况下，0.1 mol Cl2溶于水，转移的电子数目为0.1NA( )
(4)1 mol Fe 与过量氯气反应，转移2NA个电子( )
(5)常温常压下，22.4 L氯气与足量的镁粉反应，转移电子数为2NA( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
题组五 考查物质转化中的“隐含反应”
5．判断正误(正确的打 “√”，错误的打“×”)
(1)50 mL 12 mol·L－1盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为0.3NA( )
(2)27 g铝片投入足量冷的浓HNO3中生成3NA个NO2分子( )
(3)在密闭容器中加入1.5 mol H2和0.5 mol N2，充分反应后可得到NH3分子数为NA( )
(4)2 mol SO2和1 mol O2在一定条件下充分反应后，混合物的分子数为2NA( )
(5)标准状况下，22.4 L NO2气体中所含分子数目为NA( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
1．(2017·高考全国卷Ⅱ，8，6分)阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是( )
A．1 L 0.1 mol·L－1 NH4Cl溶液中，NH的数量为0.1NA
B．2.4 g Mg与H2SO4完全反应，转移的电子数为0.1NA
C．标准状况下，2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NA
D．0.1 mol H2和0.1 mol I2于密闭容器中充分反应后，其分子总数为0.2NA
解析：选D。溶液中含0.1 mol NH4Cl，由于NH部分水解，即NH的数量少于0.1NA，A项错误；2.4 g Mg为0.1 mol，与H2SO4完全反应转移0.2 mol电子，B项错误；标准状况下，2.24 L N2和O2的混合气体为0.1 mol，其分子数为0.1NA，C项错误；H2与I2的反应虽为可逆反应，但由于反应前后气体总物质的量不变，因此无论反应程度如何，分子总数均为0.2NA，D项正确。
2．(2017·高考全国卷Ⅲ，10，6分)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A．0.1 mol的11B中，含有0.6NA个中子
B．pH＝1的H3PO4溶液中，含有0.1NA个H＋
C．2.24 L(标准状况)苯在O2中完全燃烧，得到0.6NA个CO2分子
D．密闭容器中1 mol PCl3与1 mol Cl2反应制备 PCl5(g)，增加2NA个P—Cl键
解析：选A。1个11B原子中含有6个中子，0.1 mol 11B中含有0.6NA个中子，A项正确；H3PO4溶液的体积未知，所以不能计算出所含氢离子个数，B项错误；标准状况下苯是液体，不能利用标准状况下的气体摩尔体积计算2.24 L苯在O2中完全燃烧产生CO2分子的数目，C项错误；PCl3与Cl2生成PCl5的反应是可逆反应，所以1 mol PCl3与1 mol Cl2不可能完全反应，生成的PCl5小于1 mol，故增加的P—Cl键的数目小于2NA，D项错误。
3．(2017·高考海南卷)NA为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4NA
B．1 mol 甲烷完全燃烧转移的电子数为8NA
C．1 L 0.1 mol·L－1的乙酸溶液中含H＋的数量为0.1NA
D．1 mol 的CO和N2混合气体中含有的质子数为14NA
解析：选C。A．乙烯的结构简式为CH2===CH2，1 mol乙烯中含有碳氢键的物质的量为4 mol，故A说法正确；B．甲烷燃烧生成CO2，甲烷中C的化合价为－4价，CO2中C的化合价为＋4价，因此1 mol甲烷完全燃烧转移电子物质的量为8 mol，故B说法正确；C．乙酸是弱酸，部分电离，因此溶液中H＋物质的量小于0.1 mol，故C说法错误；D．1 mol CO含有质子物质的量为(6＋8) mol＝14 mol，1 mol N2中含有质子物质的量为2×7 mol＝14 mol，因此1 mol N2和CO的混合气体中含有质子物质的量为14 mol，故D说法正确。
4．(2016·高考全国卷Ⅰ，8，6分)设NA为阿伏加德罗常数值。下列有关叙述正确的是( )
A．14 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA
B．1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3分子数为2NA
C．1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA
D．标准状况下，2.24 L CCl4含有的共价键数为0.4NA
解析：选A。乙烯和丙烯的最简式均为CH2，故14 g乙烯和丙烯的混合气体中氢原子数为×2NA＝2NA，A项正确；忽视了N2与H2的反应为可逆反应，不能进行彻底，B项错误；Fe与过量硝酸反应生成Fe3＋，1 mol Fe参加反应转移3NA个电子，C项错误；标准状况下CCl4为液态，D项错误。
5．(2016·高考海南卷)利用太阳能分解水制氢，若光解0.02 mol 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 mol Na与水反应产生H2的量
解析：选D。根据方程式2H2O2H2↑＋O2↑，光解0.02 mol 水，可产生0.02 mol H2和0.01 mol O2。A．可生成H2的质量为0.04 g，错误；B．可生成氢的原子数为2.408×1022个，错误；C．可生成标准状况下H2的体积为0.448 L，错误；D．0.04 mol Na与水反应产生H2和光解0.02 mol 水生成H2理论上均为0.02 mol，正确。
6．(2015·高考全国卷Ⅰ，8，6分)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A．18 g D2O和18 g H2O中含有的质子数均为10NA
B．2 L 0.5 mol·L－1亚硫酸溶液中含有的H＋离子数为2NA
C．过氧化钠与水反应时，生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.2NA
D．密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应，产物的分子数为2NA
解析：选C。A．D2O的摩尔质量为20 g·mol－1，18 g D2O的物质的量为18 g/20 g·mol－1＝0.9 mol，则含有的质子数为 0.9×10NA＝9NA，H2O的摩尔质量为18 g·mol－1，18 g H2O的物质的量为18 g/18 g·mol－1＝1 mol，则含有的质子数为1×10NA＝10NA，故A不正确。B．亚硫酸是弱电解质，不能发生完全电离，电离方程式为H2SO3H＋＋HSO，HSOH＋＋SO，所含H＋数小于2×0.5×2NA＝2NA，故B不正确。C．过氧化钠与水反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，根据电子转移情况得关系式O2～2e－，生成0.1 mol氧气转移电子数为0.2NA，故C正确。D．2 mol NO与1 mol O2发生反应2NO＋O2===2NO2，生成2 mol NO2，因为存在2NO2N2O4，则产物的分子数小于2NA，故D不正确。
一、选择题
1．2017年春，雾霾天气对环境造成了严重影响，部分城市开展对PM2.5和臭氧的监测。下列有关说法正确的是( )
A．臭氧的摩尔质量是48 g
B．同温同压条件下，等质量的氧气和臭氧的体积比为2∶3
C．16 g臭氧中含有6.02×1023个原子
D．1.00 mol臭氧中含有电子总数为18×6.02×1023
解析：选C。臭氧的摩尔质量是48 g·mol－1，A项错误；同温同压条件下，等质量的氧气和臭氧的体积比为3∶2，B项错误；1.00 mol臭氧中含有电子总数为24×6.02×1023，D项错误。
2．“物质的量”是国际单位制中的一个基本物理量，下列有关说法正确的是( )
A．质量相等的CO和CO2，物质的量之比为2∶3
B．2 mol氧气的摩尔质量为62 g·mol－1
C．1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子
D．2 g H2含有1 mol氢分子
解析：选D。设质量均为m，则n(CO)∶n(CO2)＝∶＝11∶7，A错误；摩尔质量的单位是g·mol－1，数值上等于物质的相对分子(原子)质量，B错误；1 mol任何物质都约含有6.02×1023个微粒，不一定是分子，也有可能是离子或原子，C错误；2 g H2的物质的量是1 mol，含有1 mol氢分子，D正确。
3．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列有关叙述正确的是( )
A．硝酸与铜反应得到NO2、N2O4共23 g，则铜失去的电子数为0.5NA
B．3 g甲酸与乙醛的混合物中含有共价键数为0.4NA
C．将标准状况下2.24 L SO2通入水中完全溶解，溶液中H2SO3分子数为0.1NA
D．标准状况下8.96 L的平均相对分子质量为3.5的H2与D2含有中子数为0.3NA
解析：选A。生成23 g NO2和N2O4，转移0.5 mol电子，即铜失去的电子数为0.5NA，故A正确；3 g甲酸含共价键数NA，3 g乙醛含共价键数为NA，故B错误；H2SO3是弱酸，部分电离，所以H2SO3分子数小于0.1NA，故C错误；H2不含中子，1个D2含2个中子，8.96 L平均相对分子质量为3.5的H2和D2中含有D2为0.3NA，即中子数为0.6NA，故D错误。
4．(2018·苏州质检)设NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A．标准状况下，0.1 mol Cl2 溶于水，生成HCl的数目为0.1NA
B．7 g分子式为CnH2n的链烃中含有的C—H键的数目为NA
C．标准状况下，11.2 L CH3CH2OH 中含有的原子数目为4.5NA
D．常温常压下，2.24 L CO 和CO2 混合气体中含有的碳原子数目为0.1NA
解析：选B。氯气与水的反应是可逆反应，0.1 mol Cl2溶于水生成HCl的数目小于0.1NA，A错误；7 g分子式为CnH2n的链烃中含有的C—H键的数目为×2n×NA＝NA，B正确；标准状况下CH3CH2OH为液体，不能用标准状况下气体摩尔体积计算，C错误；常温常压下，2.24 L气体物质的量小于0.1 mol，D错误。
5．下列四种气体：①含3.01×1023个O的CO2；②标准状况下6.72 L 的HCl；③3.4 g的NH3；④0.5 mol He。所含的原子总数由少到多的正确顺序是( )
A．①<③<④<② B．③<①<②<④
C．④<①<②<③ D．④<②<①<③
解析：选D。①含0.75 mol原子；②为0.3 mol HCl，含0.6 mol 原子；③为0.2 mol NH3，含0.8 mol原子；④含0.5 mol原子。
6．标准状况下，1 L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
解析：选A。由阿伏加德罗常数的定义可知，它指的是1 mol微粒中所含有的微粒数的多少，由标准状况下22.4 L气体所含有的分子数为1 mol，1 L气体中所含有的气体分子数为(m＋n)，可知阿伏加德罗常数可近似表示为22.4(m＋n)。
7．m g某金属M溶于盐酸中，放出的气体在标准状况下的体积为n L，并生成氯化物MCl2，则金属M的相对原子质量是( )
A．n/m B．2m/n
C．m/22.4n D．22.4m/n
解析：选D。设金属M的相对原子质量为x，则金属M的摩尔质量为x g·mol－1。
M＋2HCl===MCl2＋H2↑
1 mol 2.24 L
n L
＝，解之得x＝。
8．肼(N2H4)是火箭常用的高能燃料，常温下为液体，其球棍模型如图所示。肼能与双氧水发生反应：N2H4＋2H2O2===N2↑＋4H2O。用NA表示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 N2中含电子总数为5NA
B．标准状况下，22.4 L N2H4中所含原子总数为6NA
C．标准状况下，3.2 g N2H4中含有共价键的总数为0.6NA
D．若生成3.6 g H2O，则上述反应转移电子的数目为0.2NA
解析：选D。1个N2分子含有14个电子，标准状况下，11.2 L N2的物质的量为0.5 mol，则所含电子数为7NA，A项错误；标准状况下肼为液体，22.4 L N2H4的物质的量远大于1 mol，故所含原子数远大于6NA，B项错误；1个肼分子含有5个共价键，3.2 g N2H4的物质的量为0.1 mol，则所含共价键的数目为0.5NA，C项错误；反应N2H4＋2H2O2===N2↑＋4H2O中，生成4 mol H2O时转移4 mol电子，故生成3.6 g(即0.2 mol)H2O时，转移电子的数目为0.2NA，D项正确。
9．标准状况下，m g气体A与n g气体B的分子数目一样多，下列说法不正确的是( )
A．在任意条件下，若两种分子保持原组成，则其相对分子质量之比为m∶n
B．25 ℃、1.25×105 Pa时，两气体的密度之比为n∶m
C．同质量的A、B在非标准状况下，其分子数之比为n∶m
D．相同状况下，同体积的气体A与B的质量之比为m∶n
解析：选B。只要在相同条件下气体分子数相同，其物质的量、气体体积必相等，设A、B的相对分子质量为MA和MB，气体密度为ρA和ρB，分子数为NA和NB，相同状况，同体积时其质量为wA和wB。对各选项进行分析，A项，＝，则MA∶MB＝m∶n，正确；B项，两气体的体积相等，则ρA∶ρB＝MA∶MB＝m∶n，错误；C项，摩尔质量越大，单位质量的分子数目越少，等质量的A、B气体的分子数与其摩尔质量成反比，即NA∶NB＝MB∶MA＝n∶m，正确；D项，相同状况下，同体积的气体分子数相同，故A和B等体积时，wA∶wB＝MA∶MB＝m∶n，正确。
10．常温常压下，往某密闭容器中充入两种气体，容器内气体的最终密度为2.2 g·L－1(折算到标准状况)，则充入的气体一定不可能为( )
A．NH3和HCl B．NO和O2
C．HI和Cl2 D．SO2和HCl
解析：选A。由题意得混合气体的平均摩尔质量＝2.2 g·L－1×22.4 L·mol－1＝49.28 g·mol－1。A项，NH3和HCl的摩尔质量分别是17 g·mol－1和36.5 g·mol－1，不可能是49.28 g·mol－1；B项，若生成NO2和N2O4的混合物时，符合题意；C项，Cl2过量时气体为Cl2和HCl，符合题意；D项，可能为49.28 g·mol－1，符合题意。
二、非选择题
11．某液体化合物X2Y4，常用做火箭燃料。16 g X2Y4在一定量的O2中恰好完全燃烧，反应方程式为X2Y4(l)＋O2(g)===X2(g)＋2Y2O(l)。冷却后标准状况下测得生成物的体积为11.2 L，其密度为1.25 g/L，则：
(1)反应前O2的体积V(O2)为________；
(2)X2的摩尔质量为________；Y元素的名称是________。
(3)若反应生成0.1 mol X2，则转移电子的物质的量为________mol。
解析：(1)根据化学方程式，参加反应的O2与生成的X2的物质的量相等。根据阿伏加德罗定律，则参加反应的O2也为11.2 L。
(2)生成的X2的质量为11.2 L×1.25 g/L＝14 g，故X2的摩尔质量为14 g÷0.5 mol＝28 g/mol，参加反应的X2Y4与O2的物质的量相等，均为0.5 mol，则X2Y4的摩尔质量为＝32 g/mol，故Y为氢元素。
(3)由化学方程式可知每生成1 mol X2转移4 mol e－，则生成0.1 mol X2转移电子0.4 mol。
答案：(1)11.2 L (2)28 g/mol 氢 (3)0.4
12．卫生部严令禁止在面粉生产中添加过氧化钙(CaO2)等食品添加剂。过氧化钙(CaO2)是一种安全无毒物质，带有结晶水，通常还含有CaO。
(1)称取5.42 g过氧化钙样品，灼热时发生如下反应：
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的x值为________。
解析：(1)n(CaO2)＝n(CaO2·xH2O)＝2n(O2)＝2×672 mL/22 400 mL·mol－1＝0.06 mol。
(2)①n总(Ca2＋)＝n(CaCO3)＝7.0 g÷100 g·mol－1＝0.07 mol，
m原(CaO)＝(0.07 mol－0.06 mol)×56 g·mol－1＝0.56 g；
②x＝(5.42 g－0.56 g－0.06 mol×72 g·mol－1) ÷18 g·mol－1÷0.06 mol＝。
答案：(1)0.06 mol (2)①0.56 g ②
13．合成氨工业生产中所用的αFe催化剂的主要成分为FeO、Fe2O3。
(1)某FeO、Fe2O3混合物中，铁、氧的物质的量之比4∶5，其中Fe2＋与Fe3＋物质的量之比为________。
(2)当催化剂中Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比为1∶2时，其催化剂活性最高，此时混合物中铁的质量分数为________(保留2位小数)。
(3)写出由C(炭粉)与Fe2O3在高温下反应制备αFe催化剂的化学方程式(另一种产物可溶于水)：______________________________________________。
(4)为制得这种活性最高的催化剂，理论上应向480 g Fe2O3粉末加入炭粉的质量为________，生成实验条件下CO2的体积为________(假设此实验条件下，气体摩尔体积为24 L·mol－1)。
解析：(1)设FeO、Fe2O3分别为x mol、y mol，根据铁、氧的物质的量之比得(x＋2y)∶(x＋3y)＝4∶5，x∶y＝2∶1，Fe2＋与Fe3＋物质的量之比x∶2y＝1∶1。(2)根据催化剂中Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比为1∶2，可推知，FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，混合物中铁的质量分数为≈0.72。(3)由题给信息知，C(炭粉)会将一部分Fe2O3还原成FeO，同时C(炭粉)被氧化成CO2。(4)由于催化剂中Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比为1∶2时，其催化剂活性最高，此时反应后的混合物中，FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，原料480 g Fe2O3为3 mol，Fe2O3～2FeO，原料中必须有的Fe2O3参加反应，即1 mol Fe2O3参加反应，理论上要有0.5 mol C反应，即6 g C。生成CO2为0.5 mol，在该条件下体积为12 L。
答案：(1)1∶1 (2)0.72
(3)2Fe2O3＋C4FeO＋CO2↑ (4)6 g 12 L
14．臭氧层是地球生命的保护神，臭氧比氧气具有更强的氧化性。实验室可将氧气通过高压放电管来制取臭氧：3O22O3。
(1)若在上述反应中有30%的氧气转化为臭氧，所得混合气的平均摩尔质量为________g/mol(保留一位小数)。
(2)将8 L氧气通过放电管后，恢复到原状况，得到气体6.5 L，其中臭氧为________L。
(3)实验室将氧气和臭氧的混合气体0.896 L(标准状况)通入盛有20.0 g铜粉的反应器中，充分加热后，粉末的质量变为21.6 g。则原混合气中臭氧的体积分数为________。
解析：(1)设有1 mol O2，
3O22O3 Δn
3 mol 2 mol 1 mol
0.3 mol 0.1 mol
根据：M＝＝＝35.6 g/mol。
(2)3O22O3 ΔV
3 体积 2 体积 1 体积
V(L) 8 L－6.5 L＝1.5 L
V＝3 L。
(3)加热条件下，O3、O2都能和铜粉反应，故粉末增加的质量即为O2和O3的总质量。
设混合气体中O2的物质的量为x，O3的物质的量为y，
则有，解得，所以混合气体中臭氧的体积分数为50%。
答案：(1)35.6 (2)3 (3)50%
第1节 物质的量 气体摩尔体积
【考纲要求】
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 )、物质的量浓度(c)、阿伏加德罗常数(NA )的含义。 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。
考点一 物质的量 摩尔质量
1．物质的量(n)
(1)含义：表示含有一定数目粒子的集合体，单位为mol。
(2)数值：1 mol粒子集合体所含的粒子数与0.012 kg 12C中所含的碳原子数相同。
(3)描述对象：微观粒子(如电子、质子、中子、分子、原子、离子等)或微观粒子的特定组合(如原子团、官能团等)。
2．阿伏加德罗常数(NA)
(1)概念：1 mol任何粒子所含的微粒数，通常用6.02×1023 mol－1表示。
(2)物质的量、微粒数(N)与阿伏加德罗常数的关系为n＝N/NA。
3．摩尔质量(M)
(1)概念：单位物质的量的物质所具有的质量，单位：g/mol。
(2)数值：当微粒的摩尔质量以g/mol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、物质的质量与摩尔质量的关系为n＝m/M。
1．12 g12C中所含碳原子的数目为6.02×1023( )
2．氧化钙的摩尔质量为56 g( )
3．1 mol O2的质量与它的相对分子质量相等( )
4．1 mol OH－的质量为17 g·mol－1( )
5．氖气的摩尔质量以g·mol－1为单位时在数值上等于它的相对分子质量( )
答案：1.√ 2.× 3.× 4.× 5.√
题组一 考查基本概念的理解与应用
1．下列对物质的量的理解正确的是( )
A．物质的量是一种基本物理量
B．物质的量就是物质的质量
C．物质的量就是1 mol物质的质量
D．物质的量是指物质所含微粒的数目
解析：选A。物质的量是七大基本物理量之一，它表示的是含有一定数目粒子的集合体，不表示物质的质量，也不表示物质所含微粒的数目。
2．下列关于物质的量、摩尔质量的叙述正确的是( )
A．0.012 kg 12C中含有约6.02×1023个碳原子
B．1 mol H2O中含有2 mol氢和1 mol氧
C．氢氧化钠的摩尔质量是40 g
D．2 mol水的摩尔质量是1 mol水的摩尔质量的2倍
解析：选A。B项，应表达为1 mol H2O中含有2 mol氢原子和1 mol氧原子；C项，单位错误，应是40 g·mol－1；D项，水的摩尔质量是固定不变的。
题组二 考查“n＝＝”的应用
3．66 g CO2的物质的量为________，所含分子的数目为________，所含氧原子的数目为________，________g SO3与其所含氧原子数目相同。
解析：66 g CO2的物质的量为66 g÷44 g·mol－1＝1.5 mol；所含分子的数目为N＝n×NA＝1.5NA ＝1.5×6.02×1023＝9.03×1023；1 mol CO2含2 mol O，故1.5 mol CO2含3NA个氧原子；1 mol SO3含3NA个氧原子，其质量为80 g。
答案：1.5 mol 1.5NA(或9.03×1023) 3NA(或1.806×1024) 80
4．(1)12.4 g Na2X含有0.4 mol Na＋，Na2X的摩尔质量为________，其相对式量为________，X的相对原子质量为________，该物质的化学式为________。
(2)20 g A和14 g B完全反应，生成8.8 g C、3.6 g D和0.2 mol E，则E的摩尔质量为________。
答案：(1)62 g·mol－1 62 16 Na2O
(2)108 g·mol－1
考点二 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
(1)构成微粒的大小。
(2)构成微粒间距的大小。
(3)构成微粒的数目。
2．气体摩尔体积(Vm)
(1)概念：单位物质的量的气体所占有的体积，单位为L·mol－1(或L/mol)和m3/mol(或m3·mol－1)。
(2)特例：标准状况(0 ℃，101 kPa)下，Vm为22.4 L·mol－1。
(3)气体摩尔体积与物质的量、气体体积之间的关系为n＝。
3．阿伏加德罗定律
(1)含义：在同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。
(2)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
＝
同温、同压下，气体的物质的量与其体积成正比
T、p相同
＝
同温、同压下，气体的密度与其摩尔质量成正比
T、V相同
＝
同温、同体积下，气体的压强与其物质的量成正比
1．标准状况下，氢气的气体摩尔体积为22.4 L( )
2．2 mol CO2气体，所占的体积为44.8 L( )
3．标准状况下，1 mol O2与1 mol SO3的体积相同( )
4．标准状况下，1 mol气体的体积约是22.4 L，在非标准状况下，1 mol气体的体积则一定不是22.4 L( )
5．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( )
6．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( )
答案：1.× 2.× 3.× 4.× 5.√ 6.√
题组一 考查气体摩尔体积的概念的理解和应用
1．下列说法中正确的是( )
A．在一定温度和压强下，固体或液体物质体积大小只由构成微粒的大小决定
B．不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数一定不同
C．在一定温度下，各种气态物质体积的大小由构成气体的分子数决定
D．22 g CO2与标准状况下11.2 L HCl所含的分子数相同
解析：选D。在一定温度和压强下，固体或液体的体积主要取决于粒子数和粒子大小，故A错误；决定气体体积的因素是温度、压强、气体的分子数，不同的气体，体积不同，它们所含的分子数不一定不同，故B错误；压强对分子间的距离有影响，该选项未指明压强，无法使用阿伏加德罗定律判断，故C错误；根据公式求算n(CO2)＝＝＝0.5 mol，n(HCl)＝＝＝0.5 mol，二者物质的量相等，所以分子数相等，故D正确。
2．下列说法正确的是( )
①标准状况下， 6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L
②0.5 mol H2所占体积为11.2 L
③标准状况下，1 mol H2O的体积为22.4 L
④标准状况下，28 g CO与N2的混合气体的体积约为22.4 L
⑤各种气体的气体摩尔体积都约为22.4 L·mol－1
⑥标准状况下，体积相同的气体的分子数相同
A．①③⑤ B．④⑥
C．③④⑥ D．①④⑥
解析：选B。①物质不一定是气态；②不一定在标准状况下；③水在标准状况下不是气态；⑤气体摩尔体积与温度、压强有关。
题组二 考查“n＝＝＝”的应用
3．设NA为阿伏加德罗常数，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．
解析：选D。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气体在标准状况下的体积为×22.4 L·mol－1＝ L。
4．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)，
(1)混合气体中CO的质量是________g；
(2)混合气体中CO2在标准状况下的体积是________L；
(3)混合气体在标准状况下的密度是________g·L－1；
(4)混合气体的平均摩尔质量是________g·mol－1。
解析：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)混合气体中CO的质量＝28 g·mol－1×0.25 mol＝7 g；
(2)混合气体中，CO2在标准状况下的体积＝0.25 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L；
(3)混合气体的密度＝≈1.61 g·L－1；
(4)解法一：M＝ρ·22.4 L·mol－1＝1.61 g·L－1×22.4 L·mol－1≈36 g·mol－1；
解法二：M＝＝36 g·mol－1；
解法三：M＝28 g·mol－1×50%＋44 g·mol－1×50%＝36 g·mol－1；
故混合气体的平均摩尔质量为36 g·mol－1。
答案：(1)7 (2)5.6 (3)1.61 (4)36
求解气体摩尔质量“五”方法
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝m/n。
(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＝NA·m/N。
(3)根据标准状况下气体的密度ρ：
M＝ρ×22.4(g·mol－1)。
(4)根据同温同压下气体的相对密度(D＝ρ1/ρ2)：M1/M2＝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：M＝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)。
题组三 考查阿伏加德罗定律及其应用
5．标准状况下，a L气体X2和b L气体Y2恰好完全反应生成c L气体Z，若2a＝6b＝3c，则Z的化学式为( )
A．XY2 B．X2Y
C．X3Y D．XY3
解析：选C。由＝知反应的化学方程式为3X2＋Y2===2XmYn，得m＝3，n＝1。
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，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
解析：选C。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，C项正确；由质量和密度相等可知气体体积相等，D项错误。
考点三 阿伏加德罗常数及其应用
1．注意“标准状况”“常温常压”等外界条件
(1)在标准状况下非气态物质如H2O、SO3、戊烷、CHCl3等。
(2)物质的质量、摩尔质量、微粒个数不受外界条件的影响。
2．注意物质的组成和结构
(1)特殊物质中所含微粒 (分子、原子、电子、质子、中子等) 的数目，如Ne、D2O、18O2、H37Cl等。
(2)物质中所含化学键的数目，如CO2、CnH2n＋2(n≥1)等。
(3)最简式相同的物质中的微粒数目，如NO2和N2O4、乙烯和丙烯、O2和O3等。
(4)摩尔质量相同的物质中的微粒数目，如N2、CO、C2H4等。
3．注意氧化还原反应中电子的转移
(1)同一种物质在不同反应中氧化剂、还原剂的判断
如Cl2和Fe、Cu等反应，Cl2只作氧化剂，而Cl2和NaOH反应，Cl2既作氧化剂，又作还原剂。Na2O2与CO2或H2O反应，Na2O2既作氧化剂，又作还原剂，而Na2O2与SO2反应，Na2O2只作氧化剂。
(2)量不同，所表现的化合价不同。
如Fe和HNO3反应，Fe不足，生成Fe3＋，Fe过量，生成Fe2＋。
(3)氧化剂或还原剂不同，所表现的化合价不同。
如Cu和Cl2反应生成CuCl2，而Cu和S反应生成Cu2S。
(4)注意氧化还原的顺序
如向FeI2溶液中通入Cl2，首先氧化I－，再氧化Fe2＋。
4．注意电解质溶液中粒子数目的判断
(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，是否忽略溶剂水。
5．注意一些可逆反应、特殊反应
(1)2SO2＋O22SO3。
(2)2NO2N2O4。
(3)N2＋3H22NH3。
(4)Cl2＋H2OHCl＋HClO。
(5)NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－。
(6)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
(7)常温下，铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。
题组一 考查气体摩尔体积的适用条件及物质的聚集状态
1．判断正误(正确的打 “√”，错误的打“×”)
(1)常温常压下，18 g H2O含有的原子总数为3NA( )
(2)标准状况下，11.2 L CH3CH2OH中含有分子的数目为0.5NA( )
(3)56 g铁片投入足量浓H2SO4中生成NA个SO2分子( )
(4)分子总数为NA的SO2和CO2混合气体中含有的氧原子数为2NA( )
(5)标准状况下，22.4 L的CCl4中含有的CCl4分子数为NA( )
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×
题组二 考查物质的组成或结构
2．判断正误(正确的打 “√”，错误的打“×”)
(1)1 mol甲苯含有6NA个C—H键( )
(2)18 g H2O含有10NA个质子( )
(3)28 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2NA( )
(4)12 g金刚石中含有的共价键数为4NA( )
(5)17 g —OH与17 g OH－所含电子数均为10NA( )
答案：(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)×
题组三 考查电解质溶液中粒子数目的判断
3．判断正误(正确的打 “√”，错误的打“×”)
(1)标准状况下，22.4 L氨水含有NA个NH3分子( )
(2)1.0 L 1.0 mol·L－1的NaAlO2水溶液中含有的氧原子数为2NA( )
(3)室温下，1 L pH＝13的NaOH溶液中，由水电离的OH－数目为0.1NA( )
(4)标准状况下，22.4 L盐酸含有NA个HCl分子( )
(5)1.0 L 0.1 mol·L－1 Na2S溶液中含有的S2－离子数为0.1NA( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
题组四 考查氧化还原反应中电子转移数目的判断
4．判断正误(正确的打 “√”，错误的打“×”)
(1)氢氧燃料电池正极消耗22.4 L(标准状况)气体时，电路中通过的电子数目为2NA( )
(2)电解NaCl溶液得到22.4 L H2(标准状况)，理论上需要转移NA个电子( )
(3)标准状况下，0.1 mol Cl2溶于水，转移的电子数目为0.1NA( )
(4)1 mol Fe 与过量氯气反应，转移2NA个电子( )
(5)常温常压下，22.4 L氯气与足量的镁粉反应，转移电子数为2NA( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
题组五 考查物质转化中的“隐含反应”
5．判断正误(正确的打 “√”，错误的打“×”)
(1)50 mL 12 mol·L－1盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为0.3NA( )
(2)27 g铝片投入足量冷的浓HNO3中生成3NA个NO2分子( )
(3)在密闭容器中加入1.5 mol H2和0.5 mol N2，充分反应后可得到NH3分子数为NA( )
(4)2 mol SO2和1 mol O2在一定条件下充分反应后，混合物的分子数为2NA( )
(5)标准状况下，22.4 L NO2气体中所含分子数目为NA( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
1．(2017·高考全国卷Ⅱ，8，6分)阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是( )
A．1 L 0.1 mol·L－1 NH4Cl溶液中，NH的数量为0.1NA
B．2.4 g Mg与H2SO4完全反应，转移的电子数为0.1NA
C．标准状况下，2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NA
D．0.1 mol H2和0.1 mol I2于密闭容器中充分反应后，其分子总数为0.2NA
解析：选D。溶液中含0.1 mol NH4Cl，由于NH部分水解，即NH的数量少于0.1NA，A项错误；2.4 g Mg为0.1 mol，与H2SO4完全反应转移0.2 mol电子，B项错误；标准状况下，2.24 L N2和O2的混合气体为0.1 mol，其分子数为0.1NA，C项错误；H2与I2的反应虽为可逆反应，但由于反应前后气体总物质的量不变，因此无论反应程度如何，分子总数均为0.2NA，D项正确。
2．(2017·高考全国卷Ⅲ，10，6分)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A．0.1 mol的11B中，含有0.6NA个中子
B．pH＝1的H3PO4溶液中，含有0.1NA个H＋
C．2.24 L(标准状况)苯在O2中完全燃烧，得到0.6NA个CO2分子
D．密闭容器中1 mol PCl3与1 mol Cl2反应制备 PCl5(g)，增加2NA个P—Cl键
解析：选A。1个11B原子中含有6个中子，0.1 mol 11B中含有0.6NA个中子，A项正确；H3PO4溶液的体积未知，所以不能计算出所含氢离子个数，B项错误；标准状况下苯是液体，不能利用标准状况下的气体摩尔体积计算2.24 L苯在O2中完全燃烧产生CO2分子的数目，C项错误；PCl3与Cl2生成PCl5的反应是可逆反应，所以1 mol PCl3与1 mol Cl2不可能完全反应，生成的PCl5小于1 mol，故增加的P—Cl键的数目小于2NA，D项错误。
3．(2017·高考海南卷)NA为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4NA
B．1 mol 甲烷完全燃烧转移的电子数为8NA
C．1 L 0.1 mol·L－1的乙酸溶液中含H＋的数量为0.1NA
D．1 mol 的CO和N2混合气体中含有的质子数为14NA
解析：选C。A．乙烯的结构简式为CH2===CH2，1 mol乙烯中含有碳氢键的物质的量为4 mol，故A说法正确；B．甲烷燃烧生成CO2，甲烷中C的化合价为－4价，CO2中C的化合价为＋4价，因此1 mol甲烷完全燃烧转移电子物质的量为8 mol，故B说法正确；C．乙酸是弱酸，部分电离，因此溶液中H＋物质的量小于0.1 mol，故C说法错误；D．1 mol CO含有质子物质的量为(6＋8) mol＝14 mol，1 mol N2中含有质子物质的量为2×7 mol＝14 mol，因此1 mol N2和CO的混合气体中含有质子物质的量为14 mol，故D说法正确。
4．(2016·高考全国卷Ⅰ，8，6分)设NA为阿伏加德罗常数值。下列有关叙述正确的是( )
A．14 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA
B．1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3分子数为2NA
C．1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA
D．标准状况下，2.24 L CCl4含有的共价键数为0.4NA
解析：选A。乙烯和丙烯的最简式均为CH2，故14 g乙烯和丙烯的混合气体中氢原子数为×2NA＝2NA，A项正确；忽视了N2与H2的反应为可逆反应，不能进行彻底，B项错误；Fe与过量硝酸反应生成Fe3＋，1 mol Fe参加反应转移3NA个电子，C项错误；标准状况下CCl4为液态，D项错误。
5．(2016·高考海南卷)利用太阳能分解水制氢，若光解0.02 mol 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 mol Na与水反应产生H2的量
解析：选D。根据方程式2H2O2H2↑＋O2↑，光解0.02 mol 水，可产生0.02 mol H2和0.01 mol O2。A．可生成H2的质量为0.04 g，错误；B．可生成氢的原子数为2.408×1022个，错误；C．可生成标准状况下H2的体积为0.448 L，错误；D．0.04 mol Na与水反应产生H2和光解0.02 mol 水生成H2理论上均为0.02 mol，正确。
6．(2015·高考全国卷Ⅰ，8，6分)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A．18 g D2O和18 g H2O中含有的质子数均为10NA
B．2 L 0.5 mol·L－1亚硫酸溶液中含有的H＋离子数为2NA
C．过氧化钠与水反应时，生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.2NA
D．密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应，产物的分子数为2NA
解析：选C。A．D2O的摩尔质量为20 g·mol－1，18 g D2O的物质的量为18 g/20 g·mol－1＝0.9 mol，则含有的质子数为 0.9×10NA＝9NA，H2O的摩尔质量为18 g·mol－1，18 g H2O的物质的量为18 g/18 g·mol－1＝1 mol，则含有的质子数为1×10NA＝10NA，故A不正确。B．亚硫酸是弱电解质，不能发生完全电离，电离方程式为H2SO3H＋＋HSO，HSOH＋＋SO，所含H＋数小于2×0.5×2NA＝2NA，故B不正确。C．过氧化钠与水反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，根据电子转移情况得关系式O2～2e－，生成0.1 mol氧气转移电子数为0.2NA，故C正确。D．2 mol NO与1 mol O2发生反应2NO＋O2===2NO2，生成2 mol NO2，因为存在2NO2N2O4，则产物的分子数小于2NA，故D不正确。
一、选择题
1．2017年春，雾霾天气对环境造成了严重影响，部分城市开展对PM2.5和臭氧的监测。下列有关说法正确的是( )
A．臭氧的摩尔质量是48 g
B．同温同压条件下，等质量的氧气和臭氧的体积比为2∶3
C．16 g臭氧中含有6.02×1023个原子
D．1.00 mol臭氧中含有电子总数为18×6.02×1023
解析：选C。臭氧的摩尔质量是48 g·mol－1，A项错误；同温同压条件下，等质量的氧气和臭氧的体积比为3∶2，B项错误；1.00 mol臭氧中含有电子总数为24×6.02×1023，D项错误。
2．“物质的量”是国际单位制中的一个基本物理量，下列有关说法正确的是( )
A．质量相等的CO和CO2，物质的量之比为2∶3
B．2 mol氧气的摩尔质量为62 g·mol－1
C．1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子
D．2 g H2含有1 mol氢分子
解析：选D。设质量均为m，则n(CO)∶n(CO2)＝∶＝11∶7，A错误；摩尔质量的单位是g·mol－1，数值上等于物质的相对分子(原子)质量，B错误；1 mol任何物质都约含有6.02×1023个微粒，不一定是分子，也有可能是离子或原子，C错误；2 g H2的物质的量是1 mol，含有1 mol氢分子，D正确。
3．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列有关叙述正确的是( )
A．硝酸与铜反应得到NO2、N2O4共23 g，则铜失去的电子数为0.5NA
B．3 g甲酸与乙醛的混合物中含有共价键数为0.4NA
C．将标准状况下2.24 L SO2通入水中完全溶解，溶液中H2SO3分子数为0.1NA
D．标准状况下8.96 L的平均相对分子质量为3.5的H2与D2含有中子数为0.3NA
解析：选A。生成23 g NO2和N2O4，转移0.5 mol电子，即铜失去的电子数为0.5NA，故A正确；3 g甲酸含共价键数NA，3 g乙醛含共价键数为NA，故B错误；H2SO3是弱酸，部分电离，所以H2SO3分子数小于0.1NA，故C错误；H2不含中子，1个D2含2个中子，8.96 L平均相对分子质量为3.5的H2和D2中含有D2为0.3NA，即中子数为0.6NA，故D错误。
4．(2018·苏州质检)设NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A．标准状况下，0.1 mol Cl2 溶于水，生成HCl的数目为0.1NA
B．7 g分子式为CnH2n的链烃中含有的C—H键的数目为NA
C．标准状况下，11.2 L CH3CH2OH 中含有的原子数目为4.5NA
D．常温常压下，2.24 L CO 和CO2 混合气体中含有的碳原子数目为0.1NA
解析：选B。氯气与水的反应是可逆反应，0.1 mol Cl2溶于水生成HCl的数目小于0.1NA，A错误；7 g分子式为CnH2n的链烃中含有的C—H键的数目为×2n×NA＝NA，B正确；标准状况下CH3CH2OH为液体，不能用标准状况下气体摩尔体积计算，C错误；常温常压下，2.24 L气体物质的量小于0.1 mol，D错误。
5．下列四种气体：①含3.01×1023个O的CO2；②标准状况下6.72 L 的HCl；③3.4 g的NH3；④0.5 mol He。所含的原子总数由少到多的正确顺序是( )
A．①<③<④<② B．③<①<②<④
C．④<①<②<③ D．④<②<①<③
解析：选D。①含0.75 mol原子；②为0.3 mol HCl，含0.6 mol 原子；③为0.2 mol NH3，含0.8 mol原子；④含0.5 mol原子。
6．标准状况下，1 L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
解析：选A。由阿伏加德罗常数的定义可知，它指的是1 mol微粒中所含有的微粒数的多少，由标准状况下22.4 L气体所含有的分子数为1 mol，1 L气体中所含有的气体分子数为(m＋n)，可知阿伏加德罗常数可近似表示为22.4(m＋n)。
7．m g某金属M溶于盐酸中，放出的气体在标准状况下的体积为n L，并生成氯化物MCl2，则金属M的相对原子质量是( )
A．n/m B．2m/n
C．m/22.4n D．22.4m/n
解析：选D。设金属M的相对原子质量为x，则金属M的摩尔质量为x g·mol－1。
M＋2HCl===MCl2＋H2↑
1 mol 2.24 L
n L
＝，解之得x＝。
8．肼(N2H4)是火箭常用的高能燃料，常温下为液体，其球棍模型如图所示。肼能与双氧水发生反应：N2H4＋2H2O2===N2↑＋4H2O。用NA表示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 N2中含电子总数为5NA
B．标准状况下，22.4 L N2H4中所含原子总数为6NA
C．标准状况下，3.2 g N2H4中含有共价键的总数为0.6NA
D．若生成3.6 g H2O，则上述反应转移电子的数目为0.2NA
解析：选D。1个N2分子含有14个电子，标准状况下，11.2 L N2的物质的量为0.5 mol，则所含电子数为7NA，A项错误；标准状况下肼为液体，22.4 L N2H4的物质的量远大于1 mol，故所含原子数远大于6NA，B项错误；1个肼分子含有5个共价键，3.2 g N2H4的物质的量为0.1 mol，则所含共价键的数目为0.5NA，C项错误；反应N2H4＋2H2O2===N2↑＋4H2O中，生成4 mol H2O时转移4 mol电子，故生成3.6 g(即0.2 mol)H2O时，转移电子的数目为0.2NA，D项正确。
9．标准状况下，m g气体A与n g气体B的分子数目一样多，下列说法不正确的是( )
A．在任意条件下，若两种分子保持原组成，则其相对分子质量之比为m∶n
B．25 ℃、1.25×105 Pa时，两气体的密度之比为n∶m
C．同质量的A、B在非标准状况下，其分子数之比为n∶m
D．相同状况下，同体积的气体A与B的质量之比为m∶n
解析：选B。只要在相同条件下气体分子数相同，其物质的量、气体体积必相等，设A、B的相对分子质量为MA和MB，气体密度为ρA和ρB，分子数为NA和NB，相同状况，同体积时其质量为wA和wB。对各选项进行分析，A项，＝，则MA∶MB＝m∶n，正确；B项，两气体的体积相等，则ρA∶ρB＝MA∶MB＝m∶n，错误；C项，摩尔质量越大，单位质量的分子数目越少，等质量的A、B气体的分子数与其摩尔质量成反比，即NA∶NB＝MB∶MA＝n∶m，正确；D项，相同状况下，同体积的气体分子数相同，故A和B等体积时，wA∶wB＝MA∶MB＝m∶n，正确。
10．常温常压下，往某密闭容器中充入两种气体，容器内气体的最终密度为2.2 g·L－1(折算到标准状况)，则充入的气体一定不可能为( )
A．NH3和HCl B．NO和O2
C．HI和Cl2 D．SO2和HCl
解析：选A。由题意得混合气体的平均摩尔质量＝2.2 g·L－1×22.4 L·mol－1＝49.28 g·mol－1。A项，NH3和HCl的摩尔质量分别是17 g·mol－1和36.5 g·mol－1，不可能是49.28 g·mol－1；B项，若生成NO2和N2O4的混合物时，符合题意；C项，Cl2过量时气体为Cl2和HCl，符合题意；D项，可能为49.28 g·mol－1，符合题意。
二、非选择题
11．某液体化合物X2Y4，常用做火箭燃料。16 g X2Y4在一定量的O2中恰好完全燃烧，反应方程式为X2Y4(l)＋O2(g)===X2(g)＋2Y2O(l)。冷却后标准状况下测得生成物的体积为11.2 L，其密度为1.25 g/L，则：
(1)反应前O2的体积V(O2)为________；
(2)X2的摩尔质量为________；Y元素的名称是________。
(3)若反应生成0.1 mol X2，则转移电子的物质的量为________mol。
解析：(1)根据化学方程式，参加反应的O2与生成的X2的物质的量相等。根据阿伏加德罗定律，则参加反应的O2也为11.2 L。
(2)生成的X2的质量为11.2 L×1.25 g/L＝14 g，故X2的摩尔质量为14 g÷0.5 mol＝28 g/mol，参加反应的X2Y4与O2的物质的量相等，均为0.5 mol，则X2Y4的摩尔质量为＝32 g/mol，故Y为氢元素。
(3)由化学方程式可知每生成1 mol X2转移4 mol e－，则生成0.1 mol X2转移电子0.4 mol。
答案：(1)11.2 L (2)28 g/mol 氢 (3)0.4
12．卫生部严令禁止在面粉生产中添加过氧化钙(CaO2)等食品添加剂。过氧化钙(CaO2)是一种安全无毒物质，带有结晶水，通常还含有CaO。
(1)称取5.42 g过氧化钙样品，灼热时发生如下反应：
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的x值为________。
解析：(1)n(CaO2)＝n(CaO2·xH2O)＝2n(O2)＝2×672 mL/22 400 mL·mol－1＝0.06 mol。
(2)①n总(Ca2＋)＝n(CaCO3)＝7.0 g÷100 g·mol－1＝0.07 mol，
m原(CaO)＝(0.07 mol－0.06 mol)×56 g·mol－1＝0.56 g；
②x＝(5.42 g－0.56 g－0.06 mol×72 g·mol－1) ÷18 g·mol－1÷0.06 mol＝。
答案：(1)0.06 mol (2)①0.56 g ②
13．合成氨工业生产中所用的αFe催化剂的主要成分为FeO、Fe2O3。
(1)某FeO、Fe2O3混合物中，铁、氧的物质的量之比4∶5，其中Fe2＋与Fe3＋物质的量之比为________。
(2)当催化剂中Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比为1∶2时，其催化剂活性最高，此时混合物中铁的质量分数为________(保留2位小数)。
(3)写出由C(炭粉)与Fe2O3在高温下反应制备αFe催化剂的化学方程式(另一种产物可溶于水)：______________________________________________。
(4)为制得这种活性最高的催化剂，理论上应向480 g Fe2O3粉末加入炭粉的质量为________，生成实验条件下CO2的体积为________(假设此实验条件下，气体摩尔体积为24 L·mol－1)。
解析：(1)设FeO、Fe2O3分别为x mol、y mol，根据铁、氧的物质的量之比得(x＋2y)∶(x＋3y)＝4∶5，x∶y＝2∶1，Fe2＋与Fe3＋物质的量之比x∶2y＝1∶1。(2)根据催化剂中Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比为1∶2，可推知，FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，混合物中铁的质量分数为≈0.72。(3)由题给信息知，C(炭粉)会将一部分Fe2O3还原成FeO，同时C(炭粉)被氧化成CO2。(4)由于催化剂中Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比为1∶2时，其催化剂活性最高，此时反应后的混合物中，FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，原料480 g Fe2O3为3 mol，Fe2O3～2FeO，原料中必须有的Fe2O3参加反应，即1 mol Fe2O3参加反应，理论上要有0.5 mol C反应，即6 g C。生成CO2为0.5 mol，在该条件下体积为12 L。
答案：(1)1∶1 (2)0.72
(3)2Fe2O3＋C4FeO＋CO2↑ (4)6 g 12 L
14．臭氧层是地球生命的保护神，臭氧比氧气具有更强的氧化性。实验室可将氧气通过高压放电管来制取臭氧：3O22O3。
(1)若在上述反应中有30%的氧气转化为臭氧，所得混合气的平均摩尔质量为________g/mol(保留一位小数)。
(2)将8 L氧气通过放电管后，恢复到原状况，得到气体6.5 L，其中臭氧为________L。
(3)实验室将氧气和臭氧的混合气体0.896 L(标准状况)通入盛有20.0 g铜粉的反应器中，充分加热后，粉末的质量变为21.6 g。则原混合气中臭氧的体积分数为________。
解析：(1)设有1 mol O2，
3O22O3 Δn
3 mol 2 mol 1 mol
0.3 mol 0.1 mol
根据：M＝＝＝35.6 g/mol。
(2)3O22O3 ΔV
3 体积 2 体积 1 体积
V(L) 8 L－6.5 L＝1.5 L
V＝3 L。
(3)加热条件下，O3、O2都能和铜粉反应，故粉末增加的质量即为O2和O3的总质量。
设混合气体中O2的物质的量为x，O3的物质的量为y，
则有，解得，所以混合气体中臭氧的体积分数为50%。
答案：(1)35.6 (2)3 (3)50%
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