新教材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课件

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1.物质的量(1)物质的量(n)物质的量表示含有一定数目粒子的集合体,用来描述的对象是①    微观    粒 子,如分子、原子、离子、电子、质子、中子等。
(2)阿伏加德罗常数(NA)1 ml粒子集合体所含的粒子数叫做②    阿伏加德罗常数    ,符号为NA,单位 为③    ml-1    ,数值约为6.02×1023。(3)n、N、NA之间的关系:④    n=     。
(4)规范表示:x　　    ml　　　    H2SO4↓　　　↓　　　　　　↓数值　单位　　指定微粒符号或微粒名称
思考1　1 ml氧就是1 ml O2吗?
提示　不是。1 ml氧这种说法不规范,指代不明。
2.摩尔质量概念—⑤    单位物质的量    的物质所具有的质量　||符号—⑥    M    　||单位—⑦    g·ml-1或g/ml    　||数值—以g·ml-1为单位时,数值与该粒子的⑧    相对原子质量或相对分子质量相等    
　||关系—物质的量、质量、摩尔质量的关系:⑨    n=     
思考2　1摩尔物质的质量,与物质的摩尔质量等同吗?
提示　不等同。1摩尔物质的质量,指的是质量,单位是g;物质的摩尔质量是 指单位物质的量的物质所具有的质量,单位是g·ml-1。
3.气体摩尔体积(1)影响物质体积的因素物质的体积   
思考3　标准状况下,1 ml气体的体积约为22.4 L,当1 ml气体的体积约为22.4 L时,气体一定处于标准状况吗?
提示　不一定,因为影响气体体积的因素是温度和压强,非标准状况下,1 ml 气体的体积也可能约为22.4 L。
4.阿伏加德罗定律(1)决定气体体积的外界条件:一定物质的量的气体,其体积的大小取决于气 体所处的     温度和压强    。(2)阿伏加德罗定律 可总结为“三同”定“一同”,即同温、同压下,同体积的气体具有相同的分 子数。
思考4　气体化合物A的分子式可表示为OxFy,已知同温同压下10 mL A受热 分解生成15 mL O2和10 mL F2,则A的化学式是什么?
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)(1)在0 ℃、101 kPa的条件下,1 ml任何物质的体积都是22.4 L     (　　)(2)同温同压下,等质量的12C18O和NO体积相同 (　　)(3)某混合气体摩尔体积为22.4 L·ml-1,则该气体一定处于标准状况 (　　)(4)在标准状况下,1 ml甲烷与1 ml甲苯的体积相同(　　)(5)同温同压下,两种单质气体体积相同,原子数一定相同 (　　)
(6)1 ml任何物质都含有6.02×1023个分子 (　　)(7)硫酸的摩尔质量为98 g (　　)(8)在标准状况下,1 ml O2与1 ml SO3的体积相同 (　　)(9)2 ml H2O的摩尔质量是1 ml H2O的摩尔质量的2倍 (　　)(10)摩尔是物质的量的单位 (　　)
2.下列有关气体体积的叙述中,正确的是 (　　)A.在一定的温度和压强下,各种气态物质体积的大小由气体分子的大小决定B.在一定的温度和压强下,各种气态物质体积的大小由物质的量的多少决定C.不同的气体,若体积不同,则它们所含的分子数一定不同D.气体摩尔体积是指1 ml任何气体所占的体积约为22.4 L
3.在铁的某种硫化物中,铁、硫的质量之比为7∶6,则该铁的硫化物的化学式 为 (　　)A.FeS　　　　B.Fe2S3　　　　C.FeS2　　　　D.Fe6S7
4.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是 (　　)A.标准状况下,18 g H2O的体积约为22.4 LB.28 g N2和CO的混合气含有的分子数为NAC.1 ml CH4中含有的电子数约为6.02×1023D.同温同压下,体积相同的臭氧和氮气含有相同数目的原子
解析   　N2和CO的相对分子质量均是28,则28 g N2和CO的混合气即1 ml 混合气体含有的分子数为NA,B正确。
5.(1)2 ml O3和3 ml O2的质量之比为    1∶1    ,分子数之比为    2∶3    ,同温 同压下密度之比为    3∶2    ,含氧原子数之比为    1∶1    ,同温同压下,体积 之比为    2∶3    。(2)O3与Cl2具有相似的性质,均可用于自来水消毒。已知两者在消毒时均被还 原为最低价态,则相同状况下10 L O3与    30    L Cl2的消毒能力相当。
解析　(1)2 ml O3与3 ml O2中都含有6 ml氧原子,所以两者质量相等,质量 之比为1∶1;分子数之比等于两者物质的量之比,为2∶3;同温同压下,气体的 密度之比等于摩尔质量之比,为48∶32=3∶2;两者中都含有6 ml氧原子,氧 原子数之比为1∶1;同温同压下,气体的体积之比等于物质的量之比,为2∶3。(2)相同条件下,气体的体积之比等于物质的量之比;消毒能力强弱与转移的 电子数有关,若消毒能力相当,说明转移的电子数相等,所以需要氯气的体积 为  L=30 L。
考点一　物质的量、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.1 ml氧的质量为16 gC.0.5 ml He约含有6.02×1023个电子D.2H既可表示2个氢原子又可表示2 ml氢分子
解析    C　作为物质的量的单位, ml可以计量微观粒子(包括原子、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,选项A错误;使用“ml”作单位时,所指粒子必须明确,“1 ml氧”的说法错误,选项B错误;0.5 ml He约含有0.5×2×6.02×1023=6.02×1023个电子,选项C正确;2H只表示2个氢原子,选项D错误。
2.物质的量是高中常用的物理量,请回答以下有关问题:(1)0.2克H2含有    0.2NA    个氢原子;标准状况下,由CO和CO2组成的混合气体 共6.72 L,质量共12克,此混合物中,CO和CO2的物质的量之比是    1∶3    ,CO 的体积分数是    25%    ,CO的质量分数是    17.5%    ,C和O的原子个数比是     4∶7    ,混合气体的平均相对分子质量是    40    ,对氢气的相对密度是    20  。(2)在9.5克某二价金属的氯化物中含有0.2 ml Cl-,此氯化物的摩尔质量为 95 g/ml    ,该金属元素的相对原子质量是    24    ;标准状况下,6.72 L CO与一 定量的氧化铁恰好完全反应,剩余固体的质量是    11.2    g。
(3)0.3 ml H2O分子中所含氢原子数与    0.2NA    个NH3分子中所含氢原子数 相等;8克甲烷中所含共价键的物质的量是    2 ml    ;0.5 ml H2O的质量是     9 g    。
解析　(1)N(H)= ×2NA=0.2NA;根据题意,n(CO)+n(CO2)= =0.3 ml,n(CO)×28 g/ml+n(CO2)×44 g/ml=12 g,解得n(CO)=0.075 ml,n(CO2)=0.225 ml,则n(CO)∶n(CO2)=1∶3;CO的体积分数= ×100%=25%;CO的质量分数= ×100%=17.5%;C和O的原子个数比=(1+3)∶(1+3×2)=4∶7;混合气体的平均相对分子质量数值上等于平均摩尔质量,平均摩尔质量= =40 g/ml,则混合气体的平均相对分子质量为40;对氢气的相对密度= =20。
(2)设该二价金属的氯化物的化学式为MCl2,含有0.2 ml Cl-时,氯化物的物质 的量为0.1 ml,摩尔质量= =95 g/ml,该金属元素的相对原子质量=95-35.5×2=24;3CO+Fe2O3 3CO2+2Fe,标准状况下,6.72 L CO的物质的量为0.3 ml,则生成单质铁0.2 ml,质量为0.2 ml×56 g/ml=11.2 g。
规律方法摩尔质量的三种求算方法
注意　涉及摩尔质量的辨析或使用表达经常在单位上设错考查,摩尔质量、 相对原子(分子)质量、1 ml物质的质量在数值上可能是相同的,但含义不同, 三者的单位不同。摩尔质量的单位是g·ml-1,相对原子(分子)质量的单位是 “1”,1 ml物质的质量的单位是g。
考点二　气体摩尔体积、阿伏加德罗定律
1.下列关于同温同压下的两种气体12C18O和14N2的判断正确的是　     (　　)A.密度相等B.原子数相等时具有的中子数相等C.体积相等时具有的电子数相等D.质量相等时具有的质子数相等
解析    　本题涉及阿伏加德罗定律及其推论的应用,着重考查理解与辨析 和分析与推理能力,体现宏观辨识与微观探析的学科核心素养。同温同压下, 密度之比等于摩尔质量之比,12C18O的摩尔质量为30 g·ml-1,14N2的摩尔质量为 28 g·ml-1,A错误;1个12C18O分子中所含中子数为16,1个14N2分子中所含中子数 为14,B错误;在同温同压下,两种气体体积相同,则分子数相同,而1个12C18O和1 个14N2分子中所含电子数相同,C正确;1个12C18O和1个14N2分子中所含质子数相 同,根据n=m/M,m相同,M不同,则n不同,故等质量的两种气体所具有的质子数 不同,D错误。
2.同温同压下,a g甲气体和2a g乙气体所占体积之比为1∶2,根据阿伏加德罗 定律判断,下列叙述不正确的是 (　　)A.同温同压下甲和乙的密度之比为1∶1B.甲与乙的相对分子质量之比为1∶1C.同温同体积下等质量的甲和乙的压强之比为1∶1D.等质量的甲和乙中的原子数之比一定为1∶1
解析    　同温同压下,气体的体积之比等于物质的量之比,设甲与乙的摩尔 质量分别为M甲、M乙,则 ∶ =1∶2,M甲∶M乙=1∶1;同温同压下,气体的密度之比等于摩尔质量之比;同温同体积下,气体的压强之比等于物质的量之 比,综上所述,A、B、C均正确。等质量的甲和乙的物质的量相等,气体分子 数相等,但原子数不一定相等,D不正确。
3.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,11.2 L的CCl4所含的分子数为 g乙烯所含共用电子对数目为3NAC.11.2 L甲烷所含分子数为0.5NAD.1 ml甲基所含的电子总数为10NA
解析    标准状况下,CCl4不是气体,不能用气体摩尔体积计算物质的量,故 A错误;28 g C2H4为1 ml,共用电子对数目为6NA,14 g乙烯所含共用电子对数 目为3NA,故B正确;没有指明状态,不一定是标准状况,11.2 L甲烷的物质的量 不一定为0.5 ml,故C错误;1 ml甲基含有9 ml电子,所含的电子总数为9NA, 故D错误。
规律方法阿伏加德罗定律的六大推论
注意　(1)使用对象:必须是气体,可以是单一气体,也可以是互不反应的混合 气体。(2)同温、同压、同体积的任何气体的分子数相等,但原子数不一定相等。
考点三　以“物质的量”为中心的计算
1.以物质的量为核心的计算
基本公式:n= = = =c·V溶液(注意各符号意义及单位)(1)物质的量(n)、微粒数(N)、物质的质量(m)之间的换算 =n(ml)= (2)物质的量(n)、气体体积(V)之间的换算 =n(ml)= 
注意　①任何状况下的任何气体均存在一个Vm。②标准状况是指0 ℃、101 kPa,该条件下Vm=22.4 L·ml-1。③以上计算公式只适用于气体。
2.依据化学方程式计算的基本原理 N2　+　 3H2  2NH3　　　　1　∶　 3　∶　 2　 物质的量之比　　　　1 ∶ 3 ∶ 2　 气体体积之比　　　　1　∶　 3　∶ 　2　 物质的分子数之比　　　　28 ∶　 6　∶　 34　 物质的质量之比
例1　若a g某气体中含有的分子数为b,则c g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.  L　　　　B.  L　　　　C.  L　　　　D.  L
例2　过氧化钙(CaO2)是一种安全无毒的物质,带有结晶水,通常还含有CaO。 经审查,面粉中添加过氧化钙已无技术上的必要性,因此,卫生部严令禁止在 面粉生产中添加过氧化钙等添加剂。但过氧化钙在工农业生产中广泛用作 杀菌剂、防腐剂、解酸剂、油类漂白剂等。(1)称取5.42 g过氧化钙样品,加热时发生如下反应: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　0.06 ml    。(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    0.56 g    。②样品中CaO2·xH2O中的x值为    0.5    。
解析　(1)n(O2)=0.672 L÷22.4 L/ml=0.03 ml,则根据方程式可知:2(CaO2·xH2O)  2CaO+O2↑+2xH2O2　　　　 1n(CaO2·xH2O)　　　　 0.03 ml解得n(CaO2·xH2O)=0.06 ml,则n(CaO2)=n(CaO2·xH2O)=0.06 ml。(2)n(CaCO3)=7.0 g÷100 g/ml=0.07 ml。①根据Ca原子守恒可知,n(CaO)=0.07 ml-0.06 ml=0.01 ml,所以m(CaO)=0.01 ml×56 g/ml=0.56 g。②样品中结晶水的质量m(H2O)=5.42 g-m(CaO2)-m(CaO)=5.42 g-0.06 ml×72 g/ml-0.56 g=0.54 g,所以n(H2O)=0.54 g÷18 g/ml=0.03 ml,则x= =0.03 ml÷0.06ml=0.5。
规律方法围绕“物质的量”计算的三个要领
1.“两个前提”:在应用Vm=22.4 L·ml-1时,一定要有“标准状况”和“气 态”两个前提条件(混合气体也适用)。
2.“三个关系”:①直接构成物质的粒子与间接构成物质的粒子(原子、电子 等)间的关系;②摩尔质量与相对分子(原子)质量间的关系;③“强、弱、非” 电解质与溶质粒子(分子或离子)数之间的关系。
3.“七个无关”:物质的量、质量、粒子数的多少均与温度的高低、压强的 大小无关;物质的量浓度的大小与所取溶液体积的大小无关(但溶质粒子数 的多少与溶液体积的大小有关)。
1.(2021湖北荆门龙泉中学月考)利用太阳能分解水制氢,若光解0.02 ml 水, 下列说法正确的是 (　　)A.可生成H2的质量为0.02 gB.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 ml Na与水反应产生H2的量
解析     　利用太阳能分解水制氢气的化学方程式为2H2O  2H2↑+O2↑,0.02 ml的水被分解,产生H2的物质的量为0.02 ml,在标准状况下的体积为0.448 L,质量为0.04 g,氢原子总数为2.408×1022个,A、B、C项均错误;Na与水反应的化学方程式为2Na+2H2O  2NaOH+H2↑,0.04 ml Na与水反应,放出的H2的物质的量为0.02 ml,D项正确。
2.200 ℃时,11.6 g由CO2和H2O(g)组成的混合气体与足量Na2O2充分反应后,固 体质量增加3.6 g,则原混合气体的平均相对分子质量为 (　　)A.5.8　　　　 B.11.6　　　    C.23.2　　　　D.46.4
解析    　本题属于有关混合物的计算题。设气体混合物中CO2的物质的量 为x ml,H2O(g)的物质的量为y ml。2CO2+2Na2O2  2Na2CO3+O2    Δm2 ml　　　　 56 gx ml　　　　 28x g2H2O(g)+2Na2O2  4NaOH+O2    Δm2 ml　　　　 4 gy ml　　　　 2y g则 ,解得x=0.1,y=0.4, = =23.2。
1.常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后,若固体质量增加了28 g,反应中有 关物质的物理量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值) (　　)
2.(2020湖南长沙第一中学月考)设阿伏加德罗常数的值为NA。工业上,利用 乙烯水化法制乙醇:CH2  CH2+H2O  CH3CH2OH。下列有关说法中正确的是 (　　)A.标准状况下22.4 L乙烯和乙醇的混合物完全燃烧,消耗O2的分子数均为3NAB.1 ml H2O和H2F+的混合物中所含质子数为10NAC.乙醇催化氧化生成1 ml乙醛时转移电子数为2NAD.46 g乙醇中所含共价键的数目为7NA
解析    　标准状况下乙醇不为气体,A说法错误;H2O和H2F+含有的质子个数 分别为10、11,则1 ml H2O和H2F+的混合物中所含质子数大于10NA,B说法错 误;乙醇催化氧化生成1 ml乙醛时,消耗0.5 ml的氧气,则转移电子数为2NA,C 说法正确;46 g乙醇中所含共价键的数目为5 ml C—H键、1 ml C—C键、1 ml C—O键和1 ml H—O键,合计8NA,D说法错误。
3.将含有2.05 g某高价含氧酸的钙盐的溶液A与含1.20 g碳酸盐的溶液B混合, 恰好完全反应,生成1.25 g白色沉淀C。将滤去沉淀C的滤液蒸发,得到白色固 体D,继续加热D时,D分解只得两种气态物质的混合物,在0 ℃、1×105 Pa下,体 积变为0.56 L,并得到0.90 g液态水,另一种气态物质为气态氧化物R2O。试回答下列问题:(1)白色沉淀C的物质的量为    0.012 5    ml。(2)A的摩尔质量为    164 g·ml-1    ,B的摩尔质量为    96 g·ml-1    。(3)R2O与H2O的物质的量之比为    1∶2    ,生成D的质量为    2.00 g    ,D的摩 尔质量为    80 g·ml-1    ,R2O的相对分子质量为    44    ,R2O的化学式是    N2O    。
(4)写出A和B混合的化学方程式:Ca(NO3)2+(NH4)2CO3  CaCO3↓+2NH4NO3。