新高考化学一轮复习精品学案1.1物质的量气体摩尔体积（含解析）

这是一份新高考化学一轮复习精品学案1.1物质的量气体摩尔体积（含解析），共22页。
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
知识梳理
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：
如：1 ml Fe、1 ml O2、1 ml Na＋或钠离子。
(3)物质的量与微粒个数、阿伏加德罗常数之间的关系为：n＝__________。
2．摩尔质量
[判断] (正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)1 ml任何物质都含有6.02×1023个分子( )
(2)1 ml水中含有2 ml氢和1 ml氧( )
(3)NaOH的摩尔质量为40 g( )
(4)1 ml O2的质量与它的相对分子质量相等( )
(5)1 ml OH－的质量为17 g·ml－1( )
(6)氖气的摩尔质量(单位g·ml－1)在数值上等于它的相对原子质量( )
(7)2 ml H2O的摩尔质量是1 ml H2O的摩尔质量的2倍( )
(8)106 g碳酸钠中离子总数为3NA( )
[提醒]
1．阿伏加德罗常数有单位，应写为6.02×1023 ml－1，不能仅写数值6.02×1023。
2．摩尔质量的单位是g·ml－1或kg·ml－1，相对原子(或分子)质量的单位为1，不是同一个物理量。摩尔质量只有当以g·ml－1作单位时，在数值上才等于其相对原子(或分子)质量。
对点速练
练点一 “n、ml、NA、M”的判断计算
1．下列说法中正确的是( )
A．摩尔是可以把物质的质量与微观粒子数联系起来的一个基本物理量
B．0.012 kg12C中所含的碳原子数为NA
C．物质的摩尔质量等于其相对分子(原子)质量
D．1 ml任何物质都含有约6.02×1023个原子
2．(1)含6.02×1023个中子的的质量是________g。
(2)4 g D2和20 g 18O2的单质化合时最多能生成________gO
(3)若12.4 g Na2X中含有0.4 ml钠离子，Na2X的摩尔质量是________，X的相对原子质量是________。
练点二 微粒数目的相关计算
3．(1)0.3 ml H2O分子中所含氢原子数与________个NH3分子中所含氢原子数相等。
(2)12 g乙烷中所含共价键的物质的量是________。
(3)分子数为0.5NA的CO2分子，质量是________。
(4)9.5 g A分子的物质的量是0.25 ml，A的摩尔质量是________，N个B分子的质量是m g，则B的摩尔质量是________，24 g O3中的分子数与________g 18O2中的分子数相等。
4．标准状况下有①0.112 L 水；②0.5NA个HCl分子；③25.6 g SO2气体；④0.2 ml氨气；⑤2 ml氦气；⑥6.02×1023个白磷分子，所含原子个数从大到小的顺序为______________________________。
5．已知：1.6 g“可燃冰”(CH4·xH2O)的物质的量与6.02×1021个水分子的物质的量相等，则该“可燃冰”的摩尔质量为________，x值为________。
6．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Na0.35CO2·1.3H2O。若用NA表示阿伏加德罗常数，试计算12.2 g该晶体中含氧原子数为________，氢原子的物质的量为________ml。
练后归纳
灵活理解下列计算关系
＝n＝ (正确使用各个量的计算单位)
考点二 气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
知识梳理
1.影响物质体积的因素
2．气体摩尔体积
(1)含义：一定状况下，单位物质的量的气体所占的体积，符号________，标准状况下，Vm＝____________。
(2)相关计算
①基本表达式：Vm＝________。
②与气体质量的关系：＝
③与气体分子数的关系：________________。
(3)影响因素：____________________。
3．阿伏加德罗定律
(1)阿伏加德罗定律：
可总结为：“三同”定“一同”，即同温、同压下，同体积的任何气体具有相同的________。
(2)阿伏加德罗定律的推论
(可通过pV＝nRT及n＝、ρ＝导出)
[判断] (正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L( )
(2)标准状况下，28 g CO与N2的混合气体的体积约为22.4 L( )
(3)在标准状况下，1 ml O2与1 ml SO3的体积相同( )
(4)在标准状况下，1 ml气体的体积约是22.4 L，在非标准状况下，1 ml气体的体积则一定不是22.4 L( )
(5)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( )
[提醒]
1．标准状况下，Vm＝22.4 L·ml－1，在非标准状况下，气体摩尔体积也有可能为22.4 L·ml－1。
2．阿伏加德罗定律所叙述的“任何气体”，既包括单一气体，也包括互不反应的混合气体。
对点速练
练点一 “V、Vm”关联计算
1．下列说法正确的是( )
A．标准状况下，22.4 L任何气体都含有6.02×1023个分子
B．含1 ml氦原子的氦气在标准状况下的体积约为11.2 L
C．常温常压下，11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA
D．标准状况下，11.2 L H2O含有的分子数为0.5NA
2．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． eq \f(22.4ap,bNA) B． eq \f(22.4ab,pNA) C． eq \f(22.4NAb,a) D． eq \f(22.4pb,aNA)
练点二 阿伏加德罗定律基本应用
3．在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体，当这两个容器内气体的温度和密度相等时，下列说法正确的是( )
A．两种气体的压强相等
B．O2比O3质量小
C．两种气体的分子数目相等
D．两种气体的氧原子数目相等
4．一定温度和压强下，30 L某种气态纯净物中含有6.02×1023个分子，这些分子由1.204×1024个原子组成，下列有关说法中不正确的是( )
A．该温度和压强可能是标准状况
B．标准状况下该纯净物若为气态，其体积约是22.4 L
C．每个该气体分子含有2个原子
D．若O2在该条件下为气态，则1 ml O2在该条件下的体积也为30 L
练点三 气体相对分子质量的计算
5．(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)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、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)。
方法总结
求气体摩尔质量M的常用方法
(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＝NAm/N。
(3)根据标准状况下气体的密度ρ：M＝ρ×22.4 (g·ml－1)。
(4)根据气体的相对密度(D＝)：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)。
练点四 有关气体分压的计算
6．已知：利用测压法在刚性反应器中加入2 ml SO2、1 ml O2，研究T ℃时，反应2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g) ΔHn（O3），同温同体积时，气体的压强与气体的物质的量成正比，即=，故p（O2）>p（O3），A错误；气体的分子数与气体的物质的量成正比，则N（O2）>N（O3），C错误；因为O2和O3都由氧原子构成，两者质量相等，则两种气体的氧原子数目相等，D正确。
答案：D
4．解析：若该物质为气态物质，则其在标准状况下的体积为22.4 L，故该温度和压强不可能是标准状况，A项错误，B项正确；由分子数和原子数的关系可知该分子为双原子分子，且其物质的量为1 ml，C项正确；根据题意，在此温度和压强条件下，Vm＝30 L·ml－1，D项正确。
答案：A
5．解析：（1）M＝ρ×22.4 g·ml－1≈64 g·ml－1。
（2）M＝＝64 g·ml－1。
（3）因为NH4HCO3（s） eq \(=====,\s\up7(△)) NH3（g）＋CO2（g）＋H2O（g）
①M（混）＝2d⇒n（混）＝ ml，
⇒M（NH4HCO3）＝2d×3 g·ml－1＝6d g·ml－1。
② eq \x\t(M) （混）＝22.4ρ g·ml－1。
③n（NH3）∶n（CO2）∶n（H2O）＝a%∶b%∶c%，
eq \x\t(M) （混）＝17a%＋44b%＋18c%。
答案：（1）64 SO2 （2）64 （3）① ml 6d g·ml－1
②22.4ρ g·ml－1 ③17a%＋44b%＋18c%
6．解析：由表格数据可知15 min时达到平衡，利用三段式
2SO2（g）＋O2（g）⇌2SO3（g）
初始量（ml） 2 1 0
变化量（ml） 2x x 2x
平衡量（ml） 2－2x 1－x 2x
根据压强之比等于物质的量之比：20.0/16.0＝3/（3－x），
解得x＝0.6 ml，
达到平衡时：SO2的物质的量为0.8 ml，O2的物质的量为0.4 ml，SO3的物质的量为1.2 ml
（1）SO2的物质的量分数为33.3%，O2的物质的量分数为16.7%，SO3物质的量分数为50%
（2）SO2的平衡分压为5.33 kPa，O2的平衡分压为2.67 kPa，SO3的平衡分压为8 kPa
（3）Kp＝p2（SO3）/[p2（SO2）·p（O2）]＝（16.0×1.2/2.4）2/[（16.0×0.8/2.4）2·（16.0×0.4/2.4）]＝0.8 kPa－1。
答案：（1）33.3% 16.7% 50%
（2）5.33 kPa 2.67 kPa 8 kPa
（3）0.8
本讲真题研练
1．解析：A项，1个氮原子中含有7个中子，22.4 L（标准状况）氮气中含氮原子数为2NA，所含中子数应为14NA，错误；B项，1个重水分子与1个水分子中所含的质子数相同，故1 ml重水与1 ml水中含有的质子数相同，错误；C项，石墨烯与金刚石都是碳的单质，二者质量相同时所含的原子数也相同，正确；D项，1 L 1 ml·L－1 NaCl溶液中的NaCl含有的电子数为28NA，但溶液中的水分子中也含有电子，所以1 L 1 ml·L－1 NaCl溶液含有的电子数大于28NA，错误。
答案：C
2．解析：本题主要考查阿伏加德罗常数的应用。根据题给热化学方程式可知，每1 ml []生成1 ml [H2O（l）]放出热量286 kJ，A正确；根据电荷守恒得n＝6，所以每生成1 ml Cr3＋转移3 ml电子，B正确；Al（OH）3的酸式电离方程式为Al（OH）3＋H2O⇌[Al（OH）4]－＋H＋，部分Al（OH）3发生电离，所以1 ml Al（OH）3电离产生的H＋数小于NA，C错误；1 ml CO2与NaOH溶液完全反应，根据“C原子”守恒得n（）＋n（）＋n（H2CO3）＝1 ml，D正确。
答案：C
3．解析：本题考查阿伏加德罗常数，考查的化学学科核心素养是宏观辨识与微观探析。中Mn为＋7价，～Mn2＋转移5个电子，4 ml 完全转化为Mn2＋转移20 ml电子，A项正确；粗铜中含有Zn、Fe、Ag等杂质，电解时比铜活泼的金属先放电，Cu可能没有反应，B项错误；不知道溶液的体积，H＋数无法求出，C项错误；碳酸根离子水解，阴离子数大于0.100NA，D项错误。
答案：A
4．解析：本题涉及阿伏加德罗常数的应用，从原子结构、盐类的水解、氧化还原反应中电子转移、化学键角度考查考生分析和解决化学问题的能力，体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。A项，3 g 3He的物质的量为1 ml，其中含有1 ml 中子，即NA个中子；B项，由于在溶液中发生水解反应，故1 L 0.1 ml·L－1的Na3PO4溶液中含有的的物质的量小于0.1 ml，即数目小于0.1 NA；C项，据关系式K2 eq \(Cr,\s\up6(＋6)) 2O7～2Cr3＋～6e－可知1 ml K2Cr2O7被还原为Cr3＋转移的电子数目为6NA；D项，正丁烷和异丁烷互为同分异构体，每个正丁烷或异丁烷分子中含有13个共价键，58 g正丁烷和异丁烷的混合物的物质的量为＝1 ml，则含有共价键的物质的量为13 ml，即含有13 NA个共价键。
答案：B
5．解析：本题涉及弱电解质的电离平衡及其影响因素，通过阿伏加德罗常数的应用，考查了学生分析和解决问题的能力，对H3PO4溶液中存在的电离平衡的分析，体现了变化观念与平衡思想的学科核心素养。
A项，由常温下溶液的pH＝2可知c（H＋）＝10－2 ml/L，则每升溶液中H＋数目为0.01NA，错误；B项，依据电荷守恒可知正确；C项，加水稀释，溶液中的c（H＋）减小，pH增大，错误；D项，由于H3PO4⇌H＋＋，增加浓度，电离平衡逆向移动，c（H＋）减小，酸性减弱，错误。
答案：B
6．解析：1个CH2===CH2分子中包含4个单键和1个双键，而1个双键中有2个共价键，故1 ml CH2===CH2分子中含有的共价键数为6NA，A项正确；500 mL 0.5 ml·L－1的NaCl溶液中含有的微粒包括Na＋、Cl－、H2O、H＋、OH－，故微粒数大于0.5NA，B项正确；HCHO和CH3COOH的最简式均为CH2O，故30 g HCHO和CH3COOH混合物中含“CH2O”的物质的量为1 ml，含C原子数为NA，C项正确；2.3 g Na与O2完全反应，不论生成Na2O还是Na2O2，转移的电子数均为0.1NA，D项不正确，故选D项。
答案：D
7．解析：16.25 g FeCl3的物质的量n（FeCl3）＝0.1 ml，如果氯化铁完全水解，则生成0.1 ml Fe（OH）3，而氢氧化铁胶体粒子由许多氢氧化铁聚集而成，故氢氧化铁胶体粒子数远小于0.1NA，A项错误；氩气是单原子分子，1 ml Ar含18 ml质子，B项正确；甘油（丙三醇）的分子式为C3H8O3，相对分子质量为92，1 ml（92.0 g）甘油含3 ml羟基，C项错误；甲烷与氯气在光照下反应会生成四种有机产物，即1.0 ml甲烷反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4共为1 ml，D项错误。
答案：B
8．解析：每个P4分子中含6个P－P键，124 g P4的物质的量为1 ml，含6 ml P－P键，A项错误；该溶液中虽然含0.1 ml FeCl3，但由于Fe3＋部分水解，即溶液中Fe3＋数目小于0.1NA，B项错误；标准状况下，11.2 L甲烷和乙烯的混合气体为0.5 ml，根据1 ml CH4和1 ml C2H4均含4 ml H原子可知，0.5 ml混合气体中含2 ml H原子，C项正确；SO2和O2的反应为可逆反应，即反应后容器中同时含有SO2、O2和SO3，分子总数大于2NA，D项错误。
答案：C
微专题·大素养①
1．答案：（1）× （2）× （3）× （4）× （5）× （6）√ （7）× （8）× （9）×
2．答案：（1）× （2）× （3）√ （4）× （5）× （6）× （7）√ （8）√ （9）√ （10）√ （11）× （12）√
3．答案：（1）× （2）× （3）× （4）× （5）√ （6）× （7）× （8）× （9）× （10）×
4．答案：（1）× （2）× （3）× （4）× （5）× （6）√ （7）×
【素养专练】
1．解析：A项，乙烯和丙烯的最简式均为CH2，14 g乙烯和丙烯混合气体中相当于含有1 ml CH2，则其氢原子数为2NA，正确；B项，合成氨的反应是可逆反应，则1 ml N2与4 ml H2反应生成的NH3分子数小于2NA，错误；C项，铁和过量硝酸反应生成硝酸铁，故1 ml Fe溶于过量硝酸，电子转移数为3NA，错误；D项，标准状况下CCl4为液态，故2.24 L CCl4的物质的量不是0.1 ml，则其含有的共价键数不是0.4NA，错误。
答案：A
2．解析：CnH2n的最简式为CH2，其物质的量为＝0.5 ml，碳氢键个数为0.5 ml×2NA ml－1＝NA，A项正确；CHCl3标准状况下为液体，不能利用n＝进行计算，B项错误；由于溶液呈中性，故的水解程度与NH3·H2O的电离程度相当，的物质的量与NH4NO3相同，为0.3 ml，C项正确；均失1 e－，故1 ml Na反应时失电子总数为NA，D项正确。
答案：B
3．解析：A项，正丁烷分子式为C4H10，分子中含10个C—H，故标准状况下11.2 L正丁烷中所含极性键的数目为5NA，正确；B项，O2中含有的中子数为12×2＋10×2＝44，故1 ml O2中含有的中子数为44NA，正确；C项，pH为2的盐酸、醋酸中c（H＋）＝0.01 ml·L－1，故1 L溶液中所含n（H＋）＝0.01 ml·L－1×1 L＝0.01 ml，正确；D项，Cu与S反应的产物为Cu2S，故1 ml Cu参加反应时转移电子数为NA，错误。
答案：D
4．解析：A项，室温时，1 L pH＝2的NH4Cl溶液中所含H＋的数目为0.01NA；B项，1 ml LiAlH4在125 ℃时完全分解生成LiH、H2、Al，反应中Al元素的化合价从＋3价降低到0价，因此转移电子数为3NA；C项，1.7 g氨气的物质的量是0.1 ml，其中含有共价键的数目为0.3NA；D项，标准状况下，NO2不是气体。
答案：B
5．解析：在0 ℃、101 kPa条件下，11.2 L丁烷的物质的量为0.5 ml，其中含极性共价键（C—H）的物质的量为0.5 ml×10＝5 ml，故A正确；根据钠原子守恒，含23 g钠元素的Na2O和Na2O2混合物的物质的量为0.5 ml，而Na2O和Na2O2均由2个钠离子和1个阴离子构成，故其中阴离子数目为0.5NA，故B错误；5NH4NO3 eq \(=====,\s\up7(△)) 4N2↑＋2HNO3＋9H2O中氧化产物和还原产物均为氮气，其中氧化产物与还原产物的物质的量之比为5∶3，当氧化产物比还原产物每多14 g时，共生成氮气2 ml，转移电子数为7.5NA，故C错误；用惰性电极电解饱和碳酸钠溶液，相当于电解水，当电路上通过2 ml电子时产生1 ml H2、0.5 ml O2，分子总数为1.5NA，故D错误。
答案：A
6．解析：1个N2H4分子中含有18个质子，A项错误；未指明NaClO溶液的体积，无法计算，B项错误；气体所处的状况未知，无法计算，C项错误；1个N2H4分子中存在1个N—N键和4个N—H键，1.6 g N2H4的物质的量为＝0.05 ml，存在共价键0.05 ml×5＝0.25 ml，D项正确。
答案：D
条件
公式
语言叙述
T、p
相同
＝
同温、同压下，气体的体积与其物质的量成正比
T、V
相同
＝
温度、体积相同的气体，其压强与其物质的量成正比
T、p
相同
＝
同温、同压下，气体的密度与其摩尔质量(或相对分子质量)成正比
反应时间/min
0
5
10
15
20
25
40
压强/kPa
20.0
19.5
18.3
16.0
16.0
16.0
22.0