2020版高考化学（经典版）一轮复习教师用书：第一章第1节物质的量　气体摩尔体积

  第1节　物质的量　气体摩尔体积[考试说明]　1.理解摩尔(mol)是物质的量的单位，可用于进行简单的化学计算。2.了解摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数的含义。3.能根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、气体体积(标准状况)之间的相互关系进行有关计算。[命题规律]　物质的量、气体摩尔体积是高考常考的知识点，命题主要方式为“已知NA为阿伏加德罗常数的值，判断下列说法正确(或错误)的是(　　)”。题目主要结合物质的状态、物质结构、氧化还原反应、某些反应的原理、分散系、盐类水解等知识来考查计量关系。覆盖面广，具有良好的区分度。考点1　物质的量　摩尔质量  知识梳理1.物质的量及其单位(1)定义：表示含有一定数目粒子的集合体的物理量。符号为n。(2)单位：摩尔，简称摩，符号为mol。2．阿伏加德罗常数(1)定义：0.012_kg_12C所含的碳原子数为阿伏加德罗常数，其数值约为6.02×1023，单位为mol－1，符号为NA。(2)计算公式：物质的量n、阿伏加德罗常数NA与粒子数N之间的关系为NA＝。3．摩尔质量(1)定义：单位物质的量的物质所具有的质量。符号为M。单位：g/mol(或g·mol－1)。(2)数值：当摩尔质量以g·mol－1为单位时，在数值上等于该物质的相对分子质量(或相对原子质量)。(3)计算公式：物质的量(n)、物质的质量(m)、摩尔质量(M)之间的关系为M＝。(1)物质的量是计量微观粒子的物理量，只适用于微观粒子(即分子、原子、离子、质子、中子、电子等)，不适用于宏观物质。摩尔是物质的量的单位。(2)摩尔质量、相对分子质量、1 mol物质的质量含义不同，三者的单位也不同。摩尔质量的单位为g·mol－1，相对原子(分子)质量的单位为1,1 mol物质的质量单位为g。(3)对具体的物质，其摩尔质量是确定的，不随物质的量的多少而变化，也不随物质的聚集状态的变化而变化。判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。(1)1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子。(×)错因：有些物质是由原子或离子构成。(2)1 mol水中含有2 mol氢和1 mol氧。(×)错因：书写不规范，微粒指代不明。(3)NaOH的摩尔质量为40 g。(×)错因：摩尔质量的单位为g·mol－1。(4)O2的摩尔质量等于它的相对分子质量。(×)错因：单位不同。(5)1 mol OH－的质量为17 g·mol－1。(×)错因：质量的单位为g。(6)2 mol H2O的摩尔质量是1 mol H2O的摩尔质量的2倍。(×)错因：对具体物质，摩尔质量不随物质的量的多少而变化。  题组训练题组一 物质的量、阿伏加德罗常数及摩尔质量的概念辨析与应用1．下列说法中正确的是(　　)A．摩尔既是物质的数量单位又是物质的质量单位B．阿伏加德罗常数是12 kg 12C中含有的碳原子数C．1 mol水分子中含有2 mol氢原子和1 mol氧原子D．一个NO分子的质量是a g，一个NO2分子的质量是b g，则氧原子的摩尔质量是(b－a) g·mol－1答案　C解析　摩尔是物质的量的单位，A错误；NA是0.012 kg 12C中含有的碳原子数，B错误；(b－a) g是一个氧原子的质量，D错误。2．下列说法正确的是(　　)A．1 mol氯含有6.02×1023个微粒B．阿伏加德罗常数的数值约等于6.02×1023C．钠的摩尔质量等于它的相对原子质量D．H2O的摩尔质量是18 g答案　B解析　1 mol氯的说法是错误的，没有指明是分子、原子还是离子，故A错误；当摩尔质量以g·mol－1为单位时，数值上才等于相对原子(或分子)质量，故C错误；摩尔质量的单位应为g·mol－1，故D错误。题组二 质量、物质的量与微粒数目之间的换算3．某硫原子的质量是a g,12C原子的质量是b g，若NA只表示阿伏加德罗常数的数值，则下列说法中正确的是(　　)①该硫原子的相对原子质量为　②m g该硫原子的物质的量为 mol　③该硫原子的摩尔质量是aNA g④a g该硫原子所含的电子数为16NAA．①③ B．②④  C．①② D．②③答案　C解析　①该硫原子的相对原子质量为该原子的质量除以12C 原子质量的，即，正确；②m g该硫原子的个数为，其物质的量为 mol，正确；③该原子的摩尔质量是aNA g/mol，不正确；④一个硫原子所含电子数为16，a g该硫原子的个数为1个，所含电子数为16，不正确。4．(1)1.204×1024个M分子的质量为88 g，则M的摩尔质量为________。(2)0.3 mol NH3分子中所含质子数与________个H2O分子中所含质子数相等。2.2 g DO中所含中子数为________，1.5 g CH中的电子数为________，15.6 g Na2O2中的阴离子数目为________。(3)12.4 g Na2R含Na＋ 0.4 mol，则Na2R的摩尔质量为________，R的相对原子质量为________。含R的质量为1.6 g的Na2R，其物质的量为________。(4)已知16 g A和20 g B恰好完全反应生成0.04 mol C和31.76 g D，则C的摩尔质量为________。答案　(1)44 g·mol－1(2)0.3NA　1.2NA　0.8NA　0.2NA(3)62 g·mol－1　16　0.1 mol(4)106 g·mol－1解析　(1)n(M)＝＝＝2 mol，M＝＝＝44 g·mol－1。(2)0.3 mol NH3分子中含质子数为0.3 mol×10NA＝3NA,1个H2O分子中含有10个质子，故水分子个数为0.3NA；2.2 g DO的物质的量为＝0.1 mol，含有的中子数为0.1 mol×12NA＝1.2NA；1.5 g CH中电子数为×8NA＝0.8NA；15.6 g Na2O2的物质的量为＝0.2 mol，所含阴离子数目为0.2 mol×NA＝0.2NA。(3)1 mol Na2R电离生成2 mol Na＋，题目中有Na＋ 0.4 mol，则有0.2 mol Na2R。M(Na2R)＝＝＝62 g/mol。由Mr(Na2R)＝62，求得Ar(R)＝62－2×23＝16，已知m(R)，根据n＝，得n(R)＝0.1 mol，则n(Na2R)＝0.1 mol。(4)根据质量守恒定律，0.04 mol C的质量为16 g＋20 g－31.76 g＝4.24 g，则M(C)＝＝106 g·mol－1。已知物质的质量求物质所含的粒子数目此类题型可采用以下解题思路求解物质所含的目标粒子数目：―→―→―→可应用N＝·NA来计算。考点2　气体摩尔体积　阿伏加德罗定知识梳理1.影响物质体积的因素2．气体摩尔体积(1)定义：一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积。符号为Vm。单位为L/mol(或L·mol－1)。(2)标准状况下的气体摩尔体积：在标准状况下(指温度为0_℃，压强为101_kPa)约为22.4_L·mol－1。(3)计算公式：物质的量(n)、气体体积(V)、气体摩尔体积(Vm)之间的关系：Vm＝。(4)影响因素：气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它取决于气体所处的温度和压强。3．阿伏加德罗定律(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分子(或气体的物质的量相同)。(2)适用范围：单一气体或相互不反应的混合气体。4．阿伏加德罗定律的推论(以下用到的符号：ρ为密度，p为压强，n为物质的量，M为摩尔质量，m为质量，V为体积，T为热力学温度)使用气体摩尔体积需要注意的事项(1)使用“条件”：要注明温度和压强。(2)使用对象：必须是气体物质，可以是单一气体，也可以是混合气体(互不反应)。N2O4、酒精、SO3、CHCl3、CCl4、HF等物质在标准状况下不是气体。(3)在标准状况下，气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1，其他条件下不一定是22.4 L·mol－1。判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。(1)标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L。(×)错因：未指明物质状态为气体。(2)0.5 mol H2所占体积为11.2 L。(×)错因：未指明在标准状况下。(3)标准状况下，1 mol H2O的体积为22.4 L。(×)错因：标准状况下，H2O非气态。(4)在标准状况下，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。(×)错因：非标准状况下，1_mol气体的体积可以为22.4_L。(5)标准状况下，22.4 L己烷中含有的共价键数目为19NA。(×)错因：标准状况下，己烷为液态。　 　　题组训练　　　　　　　　　　　　题组一 有关“n＝＝＝”的计算与应用1．工业上将氨气和空气的混合气体通过铂铑合金网发生氨氧化反应，若有标准状况下V L氨气完全反应，并转移n个电子，则阿伏加德罗常数(NA)可表示为(　　)A.  B.  C.  D.答案　D解析　依据4NH3＋5O24NO＋6H2O可知1 mol NH3参加反应转移5 mol电子，参加反应NH3的物质的量为 mol，转移电子的物质的量为 mol，已知在此反应中转移电子数为n，则n＝×NA，所以NA＝。2．设阿伏加德罗常数为NA，标准状况下，某O2和N2的混合气体m g含有b个分子，则n g该混合气体在相同状况下所占的体积(L)应是(　　)A.  B.C.  D.答案　A解析　m g含有b个分子，则n g该混合气体含有的分子数是，则混合气体的物质的量是 mol，则混合气体的体积是 L，A正确。题组二 阿伏加德罗定律及其推论的应用3．等温等压下，有质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，下列叙述中正确的是(　　)A．体积之比为13∶13∶14 B．密度之比为14∶14∶13C．质量之比为1∶1∶1 D．原子数之比为1∶1∶1答案　B解析　CO、N2、C2H2三种气体每个分子的质子数均为14，摩尔质量分别为28 g·mol－1、28 g·mol－1、26 g·mol－1。质子数相等的三种气体物质的量相等，体积之比为1∶1∶1，密度与摩尔质量成正比，则密度之比为28∶28∶26＝14∶14∶13，质量与摩尔质量成正比，则质量之比为14∶14∶13，每分子CO、N2、C2H2分别含原子数为2、2、4，则原子数之比为1∶1∶2。4.常温常压下，两个容积相同的烧瓶中分别盛满X和Y两种气体，打开开关a，使两烧瓶内的气体相通，最后容器内的压强由大到小的顺序排列正确的是(　　)编号①②③④气体XHINH3H2NO气体YCl2HClCl2O2A．②>③>①>④ B．③>①＝④>②C．③>①>④>② D．④>①>②>③答案　C解析　同温、同体积的状况下，气体的压强之比等于物质的量之比。设起始状态下，每个烧瓶中气体的物质的量为a mol。①中Cl2＋2HI===2HCl＋I2，常温下，碘呈固态，充分反应后，气体的物质的量为1.5a mol。②中NH3＋HCl===NH4Cl，反应后无气体。③中不反应(光照或点燃条件下才反应)。④中发生反应2NO＋O2===2NO2,2NO2N2O4，反应后气体的物质的量在a mol与1.5a mol 之间。故C正确。混合气体摩尔质量的求解方法高考真题实战1.(高考集萃)判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，其中NA代表阿伏加德罗常数的值。(1)(2017·江苏高考)常温常压下，锌与稀H2SO4反应生成11.2 L H2，反应中转移的电子数为6.02×1023。(　　)(2)(2016·江苏高考)常温常压下，22.4 L Cl2中含有的分子数为6.02×1023个。(　　)(3)(2016·四川高考)2.4 g Mg在足量O2中燃烧，转移的电子数为0.1NA。(　　)(4)(2016·四川高考)标准状况下，5.6 L CO2气体中含有的氧原子数为0.5NA。(　　)(5)(2015·全国卷Ⅰ)18 g D2O和18 g H2O中含有的质子数均为10NA。(　　)(6)(2015·四川高考)2.0 g HO与D2O的混合物中所含中子数为NA。(　　)(7)(2015·江苏高考)若H2O2分解产生1 mol O2，理论上转移的电子数约为4×6.02×1023。(　　)答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√　(7)×解析　(1)标准状况下生成11.2 L H2时转移的电子数为6.02×1023，错误。(2)常温常压下，22.4 L Cl2的物质的量小于1 mol，所含分子数少于6.02×1023个，错误。(3)2.4 g Mg在足量O2中燃烧，生成MgO，转移0.2 mol电子，错误。(4)标准状况下，5.6 L CO2的物质的量为0.25 mol，含有氧原子数为0.5NA，正确。(5)18 g D2O与18 g H2O的物质的量分别为0.9 mol和1 mol，质子数分别为9NA和10NA，错误。(6)HO和D2O的摩尔质量均为20 g/mol，所含中子数均为10，2.0 g HO和D2O的混合物共0.1 mol，所含中子数为NA，正确。(7)2H2O22H2O＋O2↑，生成1 mol O2时转移2 mol e－，错误。2．(2018·全国卷Ⅰ)NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)A．16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NAB．22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NAC．92.0 g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NAD．1.0 mol CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA答案　B解析　16.25 g FeCl3的物质的量是16.25 g÷162.5 g/mol＝0.1 mol，由于Fe(OH)3胶体是粒子的集合体，因此水解生成的Fe(OH)3胶体粒子数小于0.1NA，A错误；标准状况下22.4 L氩气的物质的量是1 mol，氩气是由单原子分子构成的单质，其中含有的质子数是18NA，B正确；1分子丙三醇含有3个羟基，92.0 g丙三醇的物质的量是1 mol，其中含有羟基数是3NA，C错误；甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成的氯代烃不止一种，因此生成的CH3Cl分子数小于1.0NA，D错误。3．(2017·全国卷Ⅲ)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键答案　A解析　11B中含有6个中子，0.1 mol11B中含有0.6NA个中子，A正确；溶液体积未知，无法计算氢离子个数，B错误；标准状况下苯非气态，不能用气体摩尔体积计算2.24 L苯完全燃烧产生的CO2分子数，C错误；PCl3与Cl2生成PCl5(g)的反应是可逆反应，所以1 mol PCl3与1 mol Cl2反应制备PCl5(g)，增加的P—Cl键的数目小于2NA，D错误。4．(2016·全国卷Ⅰ)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2NAB．1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3分子数为2NAC．1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NAD．标准状况下，2.24 L CCl4含有的共价键数为0.4NA答案　A解析　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正确；B项忽视了N2与H2的反应为可逆反应，不能进行彻底，B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错误；标准状况下CCl4为液态，D错误。5．(2015·重庆高考)某汽车安全气囊的产气药剂主要含有NaN3、Fe2O3、KClO4、NaHCO3等物质。当汽车发生碰撞时，产气药剂产生大量气体使气囊迅速膨胀，从而起到保护作用。100 g上述产气药剂产生的气体通过碱石灰后得到N2 33.6 L(标准状况)。(1)用碱石灰除去的物质为________；(2)该产气药剂中NaN3的质量分数为________。答案　(1)CO2、H2O　(2)65%解析　(1)产气药剂产生的气体为N2、CO2、H2O，其中CO2、H2O能被碱石灰吸收。(2)根据反应：2NaN32Na＋3N2↑，生成的N2的物质的量为：n(N2)＝＝1.5 mol，则消耗的NaN3为1 mol，其质量为65 g，所以NaN3的质量分数＝×100%＝65%。