届高考化学一轮复习第一单元认识化学科学第3节物质的量气体摩尔体积学案鲁科版.docx
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届高考化学一轮复习第一单元认识化学科学第3节物质的量气体摩尔体积学案鲁科版
第3节 物质的量 气体摩尔体积
备考要点
素养要求
1.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。
2.能根据微粒(原子、分子、离子等)的物质的量、数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。
1.宏观辨识与微观探析:
认识物质的量是联系宏观物质和微观粒子的重要工具,能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
2.证据推理与模型认知:
在有关物质的量的计算过程中,通过分析、推理等方法认识计算的方法,建立阿伏加德罗常数、气体摩尔体积等题目解答的模型。
考点一 物质的量及阿伏加德罗常数
必备知识自主预诊
知识梳理
1.物质的量、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。
(3)物质的量(n)与微粒数(N)、阿伏加德罗常数(NA)之间的关系为 。
微点拨概念辨析及注意事项
概念
应用注意事项
物质的
量(单位
是mol)
“物质的量”四个字是一个整体,不能拆开,也不能添字,如不能说成“物质量”或“物质的数量”等
(1)只用来衡量微观粒子,如原子、分子、离子、中子、质子、电子等,也可以是原子或离子的特定组合,如1molSiO2,1molNaCl等
(2)用mol作为单位时,要注明粒子的种类,如1molO、2molO2、1.5molO3等,不能说1mol氧
阿伏加德罗
常数(NA)
NA是一个精确值,近似取6.02×1023mol-1用于计算
2.摩尔质量
—
微点拨对同一物质,其摩尔质量以g·mol-1为单位、相对原子(分子)质量、1mol物质的质量在数值上是相同的,但三者的含义不同,单位不同。
摩尔质量的单位是g·mol-1,相对原子(分子)质量的单位是1,1mol物质的质量单位是g。
3.求解气体摩尔质量的五种方法
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n):
M= 。
(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= 。
(3)根据标准状况下气体的密度(ρg·L-1):
M= g·mol-1。
(4)根据同温同压下气体的相对密度(D=ρ1/ρ2):
M1/M2= 。
(5)对于混合气体,求其平均摩尔质量时,上述计算式仍然成立,还可以用下式计算:
M= [用M1、M2、M3、……表示各成分的摩尔质量,用a%、b%、c%……表示相应各成分的物质的量分数(或体积分数)]。
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)1mol任何物质都含有6.02×1023个分子。
( )
(2)12g12C中所含碳原子的数目约为6.02×1023。
( )
(3)氧化钙的摩尔质量为56g。
( )
(4)1molO2的质量与它的相对分子质量相等。
( )
(5)1molOH-的质量为17g·mol-1。
( )
(6)氖气的摩尔质量(单位为g·mol-1)在数值上等于它的相对原子质量。
( )
2.
(1)0.1NA个臭氧分子中的氧原子数与 gCO2中的氧原子数相等。
(2)8g甲烷分子中的氢原子数是 。
(3)1个NO分子的质量是ag,一个NO2分子的质量是bg,则氧原子的摩尔质量是 g·mol-1。
(4)标准状况下有①0.112L水 ②0.5NA个HCl分子
③25.6gSO2气体 ④0.2mol氨气 ⑤2mol氦气
⑥6.02×1023个白磷分子,所含原子个数从大到小的顺序为 。
关键能力考向突破
考向1 物质的量、阿伏加德罗常数及摩尔质量的概念辨析与应用
【典例1】(2020湖北四地七校期末)阿伏加德罗是意大利化学家,为了纪念阿伏加德罗,人们把1mol某种微粒的集合体所含有的粒子个数称为阿伏加德罗常数,用NA表示。
下列说法或表示不正确的是( )
A.科学上规定含有阿伏加德罗常数个粒子的任何微粒的集合体都为1mol
B.在K37ClO3+6H35Cl(浓)
KCl+3Cl2↑+3H2O反应中,若有212g氯气生成,则反应中电子转移的数目为5NA
C.60g的乙酸和葡萄糖的混合物充分燃烧可消耗2NA个O2
D.6.02×1023mol-1就是阿伏加德罗常数
对点演练1(2020湖北武汉二中质检)下列说法正确的是( )
A.1molFeCl3在加热条件下完全水解生成NA个Fe(OH)3胶粒
B.2molH2O的摩尔质量是1molH2O的摩尔质量的2倍
C.48gO2和48gO3中氧原子的物质的量相等
D.O2和CO2混合气体的平均摩尔质量可能为46g·mol-1
考向2 有关质量、物质的量与微粒数目之间的计算
【典例2】(2019全国2,8)已知NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是( )
A.3g3He含有的中子数为1NA
B.1L0.1mol·L-1磷酸钠溶液含有的P
数目为0.1NA
C.1molK2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6NA
D.48g正丁烷和10g异丁烷的混合物中共价键数目为13NA
易错警示应用阿伏加德罗常数时常见的陷阱突破
突破一:
应用“22.4L·mol-1”抓“两看”。
一看物质是否处于标准状况,二看物质在标准状况下的聚集状态是否为气态,如H2O、CCl4、SO3、HF乙醇(酒精)、己烷、苯、CHCl3在标准状况下为非气态。
突破二:
审“组成”“结构”,突破微观粒子数目陷阱。
一审物质的分子组成,如He、Ne为单原子分子。
二审在溶液中构成物质的粒子是否水解。
对点演练2(2020北京质量监测)下列叙述正确的是( )
A.Na在足量O2中燃烧,消耗1molO2时转移的电子数是4×6.02×1023
B.10g46%乙醇水溶液中所含氧原子数为0.4NA
C.1L0.1mol·L-1NH4Cl溶液中的N
数是0.1×6.02×1023
D.标准状况下2.24LCl2中含有0.2mol共价键
深度指津物质的量相关计算的“一、二、三、四”
(1)一个中心:
必须以物质的量为中心。
(2)二个前提:
在应用Vm=22.4L·mol-1时,一定要注意“标准状况”和“气态”这两个前提条件(混合气体也适用)。
(3)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)数目间的关系;②摩尔质量与相对分子质量的关系;③强电解质、弱电解质、非电解质与溶质粒子(分子或离子)数之间的关系。
(4)四个无关:
①物质的量、质量、粒子数的多少均与温度、压强无关;②物质的量浓度的大小与所取该溶液的体积无关(但溶质粒子数的多少与溶液体积有关);③气体摩尔体积与质量、物质的量无关;④摩尔质量与质量、物质的量无关。
考点二 气体摩尔体积及阿伏加德罗定律
必备知识自主预诊
知识梳理
1.影响物质体积大小的因素
2.气体摩尔体积
微点拨对22.4L·mol-1的理解:
气体摩尔体积的数值与温度、压强有关;非标准状况下气体摩尔体积可能是22.4L·mol-1,也可能不是22.4L·mol-1。
故1mol气体的体积若为22.4L,它所处的状况不一定是标准状况。
3.阿伏加德罗定律
可总结为“三同定一同”,即同温、同压、同体积的气体,具有相同的 。
4.阿伏加德罗定律的推论
类型
描 述
关 系
三正比
同温同压下,气体的体积之比等于它们的物质的量之比
续 表
类型
描 述
关 系
三正比
同温同体积下,气体的压强之比等于它们的物质的量之比
同温同压下,气体的密度之比等于它们的摩尔质量之比
二反比
同温同压下,相同质量的任何气体的体积与它们的摩尔质量成反比
同温同体积时,相同质量的任何气体的压强与它们的摩尔质量成反比
一连比
同温同压下,相同体积的任何气体的质量之比等于它们的摩尔质量之比,也等于它们的密度之比
微点拨
(1)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。
(2)阿伏加德罗定律及其推论没有必要死记硬背,可由理想气体状态方程(pV=nRT)进行推导。
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)标准状况下,氢气的气体摩尔体积为22.4L。
( )
(2)2molCO2气体所占的体积为44.8L。
( )
(3)在标准状况下,1molO2与1molSO3的体积相同。
( )
(4)在标准状况下,1mol气体的体积约是22.4L,在非标准状况下,1mol气体的体积则一定不是22.4L。
( )
(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。
( )
(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。
( )
2.已知:
①6.72LNH3(标准状况下) ②1.204×1023个H2S分子 ③5.6gCH4 ④0.5molHCl,完成填空:
在标准状况下体积由大到小顺序为 ,原子数目由大到小顺序为 ,密度由大到小顺序为 ,质量由大到小顺序为 。
关键能力考向突破
考向1 气体摩尔体积的应用和计算
【典例1】为实现随处可上网,中国发射了“中星16号”卫星。
NH4ClO4是火箭的推进剂,发生反应的化学方程式为2NH4ClO4
N2↑+Cl2↑+2O2↑+4H2O,NA代表阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( )
A.1molNH4ClO4溶于水,溶液中含N
和Cl
的数目均为NA
B.相同条件下,反应中还原产物与氧化产物体积比为1∶3
C.产生标准状况下4.48LO2,反应转移的电子总数为0.8NA
D.0.5molNH4ClO4分解产生的气体体积为44.8L
易错警示应用气体摩尔体积的“四大误区”
(1)22.4L·mol-1的使用条件一般是指标准状况(即0℃、101kPa),而不是指常温、常压。
(2)使用对象必须是气态物质,可以是单一气体,也可以是混合气体。
注意标准状况下不是气体的而又容易认为是气体的物质。
(3)22.4L气体在标准状况下的物质的量是1mol,在非标准状况下,其物质的量可能是1mol,也可能不是1mol。
(4)如果给出的是物质的质量,则其物质的量或所含粒子数与物质所处条件无关,如常温常压下32gO2的原子数目是2NA。
注意不要形成惯性思维,看到“常温常压”就排除选项。
对点演练1下列说法正确的是( )
A.标准状况下,22.4LH2和O2的混合物所含分子数为NA
B.标准状况下,18gH2O的体积是22.4L
C.在常温常压下,11.2LN2含有的分子数为0.5NA
D.1molCl2通入足量的澄清石灰水中转移的电子数为2NA
考向2 阿伏加德罗定律及推论
【典例2】(2020福建三明一中段考)温度和压强相同时,有体积相同的两个密闭容器甲和乙,甲中充满O2,乙中充满O2和O3的混合气体,下列说法正确的是( )
A.两容器中气体的质量相等
B.两容器中气体的分子数目相等
C.两容器中气体的氧原子数目相等
D.两容器中气体的密度相等
思路点拨利用阿伏加德罗定律及其推论答题的一般思路
第一步:
找“相同”,明“不同”。
(1)找出题干中有哪些相同的因素,再根据物质的量,结合物质的组成和结构,求出相应的粒子数。
(2)分析选项中的要求,明确需要求解哪些量。
第二步:
用“规律”。
利用阿伏加德罗定律及其推论得出不同条件之间的关系,进行对比分析,从而顺利解题。
对点演练2(2020江西抚州临川区第二中学月考)在甲、乙两个体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.甲容器的体积比乙容器的体积小
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
对点演练3(2020陕西西安中学期中)在一定温度下,向体积不变且相同的两个容器中,一个充入NH3,另一个充入N2与H2物质的量之比为1∶3的混合气体,使两个容器的压强相同。
则两个容器内一定相等的是( )
A.原子数B.分子数C.质量D.密度
考点三 阿伏加德罗常数的应用
必备知识自主预诊
知识梳理
1.注意“标准状况”“常温常压”等外界条件
(1)在标准状况下为非气态的物质如H2O、SO3、己烷、CHCl3、HF、CCl4、乙醇、苯等。
(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
此类题常涉及:
①特殊物质的摩尔质量(如D2O、T2O、18O2等);②某些物质分子中的原子个数[如稀有气体(为单原子分子)、O3、白磷(P4)等];③一些物质中的化学键数目(如CO2、P4、金刚石、CnH2n+2等)。
解有关物质组成和结构的题目时要注意的几点:
a.原子晶体如SiO2、离子化合物如NaCl中不存在分子。
b.Na2O2、CaO2中阴离子是
故Na2O、Na2S、Na2O2中阳离子与阴离子个数比均为2∶1,CaO2中阳离子与阴离子个数比为1∶1。
c.1molSiO2含4NA个Si—O键,1molP4中含6NA个P—P键。
d.1molCH4、NH3、H2O、HF、OH-、
、Na+均含有10NA个电子,但1molOH-只有9NA个质子,1molN
、Na+均含11NA个质子。
3.注意氧化还原反应中电子转移的数目
(1)了解较复杂氧化还原反应求算电子转移数目的方法。
(2)熟记常考氧化还原反应转移的电子数:
反应物
消耗或生成的物质
转移电子的物质的量或电子数目
Na2O2+CO2
(或H2O)
1molNa2O2
1mol或NA
1molO2
2mol或2NA
Cl2+NaOH
1molCl2
1mol或NA
Cl2+Fe
1molCl2
2mol或2NA
1molFe
3mol或3NA
4.注意电解质溶液中存在的平衡
此类题要特别注意题目中的隐含条件,解题时要考虑是否水解、平衡是否移动、是否为可逆反应等。
如NH4Cl溶液中因N
水解导致c(Cl-)>c(
);1L0.5mol·L-1Na2CO3溶液中因C
的水解导致含有的C
数目小于0.5NA。
5.注意一些可逆反应、特殊反应
要识破隐含的可逆反应,注意反应的条件、反应物浓度变化对反应的影响,从而突破陷阱。
常见可逆反应及与物质浓度有关的反应如下:
(1)2SO2+O2
2SO3、2NO2
N2O4、N2+3H2
2NH3
(2)Cl2+H2O
HCl+HClO
(3)NH3+H2O
NH3·H2O
+OH-
(4)MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
(5)常温下,铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸发生“钝化”
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”,NA表示阿伏加德罗常数。
(1)31g白磷中含有1.5NA个P—P化学键。
( )
(2)1L0.1mol·L-1的Na2CO3溶液中所含阴离子的总数为0.1NA。
( )
(3)标准状况下,22.4LHF中含有NA个分子。
( )
(4)电解精炼铜时,若转移NA个电子,则阳极溶解32g铜。
( )
(5)1molH2和1molI2在加热条件下充分反应,生成HI的分子数为2NA。
( )
(6)常温下,含有0.2molH2SO4的浓硫酸与足量铜反应,生成SO2分子的数目小于0.1NA。
( )
(7)142gNa2SO4和Na2HPO4的固体混合物中所含阴、阳离子的总数为3NA。
( )
(8)NA个Fe(OH)3胶体粒子的质量为107g。
( )
2.(2020山东师范大学附中月考)NA表示阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是( )
A.常温下,15g甲醛中含有的共用电子对总数为2NA
B.0.5mol·L-1CH3COONa溶液中含有CH3COO-的数目少于0.5NA
C.32.5gFeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.2NA
D.足量的锌与一定量的浓硫酸充分反应,放出2.24LSO2和H2混合气体时,转移电子数为0.2NA
关键能力考向突破
考向 阿伏加德罗常数的应用
【典例】(2020全国3,9)NA是阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是( )
A.22.4L(标准状况)氮气中含有7NA个中子
B.1mol重水比1mol水多NA个质子
C.12g石墨烯和12g金刚石均含有NA个碳原子
D.1L1mol·L-1NaCl溶液含有28NA个电子
对点演练判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)Vm适用的条件:
①(2018全国1)22.4L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA。
( )
②(2017全国3)2.24L(标准状况)苯在O2中完全燃烧,得到0.6NA个CO2分子。
( )
(2)物质的组成与结构:
①(2019浙江选考)1molCH2
CH2分子中含有的共价键数为6NA。
( )
②(2019浙江选考)30gHCHO与CH3COOH混合物中含碳原子数为NA。
( )
③(2017全国3)0.1mol的11B中,含有0.6NA个中子。
( )
(3)溶液中粒子数目的判断:
①(2019全国3)常温下pH=2的H3PO4溶液,每升溶液中的H+数目为0.02NA。
( )
②(2018全国1)16.25gFeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA。
( )
(4)物质转化过程中隐含浓度、进程、可逆的影响:
①(2018全国1)1.0molCH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA。
( )
②(2017全国3)密闭容器中1molPCl3与1molCl2反应制备PCl5(g),增加2NA个P—Cl键。
( )
(5)氧化还原反应中电子转移数目的判断:
(2019浙江选考)2.3gNa与O2完全反应,反应中转移的电子数介于0.1NA和0.2NA之间。
( )
深度指津解答阿伏加德罗常数类题目的“三”个步骤
网络构建
核心速记
1.与物质的量相关的3个公式
(1)物质的量(n)、阿伏加德罗常数(NA)和微粒数(N)之间的关系:
n=
。
(2)物质的量(n)、质量(m)和摩尔质量(M)之间的关系:
n=
。
(3)物质的量(n)、气体体积(V)、气体摩尔体积(Vm)之间的关系为n=
。
2.阿伏加德罗常数常考的5个方面
(1)气体摩尔体积的适用条件。
(2)物质的组成和结构。
(3)氧化还原反应中电子转移的数目。
(4)溶液中的微粒数。
(5)物质转化中隐含的反应。
第3节 物质的量 气体摩尔体积
考点一 物质的量及阿伏加德罗常数必备知识·自主预诊
1.
(1)含有一定数目粒子的集合体 6.02×1023 6.02×1023mol-1
(2)数值 单位 (3)n=
2.物质的量 M g·mol-1
3.
(1)
(2)
(3)22.4ρ (4)D (5)M1×a%+M2×b%+M3×c%+……
自我诊断1.答案
(1)×
(2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√
2.答案
(1)6.6
(2)2NA (3)(b-a)NA (4)①⑥⑤③②④
关键能力·考向突破
典例1D 含有阿伏加德罗常数个粒子的任何微粒的集合体都为1mol,A项正确;根据反应的化学方程式可知,生成的3mol氯气中含1mol37Cl和5mol35Cl,3molCl2的质量为212g,生成3mol氯气转移5mol电子,B项正确;乙酸与葡萄糖最简式都是CH2O,1个CH2O完全燃烧消耗1个氧气分子,60g乙酸和葡萄糖的混合物含有CH2O物质的量为2mol,充分燃烧消耗2NA个O2,C项正确;6.02×1023mol-1是阿伏加德罗常数的近似值,D项错误。
对点演练1C Fe(OH)3胶粒是多个“Fe(OH)3分子”的聚合体,1molFeCl3在加热条件下完全水解生成的Fe(OH)3胶粒数小于NA,A项错误;H2O的摩尔质量为18g·mol-1,摩尔质量与物质的量的多少无关,B项错误;O2和O3均由氧原子构成,氧原子的摩尔质量为16g·mol-1,故48gO2和48gO3中氧原子的物质的量均为3mol,C项正确;O2的摩尔质量为32g·mol-1,CO2的摩尔质量为44g·mol-1,故O2和CO2混合气体的平均摩尔质量介于32g·mol-1和44g·mol-1之间,D项错误。
典例2B 3He的相对原子质量是3,每个3He原子含有1个中子,所以3g3He含有的中子数为1NA,A项正确;磷酸钠溶液中磷酸根离子发生水解,导致溶液中磷酸根离子数目减小,1L0.1mol·L-1磷酸钠溶液中的磷酸根离子数目小于0.1NA,B项错误;K2Cr2O7中Cr的化合价为+6价,变为+3价Cr3+,化合价降了3价,故1molK2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6NA,C项正确;正丁烷和异丁烷互为同分异构体,1个正丁烷分子和1个异丁烷分子中所含共价键数相同,即1个正丁烷分子和1个异丁烷分子中均含有13个共价键,58g正丁烷和异丁烷的混合物的总物质的量为1mol,所以含有的共价键数为13NA,D项正确。
对点演练2B Na在O2中燃烧生成的Na2O2中氧元素的价态为-1价,故消耗1molO2时转移的电子数是2×6.02×1023,A项错误;10g质量分数为46%的乙醇水溶液中含有乙醇的质量为4.6g,乙醇的物质的量为0.1mol,含有0.1mol氧原子,溶剂水的质量分数为54%,则水的物质的量为
=0.3mol,含有0.3mol氧原子,则该乙醇溶液中总共含有氧原子的物质的量为0.4mol,含有的氧原子的总数为0.4NA,B项正确;N
是弱碱阳离子,在溶液中会水解,故1L0.1mol·L-1NH4Cl溶液中的N
数小于0.1×6.02×1023,C项错误;标准状况下2.24LCl2的物质的量为0.1mol,而1mol氯气中含1mol共价键,故0.1mol氯气中含0.1mol共价键,D项错误。
考点二 气体摩尔体积及阿伏加德罗定律必备知识·自主预诊
1.大小 数目 距离
2.单位物质的量 22.4
温度 压强 气体
3.分子数 分子数
4.
自我诊断1.答案
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√
2.答案④>③>①>② ③>①>④>② ④>②>①>③ ④>②>③>①
关键能力·考向突破
典例1B N
为弱碱的阳离子,在水溶液中会水解,因此1molNH4ClO4溶于水,溶液中含N
的数目小于NA,A项错误;根据2NH
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- 高考 化学 一轮 复习 第一 单元 认识 科学 物质 气体 摩尔 体积 学案鲁科版