2022届高考化学一轮复习1.1物质的量气体摩尔体积学案

考试 - 1 - / 33 第 1 讲 物质的量 气体摩尔体积 [考纲要求] 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)、阿伏加德 罗常数(NA)的含义。 2．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 考试 - 2 - / 33 (2)物质的量的规 X 表示方法： 如：1 mol Fe、1 mol O2、1 mol 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 mol 任何物质都含有 6.02×1023 个分子( ) (2)1 mol 水中含有 2 mol 氢和 1 mol 氧( ) (3)NaOH 的摩尔质量为 40 g( ) (4)1 mol O2 的质量与它的相对分子质量相等( ) (5)1 mol OH－的质量为 17 g·mol－1( ) (6)氖气的摩尔质量(单位 g·mol－1)在数值上等于它的相对原子质量( ) 考试 - 3 - / 33 (7)2 mol H2O 的摩尔质量是 1 mol 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 mol－1，不能仅写数值 6.02×1023。 2．摩尔质量的单位是 g·mol－1 或 kg·mol－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·mol－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、mol、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 mol 任何物质都含有约 6.02×1023 个原子 2．(1)含 6.02×1023 个中子的 Li 的质量是________g。 (2)4 g D2 和 20 g 18O2 的单质化合时最多能生成________g D O 考试 - 4 - / 33 (3)若 12.4 g Na2X 中含有 0.4 mol 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 mol 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 mol，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 mol 氨气 ；⑤2 mol 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 Na0.35CoO2·1.3H2O。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________mol。 练后归纳 考试 - 5 - / 33 灵活理解下列计算关系 A ＝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： ＝ 考试 - 6 - / 33 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 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 (可通过 pV＝nRT 及 n＝ 、ρ＝ 导出) 考试 - 7 - / 33 [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 mol O2 与 1 mol SO3 的体积相同( ) (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( ) (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·mol－1，在非标准状况下，气体摩尔体积也有可能为 22.4 L·mol －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 考试 - 8 - / 33 B．含 1 mol 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． 22.4ap bNA B． 22.4ab pNA C． 22.4NAb a D． 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 考试 - 9 - / 33 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 mol 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。 考试 - 10 - / 33 (3)根据标准状况下气体的密度ρ：M＝ρ×22.4 (g·mol－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 mol SO2、1 mol 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 O O = O O ，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， 考试 - 26 - / 33 且其物质的量为 1 mol，C 项正确；根据题意，在此温度和压强条件下，Vm＝30 L·mol－1， D 项正确。 答案：A 5．解析：（1）M＝ρ×22.4 g·mol－1≈64 g·mol－1。 （2）M＝ 䁪㈮g䁪L 䁪4L · mol － ＝64 g·mol－1。 （3）因为 NH4HCO3（s）=====△ NH3（g）＋CO2（g）＋H2O（g） ①M（混）＝2d⇒n（混）＝ mol， ⇒M（NH4HCO3）＝2d×3 g·mol－1＝6d g·mol－1。 ② M （混）＝22.4ρ g·mol－1。 ③n（NH3）∶n（CO2）∶n（H2O）＝a%∶b%∶c%， M （混）＝17a%＋44b%＋18c%。 答案：（1）64 SO2 （2）64 （3）① mol 6d g·mol－1 ②22.4ρ g·mol－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（mol） 2 1 0 变化量（mol） 2xx 2x 考试 - 27 - / 33 平衡量（mol） 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 mol， 达到平衡时：SO2 的物质的量为 0.8 mol，O2 的物质的量为 0.4 mol，SO3 的物质的量 为 1.2 mol （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 mol 重水与 1 mol 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 mol·L－1 NaCl 溶液中的 NaCl 考试 - 28 - / 33 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 mol·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 mol [ H g Og ]生成 1 mol [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 mol Cr3＋转移 3 mol 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 mol Al（OH）3 电离产生 的 H＋数小于 NA，C 错误；1 mol CO2 与 NaOH 溶液完全反应，根据“C 原子”守恒得 n（ CO ） ＋n（ HCO ）＋n（H2CO3）＝1 mol，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。 MnO4 中 Mn 为＋7 价， MnO4 ～Mn2＋转移 5 个电子，4 mol MnO4 完全转化为 Mn2＋转移 20 mol 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 mol，其中含有 1 mol 中子，即 NA 个中子； B 项，由于 PO4 在溶液中发生水解反应，故 1 L 0.1 mol·L－1 的 Na3PO4 溶液中含有的 PO4 考试 - 29 - / 33 的物质的量小于 0.1 mol，即 PO4 数目小于 0.1 NA；C 项，据关系式 K2Cr ＋6 2O7～2Cr3＋～6e －可知 1 mol 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 g g · mol － ＝1 mol，则含有共价键的物质的量为 13 mol，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 mol/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＋＋ HPO4 ，增加 HPO4 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 mol CH2===CH2 分子中含有的共价键数为 6NA，A 项正确；500 mL 0.5 mol·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 mol，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 考试 - 30 - / 33 7．解析：16.25 g FeCl3 的物质的量 n（FeCl3）＝0.1 mol，如果氯化铁完全水解，则 生成 0.1 mol 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 mol Ar 含 18 mol 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 mol（92.0 g）甘油含 3 mol 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 mol 甲烷反应后生成 的 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4 共为 1 mol，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 mol，含 6 mol P －P 键，A 项错误；该溶液中虽然含 0.1 mol 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 mol，根据 1 mol CH4 和 1 mol C2H4 均含 4 mol H 原子可知，0.5 mol 混合气体中含 2 mol 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）× 考试 - 31 - / 33 （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 mol 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 mol N2 与 4 mol 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 mol 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 mol，则其含有的共价键数不是 0.4NA，错误。 答案：A 2．解析：H2n 的最简式为 CH2，其物质的量为 g 4g · mol － ＝0.5 mol，碳氢键个数为 0.5 mol ×2NA mol－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 NH4 的水解程度与 NH3·H2O 的电离程度相当， NH4 的物质的量与 NH4NO3 相同，为 0.3 mol，C 项正确； 均失 1 e－，故 1 mol 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， Na O2 中含有的中子数为 12×2＋10×2＝ 44，故 1 mol Na 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 mol·L－1，故 1 L 溶液中所含 n（H＋）＝0.01 mol·L－1×1 L＝0.01 mol，正确；D 考试 - 32 - / 33 项，Cu 与 S 反应的产物为 Cu2S，故 1 mol 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 mol 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 mol，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 mol，其中含极性 共价键（C—H）的物质的量为 0.5 mol×10＝5 mol，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 mol，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=====△ 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 mol，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 mol 电子时产生 1 mol H2、 0.5 mol 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 䁪g g · mol － ＝0.05 mol，存在共价键 0.05 mol×5＝0.25 mol，D 项正确。 考试 - 33 - / 33 答案：D