(新)2022届高考化学考点05 物质的量 气体摩尔体积-备战年高考化学考点一遍过.doc
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1、考点05 物质的量 气体摩尔体积一、物质的量与阿伏加德罗常数1物质的量(1)物质的量表示含有一定数目粒子的集合体,符号为n。物质的量是一个物理量,与质量一样,不受外界条件的影响。例如:任何条件下,2 g H2的物质的量必为1 mol,所含分子数必为NA;1 mol H2在任何条件下质量必为2 g,分子数必为NA。(2)摩尔摩尔是物质的量的单位,简称摩,符号为mol。例如:1 mol粒子集体所含的粒子数与0.012 kg 12C中所含的碳原子数相同,约为6.02×1023。摩尔的使用标准:在用摩尔量度微观粒子时,一定要指明微观粒子的种类(或用能表明粒子种类的化学式表示)。例如:1 mo
2、l Fe、1摩尔铁原子、1 mol Fe2+、1 mol 亚铁离子的表示方法都正确,而1摩尔铁中的粒子种类是铁原子还是铁离子,指代不明,所以这种表示方法错误。2阿伏加德罗常数1 mol 任何粒子含有的粒子数叫做阿伏加德罗常数,通常用6.02×1023 mol1表示。符号:NA,即NA=6.02×1023 mol1。3粒子数符号:N物质的量(n)、粒子数(N)、阿伏加德罗常数(NA)之间的计算公式:4摩尔质量(1)单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量,符号为M,常用的单位是g/mol (或g· mol1)。摩尔质量、质量、物质的量之间的计算关系:(2)数值:某
3、粒子的摩尔质量以g·mol1为单位时,其在数值上等于该粒子的相对原子质量或相对分子质量。例如:M(O2)=32 g· mol1 M(Fe)=56 g· mol1(1)物质的量是计量微观粒子的物理量,只适用于微观粒子。(2)粒子指微观粒子,一般包括分子、原子、原子团、离子等。1 mol任何粒子的粒子数等于阿伏加德罗常数,因此粒子数N=n×NA。(3)混合物的平均摩尔质量,当以g·mol1为单位时,其在数值上等于该混合物的平均相对分子质量。二、气体摩尔体积1概念单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积,符号为Vm。常用的单位有L/mol (或L
4、·mol1)、m3/mol (或m3·mol1)。2数值在标准状况(0、101 kPa)下,气体摩尔体积约为22.4 L/mol(或22.4 L·mol1)。3计算关系物质的量、气体体积、气体摩尔体积之间的关系为。4影响因素气体摩尔体积受温度与压强的影响,在非标准状况的条件下,其数值可能不等于22.4。因此,使用标准状况下的气体摩尔体积计算气体的体积时,要注意题给条件是否为标准状况。(1)决定气体体积大小的因素:气体粒子数的多少;气体粒子间平均距离的大小。气体分子间的平均距离比分子本身的直径大得多,因此,当气体的物质的量(粒子数)一定时,决定气体体积大小的主要因素
5、是粒子间的平均距离。(2)影响气体分子间平均距离大小的因素:温度和压强。温度越高,体积越大;压强越大,体积越小。当温度和压强一定时,气体分子间的平均距离大小几乎是相等的,故当气体的物质的量(粒子数)一定时,其体积是一个定值。(3)在常温常压下,气体分子间的平均距离比标准状况下的大,所以常温常压下,气体的Vm22.4 L·mol1。(4)同样适用于混合气体的计算。(5)标准状况下,非气态物质有H2O、SO3、戊烷、苯、CCl4、氟化氢等。三、阿伏加德罗定律及其推论1阿伏加德罗定律 在同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子,人们将这一结论称为阿伏加德罗定律。可总结为“三同”定
6、“一同”,即同温、同压、同体积的气体,具有相同的分子数。2阿伏加德罗推论前提条件结论公式语言叙述T、p相同同温同压下,两气体的体积之比等于其物质的量之比T、p相同同温同压下,两气体的密度之比等于其摩尔质量(或相对分子质量)之比T、V相同同温同体积下,两气体的压强之比等于其物质的量之比T、p、m相同同温同压同质量下,两气体的体积与其摩尔质量(或相对分子质量)成反比T、V、m相同同温同体积同质量下,两气体的压强与其摩尔质量(或相对分子质量)成反比考向一 有关阿伏加德罗常数NA的考查典例1 NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是A1 mol甲醇分子中含有的共价键数为4NAB25 时,1.0 L
7、pH13的Ba(OH)2溶液中含有的OH数目为0.2NAC加热条件下,20 mL 10 mol·L1浓硝酸与足量铜反应转移电子数为0.1NAD7.8 g由Na2S和Na2O2组成的混合物中含有阴离子的数目为0.1NA【解析】由甲醇的结构式可知,1 mol甲醇分子中含有的共价键数为5NA,A项错误;25 时,1.0 L pH13的Ba(OH)2溶液中含有的OH数目为0.1NA,B项错误;足量铜与浓硝酸发生反应:Cu4HNO3(浓)Cu(NO3)22NO22H2O,随着反应进行,HNO3不断被消耗,铜与稀硝酸发生反应:3Cu8HNO3(稀)3Cu(NO3)22NO4H2O,参加反应的HN
8、O3为20×103 L×10 mol·L10.2 mol,消耗的铜的物质的量在0.05 mol0.075 mol之间,则转移的电子数在0.1NA0.15NA之间,C项错误;Na2S和Na2O2的摩尔质量均为78 g·mol1,故7.8 g由Na2S和Na2O2组成的混合物中两者的物质的量之和为0.1 mol,含有的阴离子数目为0.1NA,D项正确。【答案】D1设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是A7.8 g Na2S晶体中含有的S2数目小于0.1NAB1.68 g铁与足量水蒸气反应,转移的电子数目为0.09NAC11 g由和组成的超重水中,含有的
9、中子数目为5NAD与17 g H2O2所含非极性键数目相同的N2H4的分子数目为0.5NA解答有关阿伏加德罗常数类题目的“三”个步骤(1)看:看所给数据是体积、质量还是物质的量。如果所给数据是质量或物质的量,该类数据不受外界条件的限制。(2)定:确定对象是气体、固体还是液体。如果是气体,要注意外界条件是否为“标准状况”。(3)算:根据所求内容进行计算,在求算时要注意:不要直接利用溶液的浓度代替指定物质的物质的量进行计算。同种物质在不同的氧化还原反应中“角色”可能不同,电子转移数目也可能不同,不能一概而论。如Cl2与NaOH、Fe的反应,Fe与Cl2、S的反应。考向二 有关粒子数目的计算,基本概
10、念的理解与应用典例1 下列说法不正确的是A物质的量是描述微观粒子集合体的物理量B阿伏加德罗常数就是6.02×1023C1 mol CO2与1 mol CO含有的分子数目相等DSO的摩尔质量为96 g·mol1【解析】阿伏加德罗常数为物理量,单位为mol1。【答案】B2下列有关说法中错误的是A1 mol X物质的质量即为X的摩尔质量B原子质量为a g的X,其相对原子质量为aNA(NA为阿伏加德罗常数的值)C若硫的某种化合物SB2的相对分子质量为M,则1 mol B的质量为(0.5M16)gD磷酸的摩尔质量以g·mol1为单位时,与NA个磷酸分子的质量在数值上相等考向
11、三 气体体积与其他物理量的换算典例1 下列说法正确的是A1 mol任何气体的气体摩尔体积都约为22.4 L·mol1B20 、1.0×105 Pa时,同体积的O2与CO2含有相同的分子数C当1 mol气态物质的体积为22.4 L时,该气体一定处于标准状况D2 mol气体的体积约为44.8 L【解析】A项,没有给出气体所处的温度和压强,无法确定气体摩尔体积;B项,根据阿伏加德罗定律,同温同压下,同体积的任何气体都含有相同的分子数,正确;C项,1 mol气态物质在非标准状况时,体积也有可能等于22.4 L;D项,没有给出气体所处的温度和压强,不能计算气体的体积。【答案】B3一定
12、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个原子构成,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 LC该气体中每个分子含有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气体摩尔质量的求解方法考向四 阿伏加德罗定律及其推论的应用典例1 由C16O和C18O组成的混合气体与同温、同压下空气(平均相对分子质量为29)的密度相同,则下列关系正确的是A.混合气体中C16O与C18O的分子数之比为1415B.混合气体中C16O与C18O的
13、物质的量之比为11C.混合气体中C16O与C18O的质量之比为1514D.混合气体中C16O与C18O的密度之比为11【解析】C16O的相对分子质量为28,C18O的相对分子质量为30,二者组成的混合气体与同温、同压下空气(平均相对分子质量为29)的密度相同,故平均相对分子质量为29,根据十字交叉法计算二者的物质的量之比:,所以二者的物质的量之比为11。二者的物质的量之比为11,所以分子数之比为11,故A错误,B正确;物质的量相同,质量之比等于摩尔质量之比,混合气体中C16O和C18O的质量之比为2830=1415,故C错误;相同条件下,密度之比等于相对分子质量之比,混合气体中C16O和C18
14、O的密度之比为2830=1415,故D错误。【答案】B4同温同压下,质量相同的CO2、H2、O2、CH4、SO2五种气体,下列说法错误的是A所占的体积由大到小的顺序是:H2>CH4>O2>CO2>SO2B所含分子数由多到少的顺序是:H2>CH4>O2>CO2>SO2C密度由大到小的顺序是:SO2>CO2>O2>CH4>H2D所含的电子数由多到少的顺序是:CO2>SO2>CH4>O2>H2(1)阿伏加德罗定律的推论只需记住pV=nRT即可。p为压强,V为体积,n为物质的量,R为常数,T为热力学温度。(
15、2)阿伏加德罗定律及其推论适用于任何气体,包括混合气体,不适用于非气体。(3)“在标准状况下,1 mol任何气体的体积都约为22.4 L”或“在标准状况下,气体摩尔体积约为22.4 L·mol1”是阿伏加德罗定律的特定情况。考向五 以物质的量为核心的计算方法1差量法在化学反应过程中,反应前后固体的质量(或气体的体积)产生差量,差量与化学方程式的化学计量数成比例,利用这种比例快速求得反应物的量或生成物的量的方法叫差量法。此类题的解题思路为典例1 16 mL由NO与NH3组成的混合气体在催化剂作用下于400 左右可发生反应:6NO+4NH35N2+6H2O(g),达到平衡时在相同条件下气
16、体体积变为17.5 mL,则原混合气体中NO与NH3的物质的量之比有四种情况:53、32、43、97。其中正确的是AB CD【解析】根据反应前后气体的总体积,可用差量法直接求解。6NO + 4NH35N2 + 6H2O(g) V(气体的体积差)6 mL 4 mL 5 mL 6 mL (5+6)(4+6)=1(mL) (理论差量)9 mL 6 mL 17.516=1.5(mL) (实际差量)由此可知共消耗15 mL气体,还剩余1 mL气体,假设剩余的气体全部是NO,则V(NO)V(NH3)=(9 mL+1 mL)6 mL=53,假设剩余的气体全部是NH3,则V(NO)V(NH3)=9 mL(6
17、mL+1 mL)=97,但因该反应是可逆反应,剩余气体实际上是NO、NH3的混合气体,故V(NO)V(NH3)介于53与97之间,对照所给的数据知32与43在此区间内。【答案】C【方法指导】1所谓“差量”就是指反应过程中反应物的某种物理量之和(始态量)与同一状态下生成物的相同物理量之和(终态量)的差,这种物理量可以是质量、物质的量、气体体积、气体压强、反应过程中的热效应等。2计算依据:化学反应中反应物或生成物的量与差量成正比。3解题关键:一是明确产生差量的原因,并能根据化学方程式求出理论上的差值(理论差量)。二是结合题中的条件求出或表示出实际的差值(实际差量)。2极值法极值法是一种重要的数学思
18、想和分析方法。化学上所谓“极值法”就是对数据不足而感到无从下手的计算或混合物组成判断的题目,采用极端假设(即为某一成分或者为恰好完全反应)的方法以确定混合体系中各物质的名称、质量分数、体积分数,这样使一些抽象的复杂问题具体化、简单化,可达到事半功倍之效果。具体应用 当题干缺少条件无法列方程组求解时,可先用极值法依据化学方程式求解得到答案的极值a值、b值,正确答案c值应位于a值、b值之间,即a值c值b值(或b值c值a值)。典例2 在含有a g HNO3的稀硝酸中,加入b g铁粉充分反应,铁全部溶解并生成NO,有 g HNO3被还原,则ab不可能为A21B31 C41D92【解析】Fe与HNO3反
19、应时,根据铁的用量不同,反应可分为两种极端情况。(1)若Fe过量,发生反应:3Fe+8HNO3(稀)3Fe(NO3)2+2NO+4H2O则有=38,解得:此为ab的最小值。(2)若HNO3过量,发生反应:Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO+2H2O则有=14,解得:此为ab的最大值。所以ab的取值范围为,即ab的比值在此范围内均合理。【答案】A3关系式法(1)解题关键:正确寻找出已知量和未知量之间的物质的量关系。(2)建立关系式的方法利用化学式找关系式,如Na2SO4与它所含的各粒子之间的比例关系为Na2SO42Na+4O。原子守恒法如NH3经催化氧化并用水吸收反应产物的过程:4NH
20、3+5O24NO+6H2O2NO+O22NO23NO2+H2O2HNO3+NO经多次氧化和吸收,由N元素守恒知:NH3HNO3。得失电子守恒法上述过程中,NH3HNO3,O22。由得失电子总数相等知,NH3经氧化等一系列过程生成HNO3,NH3和O2的关系为NH32O2。典例3 5.85 g NaCl固体与足量浓H2SO4和MnO2共热,逸出的气体又与过量H2发生爆炸反应,将爆炸后的气体溶于一定量水后再与足量锌作用,最后可得H2_ L(标准状况)。【解析】若先由NaClHCl算出HCl的量,再由MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O算出Cl2的量,这样计算非常繁琐。找出以下关系式
21、就可迅速求解。设可得H2的物质的量为x,5.85 g NaCl的物质的量为0.1 mol。NaCl HCl Cl2 HCl H20.1 mol x显然x=0.05 mol,则V(H2)=0.05 mol×22.4 L·mol1=1.12 L。【答案】1.121下列说法正确的是A18 g H2O中含有2 mol氢B阿伏加德罗常数是指0.012 kg碳所含有的碳原子数,其数值约等于6.02×1023C铁的摩尔质量及其相对原子质量均为56 g·mol1D常温常压下,44 g CO2气体与46 g N2O4气体具有相同数目的氧原子2一定温度和压强下,用m g的C
22、H4、CO2、O2、SO2四种气体分别吹出四个体积大小不同的气球,下列说法中正确的是A气球中装的是O2B气球和气球中气体分子数相等C气球和气球中气体物质的量之比为41D气球和气球中气体密度之比为213已知阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是A32 g SO2与足量O2在一定条件下反应,转移电子的数目为NAB500 mL 0.1 mol·L1的MgCl2溶液中,Mg2所带正电荷总数为0.1NAC标准状况下,22.4 L 14CO2与44 g 14CO2中所含分子数均为NAD在0.1 mol NaHSO4晶体中,阳离子与阴离子总数为0.2NA4EDTA是一种重要的络合剂,也是定量滴
23、定的常用分析试剂,其结构简式为,已知在一定条件下一氯乙酸()和乙二胺()反应生成EDTA和HCl,则反应中一氯乙酸和乙二胺的物质的量之比为A.21B.41C.14D.125NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中不正确的是A常温下,78 g苯中含有6NA个CH键B通入1 mol Cl2的新制氯水中,HClO、Cl、ClO粒子数之和为2NAC1 mol甲基(14CD3)所含的中子数和电子数分别为11NA、9NAD在2CuH2HCl=CuCl2Cu2H2反应中,每生产22.4 L(标况)H2,反应转移的电子为1.5 NA6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
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