第2章 第3节 第1课时 物质的量 气体摩尔体积-【名师导航】2025年高考化学一轮总复习讲义（人教版）

第三节　物质的量 第1课时　物质的量　气体摩尔体积 1．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认识摩尔质量(M)、气体摩尔体积(Vm)、阿伏加德罗常数(NA)，并能分析与解决实际问题。 2．在有关物质的量计算过程中，通过分析、推理等理解计算的方法，建立阿伏加德罗常数、气体摩尔体积等题目解答的模型。 一、物质的量与摩尔质量 1．物质的量(n)和阿伏加德罗常数(NA) (1)概念间的关系 (2)物质的量的规范使用 例如，1 mol Na、0.5 mol H2、4等。 (3)物质的量与粒子数、阿伏加德罗常数之间的关系 2．摩尔质量 二、气体摩尔体积与阿伏加德罗定律 1．影响物质体积的因素 2．气体摩尔体积 3．阿伏加德罗定律 (1)同温、同压下，同体积的任何气体具有相同的分子数或物质的量。 (2)阿伏加德罗定律的推论 同温、 同压下 气体的体积之比等于分子数之比：V1∶V2＝N1∶N2 气体的摩尔质量之比等于密度之比：M1∶M2＝ρ1∶ρ2 同温、 同体积下 气体的压强之比等于物质的量之比：p1∶p2＝n1∶n2 (1)1 mol H2O中含有2 mol氢和1 mol氧。(　×　) (2)氢氧化钠的摩尔质量是40 g。(　×　) (3)1 mol OH－的质量为17 g·mol-1。(　×　) (4)22 g CO2气体的体积为11.2 L。(　×　) (5)标准状况下，11.2 L SO3中含有的原子数为2NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)。 (　×　) (6)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。(　√　) (7)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。(　√　) (8)标准状况下，11.2 L O2和H2的混合气体所含分子数约为3.01×1023。 (　√　) 气体摩尔体积Vm＝22.4 L·mol-1应用的注意事项 (1)使用“条件”是标准状况，即0 ℃、101 kPa，而不是常温、常压。 (2)使用对象必须是气体物质，可以是单一气体，也可以是相互不反应的混合气体。 (3)标准状况下的气体摩尔体积约为 22.4 L·mol-1，其他条件下Vm也可能是 22.4 L·mol-1。 (4)22.4 L气体，在标准状况下的物质的量是1 mol，在非标准状况下，可能是1 mol，也可能不是1 mol。 (5)物质的质量、物质的量一定时，所含粒子数与物质处于何种条件无关。如常温、常压下所含的原子数目是2NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)。注意不要形成定势思维，看到“常温、常压”就排除选项。 　以物质的量(n)为核心的计算 考向1| 基本概念的理解与应用 1．20世纪末，科学家发现深海或陆域永久冻土底部存在大量天然气水合物晶体，一种天然气水合物的化学式为8CH4·46H2O，结构如图所示。下列说法错误的是(　　) A．低温、高压有助于形成天然气水合物 B．22.4 L天然气水合物晶体含有的分子数为1 mol C．该天然气水合物中，m(CH4)∶m(H2O)＝32∶207 D．天然气水合物属于不可再生能源 B　解析：由题干信息可知，低温、高压有助于形成天然气水合物，A项正确；温度、压强未知，无法计算气体的物质的量，B项错误；由该天然气水合物的化学式可知，m(CH4)∶m(H2O)＝(8×16)∶(46×18)＝32∶207，C项正确；天然气属于不可再生能源，D项正确。 2．草酸(分子式为H2C2O4，沸点：150 ℃)是生物体的一种代谢产物，广泛分布于植物、动物和真菌体中。下列有关判断不正确的是(　　) A．若1 mol草酸中含a个碳原子，则阿伏加德罗常数为 B．1 mol草酸中约含有6.02×1023个分子 C．45 g草酸中约含有1.204×1024个氧原子 D．草酸分子中碳原子与氧原子的物质的量之比为1∶2 A　解析：阿伏加德罗常数的单位为mol-1，A错误。 三“量”辨析 摩尔质量、相对分子质量、质量是三个不同的物理量，具有不同的单位。如H2O的摩尔质量为，H2O的相对分子质量为18，1 mol H2O的质量为18 g。 考向2| 以物质的量为中心的计算 3．设NA为阿伏加德罗常数的值，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． C． D　解析：a g该双原子分子的物质的量为 mol，双原子分子的摩尔质量为 g·mol-1，故b g气体在标准状况下的体积为×22.4 L·mol-1＝ L。 4．CuSO4·5H2O在不同温度下失水和分解，随着温度升高分别生成CuSO4→CuO→Cu2O→Cu，现称取5.000 g CuSO4·5H2O在敞口容器加热一定时间后，得到1.520 g固体，测得生成的SO2的体积为0.224 L(已折算为标准状况)，求： (1)固体的成分及其物质的量比：________。 (2)标准状况下生成O2的体积：________。 解析：(1)5.000 g CuSO4·5H2O的物质的量为0.02 mol，若生成的全部是CuSO4，则质量为3.2 g，若全部生成CuO，则质量为1.6 g，若全部生成Cu2O，则质量为1.44 g，而实际得到1.520 g固体，说明固体的成分是CuO和Cu2O的混合物，设CuO的物质的量为x，Cu2O的物质的量为y，则有x＋2y＝0.02 mol，80 g·mol-1×x＋144 g·mol-1×y＝1.52 g，解得x＝0.01 mol，y＝0.005 mol，则物质的量比n(CuO)∶n(Cu2O)＝2∶1。(2)生成了标准状况下0.224 L SO2，即物质的量为0.01 mol，反应中硫元素、铜元素的化合价降低，氧元素的化合价升高，根据得失电子守恒得到O2的物质的量为＝0.007 5 mol，其标准状况下的体积为0.007 5 mol×22.4 L·mol-1＝0.168 L。 答案：(1)n(CuO)∶n(Cu2O)＝2∶1　(2)0.168 L 以物质的量为核心的各个化学计量之间的关系 Ｋ 　阿伏加德罗定律及推论在解题中的应用 考向1| 相对分子质量的计算 1．按要求解答下列问题。 (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)CO和CO2的混合气体18 g，完全燃烧后测得CO2的体积为11.2 L(标准状况)，则 ①混合气体在标准状况下的密度是____________________g·L-1。 ②混合气体的平均摩尔质量是________g·mol-1。 (3)在一定条件下，m g NH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g)，若所得气体对H2的相对密度为d，则该混合气体的平均相对分子质量为______，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)。 解析：(1)M＝ρ×22.4 L·mol-1≈64 g·mol-1。 (2)2CO＋O22CO2，CO的体积与生成CO2的体积相等，故18 g CO和CO2的混合气体的总体积为11.2 L，在标准状况下，该混合气体的物质的量为0.5 mol，设CO的物质的量为x，CO2的物质的量为y， 则解得x＝0.25 mol，y＝0.25 mol。 ①混合气体的密度为≈1.61 g·L-1。 ②解法一：＝ρ·22.4 L·mol-1＝1.61 g·L-1×22.4 L·mol-1≈36 g·mol-1； 解法二：＝＝36 g·mol-1； 解法三：＝28 g·mol-1×50%＋44 g·mol-1×50%＝36 g·mol-1。 (3)根据密度之比等于相对分子质量之比，NH3、CO2、H2O(g)的平均相对分子质量为2d，由n＝得n混＝，根据化学方程式NH4HCO3NH3↑＋ mol＝ mol，所以NH4HCO3的摩尔质量为 g·mol-1＝6d g·mol-1。 答案：(1)64　SO2　(2)①1.61　②36　(3)2d　 mol　6d g·mol-1 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＝。 (2)根据一定质量(m)的物质中粒子数目(N)和阿伏加德罗常数(NA)： M＝。 (3)根据标准状况下气体的密度ρ： M＝ρ×22.4 L·mol-1。 (4)根据气体的相对密度 ：＝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)。 考向2| 阿伏加德罗定律的应用 2．等温等压下，有质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，下列说法正确的是(　　) A．体积之比为13∶13∶14 B．密度之比为14∶14∶13 C．质量之比为1∶1∶1 D．原子数之比为1∶1∶1 B　解析：三种气体分子的质子数均为14，质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，物质的量相等。等温等压下，气体的体积与其物质的量成正比，所以三者体积之比为1∶1∶1，故A错误；CO、N2、C2H2的摩尔质量分别为28 g·mol-1、28 g·mol-1、26 g·mol-1，等温等压下，气体摩尔体积相同，密度与其摩尔质量成正比，则密度之比为28∶28∶26＝14∶14∶13，故B正确；根据m＝nM 知，质量之比与其摩尔质量成正比，则质量之比为28∶28∶26＝14∶14∶13，故C错误；1分子CO、N2、C2H2分别含原子数为2、2、4，所以三种气体原子数之比为1∶1∶2，故D错误。 3．a g O2和a g X气体在相同压强下体积随温度变化存在如图所示关系，推测X气体可能是(　　) A．H2　　　B．CH4　　　C．SO2　　　D．O3 C　解析：在相同温度、压强下，气体的体积与气体的物质的量成正比。在相同温度、相同压强下，O2的体积是X气体的体积的2倍，则O2的物质的量是X的2倍，由于两种气体的质量相同，则X的摩尔质量是O2的2倍，O2的摩尔质量是32 g·mol-1，则X的摩尔质量是64 g·mol-1，则X气体是SO2。 “三步法”突破阿伏加德罗定律及推论综合应用类题 　识破阿伏加德罗常数判断的常见陷阱 考向1| 基于“标准状况下气体摩尔体积及应用”设置陷阱 1．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　) A．标准状况下，11.2 L CH4和C2H4气体混合物中含氢原子数目为2NA B．常温常压下，124 g P4中所含P—P数目为4NA C．标准状况下，2.24 L SO3中电子的数目为4NA D．CH4和C2H4混合气体2.24 L(标准状况)完全燃烧，则消耗O2分子数目为0.2NA A　解析：1个CH4或C2H4分子均含有4个氢原子，标准状况下11.2 L CH4和C2H4混合物的总物质的量为0.5 mol，则含氢原子数目为2NA，A项正确；1个P4分子(白磷，分子结构为)含有6个P—P，124 g P4的物质的量为1 mol，则所含P—P数目为6NA，B项错误；在标准状况下，SO3状态为固态，不能计算出2.24 L SO3物质的量，故无法求出其电子数目，C项错误；2.24 L(标准状况)CH4和C2H4混合气体的物质的量是0.1 mol，1 mol CH4和C2H4分别完全燃烧消耗O2的物质的量分别是2 mol、3 mol，则0.1 mol混合气体完全燃烧消耗O2的分子数目应该介于0.2NA和0.3NA之间，D项错误。 2．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　) A．(2022·全国甲卷)25 ℃，101 kPa下，28 L 氢气中质子的数目为2.5NA B．常温常压下，16 g O2和O3的混合气体中所含氧原子数为NA C．标准状况下，22.4 L水含有的分子数为NA D．(2023·辽宁卷)11.2 L CO2含π键数目为NA B　解析：25 ℃、101 kPa不是标准状况，不能用标准状况下的气体摩尔体积计算氢气的物质的量，A项错误；16 g O2和O3的混合气体所含氧原子的物质的量为·＝1 mol，则所含氧原子数为NA，B项正确；标准状况下水不是气体，22.4 L 水的物质的量远大于 1 mol，则含有的分子数远大于NA，C项错误；题中没有给定标准状况条件，气体摩尔体积未知，无法计算π键个数，D项错误。 两看“物质与状态”，跳出“Vm＝22.4 L·mol-1”的使用陷阱 考向2| 基于“物质的组成与结构”设置陷阱 3．(双选)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是(　　) A．(2023·全国甲卷)0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA B．(2023·湖北卷)1 mol Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023 C．(2022·浙江6月选考)12 g NaHSO4中含有0.2NA个阳离子 D．(2022·浙江6月选考)8 g CH4含有中子数为3NA BC　解析：异丁烷的结构为，1 mol异丁烷分子中共价键的数目为13NA，所以0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA，A项正确；在晶体硅中，每个Si与其周围的4个Si形成共价键三维骨架结构，因此平均每个Si形成2个共价键，1 mol Si 含Si—Si键的数目约为2×6.02×1023，B项错误；NaHSO4由钠离子和硫酸氢根离子构成，其中的阳离子只有钠离子，12 g NaHSO4的物质的量为0.1 mol，因此其中只含有0.1NA个阳离子，C项错误；1个CH4分子中有6个中子，8 g CH4的物质的量为0.5 mol，因此，8 g CH4含有的中子数为3NA，D项正确。 熟记“组成与结构”，跳出“物质与结构”陷阱 (1)熟记特殊物质中所含粒子(分子、原子、质子、中子、电子)的数目，常考的物质： ①单原子分子，如稀有气体He、Ne、Ar等；②双原子分子，如Cl2、N2、O2、H2、Br2、I2等；③多原子分子，如D2O、O3、P4(白磷)、CH4、CO2等。 (2)掌握常考物质中所含化学键的数目，如下表所示(NA表示阿伏加德罗常数的值)： 常考 物质 CH4 (C—H) P4 (P—P) 晶体硅 (Si—Si) 二氧化硅 (Si—O) 石墨 (C—C) 金刚石 (C—C) 1 mol含有共价键的数目 4NA 6NA 2NA 4NA 1.5NA 2NA (3)熟记摩尔质量相同的物质，如N2、CO、C2H4；CaCO3、KHCO3；Na2O2、Na2S等。 (4)最简式相同的混合物的处理技巧 ①最简式相同的混合物简化计算技巧——求同存异，如O2和O3看作“O”、NO2和N2O4看作“NO2”、乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)看作“CH2”等。 ②最简式相同的混合物计算技巧——极端假设法，如NO2和N2O4可先假设都是NO2计算，再假设都是N2O4；同样的方法处理乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)、O2和O3的混合物。 考向3| 基于“氧化还原反应中转移电子”设置陷阱 4．(双选)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　) A．S＋2KNO3＋3C===K2S＋N2↑＋3CO2↑，每生成2.8 g N2转移电子数目为NA B．含0.2 mol H2SO4的浓硫酸与足量的镁反应，转移电子数大于0.2NA C．0.1 mol Cl2充分反应，转移的电子数不一定为0.2NA D．钢铁在空气中发生电化学腐蚀，若生成16 g Fe2O3，则负极失去的电子数为0.6NA BC　解析：2.8 g N2的物质的量n＝ mol＝0.1 mol，生成1 mol N2转移的电子数为12NA，则生成0.1 mol N2转移的电子数为1.2NA，A项错误；含0.2 mol H2SO4的浓硫酸与足量镁先后发生反应：①Mg＋2H2SO4(浓)===MgSO4＋SO2↑＋2H2O、②Mg＋H2SO4(稀)===MgSO4＋H2↑，若只发生反应①，则转移电子数为0.2NA，随着硫酸浓度的减小，还发生反应②，故转移电子总数大于0.2NA，B项正确；0.1 mol Cl2与足量NaOH溶液反应，生成0.1 mol NaCl和0.1 mol NaClO，故0.1 mol Cl2充分反应转移电子数不一定是0.2 mol，C项正确；钢铁发生电化学腐蚀时，负极反应为Fe－2e－===Fe2+，若生成16 g Fe2O3(即0.1 mol)，负极生成0.2 mol Fe2+，失去的电子数为0.4NA，D项错误。 常考氧化还原反应中转移的电子数 反应 物质 转移电子的数目(NA表示阿伏加德罗常数的值) Na2O2＋CO2 (或H2O) 1 mol Na2O2 NA 1 mol O2 2NA Cl2＋NaOH 1 mol Cl2 NA Cl2＋Fe 1 mol Cl2 2NA 1 mol Fe 3NA 考向4| 基于“特殊反应(或条件)”设置陷阱 5．(双选)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　) A．将1 mol Cl2通入水中，HClO、Cl－、ClO－粒子数之和为2NA B．(2021·浙江1月选考)0.1 mol CH3COOH与足量CH3CH2OH充分反应生成的CH3COOCH2CH3分子数目为0.1NA C．1 mol N2和3 mol H2混合反应，当生成0.1 mol NH3时，转移电子数目为0.3NA D．标准状况下，11.2 L HCl和11.2 L H2充分混合后含有的分子数为NA CD　解析：Cl2与水的反应是可逆反应，将1 mol Cl2通入水中，Cl2并非完全与水反应，故HClO、Cl－、ClO－粒子数之和小于2NA，A项错误；CH3COOH和CH3CH2OH的酯化反应是可逆反应，则0.1 mol CH3COOH与足量CH3CH2OH充分反应生成的CH3COOCH2CH3分子数目小于，B项错误；合成氨反应中，氮元素由0价降低到－3价，故生成0.1 mol NH3时，转移电子数目为0.3NA，C项正确；标准状况下，11.2 L HCl和11.2 L H2的物质的量均为0.5 mol，二者混合后气体总物质的量为1 mol，故含有的分子数为NA，D项正确。 理解“反应原理”，跳出“特殊反应”陷阱 (1)特殊反应——可逆反应：不能正向进行到底，反应物不能全部转化为产物。常考的可逆反应有2NO2⥫⥬N2O4、Cl2＋H2O⥫⥬HCl＋HClO、H2＋I2(g)⥫⥬2HI、N2＋3H22NH3、2SO2＋O22SO3、羧酸＋醇酯＋水、NH3＋H2O⥫⥬NH3·＋OH－等。 (2)特殊因素——浓度的影响：①足量MnO2与浓盐酸的反应，随着反应的进行，浓盐酸变稀盐酸，反应停止；②足量Cu与浓硫酸的反应，随着反应的进行，浓硫酸变稀硫酸，反应停止；③足量Cu与浓硝酸反应，随着反应的进行，浓硝酸变稀硝酸，得到NO2和NO的混合气体；④足量Zn与浓硫酸反应，随着反应的进行，浓硫酸变稀硫酸，得到SO2和H2的混合气体；⑤常温下，铁、铝遇浓硝酸、浓硫酸发生“钝化”。 考向5　基于“电解质溶液中粒子变化”设置陷阱 6．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　) A．(2020·浙江7月选考)100 mL 0.1 mol·L-1的NaOH水溶液中含有氧原子数为0.01NA B．(2023·辽宁卷)1 L 0.1 mol·L-1K2S溶液中含S2-数目为0.1NA C．25 ℃时，1 L pH＝11的醋酸钠溶液中，由水电离出的OH－数目为0.001NA D．(2023·全国甲卷)1.0 L pH＝2的H2SO4溶液中H＋的数目为0.02NA C　解析：100 mL 0.1 mol·L-1的NaOH水溶液中含有溶质NaOH和溶剂水，氧原子数目为二者氧原子数目的加和，A项错误；S2-水解使溶液中S2-的数目小于0.1NA，B项错误；25 ℃时，1 L pH＝11的醋酸钠溶液中，n(OH－)＝1 L× 10-3 mol·L-1＝1×10-3 mol，而醋酸钠溶液中OH－均由水电离产生，故由水电离出的OH－数目为0.001NA，C项正确；pH＝2的H2SO4溶液中c(H＋)＝0.01 mol· L-1，则1.0 L pH＝2的H2SO4溶液中H＋数目为0.01NA，D项错误。 紧扣“电解质变化”，跳出“电解质溶液”陷阱 (1)所给条件是否与电解质的组成有关，如pH＝3的H2SO3溶液中 c(H＋)＝10-3 mol·L-1，与电解质组成无关。 (2)多元弱酸根离子发生水解，溶液中阴离子的数目增加；多元弱碱阳离子发生水解，溶液中阳离子数目增加。 (3)求溶液中所含氢、氧原子数时，不要忽略溶剂水中的氢、氧原子数目。 课时质量评价(八) 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．屠呦呦因发现青蒿素治疟疾的新疗法而获得诺贝尔生理学或医学奖，青蒿素的分子式为C15H22O5，相对分子质量是282。下列关于青蒿素的说法正确的是(　　) A．C15H22O5的摩尔质量为282 g B．1个C15H22O5分子的质量约为 g C．1 mol C15H22O5在标准状况下的体积为22.4 L D．含有6.02×1023个碳原子的C15H22O5的物质的量为1 mol B　解析：当质量以克为单位时，摩尔质量和相对分子质量在数值上是相等的，故C15H22O5的摩尔质量为282 g·mol-1，A错误；6.02×1023个C15H22O5的质量约为 282 g，则1个C15H22O5的质量约为 g，B正确；C15H22O5在标准状况下不是气体，1 mol C15H22O5在标准状况下的体积不是22.4 L，C错误；1 mol C15H22O5中含有15 mol碳原子，6.02×1023个碳原子的物质的量为1 mol，因此C15H22O5的物质的量为 mol，D错误。 2．氮化硅(Si3N4)常用作飞船返回舱耐高温结构材料，可由石英和焦炭在高温的N2中通过以下反应制备：3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO。下列说法不正确的是(　　) A．Si3N4中氮元素的化合价为－3价 B．该反应中N2为氧化剂 C．1 mol CO中含有6.02×1024个电子 D．每消耗标准状况下11.2 L的N2，最多生成0.25 mol Si3N4 C　解析：氮元素显负价，硅元素显正价，硅元素的化合价是＋4价，化合物中各元素化合价代数和为0，所以氮元素的化合价为－3价，故A正确；该反应中，N得电子，C失电子，SiO2中各元素化合价不变，所以N2为氧化剂，故B正确；1 mol CO分子含有14 mol电子，约含14×6.02×1023个电子，故C错误；由化学方程式可知，每消耗 2 mol 的N2，生成1 mol Si3N4，则消耗标准状况下11.2 L的N2，即消耗0.5 mol的N2，最多生成0.25 mol Si3N4，故D正确。 3．用NA表示阿伏加德罗常数，下列说法错误的是(　　) A．11.2 L N2含π键数目为NA B．17 g —OH含有的电子数目为9NA C．0.2 mol FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数小于0.2NA D．2.4 g Mg在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2转移的电子个数为0.2NA A　解析：未说明温度、压强，无法根据气体体积计算物质的量，A错误；n＝＝＝1 mol，则1 mol —OH中含有电子数目为9NA，B正确；因为胶体粒子的直径为1～100 nm(1 nm＝10-9m)，所以是几十个Fe(OH)3粒子聚在一起才形成一个胶粒，所以胶体粒子数远小于0.2NA，C正确；Mg在空气中完全燃烧，镁元素化合价从0价升高到＋2 价，因此0.1 mol Mg在空气中完全燃烧生成MgO和Mg3N2，转移的电子数为0.2NA，D正确。 4．一定温度和压强下，用m g的CH4、CO2、O2、SO2四种气体分别吹出四个体积大小不同的气球。下列说法正确的是(　　) A．气球②中装的是O2 B．气球①和气球③中气体分子数相等 C．气球①和气球④中气体物质的量之比为 4∶1 D．气球③和气球④中气体密度之比为2∶1 D　解析：根据阿伏加德罗定律的推论：同温同压下，同质量气体的体积与其摩尔质量成反比。四种气体的摩尔质量的大小关系为M(SO2)>M(CO2)>M(O2)>M(CH4)，所以气球①②③④中的气体分别为SO2、CO2、O2、CH4，A错误；同质量的气体，分子数之比等于其物质的量之比，也等于其摩尔质量的反比，气球①和气球③中气体分子数不相等，气球①和气球④中气体物质的量之比为1∶4，B、C错误；同温同压下，气体的密度与其摩尔质量成正比，气球③和气球④中气体密度之比为2∶1，D正确。 5．(2024·临沂模拟)NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　) A．pH＝12的Ba(OH)2溶液中OH－的数目为0.01NA B．2.3 g Na在空气中燃烧生成Na2O2转移电子个数为0.1NA C．2.24 L CO和CO2的混合气体中含碳原子的数目为0.1NA D．6.0 g SiO2晶体中含硅氧键的数目为0.2NA B　解析：溶液的体积未知，不能计算OH－的物质的量，不能计算 OH－的数目，A项错误；2.3 g Na的物质的量为＝0.1 mol，Na转化成Na2O2，1个Na失去1个电子，则转移电子物质的量为0.1 mol，转移电子数为0.1 NA，B项正确；混合气体所处温度和压强未知，不能用22.4 L·mol-1计算2.24 L CO和CO2混合气体的物质的量，C项错误；1 mol SiO2中含4 mol 硅氧键，6.0 g SiO2的物质的量为＝0.1 mol，含硅氧键的物质的量为0.4 mol，含硅氧键的数目为0.4NA，D项错误。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 6．(2024·菏泽模拟)设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 (　　) A．标准状况下，11.2 L SO2中含有的分子数目为0.5NA B．含4 mol HCl的浓盐酸与足量的二氧化锰共热反应，转移的电子数为2NA C．14 g乙烯和丙烯的混合气体中含有的氢原子数为2NA D．常温常压下，1 mol·L-1的Na2CO3溶液中所含的数目为NA AC　解析：标准状况下，11.2 L SO2中含有的分子数目为×NA mol—1＝0.5NA，故A正确；浓盐酸与二氧化锰共热反应生成氯化锰、氯气和水，随着反应进行，浓盐酸变为不能与二氧化锰共热反应的稀盐酸，则含4 mol HCl的浓盐酸与足量的二氧化锰共热反应，转移的电子数小于2NA，故B错误；乙烯和丙烯的最简式相同，都为CH2，则14 g乙烯和丙烯的混合气体中含有的氢原子数为×2×NA mol-1＝2NA，故C正确；溶液的体积未知，且存在水解，所以无法计算1 mol·L-1 Na2CO3溶液中Na2CO3的物质的量和含有的的数目，故D错误。 7．下列有关C2H2和C6H6的说法错误的是(　　) A．二者碳元素的质量分数相同 B．在标准状况下，等体积的两种物质含有的分子数相等 C．等物质的量时，二者质量之比为 D．等质量时，二者完全燃烧消耗相同状况下的氧气的体积C6H6多 BD　解析：C2H2与C6H6的最简式均为CH，故二者碳元素的质量分数相同，A正确；标准状况下，C6H6不是气体，等体积的两种物质的物质的量不相等，所以含有的分子数也不相等，B错误；等物质的量时，二者质量之比为，C正确；二者的最简式相同，则等质量的两种物质完全燃烧消耗相同状况下的氧气的体积相等，D错误。 8．宏观辨识与微观探析是化学学科核心素养之一，以天然气为原料经由合成气(CO、H2)制化学品是目前天然气转化利用的主要技术路线。某制备CH3OH的反应转化关系如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　) A．22.4 L CH4中所含的质子总数为10NA B．1 mol石墨和1 mol金刚石中所含共价键的数目相同 C．1 mol CH4完全分解为C和H2，转移的电子数为NA D．1 mol CH3OH中含有的σ键数为5NA D　解析：没有说明温度和压强，无法计算CH4的物质的量，A错误；1 mol石墨中含1.5 mol C—C，1 mol金刚石中含2 mol C—C，B错误；CH4中碳元素为－4价，则1 mol CH4完全分解为C和H2，转移的电子数为4NA，C错误；CH3OH中含有3个碳氢键，1个碳氧键，1个氧氢键，则1 mol CH3OH中含有的σ键数为5NA，D正确。 三、非选择题 9．C、N、O、S、H都是中学化学中常见的元素。按要求完成下列填空(设NA为阿伏加德罗常数的值)： (1)0.5 mol CH4的质量为____；标准状况下，4.48 L NH3所含分子数为__________。 (2)等物质的量的CH4、NH3和N2三种气体，所含原子数之比为________，等质量的CH4和N2物质的量之比为________。 (3)含有1.806×1024个电子的OH－的物质的量为________；0.5 mol H2O分子中所含质子数与__________个NH3中所含质子数相等。 (4)在标准状况下，由SO2和CO2组成的混合气体为8.96 L，质量为24 g，该混合气体的平均摩尔质量是________，混合气体中CO2的体积分数是________。 解析：(1)0.5 mol CH4的质量为0.5 mol×16 g·mol-1＝8.0 g；标准状况下，4.48 L NH3所含分子数为×NA mol-1＝0.2NA。(2)等物质的量的CH4、NH3和N2三种气体，设CH4、NH3和N2三种气体的物质的量均为1 mol，所含原子数之比为(5×1 mol)∶(4×1 mol)∶(2×1 mol)＝5∶4∶2；质量相等时，n与M成反比，所以等质量的CH4和N2物质的量之比为28 g·mol-1∶16 g·mol-1＝7∶4。(3)含有 1.806×1024个电子的OH－的物质的量为＝0.3 mol；H2O分子中所含质子数与NH3分子中所含质子数相等，0.5 mol H2O分子中所含质子数与0.5NA个NH3中所含质子数相等。(4)在标准状况下，由SO2和CO2组成的混合气体为8.96 L，物质的量为＝0.4 mol，质量为24 g ，该混合气体的平均摩尔质量是＝60 g·mol-1；设混合气体中SO2物质的量为x，CO2物质的量为y，则x＋y＝0.4 mol，64 g·mol-1 ×x＋44 g·mol-1×y＝24 g，解得x＝0.32 mol，y＝0.08 mol，相同条件下气体的体积之比等于物质的量之比，所以混合气体中CO2的体积分数是×100%＝20%。 答案：(1)8.0 g　0.2NA　(2)5∶4∶2　7∶4 (3)0.3 mol　0.5NA　(4)60 g·mol-1　20% 10．某中学有甲、乙两个探究性学习小组，他们拟用小颗粒的铝铜合金与足量的稀硫酸反应测定通常状况(约20 ℃、1.01×105 Pa)下的气体摩尔体积(Vm)。 Ⅰ.甲组同学拟设计如图1所示的装置来完成实验。 (1)写出装置Ⅰ中发生反应的离子方程式：________________________ ____________________________________________________________。 (2)实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻旋开其活塞，一会儿后发现稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中。请帮助他们分析其原因：____________________________________________________________ ___________________________________________________________。 (3)实验结束时，生成氢气的体积近似等于_________________________ ____________________________________________________________。 (4)锥形瓶中残存的氢气对实验结果是否有影响：____________(填“有”“没有”或“不能判断”)，简述理由：____________________ _________________________________________________________。 Ⅱ.乙组同学仔细分析了甲组同学的实验装置后，认为稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶中的空气排出，使所测氢气的体积偏大；实验结束后，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气的体积偏小，于是他们设计了如图2所示的实验装置。 实验中准确测定出4个数据，如表所示： 项目 实验前 实验后 铝铜合金质量/g m1 m2 量液管(C)中液体体积/mL V1 V2 (注：量液管大刻度在上方，小刻度在下方) 利用上述数据计算通常状况下的气体摩尔体积Vm＝__________。 解析：Ⅰ.(1)铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，其离子方程式为2Al＋6H＋===2Al3+＋3H2↑。(2)铝与稀硫酸反应生成的氢气使锥形瓶内压强增大，锥形瓶内的压强大于大气压，所以稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中。(3)气体产生的压强导致水从集气瓶中排出，且氢气不易溶于水，所以收集到的水的体积近似等于氢气的体积。(4)装置中有空气存在，生成的氢气不溶于水，在相同温度和压强下，生成的氢气的体积与排出空气的体积相等，所以没有影响。 Ⅱ.2Al　＋6H＋===2Al3+＋3H2↑ 2 mol　　　　　　 　 　3 mol mol　 　 mol Vm＝ L·mol-1。 答案：Ⅰ.(1)2Al＋6H＋===2Al3+＋3H2↑ (2)铝与稀硫酸反应生成的氢气使锥形瓶内气压增大 (3)收集到水的体积 (4)没有　相同温度和压强下，生成氢气的体积与排出空气的体积相等 Ⅱ. L·mol-1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课时质量评价(八) 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．屠呦呦因发现青蒿素治疟疾的新疗法而获得诺贝尔生理学或医学奖，青蒿素的分子式为C15H22O5，相对分子质量是282。下列关于青蒿素的说法正确的是(　　) A．C15H22O5的摩尔质量为282 g B．1个C15H22O5分子的质量约为 g C．1 mol C15H22O5在标准状况下的体积为22.4 L D．含有6.02×1023个碳原子的C15H22O5的物质的量为1 mol B　解析：当质量以克为单位时，摩尔质量和相对分子质量在数值上是相等的，故C15H22O5的摩尔质量为282 g·mol-1，A错误；6.02×1023个C15H22O5的质量约为 282 g，则1个C15H22O5的质量约为 g，B正确；C15H22O5在标准状况下不是气体，1 mol C15H22O5在标准状况下的体积不是22.4 L，C错误；1 mol C15H22O5中含有15 mol碳原子，6.02×1023个碳原子的物质的量为1 mol，因此C15H22O5的物质的量为 mol，D错误。 2．氮化硅(Si3N4)常用作飞船返回舱耐高温结构材料，可由石英和焦炭在高温的N2中通过以下反应制备：3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO。下列说法不正确的是(　　) A．Si3N4中氮元素的化合价为－3价 B．该反应中N2为氧化剂 C．1 mol CO中含有6.02×1024个电子 D．每消耗标准状况下11.2 L的N2，最多生成0.25 mol Si3N4 C　解析：氮元素显负价，硅元素显正价，硅元素的化合价是＋4价，化合物中各元素化合价代数和为0，所以氮元素的化合价为－3价，故A正确；该反应中，N得电子，C失电子，SiO2中各元素化合价不变，所以N2为氧化剂，故B正确；1 mol CO分子含有14 mol电子，约含14×6.02×1023个电子，故C错误；由化学方程式可知，每消耗 2 mol 的N2，生成1 mol Si3N4，则消耗标准状况下11.2 L的N2，即消耗0.5 mol的N2，最多生成0.25 mol Si3N4，故D正确。 3．用NA表示阿伏加德罗常数，下列说法错误的是(　　) A．11.2 L N2含π键数目为NA B．17 g —OH含有的电子数目为9NA C．0.2 mol FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数小于0.2NA D．2.4 g Mg在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2转移的电子个数为0.2NA A　解析：未说明温度、压强，无法根据气体体积计算物质的量，A错误；n＝＝＝1 mol，则1 mol —OH中含有电子数目为9NA，B正确；因为胶体粒子的直径为1～100 nm(1 nm＝10-9m)，所以是几十个Fe(OH)3粒子聚在一起才形成一个胶粒，所以胶体粒子数远小于0.2NA，C正确；Mg在空气中完全燃烧，镁元素化合价从0价升高到＋2 价，因此0.1 mol Mg在空气中完全燃烧生成MgO和Mg3N2，转移的电子数为0.2NA，D正确。 4．一定温度和压强下，用m g的CH4、CO2、O2、SO2四种气体分别吹出四个体积大小不同的气球。下列说法正确的是(　　) A．气球②中装的是O2 B．气球①和气球③中气体分子数相等 C．气球①和气球④中气体物质的量之比为 4∶1 D．气球③和气球④中气体密度之比为2∶1 D　解析：根据阿伏加德罗定律的推论：同温同压下，同质量气体的体积与其摩尔质量成反比。四种气体的摩尔质量的大小关系为M(SO2)>M(CO2)>M(O2)>M(CH4)，所以气球①②③④中的气体分别为SO2、CO2、O2、CH4，A错误；同质量的气体，分子数之比等于其物质的量之比，也等于其摩尔质量的反比，气球①和气球③中气体分子数不相等，气球①和气球④中气体物质的量之比为1∶4，B、C错误；同温同压下，气体的密度与其摩尔质量成正比，气球③和气球④中气体密度之比为2∶1，D正确。 5．(2024·临沂模拟)NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　) A．pH＝12的Ba(OH)2溶液中OH－的数目为0.01NA B．2.3 g Na在空气中燃烧生成Na2O2转移电子个数为0.1NA C．2.24 L CO和CO2的混合气体中含碳原子的数目为0.1NA D．6.0 g SiO2晶体中含硅氧键的数目为0.2NA B　解析：溶液的体积未知，不能计算OH－的物质的量，不能计算 OH－的数目，A项错误；2.3 g Na的物质的量为＝0.1 mol，Na转化成Na2O2，1个Na失去1个电子，则转移电子物质的量为0.1 mol，转移电子数为0.1 NA，B项正确；混合气体所处温度和压强未知，不能用22.4 L·mol-1计算2.24 L CO和CO2混合气体的物质的量，C项错误；1 mol SiO2中含4 mol 硅氧键，6.0 g SiO2的物质的量为＝0.1 mol，含硅氧键的物质的量为0.4 mol，含硅氧键的数目为0.4NA，D项错误。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 6．(2024·菏泽模拟)设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 (　　) A．标准状况下，11.2 L SO2中含有的分子数目为0.5NA B．含4 mol HCl的浓盐酸与足量的二氧化锰共热反应，转移的电子数为2NA C．14 g乙烯和丙烯的混合气体中含有的氢原子数为2NA D．常温常压下，1 mol·L-1的Na2CO3溶液中所含的数目为NA AC　解析：标准状况下，11.2 L SO2中含有的分子数目为×NA mol—1＝0.5NA，故A正确；浓盐酸与二氧化锰共热反应生成氯化锰、氯气和水，随着反应进行，浓盐酸变为不能与二氧化锰共热反应的稀盐酸，则含4 mol HCl的浓盐酸与足量的二氧化锰共热反应，转移的电子数小于2NA，故B错误；乙烯和丙烯的最简式相同，都为CH2，则14 g乙烯和丙烯的混合气体中含有的氢原子数为 ×2×NA mol-1＝2NA，故C正确；溶液的体积未知，且存在水解，所以无法计算1 mol·L-1 Na2CO3溶液中Na2CO3的物质的量和含有的的数目，故D错误。 7．下列有关C2H2和C6H6的说法错误的是(　　) A．二者碳元素的质量分数相同 B．在标准状况下，等体积的两种物质含有的分子数相等 C．等物质的量时，二者质量之比为 D．等质量时，二者完全燃烧消耗相同状况下的氧气的体积C6H6多 BD　解析：C2H2与C6H6的最简式均为CH，故二者碳元素的质量分数相同，A正确；标准状况下，C6H6不是气体，等体积的两种物质的物质的量不相等，所以含有的分子数也不相等，B错误；等物质的量时，二者质量之比为，C正确；二者的最简式相同，则等质量的两种物质完全燃烧消耗相同状况下的氧气的体积相等，D错误。 8．宏观辨识与微观探析是化学学科核心素养之一，以天然气为原料经由合成气(CO、H2)制化学品是目前天然气转化利用的主要技术路线。某制备CH3OH的反应转化关系如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　) A．22.4 L CH4中所含的质子总数为10NA B．1 mol石墨和1 mol金刚石中所含共价键的数目相同 C．1 mol CH4完全分解为C和H2，转移的电子数为NA D．1 mol CH3OH中含有的σ键数为5NA D　解析：没有说明温度和压强，无法计算CH4的物质的量，A错误；1 mol石墨中含1.5 mol C—C，1 mol金刚石中含2 mol C—C，B错误；CH4中碳元素为－4价，则1 mol CH4完全分解为C和H2，转移的电子数为4NA，C错误；CH3OH中含有3个碳氢键，1个碳氧键，1个氧氢键，则1 mol CH3OH中含有的σ键数为5NA，D正确。 三、非选择题 9．C、N、O、S、H都是中学化学中常见的元素。按要求完成下列填空(设NA为阿伏加德罗常数的值)： (1)0.5 mol CH4的质量为____；标准状况下，4.48 L NH3所含分子数为__________。 (2)等物质的量的CH4、NH3和N2三种气体，所含原子数之比为________，等质量的CH4和N2物质的量之比为________。 (3)含有1.806×1024个电子的OH－的物质的量为________；0.5 mol H2O分子中所含质子数与__________个NH3中所含质子数相等。 (4)在标准状况下，由SO2和CO2组成的混合气体为8.96 L，质量为24 g，该混合气体的平均摩尔质量是________，混合气体中CO2的体积分数是________。 解析：(1)0.5 mol CH4的质量为0.5 mol×16 g·mol-1＝8.0 g；标准状况下，4.48 L NH3所含分子数为×NA mol-1＝0.2NA。(2)等物质的量的CH4、NH3和N2三种气体，设CH4、NH3和N2三种气体的物质的量均为1 mol，所含原子数之比为(5×1 mol)∶(4×1 mol)∶(2×1 mol)＝5∶4∶2；质量相等时，n与M成反比，所以等质量的CH4和N2物质的量之比为28 g·mol-1∶16 g·mol-1＝7∶4。(3)含有 1.806×1024个电子的OH－的物质的量为＝0.3 mol；H2O分子中所含质子数与NH3分子中所含质子数相等，0.5 mol H2O分子中所含质子数与0.5NA个NH3中所含质子数相等。(4)在标准状况下，由SO2和CO2组成的混合气体为8.96 L，物质的量为＝0.4 mol，质量为24 g ，该混合气体的平均摩尔质量是＝60 g·mol-1；设混合气体中SO2物质的量为x，CO2物质的量为y，则x＋y＝0.4 mol，64 g·mol-1 ×x＋44 g·mol-1×y＝24 g，解得x＝0.32 mol，y＝0.08 mol，相同条件下气体的体积之比等于物质的量之比，所以混合气体中CO2的体积分数是×100%＝20%。 答案：(1)8.0 g　0.2NA　(2)5∶4∶2　7∶4 (3)0.3 mol　0.5NA　(4)60 g·mol-1　20% 10．某中学有甲、乙两个探究性学习小组，他们拟用小颗粒的铝铜合金与足量的稀硫酸反应测定通常状况(约20 ℃、1.01×105 Pa)下的气体摩尔体积(Vm)。 Ⅰ.甲组同学拟设计如图1所示的装置来完成实验。 (1)写出装置Ⅰ中发生反应的离子方程式：________________________ ____________________________________________________________。 (2)实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻旋开其活塞，一会儿后发现稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中。请帮助他们分析其原因：____________________________________________________________ ___________________________________________________________。 (3)实验结束时，生成氢气的体积近似等于_________________________ ____________________________________________________________。 (4)锥形瓶中残存的氢气对实验结果是否有影响：____________(填“有”“没有”或“不能判断”)，简述理由：____________________ _________________________________________________________。 Ⅱ.乙组同学仔细分析了甲组同学的实验装置后，认为稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶中的空气排出，使所测氢气的体积偏大；实验结束后，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气的体积偏小，于是他们设计了如图2所示的实验装置。 实验中准确测定出4个数据，如表所示： 项目 实验前 实验后 铝铜合金质量/g m1 m2 量液管(C)中液体体积/mL V1 V2 (注：量液管大刻度在上方，小刻度在下方) 利用上述数据计算通常状况下的气体摩尔体积Vm＝__________。 解析：Ⅰ.(1)铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，其离子方程式为2Al＋6H＋===2Al3+＋3H2↑。(2)铝与稀硫酸反应生成的氢气使锥形瓶内压强增大，锥形瓶内的压强大于大气压，所以稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中。(3)气体产生的压强导致水从集气瓶中排出，且氢气不易溶于水，所以收集到的水的体积近似等于氢气的体积。(4)装置中有空气存在，生成的氢气不溶于水，在相同温度和压强下，生成的氢气的体积与排出空气的体积相等，所以没有影响。 Ⅱ.2Al　＋6H＋===2Al3+＋3H2↑ 2 mol　　　　　　 　 　3 mol mol　 　 mol Vm＝ L·mol-1。 答案：Ⅰ.(1)2Al＋6H＋===2Al3+＋3H2↑ (2)铝与稀硫酸反应生成的氢气使锥形瓶内气压增大 (3)收集到水的体积 (4)没有　相同温度和压强下，生成氢气的体积与排出空气的体积相等 Ⅱ. L·mol-1 学科网（北京）股份有限公司 $$