第1章 第4讲 物质的量气体摩尔体积 -【名师大课堂】2025年新高考化学艺术生总复习必备

第4讲 物质的量 气体摩尔体积 考点一 物质的量、摩尔质量 1.物质的量、阿伏加德罗常数 (1)基本概念间的关系 物质的量(n) 七大基本物理量之一,表示含有 一定数目粒子的集合体 单体 摩尔(mol) ↓ 1mol粒子集合体所含的粒子数 约为 6.02×1023 测定 阿伏加德罗 常数(NA) ↓ 1mol任何物质所含的粒子数叫做 阿伏加德罗常数,符号为NA, NA ≈ 6.02×1023mol-1 (2)物质的量的规范表示方法 x mol H2O 􀪋􀪋 􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋 ↓ ↓ ↓ 数值 单位 指定微粒符号或微粒名称 (3)阿伏加德罗常数的理解 阿伏加德罗常数与6.02×1023mol-1是常数 与近似值的关系,不能将阿伏加德罗常数与 6.02×1023mol-1等 同,就 像 不 能 将 π与 3.14等同一样。 (4)物质的量与微粒个数、阿伏加德罗常数 之间的关系为 n=NNA 。 2.摩尔质量(M) (1)摩尔质量指 单位物质的量的物质所 具有的质量 ,其符号为 M,单位为 g· mol-1 。 (2)数值:以 g·mol-1 为单位时,任何粒 子的摩尔质量在数值上等于该微粒的 相 对分子(或原子)质量 。 (3)摩尔质量与物质的量、物质的质量之间 的关系为n= mM 。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 1.理清物质的量、质量和微粒数目之间的换算 关系 (1)n、NA、N 之间的关系:n= N NA 。 (2)n、m、M 之间的关系:n=mM 。 2.明确摩尔质量、相对分子质量及质量的异同 (1)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18g·mol-1,H2O的相对分子 质量为18,1molH2O的质量为18g。 (2)当摩尔质量以g·mol、质量以g为单位 时,三者在数值上相等。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 520 (2023·全国甲卷)NA 为阿伏加德罗常 数的值。下列叙述正确的是 ( ) A.0.50mol异丁烷分子中共价键的数目为 6.5NA B.标准状况下,2.24LSO3 中电子的数目 为4.00NA C.1.0LpH=2的 H2SO4 溶液中 H+的数 目为0.02NA D.1.0L1.0mol·L-1的 Na2CO3 溶液中 CO2-3 的数目为1.0NA (2024·安徽卷)地球上的生物氮循环 涉及多种含氮物质,转化关系之一如图所示 (X、Y均为氮氧化物),羟胺(NH2OH)以中 间产物的形式参与循环。常温常压下,羟胺 易潮解,水溶液呈碱性,与盐酸反应的产物 盐酸羟胺{[NH3OH]Cl}广泛用于药品、香 料等的合成。 已知25 ℃时,Ka(HNO2)=7.2×10-4, Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Kb(NH2OH)= 8.7×10-9。 NA 是阿伏加德罗常数的值。下列说法正 确的是 ( ) A.标准状况下,2.24LX和Y混合气体中 氧原子数为0.1NA B.1L0.1mol·L-1NaNO2 溶液中Na+和 NO-2 数均为0.1NA C.3.3gNH2OH 完全转化为 NO-2 时,转 移的电子数为0.6NA D.2.8gN2 中含有的价电子总数为0.6NA 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 考点二 气体摩尔体积、阿伏加德罗定律 1.气体摩尔体积(Vm) (1)影响物质体积大小的因素 (2)含义:单位物质的量的气体所占的体积, 单位为 L·mol-1 ,标准状况下,Vm 约 为 22.4L·mol-1 。 (3)基本关系式:n=VVm =mM= N NA 。 (4)影响因素:气体摩尔体积的数值不是固 定不变的,它决定于气体所处的 温度 和 压强 。 2.阿伏加德罗定律及其推论 (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 数目的粒子(或气体的物质的量相同)。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 620 (2)阿伏加德罗定律的推论 相同条件 推论公式 语言叙述 T、p相同 n1 n2 = V1 V2 同温、同压下,气体的体 积与其物质的量成正比 T、V 相同 p1p2 = n1 n2 温度、体积相同的气体, 其压强与其物质的量成 正比 续表 T、p相同 ρ1 ρ2 = M1 M2 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 [注意] 对于同一种气体,当压强相同时, 密度与温度成反比例关系。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 1.气体体积与气体摩尔体积 (1)气体体积与气体摩尔体积是两个不同的 概念,使用时要避免混淆。如标准状况下, 1molO2 的体积是22.4L,O2 的气体摩尔 体积是22.4L·mol-1。 (2)使 用22.4L·mol-1时 应 该 注 意 的 问题: ①条件必须是标准状况(0℃,101kPa)。 ②物质必须是气体,可以是单一气体也可以 是混合气体。 (3)条件对气体摩尔体积的影响 温度与压强都影响气体的体积,不同温度和 压强下,气体摩尔体积的数值可能不同。改 变温度和压强,在非标准状况下气体摩尔体 积也可能是22.4L·mol-1。 2.气体摩尔质量计算的五种常用方法 (1)根据标准状况下气体的密度(ρ):M=ρ ×22.4L·mol-1。 (2)根据气体的相对密度(D=ρ1 ρ2 ):M1 M2 =D。 (3)根 据 物 质 的 质 量 (m)和 物 质 的 量 (n):M=mn 。 (4)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= NA·m N 。 (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%+……,其中 a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量 分数(或体积分数)。 3.阿伏加德罗常数考查中的5个关注点 关注点 具体阐释 反应环境 及物质 状态 在涉及用n= V 22.4L·mol-1 进行计 算时,一要看气体是否在标准状况下, 不在标准状况下无法直接使用该公式; 二要看物质在标准状况下时是否为气 态,若不为气态也无法使用该公式,如 HF、CCl4、己烷等在标准状况下为液 态,常作为命题的干扰因素迷惑考生 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 720 续表 微观结构 注意考查的微粒类型,熟悉物质的微观 结构,弄清楚微粒中相关粒子数(质子 数、中子数、电子数等)之间的关系。常 涉及稀有气体 He、Ne等单原子分子, Cl2、N2、O2、H2 等双原子分子及 O3、 P4、18O2、D2O、Na2O2、CH4、CO2 等。 还要 注 意 对 化 学 键 数 目 的 考 查,如 1mol石墨、金刚石、SiO2、P4 中的共价 键 数 目 分 别 是 1.5NA、2NA、 4NA、6NA 溶液中 粒子数目 注意:(1)是否有离子的水解;(2)是否 有弱电解质的电离;(3)是否知道溶液 的体积;(4)考虑水的电离;(5)考虑水 分子的存在 续表 氧化 还原反应 (1)同一种物质在不同反应中作氧化 剂、还原剂的判断。 ①Cl2 和Fe、Cu等反应,Cl2 只作氧化 剂,则Cl2 和NaOH(或 H2O)反应,Cl2 既作氧化剂,又作还原剂。Cl2 与 H2O 反应可逆,与NaOH反应不可逆。 ②Na2O2与CO2或 H2O反应,Na2O2 既作氧化剂,又作还原剂,而Na2O2 与 SO2反应,Na2O2只作氧化剂。 (2)量不同,所表现的化合价不同。如 Fe和 HNO3 反 应,Fe不 足 时,生 成 Fe3+,Fe过量时,生成Fe2+。 (3)氧化剂或还原剂不同,所表现的化 合价 不 同。如 Cu 和 Cl2 反 应 生 成 CuCl2,而Cu和S反应生成Cu2S。 (4)注意氧化还原的顺序。如Cl2 通入 FeI2溶液中,Cl2应先氧化I- 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 下列有关叙述正确的是 ( ) ①标准状况下,1LHCl和1LH2O的物质 的量相同 ②标准状况下,1gH2 和22g CO2 的体积相同 ③标准状况下,28gNO 的体积约为22.4L ④两种物质的物质的 量相同,则它们在标准状况下的体积也相同 ⑤在同温同体积时,气体的物质的量越 大,则压强越大 ⑥同温同压下,气体的密 度与气体的相对分子质量成正比 A.①③④ B.③⑤⑥ C.②⑤⑥ D.②④⑤ (双选)一个密闭容器,中间有一可自由 滑动的隔板(厚度不计)将容器分成两部分, 当左边充入lmolN2,右边充入一定量的 CO时,隔 板 处 于 如 图 位 置(保 持 温 度 不 变)。下列说法正确的是 ( ) A.右边与左边分子数之比为4∶1 B.右侧CO的质量为7g C.右侧气体密度是相同条件下氢气密度的 14倍 D.若改变右边 CO 的充入量而使隔板处 于容器正中间,保持温度不变,则应充入 0.2molCO 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 820 转化可知,反应Ⅰ中只有S元素被氧化,反应Ⅱ中 As、S 元素均被氧化,B项错误;根据反应物和产物及氧化还原 反应 规 律 可 知,反 应Ⅰ为2As2S3+6O2+3H2O 􀪅􀪅 2As2O3+3H2S2O3,反应Ⅱ为 As2S3+7O2+6H2O􀪅􀪅 2H3AsO4+3H2SO4,则参加反应的 n(O2) n(H2O) :Ⅰ>Ⅱ,C 项错误;根据反应Ⅰ、Ⅱ可知,1molAs2S3 发生反应时, 两反应转移的电子分别为12mol和28mol,个数之比为 3∶7,D项正确。 例2 C 由图示可知,过程Ⅰ中NO-2 转化为NO,氮元素 化合价由+3价降低到+2价,NO-2 作氧化剂,被还原, 发生还原反应,A错误;由图示可知,过程Ⅰ为NO-2 在酶 1的作用下转化为NO和 H2O,依据得失电子守恒、电荷 守恒和 原 子 守 恒 可 知,反 应 的 离 子 方 程 式 为:NO-2 + 2H++e- 酶1 􀪅􀪅NO+H2O,生成1molNO,a过程转移 1mole-,过程Ⅱ为NO和NH+4 在酶2的作用下发生氧 化还原反应生成 H2O和N2H4,依据得失电子守恒、电荷 守恒 和 原 子 守 恒 可 知,反 应 的 离 子 方 程 式 为:2NO+ 8NH+4 酶2 􀪅􀪅2H2O+5N2H4+8H+,消耗1molNO,b过 程转移4mole-,转移电子数目不相等,B错误;由图示可 知,过程Ⅱ发生反应的参与反应的离子方程式为:2NO+ 8NH+4 酶2 􀪅􀪅2H2O+5N2H4+8H+,n(NO)∶n(NH+4 )= 1∶4,C正确;由图示可知,过程Ⅲ为N2H4 转化为N2 和 4H+、4e-,反应的离子方程式为:N2H4􀪅􀪅N2+4H++ 4e-,过程Ⅰ-Ⅲ的总反应为:2NO-2 +8NH+4 􀪅􀪅5N2↑ +4H2O+24H++18e-,D错误;答案选C。 微专题1 整合有效信息书写氧化 还原反应方程式 专题精练 1.(1)3Mn2++2MnO-4 +2H2O􀪅􀪅5MnO2↓+4H+ (2)3Na2SO4+8C 高温 􀪅􀪅3Na2S+4CO↑+4CO2↑ (3)SO2-3 +I2+H2O􀪅􀪅2I-+SO2-4 +2H+ (4)2P4+3Ba(OH)2+6H2O 􀪅􀪅3Ba(H2PO2)2+ 2PH3↑ 2.答案:(1)Cu+H2O2+2H+􀪅􀪅Cu2++2H2O (2)4Ag+4NaClO+2H2O􀪅􀪅4AgCl+4NaOH+O2↑ 会释放出氮氧化物(或NO、NO2)造成环境污染 解析:(1)铜 在 酸 性 溶 液 中 加 入 H2O2,会 被 氧 化 生 成 Cu2+,离 子 方 程 式 为 Cu+H2O2+2H+ 􀪅􀪅Cu2+ + 2H2O。(2)已知产物为 AgCl、NaOH和O2,所以反应的 化学 方 程 式 为 4Ag+4NaClO+2H2O 􀪅􀪅4AgCl+ 4NaOH+O2↑;若利用硝酸溶解金属银,会生成有毒的 气体NO、NO2,造成环境污染。 第4讲 物质的量 气体摩尔体积 考点一 经典例题剖析 例1 A 异丁烷的结构简式是 HC(CH3)3,含13个共价 键,故0.50mol异 丁 烷 分 子 中 共 价 键 的 数 目 为13× 0.5NA=6.5NA,A正确;标准状况下SO3 为固体,不能 用标准状况下的气体摩尔体积计算其物质的量,B错误; 1.0LpH=2的 H2SO4 溶 液 中 n(H+)=1.0L× 10-2mol·L-1=0.01mol,H+的数目为0.01NA,C错 误;Na2CO3溶液中CO2-3 部分水解,故1.0L1.0mol·L-1 的Na2CO3溶液中CO2-3 的数目少于1.0NA,D错误。 例2 A NO-2 中N的化合价为+3价,被还原得到X,X 继续被还原得到Y,Y继续被还原得到N2,由题目信息得 X、Y均为氮氧化物,则X中N元素为+2价,Y中 N元 素为+1价,所以X为NO,Y为N2O,标准状况下,2.24 L的X、Y混合气体的物质的量为0.1mol,氧原子的数目 为0.1NA,A正确;NaNO2 溶液中 NO-2 会发生水解反 应,数目小于0.1NA,B错误;NH2OH 转化为 NO-2 ,N 的化合价由-1价升高到+3价,3.3gNH2OH的物质 的量为0.1mol,转移电子数目为0.1mol×4NAmol-1 =0.4NA,C错误;N的价电子排布式为2s22p3,价电子 数为5,2.8gN2的物质的量为0.1mol,价电子总数为 0.1mol×5×2NAmol-1=NA,D错误。 考点二 经典例题剖析 例1 C 标准状况下,1LHCl的物质的量为 1L 22.4L·mol-1 , 但标准状况下水为液体,不能利用气体摩尔体积来计算 其物质的量,①错误;标准状况下,1gH2 的物质的量为 1g 2g·mol-1 =0.5mol,22gCO2的物质的量为 22g 44g·mol-1 =0.5mol,气体的物质的量相同,其体积也相同,②正确; 标准状况下,28gNO的体积为 2830g·mol-1 ×22.4L· mol-1≈20.9L,③错误;两种物质只有都是气体且物质 的量相同时,它们在标准状况下的体积才相同,即物质的 状态不确定,体积可能相同,也可能不同,④错误;由pV =nRT 可知,同温同体积时,气体的压强与物质的量成正 比,即气体的物质的量越大,压强越大,⑤正确;由pM= ρRT 可知,同温同压下,气体的密度与气体的相对分子质 量成正比,⑥正确。 例2 BC 左、右两侧气体温度、压强相同,相同条件下,体 积之比等于物质的量之比,左、右体积之比为4∶1,则左、 右气体物质的量之比为4∶1,所以右侧气体物质的量= 1 4mol=0.25mol ,质量为7.0g,故A错误,B正确;相同 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 —303— 条件下气体密度与其摩尔质量成正比,则右侧气体密度 是相同条件下氢气密度的28 2=14 倍,故C正确;相同条 件下气体体积与物质的量成正比,隔板处于容器正中间 时,左右两侧气体的物质的量相等,则需要充入CO的物 质的量为:1mol-0.25mol=0.75mol,故D错误。 第5讲 物质的量浓度 考点一 经典例题剖析 例1 B 气体的物质的量为 V22.4mol ,所得溶液的质量为 V 22.4×M+100 g,则此溶液的物质的量浓度为 V22.4mol ÷ V22.4×M+100 g÷1000ρg·L-1 = 1000VρMV+2240 mol·L-1。 例2 AC 稀释前后溶液中溶质质量不变,100mL稀硫酸 中含溶质为10mL×1.4g/mL×50%=7g,稀硫酸属于 混合物,该稀硫酸既不是电解质、也不是非电解质,A正 确;上述稀释后溶液的密度不知,所以无法求所需要的蒸 馏水的质量,且体积不能加和,B错误;50%的硫酸溶液中 溶质的物质的量浓度为1000×1.4×50% 98 mol /L=7.14 mol/L,C正确;俯视容量瓶颈刻度线定容,液面在刻度线 下方,溶液体积偏小,由c=nV 可知所配溶液的浓度偏高, 故D错误。 考点二 经典例题剖析 例1 C 密度为1.84g·mL-1、质量分数为98%的浓硫酸, 物质的量浓度为1000mL·L -1×1.84g·mL-1×98% 98g·mol-1 = 18.4mol·L-1,配制180mL2mol·L-1的稀硫酸,应选 择250mL容量瓶,设需要浓硫酸体积为V,则依据溶液稀释 规律得18.4mol·L-1×V=250mL×2mol·L-1,V≈ 27.2mL,A错误;浓硫酸稀释的正确操作为将浓硫酸沿 着烧杯壁缓缓注入水中,同时用玻璃棒不断搅拌,B错误; 转移、洗涤的正确操作为将溶液转移到容量瓶中,用蒸馏 水洗涤烧杯和玻璃棒,洗涤液转入容量瓶,重复操作2~3 次,C正确;容量瓶不可用于贮存溶液,定容、摇匀后,应 将溶液转移至试剂瓶中,并贴上标签,注明溶液成分及浓 度等,D错误。 例2 D 500 mL0.10 mol·L-1 Na2S2O3 溶 液 中 Na2S2O3 的质量=cVM=0.5L×0.10mol·L-1×158g ·mol-1=7.9g,用 托 盘 天 平 称 取7.9gNa2S2O3· 5H2O时,7.9gNa2S2O3·5H2O中 Na2S2O3 的质量为 7.9g×158g ·mol-1 248g·mol-1 ≈5.0g,n的值偏小,浓度偏低,故 A不符合题意;定容时,仰视容量瓶刻度线,会使V 的值 偏大,根据c=nV 分析,浓度偏低,故B不符合题意;没有 用蒸馏水洗涤转移后的烧杯和玻璃棒,会使n的值偏小, 浓度偏低,故C不符合题意;用Na2S2O3溶液润洗过的容 量瓶配制溶液,会使n 的值偏大,浓度偏高,故 D符 合 题意。 微专题2 突破阿伏加德罗常数正误 判断的“五大陷阱” 对点训练 1.(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× 2.(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× 3.(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× 4.(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× 5.(1)√ (2)× (3)× (4)× 专题精练 1.C CO2分子含有2个π键,题中没有说是标况条件下, 气体摩尔体积未知,无法计算π键个数,A项错误;2.8g N2 的物质的量n= m M= 2.8 28 mol=0.1mol1molN2 生成 转移的电子数为12NA,则0.1molN2 转移的电子数为 1.2NA,B项错误;0.1molKNO3 晶体含有离子为 K+、 NO-3 ,含有离子数目为0.2NA,C项正确;因为S2-水解 使溶液中S2-的数目小于0.1NA,D项错误;答案选C。 2.A 异丁烷的结构式为 CH3C H CH3 CH3 1mol异丁烷分 子含有13NA 共价键,所以0.50mol异丁烷分子中共价 键的数目为6.5NA,A正确;在标准状况下,SO3 状态为 固态,不能计算出2.24LSO3物质的量,故无法求出其电 子数目,B错误;pH=2的硫酸溶液中氢离子浓度为c (H+)=0.01mol/L,则1.0LpH=2的硫酸溶液中氢离 子数目为0.01NA,C错误;Na2CO3 属于强碱弱酸盐,在 水溶液中CO2-3 会发生水解,所以1.0L1.0mol/L的 Na2CO3溶液中 CO2-3 的 数 目 小 于1.0NA,D错 误;故 选A。 第二章 海水中的重要元素 第6讲 钠及其化合物 考点一 经典例题剖析 例1 B 钠是活泼的金属,投入盐溶液中首先与水反应生 成氢氧化钠和氢气,因此两溶液中均没有金属单质析出, A错误;CuSO4溶液中最终有蓝色沉淀氢氧化铜生成,B 正确;FeSO4溶液中首先产生氢氧化亚铁白色沉淀,最终 转化为红褐色沉淀氢氧化铁,C错误;钠在溶液中反应的 剧烈程度与溶液中的氢离子浓度有关,不能确定两溶液 中的氢离子浓度,因此不能比较二者反应的剧烈程度,D 错误。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 —403—