内容正文:
第1章 物质的量
第1讲 物质的量 气体摩尔体积
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第1章 物质的量
1
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考点一
01
考点二
02
感悟高考真题
04
知能达标训练
05
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第1章 物质的量
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第1章 物质的量
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考点一 物质的量、摩尔质量
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第1章 物质的量
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原子
离子
6.02×1023
6.02×1023 mol-1
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第1章 物质的量
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单位物质的量
M
g·mol-1
g/mol
相对分(原)子质量
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第1章 物质的量
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考点二 气体摩尔体积、阿伏加德罗定律
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第1章 物质的量
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L·mol-1(或L/mol)
22.4 L·mol-1
n·Vm
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分子数
物质的量
N1∶N2
ρ1∶ρ2
n1∶n2
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感悟高考真题
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答案 A
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知能达标训练
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第1章 物质的量
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第1章 物质的量
1
[课程标准]
1.了解物质的量(n)及其单位摩尔(mol)、摩尔质量(M)、气体摩尔质量(Vm)、阿伏加德罗常数(NA)的含义。2.能根据标准状况下微粒(原子、分子、离子等)物质的量、数目、气体体积之间的相互关系进行有关计算。
1.物质的量、阿伏加德罗常数
(1)基本概念间的关系
eq \f(N,NA)
(2)规范表示方法
2.摩尔质量
n=eq \f(m,M)
正确的打“√”,错误的打“×”。
1.物质的量是表示微粒数目多少的物理量( )
2.2 mol H2O的摩尔质量是1 mol H2O的摩尔质量的2倍( )
3.1 mol O2的质量与它的相对分子质量相等( )
4.12 g 12C中所含碳原子的数目约为6.02×1023( )
5.1 mol OH-的质量为17 g·mol-1( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.×
物质的量计算
1.“可燃冰”是由水和甲烷在一定条件下形成的类冰结晶化合物。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的值为__________。
答案 160 g·mol-1 8
2.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的值,试计算12.2 g该晶体中含氧原子数约为________,氢原子的物质的量约为________mol。
答案 0.33NA 0.26
计算、判断物质中所含指定微粒数目的技巧
弄清楚微粒与所给物质的关系:原子(电子)的物质的量=分子(或特定组合)的物质的量×1个分子(或特定组合)中所含这种原子(电子)的个数。
1.气体摩尔体积
eq \f(V,Vm)
eq \f(V,n)
2.阿伏加德罗定律
(1)定律:同温、同压下,同体积的任何气体具有相同的__________或____________。
(2)推论
①同温、同压下:
气体的体积之比等于分子数之比:V1∶V2=__________。
气体的摩尔质量之比等于密度之比:M1∶M2=__________。
②同温、同体积下:气体的压强之比等于物质的量之比:p1∶p2=__________。
正确的打“√”,错误的打“×”。
1.22 g CO2气体的体积为11.2 L( )
2.标准状况下,11.2 L SO3中含有的原子数为2NA( )
3.同温、同体积的条件下,等质量的SO2和O2的压强之比为2∶1( )
4.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( )
5.相同体积的CO和N2,二者含有的原子数相同( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.×
n=eq \f(N,NA)=eq \f(m,M)=eq \f(V,Vm)关系的应用
1.有以下四种物质:①标准状况下,11.2 L 二氧化碳 ②8 g氢气 ③1.204×1024个氮气分子 ④4 ℃时18 mL水(ρ=1 g·cm-3)。完成下列填空:
它们所含分子数最多的是________(填序号,下同),所含原子数最多的是________,质量最大的是________,所含电子数最多的是________。
答案 ② ② ③ ③
以物质的量为中心计算的思维流程
相对分子质量的计算
2.(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)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)。
解析 (1)M=ρ×Vm=2.857 g·L-1×22.4 L·mol-1≈64 g·mol-1。
(2)因为NH4HCO3(s)eq \o(=====,\s\up17(△))NH3(g)+CO2(g)+H2O(g),①eq \x\to(M)(混)=2d g·mol-1⇒n(混)=eq \f(m,2d) mol⇒M(NH4HCO3)=3×2d g·mol-1=6d g·mol-1。②eq \x\to(M)(混)=22.4ρ g·mol-1。
③n(NH3)∶n(CO2)∶n(H2O)=a%∶b%∶c%,eq \x\to(Mr)(混)=17a%+44b%+18c%。
答案 (1)64 SO2
(2)①eq \f(m,2d) mol 6d g·mol-1 ②22.4ρ g·mol-1 ③17a%+44b%+18c%
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=eq \f(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=eq \f(mNA,N)。
(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eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(D=\f(ρ1,ρ2))):D=eq \f(M1,M2)。
(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)。
阿伏加德罗定律及其应用
3.(2024·衡水模拟)下列说法不正确的是( )
A.温度相同、体积相同的O2(g)和N2(g)分子数相同
B.等温等压下,SO2气体与CO2气体的密度之比等于16∶11
C.温度和容积相同的两气罐中分别盛有5 mol O2(g) 和2 mol N2(g),两容器中的压强之比等于5∶2
D.等温等压条件下,5 mol O2(g)和2 mol H2(g)的体积之比等于5∶2
解析 A项压强没有确定,错误;B项等温等压下,SO2气体与CO2气体的密度之比等于其相对分子质量之比为64∶44=16∶11,正确;C项温度和容积相同的两气罐中的压强之比等于其物质的量之比,即5∶2,正确;D项等温等压条件下,两气体的体积之比等于其物质的量之比,即5∶2,正确。
答案 A
4.三种气体X、Y、Z的相对分子质量关系为M(X)<M(Y)=0.5M(Z)。按要求回答下列问题。
(1)当三种气体的分子数相同时,质量最大的是________。
(2)同温同压下,同质量的三种气体,气体密度最小的是________。
(3)同温下,体积相同的两容器分别充入2 g Y气体和1 g Z气体,则压强p(Y)∶p(Z)=________。
解析 (1)当物质的量相同时,相对分子质量越大,质量越大。
(2)相对分子质量越小,密度越小。
(3)eq \f(pY,pZ)=eq \f(\f(2 g,MY),\f(1 g,MZ))=eq \f(2 g,MY)×eq \f(MZ,1 g)=eq \f(4,1)。
答案 (1)Z (2)X (3)4∶1
应用阿伏加德罗定律解题的一般思路
第一步,分析“条件”:分析题干中的条件,找出相同与不同。
第二步,明确“要求”:分析题目要求,明确所要求的比例关系。
第三步,利用“规律”:利用阿伏加德罗定律及其推论,根据条件和要求进行判断。
1.(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.0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA
B.标准状况下,2.24 L SO3中电子的数目为 4.00NA
C.1.0 L pH=2的H2SO4溶液中H+的数目为0.02NA
D.1.0 L 1.0 mol·L-1的Na2CO3溶液中COeq \o\al(2-,3)的数目为1.0NA
解析 异丁烷的结构式为,1 mol 异丁烷分子含有13NA共价键,所以0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA,A正确;标准状况下,SO3为固态,不能计算出2.24 L SO3的物质的量,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+)=0.01 mol/L,则1.0 L pH=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COeq \o\al(2-,3)会发生水解,所以1.0 L 1.0 mol/L的Na2CO3溶液中COeq \o\al(2-,3)的数目小于1.0NA,D错误。
2.(2023·辽宁卷)我国古代四大发明之一黑火药的爆炸反应为:S+2KNO3+3C===K2S+N2↑+3CO2↑。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.11.2 L CO2含π键数目为NA
B.每生成2.8 g N2转移电子数目为NA
C.0.1 mol KNO3晶体中含离子数目为0.2NA
D.1 L 0.1 mol·L-1K2S溶液中含S2-数目为0.1NA
解析 CO2分子含有2个π键,题中没有指明CO2所处状况,气体摩尔体积未知,无法计算π键个数,A项错误;2.8 g N2的物质的量n=eq \f(m,M)=eq \f(2.8,28) mol=0.1 mol,生成1 mol N2转移的电子数为12NA,则0.1 mol N2转移的电子数为1.2NA,B项错误;0.1 mol KNO3晶体含有离子为0.1 mol K+、0.1 mol NOeq \o\al(-,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 C
3.(2022·全国甲卷)NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.25 ℃,101 kPa下,28 L氢气中质子的数目为2.5NA
B.2.0 L 1.0 mol·L-1 AlCl3溶液中,Al3+的数目为2.0NA
C.0.20 mol苯甲酸完全燃烧,生成CO2的数目为1.4NA
D.电解熔融CuCl2,阴极增重6.4 g,外电路中通过电子的数目为0.10NA
解析 25 ℃、101 kPa不是标准状况,不能用标况下的气体摩尔体积计算氢气的物质的量,故A错误;Al3+在溶液中会发生水解生成Al(OH)3,因此2.0 L 1.0 mol/L的AlCl3溶液中Al3+数目小于2.0NA,故B错误;苯甲酸燃烧的化学方程式为C6H5COOH+eq \f(15,2)O2eq \o(——→,\s\up17(点燃))7CO2+3H2O,1 mol苯甲酸燃烧生成7 mol CO2,则0.2 mol苯甲酸完全燃烧生成1.4 mol CO2,数目为1.4NA,故C正确;电解熔融CuCl2时,阳极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,阴极反应为Cu2++2e-===Cu,阴极增加的重量为Cu的质量,6.4 g Cu的物质的量为0.1 mol,根据阴极反应可知,外电路中通过电子的物质的量为0.2 mol,数目为0.2NA,故D错误。
答案 C
4.(2021·山东卷)X、Y均为短周期金属元素,同温同压下,0.1 mol X的单质与足量稀盐酸反应,生成H2体积为V1 L;0.1 mol Y的单质与足量稀硫酸反应,生成H2体积为V2 L。下列说法错误的是( )
A.X、Y生成H2的物质的量之比一定为eq \f(V1,V2)
B.X、Y消耗酸的物质的量之比一定为eq \f(2V1,V2)
C.产物中X、Y化合价之比一定为eq \f(V1,V2)
D.由eq \f(V1,V2)一定能确定产物中X、Y的化合价
解析 同温同压下,气体体积之比等于其物质的量之比,因此X、Y生成H2的物质的量之比一定为eq \f(V1,V2),故A正确;X、Y反应过程中消耗酸的物质的量之比为eq \f(a,b),因eq \f(\f(a,2),b)=eq \f(10V1,10V2)=eq \f(V1,V2),因此eq \f(a,b)=eq \f(2V1,V2),故B正确;产物中X、Y化合价之比为eq \f(a,2b),由B项可知eq \f(a,2b)=eq \f(V1,V2),故C正确;因短周期金属单质与盐酸或稀硫酸反应时,生成的盐中金属元素化合价有+1、+2、+3三种
情况,因此存在a=1、2、3,b=0.5、1的多种情况,由eq \f(a,b)=eq \f(2V1,V2)可知,当a=1,b=0.5时,eq \f(V1,V2)=1,当a=2,b=1时,eq \f(V1,V2)=1,两种情况下X、Y的化合价不同,因此根据eq \f(V1,V2)可能无法确定X、Y的化合价,故D错误。
答案 D
$$