内容正文:
第二章 化学计量与简单计算
第5讲 物质的量 气体摩尔体积
【高考考向预测】
近三年高考物质的量与气体摩尔体积为化学必考基础考点,选填题型高频考查,核心围绕物质的量基本计算、微粒数目判断、气体摩尔体积适用条件、阿伏伽德罗定律及推论应用,常结合物质结构、氧化还原反应、电解质电离综合设题;预测2027 年依旧稳定考查,命题更侧重限定状态与反应情境下的数值判断,强化非标况气体判断、可逆反应与盐类水解带来的微粒数目偏差考查,侧重公式灵活换算与常见易错陷阱辨析,注重运算严谨性与概念精准把控。
【核心梳理●明考点】
考点一 物质的量 摩尔质量
1.物质的量
(1)概念:表示含有一定数目粒子的集合体的物理量。
(2)单位:摩尔(mol)。
(3)阿伏加德罗常数:指1 mol任何粒子的粒子数,符号为NA,通常用6.02×1023 mol-1表示。
(4)公式:n=。
2.摩尔质量
(1)概念:单位物质的量的物质所具有的质量。
(2)单位:g·mol-1(或g/mol)。
(3)当粒子的摩尔质量以g·mol-1为单位时,在数值上等于该粒子的相对分子(或原子)质量。
(4)公式:M=。
1.相同质量的CO与N2所含分子数、原子数均相同( )
2.H2O的摩尔质量与它的相对分子质量相等( )
3.2 mol水的摩尔质量是1 mol水的摩尔质量的2倍( )
4.1 mol S的质量为96 g·mol-1( )
5.17 g —OH与17 g OH-所含电子数均为10NA( )
6.1 mol任何物质都含有约6.02×1023个原子( )
【答案】1.√ 2.× 3.× 4.× 5.× 6.×
质量、物质的量与微粒数目之间的换算
1.CO2的减排已经引起国际社会的广泛关注,我国科学家实现了CO2高选择性、高稳定性加氢合成甲醇(CH3OH)。设NA为阿伏加德罗常数的值。
(1)CH3OH的摩尔质量为 g·mol-1。
(2)0.2 mol H2O中所含原子的数目为 ,所含质子数为 。
(3) g水中所含氢原子的数目与1 mol CH3OH所含氢原子数相同。
(4)含0.1NA个O原子的CO2中所含电子数为 。
【答案】(1)32 (2)0.6NA 2NA (3)36 (4)1.1NA
【解析】(1)CH3OH的相对分子质量为12+3+16+1=32,其摩尔质量为32 g·mol-1;(2)1个H2O分子中含有3个原子,则0.2 mol H2O中所含原子的物质的量为3×0.2 mol=0.6 mol,其数目为0.6NA;1个H2O中含有10个质子,则0.2 mol H2O中所含质子的物质的量为10×0.2 mol=2 mol,其数目为2NA;(3)1 mol CH3OH所含氢原子的物质的量为4×1 mol=4 mol,含4 mol氢原子的水的物质的量为2 mol,其质量为2 mol×18 g·mol-1=36 g;(4)1个CO2分子含有22个电子,含0.1NA个O原子的CO2的物质的量为0.05 mol,则含有1.1 mol电子,故所含电子数为1.1NA。
2.顺铂[化学名称为顺二氯二氨合铂(Ⅱ),化学式为PtCl2(NH3)2,相对分子质量为300]一片顺铂药片所含顺铂的质量为0.3 mg,那么:
(1)一片顺铂药片中顺铂的物质的量是 。
(2)一片顺铂药片中顺铂所含氮原子的物质的量和个数各是多少 、 。
【答案】(1)1×10-6 mol (2)2×10-6 mol 2×10-6NA或1.204×1018
【解析】(1)n(顺铂)==1×10-6 mol;(2)氮原子的物质的量:n(N)=2n(顺铂)=1×10-6 mol×2=2×10-6 mol;氮原子的个数:N=n·NA=2×10-6NA=2×10-6 mol×6.02×1023 mol-1=1.204×1018。
3.12.4 g Na2R含Na+ 0.4 mol,则Na2R的摩尔质量为 ,R的相对原子质量为 。含R的质量为1.6 g的Na2R,其物质的量为 。
【答案】62 g·mol-1 16 0.1 mol
【解析】根据电离方程式Na2R===2Na++R2-,得1 mol Na2R电离生成2 mol Na+,题目中有Na+ 0.4 mol,则有0.2 mol Na2R。M(Na2R)==62 g·mol-1,由Mr(Na2R)=62 g·mol-1,求得Mr(R)=62 g·mol-1-2×23 g·mol-1=16 g·mol-1,已知m(R)=1.6 g,根据n=,得n(R)=0.1 mol,则n(Na2R)=0.1 mol。
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(或电子)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(或电子)的个数。如:第3题中,Na0.35CoO2·1.3H2O是一个整体,计算对象氧原子、氢原子为部分,它们的关系为Na0.35CoO2·1.3H2O~3.3O~2.6H。
考点二 气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
1.气体摩尔体积
(1)概念:单位物质的量的气体所占的体积。
(2)常用单位:L·mol-1(或L/mol)和m3·mol-1(或m3/mol)。
(3)特例:标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1。
(4)公式:Vm=。
2.阿伏加德罗定律
(1)阿伏加德罗定律: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.标准状况下,11.2 L SO3中含有的原子数为2NA( )
2.22 g CO2气体的体积为11.2 L( )
3.同温同压下,ρ(H2)<ρ(O2)( )
4.同温、同体积的条件下,等质量的SO2和O2的压强之比为2∶1( )
5.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( )
【答案】1.× 2.× 3.√ 4.× 5.√
一、n===关系的应用
1.(1)标准状况下,16 g O2与14 g N2的混合气体所占的体积是 。
(2)标准状况下,4.8 g甲烷(CH4)所占的体积为 L,它与标准状况下 L硫化氢(H2S)含有相同数目的氢原子。
(3)9.03×1023个NH3含 mol氢原子, mol质子,在标准状况下的体积约为 L。
【答案】(1)6.72 13.44 (2)22.4 L (3)4.5 15 33.6
以物质的量为中心计算的思维流程
二、相对分子质量的计算
2.同温同压下,m g NH4HCO3(s)完全分解生成NH3(g)、CO2(g)、H2O(g)。按要求填空。
(1)若所得混合气体的密度是H2的d倍,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 。
(3)在该条件下,所得NH3(g)、CO2(g)、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 。
【答案】(1) mol 6d g·mol-1
(2)22.4ρ g·mol-1 (3)17a%+44b%+18c%
【解析】(1)NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑,假设NH4HCO3的摩尔质量为M,混合气体的平均摩尔质量(混)==。同温同压下,==d,则(混)=2d g·mol-1=,所以M=6d g·mol-1。混合气体的物质的量n(混)== mol。
(2)(混)=ρ·Vm=22.4ρ g·mol-1。
(3)(混)=Mr(NH3)·φ(NH3)+Mr(CO2)·φ(CO2)+Mr(H2O)·φ(H2O)=17a%+44b%+18c%。
3.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________(填化学式)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(结果保留小数点后2位)。
②混合气体的平均摩尔质量是 g·mol-1。
【答案】(1)64 SO2 (2)①1.61 ②36
【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 mol,CO2的物质的量为y mol,
则,解得x=0.25,y=0.25。
①混合气体的密度为≈1.61 g·L-1。
②解法一:=ρ×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。
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)的物质中微粒数目(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=):=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:=M1×a%+M2×b%+M3×c%……,a%、b%、c%……指混合气体中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
三、阿伏加德罗定律应用
4.向三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体。
(1)同温、同压、同体积时,三种气体的密度ρ(Ne)、ρ(H2)、ρ(O2)由大到小依次是 。
(2)温度、密度相同时,三种气体的压强p(Ne)、p(H2)、p(O2)由大到小依次是 。
(3)质量、温度、压强均相同时,三种气体的体积V(Ne)、V(H2)、V(O2)由大到小依次是 。
(4)温度、压强、体积均相同时,三种气体的质量m(Ne)、m(H2)、m(O2)由大到小依次是 。
【答案】(1)ρ(O2)>ρ(Ne)>ρ(H2) (2)p(H2)>p(Ne)>p(O2) (3)V(H2)>V(Ne)>V(O2) (4)m(O2)>m(Ne)>m(H2)
【解析】(1)根据阿伏加德罗定律的推论,同温、同压时,气体的密度与摩尔质量成正比,所以ρ(O2)>ρ(Ne)>ρ(H2)。(2)温度、密度相同时,气体的压强与摩尔质量成反比,所以p(H2)>p(Ne)>p(O2)。(3)温度、压强均相同时,气体的体积与物质的量成正比;质量相同时,气体的物质的量与摩尔质量成反比,所以V(H2)>V(Ne)>V(O2)。(4)温度、压强、体积均相同时,气体的物质的量相同,则气体的质量与摩尔质量成正比,所以m(O2)>m(Ne)>m(H2)。
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。
【限时训练】
(45分钟)
(1~8题,每小题4分)
1.“物质的量”是国际单位制中的一个基本物理量,下列有关说法正确的是( )
A.2 g H2含有1 mol氢分子
B.2 mol氧气的摩尔质量为64 g·mol-1
C.1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子
D.质量相等的CO和CO2的物质的量之比为2∶3
【答案】A
【解析】2 g H2的物质的量为=1 mol,即含有1 mol 氢分子,故A正确;氧气的摩尔质量为32 g·mol-1,与氧气的物质的量无关,故B错误;并不是所有物质都是由分子构成,如NaCl由离子构成,所以并不是1 mol 任何物质都含有6.02×1023个分子,故C错误;1 g CO的物质的量为 mol,1 g CO2的物质的量为 mol,二者物质的量之比为∶=11∶7,故D错误。
2.下列物质中,与0.3 mol H2O含有相同氢原子数的物质是( )
A.18.9 g HNO3
B.0.1 mol NH4HSO4
C.3.612×1023个HCl分子
D.4.48 L CH4(标准状况)
【答案】C
3.已知标准状况下:①6.72 L NH3;②1.204×1023个H2S分子;③5.6 g CH4;④0.5 mol HCl。下列关系正确的是( )
A.体积大小:④>③>①>②
B.原子数目:③>①>②>④
C.密度大小:④>②>③>①
D.质量大小:④>③>②>①
【答案】A
4.(2025·黄山一模)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
A.标准状况下,2.24 L三氧化硫中所含原子数目为0.4NA
B.100 g溶质质量分数为17%的H2O2溶液中极性键数目为NA
C.常温常压下,8.4 g碳酸氢钠中所含离子数目为0.3NA
D.标准状况下,20 g D2O中所含质子数目和中子数目均为10NA
【答案】D
【解析】标准状况下三氧化硫不是气体,2.24 L三氧化硫的物质的量无法计算,故A错误;100 g溶质质量分数为17%的H2O2溶液中,水和过氧化氢中都含有极性键,所以极性键数目大于NA,故B错误;碳酸氢钠由钠离子和碳酸氢根离子构成,8.4 g碳酸氢钠中所含离子数目为×2×NA=0.2NA,故C错误;1个D2O分子中含有10个质子、10个中子,20 g D2O的物质的量为=1 mol,质子数目和中子数目均为10NA,故D正确。
5.某硫原子的质量是a g,12C原子的质量是b g,若NA表示阿伏加德罗常数的值,则下列说法正确的是( )
①该硫原子的相对原子质量为 ②m g该硫原子的物质的量为 mol ③该硫原子的摩尔质量是aNA g ④a g该硫原子所含的电子数为16NA
A.①③ B.②④ C.①② D.②③
【答案】C
【解析】该硫原子的相对原子质量为=,①对;该硫原子的摩尔质量M(S)=a g×NA mol-1=aNA g·mol-1,③错;m g该硫原子的物质的量n(S)== mol,②对;a g硫原子即1个硫原子,其所含电子数为16个,④错。
6.在同温同压下的两个容积相同的容器中,一个盛有HCl气体,另一个盛有H2和Cl2的混合气体,两容器内的气体一定具有相同的( )
A.原子数 B.密度
C.质量 D.摩尔质量
【答案】A
【解析】根据阿伏加德罗定律,在同温同压下的两个容积相同的容器中,两容器内的气体一定具有相同的分子数,由于HCl、H2、Cl2都是双原子分子,所以两容器内的气体一定具有相同的原子数。
7.下列说法正确的是( )
A.同温同压下质量相同的O2和O3的原子数之比是2∶3
B.5.6 g CO和22.4 L CO2含有的碳原子数一定相等
C.20 ℃,1×105 Pa时,相同体积的O2和CO2具有相同的分子数
D.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
【答案】C
【解析】O2和O3中只含有氧原子,同温同压下质量相同的O2和O3的原子数目相同,A错误;不确定是否在标准状况下,不能计算二氧化碳的物质的量,B错误;根据阿伏加德罗定律,相同条件下,同体积的气体所含分子数相同,C正确;当1 mol气态物质的体积为22.4 L时,该气体不一定处于标准状况,也可能为其他温度和压强,D错误。
8.室温下某容积固定的密闭容器由可移动的活塞隔成甲、乙两室,向甲中充入一定量的H2、Cl2混合气体,乙中充入16 g CH4气体,此时活塞位置如图。下列有关说法正确的是( )
A.该图表明,甲室的压强是乙室的2倍,气体分子数量也是乙室的2倍
B.甲室中H2、Cl2的总质量不能确定,但总的物质的量一定是2 mol
C.将甲室的混合气体充分反应,恢复至室温,最终活塞停留的位置应是刻度3处
D.若甲室混合气体密度是同温同压时H2密度的30倍,则甲室通入的气体是32 g
【答案】B
【解析】密闭容器有可移动活塞,所以甲、乙两室压强相同,A错误;甲、乙两室压强与温度相同,气体的物质的量之比等于其体积之比,==2,乙室中甲烷的物质的量为1 mol,则甲室中气体的物质的量为2 mol,因为H2、Cl2的比例无法确定,所以总质量无法确定,B正确;甲室发生反应:H2+Cl2===2HCl,反应前后气体体积不变,则充分反应恢复至室温,最终活塞停留的位置应是刻度4处,C错误;同温同压下,气体密度之比等于摩尔质量之比,若甲室混合气体的密度是同温同压时H2密度的30倍,则混合气体平均摩尔质量为60 g·mol-1,由B项知甲室气体总物质的量为2 mol,所以气体总质量为120 g,D错误。
9.(12分)C、N、O、S、H、Al都是中学化学中常见的元素。按要求完成下列填空。
(1)0.5 mol H2SO4分子的质量为 ;0.1NA个Al2(SO4)3所含S的物质的量为 。
(2)等物质的量的NH3和N2两种气体,所含原子数之比为 ,等质量的NH3和N2物质的量之比为 。
(3)标准状况下,0.5 mol N2的体积约为 ,8.96 L CO2气体的物质的量为 。
【答案】(1)49 g 0.3 mol
(2)2∶1 28∶17
(3)11.2 L 0.4 mol
【解析】(2)NH3为4原子分子,N2为2原子分子,故等物质的量的NH3和N2所含原子数之比为2∶1;等质量的NH3和N2物质的量之比为∶=28∶17。
10.(6分)合成氨工业生产中所用的α⁃Fe催化剂的主要成分为FeO、Fe2O3。
(1)某FeO、Fe2O3混合物中,铁、氧原子的物质的量之比为4∶5,其中Fe2+与Fe3+物质的量之比为 。
(2)当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为 1∶2时,其催化剂活性最高,此时混合物中铁元素的质量分数为 (结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)1∶1 (2)72%
【解析】(1)设FeO、Fe2O3的物质的量分别为x mol、y mol,根据铁、氧原子的物质的量之比得(x+2y)∶(x+3y)=4∶5,x∶y=2∶1,Fe2+与Fe3+物质的量之比为x∶2y=1∶1。(2)根据催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2可推知,FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1,混合物中铁元素的质量分数为×100%≈72%。
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第二章 化学计量与简单计算
第5讲 物质的量 气体摩尔体积
【高考考向预测】
近三年高考物质的量与气体摩尔体积为化学必考基础考点,选填题型高频考查,核心围绕物质的量基本计算、微粒数目判断、气体摩尔体积适用条件、阿伏伽德罗定律及推论应用,常结合物质结构、氧化还原反应、电解质电离综合设题;预测2027 年依旧稳定考查,命题更侧重限定状态与反应情境下的数值判断,强化非标况气体判断、可逆反应与盐类水解带来的微粒数目偏差考查,侧重公式灵活换算与常见易错陷阱辨析,注重运算严谨性与概念精准把控。
【核心梳理●明考点】
考点一 物质的量 摩尔质量
1.物质的量
(1)概念:表示含有一定数目粒子的集合体的物理量。
(2)单位:摩尔(mol)。
(3)阿伏加德罗常数:指1 mol任何粒子的粒子数,符号为NA,通常用6.02×1023 mol-1表示。
(4)公式:n=。
2.摩尔质量
(1)概念:单位物质的量的物质所具有的质量。
(2)单位:g·mol-1(或g/mol)。
(3)当粒子的摩尔质量以g·mol-1为单位时,在数值上等于该粒子的相对分子(或原子)质量。
(4)公式:M=。
1.1 mol任何物质都含有约6.02×1023个原子( )
2.H2O的摩尔质量与它的相对分子质量相等( )
3.1 mol S的质量为96 g·mol-1( )
4.2 mol水的摩尔质量是1 mol水的摩尔质量的2倍( )
5.17 g —OH与17 g OH-所含电子数均为10NA( )
6.相同质量的CO与N2所含分子数、原子数均相同( )
质量、物质的量与微粒数目之间的换算
1.CO2的减排已经引起国际社会的广泛关注,我国科学家实现了CO2高选择性、高稳定性加氢合成甲醇(CH3OH)。设NA为阿伏加德罗常数的值。
(1)CH3OH的摩尔质量为 g·mol-1。
(2)0.2 mol H2O中所含原子的数目为 ,所含质子数为 。
(3) g水中所含氢原子的数目与1 mol CH3OH所含氢原子数相同。
(4)含0.1NA个O原子的CO2中所含电子数为 。
2.顺铂[化学名称为顺二氯二氨合铂(Ⅱ),化学式为PtCl2(NH3)2,相对分子质量为300]一片顺铂药片所含顺铂的质量为0.3 mg,那么:
(1)一片顺铂药片中顺铂的物质的量是 。
(2)一片顺铂药片中顺铂所含氮原子的物质的量和个数各是多少 、 。
3.12.4 g Na2R含Na+ 0.4 mol,则Na2R的摩尔质量为 ,R的相对原子质量为 。含R的质量为1.6 g的Na2R,其物质的量为 。
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(或电子)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(或电子)的个数。如:第3题中,Na0.35CoO2·1.3H2O是一个整体,计算对象氧原子、氢原子为部分,它们的关系为Na0.35CoO2·1.3H2O~3.3O~2.6H。
考点二 气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
1.气体摩尔体积
(1)概念:单位物质的量的气体所占的体积。
(2)常用单位:L·mol-1(或L/mol)和m3·mol-1(或m3/mol)。
(3)特例:标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1。
(4)公式:Vm=。
2.阿伏加德罗定律
(1)阿伏加德罗定律: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.标准状况下,11.2 L SO3中含有的原子数为2NA( )
2.22 g CO2气体的体积为11.2 L( )
3.同温同压下,ρ(H2)<ρ(O2)( )
4.同温、同体积的条件下,等质量的SO2和O2的压强之比为2∶1( )
5.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( )
一、n===关系的应用
1.(1)标准状况下,16 g O2与14 g N2的混合气体所占的体积是 。
(2)标准状况下,4.8 g甲烷(CH4)所占的体积为 L,它与标准状况下 L硫化氢(H2S)含有相同数目的氢原子。
(3)9.03×1023个NH3含 mol氢原子, mol质子,在标准状况下的体积约为 L。
以物质的量为中心计算的思维流程
二、相对分子质量的计算
2.同温同压下,m g NH4HCO3(s)完全分解生成NH3(g)、CO2(g)、H2O(g)。按要求填空。
(1)若所得混合气体的密度是H2的d倍,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 。
(3)在该条件下,所得NH3(g)、CO2(g)、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 。
3.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________(填化学式)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(结果保留小数点后2位)。
②混合气体的平均摩尔质量是 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)的物质中微粒数目(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=):=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:=M1×a%+M2×b%+M3×c%……,a%、b%、c%……指混合气体中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
三、阿伏加德罗定律应用
4.向三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体。
(1)同温、同压、同体积时,三种气体的密度ρ(Ne)、ρ(H2)、ρ(O2)由大到小依次是 。
(2)温度、密度相同时,三种气体的压强p(Ne)、p(H2)、p(O2)由大到小依次是 。
(3)质量、温度、压强均相同时,三种气体的体积V(Ne)、V(H2)、V(O2)由大到小依次是 。
(4)温度、压强、体积均相同时,三种气体的质量m(Ne)、m(H2)、m(O2)由大到小依次是 。
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。
【限时训练】
(45分钟)
(1~8题,每小题4分)
1.“物质的量”是国际单位制中的一个基本物理量,下列有关说法正确的是( )
A.2 g H2含有1 mol氢分子
B.2 mol氧气的摩尔质量为64 g·mol-1
C.1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子
D.质量相等的CO和CO2的物质的量之比为2∶3
2.下列物质中,与0.3 mol H2O含有相同氢原子数的物质是( )
A.18.9 g HNO3
B.0.1 mol NH4HSO4
C.3.612×1023个HCl分子
D.4.48 L CH4(标准状况)
3.已知标准状况下:①6.72 L NH3;②1.204×1023个H2S分子;③5.6 g CH4;④0.5 mol HCl。下列关系正确的是( )
A.体积大小:④>③>①>②
B.原子数目:③>①>②>④
C.密度大小:④>②>③>①
D.质量大小:④>③>②>①
4.(2025·黄山一模)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
A.标准状况下,2.24 L三氧化硫中所含原子数目为0.4NA
B.100 g溶质质量分数为17%的H2O2溶液中极性键数目为NA
C.常温常压下,8.4 g碳酸氢钠中所含离子数目为0.3NA
D.标准状况下,20 g D2O中所含质子数目和中子数目均为10NA
5.某硫原子的质量是a g,12C原子的质量是b g,若NA表示阿伏加德罗常数的值,则下列说法正确的是( )
①该硫原子的相对原子质量为 ②m g该硫原子的物质的量为 mol ③该硫原子的摩尔质量是aNA g ④a g该硫原子所含的电子数为16NA
A.①③ B.②④ C.①② D.②③
6.在同温同压下的两个容积相同的容器中,一个盛有HCl气体,另一个盛有H2和Cl2的混合气体,两容器内的气体一定具有相同的( )
A.原子数 B.密度
C.质量 D.摩尔质量
7.下列说法正确的是( )
A.同温同压下质量相同的O2和O3的原子数之比是2∶3
B.5.6 g CO和22.4 L CO2含有的碳原子数一定相等
C.20 ℃,1×105 Pa时,相同体积的O2和CO2具有相同的分子数
D.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
8.室温下某容积固定的密闭容器由可移动的活塞隔成甲、乙两室,向甲中充入一定量的H2、Cl2混合气体,乙中充入16 g CH4气体,此时活塞位置如图。下列有关说法正确的是( )
A.该图表明,甲室的压强是乙室的2倍,气体分子数量也是乙室的2倍
B.甲室中H2、Cl2的总质量不能确定,但总的物质的量一定是2 mol
C.将甲室的混合气体充分反应,恢复至室温,最终活塞停留的位置应是刻度3处
D.若甲室混合气体密度是同温同压时H2密度的30倍,则甲室通入的气体是32 g
9.(12分)C、N、O、S、H、Al都是中学化学中常见的元素。按要求完成下列填空。
(1)0.5 mol H2SO4分子的质量为 ;0.1NA个Al2(SO4)3所含S的物质的量为 。
(2)等物质的量的NH3和N2两种气体,所含原子数之比为 ,等质量的NH3和N2物质的量之比为 。
(3)标准状况下,0.5 mol N2的体积约为 ,8.96 L CO2气体的物质的量为 。
10.(6分)合成氨工业生产中所用的α⁃Fe催化剂的主要成分为FeO、Fe2O3。
(1)某FeO、Fe2O3混合物中,铁、氧原子的物质的量之比为4∶5,其中Fe2+与Fe3+物质的量之比为 。
(2)当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为 1∶2时,其催化剂活性最高,此时混合物中铁元素的质量分数为 (结果保留两位有效数字)。
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