内容正文:
第6讲 物质的量 气体摩尔体积
课标
指引 1.了解物质的量及其相关物理量的含义和应用,体会定量研究对化学科学的重要作用。
2.能基于物质的量认识物质组成及其化学变化,运用物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积之间的相互关系进行简单计算。
三年
高考
命题
分析 1.命题特点
情境化:将气体体积计算融入碳中和(如CO2捕获量)、工业流程、环保(废水处理试剂用量)等。
综合性:学科深度融合,气体体积与电解产物的关联,微粒数目与晶体结构关联。
2.命题趋势:从单纯计算转向情境建模和证据推理(如异常数据归因),资源循环中的物质的量计算(如废气回收利用率)将成为高考命题的新热点。
考点一 物质的量 摩尔质量
考点二 气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
目录索引
学科素养•发展
考点一 物质的量 摩尔质量
必备知识•梳理
1.物质的量
(1)物质的量和阿伏加德罗常数
6.02×1023
原子
分子
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(2)物质的量、阿伏加德罗常数和粒子数(N)之间的关系
n=⇒N=___________,NA=。
n·NA
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2.摩尔质量
相对分子质量
相对原子质量
必备知识•梳理
关键能力•提升
必备知识•梳理
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辨析明理
判断正误:对的打“√”,错的打“×”(NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(1)(2025·广东卷)我国科学家首次测得了月球背面月幔水含量。1 mol H2O质量为10 g。( )
(2)(2025·湖北卷)1 mol S含有4NA个σ键电子对。( )
(3)(2025·河北卷)28 g环己烷和戊烯的混合物中碳原子的数目为2NA。
( )
(4)(2024·江西卷)1 mol [N═C═N]2-中含有的π键数为4NA。( )
×
√
√
×
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关键能力•提升
关键能力•提升
命题角度 质量、物质的量与粒子数目之间的换算
1.(2026·辽宁营口期中)设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是
( )
A.常温下,2.7 g铝片投入足量的浓硫酸中,铝失去的电子数为0.3NA
B.密闭容器中0.2 mol NO与0.1 mol O2充分反应,产物的分子数为0.2NA
C.标准状况下,11.2 L Cl2溶于足量水中,溶液中Cl2、Cl-、ClO-和HClO的粒子数之和为NA
D.0.1 mol FeSO4与足量酸性KMnO4溶液充分反应,转移的电子数为0.1NA
D
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解析:常温下浓硫酸使铝钝化,则电子转移数远小于理论值0.3NA,A错误;密闭容器中0.2 mol NO与0.1 mol O2进行反应2NO+O2══2NO2,理论上可生成0.2 mol NO2,但由于存在可逆反应2NO2 N2O4,则分子数小于0.2NA,B错误;标准状况下,11.2 L Cl2的物质的量为0.5 mol,溶于足量水中后,Cl2只有部分与水发生反应:Cl2+H2O HCl+HClO,溶液中Cl2、Cl-、ClO-和HClO的粒子数之和小于NA,C错误;0.1 mol FeSO4与足量酸性KMnO4溶液充分反应时Fe2+转化为Fe3+,失去的电子为0.1 mol,即转移的电子数为0.1NA,D正确。
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2.我国科学家屠呦呦发现了青蒿素,它是一种用于治疗疟疾的药物,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.C15H22O5分子中氢原子与氧原子质量比为22∶5
C.1个C15H22O5分子的质量约为 g
D.含有6.02×1023个碳原子的C15H22O5的物质的量为1 mol
C
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解析:摩尔质量的单位为g·mol-1,A错误;C15H22O5分子中氢原子与氧原子质量比为,B错误;1 mol C15H22O5的质量为282 g,约含有6.02×1023个分子,所以1个C15H22O5分子的质量约为 g,C正确;含有6.02×1023个碳原子的C15H22O5的物质的量约为 mol,D错误。
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考点二
气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
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1.气体摩尔体积
标准状况(0 ℃,101 kPa)下的气体摩尔体积是22.4 L·mol-1。
单位物质的量的气体
Vm
L·mol-1
m3·mol-1
Vm=
温度
压强
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教材链接
瓦斯的主要成分为甲烷,当瓦斯中甲烷与氧气的质量比为1∶4时极易发生爆炸,通过计算回答:
(1)当甲烷与氧气的质量比为1∶4时,甲烷与氧气的物质的量之比为______,体积之比为__________(同温同压)。
(2)当甲烷与氧气的质量比为1∶4时,甲烷与氧气的密度之比为__________ (同温同压)。
1∶2
1∶2
1∶2
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2.阿伏加德罗定律及其推论
(1)阿伏加德罗定律的内容
在相同的温度和压强下,相同__________的任何气体都含有__________数目的分子(或气体的物质的量相同)。概括为“三同”定“一同”:
体积
相同
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(2)阿伏加德罗定律的3个重要推论
相同条件 推论公式 文字叙述
同温同压 同温、同压下,气体的体积与其物质的量成正比
同温同体积 温度、体积相同的气体,其压强与其物质的量成正比
同温同压 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
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命题角度1 n=及应用
1.(海南卷)在2.8 g Fe中加入100 mL 3 mol·L-1 HCl溶液,Fe完全溶解。NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.反应转移电子0.1 mol
B.HCl溶液中Cl-数为3NA
C.2.8 g 56Fe含有的中子数为1.3NA
D.反应生成标准状况下气体3.36 L
A
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解析:2.8 g Fe的物质的量为0.05 mol;Fe完全溶解生成Fe2+,0.05 mol Fe参加反应,转移电子0.1 mol,A正确;HCl溶液中Cl-的物质的量为0.3 mol,Cl-数为0.3NA,B错误;56Fe的质子数为26、中子数为30,2.8 g 56Fe的物质的量为0.05 mol,所含有的中子的物质的量为0.05 mol×30=1.5 mol,C错误;反应生成H2的物质的量为0.05 mol,在标准状况下的体积为1.12 L,D错误。
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命题角度2 阿伏加德罗定律及其推论
2.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
B.X、Y消耗酸的物质的量之比一定为
C.产物中X、Y化合价之比一定为
D.由一定能确定产物中X、Y的化合价
D
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解析:同温同压下,气体的体积之比等于其物质的量之比,故X、Y生成H2的物质的量之比一定为,A正确;设X、Y反应过程中消耗酸的物质的量之比为,因,则有,B正确;由于X和Y的物质的量相等,产生H2的体积分别为V1、V2,设产物中X、Y元素的化合价分别为+x价、+y价,则,即,C正确;短周期金属元素的单质与稀盐酸或稀硫酸反应时,生成的盐中金属元素的化合价有+1价、+2价、+3价三种情况,故根据不一定能确定X、Y的化合价,D错误。
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3.(2026·浙江重点中学四校联考)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,当左侧充入1 mol N2,右侧充入一定量的CO时,隔板处于如图位置(保持温度不变)。下列说法不正确的是( )
A.左侧与右侧原子数之比为4∶1
B.右侧CO的质量为5.6 g
C.右侧气体密度是相同条件下氢气密度的14倍
D.若改变右侧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0.75 mol CO
B
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解析:左、右两侧气体温度、压强相同,气体体积之比等于物质的量之比,左、右两侧气体体积之比为4∶1,则左、右两侧气体物质的量之比为4∶1,所以右侧气体物质的量为×1 mol=0.25 mol,气体分子数与物质的量成正比,则左侧与右侧气体分子数之比为4∶1,每个氮气分子、一氧化碳分子均含有2个原子,故左侧与右侧原子数之比为4∶1,A正确;右侧CO的质量为28 g·mol-1×0.25 mol=7 g,B错误;相同条件下气体的密度与摩尔质量成正比,则右侧气体密度是相同条件下氢气密度的=14倍,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,均为1 mol,则需要再充入CO的物质的量为1 mol-0.25 mol =0.75 mol,D正确。
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学科素养•发展
题组1 教材习题改编
1.(必修第一册·P63,T4改编)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法中,正确的是( )
A.22.4 L O3中一定含有3 mol O原子
B.在标准状况下,11.2 L HF所含分子数为0.5NA
C.在标准状况下,20 mL NH3和60 mL O2所含分子个数比为1∶3
D.46 g乙醇在标准状况下的体积约为22.4 L
C
解析:22.4 L O3不一定处于标准状况下,则不一定含有3 mol O原子,A错误;标准状况下HF为液体,11.2 L HF不是0.5 mol,故所含分子数不是0.5NA,B错误;根据阿伏加德罗定律可知,标准状况下,气体的体积之比等于其物质的量之比,故20 mL NH3和60 mL O2的物质的量之比为1∶3,即所含分子个数比为1∶3,C正确;标准状况下乙醇为液体,46 g乙醇为1 mol,其体积不是22.4 L,D错误。
2.(必修第一册·P63,T6改编)CO和CO2是碳的两种重要氧化物,现有标准状况下5.6 L CO和11 g CO2组成的混合气体,设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是( )
A.混合气体中C和O原子个数比为2∶3
B.混合气体的总体积为11.2 L
C.混合气体的平均摩尔质量为36 g·mol-1
D.混合气体中CO和CO2所含的原子个数均为0.5NA
D
解析:标准状况下5.6 L CO和11 g CO2的物质的量均为0.25 mol,故混合气体中C和O原子个数比为(0.25 mol+0.25 mol)∶(0.25 mol+0.25 mol×2)=2∶3, A正确;标准状况下混合气体的总体积为(0.25 mol+0.25 mol)×22.4 L·mol-1 =11.2 L,B正确;混合气体的平均摩尔质量为=36 g·mol-1,C正确;0.25 mol CO气体含有0.5 mol原子,0.25 mol CO2则含有0.75 mol原子,故CO2所含的原子个数为0.75NA,D错误。
题组2 前沿模拟演练
3.(2026·湖北黄冈期中联考)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.22.4 L CH4中原子的数目为5NA
B.常温常压下,1 mol 18O所含中子的数目为10NA
C.1 L 1 mol·L-1的NaF溶液中阳离子总数为NA
D.0.1 L 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2反应,生成Cl2的数目为0.3NA
B
解析:未指明气体是否处于标准状况,无法确定CH4的物质的量,A错误;1个18O的中子数为18-8=10,1 mol 18O含10 mol中子,数目为10NA,B正确;1 L 1 mol·L-1 NaF溶液中,Na+的物质的量为1 mol(即数量为NA),但溶液中还存在水电离产生的少量H+,阳离子总数大于NA,C错误;浓盐酸与MnO2反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,HCl完全反应生成Cl2的数目为×NA mol-1=0.3NA,实际上随反应进行,盐酸浓度降低到一定程度时,反应停止,实际生成Cl2的数目小于0.3NA,D错误。
4.(2025·河北石家庄模拟)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关铁及其化合物的说法正确的是( )
A.5.6 g Fe与足量的Cl2反应,转移电子的数目为0.2NA
B.10 mL 0.1 mol·L-1的Fe(NO3)3溶液中含有Fe3+的数目为0.001NA
C.1 mol [Fe(CN)6]3-中含有σ键的数目为12NA
D.0.1 mol基态Fe2+中未成对电子的数目为0.6NA
C
解析:5.6 g Fe的物质的量为0.1 mol,与足量的Cl2反应可生成0.1 mol FeCl3,转移电子数为0.3NA,A错误;由于Fe3+会发生水解,所以10 mL 0.1 mol·L-1的Fe(NO3)3溶液中Fe3+的数目小于0.001NA,B错误;1个CN-含有1个σ键,1个CN-与Fe3+可形成1个配位键,配位键也属于σ键,故1 mol [Fe(CN)6]3-中含有12 mol σ键,C正确;基态Fe2+的价层电子排布式为3d6,未成对电子数为4,则0.1 mol基态Fe2+中未成对电子数为0.4NA,D错误。
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