内容正文:
2阿伏加德罗常数、气体摩尔体积;阿伏加德罗定律
1.(2025年1月)天然气的主要成分为CH4。标准状况下的11.2 L CH4完全燃烧,生成 ( )
A.4 mol C-H键
B.0.5 mol CO2
C.4 mol O-H键
D.3.01×1023个H2O分子
2.(2024年1月)设 NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.28 g Co中含有NA个CO
B.1 mol NaNO3中含有3NA个N
C.1 L 1 mol·Na2SO4溶液中含有NA个Na+
D.标准状况下, 22.4 L的H2完全燃烧生成2NA个H2O
一、阿伏加德罗常数(NA)
1.每摩尔物质含有阿伏加德罗常数个粒子,因而阿伏加德罗常数是界定物质的量的基准。
2.6.02×1023是其较为精确的近似值,因此只能说含有阿伏加德罗常数个粒子的物质的量为1 mol。
二、决定物质体积大小的因素
1.对固体、液体而言,由于构成非气态物质的粒子之间距离很小,所以非气态物质的体积主要取决于粒子数目和粒子大小,而不同物质粒子的大小不同,故1 mol不同的固体或液体的体积不同。
2.对气体而言,分子间的距离远大于分子直径。因此当分子数相同时,气体体积主要取决于分子之间的距离,而分子之间的平均距离受温度和压强影响。当温度一定时,压强增大,气体分子间的平均距离变小,气体体积减小;压强减小,气体分子间的平均距离增大,气体体积增大。若压强一定,温度升高,气体分子间距离增大,气体体积增大;降低温度,气体分子间距离减小,气体体积减小。
【注意】同温同压下,不同气体分子间的平均距离几乎相等,故在相同的温度和压强下,1 mol不同气体的体积近似相等。
三、气体摩尔体积
气体摩尔体积是单位物质的量的气体所占有的体积,单位是L/mol,符号为Vm。由于气体体积与温度和压强有关,故Vm也随温度和压强的变化而变化。在标准状况下,Vm=22.4 L/mol。
1.规定温度为0 ℃、压强为101 kPa为标准状态。
2.气体摩尔体积仅仅是针对气体而言。
3.同温同压下,气体的体积只与气体的分子数目有关,而与气体分子的种类和大小无关。
四、阿伏加德罗定律
1.同温同压下,相同体积的任何气体都具有相同的分子数,称为阿伏加德罗定律。
2.阿伏加德罗定律也是忽略了气体分子本身的大小。
3.阿伏加德罗定律的应用比气体摩尔体积更为广泛:(1)主要应用于不同气体之间的比较,也可以用于同一种气体的比较;(2)被比较的气体既可以是纯净气体,也可以是混合气体。
【例】设NA代表阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是 ( )
A.22.4 L Cl2中含有NA个Cl2分子
B.1 L 0.1 mol/L Na2SO4溶液中有0.1NA个Na+
C.1 mol H2与1 mol Cl2反应生成NA个HCl分子
D.1 mol Ca变成Ca2+时失去的电子数为2NA
【解析】没有说明是标准状况,故A项错误;1 L 0.1 mol/L Na2SO4溶液中含有0.2 NA个Na+,故B项错误;1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2NA个HCl分子,故C项错误;1 mol Ca变成Ca2+时失去2 mol电子,即2NA个电子,故D项正确。
【答案】D
【注意点】要理解阿伏加德罗常数、物质的量及粒子数之间的关系。
1.在标准状况下,下列气体所含原子数目约等于6.02×1023的是 ( )
A.0.15 mol N2 B.0.2 mol CH4
C.11.2 L CO2 D.11.2 L NH3
2.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 ( )
A.18 g N中所含的电子总数为12NA
B.标准状况下,11.2 L水含有的分子数为0.5NA
C.1 L 0.3 mol/L Na2SO4溶液中,含有Na+和S总数为0.9NA
D.常温常压下,铝从盐酸中置换出1 mol H2,电子转移的总数为3NA
3.下列说法正确的是 ( )
A.1 mol氢气含有6.02×1023个粒子
B.32 g O2含有4 mol氧原子
C.27 g铝变成铝离子时失去电子数目为3NA
D.如果有6.02×1023粒黄豆,则这些黄豆物质的量为1 mol
4.下列说法正确的是(设NA表示阿伏加德罗常数的值)( )
A.常温常压下,11.2 L CH4含有的分子数为0.5NA
B.常温常压下,0.5 mol氦气含有的原子数为NA
C.32 g氧气所含电子数目为16NA
D.同温同压下,相同体积的任何气体单质所含的原子数目都为NA
5.下列说法正确的是(设NA表示阿伏加德罗常数的值) ( )
A.0.5 mol H2O含有的原子数目为0.5NA
B.2.4 g金属镁变成镁离子时失去的电子数目为0.1NA
C.1 mol甲烷的质量与NA个甲烷分子的质量之和相等
D.在相同状况下,22.4 L甲烷与乙烯的混合物所含分子数目都为NA
6.标准状况下,22.4 L CO2的物质的量为 ( )
A.0.20 mol B.0.50 mol
C.1.0 mol D.2.0 mol
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知识点2 阿伏加德罗常数、气体摩尔体积;阿伏加德罗定律
历年真题
1.B 【解析】燃烧后C-H键完全断裂,A错误;甲烷燃烧反应为 CH4+2O2CO2+2H2O,标准状况下11.2 L CH4的物质的量为 =0.5 mol,则0.5 mol CH4生成0.5 mol CO2,B正确;反应会生成1 mol H2O,1 mol H2O含2 mol O-H键,C错误;反应会生成1 mol H2O,应为6.02×1023个水分子,而非3.01×1023,D错误。
2.A 【解析】A选项,28 g CO中含有1 mol CO,故含有NA个CO,A正确;B选项,1 mol NaNO3中只含有NA个N,B错误;C选项, 1 L 1 mol·Na2SO4溶液中含有2NA个Na+,C错误;D选项,标准状况下, 22.4 L的H2完全燃烧生成NA个H2O,D错误。
模拟测试
1.B 【解析】0.2 mol CH4所含的原子数目为6.02×1023。2.C 【解析】18 g N中所含的电子总数为10NA;B项中在标准状况下,水是液体;D项中从盐酸中置换出1 mol H2,电子转移的总数为2NA。
3.C 【解析】A项中粒子未指明是分子或原子;B项中32 g O2含有 2 mol 氧原子;D项中黄豆不是微观粒子。
4.C 【解析】Vm=22.4 L/mol气体摩尔体积适用于标准状况;氦气是惰性气体,为单原子分子。
5.C 【解析】0.5 mol H2O含有的原子数目为1.5NA;2.4 g金属镁变成镁离子时失去的电子数目为0.2NA;D项中没有说明物质所处的状况。
6.C
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