内容正文:
优化探究
大单元一 化学基本概念与化学实验基础
专题2 物质的量
第5讲 物质的量 气体摩尔体积
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[导航·复习目标] 1.了解物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积的含义并能进行简单计算。2.理解阿伏加德罗定律并能进行有关温度、压强与气体体积、物质的量等关系的判断。
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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
练真题 明考向
3
考点一 物质的量 摩尔质量
4
1.物质的量
梳理 必备知识
粒子
摩尔(mol)
n·NA
5
2.摩尔质量
g·mol-1
相对原子质量
相对分子质量
n·M
6
(1)氧化钙的摩尔质量为56 g。( )
(2)0.8 g氦气所含的原子数目约为1.204×1023。( )
(3)2 mol水的摩尔质量是1 mol水的摩尔质量的2倍。( )
(4)17 g—OH与17 g OH-所含电子数均为10NA。( )
(5)相同质量的CO与N2所含分子数、原子数均相同。( )
×
√
×
×
√
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1.我国政府承诺2030年前实现“碳达峰”,使二氧化碳的排放不再增长,达到峰值之后逐步降低。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。
提升 关键能力
解析: CH3OH的相对分子质量为12+3+16+1=32,其摩尔质量为
32 g·mol-1。
32
8
(2)0.2 mol H2O中所含原子数为________,所含质子数为________。
解析:1个H2O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。
0.6NA
2NA
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(3)________g水中所含氢原子数与1 mol CH3OH所含氢原子数相同。
解析: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。
36
(4)含0.1NA个O原子的CO2中所含电子数为________。
解析: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。
1.1NA
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(5)16 g CH3OH完全燃烧生成CO2和H2O,消耗O2的质量为________。
解析:根据2CH3OH+3O22CO2+4H2O,16 g CH3OH为0.5 mol,完全燃烧消耗氧气0.75 mol,0.75 mol氧气的质量为0.75 mol×32 g·
mol-1=24 g。
24 g
11
2.“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________。
160 g·mol-1
8
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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.影响物质体积大小的因素
梳理 必备知识
大小
数目
距离
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2.气体摩尔体积
物质的量
L·mol-1
273 K
101 kPa
22.4 L·mol-1
n·Vm
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3.阿伏加德罗定律及其推论
(1)阿伏加德罗定律
可简单总结为“四同”:同温、同压、同体积、同分子数,并且“三同定一同”。
分子数
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(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=_________
气体的摩尔质量之比等于密度之比:M1∶M2=_________
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
ρ1∶ρ2
n1∶n2
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4.求解气体(平均)摩尔质量的五方法
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n):M=。
(2)根据一定质量(m)的物质中所含粒子数目(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(以g·L-1为单位):M=ρVm。
(4)根据同温、同压下气体的相对密度(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:M=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)。
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(1)28 g CO与N2的混合气体的体积约为22.4 L。( )
(2)标准状况下,11.2 L SO3中含有的原子数为2NA。( )
(3)若1 mol某气体的体积为22.4 L,则它所处的状况一定是标准状况。
( )
(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。
( )
(6)标准状况下,11.2 L甲烷(CH4)和乙烯(C2H4)混合物中含氢原子数目为
2NA。( )
×
×
×
×
√
√
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一、n=关系的应用
1.(1)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。
(2)标准状况下,16 g O2与14 g N2的混合气体所占的体积是________。
(3)9.03×1023个NH3含有________mol氢原子,________mol质子,在标
准状况下的体积约为________L。
(4)标准状况下,若6.72 L O3含有m个氧原子,则阿伏加德罗常数的值可
表示为________(用含m的式子表示)。
提升 关键能力
6.72
13.44
22.4 L
4.5
15
33.6
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二、阿伏加德罗定律及其应用
2.三种气体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________。
解析:当物质的量相同时,相对分子质量越大,质量越大。
Z
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(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:同温同压下,相对分子质量越小,密度越小。
X
解析:×。
4∶1
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三、(平均)摩尔质量的计算
3.(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。
解析:M=ρ×22.4 L·mol-1≈64 g·mol-1;根据相对分子质量推测可能是二氧化硫气体。
64
SO2
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(2)标准状况下,1.92 g某气体的体积为672 mL,则此气体的相对分子质
量为________。
解析:M==64 g·mol-1。
64
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(3)CO和CO2的混合气体18 g,完全燃烧后测得CO2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。
②混合气体的平均摩尔质量是________ g·mol-1。
解析:CO燃烧发生反应:2CO+O22CO2,CO的体积与生成CO2的体积相等,燃烧后CO2的总体积为11.2 L,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,18 g CO和CO2的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原混合气体的密度=≈1.61 g·L-1。
②=ρ·Vm=ρ·22.4 L·mol-1=1.61 g·L-1×22.4 L·mol-1≈
36 g·mol-1。
1.61
36
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练真题 明考向
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1.(2025·河北卷)设NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是( )
A.18 g H2O晶体内氢键的数目为2NA
B.1 L 1 mol·L-1的NaF溶液中阳离子总数为NA
C.28 g环己烷和戊烯的混合物中碳原子的数目为2NA
D.铅酸蓄电池负极增重96 g,理论上转移电子数为2NA
B
解析:18 g H2O即1 mol H2O,1 mol H2O平均能形成2 mol氢键,即18 g H2O晶体内氢键的数目为2NA,A正确;1 L 1 mol·L-1的NaF溶液中阳离子有Na+、H+,则阳离子总数大于NA,B错误;环己烷与戊烯的最简式均为CH2,N(C)=1××NA mol-1=2NA,C正确;放电时,铅酸蓄电池负极反应为Pb+S-2e-===PbSO4,负极生成PbSO4沉淀,电池负极增加的质量即消耗S的质量,n消耗(S)===1 mol,由负极反应可知,消耗1 mol S时,转移电子数为2NA,D正确。
2.(2025·云南卷)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.1 mol 18O所含中子的数目为10NA
C.28 g Fe粉和足量S完全反应,转移电子的数目为1.5NA
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:A.未指明气体是否处于标准状况,22.4 L CH4的物质的量无法确定为1 mol,因此原子数目无法确定,A错误;B.18O的中子数为18-8=10,1 mol 18O含10 mol中子,数目为10NA,B正确;C.28 g Fe粉(0.5 mol)与足量S完全反应生成FeS,Fe元素的化合价从0价升高到+2价,转移电子的物质的量为0.5 mol×2=1 mol,即数目为NA,而非1.5NA,C错误;D.浓盐酸与MnO2反应时,随着反应进行盐酸浓度降低,反应逐渐变慢直至停止,实际生成Cl2的物质的量小于理论值0.3 mol,即生成Cl2的数目小于0.3NA,D错误。
3.(2024·河北卷)超氧化钾可用作潜水或宇航装置的CO2吸收剂和供氧剂,反应为4KO2+2CO2====2K2CO3+3O2,NA为阿伏加德罗常数
的值。下列说法正确的是( )
A.44 g CO2中σ键的数目为2NA
B.1 mol KO2晶体中离子的数目为3NA
C.1 L 1 mol·L-1 K2CO3溶液中C的数目为NA
D.该反应中每转移1 mol电子生成O2的数目为1.5NA
A
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解析:44 g (即1 mol)CO2中σ键的数目为2NA,A正确;KO2由K+和构成,1 mol KO2晶体中离子的数目为2NA,B错误;C在水溶液中会发生水解:+H2O⥫⥬HC+OH-,故1 L 1 mol·L-1 K2CO3溶液中C的数目小于NA,C错误;该反应中部分氧元素化合价由-0.5价升至0价,部分氧元素化合价由-0.5价降至-2价,则每4 mol KO2参加反应转移3 mol电子,每转移1 mol电子生成O2的数目为NA,D错误。
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4.(2023·河北卷)NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.1 L pH=2的HCl溶液中含2NA个H+
B.反应NaH+H2O===NaOH+H2↑生成1 mol H2,转移NA个电子
C.1 mol 6号元素的原子一定含有6NA个质子、6NA个中子
D.1 mol 组成为CnH2n的烃一定含有NA个双键
B
解析:pH=2即c(H+)=10-2 mol/L,故1 L pH=2的HCl溶液中含H+的数目为10-2 NA,A错误;NaH+H2O===NaOH+H2↑中H的化合价由-1价和+1价归中到0价,转移1个电子,故生成1 mol H2转移NA个电子,B正确;6号元素为碳元素,碳含有的质子数一定为6,但中子数却不一定为6,故1 mol 6号元素的原子一定含有6NA个质子、但不一定含有6NA个中子,C错误;通式为CnH2n的有机物可能是单烯烃,也可能是环烷烃,为环烷烃时不含双键,D错误。
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