第六讲 物质的量 气体摩尔体积 课件-2027届高三化学一轮复习

第二章 物质及其变化 第6讲——知识点 物质的量 气体摩尔体积 新人教版 高中化学 2027届 一轮复习 考向解读 01 考情・分析解读 命题解码：(1)本专题在高考中属于必考内容，题型以选择题为主，常与NA结合考查，试题以物质的组成和结构、弱电解质电离、可逆反应、氧化还原反应为载体，综合考查基本概念、基本理论、化学计算。解题时注意题设中的陷阱，构建好解题模型；（2）预计今后可能会从考查气体摩尔体积的使用条件、物质结构、弱电解质电离、可逆反应、氧化还原反应中电子转移等相关内容命题；(3)复习过程中梳理物质的量、Vm、摩尔质量的定义及单位换算，区分"摩尔质量"(g/mol)与"相对分子质量"(无量纲)，结合思维导图整合知识网络。平时训练要细心，优先突破近3年高考真题中的物质的量相关试题，注意积累。 复习目标：1．了解物质的量(n)及其单位摩尔(mol)、摩尔质量(M)、气体摩尔体积(Vm)、阿伏加德罗常数(NA)的含义。 2．能根据粒子(原子、分子、离子等)数目、物质的量、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。 2 一定数目粒子的集合体 6.02×1023 6.02×1023mol－1 符号为NA，NA≈ 由于阿伏加德罗常数数值太大，物质的量不能用于描述宏观物质。 1、物质的量： 考点一 物质的量 摩尔质量 1.“物质的量”也就是“物质的数量”（ ） 2. 物质的量是表示微粒数目多少的物理量(　　) 2. 1mol小米 （ ） 3. 5mol e- （ ） 4. 1mol氧 （ ） 5.1molNa+ ( ) 6.摩尔和长度、质量一样，是七个基本物理量之一 ( ) 判断正误 ✘ ✘ ✘ ✘ “物质的量”是专有名词， 不能拆分或者增添任何字 “物质的量”描述对象的是微观粒子 (原子、分子、原子团、电子、质子、中子等） 摩尔（mol）是物质的量的单位 ✘ 规范表示方法： 学习评价 （3)公式： 2、摩尔质量： (1)概念:单位物质的量的物质所具有的质量。 符号：____，单位： 。 (2)数值：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)理解摩尔质量 考点一 物质的量 摩尔质量 摩尔质量的相关辨析 易错警示 项目 摩尔质量 1 mol物质 的质量 相对分子 (或原子)质量 符号 M m Mr(或Ar) 单位 g/mol(或g·mol－1) g 1 举例 H2O的摩尔质量是 18 g·mol－1 1 mol H2O的质量是18 g H2O的相对分子质量是18 考点一 物质的量 摩尔质量 项目 摩尔质量 1 mol物质 的质量 相对分子 (或原子)质量 联系 ①物质的摩尔质量以g/mol(或g·mol－1)为单位时，在数值上等于该物质的相对分子质量或相对原子质量 ②对具体的物质而言，其M、Mr(或Ar)是确定的，不随物质的质量的变化而变化，也不随物质状态的变化而变化 考点一 物质的量 摩尔质量 判断正误，设NA为阿伏加德罗常数的值,对的打“√”,错的打“×”。 (1)(2024·广东卷)1 L 1 mol·L-1 NH4NO3溶液中含NH4+的数目为NA(　　) (2)(2024·海南卷)过量C与1 mol SiO2充分反应转移电子数目为3NA(　 ) (3)(2024·海南卷)1 mol Cl2与足量CH4发生取代反应生成HCl分子的数目为2NA(　　) (4)(2024·江西卷)1 mol [N=C=N]2-中含有的π键数为4NA(　 ) (5)(2024·海南卷)2.2 g超重水(3H2O)所含的电子数目为NA (　　) (6)(2024·广东卷)26g H—C≡C—H中含有σ键的数目为3NA (　　) ✘ ✘ ✘ ✘ 学习评价 典例1　SO2和SO3是硫的两种常见氧化物，都能形成硫酸型酸雨。等质量的SO2和SO3相比较，下列说法错误的是(　　) A.分子个数比为5∶4 B.原子个数比为15∶16 C.硫原子个数比为5∶4 D.氧元素的质量比为1∶1 答案：D 学习评价 根据物质的质量求所含微粒数目的方法 确定物质所含微粒数目时，可运用“N=·NA”进行计算，思维流程如下： 注意分析题目中概念的层次，抓住题目中的关键词。研究对象是分子、原子、离子、电子还是化学键等；同时考虑外界条件对解题是否有影响。 考点一 物质的量 摩尔质量 1、定义法： 2、NA法： 3、摩尔质量法： 4、标况下密度法： 5、相对密度法： 6、体积分数法： 考点一 物质的量 摩尔质量 (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。 64 SO2 解析：M＝ρ×22.4 L·mol-1≈64 g·mol-1，相对分子质量为64，可能为SO2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。 ②混合气体的平均摩尔质量是________ g·mol－1。 1.61 36 (3)在一定条件下，m g NH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g)，若所得混合气体对H2的相对密度为d，则该混合气体的平均相对分子质量_____，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)。 2d mol 学习评价 12 (1)摩尔质量的单位是g·mol－1或kg·mol－1，相对原子(或分子)质量的单位为1，不是同一个物理量。 摩尔质量只有当以g·mol－1作单位时，在数值上才等于其相对原子(或分子)质量。 如：Na的摩尔质量是23 g·mol－1，而其相对原子质量是23。 (2)NA与6.02×1023的关系为NA≈6.02×1023 mol－1，M与相对分子(原子)质量的关系为： M的数值＝相对分子(原子)质量(M以g·mol－1为单位)。 【思考3】摩尔质量与相对原子（或分子）质量有什么联系？ 考点一 物质的量 摩尔质量 【思考3】同温同压下，1mol不同固体、液体物质的体积不相等， 而1mol不同气体物质的体积几乎相等，为什么？ 粒子的数目 粒子的大小 粒子间的距离 决定 固体或液体 决定 气体 决定物质 体积大小的因素 (物质的本性) (物质的量的大小) (由温度与压强共同决定) 考点二 气体摩尔体积 同温同压下，1mol不同气体物质的摩尔体积几乎相等。所以，只要温度和压强确定，任何单位物质的量的气体所占的体积相同。 气体 气体摩尔体积 (Vm) 单位物质的量的气体所占的体积 L·mol-1或m3·mol-1 定义： 单位： 表达式： 影响因素： 气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它决定于气体所处的______和______ Vm ＝ V n 单一气体或互不反应的混合______。 适用对象： 温度 压强 使用范围：只要物质的组成不变，无论是何状态都可以使用 温度为0℃，压强为101kPa时(标准状况)，1mol 任何气体的体积都约是22.4L 判断：在标准状况下，1 mol O2与 1 mol SO3的体积相同 (　) ✘ 标准状况下，SO3为固体 考点二 气体摩尔体积 1、由标准状况下气体密度求相对分子质量 主要应用： 2、由相对密度求气体的相对分子质量 3、求混合气体的平均相对分子质量 4、由同温同压下气体反应时的体积比求分子数比，进而推分子式 1、标准状况下不是气体而又常在题中出现的物质有：水、苯、己烷、CCl4、CHCl3、CH2Cl2(注：CH3Cl为气体)、H2O、SO3、HF、溴、CS2、乙醇、NO2等。 2、标准状况下的气体摩尔体积约为22.4L/mol，其他条件下Vm可以为22.4L/mol，也可以为其他值 名师提醒 考点二 气体摩尔体积 4.气体摩尔体积的适用范围：气体摩尔体积的适用范围是气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。需要注意的是混合气体中气体之间不能发生化学反应。 判断正误，设NA为阿伏加德罗常数的值,对的打“√”,错的打“×”。 (1)(2024·吉林卷)标准状况下,11.2 L SO2中原子总数为0.5NA。(　　) (2)(2023·全国甲卷)标准状况下,2.24 L SO3中电子的数目为4.00NA(　　) (3)(2023·辽宁卷)11.2 L CO2含π键数目为NA。(　　) (4)(2022·广东卷)22.4 L CO2被还原生成1 mol CO。(　　) (5)(2022·全国甲卷)25 ℃、101 kPa下,28 L氢气中质子的数目为2.5NA(　　) (6)(2022·辽宁卷)标准状况下,22.4 L HCl气体中H+数目为NA(　　) (7)(2022·浙江卷)11.2 L乙烷和丙烯的混合气体中所含碳氢键数为3NA( 　) ✘ ✘ ✘ ✘ ✘ ✘ ✘ 学习评价 练习：(1)同温、同压下，同体积的氨气和硫化氢(H2S)气体的质量比为________。 指单一或互不反应的混合气体 ★友情提醒：但原子数不一定相同，如O2与O3 （pV=nRT） 概括为：“三同”定“一同”。 即同温、同压、同体积的任何气体，含有相同的分子数(或物质的量相同)。 2、阿伏加德罗定律及其推论 （1）阿伏加德罗定律的内容 “两同定比例” 考点二 气体摩尔体积 1∶2 项目 描述 关系 三 正 比 同温同压下，气体的体积之比等于它们的物质的量之比 同温同体积下，气体的压强之比等于它们的物质的量之比 同温同压下，气体的密度之比等于它们的相对分子质量之比 二 反 比 同温同压下，相同质量的任何气体的体积与它们的相对分子质量成反比 同温同体积下，相同质量的任何气体的压强与它们的相对分子质量成反比 一 连 比 同温同压下，同体积的任何气体的质量之比等于它们的相对分子质量之比，也等于它们的密度之比 （2）阿伏加德罗定律的推论：(以下用到的符号：ρ为密度，p为压强，n为物质的量，M为摩尔质量，m 为质量，V为体积，T为热力学温度) 考点二 气体摩尔体积 【变式训练】 相同状况下，体积相等的五个气球分别充满相应的气体，如图所示。与氯化氢气球中所含原子数一定相等的是( ) C A. B. C. D. C 学习评价 3．三种气体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)＝________。 Z X 4∶1 21 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________________________________________。 ρ(O2)>ρ(Ne)>ρ(H2) p(H2)>p(Ne)>p(O2) V(H2)>V(Ne)>V(O2) m(O2)>m(Ne)>m(H2) 22 1.“NA与Vm=22.4 L·mol-1”的使用 用到Vm≈ 22.4 L·mol－1 求粒子个数时要求满足标况（0℃、101kPa）和气体两个条件。 记住常考标况下非气态物质: ①无机物Br2、SO3、H2O、HF、NO2、N2O4等；②有机物中碳原子数大于4的烃(新戊烷除外)，如苯、己烷等；③有机物中烃的衍生物CCl4、氯仿(CHCl3)、CH2Cl2、乙醇等。 非标况误用22.4：若给的是质量、物质的量、摩尔质量、粒子数、不受温度、压强、聚集状态的影响 考点三 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 常温25℃；小于等于4的烃、一氯甲烷、甲醛是气体 2.NA与物质的粒子构成 (1)核素中的数量关系——核素X)中质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。 一定物质中原子、中子、质子、电子等数目的分析 18gNH4+ 质子： 中子： 电子： 1mol18OD- 质子： 中子： 电子： 17g -OH 质子： 中子： 电子： 1molC2H4 质子： 中子： 电子： 考点三 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 2.NA与物质的粒子构成 (2)常考物质 类型 常考物质 单原子分子 稀有气体(如He、Ne、Ar等) 双原子分子 如Cl2、N2、O2、H2、Br2等 多原子分子 如D2O、O3、P4(白磷)、CH4、CO2、H2O2等 (3)一定混合物中分子、原子数目的判断 ①等质量的实验式（最简式）相同的物质含有的原子数相同，如NO2与N2O4、C2H4与C3H6、O2与O3。 ②等质量的摩尔质量相同的物质含有的分子数相同，如N2与CO、CO2与N2O、H2SO4与H3PO4。 ③等物质的量的CO2与SO2中氧原子数相同。 考点三 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 混合物的极端假设法，找到取值范围或者确定值 2.NA与物质的粒子构成 (4)酸式盐的构成离子 酸式盐由酸式酸根离子和金属阳离子(或N构成。 0.1 mol的NaHSO4溶液中，阳离子的数目之和为0.2NA 0.1 mol的NaHSO4晶体中，阳离子的数目之和为0.2NA 0.1 mol的BaO2 晶体中，阴阳离子的数目之和为0.2NA 固体中粒子数的计算： ①离子化合物和由原子构成的化合物无分子式 ②离子化合物中离子个数，阴离子是一整体CaC2 FeS2 Na2O2 BaO2 考点三 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 2.NA与物质的粒子构成 (5)金属氧化物的构成离子 金属氧化物 构成离子 Na2O2 Na+、 Na2O Na+、O2- KO2 K+、 (6)胶体粒子的数目 大多是分子聚集体,并吸附带电离子 如0.1 mol FeCl3水解得到的Fe(OH)3胶体粒子数小于0.1NA。 3.NA与物质的结构 (1)确定σ键总数 单键都是σ键,双键含1个σ键和1个π键,三键含1个σ键和2个π键,配位键属于σ键,故物质中σ键总数=单键数+双键数+三键数+配位键数。 考点三 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 3.NA与物质的结构 (2)常考物质中的共价键数目 物质 CnH2n+2 P4 (P—P) Si (Si—Si) SiO2 (Si—O) 石墨 金刚石 每摩尔含共价键数目 (3n+1)NA 6NA 2NA 4NA 1.5NA 2NA 注意晶体/有机化合物中共价键的计算 会区分极性共价键和非极性共价键 考点三 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 均摊法 3.NA与物质的结构 (3)特殊物质中的共价键 ①芳香族化合物的苯环中不含碳碳双键,含有大π键。 ②用键线式表示有机物的结构,确定共价键数目时,要防止遗漏C—H。 (4)中心原子的价层电子对数 价层电子对数=σ键数+孤电子对数,孤电子对数=(a-xb)。其中a表示中心原子的价电子数,x表示与中心原子结合的原子数,b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。 (5)采取sp(sp2、sp3)杂化原子数 依据价层电子对数(或分子中原子成键数目)判断中心原子的杂化方式(sp、sp2或sp3) 成键特点 碳的杂化方式 碳原子 碳碳三键 sp 苯环、碳碳双键 sp2 单键碳原子 sp3 考点三 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 4.NA与电子转移 (1)常见类型 考点三 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 竞争反应及用量问题 4.NA与电子转移 (2)特殊反应中电子转移总数 反应 物质变化量 转移电子的物质的量或数目 Na2O2+CO2(或H2O) 1 mol Na2O2 1 mol或NA 1 mol O2 2 mol或2NA Cl2+NaOH(冷) 1 mol Cl2 1 mol或NA Cl2+Fe 1 mol Cl2 2 mol或2NA 1 mol Fe 3 mol或3NA Cu+S 1 mol Cu 1 mol或NA IO3-+I-(+H+) 1 mol I2 5/3 mol或5/3NA NH4NO3----N2 1 mol N2 3.75 mol或3.75NA ClO3-+Cl-(+H+) 3 mol Cl2 5 mol或5NA NH4NO2----N2 1 mol N2 3 mol或3NA 考点三 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 5.NA与反应进行程度 (1)关注可逆反应：不能正向进行到底,反应物不能全部转化为生成物，当没给出转化率时，不能求出准确的目标粒子数目 考点三 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 忽视二氧化氮的二聚反应；氨水；酸性条件 5.NA与反应进行程度 (2)注意浓度对反应的影响 注意有浓酸参与的反应，浓酸变稀后能否继续反应 考点三 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 6. NA与电解质溶液 (1)溶液的体积 已知溶液的物质的量浓度时,特别关注是否缺少溶液的体积。 (2)H、O原子数目 若NA涉及O原子、H原子数目,考虑是否忽视溶剂水中H和O原子的数目。 (3)弱电解质的电离 弱电解质部分发生电离,溶液中存在弱电解质分子及电离产生的离子,不能确定其数目和浓度。 (4)盐类的水解 ①若盐中含有弱酸根离子或弱碱阳离子,要考虑其发生水解反应,不能判断水解程度,故不能确定相关离子的数目。 ②若金属阳离子(R2+、R3+)发生水解反应,溶液中阳离子数目增多。 ③若多元弱酸根离子(R2-、R3-)发生水解反应,溶液中阴离子数目增多。 区分pH与浓度 ①给酸浓度（几元酸？强弱酸？） ②pH（与几元酸，强弱酸无关），直接利用公式换算出c(H+) 考点三 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 电离、水解均可逆 (一 )“NA与Vm=22.4 L·mol-1”的使用 （1）10 ℃、101 KPa下，2.8 L氢气中质子的数目为0.25 NA（ ） （2）标准状况下，22.4 L HCl气体中H原子数为 NA。（ ） （3）标准状况下，1.12 L 18O2中含有中子数为 NA。（ ） （4）11.2 L NO与11.2 L O2混合后的分子数目为 NA（ ） （5）11.2 L乙烷和丙烯的混合气体中所含碳氢键数为3NA（ ） （6) 标准状况下，22.4 L HF中H原子数为 2NA。（ ） （7）高温下，32g氧气中含有氧原子2NA（ ） （8）标准状况下，22.4 L 氩气中原子数为 2NA。（ ） ✘ ✘ ✘ ✘ ✘ 学习评价 （1）18 g H2O、D2O组成的物质中含有的质子数为10NA（ ） （2）0.1 mol的11B中，含有0.6NA个中子（ ） （3）1 mol OD-中含有的质子、中子数均为9NA（ ） （4）1 mol的羟基与1 mol的氢氧根离子所含电子数均为9NA（ ） （5）1 mol F2和Ar所含质子数均为18NA（ ） (二)NA与物质的粒子构成、物质的结构 ✘ ✘ 原子结构 （1）28 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2NA（ ） （2）常温常压下，92 g NO2和N2O4的混合气体中含有的原子数为6NA（ ） （3）16 g O2和O3的混合气体中含有的O原子数为NA（ ） （4）78 g Na2O2和Na2S的混合物中含有的离子总数为3NA(二者不反应)（ ） （5）1 mol CO2和SO2的混合气体中含有的氧原子数为2NA（ ） 特定组成 学习评价 ①看物质的最简式是否相同(如乙烯与丙烯)；②看物质的相对分子质量是否相同(如N2、CO)；③看A、B是否由同一种元素组成(如O2、O3)；④看A、B中相同元素的质量分数是否相同(如CuO、Cu2S) （1）0.1 mol CaC2中含碳碳三键数为0.2NA（ ） （2）1 mol苯中含有碳碳双键数为3NA（ ） （3）0.1 mol CCl4中含有的共价键数为0.4NA（ ） （4）1 mol白磷中含有的P—P键的数目为4NA（ ） （5）1 mol乙烯中含有的σ键数目为5NA（ ） (二)NA与物质的粒子构成、物质的结构 ✘ ✘ 化学键数 （1）5.6 g铁与硝酸完全反应时转移的电子数为0.3NA（ ） （2）向含有FeI2的溶液中通入适量氯气，当有1 mol Fe2＋被氧化时，该反应转移电子的数目至少为3NA（ ） （3）1 mol Fe(NO3)3与足量HI溶液反应时转移的电子数为3NA（ ） ✘ (三)NA与电子转移 非常规反应 ✘ ✘ 学习评价 1 mol铁与足量的氯气、稀硝酸反应，转移3 mol电子 （1）Na2O2与水反应时，生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.4NA（ ） （2）标准状况下，6.72 L NO2溶于足量的水中，转移的电子数为0.3NA（ ） （3）铁与硫的反应中，1 mol铁失去的电子数为2NA（ ） （4）3 mol铁在足量的氧气中燃烧，转移电子数为9NA（ ） （5）1 mol铁在1 mol氯气中燃烧，转移的电子数为3NA（ ） （6）KIO3＋6HI===KI＋3H2O＋3I2中，生成1 mol I2转移电子的总数为2NA（ ） (三)NA与电子转移 ✘ 常规反应 ✘ ✘ ✘ ✘ (四)NA与反应进行程度 浓度变化 （1）常温下，1 mol浓硝酸与足量Al反应，转移电子数为3NA（ ） （2）50 mL 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为0.3NA（ ） （3）含2 mol硫酸的浓硫酸与足量铜共热，转移的电子数为2NA（ ） ✘ ✘ ✘ 学习评价 （1）2 mol NO2置于密闭容器中，最终生成的N2O4分子数为NA（ ） （2）密闭容器中1 mol N2与3 mol H2充分反应，生成小于2 mol NH3（ ） （3）密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应，产物的分子数为2NA（ ） （4）1 mol铁在1 mol氯气中燃烧，转移的电子数为3NA（ ） (四)NA与反应进行程度 ✘ 可逆反应 ✘ ✘ (五)NA与电解质溶液 （1）1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中所含H＋的数目为0.1NA（ ） （2）2 L 1 mol·L-1 FeCl3溶液中所含Fe3＋的数目为2NA（ ） （3）在pH＝13的NaOH溶液中OH－的数目为0.1×6.02×1023（ ） （4）0.1 mol·L-1 NaF溶液中所含F-的数目不一定小于0.1NA（ ） （5）0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中所含H＋的数目为0.1NA（ ） （6）0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中所含Fe3＋的数目小于0.1NA（ ） ✘ ✘ ✘ ✘ ✘ 学习评价 盐的水解、弱电解质的电离是可逆的；溶液的体积未知，溶质的物质的量无法计算(n=cV液)，所含微粒数也无法计算 D D B 学习评价 eq \f(ρ1,ρ2)＝eq \f(M1,M2) eq \f(V1,V2)＝eq \f(M2,M1) eq \f(p1,p2)＝eq \f(M2,M1) eq \f(m1,m2)＝eq \f(M1,M2)＝eq \f(ρ1,ρ2) eq \f(n1,n2)＝eq \f(V1,V2) eq \f(p1,p2)＝eq \f(n1,n2) $