专题06 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　化学计量及应用 第6讲　物质的量 气体摩尔体积 新人教版 高中化学 2027届 一轮复习 高考题型与复习目标 高考题型 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。 从命题思路上看 1、NA正误判断、微粒计数、气体体积与密度关系为必考点，选择题为主，穿插实验与工艺流程计算。 2、以新能源（光解水）、新材料（石墨烯、Na₂O₂）、环境治理（ClO₂、CN⁻处理）等真实情境为载体，考查宏-微-符三重表征能力。 3、从单纯公式运用转向“信息获取—模型建构—定量推理”综合，强化电子转移、键数、水解平衡等易错点的深度辨析，区分度显著增大。 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。 复习目标 考点1 物质的量 摩尔质量 1 物质的量、阿伏加德罗常数 物质的量 阿伏加德罗常数 定义：表示含有______________________的物理量。 一定数目粒子的集合体 单位： 。 摩尔 对象：微观粒子,如分子、原子、______、中子、质子、______等。 表示方法： 离子 电子 必须指明具体粒子的种类或化学式，故摩尔后面应为确切的微粒名称；如1mol氢 (不确切)和1mol大米(宏观物质)皆为错误说法。 单位： 。 符号：______。 国际上规定 粒子集合体所含的粒子数,约为____________。精确数值为_____________中所含的碳原子数为阿伏加德罗常数。 公式： 。 定义：______任何粒子的粒子数。 或某些特定微粒组合等；物质的量是物理量，摩尔是物质的量的单位，不是物理量。 6.02×10^23是个纯数值，没有任何物理意义，而阿伏加德罗常数(NA)是指1mol任何微粒所含的粒子数，它与0.012kg^12C所含的碳原子数相同，数值约为6.02×10^23；12C不仅是摩尔的基准对象，也是相对原子质量的基准。如：Π 与 3.14的区别 考点1 物质的量 摩尔质量 2 摩尔质量 (1)概念：单位物质的量的物质所具有的质量 (2)符号：M 单位：g·mol-1 或 g/mol (3)换算公式： m M n = (4)有关摩尔质量的计算方法: ① M = m(物质) / n ② M = m(一个粒子的质量)× NA ③ M = ρ× 22.4 L·mol-1 (标准状况下气体) ④ M = D(相对密度) × M(相对气体) ⑤ 已知一个粒子的质量(a)和一个12C原子的质量(b): M=12a/b 仅适用于气体 使用范围： A.任何一种微观粒子 B.无论是否纯净 C.无论物质的状态 考点1 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： 注意：对于混合气体，其平均摩尔质量计算：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) 无条件限制 同温同压 考点1 物质的量 摩尔质量 1、相对原子质量 一个原子的绝对质量 1 12 一个12C原子质量 × 元素的相对原子质量：按该元素的各种天然同位素原子所占的原子百分比算出来的平均值 Mr1×a% + Mr2×b% + …… 核素的相对原子质量 Mr：相对原子质量 a% 、b%：原子百分比 (1)摩尔质量、相对原子(或分子)质量的含义不同，不是同一个物理量。二者单位 也不同，摩尔质量的单位是或，相对原子(或分子)质量的单 位为1，当摩尔质量以为单位时，二者在数值上相等。 (2)对具体的物质，其摩尔质量是确定的，不随物质的量的多少而变化，也不随物 质的聚集状态而变化。 考点1 物质的量 摩尔质量 g·mol－1 相对分子(原子)质量 (5)数值关系：以 为单位时，任何粒子的摩尔质量在数值上都等于该粒子的 。 ①区别: 相对分子/原子质量 1mol物质的质量 摩尔质量 H2O 18 18克 18 g·mol－1 ②高考易考点：M(D2O)= g·mol－1 M(T2O)= g·mol－1 ③熟记几组摩尔质量相同的物质: H2SO4、H3PO4 ：98 g·mol－1 Mg3N2、CaCO3、KHCO3：100 g·mol－1 CO、N2、C2H4：28 g·mol－1 20 22 2 摩尔质量 考点1 物质的量 摩尔质量 H2O 重要结论 —— 10e- Na —— 11e- 原子：（核外）电子数 = 原子序数 SO42- —— 50e- NH4+ —— 10e- 重要的比例关系 Na2SO4 Na+ SO4 2- 1 2 1 NA NA 2NA 1mol 2mol 1mol 原子：原子序数 = 质子数 = 核电荷数 =（核外）电子数 阳离子：原子序数 = 质子数 = 核电荷数 >（核外）电子数 阴离子：原子序数 = 质子数 = 核电荷数 <（核外）电子数 考点2 气体摩尔体积 阿伏伽德罗定律 1.影响物质体积大小的因素 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) 【思考】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？ 考点2 气体摩尔体积 阿伏伽德罗定律 固体、液体的体积 固体、液体物质粒子间间隔很小，在微粒数目相同的情况下，固体、液体的体积主要由粒子本身大小决定 1.影响物质体积大小的因素 气体的体积 气体物质分子间间隔远大于分子本身大小，在微粒数目相同的情况下，气体的体积主要由微粒间的距离大小决定，而分子间的平均距离受温度和压强的影响 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。 考点2 气体摩尔体积 阿伏伽德罗定律 2.气体摩尔体积(Vm) 气体 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 温度越高，压强越小，气体摩尔体积越大。注意: 没有温度和压强, 气体体积毫无意义 考点2 气体摩尔体积 阿伏伽德罗定律 2.气体摩尔体积(Vm) 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 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、碳数大于4的烃（新戊烷除外）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 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 考点2 气体摩尔体积 阿伏伽德罗定律 3.阿伏加德罗定律及其推论 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)。 （1）阿伏加德罗定律的内容 “两同定比例” 考点2 气体摩尔体积 阿伏伽德罗定律 3.阿伏加德罗定律及其推论 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 考点2 气体摩尔体积 阿伏伽德罗定律 气体体积的测量与气体摩尔体积的测定 1.气体体积的测定常用方法 气体体积的测定既可通过测量气体排出的液体体积来确定(二者体积值相等)，也可直接测量收集的气体体积。 (1)直接测量法。如下图A、B、C、D、E均是直接测量气体体积的装置。 测量前，A装置可先通过调整左右两管的高度使左管(有刻度)充满液体，且两管液面相平。 C装置：用于测量混合气体中被吸收(或不被吸收)的气体的体积。读数时，球形容器和量气管液面相平，量气管内增加的水的体积等于被反应管吸收后剩余气体的体积。 D装置：直接测量固液反应产生气体的体积，注意应恢复至室温后，再读取注射器中气体的体积(一般适合滴加液体量比较少的气体体积测量)。 考点2 气体摩尔体积 阿伏伽德罗定律 (2)间接测量法。如利用E装置通过测量气体排出的液体体积来确定气体体积。 2.解答该量气装置读数时的答题模板： (1)将××××恢复至室温。(2)调节×××与×××两端液面相平。 (3)视线与×××在同一水平线上。 3.误差分析与讨论 (1)气体在对应液体中的溶解度应较小(难溶)，否则会因溶解而造成误差。 (2)装置F连接左右两部分的长导管实验前无液体，实验后充满液体，存在系统误差。 随堂检测 C A 随堂检测 C 【练习】在同温同压下，等质量的二氧化硫和二氧化碳相比，下列叙述正确 的是(　　) A．体积之比：11∶16 B．密度之比：11∶16 C．物质的量之比：1∶1 D．分子数之比：1∶1 A PV = nRT Pm/ρ = m/MRT R为常数 PV=N/NA RT n=m/M PM= ρRT PV=m/M RT 随堂检测 【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 考点3 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 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 常温25℃；小于等于4的烃、一氯甲烷、甲醛是气体 考点3 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 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3 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 质子数 中子数 电子数 D2O 10 10 10 14C18O 14 18 14 18OH- 9 10 10 -OH 9 8 9 NH4+ 11 7 10 ①质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N） ② 离子电荷数=质子数-核外电子总数 如：钠离子的离子电荷数（+1） =钠离子的质子数（11）-钠离子的核外电子总数（10） 考点3 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。 混合物的极端假设法，找到取值范围或者确定值 考点3 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 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 0.1 mol的SiO2 晶体中，含0.1NA个SiO2 分子 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3 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3 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 均摊法 考点3 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 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3 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 竞争反应及用量问题 考点3 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 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3 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。 忽视二氧化氮的二聚反应；氨水；酸性条件 考点3 阿伏伽德罗常数应用判断陷阱 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3 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+) 电离、水解均可逆 随堂检测 (一 )“NA与Vm=22.4 L·mol-1”的使用 （1）10 ℃、101325Pa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。（ ） ✘ ✘ ✘ ✘ ✘ （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（ ） 随堂检测 (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 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（ ） 随堂检测 (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 ✘ ✘ 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（ ） 随堂检测 (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（ ） ✘ ✘ ✘ （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（ ） 随堂检测 (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（ ） ✘ ✘ ✘ ✘ ✘ 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 随堂检测 D D B eq \f(n1,n2)＝eq \f(V1,V2) eq \f(p1,p2)＝eq \f(n1,n2) 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) $