大单元一　第1章　第1讲　物质的量　气体摩尔体积 讲义（教师版）-2025高考化学一轮复习

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第1讲 物质的量 气体摩尔体积
[复习目标] 1.掌握物质的量、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的计算。2.理解阿伏加德罗定律并能进行有关气体体积、压强与物质的量关系的判断。
考点一 物质的量 摩尔质量
1．物质的量
2．摩尔质量
1．1 ml NaCl和1 ml HCl含有相同的分子数目( )
2．12 g 12C中所含碳原子的数目约为6.02×1023( )
3．2 ml H2O的摩尔质量是1 ml H2O的摩尔质量的2倍( )
4．1 ml O2的质量与它的相对分子质量相等( )
5．1 ml OH－的质量为17 g·ml－1( )
答案 1.× 2.√ 3.× 4.× 5.×
质量、物质的量与微粒数目之间的换算
1．“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________________。
答案 160 g·ml－1 8
2．最近材料科学家研究发现了首例带结晶水的晶体在5 K下呈现超导性。据报道，该晶体的化学式为Na0.35CO2·1.3H2O。若用NA表示阿伏加德罗常数的值，试计算12.2 g该晶体中含氧原子数为________，氢原子的物质的量为________ml(结果保留2位小数)。
答案 0.33NA 0.26
计算判断物质中所含指定微粒数目的技巧
弄清楚微粒与所给物质的关系：原子(或电子)的物质的量＝分子(或特定组合)的物质的量×1个分子(或特定组合)中所含这种原子(或电子)的个数。如：第2题中，Na0.35CO2·1.3H2O是一个整体，计算对象氧原子、氢原子为部分，它们的关系为Na0.35CO2·1.3H2O～3.3O～2.6H。
考点二 气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
1．气体摩尔体积
2．阿伏加德罗定律
(1)阿伏加德罗定律：同温、同压下，同体积的任何气体具有相同的分子数或物质的量。
(2)阿伏加德罗定律的推论
1．22 g CO2气体的体积为11.2 L( )
2．标准状况下，11.2 L SO3中含有的原子数为2NA( )
3．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( )
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．同温同压下，ρ(H2)ρ(H2) (2)p(H2)>p(Ne)>p(O2) (3)V(H2)>V(Ne)>V(O2) (4)m(O2)>m(Ne)>m(H2)
解析 (1)根据阿伏加德罗定律的推论，同温、同压时，气体的密度与摩尔质量成正比，所以ρ(O2)>ρ(Ne)>ρ(H2)。(2)温度、密度相同时，气体的压强与摩尔质量成反比，所以p(H2)>p(Ne)>p(O2)。(3)温度、压强均相同时，气体的体积与物质的量成正比；质量相同时，气体的物质的量与摩尔质量成反比，所以V(H2)>V(Ne)>V(O2)。(4)温度、压强、体积均相同时，气体的物质的量相同，则气体的质量与摩尔质量成正比，所以m(O2)>m(Ne)>m(H2)。
应用阿伏加德罗定律解题的一般思路
第一步，分析“条件”：分析题干中的条件，找出相同与不同。
第二步，明确“要求”：分析题目要求，明确所要求的比例关系。
第三步，利用“规律”：利用阿伏加德罗定律及其推论，根据条件和要求进行判断。
1．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．4.4 g C2H4O中含有σ键数目最多为0.7NA(2023·浙江6月选考，7A)
B．1.7 g H2O2中含有氧原子数为0.2NA(2023·浙江6月选考，7B)
C．1 ml重水比1 ml水多NA个质子(2020·全国卷Ⅲ，9B)
D．标准状况下，11.2 L Cl2通入水中，溶液中氯离子数为0.5NA(2023·浙江6月选考，7D)
答案 A
解析 1个C2H4O中含有6个σ键和1个π键(乙醛)或7个σ键(环氧乙烷)，4.4 g C2H4O的物质的量为0.1 ml，则含有σ键数目最多为0.7NA，A正确；1.7 g H2O2的物质的量为0.05 ml，则含有氧原子数为0.1NA，B不正确；标准状况下，11.2 L Cl2的物质的量为0.5 ml，通入水中后只有一部分Cl2与水反应生成H＋、Cl－和HClO，所以溶液中氯离子数小于0.5NA，D不正确。
2．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．11.2 L CO2含π键数目为NA(2023·辽宁，5A)
B．1 ml Si含Si—Si的数目约为4NA(2023·湖北，3B改编)
C．0.1 ml KNO3晶体中含离子数目为0.2NA(2023·辽宁，5C)
D．0.1 ml CH3COOH与足量CH3CH2OH充分反应生成的CH3COOCH2CH3分子数目为0.1NA(2021·浙江1月选考，18D)
答案 C
解析 1个CO2分子含有2个π键，题中没有说是标况条件下，气体摩尔体积未知，无法计算π键个数，A错误；在晶体硅中，每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形成空间网状结构，因此，平均每个Si形成2个共价键， 1 ml Si含Si—Si的数目约为2NA，B错误。
3．填空
(1)(2022·辽宁，3A改编)1.8 g 18O中含有的中子数为___________。
(2)(2022·辽宁，3B改编)28 g C2H4分子中含有的σ键数目为___________。
(3)(2022·广东，9C改编)1 ml CO中含有________个电子。
(4)(2022·海南，7C改编)2.8 g 56Fe含有的中子数为________。
(5)(2022·浙江6月选考，12A改编)12 g NaHSO4中含有__________个阳离子。
(6)(2022·浙江6月选考，12C改编)8 g CH4含有的中子数为___________。
答案 (1)NA (2)5NA (3)14NA (4)1.5NA (5)0.1NA (6)3NA
解析 (1)1个18O原子中含有10个中子，1.8 g 18O的物质的量为0.1 ml，故1.8 g 18O中含有中子的物质的量为1 ml，中子数为NA。(2)1个乙烯分子中含有5个σ键， 28 g C2H4的物质的量为1 ml，其中含有的σ键数目为5NA。(3)1个CO分子中有14个电子，1 ml CO含有的电子数为14NA。(4)56Fe的质子数为26、中子数为56－26＝30,2.8 g 56Fe的物质的量为0.05 ml，所含中子为0.05 ml×30＝1.5 ml，即1.5NA。(5)NaHSO4由钠离子和硫酸氢根离子构成，其中的阳离子只有钠离子，12 g NaHSO4的物质的量为0.1 ml，因此，其中只含有0.1NA个阳离子。(6)1个CH4分子中有6个中子，8 g CH4的物质的量为0.5 ml，因此，8 g CH4含有的中子数为3NA。
4．下列叙述正确的是( )
A．22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA(2018·全国卷Ⅰ，10B)
B．同温同压下，O2和CO2的密度相同(2020·北京，5A)
C．标准状况下，2.24 L乙醇中碳氢键的数目为0.5NA(2017·浙江4月选考，22A)
D．22.4 L(标准状况)氮气中含7NA个中子(2020·全国卷Ⅲ，9A)
答案 A
解析 氩气(18Ar)是单原子分子，标况下22.4 L氩气是1 ml，其中含有的质子数是18NA，A正确；同温同压下，eq \f(ρ1,ρ2)＝eq \f(M1,M2)，所以eq \f(ρO2,ρCO2)＝eq \f(32,44)，不相同，B错误；标况下，乙醇为非气体，C错误；标况下，22.4 L(即1 ml) eq \\ar(14, 7)N2分子中含中子数为(14－7)×2NA＝14NA，D错误。
课时精练
1．下列物质中，与0.3 ml H2O含有相同氢原子数的物质是( )
A．18.9 g HNO3
B．0.1 ml NH4HSO4
C．3.612×1023个HCl分子
D．4.48 L CH4(标准状况)
答案 C
2．某硫原子的质量是a g,12C原子的质量是b g，若NA表示阿伏加德罗常数的值，则下列说法正确的是( )
①该硫原子的相对原子质量为eq \f(12a,b) ②m g该硫原子的物质的量为eq \f(m,aNA) ml ③该硫原子的摩尔质量是aNA g ④a g该硫原子所含的电子数为16NA
A．①③ B．②④ C．①② D．②③
答案 C
解析 该硫原子的相对原子质量为eq \f(a g,\f(1,12)b g)＝eq \f(12a,b)，①对；该硫原子的摩尔质量M(S)＝a g×NA ml－1＝aNA g·ml－1，③错；m g该硫原子的物质的量n(S)＝eq \f(m g,aNA g·ml－1)＝eq \f(m,aNA) ml，②对；a g硫原子即1个硫原子，其所含电子数为16个，④错。
3．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A．CO2的摩尔质量为44 g
B．1 L 0.5 ml·L－1 K2SO4溶液中含有K＋的质量为78 g
C．常温常压下，22.4 L O2含分子数为NA
D．16 g CH4中含有氢原子的总数为4NA
答案 D
4．(2023·郑州高三模拟)一定温度和压强下，30 L某种气态纯净物中含有6.02×1023个分子，这些分子由1.204×1024个原子组成，下列有关说法不正确的是( )
A．该温度和压强可能是标准状况
B．标准状况下该纯净物若为气态，其体积约是22.4 L
C．该气体中每个分子含有2个原子
D．若O2在该条件下为气态，则1 ml O2在该条件下的体积也为30 L
答案 A
解析 据n＝eq \f(N,NA)可知，该气体的物质的量为1 ml。该温度和压强下，1 ml该气体的体积为30 L，若是标准状况，其体积约是22.4 L，故A不正确、B正确；1 ml该气体含有1.204×1024个原子，则1个该气体分子中含有原子个数为eq \f(1.204×1024,6.02×1023)＝2，故C正确；因1 ml该气体在该条件下为30 L，由此可知该条件下气体摩尔体积为30 L·ml－1，故若O2在该条件下为气态，则1 ml O2在该条件下的体积也为30 L，故D正确。
5．(2023·菏泽模拟)下列说法正确的是( )
A．标准状况下，22.4 L H2和O2的混合物所含分子数为NA
B．标准状况下，18 g H2O的体积是22.4 L
C．在常温常压下，11.2 L N2含有的分子数为0.5NA
D．标准状况下，11.2 L CCl4含有的原子数为2.5NA
答案 A
解析 标准状况下，22.4 L H2和O2的混合气体的物质的量为1 ml，所含分子数为NA，A项正确；标准状况下，H2O为液体，18 g H2O的体积不是22.4 L，B项错误；常温常压下，11.2 L N2含有的分子数不是0.5NA，C项错误；标准状况下，CCl4为液体，不能用Vm＝22.4 L·ml－1计算，D项错误。
6．设NA为阿伏加德罗常数的值，如果a g某气态双原子分子的分子数为p，则b g该气体在标准状况下的体积V(L)是( )
A.eq \f(22.4ap,bNA) B.eq \f(22.4ab,pNA)
C.eq \f(22.4NAb,a) D.eq \f(22.4pb,aNA)
答案 D
解析 a g该气态双原子分子的物质的量为eq \f(p,NA) ml，摩尔质量为eq \f(a g,\f(p,NA) ml)＝eq \f(aNA,p) g·ml－1，所以b g该气体在标准状况下的体积为eq \f(b g,\f(aNA,p) g·ml－1)×22.4 L·ml－1＝eq \f(22.4pb,aNA) L。
7．(2024·西安模拟)配位化合物广泛应用于物质分离、定量测定、医药、催化等方面。利用氧化法可制备某些配位化合物，如2CCl2＋2NH4Cl＋8NH3＋H2O2===2[C(NH3)5Cl]Cl2＋2H2O。设NA是阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是( )
A．1 ml [C(NH3)5Cl]Cl2中σ键的数目为21NA
B．0.1 ml·L－1 CCl2溶液中C2＋数目为0.1NA
C．0.1 ml N2与足量H2在催化剂作用下合成氨，生成的NH3分子数为0.2NA
D．100 g质量分数为17%的H2O2溶液中，氧原子总数为NA
答案 A
解析 溶液体积未知，不能计算C2＋的数目，B错误；合成氨是可逆反应，0.1 ml N2不能完全反应，故生成的NH3分子数小于0.2NA，C错误；水中也含有氧原子，则n(O)＝eq \f(100 g×17%,34 g·ml－1)×2＋eq \f(100 g×1－17%,18 g·ml－1)≈5.6 ml，D错误。
8．一定温度和压强下，用m g的CH4、CO2、O2、SO2四种气体分别吹出四个体积大小不同的气球。下列说法正确的是( )
A．气球②中装的是O2
B．气球①和气球③中气体分子数相等
C．气球①和气球④中气体物质的量之比为4∶1
D．气球③和气球④中气体密度之比为2∶1
答案 D
解析 根据阿伏加德罗定律的推论：同温同压下，同质量气体的体积与其摩尔质量成反比。四种气体的摩尔质量的大小关系为M(SO2)>M(CO2)>M(O2)>M(CH4)，所以气球①②③④中的气体分别为SO2、CO2、O2、CH4，A错误；同质量的气体，分子数之比等于其物质的量之比，也等于其摩尔质量的反比，气球①和气球③中气体分子数不相等，气球①和气球④中气体物质的量之比为1∶4，B、C错误；同温同压下，气体的密度与其摩尔质量成正比，气球③和气球④中气体密度之比为2∶1，D正确。
9．(2023·青岛模拟)下列判断正确的是( )
A．同温、同压下，相同体积的氮气和氦气所含的原子数相等
B．标准状况下，5.6 L以任意比例混合的氯气和氧气所含的原子数为0.5NA
C．1 ml氯气和足量NaOH溶液反应转移的电子数为2NA
D．常温、常压下，22.4 L的NO2和CO2混合气体含有2NA个O原子
答案 B
解析 同温、同压下，相同体积的氮气和氦气的物质的量相同，而氮气分子为双原子分子，氦气分子为单原子分子，所以二者含有的原子数不相等，A错误；标准状况下5.6 L任意气体的物质的量为eq \f(5.6 L,22.4 L·ml－1)＝0.25 ml，氯气分子和氧气分子都是双原子分子，所以以任意比例混合的氯气和氧气所含的原子数为0.5NA，B正确；1 ml氯气与足量氢氧化钠溶液反应会生成1 ml氯化钠和1 ml次氯酸钠，转移1 ml电子，转移的电子数为NA，C错误；不是标准状况，不能使用22.4 L·ml－1计算混合气体的物质的量，D错误。
10．(2023·石家庄模拟)已知标准状况下：①6.72 L NH3；②1.204×1023个H2S分子；③5.6 g CH4；④0.5 ml HCl。下列关系正确的是( )
A．体积大小：④>③>①>②
B．原子数目：③>①>②>④
C．密度大小：④>②>③>①
D．质量大小：④>③>②>①
答案 A
11．现有14.4 g CO和CO2的混合气体，在标准状况下所占的体积约为8.96 L。将混合气体依次通过如图装置，最后收集在气球中。下列结论错误的是( )
A．原混合气体所含碳原子总数为0.8NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
B．标准状况下，气球中收集到的气体体积为4.48 L
C．NaOH溶液增重8.8 g
D．原混合气体中CO和CO2的体积比为1∶1
答案 A
解析 由题意知，n(CO)×28 g·ml－1＋n(CO2)×44 g·ml－1＝14.4 g、n(CO)＋n(CO2)＝eq \f(8.96 L,22.4 L·ml－1)＝0.4 ml，联立两式解得：n(CO)＝n(CO2)＝0.2 ml。A错，混合气体的总物质的量为0.4 ml，则所含碳原子总数为0.4NA；B对，混合气体通过NaOH溶液时，CO2被吸收，气球中收集到的气体是CO，其物质的量为0.2 ml，故在标准状况下的体积为4.48 L；C对，NaOH溶液吸收CO2生成Na2CO3和H2O，则NaOH溶液增加的质量即为CO2的质量，应为0.2 ml×44 g·ml－1＝8.8 g；D对，相同温度和压强下，气体的体积之比等于其物质的量之比，则CO和CO2的体积之比等于0.2 ml∶0.2 ml＝1∶1。
12．(2023·福建上杭一中模拟)室温下如图所示，关闭活塞，向左右两室(容积相同)各充入一定量H2和Cl2，且恰好使两容器内气体密度相同，打开活塞，放电使H2与Cl2充分反应生成氯化氢气体：H2＋Cl2eq \(=====,\s\up7(放电))2HCl，恢复至原温度后，下列判断正确的是( )
A．开始时左右两室分子数相同
B．最终容器内无H2存在
C．反应后H2室压强减小
D．最终容器内气体密度比原来大
答案 C
解析 左右两室体积相同，气体密度相同，则气体质量相同，根据N＝n·NA＝eq \f(m,M)NA，相同质量时，分子数与摩尔质量成反比，则开始时氢气室分子数多，故A错误；两种气体质量相同时，氢气的物质的量多，氢气和氯气以1∶1反应，则氢气过量，所以最终容器内有氢气剩余，故B错误；反应中氢气有剩余，且气体总的物质的量不变，反应后两室气体物质的量相同，氢气室气体的物质的量减小，即压强减小，故C正确；反应前后气体总质量不变，容器体积不变，根据ρ＝eq \f(m,V)知，最终容器内气体密度与原来相同，故D错误。
13．填写下列空白。
(1)将等物质的量的NH3和CH4混合，混合气体中NH3与CH4的质量比为________。
(2)标准状况下，密度为0.75 g·L－1的NH3与CH4组成的混合气体中，NH3的体积分数为________。
(3)已知a g A和b g B恰好完全反应生成0.2 ml C和d g D，则C的摩尔质量为_____________。
(4)现有下列三种气体：①32 g CH4；②约含有6.02×1023个HCl分子的氯化氢气体；③标准状况下33.6 L O2。请按物理量由小到大的顺序排列：
a．质量：_____________________________________________________________________(填序号，下同)；
b．分子数目：_________________________________________________________________；
c．相同状况下气体的体积：______________________________________________________。
答案 (1)17∶16 (2)80% (3)5(a＋b－d)g·ml－1 (4)a.①