2020版新一线高考化学（人教版）一轮复习教学案：第1章第1节　物质的量　气体摩尔体积

第一节　物质的量　气体摩尔体积

考点一| 物质的量　摩尔质量

1．物质的量、阿伏加德罗常数

注意：(1)使用摩尔作单位时，必须指定化学式或指明微粒的种类，如1 mol H 不能描述为1 mol 氢等。(2)阿伏加德罗常数有单位，单位为mol－1，不能仅写数值6.02×1023。

2．摩尔质量

(1)概念：单位物质的量的物质所具有的质量，符号为M，单位为g/mol或g·mol－1。

(2)数值：当微粒的摩尔质量以g·mol－1为单位时，在数值上等于该微粒的相对分子(原子)质量。

(3)关系：物质的量、物质的质量与摩尔质量关系为n＝或M＝或m＝n·M。

注意：(1)摩尔质量、相对分子质量、质量是三个不同的物理量，具有不同的单位。如H2O的摩尔质量为18 g·mol－1，H2O的相对分子质量为18,1 mol H2O的质量为18 g。(2)摩尔质量与温度、压强、物质的量多少无关。

1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)1 mol OH－的质量是17 g·mol－1。 (　　)

(2)NA代表阿伏加德罗常数，22 g CO2中含有的氧原子数为NA。 (　　)

(3)n mol O2中分子数为N，则阿伏加德罗常数为。 (　　)

答案：(1)×　(2)√　(3)×

2．(1)硫酸钠(Na2SO4)的摩尔质量为________；71 g Na2SO4中含钠离子的物质的量为________，氧原子的物质的量为________。

(2)49 g H3PO4的物质的量为________，用NA表示阿伏加德罗常数的值，其中含有________个H，含________个O。

答案：(1)142 g·mol－1　1 mol　2 mol　(2)0.5 mol　1.5NA或1.5×6.02×1023　2NA或2×6.02×1023

⊙考法1　物质的量、摩尔质量的有关概念

1．下列说法不正确的是(　　)

A．物质的量是描述微观粒子集合体的物理量

B．阿伏加德罗常数就是6.02×1023

C．1 mol CO2与1 mol CO含有的分子数目相等

D．SO的摩尔质量为96 g·mol－1

B　[阿伏加德罗常数为物理量，单位为mol－1。]

2．(2019·荆州模拟)草酸(分子为H2C2O4，沸点：150 ℃)是生物体的一种代谢产物，广泛分布于植物、动物和真菌体中。下列有关判断不正确的是(　　)

A．草酸的摩尔质量是90 g

B．1 mol草酸中含有6.02×1023个分子

C．45 g草酸中含有1.204×1024个氧原子

D．草酸分子中C与O原子的物质的量之比为1∶2

A　[摩尔质量的单位为g·mol－1，注意与质量的区别。]

⊙考法2　n、N、m的有关计算

3．设NA为阿伏加德罗常数的值，计算下列粒子的数目

(1)0.3 mol H2O分子中所含氢原子数与________个NH3分子中所含氢原子数相等。

(2)12 g乙烷中所含共价键的物质的量是________。

(3)分子数为0.5NA的CO2分子的质量是________。

解析：(2)乙烷的结构式为,1  mol乙烷分子中含有7 mol共价键。

答案：(1)0.2NA(或1.204×1023)　(2)2.8 mol

(3)22 g

4．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Na0.35CoO2·1.3H2O。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________mol。

解析：晶体的摩尔质量约为122 g·mol－1，n＝＝0.1 mol，故氧原子数目＝0.1×(2＋1.3)NA＝0.33NA，n(H)＝0.1 mol×1.3×2＝0.26 mol。

答案：0.33NA　0.26

考点二| 气体摩尔体积　阿伏加德罗定律

1．气体摩尔体积

(1)影响物质体积大小的因素

(2)气体摩尔体积

①含义：单位物质的量的气体所占的体积，符号Vm，常用单位是L/mol(或L·mol－1)；基本表达式是Vm＝。

②影响因素：气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它取决于气体所处的温度和压强。温度越高，压强越小，气体摩尔体积越大。

③特例：标准状况是指温度为0 ℃，压强为101 kPa，此时，Vm＝22.4_L·mol－1。

注意：(1)“22.4 L·mol－1”不仅适用于单一气体，也适用于混合气体。(2)22.4 L气体，在标准状况下是1 mol，在非标准状况下，可能是1 mol，也可能不是1 mol。(3)标准状况下为非气体的常见的物质有H2O、H2O2、HF、SO3、C6H6、CCl4、CS2、CHCl3、CH2Cl2、乙醇等。

2．阿伏加德罗定律及其推论

(1)内容

可总结为“三同”定“一同”，即同温、同压、同体积的气体，具有相同的分子数。

(2)推论

注意：(1)同温同压同体积的气体的分子数相等，但原子数不一定相等。(2)阿伏加德罗定律既适用于单一气体，也适用于混合气体。(3)在同温同压条件下，可利用气体的相对分子质量大小判断气体密度的大小。

3．求气体的摩尔质量M的常用方法

(1)根据标准状况下气体的密度ρ：M＝ρ×22.4(g·mol－1)。

(2)根据气体的相对密度(D＝ρ1/ρ2)：M1/M2＝D。

(3)根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝m/n。

(4)根据一定质量(m)的物质中微粒数目(N)和阿伏加德罗常数(NA)：M＝NA·m/N。

(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：＝M1×a%＋M2×b%＋M3×c%＋……，a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。

1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)标准状况下，1 mol H2与1 mol N2、H2混合气体体积均约为22.4 L。 

  (　　)

(2)利用气体摩尔体积可以计算一个气体分子的大致体积。 (　　)

(3)标准状况下，1 mol CH4和1 mol SO3的体积均为22.4 L。 (　　)

(4)同温同压下，44 g CO2与28 g CO的体积比为1∶1。 (　　)

(5)在非标准状况下，1 mol N2的体积可能为22.4 L。 (　　)

答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√

2．如图所示三只气球，其中A、B的体积均为1.12 L，则A、B中气体的物质的量________是0.05 mol(填“一定”或“不一定”)；标准状况下，A、B气球中的分子个数比是________；在相同温度和压强下，A、C气球中气体的质量相同，则两气球的体积之比是________。

答案：不一定　1∶1　2∶1

⊙考法1　气体摩尔体积的有关计算

1．一定温度和压强下，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个原子构成，下列有关说法中不正确的是(　　)

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 mol O2在该条件下的体积也为30 L

A　[若为标准状况，6.02×1023个气态分子的体积应为22.4 L，不是30 L。]

2．设NA为阿伏加德罗常数的值，如果a g某气态双原子分子中原子数为p，则b g该气体在标准状况下的体积V是________L。

解析：n(分子)＝ mol，M(分子)＝ g·mol－1＝ g·mol－1，故V＝ mol×22.4 L·mol－1＝ L。

答案：

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)，

(1)混合气体中CO的质量是________g；

(2)在标准状况下混合气体中CO2的体积是________L；

(3)在标准状况下混合气体的密度是________g·L－1(保留两位有效数字)；

(4)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)混合气体中CO的质量为28 g·mol－1×0.25 mol＝7 g；

(2)故混合气体中CO2的体积为0.25 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L；

(3)混合气体的密度为≈1.6 g·L－1；

(4)解法一：＝ρ·22.4 L·mol－1＝1.6 g·L－1×22.4 L·mol－1≈36 g·mol－1；

解法二：＝＝36 g·mol－1；

解法三：＝28 g·mol－1×50%＋44 g·mol－1×50%＝36 g·mol－1；

故平均摩尔质量为36 g·mol－1。

答案：(1)7　(2)5.6　(3)1.6　(4)36

4．在一定条件下，m g NH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g)，按要求填空。

(1)若所得混合气体对H2的相对密度为d，则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)。

(2)若所得混合气体的密度折合成标准状况为ρ g·L－1，则混合气体的平均摩尔质量为________(用含ρ的代数式表示)。

(3)若在该条件下，所得NH3、CO2、H2O(g)的体积分数分别为a%、b%、c%，则混合气体的平均相对分子质量为________(用含a、b、c的代数式表示)。

解析：因为NH4HCO3(s)NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(g)

(1)M(混)＝2d g·mol－1⇒n(混)＝ mol，

⇒M(NH4HCO3)＝(2d×3) g·mol－1＝6d g·mol－1。

(2)(混)＝22.4ρ g·mol－1。

(3)n(NH3)∶n(CO2)∶n(H2O)＝a%∶b%∶c%，

(混)＝(17a%＋44b%＋18c%) g·mol－1。

答案：(1) mol　6d g·mol－1

(2)22.4ρ g·mol－1

(3)17a%＋44b%＋18c%

⊙考法2　阿伏加德罗定律及推论

5．同温同压下，甲容器中充满35Cl2，乙容器中充满37Cl2，完成下列填空。

(1)若两种气体体积相等，则甲、乙两容器中气体密度之比为________；

(2)若两种气体体积相等，则甲、乙两容器中气体分子数之比为________；

(3)若两种气体质量相等，则甲、乙两容器中气体所含质子数之比为________；

(4)若两种气体体积相等，则甲、乙两容器中气体所含中子数之比为________。

答案：(1)35∶37　(2)1∶1　(3)37∶35　(4)9∶10

6．(2019·哈尔滨模拟)在甲、乙两个体积不同的密闭容器中，分别充入质量相等的CO、CO2气体时，两容器的温度和压强均相同，则下列说法正确的是(　　)

A．充入的CO分子数比CO2分子数少

B．甲容器的体积比乙容器的体积小

C．CO的摩尔体积比CO2的摩尔体积小

D．若将压强相同改为体积相同，则甲容器中的压强比乙容器的压强大

D　[A项，n(CO)＝ mol，n(CO2)＝ mol，故N(CO)＞N(CO2)，错误；B项，n(CO)＞n(CO2)，故V(甲)＞V(乙)，错误；C项，同温同压下，摩尔体积相同，错误；D项，n(CO)＞n(CO2)，在V相同时，p(甲)＞p(乙)，正确。]

课堂反馈　真题体验

1．(2018·全国卷Ⅰ，T10)NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)

A．16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA

B．22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA

C．92.0 g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA

D．1.0 mol CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA

B　[16.25 g FeCl3的物质的量n(FeCl3)＝0.1 mol，如果氯化铁完全水解，则生成0.1 mol Fe(OH)3，而氢氧化铁胶体粒子由许多氢氧化铁聚集而成，故氢氧化铁胶体粒子数远小于0.1NA，A项错误；氩气是单原子分子，1 mol Ar含18 mol质子，B项正确；甘油(丙三醇)的分子式为C3H8O3，相对分子质量为92,1 mol(92.0 g)甘油含3 mol羟基，C项错误；甲烷与氯气在光照下反应会生成四种有机产物，即1.0 mol甲烷反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4共为1 mol，D项错误。]

2．(2018·全国卷Ⅲ，T8)下列叙述正确的是(　　)

A．24 g镁与27 g铝中，含有相同的质子数

B．同等质量的氧气和臭氧中，电子数相同

C．1 mol重水与1 mol水中，中子数比为2∶1

D．1 mol乙烷和1 mol乙烯中，化学键数相同

B　[24 g镁与27 g铝的物质的量均为1 mol，但Mg、Al的质子数分别为12、13，A项错误；1 mol O2含有16 mol电子，1 mol O3含有24 mol电子，质量相同(设为m g)的O2、O3含有的电子的物质的量分别为 mol＝ mol、 mol＝ mol，B项正确；1 mol D2O含有10 mol中子，1 mol H2O含有8 mol中子，C项错误；1 mol CH3—CH3含有7 mol共价键，1 mol CH2===CH2含有6 mol共价键，D项错误。]

3．(2017·全国卷Ⅱ，T8)阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是(　　)

A．1 L 0.1 mol·L－1NH4Cl溶液中，NH的数量为0.1NA

B．2.4 g Mg与H2SO4完全反应，转移的电子数为0.1NA

C．标准状况下，2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NA

D．0.1 mol H2和0.1 mol I2于密闭容器中充分反应后，其分子总数为0.2NA

D　[A项，NH4Cl溶液中，NH易水解生成NH3·H2O,1 L 0.1 mol·L－1NH4Cl溶液中，NH的数量小于0.1NA。B项，2.4 g Mg的物质的量为0.1 mol，与H2SO4完全反应转移的电子数为0.2NA。C项，标准状况下，气体的摩尔体积为22.4 L·mol－1，2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.1NA。D项，H2＋I22HI，反应前后气体的物质的量不变，0.1 mol H2和0.1 mol I2反应后，其分子总数为0.2NA。]

4．(2016·全国卷Ⅰ，T8)设NA为阿伏加德罗常数值。下列有关叙述正确的是(　　)

A．14 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA

B．1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3分子数为2NA

C．1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA

D．标准状况下，2.24 L CCl4含有的共价键数为0.4NA

A　[A项乙烯和丙烯的分子式分别为C2H4、C3H6，二者的最简式均为CH2,14 g乙烯和丙烯混合气体中含有“CH2”的物质的量为＝1 mol，故所含氢原子数为2NA。B项N2和H2合成氨的反应为N2＋3H22NH3，该反应为可逆反应，1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3小于2 mol，故生成的NH3分子数小于2NA。C项Fe与过量的硝酸反应生成Fe(NO3)3，故1 mol Fe参加反应时转移电子数为3NA。D项标准状况下，CCl4为液体，2.24 L CCl4的物质的量远大于0.1 mol，故含有的共价键数远大于0.4NA。]