2020版高考化学（经典版）一轮复习教师用书：第一章第1节物质的量　气体摩尔体积

第1节　物质的量　气体摩尔体积

[考试说明]　1.理解摩尔(mol)是物质的量的单位，可用于进行简单的化学计算。2.了解摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数的含义。3.能根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、气体体积(标准状况)之间的相互关系进行有关计算。

[命题规律]　物质的量、气体摩尔体积是高考常考的知识点，命题主要方式为“已知NA为阿伏加德罗常数的值，判断下列说法正确(或错误)的是(　　)”。题目主要结合物质的状态、物质结构、氧化还原反应、某些反应的原理、分散系、盐类水解等知识来考查计量关系。覆盖面广，具有良好的区分度。

考点1　物质的量　摩尔质量

  知识梳理

1.物质的量及其单位

(1)定义：表示含有一定数目粒子的集合体的物理量。符号为n。

(2)单位：摩尔，简称摩，符号为mol。

2．阿伏加德罗常数

(1)定义：0.012_kg_12C所含的碳原子数为阿伏加德罗常数，其数值约为6.02×1023，单位为mol－1，符号为NA。

(2)计算公式：物质的量n、阿伏加德罗常数NA与粒子数N之间的关系为NA＝。

3．摩尔质量

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

(2)数值：当摩尔质量以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)。

(3)计算公式：物质的量(n)、物质的质量(m)、摩尔质量(M)之间的关系为M＝。

(1)物质的量是计量微观粒子的物理量，只适用于微观粒子(即分子、原子、离子、质子、中子、电子等)，不适用于宏观物质。摩尔是物质的量的单位。

(2)摩尔质量、相对分子质量、1 mol物质的质量含义不同，三者的单位也不同。摩尔质量的单位为g·mol－1，相对原子(分子)质量的单位为1,1 mol物质的质量单位为g。

(3)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的变化而变化。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。

(1)1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子。(×)

错因：有些物质是由原子或离子构成。

(2)1 mol水中含有2 mol氢和1 mol氧。(×)

错因：书写不规范，微粒指代不明。

(3)NaOH的摩尔质量为40 g。(×)

错因：摩尔质量的单位为g·mol－1。

(4)O2的摩尔质量等于它的相对分子质量。(×)

错因：单位不同。

(5)1 mol OH－的质量为17 g·mol－1。(×)

错因：质量的单位为g。

(6)2 mol H2O的摩尔质量是1 mol H2O的摩尔质量的2倍。(×)

错因：对具体物质，摩尔质量不随物质的量的多少而变化。

  题组训练

题组一 物质的量、阿伏加德罗常数及摩尔质量的概念辨析与应用

1．下列说法中正确的是(　　)

A．摩尔既是物质的数量单位又是物质的质量单位

B．阿伏加德罗常数是12 kg 12C中含有的碳原子数

C．1 mol水分子中含有2 mol氢原子和1 mol氧原子

D．一个NO分子的质量是a g，一个NO2分子的质量是b g，则氧原子的摩尔质量是(b－a) g·mol－1

答案　C

解析　摩尔是物质的量的单位，A错误；NA是0.012 kg 12C中含有的碳原子数，B错误；(b－a) g是一个氧原子的质量，D错误。

2．下列说法正确的是(　　)

A．1 mol氯含有6.02×1023个微粒

B．阿伏加德罗常数的数值约等于6.02×1023

C．钠的摩尔质量等于它的相对原子质量

D．H2O的摩尔质量是18 g

答案　B

解析　1 mol氯的说法是错误的，没有指明是分子、原子还是离子，故A错误；当摩尔质量以g·mol－1为单位时，数值上才等于相对原子(或分子)质量，故C错误；摩尔质量的单位应为g·mol－1，故D错误。

题组二 质量、物质的量与微粒数目之间的换算

3．某硫原子的质量是a g,12C原子的质量是b g，若NA只表示阿伏加德罗常数的数值，则下列说法中正确的是(　　)

①该硫原子的相对原子质量为　②m g该硫原子的物质的量为 mol　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　①该硫原子的相对原子质量为该原子的质量除以12C 原子质量的，即，正确；②m g该硫原子的个数为，其物质的量为 mol，正确；③该原子的摩尔质量是aNA g/mol，不正确；④一个硫原子所含电子数为16，a g该硫原子的个数为1个，所含电子数为16，不正确。

4．(1)1.204×1024个M分子的质量为88 g，则M的摩尔质量为________。

(2)0.3 mol NH3分子中所含质子数与________个H2O分子中所含质子数相等。2.2 g DO中所含中子数为________，1.5 g CH中的电子数为________，15.6 g Na2O2中的阴离子数目为________。

(3)12.4 g Na2R含Na＋ 0.4 mol，则Na2R的摩尔质量为________，R的相对原子质量为________。含R的质量为1.6 g的Na2R，其物质的量为________。

(4)已知16 g A和20 g B恰好完全反应生成0.04 mol C和31.76 g D，则C的摩尔质量为________。

答案　(1)44 g·mol－1

(2)0.3NA　1.2NA　0.8NA　0.2NA

(3)62 g·mol－1　16　0.1 mol

(4)106 g·mol－1

解析　(1)n(M)＝＝＝2 mol，M＝＝＝44 g·mol－1。

(2)0.3 mol NH3分子中含质子数为0.3 mol×10NA＝3NA,1个H2O分子中含有10个质子，故水分子个数为0.3NA；2.2 g DO的物质的量为＝0.1 mol，含有的中子数为0.1 mol×12NA＝1.2NA；1.5 g CH中电子数为×8NA＝0.8NA；15.6 g Na2O2的物质的量为＝0.2 mol，所含阴离子数目为0.2 mol×NA＝0.2NA。

(3)1 mol Na2R电离生成2 mol Na＋，题目中有Na＋ 0.4 mol，则有0.2 mol Na2R。M(Na2R)＝＝＝62 g/mol。由Mr(Na2R)＝62，求得Ar(R)＝62－2×23＝16，已知m(R)，根据n＝，得n(R)＝0.1 mol，则n(Na2R)＝0.1 mol。

(4)根据质量守恒定律，0.04 mol C的质量为16 g＋20 g－31.76 g＝4.24 g，则M(C)＝＝106 g·mol－1。

已知物质的质量求物质所含的粒子数目

此类题型可采用以下解题思路求解物质所含的目标粒子数目：

―→―→―→

可应用N＝·NA来计算。

考点2　气体摩尔体积　阿伏加德罗定

知识梳理

1.影响物质体积的因素

2．气体摩尔体积

(1)定义：一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积。符号为Vm。单位为L/mol(或L·mol－1)。

(2)标准状况下的气体摩尔体积：在标准状况下(指温度为0_℃，压强为101_kPa)约为22.4_L·mol－1。

(3)计算公式：物质的量(n)、气体体积(V)、气体摩尔体积(Vm)之间的关系：Vm＝。

(4)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。

3．阿伏加德罗定律

(1)阿伏加德罗定律：在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体含有相同数目的分子(或气体的物质的量相同)。

(2)适用范围：单一气体或相互不反应的混合气体。

4．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)

使用气体摩尔体积需要注意的事项

(1)使用“条件”：要注明温度和压强。

(2)使用对象：必须是气体物质，可以是单一气体，也可以是混合气体(互不反应)。N2O4、酒精、SO3、CHCl3、CCl4、HF等物质在标准状况下不是气体。

(3)在标准状况下，气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1，其他条件下不一定是22.4 L·mol－1。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。

(1)标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L。(×)

错因：未指明物质状态为气体。

(2)0.5 mol H2所占体积为11.2 L。(×)

错因：未指明在标准状况下。

(3)标准状况下，1 mol H2O的体积为22.4 L。(×)

错因：标准状况下，H2O非气态。

(4)在标准状况下，1 mol气体的体积约是22.4 L，在非标准状况下，1 mol气体的体积则一定不是22.4 L。(×)

错因：非标准状况下，1_mol气体的体积可以为22.4_L。

(5)标准状况下，22.4 L己烷中含有的共价键数目为19NA。(×)

错因：标准状况下，己烷为液态。

　 　　题组训练　　　　　　　　　　　　

题组一 有关“n＝＝＝”的计算与应用

1．工业上将氨气和空气的混合气体通过铂铑合金网发生氨氧化反应，若有标准状况下V L氨气完全反应，并转移n个电子，则阿伏加德罗常数(NA)可表示为(　　)

A.  B.  C.  D.

答案　D

解析　依据4NH3＋5O24NO＋6H2O可知1 mol NH3参加反应转移5 mol电子，参加反应NH3的物质的量为 mol，转移电子的物质的量为 mol，已知在此反应中转移电子数为n，则n＝×NA，所以NA＝。

2．设阿伏加德罗常数为NA，标准状况下，某O2和N2的混合气体m g含有b个分子，则n g该混合气体在相同状况下所占的体积(L)应是(　　)

A.  B.

C.  D.

答案　A

解析　m g含有b个分子，则n g该混合气体含有的分子数是，则混合气体的物质的量是 mol，则混合气体的体积是 L，A正确。

题组二 阿伏加德罗定律及其推论的应用

3．等温等压下，有质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，下列叙述中正确的是(　　)

A．体积之比为13∶13∶14 B．密度之比为14∶14∶13

C．质量之比为1∶1∶1 D．原子数之比为1∶1∶1

答案　B

解析　CO、N2、C2H2三种气体每个分子的质子数均为14，摩尔质量分别为28 g·mol－1、28 g·mol－1、26 g·mol－1。质子数相等的三种气体物质的量相等，体积之比为1∶1∶1，密度与摩尔质量成正比，则密度之比为28∶28∶26＝14∶14∶13，质量与摩尔质量成正比，则质量之比为14∶14∶13，每分子CO、N2、C2H2分别含原子数为2、2、4，则原子数之比为1∶1∶2。

4.常温常压下，两个容积相同的烧瓶中分别盛满X和Y两种气体，打开开关a，使两烧瓶内的气体相通，最后容器内的压强由大到小的顺序排列正确的是(　　)

A．②>③>①>④ B．③>①＝④>②

C．③>①>④>② D．④>①>②>③

答案　C

解析　同温、同体积的状况下，气体的压强之比等于物质的量之比。设起始状态下，每个烧瓶中气体的物质的量为a mol。①中Cl2＋2HI===2HCl＋I2，常温下，碘呈固态，充分反应后，气体的物质的量为1.5a mol。②中NH3＋HCl===NH4Cl，反应后无气体。③中不反应(光照或点燃条件下才反应)。④中发生反应2NO＋O2===2NO2,2NO2N2O4，反应后气体的物质的量在a mol与1.5a mol 之间。故C正确。

混合气体摩尔质量的求解方法

高考真题实战

1.(高考集萃)判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，其中NA代表阿伏加德罗常数的值。

(1)(2017·江苏高考)常温常压下，锌与稀H2SO4反应生成11.2 L H2，反应中转移的电子数为6.02×1023。(　　)

(2)(2016·江苏高考)常温常压下，22.4 L Cl2中含有的分子数为6.02×1023个。(　　)

(3)(2016·四川高考)2.4 g Mg在足量O2中燃烧，转移的电子数为0.1NA。(　　)

(4)(2016·四川高考)标准状况下，5.6 L CO2气体中含有的氧原子数为0.5NA。(　　)

(5)(2015·全国卷Ⅰ)18 g D2O和18 g H2O中含有的质子数均为10NA。(　　)

(6)(2015·四川高考)2.0 g HO与D2O的混合物中所含中子数为NA。(　　)

(7)(2015·江苏高考)若H2O2分解产生1 mol O2，理论上转移的电子数约为4×6.02×1023。(　　)

答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√　(7)×

解析　(1)标准状况下生成11.2 L H2时转移的电子数为6.02×1023，错误。

(2)常温常压下，22.4 L Cl2的物质的量小于1 mol，所含分子数少于6.02×1023个，错误。

(3)2.4 g Mg在足量O2中燃烧，生成MgO，转移0.2 mol电子，错误。

(4)标准状况下，5.6 L CO2的物质的量为0.25 mol，含有氧原子数为0.5NA，正确。

(5)18 g D2O与18 g H2O的物质的量分别为0.9 mol和1 mol，质子数分别为9NA和10NA，错误。

(6)HO和D2O的摩尔质量均为20 g/mol，所含中子数均为10，2.0 g HO和D2O的混合物共0.1 mol，所含中子数为NA，正确。

(7)2H2O22H2O＋O2↑，生成1 mol O2时转移2 mol e－，错误。

2．(2018·全国卷Ⅰ)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

答案　B

解析　16.25 g FeCl3的物质的量是16.25 g÷162.5 g/mol＝0.1 mol，由于Fe(OH)3胶体是粒子的集合体，因此水解生成的Fe(OH)3胶体粒子数小于0.1NA，A错误；标准状况下22.4 L氩气的物质的量是1 mol，氩气是由单原子分子构成的单质，其中含有的质子数是18NA，B正确；1分子丙三醇含有3个羟基，92.0 g丙三醇的物质的量是1 mol，其中含有羟基数是3NA，C错误；甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成的氯代烃不止一种，因此生成的CH3Cl分子数小于1.0NA，D错误。

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

A．0.1 mol的 11B中，含有0.6NA个中子

B．pH＝1的H3PO4溶液中，含有0.1NA个H＋

C．2.24 L(标准状况)苯在O2中完全燃烧，得到0.6NA个CO2分子

D．密闭容器中1 mol PCl3与1 mol Cl2反应制备PCl5(g)，增加2NA个P—Cl键

答案　A

解析　11B中含有6个中子，0.1 mol11B中含有0.6NA个中子，A正确；溶液体积未知，无法计算氢离子个数，B错误；标准状况下苯非气态，不能用气体摩尔体积计算2.24 L苯完全燃烧产生的CO2分子数，C错误；PCl3与Cl2生成PCl5(g)的反应是可逆反应，所以1 mol PCl3与1 mol Cl2反应制备PCl5(g)，增加的P—Cl键的数目小于2NA，D错误。

4．(2016·全国卷Ⅰ)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

答案　A

解析　乙烯和丙烯的最简式均为CH2，故14 g乙烯和丙烯的混合气体中氢原子数为×2NA＝2NA，A正确；B项忽视了N2与H2的反应为可逆反应，不能进行彻底，B错误；Fe与过量硝酸反应生成Fe3＋，1 mol Fe参加反应转移3NA个电子，C错误；标准状况下CCl4为液态，D错误。

5．(2015·重庆高考)某汽车安全气囊的产气药剂主要含有NaN3、Fe2O3、KClO4、NaHCO3等物质。当汽车发生碰撞时，产气药剂产生大量气体使气囊迅速膨胀，从而起到保护作用。

100 g上述产气药剂产生的气体通过碱石灰后得到N2 33.6 L(标准状况)。

(1)用碱石灰除去的物质为________；

(2)该产气药剂中NaN3的质量分数为________。

答案　(1)CO2、H2O　(2)65%

解析　(1)产气药剂产生的气体为N2、CO2、H2O，其中CO2、H2O能被碱石灰吸收。

(2)根据反应：2NaN32Na＋3N2↑，生成的N2的物质的量为：n(N2)＝＝1.5 mol，则消耗的NaN3为1 mol，其质量为65 g，所以NaN3的质量分数＝×100%＝65%。