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2022届高考化学一轮复习讲义第1章化学计量在实验中的应用第1节物质的量气体摩尔体积含答案
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第一节 物质的量 气体摩尔体积
考纲定位
要点网络
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)物质的量、数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。
3.了解相对原子质量、相对分子质量的含义，并能进行有关计算。
物质的量 摩尔质量
知识梳理
1．物质的量、阿伏加德罗常数
[辨易错]
(1)物质的量是描述微观粒子数目的物理量。 ( )
(2)1 mol 氧的分子数目约为6.02×1023。 ( )
(3)1 mol 大豆的数目约为6.02×1023。 ( )
(4)1 mol H2O 中约含有2×6.02×1023个H原子。 ( )
(5)1 mol CaCl2中含有的分子数目约为6.02×1023。 ( )
(6)阿伏加德常数约是6.02×1023。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
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。
(3)定义式：M＝。
注意：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。但若不指明各单位，数值也不一定相等。如H2O的摩尔质量也可以是0.018 kg·mol－1。
[辨易错]
(1)2 mol H2O的摩尔质量是1 mol H2O的摩尔质量的2倍。 ( )
(2)1 mol OH－与1 mol —OH的质量均约为17 g。 ( )
(3)0.5 mol A的质量为16 g，则A的摩尔质量为32 g。 ( )
(4)一个H2O分子的质量约为 g。 ( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)√
知识应用
可燃冰大多数在海底。水分子通过氢键紧密缔合成三维网状体，将甲烷分子纳入网状体中形成水合甲烷，其化学式为CH4·8H2O。
请回答下列问题：
(1)在水合甲烷中，CH4与H2O的物质的量比为 ，1 mol CH4·8H2O中含有氢原子的个数约为 。
(2)80 g可燃冰中，CH4的物质的量为 。
(3)含H2O分子3.01×1023个的水合甲烷中，可燃冰的质量约为 。
[答案] (1)1∶8 20×6.02×1023或20NA (2)0.5 mol (3)10 g
命题点1 基本概念的理解与应用
1．草酸(分子式为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．若1 mol草酸中含a个碳原子，则阿伏加德罗常数为
B．1 mol草酸中约含有6.02×1023个分子
C．45 g草酸中约含有1.204×1024个氧原子
D．草酸分子中碳与氧原子的物质的量之比为1∶2
A [阿伏加德罗常数的单位为mol－1，无单位，A错误。]
2．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
C [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该硫原子的摩尔质量是aNA g·mol－1，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。]
解题“三注意”
(1)审题时要注意常用计量的使用范围和条件。
(2)分析时要注意常用计量的单位运用。
(3)计算分子中含有的原子数目时要注意分子的组成。
命题点2 n、M、m、N的相关计算与换算
3．(1)若12.4 g Na2X中含有0.4 mol钠离子，Na2X的摩尔质量是 ，X的相对原子质量是 。
(2)某矿泉水的规格为560 mL，若喝一瓶该矿泉水，则进入体内的H2O分子数约为 个(用数值表示)。
(3)偏二甲肼是导弹、卫星、飞船发射试验和运载火箭的主体燃料，其结构简式为(CH3)2NNH2。30 g该燃料的分子物质的量为 ，含有共价键的数目为 (用NA表示)。
[解析] (1)n(Na2X)＝0.2 mol，M(Na2X)＝＝62 g·mol－1。
(2)水的密度约为1 g·mL－1，n(H2O)＝≈31.1 mol，N(H2O)＝31.1 mol×6.02×1023 mol－1≈1.87×1025。
(3)M＝60 g·mol－1，n＝＝0.5 mol，共价键数：0.5×11NA。
[答案] (1)62 g·mol－1 16 (2)1.87×1025 (3)0.5 mol 5.5NA
以“物质的量”为核心的基本计算
气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
知识梳理
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，符号为Vm，常用的单位是L/mol(或L·mol－1)和m3/mol(或m3·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。
[辨易错]
(1)在同温同压下，1 mol 任何气体的体积约相同的原因是分子大小和分子间距相同。 ( )
(2)在标准状况下，1 mol 任何物质的体积均约为22.4 L。 ( )
(3)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。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)√
[深思考]
1 mol气体的体积约为22.4 L，则一定处于标准状况吗？为什么？
[答案] 不一定。1 mol 气体的体积取决于温度和压强。升高温度，体积增大；增大压强，体积减小，故在高于0 ℃和高于101 kPa时1 mol气体的体积也可能为22.4 L。
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
条件
结论
推论一
同温同压
＝＝
＝
推论二
同温同容
＝
注：以上用到的符号：n——物质的量、M——摩尔质量、V——气体体积、ρ——密度、p——压强
[辨易错]
(1)在同温同压下，相同体积的物质具有相同的分子数。 ( )
(2)在同温同压下，1 L H2与1 L CO2和O2的混合气体的分子数和原子数均相同。 ( )
(3)同温同体积条件下，等质量的SO2和O2对应的压强之比为1∶2。 ( )
(4)在同温同压下，28 g N2与28 g C2H4的体积不同。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)×
知识应用
如图所示三只气球。
(1)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”)；理由是
。
(2)若A、B气球中的气体处于相同状况下，A、B气球中气体质量哪个大？ ，气球中分子个数比为 ，原子个数比为 。
(3)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] (1)不一定 因为未指明A、B气球处于标准状况 (2)B 1∶1 1∶1 (3)2∶1
命题点1 气体摩尔体积及有关计算
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两个原子
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。]
(1)“22.4 L·mol－1”适用注意
①条件必须是标准状况(0 ℃，101 kPa)。
②物质必须是气体，可以是单一气体也可以是混合气体。
(2)气体摩尔体积受温度、压强的影响，升温使其增大，加压使其减小。改变温度和压强，在非标准状况下气体摩尔体积也可能是22.4 L·mol－1。
2．(1)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，该混合气体的平均摩尔质量为 ，n g该混合气体在相同状况下所占的体积是 。
(2)标准状况下，1.92 g某气体的体积为672 mL，则此气体的相对分子质量为 。
(3)在相同条件，将CO2和CO按1∶2体积比混合，则混合气体的相对分子质量为 。
[解析] (1)根据n＝＝可求M＝ g·mol－1，V＝×22.4 L。
(2)根据＝可求M。
(3)＝≈33.3。
[答案] (1) g·mol－1 L (2)64 (3)33.3
气体摩尔质量(相对分子质量)求算模型
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝m/n。
(2)根据一定质量(m)的物质中粒子数目(N)和阿伏加德罗常数(NA)：M＝NA·m/N。
(3)根据标准状况下气体的密度ρ：M＝ρ×22.4(g·mol－1)。
(4)根据气体的相对密度(D＝ρ1/ρ2)：M1/M2＝D。
(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)。
命题点2 阿伏加德罗定律及推论
3．(2020·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，>，充入的CO分子数多，错误；B项，同温同压时，＝，n(CO)>n(CO2)，甲容器的体积较大，错误；C项，同温同压时，气体的摩尔体积相同，错误。]
4．(2020·衡水模拟)下列说法不正确的是( )
A．温度相同、体积相同的O2(g)和N2(g)分子数相同
B．等温等压下，SO2气体与CO2气体的密度之比等于16∶11
C．温度和容积相同的两气罐中分别盛有5 mol O2(g)和2 mol N2(g)，两容器中的压强之比等于5∶2
D．等温等压条件下，5 mol O2(g)和2 mol H2(g)的体积之比等于5∶2
A [A项，未指明压强相同，无法确定分子数相同，错误。]
阿伏加德罗定律的理解
(1)同温、同压、同体积的任何气体的分子数相等，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，如ρ(空气)<ρ(Cl2)。
有关“NA”的多角度判断与计算
NA的多角度考查题型在高考命题时一直保持较高的连续性。在命题角度上主要从物质的状态、组成、原子结构，氧化还原反应、电离、水解、可逆反应等不同方面进行微观粒子数或共价键数的计算。体现了“宏观辨识与微观探析”和“变化观念与平衡思想”的化学核心素养。
角度1 22.4 L·mol－1的适用条件与物质状况
[典题示例1] 设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 (填序号)。
A．(全国卷Ⅲ)2.24 L(标准状况)苯在O2中完全燃烧，得到0.6NA个CO2分子
B．(全国卷Ⅱ)标准状况下，2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NA
C．(2018·全国卷Ⅱ)常温常压下，124 g P4中所含P—P键数目为4NA
D．常温常压下，3.2 g O2所含的原子数为0.2NA
E．标准状况下，2.24 L HCl和HF的混合物中含有氢原子数为0.1NA
[解析] A项，苯在标准状况下为液体，不适用22.4 L·mol－1；B项，标准状况下，2.24 L混合气体中分子数应为0.1NA；C项，每个P4分子中含6个P—P键，124 g P4的物质的量为1 mol，含6 mol P—P键；D项，质量与温度、压强无关；E项，HF在标准状况下为液体。
[答案] D
[陷阱突破] (1)一要看是否为标准状况，不为标准状况无法直接用22.4 L·mol－1(标准状况下气体的摩尔体积)求n。
(2)二要看物质在标准状况下是否为气态，若不为气态也无法用标准状况下气体的摩尔体积求n，如水、液溴、HF、CHCl3、CH2Cl2、CCl4、SO3、己烷、苯、CxHy(x>4)、乙醇、乙酸等。
(3)三要看指定的物理量是否与状况有关。要明确物质的量或质量或摩尔质量或粒子数与物质所处状况无关，物质的量或质量确定时，物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。
角度2 一定量的混合物中粒子数的计算
[典题示例2] 设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是 (填序号)。
A．14 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA
B．14 g N2和CO的混合气体中含有的原子数为0.5NA
C．常温常压下，92 g NO2和N2O4的混合气体中含有的原子数为6NA
D．(2018·全国卷Ⅱ)标准状况下，11.2 L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA
[解析] A项，乙烯与丙烯的最简式均为CH2,14 g二者混合物含2NA个H原子；B项，N2与CO的M相同，14 g二者混合气体中原子数应为0.5×2NA；C项，NO2与N2O4的最简式均为NO2；D项，CH4与C2H4中的氢原子个数均为4,0.5 mol 混合气体中含H原子2 mol。
[答案] B
[陷阱突破] (1)等质量的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)物质的量相同的物质含有的分子数相同，原子数不一定相同。如CO2与CO的混合气体若为1 mol，则含分子数为1NA，原子数介于2NA和3NA之间。
角度3 一定量物质中微观粒子与共价键数目的计算
[典题示例3] 设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 (填序号)。
A．0.1 mol 的11B中，含有0.6NA个中子
B．18 g D2O和18 g H2O中含有的质子数均为10NA
C．60 g丙醇中存在的共价键总数为10NA
D．12 g 金刚石中含有的C—C键数目为4NA
[解析] A项，11B中含中子数为11－5＝6；B项，D2O与H2O的摩尔质量不同，二者分子数不同，含有的质子数不同；C项，丙醇的结构式为,1分子丙醇中共有11个共价键；D项，1 mol 金刚石中含2 mol C—C键。
[答案] A
[陷阱突破] 熟悉常考物质的组成与结构
(1)物质的构成
有些物质是由分子构成的，分子又是由原子构成的。有的分子是单原子分子，如稀有气体He、Ne等，有的分子为双原子分子，如Cl2、N2、O2、H2、Br2、I2等，有的分子为多原子分子，如O3、P4、D2O、CH4、CO2等。
(2)物质的微观结构
记住特殊物质中所含粒子(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目，如Ne、D2O、18O2、—OH、OH－等。
(3)物质中所含的化学键
理解物质中所含化学键的数目，如一分子H2O2、CnH2n＋2中化学键的数目分别为3、3n＋1。
常考物质所含的共价键数目：
几种常考物质
CH4(C—H)
P4(P—P)
Si(Si—Si)
SiO2(Si—O)
石墨(C—C)
金刚石(C—C)
每摩尔含共价键数目
4NA
6NA
2NA
4NA
1.5NA
2NA
角度4 电解质溶液中粒子数目的计算
[典题示例4] 设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 (填序号)。
A．(全国卷Ⅲ)pH＝1的H3PO4溶液中，含有0.1NA个H＋
B．(2018·全国卷Ⅱ)100 mL 1 mol·L－1 FeCl3溶液中所含Fe3＋的数目为0.1NA
C．1 L 0.1 mol·L－1的NaHCO3溶液中HCO和CO粒子数之和为0.1NA
D．含1 mol NH4Cl的溶液中加氨水至中性时溶液中含有的NH数目为1NA
E．0.5 L 0.2 mol·L－1的Na2C2O4溶液中，阴离子数目大于0.1NA
[解析] A项，未指明溶液体积；B项，Fe3＋水解，数目减少；C项，漏掉了H2CO3分子；D项，N(NH)＋N(H＋)＝N(Cl－)＋N(OH－)，因为溶液呈中性，N(NH)＝N(Cl－)＝1NA；E项，C2O水解生成HC2O和OH－，阴离子数增多。
[答案] DE
[陷阱突破] 细审题、抓“四看”：一看是否指明溶液的体积；二看是否有弱电解质或可水解的弱酸根离子(或弱碱阳离子)；三看所给条件是否与电解质的组成有关；四看是否忽略溶剂水中的H、O原子数目。
角度5 氧化还原反应中转移电子数的计算
[典题示例5] 设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 (填序号)。
A．(全国卷Ⅱ)2.4 g Mg与H2SO4完全反应，转移电子数为0.1NA
B．(全国卷Ⅰ)1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA
C．78 g Na2O2与CO2或H2O充分反应，转移电子数均为NA
D．(全国卷Ⅱ)钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23 g钠充分燃烧时转移电子数为1NA
E．惰性电极电解饱和食盐水时，阴极上生成2.24 L(标准状况下)气体时，电路中通过的电子数为0.2NA
F．56 g Fe在高温下与H2O(g)完全反应转移电子数为3NA
[解析] A项，转移电子数为0.2NA；B项，Fe被氧化为Fe3＋，转移电子数为3NA；F项，Fe与H2O(g)反应生成Fe3O4，转移电子数不是3NA。
[答案] CDE
[陷阱突破]
(1)关注特殊反应
①Na2O2与水或CO2反应，产生1 mol O2均转移2 mol电子。
②Fe、Al在常温时遇浓硫酸、浓硝酸钝化；Fe与H2O(g)反应生成Fe3O4。
③NO2与H2O反应，当1 mol NO2参加反应，转移电子数为 mol。
④氯气与足量NaOH溶液反应，1 mol Cl2转移1 mol电子；氯气与足量金属反应，1 mol Cl2转移2 mol电子。
(2)明确反应实质
Na、Mg、Al在化合物中的化合价分别为＋1、＋2、＋3，因此1 mol Na与O2反应，无论生成Na2O还是Na2O2，均转移1 mol电子；1 mol Mg与O2、N2、盐酸等物质反应，均转移2 mol电子；1 mol Al无论溶于盐酸还是NaOH溶液，均转移3 mol电子。
(3)注意过量问题
①如含1 mol FeBr2的溶液中通少量Cl2和通足量Cl2，转移的电子数不一样。
②Fe与足量稀硝酸生成Fe3＋，Fe与少量稀硝酸生成Fe2＋。
角度6 一些特殊反应或隐含的反应的粒子数计算
[典题示例6] 设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 (填序号)。
A．(全国卷Ⅱ)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
B．(全国卷Ⅰ)1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3分子数为2NA
C．(全国卷Ⅰ)密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应，产物的分子数为2NA
D．(四川高考)50 mL 12 mol·L－1盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为0.3NA
E．室温下，56 g铁片投入足量浓硫酸中生成NA个SO2
F．电解精炼铜，当电路中通过0.2NA个电子时，阳极溶解减轻6.4 g
G．标准状况下，将22.4 L Cl2通入足量水中充分反应转移电子数小于NA
[解析] A、B项涉及的反应均有可逆反应，但A项，H2＋I2 2HI，反应前后分子数不变，B项，1 mol N2不能完全反应，C项，2NO2N2O4，分子数小于2NA；D项，随着反应的进行，盐酸浓度降低，不能完全反应；E项，室温下，铁遇浓硫酸发生钝化；F项，阳极还有Zn、Fe、Ni溶解；G项，Cl2与H2O反应为可逆反应，Cl2不完全反应。
[答案] AG
[陷阱突破] 熟悉常见的可逆反应和隐含反应
(1)涉及的可逆反应
①2NO2N2O4 ②N2与H2化合 ③SO2与O2化合 ④Cl2与H2O反应 ⑤SO2与H2O化合 ⑥H2与I2化合 ⑦Cl2与PCl3反应 ⑧酯化反应和酯的水解反应等。
(2)与浓度有关的隐含反应
①MnO2与浓盐酸的反应，随着反应的进行，浓盐酸变稀盐酸，反应停止。
②Cu与浓硫酸的反应，随着反应的进行，浓硫酸变稀硫酸，反应停止。
③Cu与浓硝酸反应，随着反应的进行，浓硝酸变稀硝酸，得到NO2和NO的混合气体。
④Zn与浓硫酸反应，随着反应的进行，浓硫酸变稀硫酸，得到SO2和H2的混合气体。
⑤常温下，铁、铝遇浓硝酸、浓硫酸发生钝化。
(3)金属精炼时阳极杂质的反应。
1．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．用氢氧燃料电池电解饱和食盐水得到0.4 mol NaOH，在燃料电池的负极上消耗氧气分子数为0.1NA
B．2 mol H3O＋中含有的电子数为20NA
C．密闭容器中1 mol N2(g)与3 mol H2 (g)反应制备氨气，形成6NA个N—H键
D．32 g N2H4中含有的共用电子对数为6NA
B [A项，燃料电池的正极消耗O2，错误；C项，N2与H2化合为可逆反应，NH3的生成量不确定，错误；D项，32 g(1 mol)N2H4中共用电子对数为5NA，错误。]
2．(2020·河南名校联考)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A．2.24 L(标准状况)Ne和NH3的混合气体中含电子总数为NA
B．40 g KH(氢化钾)与足量水反应转移电子数为2NA
C．92 g甘油(丙三醇)中含C—H键总数为8NA
D．0.1 mol·L－1 NH4NO3溶液中NH和NH3·H2O数之和为0.1NA
A [氖气中含10个电子，氨气中也含10个电子，2.24 L 混合气体的物质的量为0.1 mol，故0.1 mol混合气体中含NA个电子，故A正确：40 g KH的物质的量为1 mol，KH和水反应时－1价的H元素变为0价，故1 mol KH转移NA个电子，故B错误；92 g甘油的物质的量为1 mol，而甘油中含5个C—H键，故1 mol甘油中含5NA个C—H键，故C错误；溶液体积不明确，故溶液中的NH和NH3·H2O数之和无法计算，故D错误。]
气体体积的定量测定
气体体积的定量测定在近几年的高考试题中时有涉及。在题目中经常给出特定装置进行气体体积的测量，进而计算有关含量。考查学生分析实验装置的能力，体现学生“科学探究与创新意识”的核心素养。
1．测量气体体积的常用方法
(1)直接测量法。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装置则是直接将一种反应物置于倒置的漏斗中，另一反应物置于水槽中，二者反应产生的气体可以直接测量。
D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。
E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，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)。
(2)间接测量法。F装置是通过测量气体排出的液体体积来确定气体体积。
A B C
D E F
2．误差分析
(1)气体在对应液体中的溶解度应较小(难溶)，否则会因溶解造成误差。
(2)对于装置A、D、F，读数时要注意
①恢复室温；
②两液面要相平；
③读数时要平视。
(3)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。
(2020·湖南雅礼中学月考改编)某研究性学习小组欲测定25 ℃、101 kPa下气体的摩尔体积。该小组设计的简易实验装置如图所示。
甲 乙 丙
该实验的主要操作步骤如下：
①用已知浓度的浓盐酸配制100 mL 1.0 mol·L－1的盐酸。
②用10 mL的量筒量取8.0 mL 1.0 mol·L－1的盐酸加入锥形瓶中。
③准确称取a g已除去表面氧化膜的镁条，并系于铜丝末端，使HCl全部参加反应。
④往广口瓶中装入足量水，按图所示连接好装置(装置气密性良好)。
⑤反应结束后待体系温度恢复至室温，读出量筒中水的体积为V mL。请回答下列问题：
(1)步骤③中的a≥ 。
(2)步骤⑤中应选用的量筒规格是 (已知：25 ℃、101 kPa下，气体摩尔体积约为24.5 L·mol－1)。
(3)步骤⑤中读数时需要注意(至少写两点)：
。
(4)忽略水蒸气影响，在该条件下测得的Vm＝ L·mol－1。若步骤⑤读数时量筒丙中液面高于广口瓶乙中液面，则测得的Vm (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
[解析] (1)步骤③Mg与盐酸发生的反应为Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，8.0 mL 1.0 mol·L－1盐酸中n(HCl)＝8.0×10－3 L×1.0 mol·L－1＝8.0×10－3 mol，完全反应时消耗4.0×10－3 mol Mg，其质量为m(Mg)＝4.0×10－3 mol×24 g·mol－1＝0.096 g。(2)8.0×10－3 mol HCl与Mg完全反应放出4.0×10－3 mol H2，其在25 ℃、101 kPa下的体积为4.0×10－3 mol×24.5 L·mol－1＝0.098 L＝98 mL，故应选取规格为100 mL的量筒。
(4)HCl完全反应时生成4.0×10－3 mol H2，实验中收集到V mL H2，则该条件下的气体摩尔体积为Vm＝＝0.25V L·mol－1。若量筒中液面高，装置中气压大，排出的水少，测定的V偏小。
[答案] (1)0.096 (2)100 mL (3)恢复至室温再读数；调节量筒高度，使量筒内的液面与集气瓶内的液面相平；读数时视线应与量筒中液体的凹液面最低处保持相平(任写两种即可) (4)0.25V 偏小
[真题验收]
1．(2020·全国卷Ⅲ，T9)NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A．22.4 L(标准状况)氮气中含有7NA个中子
B．1 mol重水比1 mol水多NA个质子
C．12 g石墨烯和12 g金刚石均含有NA个碳原子
D．1 L 1 mol·L－1NaCl溶液含有28NA个电子
C [22.4 L(标准状况)氮气为1 mol，含有的中子数为14NA，A项错误；1 mol重水与1 mol水中的质子数相同，B项错误；石墨烯与金刚石均为碳元素形成的单质，12 g石墨烯和12 g金刚石均为1 mol，含碳原子数均为NA，C项正确；NaCl溶液中的水分子中也含有电子，D项错误。]
2．(2019·全国卷Ⅱ)已知NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是( )
A．3 g 3He含有的中子数为1NA
B．1 L 0.1 mol·L－1磷酸钠溶液含有的PO数目为0.1NA
C．1 mol K2Cr2O7被还原为Cr3＋转移的电子数为6NA
D．48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中共价键数目为13NA
B [A项，3 g 3He含有的中子数为1NA，正确；B项，磷酸钠为强碱弱酸盐，PO会发生水解，所以所含PO的数目小于0.1NA，错误；C项，Cr的化合价变化为6－3＝3,1 mol K2Cr2O7含有2 mol Cr，所以转移电子数为6NA，正确；D项，58 g正丁烷、异丁烷的混合物为1 mol，烷烃(CnH2n＋2)中总键数为3n＋1，则该混合物中共价键数目为13NA，正确。]
3．(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
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分子聚集而成，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。]
4．(2018·全国卷Ⅲ)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4 mol C—H和1 mol C===C，D项错误。]
[新题预测]
1．捕获二氧化碳生成甲酸的过程如图所示。下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值)( )
A．标准状况下，22.4 L CO2中所含的电子数目为16NA
B．10.1 g N(C2H5)3中所含的共价键数目为1.8NA
C．捕获1 mol CO2生成甲酸转移电子数为2NA
D．100 g 46%的甲酸水溶液中所含的氧原子数目为2NA
C [A项，1 mol CO2含有的电子数为22NA，错误；B项，10.1 g N(C2H5)3的物质的量为0.1 mol，含有的共价键数为0.1×21NA＝2.1NA，错误；C项，根据化合价升降可求转移电子数为2NA，正确；D项，溶液中的水中含有氧原子，错误。]
2．雄黄(As4S4，)与雌黄(As2S3)在古代均曾入药。二者可发生如下转化：
。NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．1 mol As4S4中含有10NA个极性共价键
B．反应Ⅰ生成22.4 L SO2气体时，转移的电子数目为7NA
C．1 mol AsO中中心原子含有孤电子对数总共为NA
D．1 mol·L－1 NaH2AsO3溶液中H2AsO、HAsO、H3AsO3、AsO共NA个
C [1 mol As4S4中含有8 mol极性共价键和2 mol非极性共价键，A错误；由于未注明标准状况，所以22.4 L SO2的物质的量无法确定，电子转移数目无法求算，B错误；AsO的中心原子为As原子，其含有孤电子对数＝×(5＋3－3×2)＝1，C正确；由于溶液体积未知，所以无法判断，D错误。]
考纲定位
要点网络
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)物质的量、数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。
3.了解相对原子质量、相对分子质量的含义，并能进行有关计算。
物质的量 摩尔质量
知识梳理
1．物质的量、阿伏加德罗常数
[辨易错]
(1)物质的量是描述微观粒子数目的物理量。 ( )
(2)1 mol 氧的分子数目约为6.02×1023。 ( )
(3)1 mol 大豆的数目约为6.02×1023。 ( )
(4)1 mol H2O 中约含有2×6.02×1023个H原子。 ( )
(5)1 mol CaCl2中含有的分子数目约为6.02×1023。 ( )
(6)阿伏加德常数约是6.02×1023。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
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。
(3)定义式：M＝。
注意：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。但若不指明各单位，数值也不一定相等。如H2O的摩尔质量也可以是0.018 kg·mol－1。
[辨易错]
(1)2 mol H2O的摩尔质量是1 mol H2O的摩尔质量的2倍。 ( )
(2)1 mol OH－与1 mol —OH的质量均约为17 g。 ( )
(3)0.5 mol A的质量为16 g，则A的摩尔质量为32 g。 ( )
(4)一个H2O分子的质量约为 g。 ( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)√
知识应用
可燃冰大多数在海底。水分子通过氢键紧密缔合成三维网状体，将甲烷分子纳入网状体中形成水合甲烷，其化学式为CH4·8H2O。
请回答下列问题：
(1)在水合甲烷中，CH4与H2O的物质的量比为 ，1 mol CH4·8H2O中含有氢原子的个数约为 。
(2)80 g可燃冰中，CH4的物质的量为 。
(3)含H2O分子3.01×1023个的水合甲烷中，可燃冰的质量约为 。
[答案] (1)1∶8 20×6.02×1023或20NA (2)0.5 mol (3)10 g
命题点1 基本概念的理解与应用
1．草酸(分子式为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．若1 mol草酸中含a个碳原子，则阿伏加德罗常数为
B．1 mol草酸中约含有6.02×1023个分子
C．45 g草酸中约含有1.204×1024个氧原子
D．草酸分子中碳与氧原子的物质的量之比为1∶2
A [阿伏加德罗常数的单位为mol－1，无单位，A错误。]
2．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
C [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该硫原子的摩尔质量是aNA g·mol－1，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。]
解题“三注意”
(1)审题时要注意常用计量的使用范围和条件。
(2)分析时要注意常用计量的单位运用。
(3)计算分子中含有的原子数目时要注意分子的组成。
命题点2 n、M、m、N的相关计算与换算
3．(1)若12.4 g Na2X中含有0.4 mol钠离子，Na2X的摩尔质量是 ，X的相对原子质量是 。
(2)某矿泉水的规格为560 mL，若喝一瓶该矿泉水，则进入体内的H2O分子数约为 个(用数值表示)。
(3)偏二甲肼是导弹、卫星、飞船发射试验和运载火箭的主体燃料，其结构简式为(CH3)2NNH2。30 g该燃料的分子物质的量为 ，含有共价键的数目为 (用NA表示)。
[解析] (1)n(Na2X)＝0.2 mol，M(Na2X)＝＝62 g·mol－1。
(2)水的密度约为1 g·mL－1，n(H2O)＝≈31.1 mol，N(H2O)＝31.1 mol×6.02×1023 mol－1≈1.87×1025。
(3)M＝60 g·mol－1，n＝＝0.5 mol，共价键数：0.5×11NA。
[答案] (1)62 g·mol－1 16 (2)1.87×1025 (3)0.5 mol 5.5NA
以“物质的量”为核心的基本计算
气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
知识梳理
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，符号为Vm，常用的单位是L/mol(或L·mol－1)和m3/mol(或m3·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。
[辨易错]
(1)在同温同压下，1 mol 任何气体的体积约相同的原因是分子大小和分子间距相同。 ( )
(2)在标准状况下，1 mol 任何物质的体积均约为22.4 L。 ( )
(3)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。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)√
[深思考]
1 mol气体的体积约为22.4 L，则一定处于标准状况吗？为什么？
[答案] 不一定。1 mol 气体的体积取决于温度和压强。升高温度，体积增大；增大压强，体积减小，故在高于0 ℃和高于101 kPa时1 mol气体的体积也可能为22.4 L。
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
条件
结论
推论一
同温同压
＝＝
＝
推论二
同温同容
＝
注：以上用到的符号：n——物质的量、M——摩尔质量、V——气体体积、ρ——密度、p——压强
[辨易错]
(1)在同温同压下，相同体积的物质具有相同的分子数。 ( )
(2)在同温同压下，1 L H2与1 L CO2和O2的混合气体的分子数和原子数均相同。 ( )
(3)同温同体积条件下，等质量的SO2和O2对应的压强之比为1∶2。 ( )
(4)在同温同压下，28 g N2与28 g C2H4的体积不同。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)×
知识应用
如图所示三只气球。
(1)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”)；理由是
。
(2)若A、B气球中的气体处于相同状况下，A、B气球中气体质量哪个大？ ，气球中分子个数比为 ，原子个数比为 。
(3)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] (1)不一定 因为未指明A、B气球处于标准状况 (2)B 1∶1 1∶1 (3)2∶1
命题点1 气体摩尔体积及有关计算
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两个原子
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。]
(1)“22.4 L·mol－1”适用注意
①条件必须是标准状况(0 ℃，101 kPa)。
②物质必须是气体，可以是单一气体也可以是混合气体。
(2)气体摩尔体积受温度、压强的影响，升温使其增大，加压使其减小。改变温度和压强，在非标准状况下气体摩尔体积也可能是22.4 L·mol－1。
2．(1)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，该混合气体的平均摩尔质量为 ，n g该混合气体在相同状况下所占的体积是 。
(2)标准状况下，1.92 g某气体的体积为672 mL，则此气体的相对分子质量为 。
(3)在相同条件，将CO2和CO按1∶2体积比混合，则混合气体的相对分子质量为 。
[解析] (1)根据n＝＝可求M＝ g·mol－1，V＝×22.4 L。
(2)根据＝可求M。
(3)＝≈33.3。
[答案] (1) g·mol－1 L (2)64 (3)33.3
气体摩尔质量(相对分子质量)求算模型
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝m/n。
(2)根据一定质量(m)的物质中粒子数目(N)和阿伏加德罗常数(NA)：M＝NA·m/N。
(3)根据标准状况下气体的密度ρ：M＝ρ×22.4(g·mol－1)。
(4)根据气体的相对密度(D＝ρ1/ρ2)：M1/M2＝D。
(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)。
命题点2 阿伏加德罗定律及推论
3．(2020·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，>，充入的CO分子数多，错误；B项，同温同压时，＝，n(CO)>n(CO2)，甲容器的体积较大，错误；C项，同温同压时，气体的摩尔体积相同，错误。]
4．(2020·衡水模拟)下列说法不正确的是( )
A．温度相同、体积相同的O2(g)和N2(g)分子数相同
B．等温等压下，SO2气体与CO2气体的密度之比等于16∶11
C．温度和容积相同的两气罐中分别盛有5 mol O2(g)和2 mol N2(g)，两容器中的压强之比等于5∶2
D．等温等压条件下，5 mol O2(g)和2 mol H2(g)的体积之比等于5∶2
A [A项，未指明压强相同，无法确定分子数相同，错误。]
阿伏加德罗定律的理解
(1)同温、同压、同体积的任何气体的分子数相等，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，如ρ(空气)<ρ(Cl2)。
有关“NA”的多角度判断与计算
NA的多角度考查题型在高考命题时一直保持较高的连续性。在命题角度上主要从物质的状态、组成、原子结构，氧化还原反应、电离、水解、可逆反应等不同方面进行微观粒子数或共价键数的计算。体现了“宏观辨识与微观探析”和“变化观念与平衡思想”的化学核心素养。
角度1 22.4 L·mol－1的适用条件与物质状况
[典题示例1] 设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 (填序号)。
A．(全国卷Ⅲ)2.24 L(标准状况)苯在O2中完全燃烧，得到0.6NA个CO2分子
B．(全国卷Ⅱ)标准状况下，2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NA
C．(2018·全国卷Ⅱ)常温常压下，124 g P4中所含P—P键数目为4NA
D．常温常压下，3.2 g O2所含的原子数为0.2NA
E．标准状况下，2.24 L HCl和HF的混合物中含有氢原子数为0.1NA
[解析] A项，苯在标准状况下为液体，不适用22.4 L·mol－1；B项，标准状况下，2.24 L混合气体中分子数应为0.1NA；C项，每个P4分子中含6个P—P键，124 g P4的物质的量为1 mol，含6 mol P—P键；D项，质量与温度、压强无关；E项，HF在标准状况下为液体。
[答案] D
[陷阱突破] (1)一要看是否为标准状况，不为标准状况无法直接用22.4 L·mol－1(标准状况下气体的摩尔体积)求n。
(2)二要看物质在标准状况下是否为气态，若不为气态也无法用标准状况下气体的摩尔体积求n，如水、液溴、HF、CHCl3、CH2Cl2、CCl4、SO3、己烷、苯、CxHy(x>4)、乙醇、乙酸等。
(3)三要看指定的物理量是否与状况有关。要明确物质的量或质量或摩尔质量或粒子数与物质所处状况无关，物质的量或质量确定时，物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。
角度2 一定量的混合物中粒子数的计算
[典题示例2] 设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是 (填序号)。
A．14 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA
B．14 g N2和CO的混合气体中含有的原子数为0.5NA
C．常温常压下，92 g NO2和N2O4的混合气体中含有的原子数为6NA
D．(2018·全国卷Ⅱ)标准状况下，11.2 L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA
[解析] A项，乙烯与丙烯的最简式均为CH2,14 g二者混合物含2NA个H原子；B项，N2与CO的M相同，14 g二者混合气体中原子数应为0.5×2NA；C项，NO2与N2O4的最简式均为NO2；D项，CH4与C2H4中的氢原子个数均为4,0.5 mol 混合气体中含H原子2 mol。
[答案] B
[陷阱突破] (1)等质量的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)物质的量相同的物质含有的分子数相同，原子数不一定相同。如CO2与CO的混合气体若为1 mol，则含分子数为1NA，原子数介于2NA和3NA之间。
角度3 一定量物质中微观粒子与共价键数目的计算
[典题示例3] 设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 (填序号)。
A．0.1 mol 的11B中，含有0.6NA个中子
B．18 g D2O和18 g H2O中含有的质子数均为10NA
C．60 g丙醇中存在的共价键总数为10NA
D．12 g 金刚石中含有的C—C键数目为4NA
[解析] A项，11B中含中子数为11－5＝6；B项，D2O与H2O的摩尔质量不同，二者分子数不同，含有的质子数不同；C项，丙醇的结构式为,1分子丙醇中共有11个共价键；D项，1 mol 金刚石中含2 mol C—C键。
[答案] A
[陷阱突破] 熟悉常考物质的组成与结构
(1)物质的构成
有些物质是由分子构成的，分子又是由原子构成的。有的分子是单原子分子，如稀有气体He、Ne等，有的分子为双原子分子，如Cl2、N2、O2、H2、Br2、I2等，有的分子为多原子分子，如O3、P4、D2O、CH4、CO2等。
(2)物质的微观结构
记住特殊物质中所含粒子(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目，如Ne、D2O、18O2、—OH、OH－等。
(3)物质中所含的化学键
理解物质中所含化学键的数目，如一分子H2O2、CnH2n＋2中化学键的数目分别为3、3n＋1。
常考物质所含的共价键数目：
几种常考物质
CH4(C—H)
P4(P—P)
Si(Si—Si)
SiO2(Si—O)
石墨(C—C)
金刚石(C—C)
每摩尔含共价键数目
4NA
6NA
2NA
4NA
1.5NA
2NA
角度4 电解质溶液中粒子数目的计算
[典题示例4] 设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 (填序号)。
A．(全国卷Ⅲ)pH＝1的H3PO4溶液中，含有0.1NA个H＋
B．(2018·全国卷Ⅱ)100 mL 1 mol·L－1 FeCl3溶液中所含Fe3＋的数目为0.1NA
C．1 L 0.1 mol·L－1的NaHCO3溶液中HCO和CO粒子数之和为0.1NA
D．含1 mol NH4Cl的溶液中加氨水至中性时溶液中含有的NH数目为1NA
E．0.5 L 0.2 mol·L－1的Na2C2O4溶液中，阴离子数目大于0.1NA
[解析] A项，未指明溶液体积；B项，Fe3＋水解，数目减少；C项，漏掉了H2CO3分子；D项，N(NH)＋N(H＋)＝N(Cl－)＋N(OH－)，因为溶液呈中性，N(NH)＝N(Cl－)＝1NA；E项，C2O水解生成HC2O和OH－，阴离子数增多。
[答案] DE
[陷阱突破] 细审题、抓“四看”：一看是否指明溶液的体积；二看是否有弱电解质或可水解的弱酸根离子(或弱碱阳离子)；三看所给条件是否与电解质的组成有关；四看是否忽略溶剂水中的H、O原子数目。
角度5 氧化还原反应中转移电子数的计算
[典题示例5] 设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 (填序号)。
A．(全国卷Ⅱ)2.4 g Mg与H2SO4完全反应，转移电子数为0.1NA
B．(全国卷Ⅰ)1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA
C．78 g Na2O2与CO2或H2O充分反应，转移电子数均为NA
D．(全国卷Ⅱ)钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23 g钠充分燃烧时转移电子数为1NA
E．惰性电极电解饱和食盐水时，阴极上生成2.24 L(标准状况下)气体时，电路中通过的电子数为0.2NA
F．56 g Fe在高温下与H2O(g)完全反应转移电子数为3NA
[解析] A项，转移电子数为0.2NA；B项，Fe被氧化为Fe3＋，转移电子数为3NA；F项，Fe与H2O(g)反应生成Fe3O4，转移电子数不是3NA。
[答案] CDE
[陷阱突破]
(1)关注特殊反应
①Na2O2与水或CO2反应，产生1 mol O2均转移2 mol电子。
②Fe、Al在常温时遇浓硫酸、浓硝酸钝化；Fe与H2O(g)反应生成Fe3O4。
③NO2与H2O反应，当1 mol NO2参加反应，转移电子数为 mol。
④氯气与足量NaOH溶液反应，1 mol Cl2转移1 mol电子；氯气与足量金属反应，1 mol Cl2转移2 mol电子。
(2)明确反应实质
Na、Mg、Al在化合物中的化合价分别为＋1、＋2、＋3，因此1 mol Na与O2反应，无论生成Na2O还是Na2O2，均转移1 mol电子；1 mol Mg与O2、N2、盐酸等物质反应，均转移2 mol电子；1 mol Al无论溶于盐酸还是NaOH溶液，均转移3 mol电子。
(3)注意过量问题
①如含1 mol FeBr2的溶液中通少量Cl2和通足量Cl2，转移的电子数不一样。
②Fe与足量稀硝酸生成Fe3＋，Fe与少量稀硝酸生成Fe2＋。
角度6 一些特殊反应或隐含的反应的粒子数计算
[典题示例6] 设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 (填序号)。
A．(全国卷Ⅱ)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
B．(全国卷Ⅰ)1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3分子数为2NA
C．(全国卷Ⅰ)密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应，产物的分子数为2NA
D．(四川高考)50 mL 12 mol·L－1盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为0.3NA
E．室温下，56 g铁片投入足量浓硫酸中生成NA个SO2
F．电解精炼铜，当电路中通过0.2NA个电子时，阳极溶解减轻6.4 g
G．标准状况下，将22.4 L Cl2通入足量水中充分反应转移电子数小于NA
[解析] A、B项涉及的反应均有可逆反应，但A项，H2＋I2 2HI，反应前后分子数不变，B项，1 mol N2不能完全反应，C项，2NO2N2O4，分子数小于2NA；D项，随着反应的进行，盐酸浓度降低，不能完全反应；E项，室温下，铁遇浓硫酸发生钝化；F项，阳极还有Zn、Fe、Ni溶解；G项，Cl2与H2O反应为可逆反应，Cl2不完全反应。
[答案] AG
[陷阱突破] 熟悉常见的可逆反应和隐含反应
(1)涉及的可逆反应
①2NO2N2O4 ②N2与H2化合 ③SO2与O2化合 ④Cl2与H2O反应 ⑤SO2与H2O化合 ⑥H2与I2化合 ⑦Cl2与PCl3反应 ⑧酯化反应和酯的水解反应等。
(2)与浓度有关的隐含反应
①MnO2与浓盐酸的反应，随着反应的进行，浓盐酸变稀盐酸，反应停止。
②Cu与浓硫酸的反应，随着反应的进行，浓硫酸变稀硫酸，反应停止。
③Cu与浓硝酸反应，随着反应的进行，浓硝酸变稀硝酸，得到NO2和NO的混合气体。
④Zn与浓硫酸反应，随着反应的进行，浓硫酸变稀硫酸，得到SO2和H2的混合气体。
⑤常温下，铁、铝遇浓硝酸、浓硫酸发生钝化。
(3)金属精炼时阳极杂质的反应。
1．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．用氢氧燃料电池电解饱和食盐水得到0.4 mol NaOH，在燃料电池的负极上消耗氧气分子数为0.1NA
B．2 mol H3O＋中含有的电子数为20NA
C．密闭容器中1 mol N2(g)与3 mol H2 (g)反应制备氨气，形成6NA个N—H键
D．32 g N2H4中含有的共用电子对数为6NA
B [A项，燃料电池的正极消耗O2，错误；C项，N2与H2化合为可逆反应，NH3的生成量不确定，错误；D项，32 g(1 mol)N2H4中共用电子对数为5NA，错误。]
2．(2020·河南名校联考)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A．2.24 L(标准状况)Ne和NH3的混合气体中含电子总数为NA
B．40 g KH(氢化钾)与足量水反应转移电子数为2NA
C．92 g甘油(丙三醇)中含C—H键总数为8NA
D．0.1 mol·L－1 NH4NO3溶液中NH和NH3·H2O数之和为0.1NA
A [氖气中含10个电子，氨气中也含10个电子，2.24 L 混合气体的物质的量为0.1 mol，故0.1 mol混合气体中含NA个电子，故A正确：40 g KH的物质的量为1 mol，KH和水反应时－1价的H元素变为0价，故1 mol KH转移NA个电子，故B错误；92 g甘油的物质的量为1 mol，而甘油中含5个C—H键，故1 mol甘油中含5NA个C—H键，故C错误；溶液体积不明确，故溶液中的NH和NH3·H2O数之和无法计算，故D错误。]
气体体积的定量测定
气体体积的定量测定在近几年的高考试题中时有涉及。在题目中经常给出特定装置进行气体体积的测量，进而计算有关含量。考查学生分析实验装置的能力，体现学生“科学探究与创新意识”的核心素养。
1．测量气体体积的常用方法
(1)直接测量法。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装置则是直接将一种反应物置于倒置的漏斗中，另一反应物置于水槽中，二者反应产生的气体可以直接测量。
D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。
E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，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)。
(2)间接测量法。F装置是通过测量气体排出的液体体积来确定气体体积。
A B C
D E F
2．误差分析
(1)气体在对应液体中的溶解度应较小(难溶)，否则会因溶解造成误差。
(2)对于装置A、D、F，读数时要注意
①恢复室温；
②两液面要相平；
③读数时要平视。
(3)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。
(2020·湖南雅礼中学月考改编)某研究性学习小组欲测定25 ℃、101 kPa下气体的摩尔体积。该小组设计的简易实验装置如图所示。
甲 乙 丙
该实验的主要操作步骤如下：
①用已知浓度的浓盐酸配制100 mL 1.0 mol·L－1的盐酸。
②用10 mL的量筒量取8.0 mL 1.0 mol·L－1的盐酸加入锥形瓶中。
③准确称取a g已除去表面氧化膜的镁条，并系于铜丝末端，使HCl全部参加反应。
④往广口瓶中装入足量水，按图所示连接好装置(装置气密性良好)。
⑤反应结束后待体系温度恢复至室温，读出量筒中水的体积为V mL。请回答下列问题：
(1)步骤③中的a≥ 。
(2)步骤⑤中应选用的量筒规格是 (已知：25 ℃、101 kPa下，气体摩尔体积约为24.5 L·mol－1)。
(3)步骤⑤中读数时需要注意(至少写两点)：
。
(4)忽略水蒸气影响，在该条件下测得的Vm＝ L·mol－1。若步骤⑤读数时量筒丙中液面高于广口瓶乙中液面，则测得的Vm (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
[解析] (1)步骤③Mg与盐酸发生的反应为Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，8.0 mL 1.0 mol·L－1盐酸中n(HCl)＝8.0×10－3 L×1.0 mol·L－1＝8.0×10－3 mol，完全反应时消耗4.0×10－3 mol Mg，其质量为m(Mg)＝4.0×10－3 mol×24 g·mol－1＝0.096 g。(2)8.0×10－3 mol HCl与Mg完全反应放出4.0×10－3 mol H2，其在25 ℃、101 kPa下的体积为4.0×10－3 mol×24.5 L·mol－1＝0.098 L＝98 mL，故应选取规格为100 mL的量筒。
(4)HCl完全反应时生成4.0×10－3 mol H2，实验中收集到V mL H2，则该条件下的气体摩尔体积为Vm＝＝0.25V L·mol－1。若量筒中液面高，装置中气压大，排出的水少，测定的V偏小。
[答案] (1)0.096 (2)100 mL (3)恢复至室温再读数；调节量筒高度，使量筒内的液面与集气瓶内的液面相平；读数时视线应与量筒中液体的凹液面最低处保持相平(任写两种即可) (4)0.25V 偏小
[真题验收]
1．(2020·全国卷Ⅲ，T9)NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A．22.4 L(标准状况)氮气中含有7NA个中子
B．1 mol重水比1 mol水多NA个质子
C．12 g石墨烯和12 g金刚石均含有NA个碳原子
D．1 L 1 mol·L－1NaCl溶液含有28NA个电子
C [22.4 L(标准状况)氮气为1 mol，含有的中子数为14NA，A项错误；1 mol重水与1 mol水中的质子数相同，B项错误；石墨烯与金刚石均为碳元素形成的单质，12 g石墨烯和12 g金刚石均为1 mol，含碳原子数均为NA，C项正确；NaCl溶液中的水分子中也含有电子，D项错误。]
2．(2019·全国卷Ⅱ)已知NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是( )
A．3 g 3He含有的中子数为1NA
B．1 L 0.1 mol·L－1磷酸钠溶液含有的PO数目为0.1NA
C．1 mol K2Cr2O7被还原为Cr3＋转移的电子数为6NA
D．48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中共价键数目为13NA
B [A项，3 g 3He含有的中子数为1NA，正确；B项，磷酸钠为强碱弱酸盐，PO会发生水解，所以所含PO的数目小于0.1NA，错误；C项，Cr的化合价变化为6－3＝3,1 mol K2Cr2O7含有2 mol Cr，所以转移电子数为6NA，正确；D项，58 g正丁烷、异丁烷的混合物为1 mol，烷烃(CnH2n＋2)中总键数为3n＋1，则该混合物中共价键数目为13NA，正确。]
3．(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
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分子聚集而成，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。]
4．(2018·全国卷Ⅲ)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4 mol C—H和1 mol C===C，D项错误。]
[新题预测]
1．捕获二氧化碳生成甲酸的过程如图所示。下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值)( )
A．标准状况下，22.4 L CO2中所含的电子数目为16NA
B．10.1 g N(C2H5)3中所含的共价键数目为1.8NA
C．捕获1 mol CO2生成甲酸转移电子数为2NA
D．100 g 46%的甲酸水溶液中所含的氧原子数目为2NA
C [A项，1 mol CO2含有的电子数为22NA，错误；B项，10.1 g N(C2H5)3的物质的量为0.1 mol，含有的共价键数为0.1×21NA＝2.1NA，错误；C项，根据化合价升降可求转移电子数为2NA，正确；D项，溶液中的水中含有氧原子，错误。]
2．雄黄(As4S4，)与雌黄(As2S3)在古代均曾入药。二者可发生如下转化：
。NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．1 mol As4S4中含有10NA个极性共价键
B．反应Ⅰ生成22.4 L SO2气体时，转移的电子数目为7NA
C．1 mol AsO中中心原子含有孤电子对数总共为NA
D．1 mol·L－1 NaH2AsO3溶液中H2AsO、HAsO、H3AsO3、AsO共NA个
C [1 mol As4S4中含有8 mol极性共价键和2 mol非极性共价键，A错误；由于未注明标准状况，所以22.4 L SO2的物质的量无法确定，电子转移数目无法求算，B错误；AsO的中心原子为As原子，其含有孤电子对数＝×(5＋3－3×2)＝1，C正确；由于溶液体积未知，所以无法判断，D错误。]
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