(新高考)高考化学一轮复习讲测练第1讲物质的量气体摩尔体积（讲）(2份打包，解析版+原卷版，可预览)

第1讲   物质的量  气体摩尔体积

【学科核心素养】

1.宏观辨识与微观探析：认识物质的量是联系宏观物质和微观粒子的重要工具，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。

2.证据推理与模型认知：在有关物质的最计算过程中，通过分析、推理等理解计算的方法，建立阿伏加德罗常数、气体摩尔体积等题目解答的模型。

【核心素养发展目标】

1.了解物质的量及其单位摩尔质量、阿伏加德罗常数的含义与应用，利用物质的量将宏观的物理量与微观粒子的个数联系起来，并能从宏观和微观结合的视角分析解决问题。

2.能从物质的量的角度认识物质的组成及变化，建立物质的量、物质的质量和微观粒子数之间计算的思维模型。

3.能从宏观和微观相结合的角度理解影响物质体积大小的因素，知道气体摩尔体积的含义，能叙述阿伏加德罗定律的内容。

4.能基于物质的量认识物质的组成及变化，建立n、m、Vm之间计算的模型，熟悉阿伏加德罗定律的应用。

【知识点解读】

知识点一  物质的量　摩尔质量

1．物质的量、阿伏加德罗常数

(1)基本概念间的关系

(2)物质的量的规范表示方法

↓　　　　↓　　　　　　　↓

数值　　　单位　　指定微粒符号或微粒名称

 (3)物质的量与粒子数、阿伏加德罗常数之间的关系为n＝N/NA。

【特别提醒】

(1)摩尔后面应为确切的微粒名称；如1 mol氢(不确切)和1 mol大米(宏观物质)皆为错误说法。

(2)物质的量是物理量，摩尔是物质的量的单位，不是物理量。

(3)6.02×1023是个纯数值，没有任何物理意义，而阿伏加德罗常数(NA)是指1 mol任何微粒所含的粒子数，它与0.012 kg12C所含的碳原子数相同，数值约为6.02×1023。

2．摩尔质量

(1)单位物质的量的物质所具有的质量。常用的单位是 g·mol－1。公式：M＝。

(2)数值：以 g·mol－1为单位时，任何粒子的摩尔质量在数值上都等于该粒子的相对分子(原子)质量。

【易错警示】

(1)物质的量是计量微观粒子“集体”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。

(2)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g·mol－1或kg·mol－1，相对原子(或分子)质量的单位为1。

(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而变化。

【随堂检测】据央视2021年3月28日新闻报道，截止到2020年年底，我国累计开通60万个5G基站，需大量光纤连接各种基站，至少需要几亿芯公里。光缆的主要成分为SiO2。下列叙述正确的是(　　)

A．SiO2的摩尔质量为60

B．标准状况下，15 g SiO2的体积为5.6 L

C．SiO2中Si与O的质量比为7∶8

D．相同质量的SiO2和CO2中含有的氧原子数相同

【答案】C　

【解析】摩尔质量的单位为g·mol－1，A项错误；标准状况下SiO2为固体，B项错误；SiO2中Si与O的质量比为28∶32＝7∶8，C项正确；SiO2和CO2的摩尔质量不同，D项错误。

知识点二   　气体摩尔体积　阿伏加德罗定律

1．影响物质体积的因素

(1)微粒的大小(物质的本性)

(2)微粒间距的大小(由温度与压强共同决定)

(3)微粒的数目(物质的量的大小)

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。

(2)常用单位：L/mol(或L·mol－1)。

(3)数值：在标准状况下(指温度为0℃，压强为101 kPa)约为22.4 L·mol－1。

(4)计算公式：Vm＝。

(5)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温度和压强。

【误区警示】气体摩尔体积(22.4 L·mol－1)应用的“五大误区”

(1)使用“条件”是标准状况，即0 ℃、101 kPa，而不是常温、常压。

(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。标准状况下不是气体而又常在题中出现的物质有：SO3、乙醇、水、己烷、CCl4等。

(3)标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1，其他条件下Vm一般不是22.4 L·mol－1。

(4)22.4 L气体，在标准状况下的物质的量是1 mol，在非标准状况下，可能是1 mol，也可能不是1 mol。

(5)物质的质量、物质的量一定时，所含微粒数与物质处于何种条件无关。如常温常压下32 g O2所含的原子数目是2NA。注意不要形成定势思维，看到“常温常压”就排除选项。

3．阿伏加德罗定律及推论

 (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都含有相同数目的分子。

即“三同”(T、p、V)“一同”(n)。

(2)适用范围：单一气体或相互不反应的混合气体。

(3)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。

【方法技巧】

(1)气体的体积受温度和压强影响，和分子大小无关。

(2)标准状况(0 ℃，101 kPa)，水、苯、SO3、HF、CCl4、己烷、CS2、CHCl3、Br2、乙醇等物质不是气体，慎用22.4 L·mol－1。

(2)应用阿伏加德罗定律推论时可通过pV＝nRT及n＝、ρ＝导出。

【随堂检测】下列说法正确的是(　　)

A．同温同压下，相同数目的分子必具有相同的体积

B．等质量的O2和H2的物质的量之比为16∶1

C．不同的气体若体积不等，则它们所含的分子数一定不等

D．同温同体积下，两种气体的物质的量之比等于压强之比

【答案】D　

【解析】本题考查阿伏加德罗定律及推论，注意气体摩尔体积的适用范围和适用条件，其为易错点。A项，未指明气体，错误；B项，假设质量都是1 g，n(O2)∶n(H2)＝ mol∶ mol＝1∶16，错误；C项，未限定温度与压强，无法判断。

【典例剖析】

高频考点一   　物质的量　摩尔质量

例1.下列叙述正确的是(　　)

A．24 g镁与27 g铝含有相同的质子数

B．等质量的氧气和臭氧，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，化学键数目相同

【答案】 B

【解析】 24 g Mg与27 g Al所含质子的物质的量分别为×12＝12 mol、×13＝13 mol，二者所含质子的物质的量不相等，A项错误；同质量的O2和O3中的O原子数相同，则电子数也相同，B项正确；1 mol D2O中的中子数为10NA,1 mol H2O中的中子数为8NA，比为5∶4，C项错误；1 mol C2H6中含有7 mol化学键，1 mol CH2===CH2中含有5 mol化学键(4 mol C—H键，1 mol 键)，D项错误。

【误区警示】

(1)物质的量是计量微观粒子“集体”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。

(2)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g·mol－1或kg·mol－1，相对原子(或分子)质量的单位为1。

(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而变化。

【变式探究】 物质的量是高中化学常用的物理量，请完成以下有关计算(设NA为阿伏加德罗常数的值)：

(1)2.3 g乙醇含有________个H原子，所含共价键的物质的量为________，其中官能团羟基所含的电子数为________。

(2)9.5 g某二价金属的氯化物中含有0.2 mol Cl－，则此氯化物的摩尔质量为________。

(3)6.72 L CO(标准状况)与一定量的Fe2O3恰好完全反应(生成Fe与CO2)后，生成Fe的质量为________ g，转移的电子数目为________。

【解析】(1)2.3 g乙醇的物质的量为＝0.05 mol，0.05 mol乙醇分子中含有H原子的物质的量为0.05 mol×6＝0.3 mol，含有H原子数为0.3NA；1个乙醇分子共含有8个共价键，则0.05 mol乙醇分子中含共价键的物质的量为0.05 mol×8＝0.4 mol；0.05 mol乙醇分子中含0.05 mol 羟基，0.05 mol羟基含有电子的物质的量为9×0.05 mol＝0.45 mol，含有电子数为0.45NA。(2)9.5 g某二价金属的氯化物中含有0.2 mol Cl－，则该氯化物的物质的量为0.1 mol，则此氯化物的摩尔质量为＝95 g·mol－1。(3)标准状况下6.72 L一氧化碳的物质的量为＝0.3 mol，0.3 mol CO完全反应生成二氧化碳失去的电子的物质的量为0.3 mol×(4－2)＝0.6 mol，转移电子的数目为0.6NA，根据电子守恒，反应生成铁的物质的量为＝0.2 mol，质量为56 g·mol－1×0.2 mol＝11.2 g。

【答案】(1)0.3NA　0.4 mol　0.45NA　 (2)95 g·mol－1　　(3)11.2　0.6NA

高频考点二  阿伏加德罗常数  

例2．下列关于阿伏加德罗常数的说法错误的是(　　)

A．6.02×1023就是阿伏加德罗常数

B．0.012 kg 12C含有的碳原子数就是阿伏加德罗常数

C．含有阿伏加德罗常数个粒子的物质的量是1 mol

D．1 mol 氨气所含的原子数约为2.408×1024

【答案】A

【解析】阿伏加德罗常数(NA)是一个物理量，其单位是mol－1，其基准量为0.012 kg 12C中所含的碳原子数，近似数值为6.02×1023。

【变式探究】设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是(　　)

A．1 mol NH所含的质子数和电子数都为10NA

B．NA个微粒就是6.02×1023个微粒

C．0.1 mol硫酸中含有的原子总数为0.7NA

D．1 mol CO所含电子数是28NA

【答案】C

【解析】1 mol NH含有9NA个质子和10NA个电子，A错误；NA的近似值为6.02×1023，B错误；硫酸的分子式为H2SO4，每个硫酸分子中含有7个原子，所以0.1 mol硫酸中含有的原子总数为0.7NA，C正确；每个CO分子含有14个电子，所以1 mol CO所含电子数是14NA，D错误。

高频考点三   气体摩尔体积

例3. 某中学有甲、乙两个探究性学习小组，他们拟用小颗粒的铝铜合金与足量的稀硫酸反应测定通常状况(约20 ℃、1.01×105 Pa)下的气体摩尔体积(Vm)。

Ⅰ.甲组同学拟设计如图1所示的装置来完成实验。

(1)写出装置Ⅰ中发生反应的离子方程式：______________________________________。

(2)实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻旋开其活塞，一会儿后发现稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中。请帮助他们分析其原因：_______________________________________________________。

(3)实验结束时，生成氢气的体积近似等于__________________________。

(4)锥形瓶中残存的氢气对实验结果是否有影响：__________(填“有”“没有”或“不能判断”)，简述理由：_________________________________________________________________________________。

Ⅱ.乙组同学仔细分析了甲组同学的实验装置后以为，稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶中的空气排出，使所测氢气的体积偏大；实验结束后，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气的体积偏小，于是他们设计了如图2所示的实验装置。

实验中准确测定出4个数据，如表：

(注：量液管大刻度在上方，小刻度在下方)

利用上述数据计算通常状况下的气体摩尔体积：Vm＝________。

【解析】Ⅰ.(1)铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，其离子方程式为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。(2)铝与稀硫酸反应生成的氢气使锥形瓶内气压增大，锥形瓶内的压强大于大气压，所以稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中。(3)气体产生的压强导致水从集气瓶中排出，且氢气不易溶于水，所以收集到的水的体积近似等于氢气的体积。(4)装置中有空气存在，生成的氢气不溶于水，在相同温度和压强下，生成的氢气的体积与排出空气的体积相等，所以没有影响。

Ⅱ.2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑

　 2 mol　　　　　 　3 mol

　  mol    mol

Vm＝ L·mol－1。

【答案】Ⅰ.(1)2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑

(2)铝与稀硫酸反应生成的氢气使锥形瓶内气压增大

(3)收集到水的体积

(4)没有　相同温度和压强下，生成氢气的体积与排出空气的体积相等

Ⅱ. L·mol－1

【方法技巧】气体体积的测量

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。测量气体体积的常用方法：

(1)直接测量法。如图A、B、C、D、E是5种直接测量气体体积的常见装置。

A装置：测量前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。

B装置：排液体法收集气体后直接测量其体积。

C装置：直接将一种反应物置于倒置的量筒中，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，量气管内增加的液体的体积等于被反应管吸收后剩余气体的体积。

(2)间接测量法。如图F装置是通过测量气体排出的液体体积来确定气体体积。

(3)消除外因(温度、压强)对气体体积的影响。

(4)读数时，请勿使用“视线与凹液面相切”之类的描述，“相切”表达语意不准确，仰视、俯视的情况下，视线都能与凹液面相切。

【变式探究】2021年北京奥林匹克化学竞赛中，某参赛队同学为了探究“在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子”，他们设计了如下实验装置并记录相关实验数据。

【实验装置】

【部分实验数据】

请回答下列问题：

(1)4分钟时H2、O2的物质的量分别是________mol、________mol。

(2)该温度下，气体摩尔体积是____________。

(3)下列叙述不正确的是____________。

A．气体摩尔体积与气体的温度相关

B．在该实验条件下，3 mol O2的气体摩尔体积为74.58 L·mol－1

C．同温、同压下，2 mol CO、CO2混合气体和2 mol O2的体积相同

D．该实验条件下，O2的密度为1.287 g·L－1

【解析】(1)4分钟时水槽中H2O减轻的质量为300 g－298.2 g＝1.8 g，根据反应：2H2O2H2↑＋O2↑可知，消耗1.8 g(0.1 mol)H2O得到0.1 mol H2、0.05 mol O2。(2)0.05 mol O2的体积为1.243 L，所以气体摩尔体积为＝24.86 L·mol－1。(3)在其他条件不变时，一定物质的量的气体，温度越高，其体积越大，故温度越高，气体摩尔体积也越大，A项正确；气体摩尔体积限定气体的物质的量为1 mol，所以该实验条件下O2的气体摩尔体积为24.86 L·mol－1，B项错误；同温、同压下，气体的物质的量相同，其体积相等，所以2 mol CO、CO2混合气体和2 mol O2的体积相同，C项正确；该实验条件下，1 mol O2的体积为24.86 L、质量为32 g，则O2的密度为＝1.287 g·L－1，D项正确。

【答案】(1)0.1　0.05    (2)24.86 L·mol－1        (3)B

高频考点四 阿伏加德罗定律及其应用

例4．在两个密闭容器中，分别充有质量相等的甲、乙两种气体，它们的温度和密度均相同。根据甲、乙的摩尔质量(M)的关系判断的值，下列说法中正确的是(　　)

A．若M(甲)＜M(乙)，则分子数：甲＜乙

B．若M(甲)>M(乙)，则气体摩尔体积：甲＜乙

C．若M(甲)＜M(乙)，则气体的压强：甲>乙

D．若M(甲)>M(乙)，则气体的体积：甲＜乙

【答案】C　

【解析】等质量的气体，其摩尔质量与物质的量(或分子数)成反比，若M(甲)＜M(乙)，则分子数：甲>乙，A项错误；若M(甲)>M(乙)，则物质的量：甲＜乙，又因为气体体积相等，故气体摩尔体积：甲>乙，B项错误；同温同体积同质量的气体或混合气体，压强与摩尔质量成反比，若M(甲)<M(乙)，则气体的压强：甲>乙，C项正确；由质量和密度相等可知气体体积相等，则甲、乙摩尔质量与气体的体积无关，即甲＝乙，D项错误。

【变式探究】下列叙述中正确的是(　　)

①标准状况下，1 L HCl和1 L H2O的物质的量相同

②标准状况下，1 g H2和14 g N2的体积相同

③28 g CO的体积为22.4 L

④两种物质的物质的量相同，则它们在标准状况下的体积也相同

⑤同温同体积下，气体物质的物质的量越大，则压强越大

⑥同温同压下，气体的密度与气体的相对分子质量成正比

A.①②③　　　　　　　　 B.②⑤⑥

C.②③⑥   D.④⑤⑥

【答案】B

【解析】标准状况下，H2O不是气体，而HCl为气体，所以虽然二者等体积，但物质的量不相同，①错误；同样在④中所指的物质不一定是气体，④错误；标准状况下，1 g H2和14 g N2的物质的量均为0.5 mol，故体积相同，②正确；28 g CO的物质的量是1 mol，但条件不确定，所以体积不一定是22.4 L，③错误；同温同体积下，气体的压强与物质的量成正比，所以物质的量越大，压强越大，⑤正确；同温同压下，气体的密度与其相对分子质量成正比，⑥正确。