第三讲物质的量、气体摩尔体积

第3讲物质的量、气体摩尔体积

考点一物质的量、气体摩尔体积

1．物质的量、摩尔与阿伏加德罗常数

2．物质的质量、物质的量、标况下气体的体积、微粒的个数之间的计算关系

特别提醒(1)物质的量规范表示方法：

(2)摩尔质量(M)(单位：g〃mol-1)，在数值上与相对原子质量(Ar)或相对分子质量(Mr)相

等。

(3)使用气体摩尔体积时应注意：①物质是否是气体；②是否指出温度和压强。(4) 标准

状况是指：0 ℃、1.01×105 Pa。

1．有关物质的量的计算

(1)2 mol CO(NH2)2中含________mol C，________ mol N，________ mol H，所含氧原子

跟________mol H2O所含氧原子个数相等。

(2)①标准状况下，22.4 L CH4；②1.5 mol NH3；③1.806×1024个H2O；④标准状况下，

73 g HCl所含H原子个数由多到少的顺序是______________________。

(3)2.3 g Na中含________mol e－，在跟足量水反应中产生标准状况下的H2______L。

(4)含0.4 mol Al2(SO4)3的溶液中，含________mol SO2－4，Al3＋物质的量________0.8 mol(填

“>”、“<”或“＝”)。

2．设N A 为阿伏加德罗常数，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.22.4ap bN A B.22.4ab pN A C.22.4N A b a D.22.4pb aN A

考点二 阿伏加德罗定律及推论的应用

1．阿伏加德罗定律：同温同压下，相同________的任何气体，含有________数目的分子(或气体的物质的量相同)。

2．阿伏加德罗定律的推论(可通过pV ＝nRT 及n ＝m 、ρ＝m

导出)

特别提醒 (1)阿伏加德罗定律的适用范围是气体，其适用条件是三个“同”，即在同温、同压、同体积的条件下，才有分子数相等这一结论，但所含原子数不一定相等。

(2)阿伏加德罗定律既适合于单一气体，也适合于混合气体。

3．（2012·全国大纲理综化学卷12）在常压和500℃条件下，等物质的量的

Ag 2O,Fe(OH)3 ,NH 4HCO 3 ,NaHCO 3完全分解，所得气体体积依次是V1\V2\V3\V4.体积大小顺序正确的是

A.V3＞V2＞V4＞V1

B. V3＞V4＞V2＞V1

C.V3＞V2＞V1＞V4

D.V2＞V3＞V1＞V4

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)：M 1/M 2＝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(N A )：M ＝N A ·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：M ＝M 1×a %＋M 2×b %＋M 3×c %……，a %、b %、c %指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。

跨越阿伏加德罗常数判断的“六个陷阱”

【例1】关于阿伏加德罗常数的20个问题汇总。下表中各种说法是否正确？简要解释原

归纳总结阿伏加德罗常数(N A)为背景选择题的六种设陷方式：

陷阱一气体摩尔体积适用条件

22．4 L·mol－1指在标准状况下(0℃ 101 kPa)的气体摩尔体积。若题中出现物质的体积，需考虑所给物质的状态是否为气体，条件是否为标准状况。

陷阱二物质聚集状态

气体摩尔体积适用的对象是气体(包括混合气体)。一些在标准状况下是液体或固体的物质，如CCl4、水、液溴、SO3、己烷、苯等常作为命题的干扰因素迷惑学生。

陷阱三物质的微观结构

此类题型要求同学们对物质的微观构成要非常熟悉，弄清楚微粒中相关粒子数(质子数、中子数、电子数)及离子数、电荷数、化学键之间的关系。常涉及稀有气体He、Ne等单原子分子，Cl2、N2、O2、H2等双原子分子，及O3、P4、18O2、D2O、Na2O2、CH4、CO2等特殊物质。

陷阱四电解质溶液

此类题型要注重对弱电解质的电离和盐类水解等知识点的理解，关键是要弄清电离和水解的实质。如NH4Cl(aq)中c(Cl－)＞c(NH＋4)。

陷阱五氧化还原反应的电子转移数目

较复杂的氧化还原反应中，求算电子转移的数目。如Na2O2与H2O，Cl2与NaOH溶液反应等。

陷阱六忽视可逆反应不能进行到底。如2NO2 N2O4，Cl2＋H2O HClO＋HCl，合成氨等。

最常考的定量实验——气体体积、质量的测定

1．气体体积的测定装置

既可通过测量气体排出的液体体积来确定气体的体积(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。

装置D：用于测量混合气体中被吸收(或不被吸收)的气体的体积数。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。

装置E：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。如F装置是通过测量气体排出的液体体积来确定气体体积。

2．气体质量的测量装置

气体质量的测量一般是用吸收剂将气体吸收，然后再称量。常见的吸

收装置：

【例2】欲测定金属镁的相对原子质量。请利用下图给定的仪器组成一套实验装置(每个仪器只能使用一次，假设气体的体积可看作标准状况下的体积)。

填写下列各项(气流从左到右)：

(1)各种仪器连接的先后顺序(用小写字母表示)应是______接________、________接

________、________接________、________接________。

(2)连接好仪器后，要进行的操作有以下几步，其先后顺序是

________________________________________ _______________________(填序号)。

①待仪器B中的温度恢复至室温时，测得量筒C中水的体积为V a mL；

②擦掉镁条表面的氧化膜，将其置于天平上称量，得质量为m g，并将其投入试管B中

的带孔隔板上；

③检查装置的气密性；

④旋开装置A上分液漏斗的活塞，使其中的水顺利流下，当镁完全溶解时再关闭这个活

塞，这时A中共放入水V b mL。

(3)根据实验数据可算出金属镁的相对原子质量，其数学表达式为_________________。

(4)若试管B的温度未冷却至室温，就读出量筒C中水的体积，这将会使所测定镁的相对

原子质量数据________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

【例3】有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同学设计如下实验，通过测量反应前后C、D装置质量的变化，测定该混合物中各组分的质量分数。

(1)加热前通入空气的目的是________________________________________________，

操作方法为_______________________________________________________________。

(2)装置A、C、D中盛放的试剂分别为：A______________，C______________，

D________________。

(3)若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则测得的NaCl的含量将________(填“偏

高”、“偏低”或“无影响”，下同)；若B中反应管右侧有水蒸气冷凝，则测定结果中NaHCO3的含量将________；若撤去E装置，则测得Na2CO3·10H2O的含量将________。

(4)若样品质量为w g，反应后C、D增加的质量分别为m1g、m2g，由此可知混合物中

NaHCO3的质量分数为_______________________________________________________ (用含w、m1、m2的代数式表示)。

高考题组一对阿伏加德罗常数的考查

1．(1)考查气体摩尔体积的适用条件

①常温常压下，22.4 L CCl4含有N A个CCl4分子()

(2011·广东理综，9C)

②分子数为N A的CO、C2H4混合气体体积约为22.4 L，质量约为28 g ()

(2009·上海，12C)

③标准状况下，22.4L盐酸含有n A个HCl分子()

(2013·上海，9C)

④标准状况下，22.4 L二氯甲烷的分子数约为4 N A个()

⑤标准状况下，2.24 L戊烷所含分子数为0.1 N A ()

(2010·上海，7D) ⑥22.4 L Cl2中含有N A个Cl2分子()

(2009·广东理基，20A)

(2)考查微粒中的电子数

⑦1.00 mol NaCl中，所有Na＋的最外层电子总数为8×6.02×1023 ()

(2011·新课标全国卷，7B) ⑧1 mol羟基中电子数为10 N A ()

(2010·江苏，5B) ⑨1 L 1 mol·L-1的NaClO 溶液中含有ClO－的数目为N A()

(2013·广东，7A) ⑩1L0.1molL-1的氨水中有n A个NH4+()

(2013·上海，9B) (3)考查物质的组成

?1.00 mol NaCl中含有6.02×1023个NaCl分子()

(2011·新课标全国卷，7A) ?乙烯和环丙烷(C3H6)组成的28 g混合气体中含有3N A个氢原子()

(2009·广东，6B) ?标准状况下，22.4 L空气含有N A个单质分子()

(2010·福建理综，7B) ?58.5 g的NaCl固体中含有N A个氯化钠分子()

(2009·浙江理综，8C) (4)考查氧化还原反应中电子转移数目

?1 mol Na与足量O2反应，生成Na2O和Na2O2的混合物，钠失去N A个电子()

(2011·大纲全国卷，12D) ?常温常压下，Na2O2与足量H2O反应，共生成0.2 mol O2，转移电子的数目为0.4N A

()

(2011·江苏，8D) ?1 mol Cl2与足量Fe反应，转移的电子数为3N A ()

(2011·海南，10B) ? 1 mol Cl2参加反应转移电子数一定为2N A ()

(2010·福建理综，7C) ?在反应KIO3＋6HI===KI＋3I2＋3H2O中，每生成3 mol I2转移的电子数为6N A

()

(2010·江苏，5C) (5)考查微粒中的化学键数目

?12 g金刚石中含有的共价键数为4N A ()

○

211 mol 甲醇中含有C —H 键的数目为4N A

( ) (2011·江苏，8A)

○

22常温常压下，22.4 L 乙烯中C －H 键数为4N A

( )

(2010·江苏，5D)

○2378 g 苯含有C=C 双键的数目为3N A

( ) (2013·江苏，7B)

(6)电解质溶液的考查

○241 L 0.1 mol·L

－1

氨水含有0.1N A 个OH

－

( ) (2011·广东理综，9B)

○

2510 L pH ＝1的硫酸溶液中含有的H ＋

离子数为2N A

( ) (2011·海南，10C)

○

2610 L pH ＝13的NaOH 溶液中含有的OH －

离子数为N A

( ) (2011·海南，10D)

○

27标准状况下，6. 72 L NO 2与水充分反应转移的电子数目为0. 1N A

( ) (2013·江苏，7D)

○28在1 L 0.1 mol·L

－1

碳酸钠溶液中，阴离子总数大于0.1 N A

( )

(2009·浙江理综，8D)

高考题组二 以物质的量为核心的计算

2．(2011·大纲全国卷，13)某含铬(Cr 2O 2－

7)废水用硫酸亚铁铵[FeSO 4·

(NH 4)2SO 4·6H 2O]处理，反应中铁元素和铬元素完全转化为沉淀。该沉淀经干燥后得到n mol FeO·Fe y Cr x O 3。不考虑处理过程中的实际损耗，下列叙述错误的是

( )

A ．消耗硫酸亚铁铵的物质的量为n (2－x )mol

B ．处理废水中Cr 2O 2－

7的物质的量为nx 2 mol C ．反应中发生转移的电子数为3nx mol D ．在FeO·Fe y Cr x O 3中，3x ＝y

3．(2011·大纲全国卷，8)在容积可变的密闭容器中，2 mol N 2和8 mol H 2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H 2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于 ( )

A ．5%

B ．10%

C ．15%

D ．20%

4．(2010·大纲全国卷Ⅰ，12)一定条件下磷与干燥氯气反应，若0.25 g 磷消耗掉314 mL 氯气(标准状况)，则产物中PCl 3与PCl 5的物质的量之比接近于

( )

A ．3∶1

B ．5∶3

C ．2∶3

D ．1∶2

5．(2011·新课标全国卷，26)0.80 g CuSO 4·5H 2O 样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。

请回答下列问题：

(1)试确定200 ℃时固体物质的化学式__________________________________________。 (要求写出推断过程)；

(2)取270 ℃所得样品，于570 ℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为________________________________________________________； 把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为________，其存在的最高温度是________；

(3)上述氧化性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与Cu 在加热时发生反应的化学方程式为____________________________________________________________； (4)在0.10 mol·L

－1

硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生

成，当溶液的pH ＝8时，c (Cu 2＋

)＝____mol·L －

1(K sp [Cu(OH)2]＝2.2×10

－20

)。若在0.1 mol·L

－1

硫酸铜溶液中通入过量H 2S 气体，使Cu 2＋

完全沉淀为CuS ，此时溶液中的H ＋

浓度是

________mol·L －

1。