第一章 第3讲 化学大一轮步步高答案.docx
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第一章第3讲化学大一轮步步高答案
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樱满唯
第3讲 物质的量 气体摩尔体积
[考纲要求] 1.了解摩尔(mol)、阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积的含义。
2.能根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、物质的质量、气体体积(标准状况)之间的相互关系进行有关计算。
3.能正确解答阿伏加德罗常数及阿伏加德罗定律与物质的组成、结构及重要反应综合应用题。
考点一 物质的量 摩尔质量
1.物质的量
(1)物质的量(n)
物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量,单位为摩尔(mol)。
(2)物质的量的规范表示方法:
(3)阿伏加德罗常数(NA)
0.012kg12C中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。
公式:
NA=
2.摩尔质量
(1)摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量。
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。
深度思考
1.阿伏加德罗常数(NA)与6.02×1023完全相同吗?
答案 不相同。
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1mol任何微粒所含的粒子数,它与0.012kg12C所含的碳原子数相同,数值上约为6.02×1023。
2.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)1molNaCl和1molHCl含有相同的粒子数目( )
(2)1mol任何物质都含有6.02×1023个分子( )
(3)1mol水中含有2mol氢和1mol氧( )
(4)NaOH的摩尔质量为40g( )
(5)1molO2的质量与它的相对分子质量相等( )
(6)1molOH-的质量为17g·mol-1( )
(7)氖气的摩尔质量(单位g·mol-1)在数值上等于它的相对原子质量( )
(8)2molH2O的摩尔质量是1molH2O的摩尔质量的2倍( )
(9)1molH3PO4与1molH2SO4的质量相同,溶于水后电离出的阴离子数目也相同( )
答案
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√ (8)× (9)×
摩尔质量与相对原子(分子)质量的易混点
1.相对原子(分子)质量与摩尔质量(以g为单位时)不是同一个物理量,单位不同,只是在数值上相等。
2.摩尔质量的单位为g·mol-1,相对原子(分子)质量的单位为1。
3.熟记几组摩尔质量相同的物质,如①H2SO4和H3PO4(98g·mol-1);②Mg3N2和CaCO3(100g·mol-1);③CO、N2、C2H4(28g·mol-1)。
题组一 有关分子(或特定组合)中微粒数的计算
1.标准状况下有①0.112L水 ②0.5NA个HCl分子
③25.6gSO2气体 ④0.2mol氨气 ⑤2mol氦气 ⑥6.02×1023个白磷分子,所含原子个数从大到小的顺序为______________________。
答案 ①>⑥>⑤>③>②>④
2.计算或判断下列电解质溶液中的粒子数目
(1)含0.4molAl2(SO4)3的溶液中,含________molSO
,Al3+的物质的量__________0.8mol(填“>”、“<”或“=”)。
答案 1.2 <
解析 n(SO
)=3n[Al2(SO4)3]=3×0.4mol=1.2mol,0.4molAl2(SO4)3中含有0.8molAl3+,由于在溶液中Al3+水解,故Al3+的物质的量小于0.8mol。
(2)1L0.1mol·L-1的CH3COOH溶液中,n(CH3COOH)________0.1mol,n(CH3COO-)________0.1mol(填“大于”“小于”或“等于”)。
答案 小于 小于
题组二 通过n=
=
,突破质量与微粒数目之间的换算
3.最近材料科学家研究发现了首例带结晶水的晶体在5K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,试计算12.2g该晶体中含氧原子数______________,氢原子的物质的量____________mol。
答案 0.33NA 0.26
解析 晶体的摩尔质量为122g·mol-1,n=
=0.1mol,故氧原子数目=0.1×(2+1.3)NA=0.33NA,n(H)=0.1mol×1.3×2=0.26mol。
4.某氯原子的质量是ag,12C原子的质量是bg,用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是( )
①该氯原子的相对原子质量为
②mg该氯原子的物质的量为
mol ③该氯原子的摩尔质量是aNAg
④ag该氯原子所含的电子数为17mol
A.①③B.②④C.①②D.②③
答案 C
解析 ③中摩尔质量的单位错误;由于该氯原子的质量是ag,故ag该氯原子所含的电子数为17,④错。
有关微粒数目比较的思维方法
考点二 气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
1.影响物质体积大小的因素
(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)含义:
单位物质的量的气体所占的体积,符号为Vm,标准状况下,Vm约为22.4_L·mol-1。
(2)相关计算
①基本表达式:
Vm=
②与气体质量的关系:
=
③与气体分子数的关系:
=
(3)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。
3.阿伏加德罗定律及其推论应用
(1)阿伏加德罗定律:
同温同压下,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)阿伏加德罗定律的推论(可通过pV=nRT及n=
、ρ=
导出)
相同条件
结论
公式
语言叙述
T、p相同
=
同温、同压下,气体的体积与其物质的量成正比
T、V相同
=
温度、体积相同的气体,其压强与其物质的量成正比
T、p相同
=
同温、同压下,气体的密度与其摩尔质量(或相对分子质量)成正比
深度思考
1.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)在标准状况下,1molO2与1molSO3的体积相同( )
(2)在标准状况下,1mol气体的体积约是22.4L,在非标准状况下,1mol气体的体积则一定不是22.4L( )
(3)22.4L气体在标准状况下是1mol,在非标准状况下一定不是1mol( )
(4)在相同条件下,相同物质的量的CO、N2的混合气体与O2的分子个数相同,原子个数也相同( )
(5)在相同条件下,相同物质的量的C2H4和C3H6,所含分子个数相同,原子个数也相同( )
答案
(1)×
(2)× (3)× (4)√ (5)×
2.若把1题(5)中的相同“物质的量”改成相同“质量”,是“分子”个数相同还是“原子”个数相同?
答案 原子个数相同。
3.由阿伏加德罗常数(NA)和一个水分子的质量(m水)、一个水分子的体积(V水)不能确定的物理量是________。
①1摩尔水的质量 ②1摩尔水蒸气的质量 ③1摩尔水蒸气的体积
答案 ③
解析 ①、②中,1摩尔水或水蒸气的质量都为m水NA;③中,水蒸气分子间间距比分子直径大的多,仅由题给条件不能确定1摩尔水蒸气的体积。
题组一 以“物质的量”为中心的计算
1.设NA为阿伏加德罗常数,如果ag某气态双原子分子的分子数为p,则bg该气体在标准状况下的体积V(L)是( )
A.
B.
C.
D.
答案 D
解析 解法一 公式法:
双原子分子的物质的量=
mol,
双原子分子的摩尔质量=
=
g·mol-1,
所以bg气体在标准状况下的体积为
×22.4L·mol-1=
L。
解法二 比例法:
同种气体其分子数与质量成正比,设bg气体的分子数为N
ag ~ p
bg ~ N
则:
N=
,双原子分子的物质的量为
,所以bg该气体在标准状况下的体积为
L。
2.某气体的摩尔质量为Mg·mol-1,NA表示阿伏加德罗常数的值,在一定的温度和压强下,体积为VL的该气体所含有的分子数为X。
则
表示的是( )
A.VL该气体的质量(以g为单位)
B.1L该气体的质量(以g为单位)
C.1mol该气体的体积(以L为单位)
D.1L该气体中所含的分子数
答案 B
解析 X除以NA为该气体的物质的量;然后乘以M表示其质量;最后除以V为1L该气体的质量。
题组二 阿伏加德罗定律及推论的应用
3.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,下列说法中正确的是( )
A.若M(甲) 甲<乙 B.若M(甲)>M(乙),则气体摩尔体积: 甲<乙 C.若M(甲) 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) 甲>乙,A错误;若M(甲)>M(乙),则物质的量: 甲<乙,又气体体积相等,故气体摩尔体积: 甲>乙,B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,C正确;由质量和密度相等可知气体体积相等,D错误。 4.在一定条件下,mgNH4HCO3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)所得混合气体的密度折合成标准状况为ρg·L-1,则混合气体的平均摩尔质量为________________。 (3)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__________________。 答案 (1) mol 6dg·mol-1 (2)22.4ρg·mol-1 (3)17a%+44b%+18c% 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: = ×a%+ ×b%+ ×c%……,a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积 分数)。 考点三 突破阿伏加德罗常数应用的“六个”陷阱 题组一 气体摩尔体积的适用条件及物质的聚集状态 1.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×” (1)2.24LCO2中含有的原子数为0.3NA(×) (2)常温下11.2L甲烷气体含有的甲烷分子数为0.5NA(×) (3)标准状况下,22.4L己烷中含共价键数目为19NA(×) (4)常温常压下,22.4L氯气与足量镁粉充分反应,转移的电子数为2NA(×) (2012·新课标全国卷,9D) (5)标准状况下,2.24LHF含有的HF分子数为0.1NA(×) 抓“两看”,突破陷阱 一看“气体”是否处在“标准状况”。 二看“标准状况”下,物质是否为“气体”(如CCl4、H2O、溴、SO3、己烷、HF、苯等在标准状况下不为气体)。 题组二 物质的量或质量与状况 2.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×” (1)常温常压下,3.2gO2所含的原子数为0.2NA(√) (2)标准状况下,18gH2O所含的氧原子数目为NA(√) (3)常温常压下,92gNO2和N2O4的混合气体中含有的原子总数为6NA(√) (2012·新课标全国卷,9C) 排“干扰”,突破陷阱 给出非标准状况下气体的物质的量或质量,干扰学生正确判断,误以为无法求解物质所含的粒子数,实质上,此时物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。 题组三 物质的组成与结构 3.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×” (1)在常温常压下,32g18O2中含有2NA氧原子(×) (2)17g—OH与17gOH-所含电子数均为10NA(×) (3)相同质量的N2O4与NO2中所含原子数目相同(√) (4)mgCO与N2的混合气体中所含分子数目为 NA(√) (5)4.5gSiO2晶体中含有的硅氧键的数目为0.3NA(√) (6)30g甲醛中含共用电子对总数为4NA(√) 记“组成”,突破陷阱 1.记特殊物质中所含微粒的数目,如Ne、D2O、18O2、—OH、OH-等。 2.记最简式相同的物质,如NO2和N2O4、乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)等。 3.记摩尔质量相同的物质,如N2、CO、C2H4等。 题组四 电解质溶液中粒子数目的判断 4.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×” (1)0.1L3.0mol·L-1的NH4NO3溶液中含有的NH 的数目为0.3NA(×) (2)等体积、等物质的量浓度的NaCl和KCl溶液中,阴、阳离子数目之和均为2NA(×) (3)0.1mol·L-1的NaHSO4溶液中,阳离子的数目之和为0.2NA(×) (4)25℃时,pH=13的1.0LBa(OH)2溶液中含有的OH-数目为0.2NA(×) 审准“题目”,突破陷阱 1.是否有弱离子的水解; 2.是否指明了溶液的体积; 3.所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=1的H2SO4溶液c(H+)=0.1mol·L-1,与电解质的组成无关;0.05mol·L-1的Ba(OH)2溶液,c(OH-)=0.1mol·L-1,与电解质的组成有关。 题组五 阿伏加德罗常数的应用与“隐含反应” 5.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×” (1)2molSO2和1molO2在一定条件下充分反应后,混合物的分子数为2NA(×) (2)标准状况下,22.4LNO2气体中所含分子数目为NA(×) (3)100g17%的氨水,溶液中含有的NH3分子数为NA(×) (4)标准状况下,0.1molCl2溶于水,转移的电子数目为0.1NA(×) 记“隐含反应”,突破陷阱 1.2SO2+O2 2SO3 2NO2N2O4 N2+3H2 2NH3 2.Cl2+H2OHCl+HClO 3.NH3+H2ONH3·H2ONH +OH- 题组六 氧化还原反应中电子转移数目的判断 6.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×” (1)5.6g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3NA(×) (2)0.1molZn与含0.1molHCl的盐酸充分反应,转移的电子数目为0.2NA(×) (3)1molNa与足量O2反应,生成Na2O和Na2O2的混合物,转移的电子数为NA(√) (4)1molNa2O2与足量CO2充分反应转移的电子数为2NA(×) (5)向FeI2溶液中通入适量Cl2,当有1molFe2+被氧化时,共转移的电子的数目为NA(×) (6)1molCl2参加反应转移电子数一定为2NA(×) “分类”比较,突破陷阱 1.同一种物质在不同反应中氧化剂、还原剂的判断。 如 (1)Cl2和Fe、Cu等反应,Cl2只作氧化剂,而Cl2和NaOH反应,Cl2既作氧化剂,又作还原剂。 (2)Na2O2与CO2或H2O反应,Na2O2既作氧化剂,又作还原剂,而Na2O2与SO2反应,Na2O2只作氧化剂。 2.量不同,所表现的化合价不同。 如Fe和HNO3反应,Fe不足,生成Fe3+,Fe过量,生成Fe2+。 3.氧化剂或还原剂不同,所表现的化合价不同。 如Cu和Cl2反应生成CuCl2,而Cu和S反应生成Cu2S。 4.注意氧化还原的顺序。 如向FeI2溶液中通入Cl2,首先氧化I-,再氧化Fe2+,所以上述题(5)中转移的电子数目大于NA。 探究高考 明确考向 全国卷Ⅰ、Ⅱ高考题调研 1.(2013·新课标全国卷Ⅱ,9)N0为阿伏加德罗常数的值。 下列叙述正确的是( ) A.1.0L1.0mol·L-1的NaAlO2水溶液中含有的氧原子数为2N0 B.12g石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为0.5N0 C.25℃时pH=13的NaOH溶液中含有OH-的数目为0.1N0 D.1mol的羟基与1mol的氢氧根离子所含电子数均为9N0 答案 B 解析 A项忽视了NaAlO2溶液中的水,错;B项中每个碳原子被3个六元环共用,则每个六元环占有的碳原子数=1× ×6=2个,12g石墨烯含六元环的物质的量= =0.5mol,正确;C项没有告诉溶液的体积,无法计算,错;D项中OH-是10电子微粒,所含电子数为10N0,错。 2.(2012·新课标全国卷,9)用NA表示阿伏加德罗常数的值。 下列叙述中不正确的是( ) A.分子总数为NA的NO2和CO2混合气体中含有的氧原子数为2NA B.28g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2NA C.常温常压下,92gNO2和N2O4的混合气体中含有的原子总数为6NA D.常温常压下,22.4L氯气与足量镁粉充分反应,转移的电子数为2NA 答案 D 解析 一定要注意气体摩尔体积为22.4L·mol-1的条件是在标准状况下。 A项中1个NO2和1个CO2分子中都含有2个氧原子,故分子总数为NA的混合气体中含有的氧原子数为2NA;B项中乙烯(C2H4)和环丁烷(C4H8)的最简式均为CH2,28g混合气体中含CH2的物质的量为2mol,故含有的碳原子数为2NA;C项中NO2和N2O4的最简式均为NO2,92g混合气体中含NO2的物质的量为2mol,故含有原子的总数为2×3NA=6NA;D项中提到气体的体积,只有在标准状况下,才能用22.4L·mol-1进行计算,故常温常压下,不能代入22.4L·mol-1计算Cl2的物质的量。 各省市高考题调研 1.(2014·广东理综,10)设nA为阿伏加德罗常数的数值。 下列说法正确的是( ) A.1mol甲苯含有6nA个C—H键 B.18gH2O含有10nA个质子 C.标准状况下,22.4L氨水含有nA个NH3分子 D.56g铁片投入足量浓H2SO4中生成nA个SO2分子 答案 B 解析 解有关阿伏加德罗常数的题一般分为三步,第一步为宏观量之间的转换,即将质量和体积转化为物质的量;第二步为微观量之间的转换,即判断1分子该物质所含的微粒数;第三步为宏观量和微观量的对应,即一定物质的量的该物质含有的微粒数。 A项,第一步,题目中直接给出物质的量,所以不用转换;第二步,甲苯的分子式为C7H8,因此1分子甲苯中含有8个C—H键;第三步,1mol甲苯中含有8nA个C—H键,错误。 B项,第一步,18g水的物质的量为1mol;第二步,1个水分子中含有10个质子;第三步,1mol水分子中含有10nA个质子,正确。 C项,由于氨水为液态,因此无法确定其物质的量,错误。 D项,常温下铁片投入浓H2SO4中发生钝化,56g铁片即1mol铁不可能生成nA个SO2分子,错误。 2.(2014·江苏,6)设NA为阿伏加德罗常数的值。 下列说法正确的是( ) A.1.6g由氧气和臭氧组成的混合物中含有氧原子的数目为0.1NA B.0.1mol丙烯酸中含有双键的数目为0.1NA C.标准状况下,11.2L苯中含有分子的数目为0.5NA D.在过氧化钠与水的反应中,每生成0.1mol氧气,转移电子的数目为0.4NA 答案 A 解析 A项,O2和O3都是由O元素组成的,1.6g混合气体含有O原子的物质的量为 =0.1mol,即0.1NA;B项,丙烯酸的结构简式为 ,分子中含有C===C键和C===O键,因此0.1mol丙烯酸中含有0.2NA个双键;C项,标准状况下苯为液体,11.2L苯中的物质的量远大于0.5mol,所含分子数远大于0.5NA;D项,过氧化钠与水的反应为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,其中O元素发生自身的“歧化反应”,由-1价变为0价和-2价,生成1molO2时,转移2mol电子,因此生成0.1molO2时,转移0.2NA个电子。 3.(2014·四川理综,5)设NA为阿伏加德罗常数的值。 下列说法正确的是( ) A.高温下,0.2molFe与足量水蒸气反应,生成的H2分子数目为0.3NA B.室温下,1LpH=13的NaOH溶液中,由水电离的OH-离子数目为0.1NA C.氢氧燃料电池正极消耗22.4L(标准状况)气体时,电路中通过的电子数目为2NA D.5NH4NO3 2HNO3+4N2↑+9H2O反应中,生成28gN2时,转移的电子数目为3.75NA 答案 D 解析 A项,铁在高温下与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2,0.2molFe生成H2的分子数约为0.27NA,该项错误;B项,该NaOH溶液中OH-总共有0.1NA,但OH-主要来自于NaOH电离,水电离出很少的OH-,该项错误;C项,氢氧燃料电池正极上反应的物质为O2,当消耗标准状况下22.4LO2时,转移的电子数为4NA,该项错误;D项,根据反应方程式可知,反应中只有N元素化合价发生改变,生成8mol氮原子(4molN2)中有5mol来自NH ,有3mol来自NO ,故反应中转移电子数为15mol,则生成28g(1mol)N2时,转移电子数为3.75NA,该项正确。 4.(2014·大纲全国卷,7)NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是( ) A.1molFeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA B.2L0.5mol·L-1硫酸钾溶液中阴离子所带电荷数为NA C.1molNa2O2固体中含离子总数为4NA D.丙烯和环丙烷组成的42g混合气体中氢原子的个数为6NA 答案 D 解析 A项,1molFeI2与足量的Cl2反应时转移电子数为3mol,错误;B项,2L0.5mol·L-1K2SO4溶液中SO 带的负电荷数为2NA,溶液中的阴离子还有OH-,故阴离子所带电荷数大于2NA,错误;C项,1molNa2O2固体中含有离子总数为3NA,错误;D项,丙烯(C3H6)和环丙烷(C3H6)互为同分异构体,故42g即1mol该混合物含有H原子数为6NA,正确。 5.(2013·上海,15)NA代表阿伏加德罗常数。 已知C2H4和C3H6的混合物的质量为ag,则该混合物( ) A.所含共用电子对数目为(a/7+1)NA B.所含碳氢键数目为aNA/7 C.燃烧时消耗的O2一定是33.6a/14L D.所含原子总数为aNA/14 答案 B 解析 1个C2H4分子中含共用电子对数目为6对,碳氢键数目为4个,1个C
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