第8讲-物质的量与气体摩尔体积-2023年高考化学一轮复习名师精讲练(原卷版)

第8讲物质的量与气体摩尔体积[考情分析]物质的量、气体摩尔体积是高考必考的知识点，命题主要方式为“已知NA为阿伏加德罗常数，判断和计算一定量的物质所含粒子数的多少”。题目在注重对计算关系考查的同时，又隐含对物质状态、物质结构、氧化还原反应、电离、水解、分散系等知识的考查。[考点过关]考点一物质的量与摩尔质量【落实基础】一、物质的量(n)1．概念：是用来表示________________的物理量，其单位为摩尔，符号为mol。2．使用“摩尔”时必须指明物质微粒的名称、______或______。二、阿伏加德罗常数(NA)1．国际上规定，1mol__________所含有的微粒数与0.012kg12C所含有的碳原子数相等，叫做阿伏加德罗常数。实验表明，0.012kg12C所含的碳原子数约为____________，通常用________________表示阿伏加德罗常数。2．物质的量(n)、阿伏加德罗常数(NA)与微粒数(N)之间的换算关系是____________。三、摩尔质量(M)1．概念：______________________________叫做摩尔质量，常用单位为g/mol(或g·mol－1)。2．物质的量(n)、摩尔质量(M)与物质的质量(m)之间的换算关系为________________。【考点突破】例题1、下列关于物质的量、摩尔质量的叙述中正确的是。①0.012kg12C中含有约6.02×1023个碳原子②48gO3气体含有6.02×1023个O3分子③用电解粗铜的方法精炼铜，当电路中通过的电子数为NA时，阳极应有32gCu转化为Cu2＋④2mol水的摩尔质量是1mol水的摩尔质量的2倍⑤15.6gNa2O2与过量CO2反应时，转移的电子数为0.4NA⑥35.5gCl2参加氧化还原反应，转移的电子数可能为NA⑦18gHeq\o\al(18,2)O含有的中子数为10NA⑧12g石墨烯和12g金刚石均含有NA个碳原子⑨电解饱和食盐水时，若阴阳两极产生气体的总质量为73g，则转移电子数为NA⑩31gP4(分子结构：)中的共价键数目为2NA⑪16.25gFeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA⑫12.2gNa0.35CoO2·1.3H2O晶体中的氧原子数0.2NA[易错警示](1)物质的量是一个整体名词，不能理解为物质的质量或者物质的数量，其描述的对象是微观粒子，如电子、质子、中子、原子、分子、离子、原子团等，不能用于描述宏观物体。(2)使用摩尔作单位时，应用化学式指明粒子的种类，如1molH等。(3)阿伏加德罗常数与6.02×1023的含义不同；阿伏加德罗常数为0.012kg12C所含的碳原子的准确数目，是一个精确值。而6.02×1023只是阿伏加德罗常数的一个近似值。(4)摩尔质量、相对分子质量、1mol物质的质量在数值上是相同的，但含义不同，三者的单位也不同。【变式练习】1、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60B．标准状况下，15gSiO2的体积为5.6LC．SiO2中Si与O的质量比为7∶8D．相同质量的SiO2和CO2中含有的氧原子数相同2、三种气体X、Y、Z的相对分子质量关系为Mr(X)<Mr(Y)＝0.5Mr(Z)，下列说法正确的是()A．原子数相等的三种气体，质量最大是ZB．若一定条件下，三种气体体积均为2.24L，则它们的物质的量一定均为0.1molC．同温同压下，同质量的三种气体，气体密度最小的是XD．同温下，体积相同的两容器分别充2gY气体和1gZ气体，则压强比为2∶1考点二气体摩尔体积【落实基础】一、气体摩尔体积(Vm)1．影响物质体积的因素：影响物质体积的因素有____________________、________________、________________。在粒子数目相同的情况下，固体、液体的体积大小主要由________________决定，气体体积主要由____________决定，而气体的粒子间距离又由________和________决定。2．气体摩尔体积：一定温度和压强下，1mol的气体所占的体积，符号为________，单位为________。标准状况下(________℃、________kPa)，气体摩尔体积约为________。物质的量和气体摩尔体积之间的关系为____________。二、阿伏加德罗定律及其推论1.阿伏加德罗定律：在相同的温度和压强下，相同________的任何气体，含有________数目的粒子(或气体的物质的量相同)。2.阿伏加德罗定律的推论相同条件推论公式语言叙述T、p相同eq\f(n1,n2)＝eq\f(V1,V2)同温、同压下，气体的体积与其物质的量成正比T、V相同eq\f(p1,p2)＝eq\f(n1,n2)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eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(M1,M2)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【考点突破】例题2、NA为阿伏加德罗常数，下列说法正确的是。①常温常压下，11.2L氧气所含的原子数为NA②若1mol氢气体积为22.4L，则一定是标准状况③常温常压下，4.6gNO2气体含有1.81×1023个NO2分子④常温下，11.2L甲烷气体含有甲烷分子数为0.5NA⑤标准状况下，11.2LN2中所含电子总数为7NA⑥2.24LCO2中含有的原子数为0.3NA⑦2.24L(标准状况)苯在O2中完全燃烧，得到0.6NA个CO2分子⑧11.2LNO与11.2LO2混合后的分子数目为NA⑨11.2LCH4和22.4LCl2(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数为1.5NA⑩标准状况下，2.24LCCl4含有的共价键数为0.4NA⑪标准状况下，11.2L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA⑫标准状况下，2.24LN2和O2的混合气体中分子数为0.2NA【指点迷津】(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)物质的量相同的分子含有的分子数相同，原子数不一定相同。如CO2与CO的混合气体若为1mol，则含分子数为NA，原子数介于2NA和3NA之间。(3)记住特殊物质中所含分子、原子、电子、质子、中子等的数目，如Ne、D2O、18O2、—OH、OH－等，理清整体与部分的关系。(4)记住常考特殊物质的结构，如Na2O2是由Na＋和Oeq\o\al(2－,2)构成，而不是Na＋和O2－；NaCl为离子化合物，只有离子，没有分子等；NaHSO4熔化状态为Na＋、HSOeq\o\al(－,4)，而水溶液中为Na＋、H＋、SOeq\o\al(2－,4)等。(5)在分析理解的基础上记准常考物质所含化学键的数目，如1mol物质P4SiSiO2石墨金刚石化学键P—PSi—SiSi—OC—CC—C共价键数目6NA2NA4NA1.5NA2NA(6)记住σ键和π键的数目，如配位键、杂化轨道成键和单键为σ键，单键中含有1个σ键和1个π键，三键中含有1个σ键和2个π键。(7)NO与O2反应生成NO2，NO2又部分转化成N2O4。(8)可逆反应不能反应完全：①如N2与H2化合生成NH3；②SO2与O2反应生成SO3；③Cl2与H2O反应；④Cl2与PCl3反应；⑤H2与I2反应；⑥酯化反应和酯的水解反应等。(9)浓度变化导致的化学反应的变化：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”。(10)金属精炼时阳极杂质的反应。【变式练习】1.下列说法正确的是()A．同温同压下，O2和CO2的密度相同B．质量相同的H2O和D2O(重水)所含的原子数相同C．物质的量相同的CH3CH2OH和CH3OCH3所含共价键数相同D．室温下，pH相同的盐酸和硫酸中，溶质的物质的量浓度相同2.X、Y均为短周期金属元素，同温同压下，0.1molX的单质与足量稀盐酸反应，生成H2体积为V1L；0.1molY的单质与足量稀硫酸反应，生成H2体积为V2L。下列说法错误的是()A．X、Y生成H2的物质的量之比一定为eq\f(V1,V2)B．X、Y消耗酸的物质的量之比一定为eq\f(2V1,V2)C．产物中X、Y化合价之比一定为eq\f(V1,V2)D．由eq\f(V1,V2)一定能确定产物中X、Y的化合价考点三阿伏加德罗常数应用的陷阱突破【落实基础】阿伏加德罗常数(NA)是必考题型，既考查概念的理解，又考查各物理量之间的转化关系。另外还涉及物质的结构:如整体与部分的关系(含有电子数、共价键的数量)，物质的性质:盐类水解、可逆反应、在标准状况下物质的状态是否为气体、电解质的电离等。1.阿伏加德罗常数(NA)题型常设陷阱物质的状态气体摩尔体积适用的对象是气体(包括混合气体)在使用标准状况下气体摩尔体积“22.4L·mol-1”时，要判断气体是否处于标准状况在标准状况下物质的状态不是气态，而是液态或固态的有:水、溴单质、苯、SO3、乙醇、四氯化碳、二硫化碳、氯仿、碳原子数大于4小于16的烃为液态(新戊烷除外)、大于或等于16的烃为固态等粒子个数确定粒子个数要弄清楚微粒中相关粒子(质子、中子、电子)及离子、化学键之间的数量关系单原子分子：稀有气体He、Ne等；双原子分子：Cl2、N2、O2、H2等；特殊物质：O3、P4、18O2、D2O、Na2O2、CO2、甲烷、乙烯、乙炔等最简式相同的物质，无论以何种质量比混合，原子个数均以最简式计算。如O2和O3、NO2和N2O4、烯烃和环烷烃等同位素如D2O、T2O、18O2、14CO2等因物质的摩尔质量发生变化，导致物质的量变化溶液的体积已知溶液的浓度，缺少溶液的体积，是不能计算溶质的物质的量的。转移电子的数目如1molNa2O2与H2O(或CO2)反应、1molCl2与足量的Fe反应(或NaOH溶液反应)、1molCu与足量的稀硝酸反应等可逆反应可逆反应不能进行到底，如2NO2N2O4，Cl2+H2OHClO+HCl等水解反应在水中某些离子能发生水解反应，离子数目发生改变。如0.1molFeCl3溶液中的Fe3+数目小于0.1NA、0.1molNa2CO3溶液中含CO32—数小于0.1NA2.阿伏加德罗常数正误判断的方法以阿伏加德罗常数为载体，以微粒数目的计算为依托，广泛联系物质结构、元素化合物、氧化还原反应、电解质溶液、有机化学等知识，多采用选择题形式，试题难度不大。该类题目不仅要求考生能对以上知识融会贯通，还要仔细审题，注意关键字词。（1）查看物质的状态及所处状况：当物质是气体时，应查看所给条件是不是标准状况；当条件是标准状况时，应查看所给物质在标准状况下是不是气体。（2）分析题干所给物理量与物质的量的关系：已知某种物质的质量或物质的量时，则这些数据不受外界条件的限制；已知数据是体积时，要关注外界条件是不是标准状况、这种物质是不是气体；已知数据是物质的量浓度或pH时，要关注是否给出了溶液的体积。（3）准确把握物质的微观结构和物质变化过程中微粒数目的变化：清楚物质结构中相关微粒之间的数目关系；熟悉物质变化过程中微粒数目的变化关系。（4）注意氧化还原反应中的概念：考查指定物质参加氧化还原反应时，常设置氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物、被氧化、被还原、电子转移(得失)数目方面的陷阱。如Na2O2与H2O的反应，Cl2与NaOH溶液的反应，电解AgNO3溶液等。（5）弱电解质的电离或盐类的水解：考查电解质溶液中粒子数目及粒子浓度大小关系时，常涉及弱电解质的电离平衡及盐类的水解平衡。如1mol·L－1的NH4Cl溶液中c(NH4＋)<1mol·L－1。【考点突破】例题3、下列说法正确的是。①1mol双酚基丙烷(分子式为C15H16O2)在标准状况下的体积约为22.4L②常温常压下，等物质的量的N2和CO所含的分子数目均为NA③标准状况下，2.24LHCl与3.4gH2S气体分子所含电子数目均为1.8NA④1molFe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA⑤1molCl2和Fe充分反应，转移电子数为3NA⑥标准状况下，2.24LN2中含π键数为0.2NA⑦标准状况下，22.4LCHCl3中含有的氯原子数目为3NA⑧1molNa2O2固体中含离子总数为4NA⑨0.5mol/LCuCl2溶液中含有3.01×1023个Cu2+⑩1L0.5mol/LNa2CO3溶液中含有的CO32-数目为0.5NA⑪1molK2Cr2O7被还原为Cr3＋转移的电子数为6NA⑫密闭容器中，2molSO2和1molO2催化反应后分子总数为2NA⑬0.1molH2和0.1molI2于密闭容器中充分反应后，其分子总数为0.2NA⑭查德威克发现中子：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→X＋eq\o\al(1,0)n，当产生0.5moleq\o\al(1,0)n时，产物X中含6NA个中子⑮含0.2mol共价键的水蒸气分子间存在0.2NA个氢键【答案】③⑥⑪⑬【变式练习】1．（2022珠海一中高三期中）NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A．实验室用H2O2制取氧气，生成1molO2电子转移数是4NAB．500mL0.2mol∙L−1K2SO3溶液中含有的离子总数为0.3NAC．1mol乙烯和乙醇混合气体，在氧气中充分燃烧，消耗氧气的分子数为3NAD．2.24LCl2(标准状况)溶于水制成1L溶液，其中含氯微粒总浓度为0.2mol∙L−12．（2022高三东莞中学松山湖学校月考）NA代表阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是A．9g超重水（3H216O）含中子数为6NAB．0.1molH2和0.1molI2于密闭容器中充分反应后，其分子总数为0.2NAC．1L0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中和离子数之和为0.1NAD．235g核素发生裂变反应：净产生的中子()数为10NA【即时演练】一、选择题（本小题共12小题，共48分，每小题只有一个正确选项）．（2022·全国乙卷）为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A．25℃，下，氢气中质子的数目为B．溶液中，的数目为C．苯甲酸完全燃烧，生成的数目为D．电解熔融，阴极增重，外电路中通过电子的数目为2．（2022·珠海市第二中学高三月考）表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A．标准状况下，22.4LHF含有的中子数为B．56g和的混合气体中含有的氢原子数为C．将50mL12mol/L盐酸与足量共热，转移的电子数为D．常温下1LpH=13的溶液中的数目为3．（2022年东莞东华实验中学高三月考）下列说法正确的是①标准状况下，6.02×1023个气体分子所占的体积约为22.4L②0.5molN2的体积为11.2L③标准状况下，1molH2O的体积为22.4L④常温常压下，28gCO与N2的混合气体所含原子数为2NA⑤任何气体的气体摩尔体积都约为22.4L·mol-1⑥标准状况下，体积相同的两种气体的分子数一定相同A．①③⑤ B．④⑥ C．③④⑥ D．①④⑥4．（2022·应城市第一高级中学模拟预测）NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是A．0.5molSOCl2中S的价层电子对数为1.5NAB．标准状况下，11.2L乙烯和环丙烷的混合气体中所含原子数小于4.5NAC．常温常压下，31g白磷燃烧生成P4O6时，断裂P—P键的数目为1.5NAD．0.2molSO2与0.1molO2在一定条件下充分反应，转移的电子数小于0.4NA5．（2022·灌云高级中学高三月考）设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是A．2.24L乙烷中含有C—H键的数目为0.6NAB．1mol苯乙烯中含有的碳碳双键数为4NAC．15g甲基(-CH3)所含有的电子数是9NAD．标准状况下，44.8L丙三醇与足量金属钠反应，生成气体的分子数为3NA6．（2022·漳平第一中学模拟预测）设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是A．1L0.1mol·L-1Na2S溶液中阴离子总数大于0.1NAB．1mol[Ag(NH3)2]+中共价键数目为6NAC．31g白磷(P4，正四面体形)分子中孤电子对对数为2NAD．H2O(g)通过Na2O2(s)使其增重bg时，反应中转移的电子数为bNA7．（2022·黄冈中学三模）NA为阿伏伽德罗常数的值，下列说法错误的是A．45g草酸中sp2杂化的C原子个数为NAB．2molPCl5中磷原子的价层电子对数为10NAC．1mol[B(OH)4]-中配位键个数为NAD．标准状况下11.2LHCHO与CH3OH的混合物中分子数为0.5NA8．（2022·广州育才中学高三月考）设为阿伏加德罗常数的值。有关下列反应的描述，正确的是A．反应中，生成1120(标准状况)，转移电子数约为0.15B．已知：，1L0.2的溶液完全反应后，溶液中和的总数小于0.2C．25.8g溶于水，水解形成的胶体粒子数为0.1D．密闭容器中，1和1反应后分子总数小于29．（2022佛山市顺德区均安中学高三月考）葡萄酒中含有CH3CH2OH、CH3COOH、SO2和CO2等多种成分。若NA代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A．46gCH3CH2OH中含有C-H键数为5NAB．1L1mol·L-1CH3COOH溶液中含有氢离子数为NAC．1molSO2与1molO2完全反应转移的电子数为4NAD．11.2L(标准状况)CO2完全溶于水后溶液中H2CO3分子数为0.5NA10．（2022·东莞常平中学高三月考）光合作用可表示为。若代表阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确A．中含有的质子数为B．中含有的共用电子对数为C．产生需消耗的分子数为D．产生(标准状况)转移的电子数为11．（2022·上海·二模）工业硅冶炼炉中存在如下反应：反应①：SiO2+2CSi(熔点1410℃)+2CO↑反应②：SiO2+3CSiC(熔点2700℃)+2CO↑已知SiC与Si结构相似，NA表示阿伏加德罗常数的值。关于上述反应说法正确的是A．反应①中C置换了Si，说明非金属性C＞SiB．反应①与②中氧化剂与还原剂物质的量之比均为1∶2C．反应①与②中每生成22.4LCO，转移电子数均为2NA个D．SiC熔点明显高于Si是因为两者结构相似，但SiC摩尔质量更大12．（2022东莞第八中学高三月考三模）以天然气为原料合成氨是新的生产氮肥的方法，其工艺流程如下。下列说法正确的是A．反应①使用催化剂可提高反应速率和甲烷的平衡转化率B．反应②的原子利用率为100%C．生成1.0molNH4NO3至少需要0.75molCH4D．反应③理论上当n(NH3)：n(O2)=4：3时，恰好完全反应二、填空题（本小题共4小题，共52分）13．（2022东莞一中高三月考）物质的量是高中化学常用的物理量，请完成以下问题：(1)在9.5g某二价金属的氯化物中含有，该金属元素的相对原子质量为_______。(2)若ag某气体中含有的分子数为b，则cg该气体在标准状况下的体积是_____(设为阿伏加德罗常数的值)。(3)在80g密度为的硫酸铁溶液中，含有离子，则此溶液中的物质的量浓度为________。(4)实验室中需要0.2mol/L的CuSO4溶液480mL，现配制该溶液，应选用容量瓶的规格是_____，用托盘天平称取晶体的质量是_______g。(5)我国古代四大发明之一的黑火药，是由硫黄粉，硝酸钾和木炭粉按一定比例混合而成的，爆炸时的反应为：(未配平)，该反应的氧化剂是______，当有2mol气体生成时，反应转移的电子数为______。(6)是一种优良的饮用水消毒剂，高效低毒且具有很强的氧化性，已逐渐取代传统的净水消毒剂，这两种消毒剂使用时还原产物都是，则的消毒效率(以单位质量得到电子的物质的量表示)是的_______倍。(结果保留两位小数)14．（2022·东莞中学松山湖学校高三月考）过碳酸钠()是工业上常用的漂白剂和氧化剂。该产品中可能含有纯碱杂质，实验室在常温常压下利用如下图所示装置判断样品中是否含有并测定样品中过碳酸钠的纯度。图中C中装有碱石灰，Q为弹性良好的气球，称取的样品放入其中，按图安装好仪器，打开漏斗的活塞，将稀硫酸滴入气球中。回答下列相关问题：已知：常温常压下，气体摩尔体积约为。(1)仪器A的名称为_______。(2)过碳酸钠易溶解于水，可以与酸反应生成两种气体，写出过碳酸钠与过量的稀硫酸反应的离子反应方程式：_______。(3)利用装置Ⅱ测出气体的总体积与装置Ⅰ对比，若Ⅱ读数与Ⅰ读数比值约为_______即可判断样品中无。(4)读取装置Ⅰ中量筒的体积为，用含m、V的表达式表示样品中的百分含量为_______。(5)下列实验操作，可能会造成测定结果偏高的操作有_______。A．若在导管B加一个止水夹并关闭止水夹B．反应结束后，量筒液面高于水槽液面C．反应结束后立即对量筒读数D．称量样品时，有样品粘在滤纸上15．（2022佛山南海中学高三月考）以NO和NO2为主的氮氧化物是造成光化学烟雾、雾霾和酸雨的一个重要原因。I.为防止氮的氧化物(NO、NO2)污染空气，可用活性炭或一氧化碳还原氮氧化物。(1)在一定条件下，CO与NO反应生成CO2和N2，反应的化学方程式：。为提高此反应的速率，下列措施不可行的是___________(填标号)。A．及时转移出CO2B．使用合适的催化剂C．升高温度D．恒温恒容条件下，通入稀有气体增大压强(2)恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入活性炭(足量)和1.0moINO，发生反应：。反应至5min时，实验测得CO2的物质的量为0.21mol，则0~5min内，以NO表示的反应速率υ(NO)=___________mol·L-1·min-1。II.氨气在一定条件下也可以还原氮氧化物，其反应为(未配平)。(3)下列有关NH3的说法中，错误的是___________(填标号)。A．工