化学人教版 (2019)第三节 物质的量第4课时学案

这是一份化学人教版 (2019)第三节 物质的量第4课时学案，共10页。学案主要包含了阿伏加德罗常数常见陷阱，与物质的量相关概念的转化等内容，欢迎下载使用。


学习任务一 阿伏加德罗常数常见陷阱
【归纳整合】
阿伏加德罗常数(NA)为载体的计算与判断的陷阱
【典例示范】
【典例】NA表示阿伏加德罗常数的数值，下列说法中正确的是( )
A．标准状况下，22.4 L水中所含的分子数约为6.02×1023
B．标准状况下，71 g Cl2中含有的原子数为NA
C．标准状况下，a L氧气和氮气的混合物中含有的分子数约为 eq \f(a,22.4) ×6.02×1023
D．常温常压下，11.2 L CO的分子数是0.5NA
【思维建模】解答阿伏加德罗常数有关试题思维模型如下：
【解析】选C。标准状况下，水不是气态，22.4 L水的物质的量不是1 ml，A错误；71 g Cl2的物质的量为1 ml，含有的氯原子数为2NA，B错误；标准状况下，a L氧气和氮气的混合物的物质的量是 eq \f(a,22.4) ml，含有的分子数约为 eq \f(a,22.4) ×6.02×1023，C正确；常温常压下，气体摩尔体积不是22.4 L·ml－1，D错误。
【思维升级】
设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是__________(填序号)。
①过氧化钠与水反应时，生成0.1 ml氧气转移的电子数为0.2NA
②2 ml Cl2与足量NaOH溶液反应，转移电子数为4NA
③镁在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2的混合物，24 g镁在空气中完全燃烧转移电子数为2NA
④1 ml O2与足量Na反应，转移电子数为4NA
提示：①③。②中Cl2与NaOH反应时，Cl2既作氧化剂又作还原剂，2 ml Cl2与NaOH反应，转移电子数为2NA。④1 ml O2与足量Na反应生成Na2O，转移电子数为4NA, 1 ml O2与足量Na反应生成Na2O2，转移电子数为2NA。
【学以致用】
1．(Vm的适用)设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是__________(填序号)。
①2.24 L NH3中含有0.1NA个NH3分子
②标准状况下，22.4 L H2O中含有原子数目为3NA
③标准状况下，11.2 L CH4中含有氢原子数目为2NA
④标准状况下，5.6 L CO2和SO2的混合气体中含有的氧原子数为0.5NA
提示：③④。①未指明标准状况，②标准状况下，H2O为非气态。
2．(物质结构)设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是__________(填序号)。
①常温常压下，3.2 g O2所含的原子数为0.2NA
②58.5 g NaCl所含的分子数为NA
③室温下，1 ml CH4中含有原子数为5NA
④100 ℃、1.01×105 Pa条件下，18 g H2O中含有氢原子数为2NA
提示：①③④。①常温常压下，3.2 g O2的物质的量为0.1 ml，原子的物质的量为0.2 ml，所含的原子数为0.2NA；②NaCl中不含分子，只有钠离子和氯离子；③室温下，1 ml CH4中含有5 ml原子；④18 g H2O为1 ml，含有2 ml氢原子。
【素养发展】
我们的生活离不开空气，空气主要由氮气、氧气、稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡)组成。若NA表示阿伏加德罗常数，下列有关空气各成分的说法中，正确的是( )
A．20 g氖气所含有的分子数约为3.01×1023
B．在0 ℃、101 kPa时，22.4 L氮气中含有NA个氮原子
C．在25 ℃、1.01×105 Pa时，44 g CO2中含有的原子数为3NA
D．NA个水分子和0.5 ml氧气的质量比为9∶16
【解析】选C。氖气为单原子分子，20 g氖气为1 ml，A项错误；0 ℃，101 kPa是标准状况，22.4 L氮气的物质的量为1 ml，氮气是双原子分子，则含有2NA个氮原子，B项错误；44 g CO2的物质的量为44 g÷44 g·ml－1＝1 ml，含有的原子数为3NA，C项正确；NA个水分子的质量为18 g，0.5 ml氧气的质量为16 g，质量比为18∶16＝9∶8，D项错误。
【拔高题组】
1．第26届国际计量大会新修订了阿伏加德罗常数(NA＝6.022 140 76×1023
ml－1)，并于2019年5月20日正式生效。下列说法错误的是( )
A．1 ml B中含有的电子数为5NA
B．将7.1 g Cl2与氢氧化钠溶液反应，转移的电子数为0.2NA
C．在标准状况下，将22.4 L HCl通入足量水形成的溶液中Cl－数为NA
D．27 g Al变为Al3＋时失去的电子数为3NA
【解析】选B。氯水中Cl2与氢氧化钠溶液发生反应，既作氧化剂又作还原剂，7.1 g Cl2(0.1 ml)转移电子数为0.1NA，B错。
2．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．2.4 g Mg与足量稀硫酸反应，转移的电子数为0.1NA
B．标准状况下，22.4 L乙醇中所含的分子数为NA
C．0.1 ml·L－1 KOH溶液中含有OH－的数目是0.1NA
D．44 g CO2所含的氧原子数为2NA
【解析】选D。2.4 g Mg的物质的量是2.4 g÷24 g·ml－1＝0.1 ml，与足量稀硫酸反应生成MgSO4和H2，转移的电子数为0.2NA，A错误；标准状况下，乙醇不是气态，不能利用标准状况下的气体摩尔体积计算22.4 L乙醇中所含的分子数，B错误；0.1 ml·L－1 KOH溶液的体积未知，不能计算其中含有的OH－的数目，C错误；44 g CO2的物质的量是44 g÷44 g·ml－1＝1 ml，所含的氧原子数为2NA，D正确。
3．(电子转移)设NA代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是( )
A．5.6 g铁与足量盐酸反应转移的电子数为0.3NA
B．常温常压下，11.2 L甲烷中含有的氢原子数为2NA
C．标准状况下，22.4 L氦气与22.4 L氟气所含原子数均为2NA
D．常温下，2.7 g铝与足量的盐酸反应，失去的电子数为0.3NA
【解析】选D。铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，5.6 g铁与足量盐酸反应生成Fe2＋，转移的电子数为0.2NA，A错误；标准状况下，11.2 L甲烷中含有的氢原子数为2NA, B错误；标准状况下，22.4 L氦气所含原子数为NA，C错误；铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气，2.7 g 铝与足量的盐酸反应，失去的电子数为0.3NA，故D正确。
学习任务二 与物质的量相关概念的转化
【归纳整合】
1．与物质的量有关的物理量之间的转化：
2．以物质的量为中心的关系式：
n＝ eq \f(N,NA) ＝ eq \f(m,M) ＝ eq \f(V,Vm) ＝cV(溶液)
【典例示范】
【典例】只给出下列甲中和乙中对应的量，不能组成一个求物质的量的公式的是( )
A.③ B．③④
C．②③④ D．③④⑤
【解题指南】解答本题应该注意以下两点：
(1)熟练掌握以物质的量为中心的物理量的转化关系。
(2)了解溶质质量分数与物质的量浓度的区别及换算条件。
【解析】选B。n＝ eq \f(N,NA) ，①能组成一个求物质的量的公式；n＝ eq \f(V,Vm) ，②能组成一个求物质的量的公式；n＝cV，V是溶液体积，③不能组成一个求物质的量的公式；n＝ eq \f(m,M) ，④没有摩尔质量，不能组成一个求物质的量的公式；n＝ eq \f(m,M) ，⑤能组成一个求物质的量的公式。
【学以致用】
(1)下列各物质所含原子数按由大到小的顺序排列是__________。
①0.5 ml氨气
②标准状况下22.4 L氦气
③4℃时9 mL水
④0.2 ml磷酸钠(Na3PO4)
(2)常温下，在27.5 g水中溶解12.5 g CuSO4·5H2O，恰好达到饱和，该溶液密度为1.21 g·cm－3，则：
①该溶液中阴阳离子的总物质的量是__________。
②该溶液中CuSO4的物质的量浓度是__________。
③取出20.0 mL该溶液，配成浓度为1.00 ml·L－1的稀溶液，则稀释后溶液的体积是__________mL。
【解析】(1)所含原子数分别为
①0.5 ml×(1＋3)＝2 ml
② eq \f(22.4 L,22.4 L·ml－1) ×1＝1 ml
③ eq \f(9 mL×1 g·mL－1,18 g·ml－1) ×(2＋1)＝1.5 ml
④0.2 ml×(3＋1＋4)＝1.6 ml
比较大小得答案为①④③②。
(2)本题综合考查了物质的量、摩尔质量以及物质的量浓度之间的有关计算。
①12.5 g CuSO4·5H2O的物质的量为 eq \f(12.5 g,250 g·ml－1) ＝0.05 ml。0.05 ml CuSO4·5H2O溶于水可以电离出0.05 ml Cu2＋和0.05 ml SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，因此该溶液中阴阳离子的总物质的量为0.05 ml＋0.05 ml＝0.10 ml。
②由公式ρ＝ eq \f(m,V) 知溶液的体积为V＝ eq \f(m,ρ) ＝ eq \f(27.5 g＋12.5 g,1.21 g·mL－1) ≈33.06 mL，所以该溶液中CuSO4的物质的量浓度为c＝ eq \f(n,V) ＝ eq \f(0.05 ml,0.033 06 L) ≈1.51 ml·L－1。
③取出的这20.0 mL溶液，其物质的量浓度仍然是1.51 ml·L－1。根据稀释过程中溶质的物质的量不变列关系式计算。设稀释后的体积为V′，则有V′×1.00 ml·L－1＝0.020 L×1.51 ml·L－1，解得V′＝0.030 2 L，即30.2 mL。
答案：(1)①④③②
(2)①0.10 ml ②1.51 ml·L－1 ③30.2
【素养发展】
2020年12月17日凌晨1时59分，嫦娥五号返回器携带月球样品成功着陆，任务获得圆满成功。再次向世界展示了我国航空航天的发展水平。
发射卫星的火箭推进器中大多使用燃料偏二甲肼，其化学式C2H8N2。480 g偏二甲肼的物质的量为___________________________________________。
1 ml偏二甲肼中含有的氢原子数目是__________。
【解析】480 g偏二甲肼是8 ml，1 ml偏二甲肼中含8 ml氢原子所以原子数目为8NA。
答案：8 ml 8NA
【拔高题组】
1．(2021·临淄高一检测)相同条件下，甲烷与氧气的体积比为1∶2时极易爆炸，此时甲烷的质量分数为( )
A．80% B．20% C．33.3% D．66.7%
【解析】选B。相同条件下，甲烷与氧气的体积之比为1∶2时，二者的物质的量之比为1∶2，甲烷的质量分数为 eq \f(16 g,16 g＋2×32 g) ×100%＝20%。
2．将8 g铁片放入100 mL硫酸铜溶液中，溶液中的铜离子全部被还原时，固体质量变为8.2 g，则原硫酸铜溶液的物质的量浓度为( )
A．0.5 ml·L－1B．0.25 ml·L－1
C．0.025 ml·L－1 D．0.125 ml·L－1
【解析】选B。
故n(CuSO4)＝n(Cu)＝ eq \f(（8.2－8） g×64,8×64 g·ml－1) ＝0.025 ml，
c(CuSO4)＝ eq \f(0.025 ml,0.1 L) ＝0.25 ml·L－1。
1．(水平1)(2021·哈尔滨高一检测)用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．CO的摩尔质量是28 g
B．常温常压下，1 ml N2的体积是22.4 L
C．18 g H2O中含有的氢原子总数为2NA
D．0.1 ml·L－1 Na2SO4溶液中，Na＋的物质的量浓度为0.1 ml·L－1
【解析】选C。摩尔质量的单位为g·ml－1，CO的摩尔质量为28 g·ml－1，故A错误；常温常压下气体摩尔体积大于22.4 L·ml－1，故在常温常压下，1 ml氮气的体积大于22.4 L，故B错误；18 g水的物质的量n＝ eq \f(m,M) ＝ eq \f(18 g,18 g·ml－1) ＝1 ml，而1个水分子中含2个H原子，故1 ml水中含2NA个H原子，故C正确；硫酸钠中，钠离子的个数和浓度均为硫酸钠的2倍，故0.1 ml·L－1 Na2SO4溶液中，Na＋的物质的量浓度为0.2 ml·L－1，故D错误。
2．(水平1)设NA代表阿伏加德罗常数，下列说法中不正确的是( )
A．2.3 g钠离子所含电子数目为0.2NA
B．2 g氢气所含原子数目为2NA
C．17 g NH3所含的电子数为10NA
D．NA个O2分子和NA个H2分子的质量比等于16∶1
【解析】选A。1个Na＋中含电子数目为10，则1 ml Na＋中含电子数目为10NA，2.3 g Na＋的物质的量为0.1 ml，含电子数目为NA，A错误。2 g H2的物质的量为1 ml，每摩尔H2中含2 ml氢原子，数目为2NA，B正确。1个NH3分子中含10个电子，17 g NH3的物质的量为1 ml，含电子数目为10NA，C正确。NA个O2分子的质量为32 g，NA个H2分子的质量为2 g，质量之比为16∶1，D正确。
【补偿训练】
下列说法中正确的是( )
A．标准状况下，1 ml水的体积是22.4 L
B．1 ml任何气体体积均为22.4 L
C．在标准状况下，0.3 ml N2和0.7 ml O2混合气体总体积约为22.4 L
D．通常状况下，1 ml N2的体积约为22.4 L
【解析】选C。A项水为液体，不适用气体摩尔体积；B项未指明气体所处状况；C项混合气体共1 ml，在标准状况下体积约为22.4 L, C正确；D项通常状况下，1 ml N2的体积不是22.4 L。
3．(水平1)下列各组物质中分子数相同的是( )
A．2 L CO和2 L CO2
B．9 g H2O和标准状况下11.2 L CO2
C．标准状况下1 ml O2和22.4 L H2O
D．0.2 ml H2和4.48 L HCl气体
【解析】选B。A项，没指明是相同条件，错误；B项，9 g H2O的物质的量是9 g÷18 g·ml－1＝0.5 ml，标准状况下，11.2 L CO2的物质的量是11.2 L÷22.4 L·ml－1＝0.5 ml，正确；C项，标准状况下，22.4 L H2O不是1 ml，错误；D项，没指明是标准状况，故4.48 L HCl不一定是0.2 ml，错误。
【加固训练——拔高】
1．(水平2)用NA表示阿伏加德罗常数，下列说法错误的是( )
A．1 L 1 ml·L－1NaCl溶液中含有钠离子的个数为NA
B．在标准状况下，NA个水分子所占有的体积约为 22.4 L
C．7.8 g Na2O2中含有阴离子的数目为0.1NA
D．0.1 ml Cl2与足量的Fe反应时，转移电子的数目为0.2NA
【解析】选B。1 L 1 ml·L－1NaCl溶液中含有钠离子的物质的量是1 L×1 ml·L－1＝1 ml，其个数为NA，A正确；在标准状况下水不是气体，NA个水分子的体积不是22.4 L，B错误；7.8 g Na2O2的物质的量是0.1 ml，其中含有的阴离子是过氧根离子，其数目为0.1NA，C正确；0.1 ml Cl2与足量的Fe反应时转移电子的数目为0.2NA，D正确。
2．(水平2)设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
①标准状况下，11.2 L以任意比例混合的N2和O2所含的原子数为NA
②同温同压下，体积相同的H2和Ar所含的分子数相等
③1 L 2 ml·L－1的MgCl2溶液中含有的Cl－数为4NA
④标准状况下，22.4 L 乙醇中分子数为NA
⑤32 g O2和O3的混合气体中含有的原子数为2NA
A．①②③⑤B．③④
C．①③④ D．①②③④
【解析】选A。N2和O2都是双原子分子，标准状况下，11.2 L以任意比例混合的N2和O2的物质的量为0.5 ml，所含的原子数为NA，①正确；同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子，②正确；1 L 2 ml·L－1的MgCl2溶液中，MgCl2的物质的量为2 ml，则该MgCl2溶液中含4 ml Cl－，Cl－数目为4NA，③正确；标准状况下，乙醇不是气体，不能用标准状况下的气体摩尔体积进行计算，④错误；若32 g全部是O2，则n(O2)＝1 ml，所含原子数为2NA，若32 g全部是O3，则n(O3)＝ eq \f(2,3) ml，所含原子数为 eq \f(2,3) ml×3×NA＝2NA，所以不论O2和O3以何种比例混合，所得混合气体中含有的原子数均为2NA，⑤正确。
4．(水平2)物质的量是高中化学常用的物理量，请完成以下有关计算。
(1)含500 mL 0.8 ml·L－1的Al2(SO4)3溶液中所含的SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 的物质的量是__________。
(2)标准状况下，__________L NH3所含氢原子数与0.2 ml H3PO4所含氢原子数相等。
(3)将20 mL物质的量浓度为6 ml·L－1的MgSO4加水稀释成100 mL溶液，所得稀硫酸的物质的量浓度是__________。
(4)a个X原子的总质量为b g，则X的相对原子质量可以表示为__________。
(5)同温同压下，同体积的甲烷(CH4)和二氧化碳分子数之比为__________，质量之比为__________。
(6)等质量的 SO2 和 SO3 物质的量之比是__________，氧原子数之比为__________。
【解析】(1)500 mL 0.8 ml·L－1 的Al2(SO4)3溶液中所含的SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 的物质的量＝0.5 L×0.8 ml·L－1×3＝1.2 ml；(2)标准状况下，0.2 ml H3PO4所含氢原子数为0.6 ml，要使NH3所含氢原子数与之相等，则NH3的物质的量为0.2 ml，NH3在标准状况下的体积为0.2 ml×22.4 L·ml－1＝4.48 L; (3)根据稀释时溶质的物质的量不变，即c1V1＝c2V2，所以20 mL×10－3×6 ml·L－1＝c×100 mL×10－3，c＝1.2 ml·L－1；(4)a个X原子的物质的量为 eq \f(a,NA) ml，则摩尔质量M＝ eq \f(m,n) ＝ eq \f(b g,\f(a,NA)ml) ＝ eq \f(bNA,a) g·ml－1其相对原子质量为 eq \f(bNA,a) ；(5)根据阿伏加德罗推论有，同温同压，体积之比等于物质的量之比，质量之比等于摩尔质量之比，故两者分子数之比为1∶1；质量之比为4∶11；(6)由公式n＝ eq \f(m,M) 可知，等质量的 SO2 和 SO3 物质的量之比等于摩尔质量的反比即5∶4，氧原子数之比为5∶6。
答案：(1)1.2 ml (2)4.48 (3)1.2 ml·L－1
(4) eq \f(bNA,a) (5)1∶1 4∶11 (6)5∶4 5∶6考查方向
注意问题
气体摩尔体积
是否为“标准状况”
标准状况下的物质是否为气态，如H2O、CCl4、酒精、葡萄糖、SO3等为非气态
物质的微
观结构
注意物质组成：臭氧(O3)、白磷(P4)、甲烷(CH4)、稀有气体(He、Ne)
注意计算的粒子种类，常见粒子有原子、离子、分子、质子、中子、电子等
注意离子化合物中不含有分子，如NaCl只含有Na＋和Cl—
注意相对分子质量相同的物质，当质量相同时，含有的分子数相同，但原子数不一定相同
注意有相同最简式的不同物质，当质量相同时，所含的分子数不同，但原子数、原子中的各种粒子(如质子、电子)数都相同。例如，28 g N2和28 g CO含有相同的原子数、质子数、电子数等
氧化还原反应
中的电子转移
如Na2O2与H2O反应，Cl2与NaOH反应等
分散系中的
微粒数目
FeCl3溶液转化为Fe(OH)3胶体，因为胶体微粒是集合体，所以胶粒的数目小于原溶液中Fe3＋的数目
甲
乙
①
物质微粒数
阿伏加德罗常数
②
标准状况下气体摩尔体积
标准状况下气体体积
③
溶剂的体积
溶质的物质的量浓度
④
溶液中溶质的质量分数
溶液的质量
⑤
非标准状况下物质的质量
物质的摩尔质量