第04讲 物质的量 气体摩尔体积（讲）- 2024年高考化学大一轮复习【讲义+练习+专题】

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2.精练高考真题，明确方向
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第04讲 物质的量 气体摩尔体积
【化学学科素养】
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。
【必备知识解读】
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
物质的量作为研究微观粒子与宏观物质的桥梁，其单位摩尔后面应为确切的微粒名称或微粒符号，如1 ml氢(不确切)和1 ml大米(宏观物质)皆为错误说法。物质的量描述的对象只能是微观粒子，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质。
(2)物质的量的规范表示方法
(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 ml氢(不确切)和1 ml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 ml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·ml－1。公式：M＝eq \f(m,n)。
(2)数值：以 g·ml－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·ml－1或kg·ml－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。
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/ml(或L·ml－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·ml－1。
(4)计算公式：Vm＝eq \f(V,n)。
(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。
3．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。
【关键能力拓展】
1．求解气体摩尔质量“五方法”
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝ eq \f(m,n) 。
(2)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· eq \f(m,N) 。
(3)根据标准状况下气体的密度(ρ)：
M＝ρ×22.4(g·ml－1)。
(4)根据同温同压下气体的相对密度 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(D＝\f(ρ1,ρ2))) ： eq \f(M1,M2) ＝D。
(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＝M1×a%＋M2×b%＋M3×c%……a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
2.气体摩尔体积(22.4 L·ml－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·ml－1，其他条件下Vm一般不是22.4 L·ml－1。
(4)22.4 L气体，在标准状况下的物质的量是1 ml，在非标准状况下，可能是1 ml，也可能不是1 ml。
(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)eq \(――→,\s\up7(定))“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·ml－1。
(2)应用阿伏加德罗定律推论时可通过pV＝nRT及n＝eq \f(m,M)、ρ＝eq \f(m,V)导出。
【核心题型例解】
高频考点一 物质的量 摩尔质量
例1.下列说法正确的是
A．的摩尔质量是16
B．摩尔是国际单位制中的一个基本物理量
C．25℃和101kPa时，气体摩尔体积大于
D．1ml固态物质的体积主要取决于粒子之间的距离
【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·ml－1或kg·ml－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】下列叙述正确的是
A．硫酸的摩尔质量是98gB．0.012kg12C约含有6.02×1023个碳原子
C．1ml任何物质都含有6.02×1023个原子D．常温常压下，1mlO2的体积为22.4L
【举一反三】下列说法正确的是
A．的摩尔质量是44g
B．温度相同，体积相同的和分子数一定相同
C．浓度相同的NaCl和NaClO溶液，浓度均为
D．标准状况下，等物质的量的和NO的体积之比等于1∶1
高频考点二 阿伏加德罗常数
例2．是阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．25℃、101kPa下，67.2L 溶于水后，转移的电子数为2
B．常温下，1 溶液中含有的阳离子数为
C．42g 中含有非极性共价键的数目可能为3
D．2.2g 中含有的中子数为
【变式探究】NA表示阿伏加德罗常数，下列叙述正确的是
A．1L0.1ml/L的氨水中含有0.1NA个OH-
B．标准状况下，2.24LCCl4所含分子数为0.1NA
C．1mlNa2O2固体中含离子总数为3NA
D．56g铁与足量盐酸反应，转移的电子数为3NA
【举一反三】设NA为阿伏加德罗常数。如图表示N2O在Pt2O+表面与CO反应转化成无害气体的过程。下列说法正确的是

A．N2O转化成无害气体时的催化剂是Pt2O
B．每1mlPt2O+转化为Pt2O失电子数为2NA
C．将生成的CO2通入含大量SiO、Na+、Cl-的溶液中，无明显现象
D．1gCO2、N2O的混合气体中含有电子数为1NA
高频考点三 气体摩尔体积
例3. 设NA为阿伏加德罗常数的值，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．
【变式探究】有X，Y两恒压密闭容器且X容积大于Y，X中充满CO气体，Y中充满、、混合气体，同温同压测得两容器中气体密度相同。下列叙述正确的是
A．两容器中气体平均摩尔质量相同
B．Y中所含原子数更多
C．Y容器中，、和的质量比可能为1∶7∶5
D．升温引燃Y中气体，Y中气体密度不变(此时水为水蒸气)
【举一反三】下列叙述中正确的是
①标准状况下，1LHCl和1LH2O的物质的量相同；
②标准状况下，1gH₂和14gN₂的体积相同；
③28gCO的体积为22.4L；
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同温同体积时，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．①②③B．②⑤⑥C．②③⑥D．④⑤⑥
高频考点四 阿伏加德罗定律及其应用
例4．在两个容积相同的容器中，一个盛有N2气体，另一个盛有C2H4和CO的混合气体。在同温同压下，两容器内的气体一定相同的物理量有几项
(1)分子数；(2)原子数；(3)质量；(4)中子数；(5)密度；(6)气体摩尔体积；(7)气体平均摩尔质量
A．4项B．5项C．6项D．3项
【变式探究】下列叙述中，正确的是
A．同温同压下，等体积的和具有相同的分子数
B．等物质的量浓度的盐酸和硫酸中，的物质的量浓度也相等
C．同温同压下，等质量的和物质的量之比为
D．标准状况下，气体溶于水形成的溶液物质的量浓度为
【举一反三】常温下，向带有可移动活塞的密闭容器中分别充入和的混合气体和，停止充气后，活塞恰好停在容器的处。向和混合气体一侧加入足量(固体体积可忽略)并持续电火花引燃，充分反应恢复至起始温度，活塞两侧体积相同。下列说法正确的是
A．反应前和混合气体原子个数比为
B．与混合气体的密度可能相等
C．恢复至起始温度固体增重量等于氢气的质量
D．反应前容器中与的物质的量之比为
描述
关系
三正比
同温同压下，气体的体积比等于它们的物质的量之比
eq \f(V1,V2)＝eq \f(n1,n2)
同温同体积下，气体的压强比等于它们的物质的量之比
eq \f(p1,p2)＝eq \f(n1,n2)
同温同压下，气体的密度比等于它们的摩尔质量之比
eq \f(ρ1,ρ2)＝eq \f(M1,M2)
二反比
同温同压下，相同质量的任何气体的体积与它们的摩尔质量成反比
eq \f(V1,V2)＝eq \f(M2,M1)
同温同体积时，相同质量的任何气体的压强与它们的摩尔质量成反比
eq \f(p1,p2)＝eq \f(M2,M1)
一连比
同温同压下，同体积的任何气体的质量比等于它们的摩尔质量之比，也等于它们的密度之比
eq \f(m1,m2)＝eq \f(M1,M2)＝eq \f(ρ1,ρ2)