2022年高考化学一轮复习 第1章 第3讲 物质的量及相关概念
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1、第第 3 讲讲 物质的量及相关概念物质的量及相关概念 复习目标 1.了解物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度、阿伏加德罗常数的 含义。2.能准确使用“ N NAn m M V Vmc(B) V(aq)”进行一定量某物质与所含指定微粒的数 目换算。3.正确使用阿伏加德罗定律及推论解答气体的体积、压强与物质的量、微粒数目相 关问题。4.掌握气体(平均)摩尔质量的计算方法。 考点一考点一 物质的量物质的量 摩尔质量摩尔质量 1物质的量 (1)概念: 物质的量是国际单位制中的七个基本物理量之一, 用来表示一定数目微粒的集合体。 符号为 n,单位是摩尔(mol)。 (2)物质的量的规范表示方法
2、 (3)使用范围:适用于微观粒子或微观粒子的特定组合。 2阿伏加德罗常数 (1)国际上规定,1 mol 粒子集合体所含的粒子数约为 6.021023,1 mol 任何物质所含的粒子 数叫做阿伏加德罗常数,符号为 NA,NA6.021023 mol 1。 (2)物质的量、阿伏加德罗常数与微粒数目的关系 (背会公式和字母含义) n N NA 变式 Nn NA NAN n 3摩尔质量 (1)概念:单位物质的量的物质所具有的质量称为该物质的摩尔质量。符号为 M。 (2)常用单位:g mol 1。 (3)数值:当粒子的摩尔质量以 g mol 1 为单位时,在数值上等于该粒子的相对分子(或原子) 质量。
3、(4)公式(背会):nm M 变式 mn M Mm n (1)物质的量是表示微粒数目多少的物理量() 错因:物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量。 (2)1 mol 任何物质都含有 6.021023个分子() 错因:离子化合物不存在分子。 (3)硫酸的摩尔质量为 98 g() 错因:摩尔质量的单位是 g mol 1。 (4)2 mol H2O 的摩尔质量是 1 mol H2O 的摩尔质量的 2 倍() 错因:物质的摩尔质量与物质的量的多少无关。 (5)1 mol O2的质量与它的相对分子质量相等() 错因:1 mol 物质的质量以 g 为单位时,在数值上等于其相对分子质量。 题组一
4、准确理解物质的量、摩尔质量的概念 1屠呦呦因发现治疗疟疾的青蒿素和双氢青蒿素(结构如图)获得诺贝尔生理学或医学奖。 双氢青蒿素的分子式为 C15H24O5,相对分子质量为 284。 下列关于青蒿素和双氢青蒿素的说法正确的是( ) A1 mol 青蒿素的质量为 282 g mol 1 B双氢青蒿素的摩尔质量等于 284 C14.1 g 青蒿素中含有的原子总数为 2.2NA D含有 6.021023个双氢青蒿素分子的集合体称为 1 mol 答案 D 题组二 物质的量与指定微粒数目的关系 2设 NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( ) A2.3 g 钠由原子变成离子时,失去的电子数为 0.
5、2NA B0.2NA个硫酸分子与 19.6 g 磷酸含有相同的氧原子数 C28 g 氮气所含的原子数为 NA DNA个氧分子与 NA个氢分子的质量比为 81 答案 B 解析 2.3 g 钠的物质的量为 0.1 mol,变为 Na 时失去的电子数为 0.1N A,故 A 错误;磷酸的 物质的量为 19.6 g 98 g mol 10.2 mol, 等物质的量的硫酸(H2SO4)与磷酸(H3PO4)中含有相同的氧原 子数,故 B 正确;28 g 氮气的物质的量为 28 g 28 g mol 11 mol,每个 N2含 2 个氮原子,故 C 错误;1 mol O2的质量为 32 g,1 mol H2
6、的质量为 2 g,二者的质量比为 161,故 D 错误。 3最近材料科学家研究发现了首例带结晶水的晶体在 5 K 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的值,试计算 12.2 g 该晶体中含 氧原子数为 ,氢原子的物质的量为 mol。 答案 0.33NA 0.26 计算判断物质中所含指定微粒数目的技巧 弄清楚微粒与所给物质的关系:原子(电子)的物质的量分子(或特定组合)物质的量1 个分 子(或特定组合)中所含这种原子(电子)个数。如: 第 2 题 A 项中 NA表示 Na 原子失去的电子数目,Na 失去1e Na ; 第 3
7、题中,Na0.35CoO2 1.3H2O 是整体,计算对象氧原子、氢原子为部分,它们的关系为: Na0.35CoO2 1.3H2O3.3O2.6H 考点二考点二 气体摩尔体积气体摩尔体积 阿伏加德罗定律阿伏加德罗定律 1气体摩尔体积 (1)概念: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/mol(或 L mol 1)。 (3)公式(背会):n V Vm 变式 Vn Vm VmV n (4)计算时常用标准状况下的气体摩尔体积 标准状况下(0 、101 kPa),Vm22.4 L mol 1。 (5)注意事项 标准状况是特定条件,不是常温常压,计量对象在该条件
8、下必须为气态。 2阿伏加德罗定律及其推论 (1)阿伏加德罗定律内容 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。 (2)阿伏加德罗定律的推论 公式 语言叙述(背会) T、p 相同 V1 V2 n1 n2 同温、同压下,气体的体积与其物质的量成正比 1 2 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 T、V 相同 p1 p2 n1 n2 温度、体积相同的气体,其压强与其物质的量成正比 (3)注意事项 适用于任何气体,包括混合气体,但不适用于非气体。 推论可利用 pVnRT 和 n N NA m M Vg Vm 推导(其中 p 为压强,V 为气体的
9、体积,R 为常数, T 为温度)。 (1)22 g CO2气体的体积为 11.2 L() 错因:未指明标准状况,无法计算。 (2)在非标准状况下,气体摩尔体积一定不是 22.4 L mol 1() 错因:升高温度、增大压强也可使气体摩尔体积为 22.4 L mol 1。 (3)标准状况下 11.2 L Br2的物质的量为 0.5 mol() 错因:Br2在标准状况下是液体,无法计算。 (4)标准状况下,11.2 L O2和 H2的混合气体所含分子数约为 3.011023() (5)相同体积的 CO 和 N2,二者含有的原子数相同() 错因:未指明温度压强是否相同,无法判断。 使用气体摩尔体积、
10、阿伏加德罗定律时,为何要指明温度和压强? 答案 分子数目相同,气体的体积主要由分子间距离决定,气体分子间距离受温度和压强影 响。 题组一 气体摩尔体积的含义及定义式 1下列关于阿伏加德罗常数和气体摩尔体积等的说法正确的是( ) A1 mol O2和 1 mol N2所占的体积都约为 22.4 L BH2的气体摩尔体积约为 22.4 L C在标准状况下,1 mol H2和 1 mol H2O 所占的体积都约为 22.4 L D标准状况下,22.4 L 乙烷、丙烷的混合气体,所含的分子数为 NA 答案 D 解析 没有明确温度和压强, 无法确定气体的体积, A 错误; 气体摩尔体积的单位不是“L”,
11、 而是“L mol 1”或“m3 mol1”, 另外未指明气体所处的温度和压强, H 2的气体摩尔体积不 一定为 22.4 L mol 1,B 错误;在标准状况下,水为液态,C 错误。 2已知:6.72 L NH3(标准状况下) 1.2041023个 H2S 分子 5.6 g CH4 0.5 mol HCl,下列关系正确的是( ) A体积大小: B原子数目: C密度大小: D质量大小: 答案 B 题组二 气体 V 与 n、m、N 之间的换算 3利用太阳能分解水制氢,若光解 0.02 mol 水,下列说法正确的是( ) A可生成 H2的质量为 0.02 g B可生成氢的原子数为 2.408102
12、3个 C可生成 H2的体积为 0.224 L(标准状况) D生成 H2的量理论上等于 0.04 mol Na 与水反应产生 H2的量 答案 D 4设 NA为阿伏加德罗常数的值,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 bNA B.22.4ab pNA C.22.4NAb a D.22.4pb aNA 答案 D 解析 解法一 公式法: a g 双原子分子的物质的量 p NA mol, 双原子分子的摩尔质量 a g p NA mol aNA p g mol 1, 所以 b g 气体在标准状况下的体积为 b g aNA
13、p g mol 122.4 L mol 122.4pb aNA L。 解法二 比例法: 同种气体的分子数与质量成正比,设 b g 气体的分子数为 N a g p b g N 则:Nbp a ,双原子分子的物质的量为 pb aNAmol, 所以 b g 该气体在标准状况下的体积为22.4pb aNA L。 题组三 阿伏加德罗定律的应用 5下列说法不正确的是( ) A温度相同、体积相同的 O2(g)和 N2(g)所含的分子数一定相同 B同温同压下,SO2气体与 CO2气体的密度之比等于 1611 C温度和容积相同的两容器分别盛有 5 mol O2(g)和 2 mol N2(g),则压强之比为 52
14、 D同温同压条件下,5 mol O2和 2 mol H2(g)的体积之比等于 52 答案 A 解析 压强未知,无法判断温度相同、体积相同的 O2(g)和 N2(g)所含分子数是否相同,A 错 误;同温同压下,气体的密度之比等于其摩尔质量之比,B 正确;同温同体积的气体的压强 之比等于物质的量之比,C 正确;同温同压下,气体的体积之比等于物质的量之比,D 正确。 6一个密闭容器,中间有一可自由滑动的隔板(厚度不计),将容器分成两部分,当左侧充入 1 mol N2,右侧充入一定量的 CO 时,隔板处于如图位置(保持温度不变),下列说法正确的是 ( ) A右侧与左侧分子数之比为 41 B右侧 CO
15、的质量为 5.6 g C右侧气体密度是相同条件下氢气密度的 14 倍 D若改变右侧 CO 的充入量而使隔板处于容器正中间,保持温度不变,则应充入 0.2 mol CO 答案 C 解析 左右两侧气体温度、压强相同,相同条件下,体积之比等于物质的量之比,左右体积 之比为 41,则左右气体物质的量之比为 41,所以右侧气体物质的量为 0.25 mol。相同条 件下密度之比与摩尔质量成正比,则右侧气体密度是相同条件下氢气密度的28 2 14 倍。 (1)解答有关气体摩尔体积、阿伏加德罗定律判断题时要注意三看: 一看物质的状态是否是气体,二看温度、压强是否是标准状况,三看气体分子组成。 (2)有关阿伏加
16、德罗定律及其推论题的分析思路 第一步,分析“条件”:分析题干中的条件,找出相同与不同。 第二步,明确“要求”:分析题目要求,明确所要求的比例关系。 第三步,利用“规律”:利用阿伏加德罗定律及其推论,根据条件和要求进行判断。 题组四 气体(平均)摩尔质量的计算 7按要求解答问题 (1)已知标准状况下,气体 A 的密度为 2.857 g L 1,则气体 A 的相对分子质量为 , 可能是 气体。 (2)标准状况下,1.92 g 某气体的体积为 672 mL,则此气体的相对分子质量为 。 (3)CO 和 CO2的混合气体 18 g,完全燃烧后测得 CO2体积为 11.2 L(标准状况),则 混合气体在
17、标准状况下的密度是 g L 1。 混合气体的平均摩尔质量是 g mol 1。 答案 (1)64 SO2 (2)64 (3)1.61 36 解析 (1)M22.4 g mol 164 g mol1。(2)M 1.92 g 0.672 L 22.4 L mol 1 64 g mol 1。(3)CO 燃烧发 生反应:2COO2= 点燃 2CO2,CO 的体积与生成 CO2的体积相等,燃烧后 CO2的总体积为 11.2 L,故 18 g CO 和 CO2的混合气体的总体积为 11.2 L,在标准状况下,18 g CO 和 CO2的 混合气体的物质的量为 0.5 mol,设 CO 的物质的量为 x mo
18、l,CO2的物质的量为 y mol, 则 28x44y18 xy11.2 22.4 ,解得 x0.25,y0.25。 原混合气体的密度 18 g 11.2 L1.61 g L 1。 解法一: M 22.4 L mol 11.61 g L122.4 L mol136 g mol1; 解法二: M 18 g 11.2 22.4 mol 36 g mol 1; 解法三: M 28 g mol 150%44 g mol150%36 g mol1; 故平均摩尔质量为 36 g mol 1。 8在一定条件下,m g NH4HCO3完全分解生成 NH3、CO2、H2O(g),按要求填空。 (1)若所得混合气
19、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)若所得混合气体的密度折合成标准状况为 g L 1,则混合气体的平均摩尔质量为 (用含 的代数式表示)。 (3)若在该条件下,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 (用含 a、b、c 的代数式表示)。 答案 (1) m 2d mol 6d g mol 1 (2)22.4 g mol1 (3)17a%44b%18c% 解析 NH4HCO3(s)= NH3(g)CO2(g)H2O(g) (1)M(混)2dn(
20、混) m 2d mol, M(NH4HCO3)2d3 g mol 16d g mol1。 (2) M (混)22.4 g mol 1。 (3)n(NH3)n(CO2)n(H2O)a%b%c%, M (混)17a%44b%18c%。 求气体摩尔质量 M 的常用方法 (1)根据物质的质量(m)和物质的量(n):Mm 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):MNA m N 。 (3)根据标准状况下气体的密度 : M22.4 L mol 1。 (4)根据气体的相对密度(D1 2): M1 M2D。 (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
21、可以用下式计算: MM1a% M2b%M3c%, a%、 b%、 c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。 考点三考点三 物质的量浓度及简单计算物质的量浓度及简单计算 1物质的量浓度 (1)概念(背会) 物质的量浓度表示单位体积的溶液里所含溶质 B 的物质的量,也称为 B 的物质的量浓度,符 号为 cB。 (2)常用单位:mol/L 或 mol L 1。 (3)公式(背会):ncBV 变式 cBn V V n cB (4)注意事项 V 是溶液的体积,不是溶剂的体积,也不是溶质与溶剂的体积之和。 n 必须是溶质 B 的物质的量。 2物质的量浓度和溶质质量分数的比较 物质的量浓度 c 溶
22、质质量分数 w 概念 以单位体积溶液中所含溶质的物 质的量来表示溶液组成的物理量 以溶质的质量与溶液的质量比 值来表示溶液的组成的物理量 溶质的单位 mol g 溶液的单位 L g 表达式 cnB V w溶质质量 溶液质量100% 两者关系 w cM 1 000(M:摩尔质量;单位:g mol 1;:密度,单位:g cm3) (1)1 mol L 1 NaCl 溶液是指此溶液中含有 1 mol NaCl() 错因:ncBV,没有体积无法计算物质的量。 (2)1 mol Na2O 溶于水,配成 1 L 溶液所得溶液的物质的量浓度为 1 mol L 1() 错因:1 mol Na2O 溶于水生成
23、2 mol NaOH,溶质 NaOH 物质的量浓度为 2 mol L 1。 (3)用 100 mL 水吸收 0.1 mol HCl 气体所得溶液的物质的量浓度恰好是 1 mol L 1() 错因:100 mL 水吸收 HCl 后体积不再是 100 mL。 题组一 对物质的量浓度的含义的理解 1下列方法所得溶液中溶质的物质的量浓度为 1 mol L 1 的是( ) A将 40 g NaOH 固体溶解于 1 L 水中 B将 80 g SO3溶于水并配成 1 L 的溶液 C将 1 L 10 mol L 1 的浓盐酸与 9 L 水混合 D向 1 mol 的硫酸钡固体中加水至 1 L 答案 B 2 (2
24、020 哈尔滨六中检测)4 时, 在 100 mL 水中溶解 22.4 L(标准状况下)HCl 气体形成溶液。 下列说法正确的是( ) A该溶液的物质的量浓度为 10 mol L 1 B由于溶液的密度未知,故该溶液的物质的量浓度无法求得 C由于溶液的密度未知,故该溶液中溶质的质量分数无法求得 D所得溶液的体积为 22.5 L 答案 B 题组二 定义式 cBnB V的相关计算 3(1)用 14.2 g 无水硫酸钠配制成 500 mL 溶液,其物质的量浓度为 mol L 1。 (2)若从中取出 50 mL 溶液,其物质的量浓度为 mol L 1;溶质的质量为 g。 (3)若将这 50 mL 溶液用
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