1、第3讲 物质的量 气体摩尔体积【核心素养分析】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。【知识梳理】知识点一 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(2)物质的量的规范表示方法 数值单位指定微粒符号或微粒名称 (3)物质的量与粒子数、阿伏加德罗常数之间的关系为nN/NA。【特别提醒】(1)摩尔后面应为确切的微粒名称；如1 mol氢(不确切)和1 mol大米(宏观物
2、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)6.021023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 mol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6.021023。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 gmol1。公式：M。(2)数值：以 gmol1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
3、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gmol1或kgmol1，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。知识点二 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/mol(或Lmol1)。(3)数值：在标准状况下(指温度为0，压强为101 kPa)约为22.4
4、Lmol1。(4)计算公式：Vm。(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。【误区警示】气体摩尔体积(22.4 Lmol1)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 Lmol1，其他条件下Vm一般不是22.4 Lmol1。(4)22.4 L气体，在标准状况下的物质的量是1 mol，在非标准状况下，可能是1 mol，也可能不是
5、1 mol。(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)“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：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。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同温同体积下，气体的压强比等于它们的物质
6、的量之比同温同压下，气体的密度比等于它们的摩尔质量之比二反比同温同压下，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【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 Lmol1。(2)应用阿伏加德罗定律推论时可通过pVnRT及n、导出。【典例剖析】高频考点一 物质的量摩尔质量例1、(2018全国卷
7、)下列叙述正确的是()A24 g镁与27 g铝含有相同的质子数B等质量的氧气和臭氧，电子数相同C1 mol重水与1 mol水中，中子数比为21D1 mol乙烷和1 mol乙烯，化学键数目相同【答案】 B【解析】 24 g Mg与27 g Al所含质子的物质的量分别为1212 mol、1313 mol，二者所含质子的物质的量不相等，A项错误；同质量的O2和O3中的O原子数相同，则电子数也相同，B项正确；1 mol D2O中的中子数为10NA,1 mol H2O中的中子数为8NA，比为54，C项错误；1 mol C2H6中含有7 mol化学键，1 mol CH2=CH2中含有5 mol化学键(4
8、mol CH键，1 mol 键)，D项错误。【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gmol1或kgmol1，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】（2020河北衡水中学调研）下列说法正确的是（ ）A1mol N2 的质量是14g BH2SO4的摩尔质量是98 g/molCH2O的摩尔质量是18 D1
9、mol HCl的质量是36.5 g /mol【答案】B【解析】1mol氮气质量=1mol28g/mol=28g，A错误；摩尔质量单位是g/mol，摩尔质量在数值上等于其相对分子质量，硫酸的摩尔质量是98g/mol，B正确；摩尔质量单位是g/mol，摩尔质量在数值上等于其相对分子质量，水的摩尔质量是18g/mol，C错误；质量的单位是g，m(HCl)=nM=1mol36.5g/mol=36.5g，D错误。高频考点二 气体摩尔质量例2、（2020黑龙江哈尔滨六中模拟）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
10、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 gL1，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_。【解析】(1)NH4HCO3NH3H2OCO2，。依题意有d，则2d，所以M(NH4HCO3)6d gmol1。混合气体的n(混)3 mol。(2)标V标22.4 gmol1。(3)M(NH3)(NH3)M(CO2)(CO2)M(H2O)(H2O)17a%44b%18c%。【答案】(1) mol6d gmol1(2)22
11、.4 gmol1(3)17a%44b%18c%【方法技巧】求解气体摩尔质量的“五方法”(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M。(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。(3)根据标准状况下气体的密度()：M22.4(gmol1)。(4)根据同温同压下气体的相对密度(D1/2)：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：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)。 【变式探究】（2020河南省驻马店经济开发区高级中学模拟）在同温同压下，相同体积的甲、乙两种气体的质量比是17
12、14。若乙气体是CO，则甲气体可能是()AH2S BHCl CNH3 DCl2【答案】A【解析】同温同压下，体积之比等于物质的量之比，同体积的甲乙两种气体物质的量相同，质量比是17：14，根据m=nM可知，甲与乙的摩尔质量之比为17：14，若乙气体是CO，则M（甲）：28g/mol=17：14，故M（甲）=34g/mol，各选项中只有H2S符合，故选A。高频考点三 气体体积的测量例3、 (2020黑龙江省六校联考)探究Na2O2产品中是否有Na2O(不含其他杂质)。准确称取m g产品按如图装置进行实验。读数前，上下移动水准瓶，其目的是_。测得起始读数为V1 mL，终点读数为V2 mL(已转换成
13、标准状况)。当_时，产品含氧化钠(用含m、V1、V2的代数式表示)。【解析】若产品不含氧化钠，n(Na2O2) mol，根据2Na2O24HCl=4NaClO22H2O，则n(O2) mol，则 mol mol，解得m；若产品含氧化钠，则放出的氧气量减小，m。【答案】保证内外气体压强相等m(合理即可)【方法技巧】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
14、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。【变式探究】（2020山西大同一中模拟）已知：i.CuCl的盐酸溶
15、液能吸收CO形成Cu(CO)ClH2Oii.保险粉(Na2S2O4)和KOH的混合溶液能吸收氧气某同学利用如图所示装置，测定某混合气体中H2、CO、SO2和O2的质量分数：(1)D瓶测定的气体是_；(2)E瓶中发生反应的离子方程式为_；(3)为了准确读取H中量气管的数据，读数时除了视线与凹液面最低处相平以外，还要注意_。【解析】(1)吸收CO、O2和SO2的溶液分别为：CuCl的盐酸溶液、Na2S2O4和KOH的混合溶液。若先测定CO，O2通过CuCl的盐酸溶液时，将CuCl氧化；若先测定O2，SO2易与KOH溶液反应，不利于O2的测定，因此，混合气体中的SO2先测定，接下来应是O2、CO和H
16、2，测D、E、F三瓶中溶液分别是NaOH溶液、Na2S2O4和KOH混合液、CuCl的盐酸溶液。(3)气体体积受温度、压强的影响较大。因此，应采取恢复至室温、调节量气管两边液面等措施来消除外因对气体体积的影响。【答案】(1)SO2(2)2S2O3O24OH=4SO2H2O(3)将实验装置恢复至室温，上下调节量气管，使左、右管中液面高度相平高频考点四 阿伏加德罗定律及其应用例4（2020河南省洛阳一中模拟）一定温度和压强下，30 L某种气态纯净物中含有6.021023个分子，这些分子由1.2041024个原子组成，下列有关说法不正确的是()A该温度和压强可能是标准状况B标准状况下该纯净物若为气态
17、，其体积约是22.4 LC每个该气体分子含有2个原子D若O2在该条件下为气态，则1 mol O2在该条件下的体积也为30 L【答案】A【解析】标准状况下该物质若为气态物质，则其体积约为22.4 L，故该温度和压强不可能是标准状况，A项错误，B项正确；由分子数和原子数的关系可知，该分子为双原子分子，C项正确；根据题意，在此温度和压强条件下，Vm30 Lmol1，D项正确。【变式探究】(2020河北省保定高三模拟)取五个相同的气球，同温同压下，分别充入CO和以下四种混合气体，吹出体积相等的状态，如图所示。A、B、C、D四个气球内，与CO所含原子数一定相等的是()【答案】C【解析】同温、同压、同体积下，气体的物质的量相同。设气体的物质的量为1 mol，则1 mol CO所含原子的物质的量为2 mol。A项，含有HCl和O3，1 mol该混合气体含有的原子的物质的量大于2 mol，错误；B项，含有H2和NH3，1 mol 该混合气体含有的原子的物质的量大于2 mol，错误；C项，含有N2和O2，都为双原子分子，则1 mol 该混合气体含有2 mol原子，正确；D项，含有He和NO2，1 mol该混合气体含有的原子的物质的量可能大于2 mol，可能小于2 mol，也可能等于2 mol，错误。