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第二单元　物质的化学计量
第1课时　物质的量
[学习目标]　1.通过物质的量相关知识的学习,能基于物质的量认识物质组成及变化,能说出物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔质量的含义,能推导其相互关系。2.通过学习物质的量、摩尔质量、阿伏加德罗常数之间的相互关系,能进行简单的计算。
学习任务一　物质的量
1.物质的量
物质的量是国际单位制中的基本物理量之一,符号为n。
2.物质的量的单位——摩尔
3.阿伏加德罗常数
4.物质的量(n)、微粒数(N)和阿伏加德罗常数(NA)之间的关系:N=n·NA。
[示例] (1)2 mol H2O中含　　mol H、　　mol O。
(2)2 mol O2与1 mol H2SO4所含O的物质的量　　　　(填“相等”或“不相等”)。
(3)1 mol OH-含　　　　　　　　个原子、　　　　　　　　个质子、　　　　　　　　个电子。
【答案】 (1)4　2　(2)相等　(3)1.204×1024　
5.418×1024　6.02×1024
摩尔源自拉丁文moles,原意为大量、堆积,是在1971年第14届国际计量大会上确定增加的国际单位制(SI)的第七个基本单位。关于摩尔的定义有如下两段规定:“摩尔是一系统的物质的量,该系统中所包含的基本单元数与0.012 kg 12C的原子数目相等。”“在使用摩尔时应予以指明基本单元,它可以是原子、分子、离子、电子及其他微粒,或是这些微粒的特定组合。”国际计量大会通过决议,将1摩尔定义为“精确包含6.022 140 76×1023个原子或分子等基本单元的系统的物质的量”。与此同时修改了阿伏加德罗常数为
6.022 140 76×1023 mol-1。
探究1　物质的量及单位
问题1:物质的量就是微粒的个数吗 所有物质的数目都可以用物质的量来描述吗
提示:物质的量是表示一定数目的微粒集合体,不是微粒的个数;不可以,物质的量只是用来描述微观粒子,如分子、原子、离子、电子、质子、中子等所有微观粒子及它们的特定组合,不能用于描述宏观物质。
问题2:摩尔是国际单位制中的基本物理量吗
提示:物质的量是国际单位制中的基本物理量之一,摩尔是物质的量的单位。
问题3:“1 mol CO2中含有2 mol氧和1 mol碳”,该说法是否正确
提示:错误,物质的量指代要明确,应为1 mol CO2中含有2 mol氧原子和1 mol碳原子。
探究2　阿伏加德罗常数
问题4:阿伏加德罗常数是一个准确的数值吗
提示:阿伏加德罗常数(NA)是一个物理量,其单位是mol-1,而不是纯数值。其精确值是 0.012 kg 12C中含有的原子数,NA近似为6.02×1023 mol-1。
(1)物质的量的单位是摩尔,只用于表示微观粒子的多少,不适合表示宏观物质的数量。在使用物质的量表示物质时,必须具体指明微粒的种类。如1 mol氢的表述是错误的,没有指明微观粒子的种类。
(2)NA近似为6.02×1023mol-1,使用时要注意区分微粒之间的差别,如1 mol O2中的分子数为NA,而1 mol O2中的氧原子数为2NA、电子数为16NA。
(3)考查一定物质的量的物质中含有多少微粒(如分子、原子、质子、电子等),注意看清微粒的种类,常涉及稀有气体He、Ne等单原子分子,N2、O2等双原子分子,O3等多原子分子。
1.下列各物质中所含氢原子最多的是(　　)
A.0.1 mol NH4Cl
B.0.1 mol NH4HCO3
C.0.2 mol H2
D.0.2 mol H3PO4
【答案】 D
【解析】 0.1 mol NH4Cl中含有0.4 mol氢原子,0.1 mol NH4HCO3中含0.5 mol氢原子,
0.2 mol H2中含有 0.4 mol 氢原子,0.2 mol H3PO4中含0.6 mol氢原子,则所含氢原子最多的是0.2 mol H3PO4,D符合题意。
2.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.1 mol H2含氢原子数为NA
B.1 mol N2和NA个CO2所含的原子数相同
C.1 mol H3PO4含氢原子数为3NA
D.0.1 mol C所含的电子数为1.2NA
【答案】 C
【解析】 1 mol H2含2NA个氢原子,A项错误;1 mol N2含2NA个氮原子,NA个CO2含NA个碳原子、2NA个氧原子,共3NA个原子,B项错误;1 mol H3PO4含3NA个氢原子,C项正确;0.1 mol C含0.6NA个电子,D项错误。
3.下列各组物质所含氧原子的物质的量相同的是(　　)
A.0.3 mol O2和0.3 mol H2O
B.6.02×1023个CO2与0.1 mol KMnO4
C.0.1 mol CuSO4·5H2O和0.1 mol C6H12O6
D.0.1 mol H2SO4和0.4NA个H2O
【答案】 D
【解析】 0.3 mol O2含有0.6 mol氧原子,0.3 mol H2O含有0.3 mol氧原子,A项不符合题意;6.02×1023个CO2约含2 mol氧原子,0.1 mol KMnO4含有0.4 mol氧原子,B项不符合题意;0.1 mol CuSO4·5H2O含有0.9 mol氧原子,0.1 mol C6H12O6含有0.6 mol氧原子,C项不符合题意;0.1 mol H2SO4含有0.4 mol氧原子,0.4NA个H2O含有0.4 mol氧原子,D项符合题意。
学习任务二　摩尔质量
1.摩尔质量
2.物质的质量(m)、物质的量(n)和摩尔质量(M)之间存在的关系:m=n·M。
3.化学方程式中化学计量数的含义
既表示反应物和生成物之间的微粒的数量关系,又表示反应物和生成物之间的物质的量关系。如:2H2+O22H2O表示2个H2分子与 1个 O2分子在点燃条件下生成 2个 H2O分子,也表示2 mol H2和 1 mol O2在点燃条件下完全反应生成2 mol H2O。
对比下列物质的相对原子(分子或离子)质量与摩尔质量的关系。
物质 相对原子(分子 或离子)质量 1 mol物质 的质量 摩尔质量
Na 23 23 g 23 g·mol-1
Na+ 23 23 g 23 g·mol-1
CO2 44 44 g 44 g·mol-1
C 60 60 g 60 g·mol-1
NaCl 58.5 58.5 g 58.5 g·mol-1
H2O 18 18 g 18 g·mol-1
探究　摩尔质量
问题1:什么是摩尔质量 摩尔质量与相对分子质量(或相对原子质量)是否等同
提示:摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量;不等同,摩尔质量与相对分子质量(或相对原子质量)是两个不同的概念,前者单位是g·mol-1,后者单位是1,故两者不能等同。
问题2:观察上述数据,总结摩尔质量数值与相对分子质量(或相对原子质量)有怎样的关系 摩尔质量与物质的多少有关吗
提示:当物质的质量以克为单位时,两者在数值上相等;摩尔质量与物质的多少无关,对于指定物质,其摩尔质量是一个定值,不随该物质的多少而发生变化。
问题3:物质的量、质量和摩尔质量之间有怎样的关系
提示:n=。
摩尔质量——“四性”
(1)等值性:摩尔质量以g·mol-1作单位时,在数值上与其相对分子质量(或相对原子质量)
相等。
(2)近似性:由于电子的质量非常小,所以离子的摩尔质量以g·mol-1为单位时,其数值近似等于相对原子质量,如Na和Na+的摩尔质量都为23 g·mol-1。
(3)确定性:对于指定的物质来说,其摩尔质量的值是一个定值,不随物质的物质的量的多少而改变。如2 mol H2O的摩尔质量与1 mol H2O的摩尔质量是相同的。
(4)混合性:对于混合物来说,只要其组成一定,1 mol 该混合物的质量在数值上与该混合物的平均摩尔质量相等。
题点一　摩尔质量的概念
1.下列说法中正确的是(　　)
A.摩尔质量在数值上等于该物质的相对分子(原子)质量
B.2 mol H2O的摩尔质量是36 g·mol-1
C.CO2的摩尔质量是44 g
D.S的摩尔质量是96 g·mol-1
【答案】 D
【解析】 A.摩尔质量以g·mol-1为单位时,在数值上等于该物质的相对分子(原子)质量,错误;B.摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量,H2O的摩尔质量是 18 g·mol-1,错误;
C.摩尔质量的单位是g·mol-1,错误;D.S的摩尔质量是96 g·mol-1,正确。
2.“空山新雨后,天气晚来秋。”王维的诗句仿佛让人呼吸到雨后大自然的清新空气。“天法道,道法自然”其自然科学原理是下雨时雷电产生大量的空气负离子,这些空气负离子被称为“空气维生素”。就是一种空气负离子,其摩尔质量为(　　)
A.33 g B.32 g
C.33 g·mol-1 D.32 g·mol-1
【答案】 D
【解析】 比O2多一个电子,电子的质量可以忽略不计,故的摩尔质量为32 g·mol-1。
题点二　与物质的量有关的计算
3.147 g H2SO4的物质的量是　　　　　　;0.5 mol H2SO4的质量是　　　 　g,其中含有
　　　mol H,含有　　　mol O;2 mol H2SO4中含有硫酸分子数为　　　 个,含氢原子数为　　　个。
【答案】 1.5 mol　49　1　2　1.204×1024　
2.408×1024
【解析】 n(H2SO4)===1.5 mol;0.5 mol H2SO4质量为49 g,其中含1 mol H、
2 mol O;由N=n·NA得2 mol H2SO4中H2SO4的分子数约为2 mol×6.02×1023mol-1=1.204×
1024个,同理可得氢原子数。
4.设NA为阿伏加德罗常数的值,计算下列物质的摩尔质量。
(1)已知氨气的相对分子质量为17,则氨气的摩尔质量为　　　　　　。
(2)1.28 g某气体含有的分子数目为1.204×1022,则该气体的摩尔质量为　　　　　　。
(3)已知一个铁原子的质量为b g,则铁的摩尔质量为　　　　　　。
(4)已知a g某气体中含分子数为b,则该气体的摩尔质量为　　　　　　。
【答案】 (1) 17 g·mol-1　(2)64 g·mol-1　
(3)bNA g·mol-1　(4) g·mol-1
摩尔质量的计算方法
(1)已知任意状态物质的质量时:M=(定义式)。
(2)已知一个分子的质量时:M=m(分子)×NA。
(3)已知一个分子的质量和一个12C的质量时:
M=×12 g·mol-1。
[footnoteRef:2]　　　　　　 　　　　　 　　　　　 [2:
命题解密与解题指导
情境解读:通过引入可燃冰素材,增强环境保护和合理开发、利用资源的意识,增强社会责任感。结合有关化学知识,考查物质的量的有关计算。
素养立意:通过对可燃冰组成的分析,能从元素、原子和分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化,并进行相关的计算,培养宏观辨识与微观探析及证据推理与模型认知素养;通过引入的可燃冰素材,提高环保意识,培养科学态度与社会责任素养。
思路点拨:熟悉物质的量的相关概念及求算物质的量的相关公式即可解决本题。]
天然气水合物(CH4·8H2O)又称“可燃冰”,广泛分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,是由天然气与水在高压、低温条件下形成的类冰状的结晶物质,遇火即可燃烧,是未来的重要能源之一。按要求回答下列有关甲烷的问题。
(1)在可燃冰中,CH4的摩尔质量为　　 　　,H2O的摩尔质量为　　 　　,其质量比为　　　　。
(2)16.0 g可燃冰中含有　　　　个CH4·8H2O分子,含有氢原子的物质的量为　　　　　。
(3)3 mol CH4分子与　　　　个H2O分子所含原子总数相等。1 mol C中的电子数为　　　　。
(4)3.4 g NH3与　　　　个可燃冰所含分子数相同,此时两分子中所含氢原子的质量比为　　　　。
(5)在可燃冰开采过程中如有泄漏,释放出的甲烷扩散到大气中,会增强地球的温室效应。写出一种同甲烷一样会增强温室效应的气体:　　　　。
【答案】 (1)16 g·mol-1　18 g·mol-1　1∶9　(2)6.02×1022　2 mol　(3)3.01×1024　4.816×1024　
(4)1.204×1023　3∶20　(5)CO2
【解析】 (1)CH4的摩尔质量为16 g·mol-1,H2O的摩尔质量为18 g·mol-1,质量比为(1 mol×
16 g·mol-1)∶(8 mol×18 g·mol-1)=1∶9。
(2)CH4·8H2O的摩尔质量为160 g·mol-1,所以 16.0 g 可燃冰的物质的量为 0.1 mol,含有6.02×1022个CH4·8H2O分子,含有氢原子的物质的量为0.1 mol×(4+16)=2 mol。
(3)3 mol CH4所含原子总数为15 mol,与5 mol H2O分子所含原子总数相等,5 mol H2O 分子的个数为5×6.02×1023=3.01×1024。1个C中的电子数为6+3-1=8,所以1 mol C中的电子数为8×6.02×1023=4.816×1024。
(4)3.4 g NH3的物质的量为=0.2 mol,则可燃冰的物质的量也为 0.2 mol,个数为0.2×6.02×1023=1.204×1023,此时两分子中所含氢原子的物质的量之比为3∶(4+16)=3∶20,氢原子的质量比也为 3∶20。
(5)CO2也是温室气体。
课时作业
对点训练
知识点一　物质的量
1.设NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是(　　)
A.摩尔是物质的量的常用单位
B.1 mol水中含有2 mol氢和1 mol氧
C.1 mol SO2中含有NA个氧原子
D.1 mol 氦气中含有2NA个氦原子
【答案】 A
【解析】 摩尔是物质的量的常用单位,故A正确;1 mol 水分子中含有2 mol氢原子和
1 mol氧原子,故B错误;1 mol SO2中含有2NA个氧原子,故C错误;1 mol 氦气中含有NA个氦原子,故D错误。
2.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.含NA个氢原子的H2的物质的量为1 mol
B.NA个CO和1 mol N2所含分子数相等
C.NA个H2SO4和1 mol H3PO4所含氢原子的个数比为1∶1
D.0.1 mol 碳原子中含1.2NA个电子
【答案】 B
【解析】 含NA个氢原子,即氢原子的物质的量为1 mol,则对应H2的物质的量为0.5 mol,A项错误;NA个H2SO4中含有2NA个氢原子,1 mol H3PO4中含有3NA个氢原子,两者所含氢原子的个数比为2∶3,C项错误;1个碳原子中含6个电子,则0.1 mol 碳原子中含0.6NA个电子,D项错误。
3.下列各物质中含氢原子数最多的是(　　)
A.1 mol NH4Cl
B.1.5 mol NH4NO3
C.1.204×1024个CO(NH2)2
D.1 mol NH3
【答案】 C
【解析】 1 mol NH4Cl中含有4 mol氢原子,1.5 mol NH4NO3中含有6 mol氢原子,1.204×
1024个CO(NH2)2分子的物质的量为2 mol,其中含有8 mol 氢原子,1 mol NH3中含有3 mol氢原子。
4.a mol H2SO4中含有b个氧原子,则阿伏加德罗常数可以表示为(　　)
A. mol-1 B. mol-1
C. mol-1 D. mol-1
【答案】 D
【解析】 a mol H2SO4中含有4a mol氧原子,氧原子个数为4a mol×NA,则4a mol×NA=
b,NA= mol-1。
5.物质的量相等的一氧化碳和二氧化碳比较,下列有关叙述中正确的是(　　)
①所含的分子数目之比为1∶1　②所含的氧原子数目之比为1∶2　③所含的原子总数目之比为 2∶3　④所含的质子数目之比为7∶11　⑤所含的电子数目之比为7∶11
A.①② B.②③
C.④⑤ D.①②③④⑤
【答案】 D
【解析】 根据N=n·NA可知,当气体的物质的量相等时,两者含有的分子数相等,故它们所含的分子数目之比为 1∶1,①正确;由于1个CO分子中含有1个氧原子,1个CO2分子中含有2个氧原子,两者的物质的量相等,它们的分子数相等,则它们所含的氧原子数目之比为 1∶2,②正确;两者分子数相等,则所含的原子总数目之比为2∶3,③正确;1个CO分子中含有6+8=14(个)质子,1个 CO2分子中含有6+8×2=22(个)质子,所以两者所含质子数目之比为14∶22=7∶11,④正确;1个CO分子中含有14个电子,1个CO2分子中含有22个电子,两者分子数相等,因此它们所含的电子数目之比为14∶22=7∶11,⑤正确。综上所述,故D符合题意。
知识点二　摩尔质量
6.下列物质中,摩尔质量最大的是(　　)
A.1 mol CaCO3 B.0.8 mol/L H2SO4
C.54 g Al D.10 mL H2O
【答案】 A
【解析】 A.CaCO3的摩尔质量是100 g/mol,B.H2SO4的摩尔质量是98 g/mol;C.Al的摩尔质量是27 g/mol;D.H2O 的摩尔质量是18 g/mol。故摩尔质量最大的是CaCO3。
7.已知3.01×1023个X气体分子的质量为8 g,则X气体的摩尔质量为(　　)
A.16 B.32 g
C.16 g·mol-1 D.32 g·mol-1
【答案】 C
【解析】 3.01×1023个X气体分子的物质的量为=0.5 mol,质量为8 g,则X气体的摩尔质量是=16 g·mol-1。
8.屠呦呦发现的青蒿素(C15H22O5)是一种用于治疗疟疾的药物。下列有关青蒿素的叙述正确的是(　　)
A.青蒿素的摩尔质量为282
B.6.02×1023个青蒿素分子的质量约为282 g
C.1 mol青蒿素的质量为282 g·mol-1
D.282 g青蒿素中含有15个碳原子
【答案】 B
【解析】 青蒿素的摩尔质量应该为282 g·mol-1,故A错误;6.02×1023个青蒿素分子的物质的量约为1 mol,其质量约为282 g·mol-1×1 mol=282 g,故B正确;1 mol青蒿素的质量为 282 g·mol-1×1 mol=282 g,故C错误;282 g青蒿素的物质的量为=1 mol,1 mol青蒿素(C15H22O5)中含有15 mol 碳原子,即含有15NA个碳原子,故D错误。
9.“物质的量”是国际单位制中的一个基本物理量,下列有关说法正确的是(　　)
A.2 g H2含有1 mol氢分子
B.2 mol氧气的摩尔质量为64 g/mol
C.1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子
D.质量相等的CO和CO2,物质的量之比为 7∶11
【答案】 A
【解析】 2 g H2的物质的量为=1 mol,则含有1 mol氢分子,A正确;摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量,则2 mol氧气的摩尔质量为32 g/mol,B不正确;物质不一定由分子构成,对于由离子和原子构成的物质,该物质就不含有分子,C不正确;质量相等的CO和CO2,设质量都为 m g,则物质的量之比为∶=11∶7,D不正确。
综合应用
10.下列说法正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)(　　)
A.16 g O2所含的分子数为6.02×1023
B.1 mol H2SO4含有的原子数为3.5NA
C.18 g H2O中质子的个数为6.02×1024
D.X的摩尔质量为44 g·mol-1,则22 g物质X中含有的原子数为3.01×1023
【答案】 C
【解析】 A项,16 g O2的物质的量为0.5 mol,其分子数为3.01×1023,错误;B项,1 mol H2SO4中含 7 mol 原子,故1 mol H2SO4中含有的原子数目为7NA,错误;C项,18 g H2O的物质的量为1 mol,故1 mol H2O含质子的物质的量为10 mol,即含有6.02×1024个质子,正确;D项,X的摩尔质量为44 g·mol-1,则22 g物质X的物质的量是0.5 mol,但X可能由多个原子构成,错误。
11.设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.22 g CO2与8.5 g NH3所含分子数不相等
B.17 g OH-与19 g H3O+所含电子数相等
C.NA个氧气分子与NA个氖原子的质量比是 4∶5
D.物质的量相等的水和氖气中含有相同的原子数
【答案】 B
【解析】 22 g CO2的物质的量是0.5 mol,8.5 g NH3的物质的量也是0.5 mol,根据n=可知,两者所含分子数目相等,A错误;1个OH-与 1个H3O+中都含有 10个电子,17 g OH-与19 g H3O+的物质的量都是 1 mol,故两种微粒中所含电子数相等,B正确;NA个氧气分子的质量是32 g,NA个氖原子的质量是20 g,故两者的质量比是32∶20=8∶5,C错误;H2O中含有3个原子,Ne是单原子分子,因此当水与氖气的物质的量相等时,其中所含的原子数目不相等,D错误。
12.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.80 g NH4NO3中氮原子数为NA
B.4.0 g NaOH与MgO的混合物中含有的质子数无法计算
C.18 g H2O中所含的氢原子数为2NA
D.46 g NO2和N2O4的混合物中含有的分子数为NA
【答案】 C
【解析】 80 g NH4NO3物质的量为1 mol,则氮原子数为2NA,故A错误;4.0 g NaOH与MgO的混合物(两者的摩尔质量相等,两者的质子数也相等)中含有的质子数为×20×NA mol-1=2NA,故B错误;18 g H2O物质的量为1 mol,则18 g H2O中所含的氢原子数为2NA,故C正确;46 g NO2和N2O4(NO2摩尔质量为46 g·mol-1,N2O4摩尔质量为92 g·mol-1)的混合物中含有的分子数小于NA,故D错误。
13.某元素组成的固体单质的密度为 5 g·cm-3。用X射线研究该固体单质,结果表明,在棱长为1×10-7 cm的立方体中含有20个该元素原子,则此元素原子的相对原子质量最接近(　　)
A.32 B.65
C.140 D.150
【答案】 D
【解析】 20个该元素原子的质量为5 g·cm-3×(1×10-7cm)3=5×10-21g,所以1个该元素原子的质量为2.5×10-22g,则1 mol该元素原子的质量约为6.02×1023×2.5×10-22g=150.5 g,故该元素原子的摩尔质量约为150.5 g·mol-1,则此元素原子的相对原子质量最接近150。
14.(1)含0.4 mol Al3+的Al2(SO4)3中所含的硫酸根离子的物质的量是　　　　。
(2)相同质量的CO2、CO的物质的量之比为　　　;氧原子的个数之比为　 。
(3)19 g某二价金属氯化物(ACl2)中含有0.4 mol Cl-,则ACl2的摩尔质量是　　　　　
　　　　　　;ACl2的化学式是　　　　。
(4)已知16 g A和20 g B恰好完全反应生成 0.04 mol C和31.76 g D,则C的摩尔质量为
　　　　。
【答案】 (1)0.6 mol　(2)7∶11　14∶11　
(3)95 g·mol-1　MgCl2　(4)106 g·mol-1
【解析】 (1)硫酸铝溶液中铝离子和硫酸根离子物质的量之比为2∶3,所以n(S)=
×3=0.6 mol。
(2)根据n=可知,质量相同的CO2和CO的物质的量之比为摩尔质量的反比,即n(CO2)∶
n(CO)=M(CO)∶M(CO2)=7∶11;两者含有的氧原子个数之比为7×2∶11×1=14∶11。
(3)19 g某二价金属氯化物(ACl2)中含有 0.4 mol Cl-,则ACl2的物质的量为=0.2 mol,
ACl2的摩尔质量是=95 g·mol-1,则M(A)=95 g·mol-1-2×35.5 g·mol-1=24 g·mol-1,则A是镁元素,故ACl2的化学式为MgCl2。
(4)根据质量守恒定律,m(C)=16 g+20 g-31.76 g=4.24 g,M(C)==106 g·mol-1。
15.回答下列问题。
(1)40.5 g某金属氯化物MCl2中含有 0.6 mol Cl-,则M的相对原子质量为　　　　。
(2)已知16 g A和20 g B恰好完全反应生成0.04 mol C和31.76 g D,则C的摩尔质量为　　　　。
(3)在MgCl2、NaCl、Na2SO4三种盐的混合溶液中,若Na+为3 mol、Cl-为3.8 mol、Mg2+为1.5 mol,则S的物质的量为　　　　。
【答案】 (1)64　(2)106 g/mol　(3)1.1 mol
【解析】 (1)40.5 g某金属氯化物MCl2中含有 0.6 mol Cl-,则根据盐的组成可知,MCl2的物质的量是 0.3 mol,其摩尔质量M(MCl2)===135 g/mol,因此MCl2的相对分子质量是135,故MCl2中M的相对原子质量为135-35.5×2=64。
(2)根据质量守恒定律可知,反应产生的0.04 mol C的质量为m(C)=16 g+20 g-31.76 g=
4.24 g,则C的摩尔质量M===106 g/mol。
(3)根据溶液呈电中性可知,溶液中阳离子带有的正电荷与阴离子带有的负电荷总数相等,即n(Na+)+2n(Mg2+)=n(Cl-)+2n(S),代入数值可得 3 mol+2×1.5 mol=3.8 mol+2n(S),解得 n(S)=1.1 mol。第2课时　气体摩尔体积
[学习目标]　1.通过宏观和微观相结合的角度认识影响物质体积大小的因素,能理解气体摩尔体积的含义及影响因素。2.理解气体摩尔体积的含义,能够利用物质的量、气体摩尔体积、标准状况下气体的体积三者之间的关系,进行简单的计算。3.通过阿伏加德罗定律,能推导出阿伏加德罗定律的有关推论,能用阿伏加德罗定律及其推论解决简单问题。
学习任务一　气体的摩尔体积
1.物质的聚集状态
(1)宏观物质的聚集状态:如气态、液态、固态。
(2)从微观上考察,物质是原子、分子或离子的聚集体。
2.影响物质体积的因素
(1)物质体积大小的影响因素。
(2)微粒数目相同时物质体积的关系。
3.气体摩尔体积
[示例] 标准状况下,1 mol氢气和氮气的混合气体的体积约为　　　　。
【答案】 22.4 L
根据表格中的数据思考下列问题。
状态 物质 密度 1 mol该物 质的质量 1 mol该物 质的体积
固态 Fe 7.86 g·cm-3 (20 ℃) 56 g 7.12 cm3
Al 2.70 g·cm-3 (20 ℃) 27 g 10 cm3
液态 H2O 0.998 g·cm-3 (20 ℃) 18 g 18.04 cm3
H2SO4 1.83 g·cm-3 (20℃) 98 g 53.55 cm3
气态 O2 1.429 g·L-1 (0 ℃、101 kPa) (标准状况) 32 g 22.39 L
H2 0.089 9 g·L-1 (0 ℃、101 kPa) (标准状况) 2.016 g 22.42 L
探究1　1 mol不同状态的物质体积的关系
问题1:在相同温度和压强下,1 mol固态或液态的体积相同吗 为什么
提示:1 mol固态物质或液态物质的体积是不同的;微粒之间的距离很小,虽然所含微粒数目相同,但微粒的大小不同。
问题2:在相同温度和压强时,1 mol不同的气态物质体积相同吗 为什么
提示:近似相同;对气态物质来说,微粒之间的距离要比微粒本身的直径大很多倍,当微粒数相同时,气态物质体积的大小则主要取决于气体微粒间的距离。在温度和压强一定时,微粒间的距离近似相等,所以在相同温度和压强下,任何具有相同微粒数的气体都具有大致相同的体积。
探究2　气体摩尔体积
问题3:只有标准状况下才有气体摩尔体积吗
提示:任何状况下均有气体摩尔体积,只是数值大小不同。
问题4:如果当1 mol气体的体积约是 22.4 L 时,一定是标准状况下吗 为什么
提示:不一定;因为影响气体的体积的因素是温度、压强两个条件,非标准状况下,1 mol气体的体积也可能是22.4 L。
“Vm=22.4 L·mol-1”的使用条件及其应用
1.使用“Vm=22.4 L·mol-1”应注意的问题
(1)忽视外界条件是标准状况,如常温、常压下,1 mol H2的体积不是22.4 L。
(2)忽视研究对象是气体,如标准状况下,H2O、酒精等不是气体。
(3)将1 mol气体的体积与气体摩尔体积的单位混淆,前者单位为L,后者单位为 L·mol-1。2.标准状况下,气体摩尔体积的相关计算
①气体的物质的量n=。
②气体的密度ρ===。
③气体的分子数N=n·NA=·NA。
④气体的质量m=n·M=·M。
题点一　影响物质体积的因素
1.压强一定的条件下,决定气体分子间的平均距离的是(　　)
A.温度 B.气体的摩尔质量
C.气体分子的质量 D.气体分子的大小
【答案】 A
【解析】 决定气体分子间的平均距离的因素有温度和压强,当压强一定时,决定气体分子间的平均距离的因素就是温度,A正确。
2.下列关于决定物质体积的因素的说法不正确的是(　　)
A.物质的体积取决于微粒数目、微粒大小和微粒间距
B.同温同压下,1 mol任何物质所占有的体积均相同
C.相同条件下,分子数相同的任何气体都具有相同体积
D.液体汽化后体积膨胀主要原因是微粒之间的距离增大
【答案】 B
【解析】 固体和液体的体积大小取决于微粒数目、微粒大小,气体物质的体积取决于微粒数目、微粒间距,A正确;同温同压下,1 mol气体的体积相同,但固体和液体不一定相同,B错误;气体物质的体积取决于微粒数目、微粒间距,相同条件下,不同气体的微粒间距相同,所以分子数相同的任何气体都具有相同体积,C正确;液体汽化为物理变化,汽化后体积膨胀主要原因是微粒之间距离增大,D正确。
3.下列关于物质的体积的说法正确的是(　　)
A.1 mol固体或液体的体积主要取决于微粒间的距离
B.固体和液体的微粒间的空隙很小,因此不能被压缩
C.气态物质微粒间的距离较大,因此气体的体积取决于气体分子间的距离
D.气体的体积受温度和压强的影响较大,固体或液体的体积受温度和压强的影响较小
【答案】 D
【解析】 固体和液体的体积主要取决于微粒的数目和大小,A错误;固体和液体的空隙很小,不易被压缩,不是不能被压缩,B错误;气体的体积取决于微粒数目和微粒间的距离,C
错误。
题点二　气体摩尔体积
4.下列说法正确的是(　　)
①标准状况下,6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L
②0.5 mol H2所占体积为11.2 L
③标准状况下,1 mol酒精的体积为22.4 L
④标准状况下,28 g CO与N2的混合气体的体积约为22.4 L
⑤各种气体的气体摩尔体积都约为 22.4 L·mol-1
A.①③⑤ B.④ C.②③④ D.①④
【答案】 B
【解析】 ①标准状况下,6.02×1023个分子物质的量为1 mol,但不能确定该物质的状态是否为气体,无法判断所占的体积是否约为22.4 L,错误;②氢气所处状况未知,无法计算其体积,错误;③标准状况下,酒精不是气体,无法计算其体积,错误;④标准状况下,28 g CO与N2的混合气体物质的量为 1 mol,气体体积约为22.4 L,正确;⑤影响气体摩尔体积的因素有温度、压强,气体所处的状态不确定,气体摩尔体积不一定是22.4 L·mol-1,错误。
5.1 g氮气所占有的体积为V L,则氮气的气体摩尔体积为(　　)
A.22.4 L·mol-1 B.28V L·mol-1
C. L·mol-1 D. L·mol-1
【答案】 B
【解析】 氮气的气体摩尔体积为=28V L·mol-1。
6.按要求回答下列问题。
(1)在标准状况下,0.5 mol H2和O2混合气的体积约是　　　　。
(2)在标准状况下,2 mol CO2的体积为　　　　,质量为　　　　。
(3)含1.806×1023个分子的N2,在标准状况下的体积是　　　　。
(4)在标准状况下,体积为11.2 L的CO2的物质的量为　　　　、质量为　　　　,其所含原子的总数是　　　　个。
(5)128 g O2含　　　　个O2分子,在标准状况下的体积为　　　　。
【答案】 (1)11.2 L　(2)44.8 L　88 g　(3)6.72 L　
(4)0.5 mol　22 g　9.03×1023　(5)2.408×1024　89.6 L
学习任务二　阿伏加德罗定律及推论
1.阿伏加德罗定律
2.阿伏加德罗定律的推论
相同条件 结论
公式 语言叙述
T、p相同 = 同温、同压下,气体的体积与物质的量成正比
T、V相同 = 温度、体积相同的气体,压强与物质的量成正比
T、p相同 = 同温、同压下,气体的密度与其摩尔质量成正比
T、p、V 相同 = 同温、同压下,体积相同的气体,其摩尔质量与质量成正比
[示例] 同温同压下,下列有关相同体积的CO和CO2的说法正确的是　　　　(填序号)。
①质量相等　②密度相等　③分子数相等
④碳原子数相等　⑤电子数相等
【答案】 ③④
如图中左图是各种形状的酒瓶,其实其容积都是相同的,都是1 000 mL。右图是汽车上弹出的安全气囊,在发生事故的时候,里面充满气体,以防止乘车人员受到伤害。
探究　阿伏加德罗定律及其推论
问题1:相同温度下,哪种形状的酒瓶盛装的水多呢 为什么
提示:所有酒瓶盛装的水是一样多的。因为对液体而言,分子间的间距非常小,每个分子占据的空间相同。当容器容积相同时,容纳的分子数是相同的。
问题2:对于图中的安全气囊,假如其体积是相同的,现在检验其密封性。在相同温度、压强下,左边气囊充满了氮气,右边气囊充满了空气,哪一种充的气体分子数多呢 你能做出解释吗 请你试一试。
提示:一样多。因为当温度、压强一定时,任何气体分子间的间距是相同的,这样一个气体分子占据的空间是相同的。当气囊容积相同时,里面的气体分子数是一样多的。
问题3:在相同的温度、压强下,当左、右两个气囊分别充有1 mol、1.5 mol氮气时,其体积有什么关系
提示:左、右两个气囊所充有的氮气的体积之比为 2∶3,因为气体所处的温度、压强相同,故气体摩尔体积相同,其总体积之比等于其物质的量之比。
使用阿伏加德罗定律的四个注意事项
1.适用范围:任何气体,可以是单一气体,也可以是互不反应的混合气体。
2.定律中的同温、同压,不一定指在标准状况下;气体摩尔体积为22.4 L·mol-1只是一种特殊情况。
3.定律中包含四同(同温、同压、同体积、同物质的量),只要其中有任意三个相同,则必有第四个相同,即“三同定一同”;若只有两个相同,则另外两个必定成比例,即“二同定比例”。
4.也可以利用pV=nRT公式确定有关比例(式中R为常数,T为绝对温度)。
1.已知空气的摩尔质量约为 28.8 g·mol-1,下列气体可用如图所示的方法收集的是(　　)
A.Cl2 B.NH3
C.C3H10 D.SO2
【答案】 B
【解析】 由阿伏加德罗定律推论可知,同温同压下,气体的密度之比等于摩尔质量之比,Cl2的摩尔质量约为 71 g·mol-1,C3H10的摩尔质量约为 46 g·mol-1,SO2的摩尔质量约为
64 g·mol-1,均大于28.8 g·mol-1,则三者密度均大于空气密度,使用向上排空气法收集,故A、C、D不符合题意;NH3的摩尔质量约为 17 g·mol-1,小于 28.8 g·mol-1,其密度小于空气密度,使用向下排空气法收集,故B符合题意。
2.在同温同压下的两个容积相同的容器中,一个盛有HCl,另一个盛有H2和Cl2,两容器内的气体一定具有相同的(　　)
A.原子数 B.密度
C.质量 D.摩尔质量
【答案】 A
【解析】 根据阿伏加德罗定律,在同温同压下的两个容积相同的容器中,一个盛有HCl,另一个盛有H2和Cl2,两容器内的气体一定具有相同的分子数,由于HCl、H2、Cl2都是双原子分子,所以两容器内的气体一定具有相同的原子数,A符合题意。
3.回答下列问题。
(1)同温、同压下,同体积的氨气和硫化氢(H2S)气体的质量比为　　　　。
(2)同温、同压下,同质量的氨气和H2S体积比为　　 　　,其中含有的氢原子数目比为
　　　　。
(3)同温、同压下,若氨气和H2S的氢原子数相等,则它们的体积比为　　　　。
【答案】 (1)1∶2　(2)2∶1　 3∶1　(3)2∶3
【解析】 (1)由阿伏加德罗定律推论知,同温、同压下,同体积的氨气和硫化氢(H2S)气体具有相同的物质的量,再由m=nM知它们的质量比为摩尔质量之比,即17∶34=1∶2。
(2)设氨气和H2S的质量均为m,则物质的量之比为====,由阿伏加德罗定律推论知,同温、同压下,体积之比等于物质的量之比,为2∶1;其中含有的氢原子数目比为=。
(3)若氨气和H2S的氢原子数相等,即3n(NH3)=2n(H2S),则=,由阿伏加德罗定律推论知,同温、同压下,体积之比等于物质的量之比即为2∶3。
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命题解密与解题指导
情境解读:本题通过化学史实阿伏加德罗定律及其发现,结合所学知识考查阿伏加德罗定律的理解和应用以及物质的量相关公式的灵活应用。
素养立意:通过阿伏加德罗定律及物质的量相关公式的应用,培养证据推理与模型认知素养。
解题路径:先统一求出物质的量,再结合阿伏加德罗定律即可解决本题。]
阿伏加德罗的重大贡献,是他提出了一种分子假说:“同体积的气体,在相同的温度和压力时,含有相同数目的分子。”这一假说被称为阿伏加德罗定律。据所学知识回答下列问题。
Ⅰ.在标准状况下有①6.72 L甲烷,②3.01×1023个氯化氢分子,③13.6 g硫化氢,
④0.2 mol NH3。对这四种气体的关系按从小到大的顺序用序号填空。
(1)体积:　　　　　　　　　　。
(2)密度:　　　　　　　　　　。
(3)质量:　　　　　　　　　　。
(4)N(H):　　　　　　　　　　。
Ⅱ.(5)与17 g NH3所含有分子数相同的氧气的体积(标准状况)是　　 　　L,氧原子数是　　　　　　。
(6)3.65 g某气体在标准状况下的体积是2.24 L,则其摩尔质量是　　　　　　　　。
Ⅲ.CO和CO2的混合气体18 g,完全燃烧后测得CO2的体积为11.2 L(标准状况)。试回答下列问题。
(7)混合气体中CO的质量是　　　　　　。
(8)混合气体中CO2在标准状况下的体积是　　　　　　。
(9)混合气体在标准状况下的密度是　　　　　　(保留到小数点后3位)。
【答案】 Ⅰ.(1)④<①<③<②　(2)①<④<③<②　(3)④<①<③<②　(4)②<④<③<①
Ⅱ.(5)22.4　1.204×1024　(6)36.5 g·mol-1
Ⅲ.(7)7 g　(8)5.6 L　(9)1.607 g·L-1
【解析】 Ⅰ.①n(CH4)==0.3 mol;②n(HCl)==0.5 mol;③n(H2S)=
=0.4 mol;④n(NH3)=0.2 mol。在标准状况下,物质的量大的气体体积也大,四种气体的体积由小到大的顺序为④<①<③<②;密度的大小与摩尔质量成正比,故密度从小到大的顺序为①<④<③<②;据m=nM可知,质量从小到大的顺序为④<①<③<②;根据每种气体的物质的量及分子组成可知,氢原子数从小到大的顺序为②<④<③<①。
Ⅱ.(5)气体分子数相同,则物质的量相同。n(NH3)==1 mol,所以n(O2)=1 mol,则在标准状况下O2体积V(O2)=1 mol×22.4 L·mol-1=22.4 L,N(O)=2 mol×6.02×1023 mol-1=1.204×
1024。
(6)n===0.1 mol,M===36.5 g·mol-1。
Ⅲ.(7)设混合气体中CO的质量为x。
2CO+O22CO2
2×28 　　　2×44
x　　　 　
依题意可知,+(18 g-x)=×44 g·mol-1,解得x=7 g。
(8)V(CO2)=×22.4 L·mol-1=5.6 L。
(9)由CO～CO2可知,原混合气体为11.2 L,则 ρ混=≈1.607 g·L-1。
课时作业
对点训练
知识点一　气体的摩尔体积
1.在室温时,2 mol H2的体积大小主要取决于(　　)
A.氢气所含分子数
B.氢气所处环境的压强
C.氢气的质量
D.氢气的密度
【答案】 B
【解析】 气体体积取决于物质的量和其所处环境的温度、压强,H2的物质的量为2 mol,又知温度为室温,故其体积主要取决于压强。
2.下列说法正确的是(　　)
A.1 mol O2和1 mol N2所占有的体积都约为22.4 L
B.标准状况下,22.4 L由N2、N2O组成的混合气体中所含有的N的物质的量约为2 mol
C.在标准状况下,1 mol H2和1 mol H2O所占有的体积都约为22.4 L
D.H2的气体摩尔体积约为22.4 L
【答案】 B
【解析】 物质的量相同的情况下,影响气体体积的因素主要是微粒间的距离,这种距离与温度、压强有关,未指明气体所处状况,无法确定气体体积大小,A错误;标准状况下,气体摩尔体积约为 22.4 L/mol,所以在标准状况下由N2和N2O组成的22.4 L混合气体的物质的量约为1 mol,又由于N2和N2O的每个分子都含有2个氮原子,故其所含有的氮原子的物质的量约为2 mol,B正确;标准状况下,水不是气态,不能用气体摩尔体积进行计算,C错误;标准状况下,H2的气体摩尔体积约是 22.4 L/mol,D错误。
3.丙烷(C3H8)是一种有机化合物,标准状况下为无色、无味的气体,常用作冷冻剂、内燃机燃料等。下列关于丙烷的说法正确的是(　　)
A.1 mol C3H8的体积为22.4 L
B.常温常压下,11.2 L C3H8的物质的量为 0.5 mol
C.5 L C3H8和5 L CO2的质量相等
D.丙烷在标准状况下的密度约为1.96 g·L-1
【答案】 D
【解析】 未指明C3H8所处的状况,无法计算其体积,A项错误;常温常压下,Vm不是
22.4 L·mol-1,B项错误;未指明气体所处的状况,无法计算其物质的量,也无法比较其质量,C项错误;根据M=ρVm可得,ρ==≈1.96 g·L-1,D项正确。
4.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)在一定温度和压强下,0.4 mol某气体的体积为9.8 L,则该条件下的气体摩尔体积为
　　　　　　　　　　　。
(2)6.72 L(标准状况)CO与一定量的Fe2O3恰好完全反应,生成Fe的质量为　　　g。
(3)某气体氧化物的化学式为RO2,在标准状况下,1.28 g该氧化物的体积为 448 mL,则该氧化物的摩尔质量为　　　　　　,R的相对原子质量为　　　　。
(4)在标准状况下,1.7 g NH3与　　　L H2S气体含有的氢原子数相同。
(5)在标准状况下,NH3与CH4组成的混合气体的平均密度为0.75 g·L-1,该混合气体的平均摩尔质量为　　　　　　。
【答案】 (1)24.5 L·mol-1　(2)11.2　
(3)64 g·mol-1　32　(4)3.36　(5)16.8 g·mol-1
【解析】 (1)在一定温度和压强下,0.4 mol某气体的体积为9.8 L,则气体摩尔体积Vm==
=24.5 L·mol-1。
(2)一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成二氧化碳和铁,反应的化学方程式为3CO+
Fe2O33CO2+2Fe,在标准状况下6.72 L CO的物质的量为=0.3 mol,由化学方程式可知,反应生成铁的质量为 0.3 mol××56 g·mol-1=11.2 g。
(3)在标准状况下,448 mL RO2的物质的量为=0.02 mol,则该氧化物的摩尔质量为=64 g·mol-1;RO2的摩尔质量在数值上与相对分子质量相等,则R的相对原子质量为32。
(4)1个氨分子含有3个氢原子,1个硫化氢分子含有 2个氢原子,由氨分子和硫化氢分子的氢原子个数相等可得×3=×2,解得V=3.36 L。
(5)在标准状况下,由NH3与CH4组成的混合气体的平均密度为0.75 g·L-1可知,混合气体的平均摩尔质量M=22.4 L·mol-1×0.75 g·L-1=16.8 g·mol-1。
知识点二　阿伏加德罗定律及推论
5.1811年,阿伏加德罗在大量实验基础上得出结论:同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。根据这个结论,下列叙述不正确的是(　　)
A.同温同压下,等质量的氮气和一氧化碳体积相同
B.同温同压下,等体积的两种气体原子数不一定相等
C.同温同压下,气体的体积与分子数成正比
D.两种分子数和体积都相等的气体,所处的温度和压强一定相同
【答案】 D
【解析】 氮气、CO的摩尔质量均为28 g/mol,根据n=可知,等质量的氮气、CO的物质的量相等,相同条件下,气体体积之比等于其物质的量之比,故两者的体积相等,A正确;同温同压下,相同体积的两种气体,它们的物质的量必相等,但构成分子的原子数不一定相同,故原子数不一定相等,B正确;同温同压下,气体体积与气体分子的分子数成正比,C正确;根据pV=nRT,两种分子数和体积都相等的气体,所处的温度和压强可以均不相同,D不正确。
6.同温同压下,将等质量的Cl2、SO2、O2、H2S四种气体分别充入四个气球中,其中是充有Cl2的气球是(　　)
A　　 　 B　　 　 C　　 　 D
【答案】 D
【解析】 根据pV=RT可知,在同温同压下,等质量的Cl2、SO2、O2、H2S四种气体所占的体积大小与其摩尔质量成反比,即摩尔质量越大,气体所占的体积越小。Cl2、SO2、O2、H2S的摩尔质量分别为71 g/mol、64 g/mol、32 g/mol、34 g/mol,则Cl2的摩尔质量最大,在同温同压下体积最小。
7.关于同温同压下,体积相等的CO、N2、C2H2三种气体,下列说法正确的是(　　)
A.质量之比为1∶1∶1
B.物质的量之比为14∶14∶13
C.分子数之比为13∶13∶14
D.原子个数之比为1∶1∶2
【答案】 D
【解析】 根据阿伏加德罗定律,同温同压下,等体积的气体物质的量相等,故CO、N2、C2H2三种气体物质的量相等。CO、N2、C2H2三种气体质量之比为14∶14∶13,A错误;CO、N2、C2H2三种气体物质的量之比为1∶1∶1,B错误;CO、N2、C2H2三种气体分子数之比为1∶1∶1,C错误;CO、N2、C2H2三种气体原子个数之比为1∶1∶2,D正确。
8.现有相同温度下0.1 mol SO2和0.2 mol O2两种气体,下列有关说法正确的是(　　)
A.两种气体质量不相等
B.体积比:V(SO2)∶V(O2)=1∶2
C.分子数目比:N(SO2)∶N(O2)=1∶2
D.两种气体中所含氧原子物质的量相等
【答案】 C
【解析】 0.1 mol SO2的质量为0.1 mol×64 g/mol=6.4 g,0.2 mol O2的质量为0.2 mol×
32 g/mol=6.4 g,两种气体质量相等,A错误;同温同压下,气体的体积比等于物质的量之比,
V(SO2)∶V(O2)=n(SO2)∶n(O2)=1∶2,题干中只涉及温度相同,未说明压强,故 V(SO2)∶
V(O2)=1∶2 不一定成立,B错误;由N=nNA可知,分子数目比等于物质的量之比,N(SO2)∶
N(O2)=1∶2,C正确;0.1 mol SO2中含有0.2 mol氧原子,0.2 mol O2中含有0.4 mol氧原子,D错误。
9.一个密闭容器,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,隔板处于如图所示位置(保持温度不变),下列说法不正确的是(　　)
A.左侧与右侧原子数之比为4∶1
B.右侧CO的质量为7 g
C.右侧气体密度是相同条件下氢气密度的28倍
D.保持温度不变,若改变右侧CO的充入量而使隔板处于容器正中间,则应再充入
0.75 mol CO
【答案】 C
【解析】 左右两侧气体温度、压强相同,气体体积之比等于气体分子物质的量之比,左右两侧体积之比为4∶1,则左右两侧气体分子物质的量之比为4∶1,左侧N2物质的量为
1 mol,右侧CO物质的量为×1 mol=0.25 mol,气体分子数与气体分子物质的量成正比,则左侧与右侧分子数之比为 4∶1。每个氮气分子、一氧化碳分子均含有2个原子,故左侧与右侧原子数之比为4∶1,A项正确;右侧CO的质量m=n×M=28 g·mol-1×0.25 mol=7 g,B项正确;同温同压下,气体密度之比等于气体摩尔质量之比,则右侧气体密度是相同条件下氢气密度的14倍,C项错误;同温同压下,气体体积之比等于气体分子物质的量之比,隔板处于容器正中间时,左右两侧气体的物质的量相等,则需要再充入CO的物质的量为
1 mol-0.25 mol=0.75 mol,D项正确。
综合应用
10.下列说法中不正确的是(　　)
A.1 mol氧气中含有1.204×1024个氧原子,在标准状况下约占有体积22.4 L
B.1 mol臭氧和1.5 mol氧气含有相同的氧原子数
C.在常温常压下,11.2 L N2含有的分子数为 0.5NA
D.等物质的量的干冰和葡萄糖(C6H12O6)中所含碳原子数之比为1∶6,氧原子数之比为 1∶3
【答案】 C
【解析】 1 mol氧气含有2 mol 氧原子,个数为1.204×1024,标准状况下1 mol氧气的体积约为22.4 L,A正确;1 mol 臭氧和1.5 mol氧气含有的氧原子都是3 mol,故两者含有的氧原子数相同,B正确;在常温常压下,气体摩尔体积不是 22.4 L/mol,11.2 L N2的物质的量不是0.5 mol,C错误;1个二氧化碳分子中含有1个碳原子、2个氧原子,1个葡萄糖分子中含有6个碳原子、6个氧原子,等物质的量的干冰和葡萄糖中所含碳原子数之比为1∶6,氧原子数之比为1∶3,D正确。
11.如图表示1 g O2和1 g X 气体在相同容积的密闭容器中压强(p)与温度(T)的关系,则X气体可能是(　　)
A.C2H4 B.CO2 C.HCl D.SO2
【答案】 A
【解析】 相同体积、温度下,相同质量的不同气体,根据 pV=RT可知,其压强与摩尔质量成反比,由题图知,相同温度下X的压强比氧气大,则X的摩尔质量比氧气小。C2H4的摩尔质量为28 g/mol,CO2的摩尔质量为44 g/mol,HCl的摩尔质量为36.5 g/mol,SO2的摩尔质量为64 g/mol,故选A。
12.当SO2和SO3的氧原子个数之比为1∶1时,下列两者的比例关系正确的是(　　)
A.物质的量之比为2∶3
B.质量之比为6∶5
C.原子个数之比为8∶9
D.硫原子个数之比为1∶1
【答案】 B
【解析】 当SO2和SO3的氧原子个数之比为1∶1时,物质的量之比为3∶2,质量之比为(3×64)∶(2×80)=6∶5,原子个数之比为(3×3)∶(2×4)=9∶8,硫原子个数之比为3∶2,B正确。
13.在标准状况下,用m g的CH4、CO2、O2、SO2四种气体分别吹出四个体积大小不同的气球(如图),下列说法中正确的是(　　)
A.气球①中装的是CH4
B.气球①和气球③中气体分子数相等
C.气球①和气球④中气体物质的量之比为4∶1
D.气球③和气球④中气体密度之比为 2∶1
【答案】 D
【解析】 根据n=,V=n·Vm,则气体体积与摩尔质量成反比,因此气球①中装的是SO2,故A错误;在标准状况下,根据V=n·Vm可知,气球①中气体分子数比气球③中气体分子数少,故B错误;气球①装的是SO2,气球④装的是CH4,根据n=,气球①和气球④中气体物质的量之比为1∶4,故C错误;气球③装的是O2,气球④装的是CH4,在标准状况下,根据密度之比等于摩尔质量之比,因此气球③和气球④中气体密度之比为 2∶1,故D正确。
14.物质的量是高中化学常用的物理量,设NA为阿伏加德罗常数的值,请完成以下有关
计算。
(1)0.25 mol CH4在标准状况下的体积为　　　L,0.25 mol CH4含有　　　　个氢原子。
(2)同温同压下,等体积的O2和O3所含分子个数比为　　　　,原子个数比为　　　　,密度比为　　　　。
(3)在9.5 g某二价金属的氯化物中含有0.2 mol Cl-,此氯化物的摩尔质量为　　　　,该金属元素的相对原子质量为　　　　。
(4)若a g某气体中含有的分子数为b,则c g 该气体在标准状况下的体积是　　　　。
【答案】 (1)5.6　6.02×1023 (或NA)　(2) 1∶1
2∶3　2∶3　(3)95 g·mol-1　24　(4) L
【解析】 (1)0.25 mol CH4在标准状况下的体积为 0.25 mol×22.4 L/mol=5.6 L,0.25 mol CH4含有的氢原子数为0.25 mol×4×6.02×1023 mol-1=6.02×1023。
(2)同温同压下,气体体积比等于分子数比,密度比等于摩尔质量比,所以同温同压下,等体积的O2和O3所含分子个数比为1∶1,原子个数比为2∶3,密度比为 2∶3。
(3)某二价金属的氯化物中含有0.2 mol Cl-,则该氯化物的物质的量为0.1 mol,由M==
=95 g/mol,该金属元素的相对原子质量为95-71=24。
(4)a g该气体的物质的量为mol,该气体的摩尔质量为 g/mol= g/mol,则c g该气体在标准状况下的体积为×22.4 L/mol= L。(共37张PPT)
第1课时　物质的量
第二单元　物质的化学计量
1.通过物质的量相关知识的学习,能基于物质的量认识物质组成及变化,能说出物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔质量的含义,能推导其相互关系。2.通过学习物质的量、摩尔质量、阿伏加德罗常数之间的相互关系,能进行简单的计算。
物质的量
学习任务一
1.物质的量
物质的量是国际单位制中的 之一,符号为 。
2.物质的量的单位——摩尔
基本物理量
n
6.02×1023
mol
分子
原子
离子
3.阿伏加德罗常数
6.02×1023
NA
mol-1
4.物质的量(n)、微粒数(N)和阿伏加德罗常数(NA)之间的关系:N=n·NA。
[示例] (1)2 mol H2O中含　　mol H、　　mol O。
(2)2 mol O2与1 mol H2SO4所含O的物质的量　　　(填“相等”或“不相等”)。
(3)1 mol OH-含　　　　　　个原子、　　　　 　个质子、　　　 　个电子。
4
2
相等
1.204×1024
5.418×1024
6.02×1024
摩尔源自拉丁文moles,原意为大量、堆积,是在1971年第14届国际计量大会上确定增加的国际单位制(SI)的第七个基本单位。关于摩尔的定义有如下两段规定:“摩尔是一系统的物质的量,该系统中所包含的基本单元数与
0.012 kg 12C的原子数目相等。”“在使用摩尔时应予以指明基本单元,它可以是原子、分子、离子、电子及其他微粒,或是这些微粒的特定组合。”国际计量大会通过决议,将1摩尔定义为“精确包含6.022 140 76×1023个原子或分子等基本单元的系统的物质的量”。与此同时修改了阿伏加德罗常数为6.022 140 76×1023 mol-1。
探究1　物质的量及单位
问题1:物质的量就是微粒的个数吗 所有物质的数目都可以用物质的量来描述吗
提示:物质的量是表示一定数目的微粒集合体,不是微粒的个数;不可以,物质的量只是用来描述微观粒子,如分子、原子、离子、电子、质子、中子等所有微观粒子及它们的特定组合,不能用于描述宏观物质。
问题2:摩尔是国际单位制中的基本物理量吗
提示:物质的量是国际单位制中的基本物理量之一,摩尔是物质的量的单位。
问题3:“1 mol CO2中含有2 mol氧和1 mol碳”,该说法是否正确
提示:错误,物质的量指代要明确,应为1 mol CO2中含有2 mol氧原子和1 mol碳原子。
探究2　阿伏加德罗常数
问题4:阿伏加德罗常数是一个准确的数值吗
提示:阿伏加德罗常数(NA)是一个物理量,其单位是mol-1,而不是纯数值。其精确值是 0.012 kg 12C中含有的原子数,NA近似为6.02×1023 mol-1。
(1)物质的量的单位是摩尔,只用于表示微观粒子的多少,不适合表示宏观物质的数量。在使用物质的量表示物质时,必须具体指明微粒的种类。如
1 mol氢的表述是错误的,没有指明微观粒子的种类。
(2)NA近似为6.02×1023mol-1,使用时要注意区分微粒之间的差别,如1 mol O2中的分子数为NA,而1 mol O2中的氧原子数为2NA、电子数为16NA。
(3)考查一定物质的量的物质中含有多少微粒(如分子、原子、质子、电子等),注意看清微粒的种类,常涉及稀有气体He、Ne等单原子分子,N2、O2等双原子分子,O3等多原子分子。
归纳拓展
1.下列各物质中所含氢原子最多的是(　　)
A.0.1 mol NH4Cl
B.0.1 mol NH4HCO3
C.0.2 mol H2
D.0.2 mol H3PO4
D
【解析】 0.1 mol NH4Cl中含有0.4 mol氢原子,0.1 mol NH4HCO3中含0.5 mol氢原子,0.2 mol H2中含有 0.4 mol 氢原子,0.2 mol H3PO4中含0.6 mol氢原子,则所含氢原子最多的是0.2 mol H3PO4,D符合题意。
2.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.1 mol H2含氢原子数为NA
B.1 mol N2和NA个CO2所含的原子数相同
C.1 mol H3PO4含氢原子数为3NA
D.0.1 mol C所含的电子数为1.2NA
C
【解析】 1 mol H2含2NA个氢原子,A项错误;1 mol N2含2NA个氮原子,NA个CO2含NA个碳原子、2NA个氧原子,共3NA个原子,B项错误;1 mol H3PO4含3NA个氢原子,C项正确;0.1 mol C含0.6NA个电子,D项错误。
3.下列各组物质所含氧原子的物质的量相同的是(　　)
A.0.3 mol O2和0.3 mol H2O
B.6.02×1023个CO2与0.1 mol KMnO4
C.0.1 mol CuSO4·5H2O和0.1 mol C6H12O6
D.0.1 mol H2SO4和0.4NA个H2O
D
【解析】 0.3 mol O2含有0.6 mol氧原子,0.3 mol H2O含有0.3 mol氧原子,A项不符合题意;6.02×1023个CO2约含2 mol氧原子,0.1 mol KMnO4含有
0.4 mol氧原子,B项不符合题意;0.1 mol CuSO4·5H2O含有0.9 mol氧原子,
0.1 mol C6H12O6含有0.6 mol氧原子,C项不符合题意;0.1 mol H2SO4含有0.4 mol氧原子,0.4NA个H2O含有0.4 mol氧原子,D项符合题意。
摩尔质量
学习任务二
1.摩尔质量
2.物质的质量(m)、物质的量(n)和摩尔质量(M)之间存在的关系: 。
m=n·M
M
g·mol-1
相对原子质量
相对分子质量
物质的量
2 mol
1 mol
2 mol
对比下列物质的相对原子(分子或离子)质量与摩尔质量的关系。
探究　摩尔质量
问题1:什么是摩尔质量 摩尔质量与相对分子质量(或相对原子质量)是否
等同
提示:摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量;不等同,摩尔质量与相对分子质量(或相对原子质量)是两个不同的概念,前者单位是g·mol-1,后者单位是1,故两者不能等同。
问题2:观察上述数据,总结摩尔质量数值与相对分子质量(或相对原子质量)有怎样的关系 摩尔质量与物质的多少有关吗
提示:当物质的质量以克为单位时,两者在数值上相等;摩尔质量与物质的多少无关,对于指定物质,其摩尔质量是一个定值,不随该物质的多少而发
生变化。
问题3:物质的量、质量和摩尔质量之间有怎样的关系
摩尔质量——“四性”
归纳拓展
(1)等值性:摩尔质量以g·mol-1作单位时,在数值上与其相对分子质量(或相对原子质量)相等。
(2)近似性:由于电子的质量非常小,所以离子的摩尔质量以g·mol-1为单位时,其数值近似等于相对原子质量,如Na和Na+的摩尔质量都为23 g·mol-1。
归纳拓展
(3)确定性:对于指定的物质来说,其摩尔质量的值是一个定值,不随物质的物质的量的多少而改变。如2 mol H2O的摩尔质量与1 mol H2O的摩尔质量是相同的。
(4)混合性:对于混合物来说,只要其组成一定,1 mol 该混合物的质量在数值上与该混合物的平均摩尔质量相等。
题点一　摩尔质量的概念
1.下列说法中正确的是(　　)
A.摩尔质量在数值上等于该物质的相对分子(原子)质量
B.2 mol H2O的摩尔质量是36 g·mol-1
C.CO2的摩尔质量是44 g
D
D
题点二　与物质的量有关的计算
3.147 g H2SO4的物质的量是　　　　;0.5 mol H2SO4的质量是　　g,其中含有　 mol H,含有　 mol O;2 mol H2SO4中含有硫酸分子数为　 　　个,含氢原子数为　　　 个。
1.5 mol
49
1
2
1.204×1024
2.408×1024
4.设NA为阿伏加德罗常数的值,计算下列物质的摩尔质量。
(1)已知氨气的相对分子质量为17,则氨气的摩尔质量为　　　　　　。
(2)1.28 g某气体含有的分子数目为1.204×1022,则该气体的摩尔质量为
　　　　　　。
(3)已知一个铁原子的质量为b g,则铁的摩尔质量为　　　　　　。
(4)已知a g某气体中含分子数为b,则该气体的摩尔质量为　　　　　　。
17 g·mol-1
64 g·mol-1
bNA g·mol-1
归纳拓展
摩尔质量的计算方法
知识整合
天然气水合物(CH4·8H2O)又称“可燃冰”,广泛分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,是由天然气与水在高压、低温条件下形成的类冰状的结晶物质,遇火即可燃烧,是未来的重要能源之一。按要求回答下列有关甲烷的问题。
(1)在可燃冰中,CH4的摩尔质量为　　　 　,H2O的摩尔质量为　　 　　,其质量比为　　　　。
16 g·mol-1
18 g·mol-1
1∶9
【解析】 (1)CH4的摩尔质量为16 g·mol-1,H2O的摩尔质量为18 g·mol-1,质量比为(1 mol×16 g·mol-1)∶(8 mol×18 g·mol-1)=1∶9。
(2)16.0 g可燃冰中含有　　 　　个CH4·8H2O分子,含有氢原子的物质的量为　　　　　。
6.02×1022
2 mol
【解析】(2)CH4·8H2O的摩尔质量为160 g·mol-1,所以 16.0 g 可燃冰的物质的量为 0.1 mol,含有6.02×1022个CH4·8H2O分子,含有氢原子的物质的量为0.1 mol×(4+16)=2 mol。
3.01×1024
4.816×1024
1.204×1023
(4)3.4 g NH3与　　　　 个可燃冰所含分子数相同,此时两分子中所含氢原子的质量比为　　　　。
3∶20
(5)在可燃冰开采过程中如有泄漏,释放出的甲烷扩散到大气中,会增强地球的温室效应。写出一种同甲烷一样会增强温室效应的气体:　　　　。
CO2
【解析】 (5)CO2也是温室气体。
命题解密与解题指导
情境解读:通过引入可燃冰素材,增强环境保护和合理开发、利用资源的意识,增强社会责任感。结合有关化学知识,考查物质的量的有关计算。
素养立意:通过对可燃冰组成的分析,能从元素、原子和分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化,并进行相关的计算,培养宏观辨识与微观探析及证据推理与模型认知素养;通过引入的可燃冰素材,提高环保意识,培养科学态度与社会责任素养。
思路点拨:熟悉物质的量的相关概念及求算物质的量的相关公式即可解决本题。(共47张PPT)
第2课时　气体摩尔体积
1.通过宏观和微观相结合的角度认识影响物质体积大小的因素,能理解气体摩尔体积的含义及影响因素。2.理解气体摩尔体积的含义,能够利用物质的量、气体摩尔体积、标准状况下气体的体积三者之间的关系,进行简单的计算。3.通过阿伏加德罗定律,能推导出阿伏加德罗定律的有关推论,能用阿伏加德罗定律及其推论解决简单问题。
气体的摩尔体积
学习任务一
1.物质的聚集状态
(1)宏观物质的聚集状态:如气态、 态、 态。
(2)从微观上考察,物质是 、 或 的聚集体。
液
固
原子
分子
离子
2.影响物质体积的因素
(1)物质体积大小的影响因素。
(2)微粒数目相同时物质体积的关系。
不同
相同
3.气体摩尔体积
Vm
L·mol-1
温度
压强
273 K
101 kPa
22.4 L·mol-1
22.4 L
[示例] 标准状况下,1 mol氢气和氮气的混合气体的体积约为　　　　。
根据表格中的数据思考下列问题。
状态 物质 密度 1 mol该物质的质量 1 mol该物质的体积
固态 Fe 7.86 g·cm-3 (20 ℃) 56 g 7.12 cm3
Al 2.70 g·cm-3 (20 ℃) 27 g 10 cm3
液态 H2O 0.998 g·cm-3 (20 ℃) 18 g 18.04 cm3
H2SO4 1.83 g·cm-3 (20℃) 98 g 53.55 cm3
气态 O2 1.429 g·L-1 (0 ℃、101 kPa) (标准状况) 32 g 22.39 L
H2 0.089 9 g·L-1 (0 ℃、101 kPa) (标准状况) 2.016 g 22.42 L
探究1　1 mol不同状态的物质体积的关系
问题1:在相同温度和压强下,1 mol固态或液态的体积相同吗 为什么
提示:1 mol固态物质或液态物质的体积是不同的;微粒之间的距离很小,虽然所含微粒数目相同,但微粒的大小不同。
问题2:在相同温度和压强时,1 mol不同的气态物质体积相同吗 为什么
提示:近似相同;对气态物质来说,微粒之间的距离要比微粒本身的直径大很多倍,当微粒数相同时,气态物质体积的大小则主要取决于气体微粒间的距离。在温度和压强一定时,微粒间的距离近似相等,所以在相同温度和压强下,任何具有相同微粒数的气体都具有大致相同的体积。
探究2　气体摩尔体积
问题3:只有标准状况下才有气体摩尔体积吗
提示:任何状况下均有气体摩尔体积,只是数值大小不同。
问题4:如果当1 mol气体的体积约是 22.4 L 时,一定是标准状况下吗 为什么
提示:不一定;因为影响气体的体积的因素是温度、压强两个条件,非标准状况下,1 mol气体的体积也可能是22.4 L。
“Vm=22.4 L·mol-1”的使用条件及其应用
1.使用“Vm=22.4 L·mol-1”应注意的问题
归纳拓展
(1)忽视外界条件是标准状况,如常温、常压下,1 mol H2的体积不是22.4 L。
(2)忽视研究对象是气体,如标准状况下,H2O、酒精等不是气体。
(3)将1 mol气体的体积与气体摩尔体积的单位混淆,前者单位为L,后者单位为 L·mol-1。
2.标准状况下,气体摩尔体积的相关计算
归纳拓展
题点一　影响物质体积的因素
1.压强一定的条件下,决定气体分子间的平均距离的是(　　)
A.温度 B.气体的摩尔质量
C.气体分子的质量 D.气体分子的大小
A
【解析】 决定气体分子间的平均距离的因素有温度和压强,当压强一定时,决定气体分子间的平均距离的因素就是温度,A正确。
2.下列关于决定物质体积的因素的说法不正确的是(　　)
A.物质的体积取决于微粒数目、微粒大小和微粒间距
B.同温同压下,1 mol任何物质所占有的体积均相同
C.相同条件下,分子数相同的任何气体都具有相同体积
D.液体汽化后体积膨胀主要原因是微粒之间的距离增大
B
【解析】 固体和液体的体积大小取决于微粒数目、微粒大小,气体物质的体积取决于微粒数目、微粒间距,A正确;同温同压下,1 mol气体的体积相同,但固体和液体不一定相同,B错误;气体物质的体积取决于微粒数目、微粒间距,相同条件下,不同气体的微粒间距相同,所以分子数相同的任何气体都具有相同体积,C正确;液体汽化为物理变化,汽化后体积膨胀主要原因是微粒之间距离增大,D正确。
3.下列关于物质的体积的说法正确的是(　　)
A.1 mol固体或液体的体积主要取决于微粒间的距离
B.固体和液体的微粒间的空隙很小,因此不能被压缩
C.气态物质微粒间的距离较大,因此气体的体积取决于气体分子间的距离
D.气体的体积受温度和压强的影响较大,固体或液体的体积受温度和压强的影响较小
D
【解析】 固体和液体的体积主要取决于微粒的数目和大小,A错误;固体和液体的空隙很小,不易被压缩,不是不能被压缩,B错误;气体的体积取决于微粒数目和微粒间的距离,C错误。
题点二　气体摩尔体积
4.下列说法正确的是(　　)
①标准状况下,6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L
②0.5 mol H2所占体积为11.2 L
③标准状况下,1 mol酒精的体积为22.4 L
④标准状况下,28 g CO与N2的混合气体的体积约为22.4 L
⑤各种气体的气体摩尔体积都约为 22.4 L·mol-1
A.①③⑤ B.④ C.②③④ D.①④
B
【解析】 ①标准状况下,6.02×1023个分子物质的量为1 mol,但不能确定该物质的状态是否为气体,无法判断所占的体积是否约为22.4 L,错误;②氢气所处状况未知,无法计算其体积,错误;③标准状况下,酒精不是气体,无法计算其体积,错误;④标准状况下,28 g CO与N2的混合气体物质的量为 1 mol,气体体积约为22.4 L,正确;⑤影响气体摩尔体积的因素有温度、压强,气体所处的状态不确定,气体摩尔体积不一定是22.4 L·mol-1,错误。
5.1 g氮气所占有的体积为V L,则氮气的气体摩尔体积为(　　)
B
6.按要求回答下列问题。
(1)在标准状况下,0.5 mol H2和O2混合气的体积约是　　　　。
(2)在标准状况下,2 mol CO2的体积为　　　　,质量为　　　　。
(3)含1.806×1023个分子的N2,在标准状况下的体积是　　　　。
(4)在标准状况下,体积为11.2 L的CO2的物质的量为　　 　、质量为　　 ,
其所含原子的总数是　　　 　个。
(5)128 g O2含　 　　　个O2分子,在标准状况下的体积为　　　　。
11.2 L
44.8 L
88 g
6.72 L
0.5 mol
22 g
9.03×1023
2.408×1024
89.6 L
阿伏加德罗定律及推论
学习任务二
1.阿伏加德罗定律
2.阿伏加德罗定律的推论
正比
正比
正比
正比
[示例] 同温同压下,下列有关相同体积的CO和CO2的说法正确的是　 　(填序号)。
①质量相等　②密度相等　③分子数相等 ④碳原子数相等　⑤电子数相等
③④
如图中左图是各种形状的酒瓶,其实其容积都是相同的,都是1 000 mL。右图是汽车上弹出的安全气囊,在发生事故的时候,里面充满气体,以防止乘车人员受到伤害。
探究　阿伏加德罗定律及其推论
问题1:相同温度下,哪种形状的酒瓶盛装的水多呢 为什么
提示:所有酒瓶盛装的水是一样多的。因为对液体而言,分子间的间距非常小,每个分子占据的空间相同。当容器容积相同时,容纳的分子数是相同的。
问题2:对于图中的安全气囊,假如其体积是相同的,现在检验其密封性。在相同温度、压强下,左边气囊充满了氮气,右边气囊充满了空气,哪一种充的气体分子数多呢 你能做出解释吗 请你试一试。
提示:一样多。因为当温度、压强一定时,任何气体分子间的间距是相同的,这样一个气体分子占据的空间是相同的。当气囊容积相同时,里面的气体分子数是一样多的。
问题3:在相同的温度、压强下,当左、右两个气囊分别充有1 mol、1.5 mol氮气时,其体积有什么关系
提示:左、右两个气囊所充有的氮气的体积之比为 2∶3,因为气体所处的温度、压强相同,故气体摩尔体积相同,其总体积之比等于其物质的量之比。
使用阿伏加德罗定律的四个注意事项
1.适用范围:任何气体,可以是单一气体,也可以是互不反应的混合气体。
2.定律中的同温、同压,不一定指在标准状况下;气体摩尔体积为22.4 L·mol-1只是一种特殊情况。
3.定律中包含四同(同温、同压、同体积、同物质的量),只要其中有任意三个相同,则必有第四个相同,即“三同定一同”;若只有两个相同,则另外两个必定成比例,即“二同定比例”。
4.也可以利用pV=nRT公式确定有关比例(式中R为常数,T为绝对温度)。
归纳拓展
1. 已知空气的摩尔质量约为 28.8 g·mol-1,下列气体可用如图所示的方法收集的是(　　)
A.Cl2 B.NH3
C.C3H10 D.SO2
B
【解析】 由阿伏加德罗定律推论可知,同温同压下,气体的密度之比等于摩尔质量之比,Cl2的摩尔质量约为 71 g·mol-1,C3H10的摩尔质量约为 46 g·mol-1,
SO2的摩尔质量约为 64 g·mol-1,均大于28.8 g·mol-1,则三者密度均大于空气密度,使用向上排空气法收集,故A、C、D不符合题意;NH3的摩尔质量约为
17 g·mol-1,小于 28.8 g·mol-1,其密度小于空气密度,使用向下排空气法收集,故B符合题意。
2.在同温同压下的两个容积相同的容器中,一个盛有HCl,另一个盛有H2和Cl2,两容器内的气体一定具有相同的(　　)
A.原子数 B.密度
C.质量 D.摩尔质量
A
【解析】 根据阿伏加德罗定律,在同温同压下的两个容积相同的容器中,一个盛有HCl,另一个盛有H2和Cl2,两容器内的气体一定具有相同的分子数,由于HCl、H2、Cl2都是双原子分子,所以两容器内的气体一定具有相同的原子数,A符合题意。
3.回答下列问题。
(1)同温、同压下,同体积的氨气和硫化氢(H2S)气体的质量比为　　　　。
1∶2
【解析】 (1)由阿伏加德罗定律推论知,同温、同压下,同体积的氨气和硫化氢(H2S)气体具有相同的物质的量,再由m=nM知它们的质量比为摩尔质量之比,即17∶34=1∶2。
(2)同温、同压下,同质量的氨气和H2S体积比为　　　,其中含有的氢原子数目比为　　　　。
2∶1
3∶1
(3)同温、同压下,若氨气和H2S的氢原子数相等,则它们的体积比为　　　　。
2∶3
知识整合
阿伏加德罗的重大贡献,是他提出了一种分子假说:“同体积的气体,在相同的温度和压力时,含有相同数目的分子。”这一假说被称为阿伏加德罗定律。据所学知识回答下列问题。
Ⅰ.在标准状况下有①6.72 L甲烷,②3.01×1023个氯化氢分子,③13.6 g硫化氢,④0.2 mol NH3。对这四种气体的关系按从小到大的顺序用序号填空。
(1)体积:　　　　　　　。
(2)密度:　　　　　　　。
(3)质量:　　　　　　　。
(4)N(H):　　　　　　　。
④<①<③<②
①<④<③<②
④<①<③<②
②<④<③<①
Ⅱ.(5)与17 g NH3所含有分子数相同的氧气的体积(标准状况)是　　　L,氧原子数是　　　　　　。
22.4
1.204×1024
(6)3.65 g某气体在标准状况下的体积是2.24 L,则其摩尔质量是　　　　　　。
36.5 g·mol-1
Ⅲ.CO和CO2的混合气体18 g,完全燃烧后测得CO2的体积为11.2 L(标准状况)。试回答下列问题。
(7)混合气体中CO的质量是　　　　　　。
7 g
(8)混合气体中CO2在标准状况下的体积是　　　　　　。
5.6 L
(9)混合气体在标准状况下的密度是　　　　　　(保留到小数点后3位)。
1.607 g·L-1
命题解密与解题指导
情境解读:本题通过化学史实阿伏加德罗定律及其发现,结合所学知识考查阿伏加德罗定律的理解和应用以及物质的量相关公式的灵活应用。
素养立意:通过阿伏加德罗定律及物质的量相关公式的应用,培养证据推理与模型认知素养。
解题路径:先统一求出物质的量,再结合阿伏加德罗定律即可解决本题。

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