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第6讲　物质的量　气体摩尔体积
[目标速览]　1.了解物质的量(n)及其单位摩尔(mol)、摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数(NA)的含义。2.能根据微粒(原子、分子、离子等)物质的量、数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。
微考点　核心突破
考点1　物质的量
　
知|识|梳|理
1.物质的量
(1)物质的量(n)。
物质的量是表示含有____________________的物理量,单位为________________。
(2)物质的量的规范表示方法。
(3)阿伏加德罗常数(NA)。
________任何粒子的粒子数叫阿伏加德罗常数,其数值约为________,单位为________。公式:NA=。
2.摩尔质量(M)
(1)摩尔质量是________________的物质所具有的质量,单位是________。公式:M=。
(2)数值:以________为单位时,任何粒子的摩尔质量在数值上都等于该粒子的___________________________________________________________。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.摩尔是表示物质的量多少的基本物理量。(　　)
2.物质的量就是1 mol物质的质量。(　　)
3.0.012 kg 12C中约含有6.02×1023个碳原子。(　　)
4.1 mol H2O中含有2 mol氢和1 mol氧。(　　)
5.氢氧化钠的摩尔质量是40 g。(　　)
6.2 mol水的摩尔质量是1 mol水的摩尔质量的2倍。(　　)
知|识|拓|展
1.三点注意
(1)物质的量描述的对象是微观粒子,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)摩尔质量、相对原子(分子)质量、1 mol物质的质量在数值上是相同的,但含义不同,三者的单位也不同。摩尔质量的单位为g·mol-1,相对原子(分子)质量的单位为1,1 mol物质的质量单位为g。
(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的变化而变化。
2.“核心思维法”解答微粒数目计算类题目
(1)思维流程。
解答以物质的量为核心的相关计算时,要注意“物质的量”的桥梁作用,解题思维流程如下:
已知物理量物质的量所求物理量
(2)注意事项。
①“一个中心”:必须以物质的量为中心。
②“两个前提”:在应用Vm=22.4 L·mol-1时,一定要有“标准状况”和“气体状态”两个前提条件(混合气体也适用)。
③“三个关系”。
a.直接构成物质的粒子与间接构成物质的粒子(中子、电子等)间的关系。
b.摩尔质量与相对原子(分子)质量间的关系。
c.“强、弱、非”电解质与溶质粒子(分子或离子)间的关系。
④“四个无关”:物质的量的多少、质量的大小、粒子数的多少均与温度的高低、压强的大小无关;物质的量浓度的大小与所取该溶液的体积多少无关(但溶质粒子数的多少与溶液体积有关)。
知|识|对|练
角度一　基本概念的理解与应用
1.科学家屠呦呦因发现青蒿素和双氢青蒿素治疗疟疾的新疗法而获得诺贝尔生理学或医学奖。双氢青蒿素的化学式为C15H24O5,相对分子质量为284。下列关于双氢青蒿素的说法正确的是(　　)
A.NA个双氢青蒿素的质量为284 g·mol-1
B.均为NA的C、H、O三种原子的质量比为6∶1∶8
C.14.2 g双氢青蒿素中含有的原子总数为2.2NA
D.含有NA个碳原子的双氢青蒿素的物质的量为1 mol
2.医学上,硼砂(Na2B4O7·10H2O)可用于皮肤黏膜、某些炎症等的治疗,设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列有关叙述正确的是(　　)
A.标准状况下,2.24 L H2O中含有的原子总数为0.3NA
B.0.1 mol Na2B4O7·10H2O中含有的Na+数目为0.2NA
C.Na2B4O7·10H2O的相对分子质量为202 g·mol-1
D.191 g Na2B4O7·10H2O中含有3.5NA个氧原子
角度二　有关分子(或特定组合)中的微粒数计算
3.潜水艇中氧气来源之一是2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。下列说法正确的是(　　)
A.22.4 L O2中含有2NA个O原子
B.1.8 g H2O中含有NA个质子
C.1 mol Na2O2中含有4NA个离子
D.1 mol 中含有16NA个电子
角度三　物质的质量与微粒数目之间的换算
4.某同学设计实验确定Al(NO3)3·xH2O的结晶水数目。称取样品7.50 g,经热分解测得气体产物中有NO2、O2、HNO3、H2O,其中H2O的质量为3.06 g;残留的固体产物是Al2O3,质量为1.02 g。计算:
(1)x=________。
(2)气体产物中n(O2)=________mol。
5.CO2的减排已引起广泛关注。中科院大连化物所用一种双金属固溶体氧化物催化剂,实现了CO2高选择性高稳定性加氢合成甲醇(CH3OH),原理如图所示,回答下列问题:
(1)16 g CH3OH的物质的量是________,含H原子的数目为________。
(2)0.2 mol H2O中含有电子的物质的量为________。
(3)H2与CO2的混合气体的总质量为9.0 g,其中n(H2)=0.1 mol。
①标准状况下,H2的体积是________。
②CO2的物质的量是________。
考点2　气体摩尔体积与阿伏加德罗定律
　
知|识|梳|理
1.理解气体摩尔体积(Vm)
(1)概念:一定________________下,单位物质的量的气体所占的体积。
(2)单位:________________或________________。
(3)数值:在标准状况下(指温度为________,压强为________)约为22.4 L·mol-1。
(4)影响因素:气体摩尔体积的数值取决于气体所处的________和________。
(5)在标准状况下,Vm≈22.4 L·mol-1;在非标准状况下,气体的摩尔体积也有可能约是22.4 L·mol-1。
(6)标准状况下,水、酒精、氯仿、CCl4、SO3等的状态都不是气态,故不能用气体摩尔体积进行换算。
(7)气体摩尔体积与气体分子数、物质的质量之间的关系:n===。
2.掌握阿伏加德罗定律及其推论
(1)阿伏加德罗定律。
可总结为“三同”定“一同”,即同温、同压下,同体积的任何气体具有相同的________。
(2)阿伏加德罗定律的推论。
结论
公式 语言叙述
T、p 相同 =________ 同温、同压下,气体的体积与其物质的量成正比
T、p 相同 =________ 同温、同压下,气体的密度与其摩尔质量(或相对分子质量)成正比
T、V 相同 =________ 温度、体积相同的气体,其压强与其物质的量成正比
注意 事项 (1)n为物质的量,M为摩尔质量,V为气体体积,ρ为密度,p为压强 (2)阿伏加德罗定律既适用于单一气体,也适用于互不反应的混合气体 (3)同温、同压、同体积的任何气体的分子数相等,但原子数不一定相等
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.标准状况下,氢气的摩尔体积为22.4 L。(　　)
2.标准状况下,1 mol N2和O2的混合气体约为22.4 L。(　　)
3.在标准状况下,1 mol水的体积为22.4 L。(　　)
知|识|拓|展
1.明确气体摩尔体积应用的“四误区”。
(1)使用条件:指标准状况下,即0 ℃、101 kPa,而不是指常温、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。
(3)在标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1,其他条件下Vm不一定约是22.4 L·mol-1。
(4)22.4 L气体,在标准状况下是1 mol,在非标准状况下,可能是1 mol,也可能不是1 mol。
2.求气体的摩尔质量M的五种方法
(1)根据标准状况下气体的密度ρ:
M=ρ g·L-1×22.4 L·mol-1。
(2)根据气体的相对密度(D=ρ1/ρ2):
M1/M2=D。
(3)根据物质的质量(m)和物质的量(n):M=m/n。
(4)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·m/N。
(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:=M1×a%+M2×b%+M3×c%……,a%、b%、c%指混合气体中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
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角度四　n===关系的应用
6.如图表示某条件下H2S气体体积与质量的关系,则该条件下气体摩尔体积为(　　)
A.22.0 L·mol-1 B.22.4 L·mol-1
C.22.8 L·mol-1 D.23.2 L·mol-1
7.常温下,1 L的密闭容器中恰好可盛放a个CH4分子和b个O2分子组成的混合气体,设NA表示阿伏加德罗常数的值,则该温度下气体摩尔体积的数值可表示为(　　)
A. B.NA×(a+b)
C.22.4×NA(a+b) D.
角度五　相对分子质量的计算
8.按要求回答下列问题。
(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)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),则
①混合气体在标准状况下的密度是________g·L-1。
②混合气体的平均摩尔质量是________ g·mol-1。
角度六　阿伏加德罗定律及其推论的应用
9.关于阿伏加德罗定律及其推论,下列说法正确的是(　　)
A.同温同压下,相同体积的任何物质都具有相同数目的分子
B.不同温度下,16.0 g O2和16.0 g O3含有的原子数相等
C.同温同压下,相同质量的二氧化碳与氢气的体积之比为22∶1
D.常温下,相同体积、相同质量的氧气与氢气的压强之比为16∶1
10.一定温度和压强下,用质量相等的CH4、O2气体吹出两个体积大小不同的气球,下列说法错误的是(　　)
A.气球甲中装的是CH4
B.气球甲和气球乙中气体的物质的量之比为1∶2
C.气球甲和气球乙中原子数之比为1∶5
D.气球甲和气球乙中气体体积之比为1∶2
应用阿伏加德罗定律解题的一般思路
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。
微充电　素养提升
翻转彩虹——包罗万象的阿伏加德罗常数
　
　　阿伏加德罗常数问题是高考常考题型之一,此类试题以阿伏加德罗常数为核心,以中学所学过的一些重要物质为载体,将微观粒子(原子、分子、离子等)数目与物质的量、摩尔质量、气体的体积(标准状况下)、物质的量浓度等联系起来,突出考查学生的理解与辨析能力、分析与推测能力。
命题点1　围绕“Vm=22.4 L·mol-1”的使用条件进行判断
两看“物质与状态”,跳出“Vm=22.4 L·mol-1”的使用陷阱
【母题1】　设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)
A.22.4 L(标准状况下)氮气中含有7NA个中子
B.22.4 L(标准状况下)氩气中含有的质子数为18NA
C.常温常压下,124 g P4中所含P—P键数目为4NA
D.标准状况下,2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NA
【衍生1】　工业上监测SO2含量是否达到排放标准可利用反应SO2+H2O2+BaCl2===BaSO4↓+2HCl。用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.1 L 0.2 mol·L-1 H2O2溶液中含有的O原子数为0.4NA
B.含0.02 mol BaCl2的溶液中含有0.02NA个BaCl2分子
C.0.224 L SO2气体中所含分子数为0.01NA
D.2.33 g BaSO4中含有的离子数为0.02NA
命题点2　围绕“物质的组成与结构”进行判断
熟记“组成与结构”,跳出物质与结构陷阱
1.熟记特殊物质中所含微粒(分子、原子、质子、中子、电子)的数目,常考的物质有:(1)单原子分子,如稀有气体(如He、Ne、Ar等);(2)双原子分子,如Cl2、N2、O2、H2、Br2、I2、NO、CO等;(3)多原子分子,如D2O、O3、P4(白磷)、CH4、CO2等。
2.记住最简式相同的物质,明确微粒数目的特点,如O2和O3、NO2和N2O4、乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)等。
3.掌握常考物质中所含化学键的数目,如下表:
常考 物质 CH4 (C—H) P4 (P—P) 晶体硅 (Si—Si) 二氧化硅 (Si—O) 石墨 (C—C) 金刚石 (C—C)
1 mol 物质 含有的 共价键 数目 4NA 6NA 2NA 4NA 1.5NA 2NA
【母题2】　设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是(　　)
A.1 mol重水比1 mol水多NA个质子
B.12 g石墨烯和12 g金刚石中均含有NA个碳原子
C.3 g 3He中含有的中子数为NA
D.48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中共价键数目为13NA
【衍生2】　南京大学科研团队首次发现氮还原过程中的多米诺效应,即一旦完成第①步,将自发完成后续步骤,反应过程如图。NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.NH3的电子式为H︰︰H
B.3.5 g Li3N中含有3NA个共价键
C.若0.7 g Li参与第②步反应,转移电子数为0.1NA
D.反应③中每生成1 mol NH3需要H+的数目为6NA
命题点3　围绕“氧化还原反应中转移电子数目”进行判断
1.三步确定氧化还原反应中转移电子数目。
2.熟记常考氧化还原反应中转移的电子数目。
发生反应 物质 转移电子的数目
Na2O2+CO2 (或H2O) 消耗1 mol Na2O2 NA
生成1 mol O2 2NA
Cl2+NaOH 消耗1 mol Cl2 NA
Cl2+Fe 消耗1 mol Cl2 2NA
消耗1 mol Fe 3NA
注意　1 mol Cl2和H2O反应时,Cl2既是氧化剂又是还原剂,由于该反应是可逆反应,通入1 mol Cl2转移电子数小于1 mol(或NA)。
【母题3】　NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是(　　)
A.4Mn+5HCHO+12H+===4Mn2++5CO2↑+11H2O,1 mol [4Mn+5HCHO]完全反应转移的电子数为20NA
B.用电解粗铜的方法精炼铜,当电路中通过的电子数为NA时,阳极应有32 g Cu转化为Cu2+
C.Cr2+14H++ne-===2Cr3++7H2O,则每生成1 mol Cr3+转移电子数为3NA
D.1 mol K2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6NA
【衍生3】　NA为阿伏加德罗常数的值,将标准状况下1.12 L Cl2通入足量O中,下列说法正确的是(　　)
A.该反应中转移电子数为0.1NA
B.0.2 g O中含中子数为0.1NA
C.所得溶液中Cl-和Cl18O-的总数为0.1NA
D.5.45 g HCl18O中含H—Cl键数为0.1NA
命题点4　围绕“某些特殊反应”进行判断
1.特殊反应——可逆反应:不能正向进行到底,反应物不能全部转化为产物。常考的可逆反应有2NO2N2O4、Cl2+H2OHCl+HClO、H2+I2(g)2HI、N2+3H22NH3,2SO2+O22SO3等。
2.特殊因素——浓度的影响。
(1)足量MnO2与浓盐酸的反应,随着反应的进行,浓盐酸变稀盐酸,反应停止。
(2)足量Cu与浓硫酸的反应,随着反应的进行,浓硫酸变稀硫酸,反应停止。
(3)足量Cu与浓硝酸反应,随着反应的进行,浓硝酸变稀硝酸,得到NO2(含有N2O4)和NO的混合气体。
(4)足量Zn与浓硫酸反应,随着反应的进行,浓硫酸变稀硫酸,得到SO2和H2的混合气体。
(5)常温下,铁、铝遇浓硝酸或浓硫酸发生“钝化”。
【母题4】　NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)
A.1.0 mol CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA
B.密闭容器中,2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数为2NA
C.0.1 mol H2和0.1 mol I2于密闭容器中充分反应后,其分子总数为0.2NA
D.标准状况下,11.2 L Cl2溶于水,溶液中Cl-、ClO-和HClO的微粒数之和为NA
【衍生4】　设NA为阿伏加德罗常数的值,下列有关叙述正确的是(　　)
A.常温下,pH=2的稀硫酸中所含H+数目为0.01NA
B.标准状况下,5.6 L Cl2与5.6 g铁粉反应,转移电子数目为0.5NA
C.常温常压下,1.4 g丙烯和正丁烯的混合气体中碳原子数目为0.1NA
D.高温高压下,1 mol N2与4 mol H2充分反应,所得NH3分子数目为2NA
命题点5　围绕“电解质溶液中粒子数目”进行判断
注意　①所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=3的H2SO3溶液中c(H+)=10-3 mol·L-1,与电解质组成无关。②多元弱酸根离子发生水解,溶液中阴离子的数目增加;多元弱碱阳离子发生水解,溶液中阳离子数目增加。③求溶液中所含H、O原子数时,不要忽略溶剂水中的H、O原子数目。
【母题5】　NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)
A.1 L 1 mol·L-1NaCl溶液中含有28NA个电子
B.常温下,pH=9的CH3COONa溶液中,水电离出的H+数目为10-5NA
C.1 L 0.1 mol·L-1磷酸钠溶液中含有的P数目为0.1NA
D.500 mL 0.5 mol·L-1的NaCl溶液中微粒数大于0.5NA
【衍生5】　捕获并利用二氧化碳是实现碳减排的重要举措之一。某发明利用KOH和K2CO3捕获二氧化碳,KHCO3是其中间产物之一。设NA为阿伏加德罗常数的值,常温下,下列说法正确的是(　　)
A.22.4 L CO2中所含的电子数目为2.2NA
B.1 L 0.1 mol·L-1 K2CO3溶液中,C和HC的微粒数之和为0.1NA
C.10 g KHCO3晶体中,阴、阳离子总数为0.3NA
D.1 L pH=13的KOH溶液中的OH-数目为0.1NA
微真题　把握方向
　
考向一　有题干氧化还原反应考查阿伏加德罗常数
1.(2024·河北卷)超氧化钾(KO2)可用作潜水或宇航装置的CO2吸收剂和供氧剂,反应为4KO2+2CO2===2K2CO3+3O2,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)
A.44 g CO2中σ键的数目为2NA
B.1 mol KO2晶体中离子的数目为3NA
C.1 L 1 mol·L-1 K2CO3溶液中C的数目为NA
D.该反应中每转移1 mol电子生成O2的数目为1.5NA
2.(2023·辽宁卷)我国古代四大发明之一黑火药的爆炸反应为S+2KNO3+3C===K2S+N2↑+3CO2↑。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.11.2 L CO2中含π键数目为NA
B.每生成2.8 g N2转移电子数目为NA
C.0.1 mol KNO3晶体中含离子数目为0.2NA
D.1 L 0.1 mol·L-1K2S溶液中含S2-数目为0.1NA
3.(2022·海南卷)在2.8 g Fe中加入100 mL 3 mol·L-1 盐酸,Fe完全溶解。NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.反应转移电子为0.1 mol
B.HCl溶液中Cl-数为3NA
C.2.8 g 56Fe中含有的中子数为1.3NA
D.反应生成标准状况下的气体3.36 L
考向二　有题干非氧化还原反应考查阿伏加德罗常数
4.(2023·广东卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。侯氏制碱法涉及NaCl、NH4Cl和NaHCO3等物质。下列叙述正确的是(　　)
A.1 mol NH4Cl中含有的共价键数目为5NA
B.1 mol NaHCO3完全分解,得到的CO2分子数目为2NA
C.体积为1 L的1 mol·L-1 NaHCO3溶液中,HC数目为NA
D.NaCl和NH4Cl的混合物中含1 mol Cl-,则混合物中质子数为28NA
考向三　无题干考查阿伏加德罗常数
5.(2023·全国甲卷)NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是(　　)
A.0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA
B.标准状况下,2.24 L SO3中电子的数目为4.00NA
C.1.0 L pH=2的H2SO4溶液中H+的数目为0.02NA
D.1.0 L 1.0 mol·L-1的Na2CO3溶液中C的数目为1.0NA
6.(2022·全国甲卷)NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.25 ℃、101 kPa下,28 L氢气中质子的数目为2.5NA
B.2.0 L 1.0 mol·L-1 AlCl3溶液中,Al3+的数目为2.0NA
C.0.20 mol 苯甲酸完全燃烧,生成CO2的数目为1.4NA
D.电解熔融CuCl2,阴极增重6.4 g,外电路中通过电子的数目为0.10NA
考向四　有关物质的量的计算
7.(2021·山东卷)X、Y均为短周期金属元素,同温同压下,0.1 mol X的单质与足量稀盐酸反应生成H2的体积为V1 L;0.1 mol Y的单质与足量稀硫酸反应生成H2的体积为V2 L。下列说法错误的是(　　)
A.X、Y生成H2的物质的量之比一定为
B.X、Y消耗酸的物质的量之比一定为
C.产物中X、Y的化合价之比一定为
D.由一定能确定产物中X、Y的化合价
8.(2022·浙江卷6月)联合生产是化学综合利用资源的有效方法。煅烧石灰石的反应为CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)　ΔH=1.8×102 kJ·mol-1,石灰石分解需要的能量由焦炭燃烧提供。将石灰石与焦炭按一定比例混合于石灰窑中,连续鼓入空气,使焦炭完全燃烧生成CO2,其热量有效利用率为50%。石灰窑中产生的富含CO2的窑气通入氨的氯化钠饱和溶液中,40%的CO2最终转化为纯碱。已知焦炭的热值为30 kJ·g-1(假设焦炭不含杂质)。回答下列问题:
(1)每完全分解100 kg石灰石(含CaCO390%,杂质不参与反应),需要投料________ kg焦炭。
(2)每生产106 kg纯碱,同时可获得______kg CaO。
第6讲　物质的量　气体摩尔体积
微考点·核心突破
考点1
知识梳理
1.(1)一定数目粒子的集合体　摩尔(mol)
(3)1 mol　6.02×1023　mol-1
2.(1)单位物质的量　g·mol-1　(2)g·mol-1　相对分子(原子)质量
思维辨析
1.×　提示:摩尔是物质的量的单位。
2.×　3.√　
4.×　提示:指代不明,mol后面加微粒的名称。
5.×　提示:摩尔质量的单位是g·mol-1。
6.×　提示:摩尔质量对某具体物质来说是定值。
知识对练
1.C　解析　质量的单位是g,不是g·mol-1,A项错误;当摩尔质量的单位是g·mol-1时,均为NA的C、H、O三种原子的物质的量为1 mol,分别乘以各自的摩尔质量12 g·mol-1、1 g·mol-1、16 g·mol-1,得到质量比为12∶1∶16,B项错误;14.2 g双氢青蒿素的物质的量是=0.05 mol,由于在一个分子中含有的原子个数是44个,所以0.05 mol双氢青蒿素中含有的原子总数为2.2NA,C项正确;一个双氢青蒿素的分子中含有15个碳原子,含有NA个碳原子的双氢青蒿素的物质的量为1 mol÷15≈0.067 mol,D项错误。
2.B　解析　标准状况下,H2O不是气体,故不能用“22.4 L·mol-1”计算2.24 L H2O的物质的量,A项错误;0.1 mol Na2B4O7·10H2O中含有的Na+数目为2×0.1NA=0.2NA,B项正确;Na2B4O7·10H2O的相对分子质量为382,C项错误;1 mol Na2B4O7·10H2O中含氧原子17 mol,191 g Na2B4O7·10H2O的物质的量为=0.5 mol,含氧原子8.5 mol,191 g Na2B4O7·10H2O中含有8.5NA个氧原子,D项错误。
3.B　解析　没有指定标准状况下,Vm不一定为22.4 L·mol-1,A项错误;1.8 g H2O为0.1 mol,每个水分子中有10个质子,故1.8 g H2O中含有NA个质子,B项正确;Na2O2是由Na+、两种离子构成,故1 mol Na2O2中含有3NA个离子,C项错误;一个O原子中含有8个电子,1 mol 中含有18NA个电子,D项错误。
4.答案　(1)9　(2)0.010 0
解析　(1)Al(NO3)3·xH2O的摩尔质量为(213+18x)g/mol,根据固体产物氧化铝的质量为1.02 g,可知样品中n(Al)= ×2=0.02 mol,则=0.02 mol,解得x=9。(2)气体产物中n(H2O)=3.06 g÷18 g/mol=0.17 mol,则n(HNO3)=0.02×9×2-0.17×2=0.02 mol,根据氮元素守恒,n(NO2)=样品中N原子的物质的量-HNO3中N原子的物质的量=0.02×3-0.02=0.04 mol,根据氧元素守恒,n(O2)=(0.02×18-0.17-0.02×3-0.04×2-0.03)÷2=0.010 0 mol。
5.答案　(1)0.5 mol　1.204×1024　(2)2 mol　(3)①2.24 L　②0.2 mol
解析　(1)16 g CH3OH的物质的量为=0.5 mol;一个甲醇分子中含有4个氢原子,则0.5 mol CH3OH中含有2 mol H原子,即1.204×1024个氢原子。(2)一个水分子中含有10个电子,则0.2 mol H2O中含有电子的物质的量为2 mol。(3)①标准状况下,0.1 mol H2的体积为22.4 L·mol-1×0.1 mol=2.24 L。②H2与CO2的混合气体的总质量为9.0 g,n(H2)=0.1 mol,则m(H2)=0.1 mol×2 g·mol-1=0.2 g,m(CO2)=9.0 g-0.2 g=8.8 g,n(CO2)==0.2 mol。
考点2
知识梳理
1.(1)温度和压强　(2)L·mol-1　m3·mol-1　(3)0 ℃　101 kPa
(4)温度　压强
2.(1)分子　分子数　(2)　　
思维辨析
1.×　提示:气体摩尔体积的单位是L·mol-1。
2.√　提示:在标准状况下,1 mol任何气体(不论是纯净气体还是相互不反应的混合气体)的体积均约为22.4 L。
3.×　提示:水在标准状况下是非气态,不能通过气体摩尔体积求水的体积。
知识对练
6.C　解析　27.2 g硫化氢气体的物质的量==0.8 mol,气体摩尔体积Vm==22.8 L·mol-1。
7.A　解析　a个CH4分子和b个O2分子组成的混合气体的总物质的量为 mol,其在常温下所占体积是1 L,则该温度下气体摩尔体积Vm== L·mol-1,A项符合题意。
8.答案　(1)64　SO2　(2)①1.61　②36
解析　(1)M=ρ g·L-1×22.4 L·mol-1≈64 g·mol-1。(2)2CO+O22CO2,CO的体积与生成CO2的体积相等,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,该混合气体的物质的量为0.5 mol,设CO的物质的量为x mol,CO2的物质的量为y mol,则,解得x=0.25,y=0.25。①原混合气体的密度为≈1.61 g·L-1。
②解法一:=ρ·22.4 L·mol-1=1.61 g·L-1×22.4 L·mol-1≈36 g·mol-1;
解法二:==36 g·mol-1;
解法三:=28 g·mol-1×50%+44 g·mol-1×50%=36 g·mol-1。
9.B　解析　不确定物质的状态,不能说明同温同压下相同体积的任何物质都具有相同数目的分子,A项错误;16.0 g O2和16.0 g O3中均只含有氧原子,氧原子的质量相等,则氧原子的物质的量相等,氧原子数相等,B项正确;同温同压下,相同质量的二氧化碳与氢气的物质的量之比为∶=1∶22,同温同压下,气体体积之比等于气体分子的物质的量之比,则体积之比为1∶22,C项错误;常温下,相同体积、相同质量的氧气与氢气的物质的量之比为∶=1∶16,同温同体积下,气体的压强之比等于气体分子的物质的量之比,压强之比为1∶16,D项错误。
10.A　解析　一定温度压强下,气体的Vm是相等的,用m g的CH4、O2分别吹出两个体积大小不同的气球,则根据V=nVm=Vm,得到体积和相对分子质量成反比,所以体积的大小顺序是CH4>O2,甲中装的是氧气,乙中装的是甲烷,A项错误;根据n=,质量相等的两种气体,物质的量之比与摩尔质量成反比,则气球甲和气球乙中气体的物质的量之比为1∶2,B项正确;由上述分析,已知气球甲和气球乙中气体的物质的量之比为1∶2,甲为氧气,1个氧分子中含2个原子,乙为甲烷,1个甲烷分子中含5个原子,则气球甲和气球乙中原子数之比为(1×2)∶(2×5)=1∶5,C项正确;一定温度和压强下,气体体积之比等于气体的物质的量之比,气球甲和气球乙中气体体积之比为1∶2,D项正确。
微充电·素养提升
母题1　B　解析　标准状况下,22.4 L氮气的物质的量为1 mol,一个氮气分子中含有14个中子,故1 mol氮气中含有14NA个中子,A项错误;标准状况下22.4 L氩气为1 mol, 1个氩气分子中含有18个质子,则含有的质子数为 18NA,B项正确;1个P4分子(白磷,分子结构为)中含有6个P—P键,124 g P4的物质的量为1 mol,则所含P—P键数目为6NA,C项错误;标准状况下,2.24 L N2和O2的混合气体的总物质的量为0.1 mol,则含有的分子数为0.1NA,D项错误。
衍生1　D　解析　1 L 0.2 mol·L-1 H2O2溶液中含有0.2 mol H2O2,0.2 mol H2O2中含有的O原子数为0.4NA,但溶液中含水,H2O中也含O原子,A项错误;BaCl2在水溶液中完全电离,BaCl2溶液中不存在BaCl2分子,B项错误;未指明0.224 L SO2气体所处的状态,不能用“22.4 L·mol-1”计算0.224 L SO2气体中所含分子数,C项错误;2.33 g BaSO4的物质的量为=0.01 mol,含有的离子数为0.02NA,D项正确。
母题2　A　解析　一个重水分子和一个普通水分子都是由2个氢原子和1个氧原子构成的,所含质子数都是10,故1 mol重水和1 mol水中所含质子数相等,A项错误;石墨烯和金刚石都是碳元素形成的单质,12 g石墨烯和12 g金刚石中都含有1 mol碳原子,B项正确;3He的质子数为2,中子数为1,3 g 3He为1 mol,中子数为NA,C项正确;正丁烷和异丁烷互为同分异构体,1分子正丁烷和异丁烷中含有的共价键数均为13,混合物中含有的共价键的物质的量为×13+×13=13 mol,D项正确。
衍生2　C　解析　NH3为共价化合物,电子式为HH,A项错误;Li3N是离子化合物,只含离子键,B项错误;0.7 g Li的物质的量是0.1 mol,参与第②步反应时化合价从0价升高到+1价,则转移电子数为0.1NA,C项正确;第③步反应是H+和Li3N反应生成氨气,每生成1 mol NH3,需要H+的数目为3NA,D项错误。
母题3　B　解析　该反应转移20个电子,即1 mol [4Mn+5HCHO]完全反应转移电子数为20NA,A项正确;电解精炼铜的装置中,阳极首先是比铜活泼的Fe、Zn等金属放电,所以当通过的电子数为NA时,阳极发生反应的Cu应当少于32 g,B项错误;铬元素由+6价降低到+3价,则生成1 mol Cr3+转移电子数为3NA,C项正确;K2Cr2O7被还原为Cr3+时,Cr元素由+6价降低到+3价,则1 mol K2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6NA,D项正确。
衍生3　B　解析　氯气与水反应的化学方程式为Cl2+OHCl+HCl18O,该反应为可逆反应,标准状况下1.12 L(即0.05 mol)氯气参与反应转移的电子数不可求,A项错误;n(O)==0.01 mol,每个O中含有10个中子,则0.2 g O中含中子数为0.1NA,B项正确;体系中含氯微粒有Cl2、Cl-、HCl18O、Cl18O-,则Cl-和Cl18O-总数小于0.1NA,C项错误;次氯酸的结构式为H—O—Cl,不含H—Cl键,D项错误。
母题4　C　解析　CH4与Cl2在光照下发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等一系列取代产物,故1.0 mol CH4反应生成的CH3Cl分子数小于1.0NA,A项错误;SO2和O2生成SO3的反应是可逆反应,该反应不能正向进行到底,故2 mol SO2和1 mol O2发生催化反应后的分子总数大于2NA,B项错误;H2和I2在密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g),该反应前后气体总分子数不变,故0.1 mol H2和0.1 mol I2充分反应后,分子总数为0.2NA,C项正确;标准状况下11.2 L Cl2为0.5 mol,若与水完全反应,溶液中Cl-、ClO-和HClO的微粒数之和为NA,但该反应是可逆反应,反应后溶液中仍有Cl2,故三种微粒之和小于NA,D项错误。
衍生4　C　解析　由于未给出稀硫酸的体积,无法计算H+的数目,A项错误;标准状况下,5.6 L Cl2的物质的量是0.25 mol,5.6 g铁粉的物质的量是0.1 mol,二者反应生成FeCl3,0.1 mol Fe反应会消耗0.15 mol Cl2,所以氯气过量而铁粉少量,按Fe的量计算转移电子的数目,0.1 mol Fe反应生成FeCl3共转移电子数目为0.3NA,B项错误;丙烯与正丁烯的最简式为CH2,其相对分子质量是14,1.4 g混合气体中含有“CH2”的物质的量是0.1 mol,则其中所含碳原子数为0.1NA,C项正确;N2与H2合成氨气的反应是可逆反应,所以在该条件下加入1 mol N2与4 mol H2充分反应生成NH3分子数目小于2NA,D项错误。
母题5　D　解析　1 L 1 mol·L-1NaCl溶液中含有1 mol NaCl和大量的水,1 mol NaCl中就含有28 mol电子,再加上溶剂水中的电子,则溶液中的电子数大于28NA,A项错误;题目未指明CH3COONa溶液的体积,无法计算水电离出的H+数目,B项错误;Na3PO4是强碱弱酸盐,1 L 0.1 mol·L-1磷酸钠溶液中含有0.1 mol Na3PO4,由于P发生水解反应,故溶液中含有的P数目小于0.1NA,C项错误;500 mL 0.5 mol·L-1 NaCl溶液中含有0.25 mol NaCl,由于还含有水分子,故溶液中微粒数大于0.5NA,D项正确。
衍生5　D　解析　常温下,无法用标准状况下气体摩尔体积“22.4 L·mol-1”计算22.4 L二氧化碳的物质的量和含有的电子数目,A项错误;由物料守恒可知,1 L 0.1 mol·L-1碳酸钾溶液中,碳酸根离子、碳酸氢根离子和碳酸分子的微粒数目之和为0.1NA,B项错误;碳酸氢钾的阴、阳离子分别为碳酸氢根离子、钾离子,则10 g碳酸氢钾晶体中阴、阳离子总数为×2×NA mol-1=0.2NA,C项错误;1 L pH为13的氢氧化钾溶液中氢氧根离子的数目为0.1 mol·L-1×1 L×NA mol-1=0.1NA,D项正确。
微真题·把握方向
1.A　解析　44 g(即1 mol)CO2中σ键的数目为2NA,A项正确;KO2由K+和构成,1 mol KO2晶体中离子的数目为2NA,B项错误;C在水溶液中会发生水解C+H2OHC+OH-,故1 L 1 mol·L-1 K2CO3溶液中C的数目小于NA,C项错误;该反应中部分氧元素化合价由-0.5价升至0价,部分氧元素化合价由-0.5价降至-2价,则4 mol KO2参加反应转移3 mol电子,每转移1 mol电子生成O2的数目为NA,D项错误。
2.C　解析　题中没有说是否处于标准状况下,气体摩尔体积未知,无法计算π键个数,A项错误;2.8 g N2的物质的量n== mol=0.1 mol,生成1 mol N2转移的电子数为12NA,则生成0.1 mol N2转移的电子数为1.2NA,B项错误;0.1 mol KNO3晶体中含有的离子为K+、N,含有的离子数目为0.2NA,C项正确;因为S2-水解使溶液中S2-的数目小于0.1NA,D项错误。
3.A　解析　2.8 g Fe的物质的量为0.05 mol, 100 mL 3 mol·L-1 HCl溶液中H+和Cl-的物质的量均为0.3 mol,发生反应后,Fe完全溶解生成Fe2+,该反应转移0.1 mol电子,A项正确;HCl溶液中Cl-的物质的量为0.3 mol,因此,Cl-数为0.3NA,B项错误;56Fe的质子数为26,中子数为30,2.8 g 56Fe的物质的量为0.05 mol,因此,2.8 g 56Fe中含有的中子数为1.5NA,C项错误;反应生成H2的物质的量为0.05 mol,在标准状况下的体积为1.12 L,D项错误。
4.D　解析　1个N中存在4个N—H共价键,1 mol NH4Cl中含有的共价键数目为4NA,A项错误;碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,1 mol NaHCO3完全分解得到0.5 mol CO2分子,B项错误;NaHCO3===Na++HC,HC会发生水解和电离,所以1 mol NaHCO3溶液中HC数目小于NA,C项错误;NaCl 和NH4Cl中的质子数都为28,混合物中含1 mol Cl-,则混合物为1 mol,质子数为28NA,D项正确。
5.A　解析　异丁烷的结构简式是HC(CH3)3,1个异丁烷分子中含13个共价键,故0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为13×0.5NA=6.5NA,A项正确;标准状况下SO3为固体,不能用标准状况下的气体摩尔体积计算其物质的量,B项错误;1.0 L pH=2的H2SO4溶液中n(H+)=1.0 L×10-2mol·L-1=0.01 mol,H+的数目为0.01NA,C项错误;Na2CO3溶液中C部分水解,故1.0 L 1.0 mol·L-1的Na2CO3溶液中C的数目小于1.0NA,D项错误。
6.C　解析　25 ℃、101 kPa不是标准状况,不能用标准状况下的气体摩尔体积计算氢气的物质的量,A项错误;Al3+在溶液中会发生水解生成Al(OH)3,因此2.0 L 1.0 mol·L-1的AlCl3溶液中Al3+数目小于2.0NA,B项错误;苯甲酸燃烧的化学方程式为C6H5COOH+O27CO2+3H2O,1 mol 苯甲酸燃烧生成7 mol CO2,则0.20 mol 苯甲酸完全燃烧生成1.4 mol CO2,数目为1.4NA,C项正确;电解熔融CuCl2时,阳极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,阴极反应为Cu2++2e-===Cu,阴极增加的质量为Cu的质量,6.4 g Cu的物质的量为0.1 mol,根据阴极反应可知,外电路中通过电子的物质的量为0.2 mol,数目为0.2NA,D项错误。
7.D　解析　设与1 mol X反应消耗HCl的物质的量为a mol,与1 mol Y反应消耗H2SO4的物质的量为b mol,根据转移电子守恒及H原子守恒可知:X~a HCl~H2~Xa+,Y~b H2SO4~bH2~Y2b+,据此解答。同温同压下,气体体积之比等于其物质的量之比,因此X、Y生成H2的物质的量之比一定为,A项正确;X、Y反应过程中消耗酸的物质的量之比为,因=,因此=,B项正确;产物中X、Y的化合价之比为,由B项可知=,C项正确;因短周期金属单质与盐酸或稀硫酸反应时,生成的盐中金属元素化合价有+1、+2、+3三种情况,因此存在a=1,2,3,b=0.5,1,1.5的多种情况,由=可知,当a=1,b=0.5时,=1,当a=2,b=1时,=1,两种情况下X、Y的化合价不同,因此根据可能无法确定X、Y的化合价,D项错误。
8.答案　(1)10.8　(2)70
解析　(1)100 kg石灰石中碳酸钙的物质的量为=900 mol,完全分解需要吸收能量1.8×102 kJ·mol-1×900 mol=1.62×105 kJ,设需要投料x kg焦炭,则30 kJ·g-1×x×103 g×50%=1.62×105 kJ,解得x=10.8。(2)根据生产纯碱的过程可得关系式CO2~NaHCO3~Na2CO3,每生产106 kg纯碱,消耗44 kg CO2,由于石灰窑中产生的CO2只有40%最终转化为纯碱,且由(1)计算可知焦炭中C的物质的量为=900 mol,参与反应的CaCO3和焦炭的物质的量之比为1∶1,则煅烧石灰石产生CO2的质量为=55 kg,根据反应CaCO3CaO+CO2↑,可获得CaO的质量为55 kg×=70 kg。(共100张PPT)
第6讲
大单元一 化学基本概念
物质的量　气体摩尔体积
目
标
速
览
1.了解物质的量(n)及其单位摩尔(mol)、摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数(NA)的含义。2.能根据微粒(原 子、分子、离子等)物质的量、数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。
考点1　物质的量
微考点/核心突破
第一部分
1.物质的量
(1)物质的量(n)。
物质的量是表示含有 的物理量，单位为
。
(2)物质的量的规范表示方法。
一定数目粒子的集合体
摩尔(mol)
(3)阿伏加德罗常数(NA)。
任何粒子的粒子数叫阿伏加德罗常数，其数值约为
，单位为 。公式：NA=。
2.摩尔质量(M)
(1)摩尔质量是 的物质所具有的质量，单位是
。公式：M=。
(2)数值：以 为单位时，任何粒子的摩尔质量在数值上都等于该粒子的 。
1 mol
6.02×1023
mol-1
单位物质的量
g·mol-1
g·mol-1
相对分子(原子)质量
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.摩尔是表示物质的量多少的基本物理量。( )
2.物质的量就是1 mol物质的质量。 ( )
3.0.012 kg 12C中约含有6.02×1023个碳原子。 ( )
提示：摩尔是物质的量的单位。
4.1 mol H2O中含有2 mol氢和1 mol氧。( )
5.氢氧化钠的摩尔质量是40 g。 ( )
6.2 mol水的摩尔质量是1 mol水的摩尔质量的2倍。 ( )
提示：指代不明，mol后面加微粒的名称。
提示：摩尔质量的单位是g·mol-1。
提示：摩尔质量对某具体物质来说是定值。
1.三点注意
(1)物质的量描述的对象是微观粒子，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)摩尔质量、相对原子(分子)质量、1 mol物质的质量在数值上是 相同的,但含义不同,三者的单位也不同。摩尔质量的单位为g·mol-1,相对原子(分子)质量的单位为1，1 mol物质的质量单位为g。
(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的变化而变化。
(2)注意事项。
①“一个中心”：必须以物质的量为中心。
②“两个前提”：在应用Vm=22.4 L·mol-1时，一定要有“标准状况”和“气体状态”两个前提条件(混合气体也适用)。
③“三个关系”。
a.直接构成物质的粒子与间接构成物质的粒子(中子、电子等)间的关系。
b.摩尔质量与相对原子(分子)质量间的关系。
c.“强、弱、非”电解质与溶质粒子(分子或离子)间的关系。
④“四个无关”：物质的量的多少、质量的大小、粒子数的多少均与温度的高低、压强的大小无关；物质的量浓度的大小与所取该溶液的体积多少无关(但溶质粒子数的多少与溶液体积有关)。
角度一　基本概念的理解与应用
1.科学家屠呦呦因发现青蒿素和双氢青蒿素治疗疟疾的新疗法而获得诺贝尔生理学或医学奖。双氢青蒿素的化学式为C15H24O5，相对分子质量为284。下列关于双氢青蒿素的说法正确的是( )
A.NA个双氢青蒿素的质量为284 g·mol-1
B.均为NA的C、H、O三种原子的质量比为6∶1∶8
C.14.2 g双氢青蒿素中含有的原子总数为2.2NA
D.含有NA个碳原子的双氢青蒿素的物质的量为1 mol
质量的单位是g，不是g·mol-1，A项错误；当摩尔质量的单位是g·mol-1时，均为NA的C、H、O三种原子的物质的量为1 mol，分别乘以各自的摩尔质量12 g·mol-1、1 g·mol-1、16 g·mol-1，得到质量比为12∶1∶16，B项错误；14.2 g双氢青蒿素的物质的量是=0.05 mol,由于在一个分子中含有的原子个数是44个，所以0.05 mol双氢青蒿素中含有的原子总数为2.2NA，C项正确；一个双氢青蒿素的分子中含有15个碳原子，含有NA个碳原子的双氢青蒿素的物质的量为1 mol÷15≈0.067 mol，D项错误。
解析
2.医学上，硼砂(Na2B4O7·10H2O)可用于皮肤黏膜、某些炎症等的治疗，设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列有关叙述正确的是( )
A.标准状况下，2.24 L H2O中含有的原子总数为0.3NA
B.0.1 mol Na2B4O7·10H2O中含有的Na+数目为0.2NA
C.Na2B4O7·10H2O的相对分子质量为202 g·mol-1
D.191 g Na2B4O7·10H2O中含有3.5NA个氧原子
标准状况下，H2O不是气体,故不能用“22.4 L·mol-1”计算2.24 L H2O的物质的量，A项错误；0.1 mol Na2B4O7·10H2O中含有的Na+数目为2×0.1NA=0.2NA，B项正确；Na2B4O7·10H2O的相对分子质量为382，C项错误;1 mol Na2B4O7·10H2O中含氧原子17 mol, 191 g Na2B4O7·10H2O的物质的量为=0.5 mol，含氧原子8.5 mol，191 g Na2B4O7·10H2O中含有8.5NA个氧原子，D项错误。
解析
角度二　有关分子(或特定组合)中的微粒数计算
3.潜水艇中氧气来源之一是2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。下列说法正确的是( )
A.22.4 L O2中含有2NA个O原子
B.1.8 g H2O中含有NA个质子
C.1 mol Na2O2中含有4NA个离子
D.1 mol 中含有16NA个电子
没有指定标准状况下，Vm不一定为22.4 L·mol-1，A项错误；1.8 g H2O为0.1 mol，每个水分子中有10个质子，故1.8 g H2O中含有NA个质子，B项正确；Na2O2是由Na+、两种离子构成，故1 mol Na2O2中含有3NA个离子，C项错误；一个O原子中含有8个电子，
1 mol 中含有18NA个电子，D项错误。
解析
角度三　物质的质量与微粒数目之间的换算
4.某同学设计实验确定Al(NO3)3·xH2O的结晶水数目。称取样品
7.50 g，经热分解测得气体产物中有NO2、O2、HNO3、H2O，其 中H2O的质量为3.06 g；残留的固体产物是Al2O3，质量为1.02 g。计算：
(1)x= 。
(2)气体产物中n(O2)= mol。
9
0.010 0
(1)Al(NO3)3·xH2O的摩尔质量为(213+18x)g/mol，根据固体产物氧化铝的质量为1.02 g,可知样品中n(Al)= ×2=0.02 mol，则=0.02 mol，解得x=9。(2)气体产物中n(H2O)=3.06 g ÷18 g/mol=0.17 mol，则n(HNO3)=0.02×9×2-0.17×2=0.02 mol，根据氮元素守恒，n(NO2)=样品中N原子的物质的量-HNO3中N原子的物质的量=0.02×3-0.02=0.04 mol，根据氧元素守恒，n(O2)=(0.02×18-0.17-0.02×3-0.04×2-0.03)÷2=0.010 0 mol。
解析
5.CO2的减排已引起广泛关注。中科院大连化物所用一种双金属固溶体氧化物催化剂，实现了CO2高选择性高稳定性加氢合成甲醇(CH3OH)，原理如图所示，回答下列问题：
(1)16 g CH3OH的物质的量是__________，含H原子的数目为 ____________。
(2)0.2 mol H2O中含有电子的物质的量为_________。
(3)H2与CO2的混合气体的总质量为9.0 g，其中n(H2)=0.1 mol。
①标准状况下，H2的体积是_________。
②CO2的物质的量是__________。
0.5 mol
1.204×1024
2 mol
2.24 L
0.2 mol
(1)16 g CH3OH的物质的量为=0.5 mol；一个甲醇分子中含有4个氢原子，则0.5 mol CH3OH中含有2 mol H原子，即1.204×1024个氢原子。(2)一个水分子中含有10个电子，则0.2 mol H2O中含有电子的物质的量为2 mol。(3)①标准状况下，0.1 mol H2的体积为22.4 L·mol-1×0.1 mol=2.24 L。②H2与CO2的混合气体的总质量为9.0 g，n(H2)=0.1 mol，则m(H2)=0.1 mol×2 g·mol-1= 0.2 g，m(CO2)=9.0 g-0.2 g=8.8 g，n(CO2)==0.2 mol。
解析
考点2　气体摩尔体积与阿伏加德罗定律
微考点/核心突破
第一部分
1.理解气体摩尔体积(Vm)
(1)概念：一定 下，单位物质的量的气体所占的体积。
(2)单位： 或 。
(3)数值：在标准状况下(指温度为 ，压强为 )约为22.4 L·mol-1。
(4)影响因素:气体摩尔体积的数值取决于气体所处的_____和_____。
温度和压强
L·mol-1
m3·mol-1
0 ℃
101 kPa
温度
压强
2.掌握阿伏加德罗定律及其推论
(1)阿伏加德罗定律。

可总结为“三同”定“一同”，即同温、同压下，同体积的任何气体具有相同的 。
分子数
(2)阿伏加德罗定律的推论。
结论
公式 语言叙述
T、p相同 = 同温、同压下，气体的体积与其物质的量成正比
T、p相同 = 同温、同压下，气体的密度与其摩尔质量(或相对分子质量)成正比
T、V相同 = 温度、体积相同的气体，其压强与其物质的量成正比
注意 事项 (1)n为物质的量，M为摩尔质量，V为气体体积，ρ为密度，p为压强
(2)阿伏加德罗定律既适用于单一气体，也适用于互不反应的混合气体
(3)同温、同压、同体积的任何气体的分子数相等，但原子数不一定相等
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.标准状况下，氢气的摩尔体积为22.4 L。( )
2.标准状况下，1 mol N2和O2的混合气体约为22.4 L。( )
提示：气体摩尔体积的单位是L·mol-1。
提示：在标准状况下，1 mol任何气体(不论是纯净气体还是相互不反应的混合气体)的体积均约为22.4 L。
3.在标准状况下，1 mol水的体积为22.4 L。( )
提示：水在标准状况下是非气态，不能通过气体摩尔体积求水的体积。
1.明确气体摩尔体积应用的“四误区”。
(1)使用条件:指标准状况下,即0 ℃、101 kPa，而不是指常温、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。
(3)在标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1，其他条件下Vm不一定约是22.4 L·mol-1。
(4)22.4 L气体，在标准状况下是1 mol，在非标准状况下，可能是
1 mol，也可能不是1 mol。
2.求气体的摩尔质量M的五种方法
(1)根据标准状况下气体的密度ρ：
M=ρ g·L-1×22.4 L·mol-1。
(2)根据气体的相对密度(D=ρ1/ρ2)：
M1/M2=D。
(3)根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M=m/n。
(4)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·m/N。
(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：=M1×a%+M2×b%+M3×c%……，a%、b%、c%指混合气体中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
角度四　n===关系的应用
6.如图表示某条件下H2S气体体积与质量的关系，则该条件下气体摩尔体积为( )
A.22.0 L·mol-1 B.22.4 L·mol-1
C.22.8 L·mol-1 D.23.2 L·mol-1
27.2 g硫化氢气体的物质的量==0.8 mol，气体摩尔体积Vm==22.8 L·mol-1。
解析
7.常温下，1 L的密闭容器中恰好可盛放a个CH4分子和b个O2分子组成的混合气体，设NA表示阿伏加德罗常数的值，则该温度下气体摩尔体积的数值可表示为( )
A. B.NA×(a+b)
C.22.4×NA(a+b) D.
解析
角度五　相对分子质量的计算
8.按要求回答下列问题。
(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)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)，则
①混合气体在标准状况下的密度是 g·L-1。
②混合气体的平均摩尔质量是 g·mol-1。
64
SO2
1.61
36
解析
解析
角度六　阿伏加德罗定律及其推论的应用
9.关于阿伏加德罗定律及其推论，下列说法正确的是( )
A.同温同压下，相同体积的任何物质都具有相同数目的分子
B.不同温度下，16.0 g O2和16.0 g O3含有的原子数相等
C.同温同压下，相同质量的二氧化碳与氢气的体积之比为22∶1
D.常温下，相同体积、相同质量的氧气与氢气的压强之比为16∶1
不确定物质的状态，不能说明同温同压下相同体积的任何物质都具有相同数目的分子，A项错误；16.0 g O2和16.0 g O3中均只含有氧原子，氧原子的质量相等，则氧原子的物质的量相等，氧原子数相 等，B项正确；同温同压下，相同质量的二氧化碳与氢气的物质的量之比为∶=1∶22，同温同压下，气体体积之比等于气体分子的物质的量之比，则体积之比为1∶22，C项错误；常温下，相同体 积、相同质量的氧气与氢气的物质的量之比为∶=1∶16，同温同体积下，气体的压强之比等于气体分子的物质的量之比，压强之比为1∶16，D项错误。
解析
10.一定温度和压强下，用质量相等的CH4、O2气体吹出两个体积大小不同的气球，下列说法错误的是( )
A.气球甲中装的是CH4
B.气球甲和气球乙中气体的物质的量之比为1∶2
C.气球甲和气球乙中原子数之比为1∶5
D.气球甲和气球乙中气体体积之比为1∶2
一定温度压强下，气体的Vm是相等的，用m g的CH4、O2分别吹出两个体积大小不同的气球，则根据V=nVm=Vm，得到体积和相对分子质量成反比，所以体积的大小顺序是CH4>O2，甲中装的是氧气，乙中装的是甲烷，A项错误；根据n=，质量相等的两种气 体，物质的量之比与摩尔质量成反比，则气球甲和气球乙中气体的物质的量之比为1∶2，B项正确；由上述分析，已知气球甲和
解析
气球乙中气体的物质的量之比为1∶2，甲为氧气，1个氧分子中含2个原子，乙为甲烷，1个甲烷分子中含5个原子，则气球甲和气球乙中原子数之比为(1×2)∶(2×5)=1∶5，C项正确；一定温度和压强下，气体体积之比等于气体的物质的量之比，气球甲和气球乙中气体体积之比为1∶2，D项正确。
解析
应用阿伏加德罗定律解题的一般思路
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。
翻转彩虹——包罗万象的阿伏加德罗常数
微充电/素养提升
第二部分
　　阿伏加德罗常数问题是高考常考题型之一，此类试题以阿伏加德罗常数为核心，以中学所学过的一些重要物质为载体，将微观粒子(原子、分子、离子等)数目与物质的量、摩尔质量、气体的体积 (标准状况下)、物质的量浓度等联系起来，突出考查学生的理解与辨析能力、分析与推测能力。
命题点1　围绕“Vm=22.4 L·mol-1”的使用条件进行判断
两看“物质与状态”，跳出“Vm=22.4 L·mol-1”的使用陷阱
【母题1】　设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.22.4 L(标准状况下)氮气中含有7NA个中子
B.22.4 L(标准状况下)氩气中含有的质子数为18NA
C.常温常压下，124 g P4中所含P—P键数目为4NA
D.标准状况下，2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NA
标准状况下,22.4 L氮气的物质的量为1 mol，一个氮气分子中含有14个中子,故1 mol氮气中含有14NA个中子，A项错误；标准状况下22.4 L氩气为1 mol, 1个氩气分子中含有18个质子，则含有的质子
数为 18NA，B项正确；1个P4分子(白磷，分子结构为 )
中含有6个P—P键，124 g P4的物质的量为1 mol，则所含P—P键数目为6NA，C项错误；标准状况下，2.24 L N2和O2的混合气体的总物质的量为0.1 mol，则含有的分子数为0.1NA，D项错误。
解析
【衍生1】　工业上监测SO2含量是否达到排放标准可利用反应SO2+H2O2+BaCl2===BaSO4↓+2HCl。用NA表示阿伏加德罗常数的 值，下列说法正确的是( )
A.1 L 0.2 mol·L-1 H2O2溶液中含有的O原子数为0.4NA
B.含0.02 mol BaCl2的溶液中含有0.02NA个BaCl2分子
C.0.224 L SO2气体中所含分子数为0.01NA
D.2.33 g BaSO4中含有的离子数为0.02NA
1 L 0.2 mol·L-1 H2O2溶液中含有0.2 mol H2O2，0.2 mol H2O2中含有的O原子数为0.4NA，但溶液中含水，H2O中也含O原子，A项错误；BaCl2在水溶液中完全电离，BaCl2溶液中不存在BaCl2分子，B项错误；未指明0.224 L SO2气体所处的状态，不能用“22.4 L·mol-1”计算0.224 L SO2气体中所含分子数，C项错误；2.33 g BaSO4的物质的量为=0.01 mol，含有的离子数为0.02NA, D项正确。
解析
命题点2　围绕“物质的组成与结构”进行判断
熟记“组成与结构”，跳出物质与结构陷阱
1.熟记特殊物质中所含微粒(分子、原子、质子、中子、电子)的数 目,常考的物质有：(1)单原子分子，如稀有气体(如He、Ne、Ar等)；(2)双原子分子，如Cl2、N2、O2、H2、Br2、I2、NO、CO等；(3)多原子分子，如D2O、O3、P4(白磷)、CH4、CO2等。
2.记住最简式相同的物质，明确微粒数目的特点，如O2和O3、NO2和N2O4、乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)等。
3.掌握常考物质中所含化学键的数目，如下表：
常考 物质 CH4 (C—H) P4 (P—P) 晶体硅 (Si—Si) 二氧化硅 (Si—O) 石墨 (C—C) 金刚石
(C—C)
1 mol物质 含有的共价键数目 4NA 6NA 2NA 4NA 1.5NA 2NA
【母题2】　设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是
( )
A.1 mol重水比1 mol水多NA个质子
B.12 g石墨烯和12 g金刚石中均含有NA个碳原子
C.3 g 3He中含有的中子数为NA
D.48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中共价键数目为13NA
解析
【衍生2】　南京大学科研团队首次发现氮还原过程中的多米诺效 应，即一旦完成第①步，将自发完成后续步骤，反应过程如图。NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A.NH3的电子式为H︰︰H
B.3.5 g Li3N中含有3NA个共价键
C.若0.7 g Li参与第②步反应，转移电子数为0.1NA
D.反应③中每生成1 mol NH3需要H+的数目为6NA
NH3为共价化合物，电子式为 ，A项错误；Li3N是离子
化合物，只含离子键，B项错误；0.7 g Li的物质的量是0.1 mol，参与第②步反应时化合价从0价升高到+1价，则转移电子数为0.1NA，C项正确；第③步反应是H+和Li3N反应生成氨气，每生成 1 mol NH3，需要H+的数目为3NA，D项错误。
解析
命题点3　围绕“氧化还原反应中转移电子数目”进行判断
1.三步确定氧化还原反应中转移电子数目。
2.熟记常考氧化还原反应中转移的电子数目。
发生反应 物质 转移电子的数目
Na2O2+CO2 (或H2O) 消耗1 mol Na2O2 NA
生成1 mol O2 2NA
Cl2+NaOH 消耗1 mol Cl2 NA
Cl2+Fe 消耗1 mol Cl2 2NA
消耗1 mol Fe 3NA
注意　1 mol Cl2和H2O反应时，Cl2既是氧化剂又是还原剂，由于该反应是可逆反应，通入1 mol Cl2转移电子数小于1 mol(或NA)。
【母题3】　NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是( )
A.4Mn+5HCHO+12H+===4Mn2++5CO2↑+11H2O，1 mol [4Mn+ 5HCHO]完全反应转移的电子数为20NA
B.用电解粗铜的方法精炼铜，当电路中通过的电子数为NA时，阳极应有32 g Cu转化为Cu2+
C.Cr2+14H++ne-===2Cr3++7H2O，则每生成1 mol Cr3+转移电子数为3NA
D.1 mol K2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6NA
该反应转移20个电子，即1 mol [4Mn+5HCHO]完全反应转移电子数为20NA，A项正确；电解精炼铜的装置中，阳极首先是比铜活泼的Fe、Zn等金属放电，所以当通过的电子数为NA时，阳极发生反应的Cu应当少于32 g,B项错误；铬元素由+6价降低到+3价，则生成1 mol Cr3+转移电子数为3NA，C项正确；K2Cr2O7被还原为Cr3+时，Cr元素由+6价降低到+3价，则1 mol K2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6NA，D项正确。
解析
【衍生3】　NA为阿伏加德罗常数的值，将标准状况下1.12 L Cl2通入足量O中，下列说法正确的是( )
A.该反应中转移电子数为0.1NA
B.0.2 g O中含中子数为0.1NA
C.所得溶液中Cl-和Cl18O-的总数为0.1NA
D.5.45 g HCl18O中含H—Cl键数为0.1NA
解析
(2)足量Cu与浓硫酸的反应，随着反应的进行，浓硫酸变稀硫酸，反应停止。
(3)足量Cu与浓硝酸反应，随着反应的进行，浓硝酸变稀硝酸，得到NO2(含有N2O4)和NO的混合气体。
(4)足量Zn与浓硫酸反应，随着反应的进行，浓硫酸变稀硫酸，得到SO2和H2的混合气体。
(5)常温下，铁、铝遇浓硝酸或浓硫酸发生“钝化”。
【母题4】　NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.1.0 mol CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA
B.密闭容器中，2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数为2NA
C.0.1 mol H2和0.1 mol I2于密闭容器中充分反应后，其分子总数为0.2NA
D.标准状况下，11.2 L Cl2溶于水，溶液中Cl-、ClO-和HClO的微粒数之和为NA
解析
状况下11.2 L Cl2为0.5 mol，若与水完全反应，溶液中Cl-、ClO-和HClO的微粒数之和为NA，但该反应是可逆反应，反应后溶液中仍有Cl2，故三种微粒之和小于NA，D项错误。
解析
【衍生4】　设NA为阿伏加德罗常数的值，下列有关叙述正确的是
( )
A.常温下，pH=2的稀硫酸中所含H+数目为0.01NA
B.标准状况下，5.6 L Cl2与5.6 g铁粉反应，转移电子数目为0.5NA
C.常温常压下，1.4 g丙烯和正丁烯的混合气体中碳原子数目为0.1NA
D.高温高压下，1 mol N2与4 mol H2充分反应，所得NH3分子数目为2NA
由于未给出稀硫酸的体积，无法计算H+的数目，A项错误；标准状况下，5.6 L Cl2的物质的量是0.25 mol，5.6 g铁粉的物质的量 是0.1 mol，二者反应生成FeCl3，0.1 mol Fe反应会消耗0.15 mol Cl2，所以氯气过量而铁粉少量，按Fe的量计算转移电子的数目，0.1 mol Fe反应生成FeCl3共转移电子数目为0.3NA，B项错误；丙烯与正丁烯的最简式为CH2，其相对分子质量是14，1.4 g混合气体中含有“CH2”的物质的量是0.1 mol，则其中所含碳原子数为
解析
0.1NA，C项正确；N2与H2合成氨气的反应是可逆反应，所以在该条件下加入1 mol N2与4 mol H2充分反应生成NH3分子数目小于2NA，D项错误。
解析
命题点5　围绕“电解质溶液中粒子数目”进行判断
注意　①所给条件是否与电解质的组成有关，如pH=3的H2SO3溶液中c(H+)=10-3 mol·L-1，与电解质组成无关。②多元弱酸根离子发生水解，溶液中阴离子的数目增加；多元弱碱阳离子发生水解，溶液中阳离子数目增加。③求溶液中所含H、O原子数时，不要忽略溶剂水中的H、O原子数目。
【母题5】　NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.1 L 1 mol·L-1NaCl溶液中含有28NA个电子
B.常温下，pH=9的CH3COONa溶液中，水电离出的H+数目为10-5NA
C.1 L 0.1 mol·L-1磷酸钠溶液中含有的P数目为0.1NA
D.500 mL 0.5 mol·L-1的NaCl溶液中微粒数大于0.5NA
1 L 1 mol·L-1NaCl溶液中含有1 mol NaCl和大量的水，1 mol NaCl中就含有28 mol电子，再加上溶剂水中的电子，则溶液中的电子数大于28NA，A项错误；题目未指明CH3COONa溶液的体积，无法计算水电离出的H+数目，B项错误；Na3PO4是强碱弱酸盐，1 L 0.1 mol·L-1磷酸钠溶液中含有0.1 mol Na3PO4，由于P发生水解反应，故溶液中含有的P数目小于0.1NA，C项错误；500 mL 0.5 mol·L-1 NaCl溶液中含有0.25 mol NaCl，由于还含有水分子，故溶液中微粒数大于0.5NA，D项正确。
解析
【衍生5】　捕获并利用二氧化碳是实现碳减排的重要举措之一。某发明利用KOH和K2CO3捕获二氧化碳，KHCO3是其中间产物之一。设NA为阿伏加德罗常数的值，常温下，下列说法正确的是( )
A.22.4 L CO2中所含的电子数目为2.2NA
B.1 L 0.1 mol·L-1 K2CO3溶液中，C和HC的微粒数之和为0.1NA
C.10 g KHCO3晶体中，阴、阳离子总数为0.3NA
D.1 L pH=13的KOH溶液中的OH-数目为0.1NA
常温下，无法用标准状况下气体摩尔体积“22.4 L·mol-1”计算22.4 L二氧化碳的物质的量和含有的电子数目，A项错误；由物料守恒可知，1 L 0.1 mol·L-1碳酸钾溶液中，碳酸根离子、碳酸氢根离子和碳酸分子的微粒数目之和为0.1NA，B项错误；碳酸氢钾的阴、阳离子分别为碳酸氢根离子、钾离子，则10 g碳酸氢钾晶体中阴、阳离子总数为×2×NA mol-1=0.2NA，C项错误; 1 L pH为13的氢氧化钾溶液中氢氧根离子的数目为0.1 mol·L-1× 1 L×NA mol-1=0.1NA，D项正确。
解析
微真题/把握方向
第三部分
考向一　有题干氧化还原反应考查阿伏加德罗常数
1.(2024·河北卷)超氧化钾(KO2)可用作潜水或宇航装置的CO2吸收剂和供氧剂，反应为4KO2+2CO2===2K2CO3+3O2，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.44 g CO2中σ键的数目为2NA
B.1 mol KO2晶体中离子的数目为3NA
C.1 L 1 mol·L-1 K2CO3溶液中C的数目为NA
D.该反应中每转移1 mol电子生成O2的数目为1.5NA
解析
2.(2023·辽宁卷)我国古代四大发明之一黑火药的爆炸反应为S+2KNO3+3C===K2S+N2↑+3CO2↑。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A.11.2 L CO2中含π键数目为NA
B.每生成2.8 g N2转移电子数目为NA
C.0.1 mol KNO3晶体中含离子数目为0.2NA
D.1 L 0.1 mol·L-1K2S溶液中含S2-数目为0.1NA
解析
3.(2022·海南卷)在2.8 g Fe中加入100 mL 3 mol·L-1 盐酸，Fe完全溶解。NA代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A.反应转移电子为0.1 mol
B.HCl溶液中Cl-数为3NA
C.2.8 g 56Fe中含有的中子数为1.3NA
D.反应生成标准状况下的气体3.36 L
2.8 g Fe的物质的量为0.05 mol， 100 mL 3 mol·L-1 HCl溶液中H+和Cl-的物质的量均为0.3 mol，发生反应后，Fe完全溶解生成Fe2+,该反应转移0.1 mol电子，A项正确；HCl溶液中Cl-的物质的量为0.3 mol，因此，Cl-数为0.3NA，B项错误；56Fe的质子数为26，中子数为30，2.8 g 56Fe的物质的量为0.05 mol，因此，2.8 g 56Fe中 含有的中子数为1.5NA，C项错误；反应生成H2的物质的量为
0.05 mol，在标准状况下的体积为1.12 L，D项错误。
解析
考向二　有题干非氧化还原反应考查阿伏加德罗常数
4.(2023·广东卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。侯氏制碱法涉及
NaCl、NH4Cl和NaHCO3等物质。下列叙述正确的是( )
A.1 mol NH4Cl中含有的共价键数目为5NA
B.1 mol NaHCO3完全分解，得到的CO2分子数目为2NA
C.体积为1 L的1 mol·L-1 NaHCO3溶液中，HC数目为NA
D.NaCl和NH4Cl的混合物中含1 mol Cl-，则混合物中质子数为28NA
1个N中存在4个N—H共价键，1 mol NH4Cl中含有的共价键数目为4NA，A项错误；碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，1 mol NaHCO3完全分解得到0.5 mol CO2分子，B项错误；NaHCO3===Na++HC，HC会发生水解和电离，所以1 mol NaHCO3溶液中HC数目小于NA，C项错误；NaCl 和NH4Cl中的质子数都为28，混合物中含1 mol Cl-，则混合物为1 mol，质子数为28NA，D项正确。
解析
考向三　无题干考查阿伏加德罗常数
5.(2023·全国甲卷)NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
( )
A.0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA
B.标准状况下，2.24 L SO3中电子的数目为4.00NA
C.1.0 L pH=2的H2SO4溶液中H+的数目为0.02NA
D.1.0 L 1.0 mol·L-1的Na2CO3溶液中C的数目为1.0NA
异丁烷的结构简式是HC(CH3)3，1个异丁烷分子中含13个共价键，故0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为13×0.5NA=6.5NA，A项正确；标准状况下SO3为固体，不能用标准状况下的气体摩尔体积计算其物质的量，B项错误；1.0 L pH=2的H2SO4溶液中n(H+)=1.0 L×10-2mol·L-1=0.01 mol，H+的数目为0.01NA，C项错误；Na2CO3溶液中C部分水解，故1.0 L 1.0 mol·L-1的Na2CO3溶液中C的数目小于1.0NA，D项错误。
解析
6.(2022·全国甲卷)NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
( )
A.25 ℃、101 kPa下，28 L氢气中质子的数目为2.5NA
B.2.0 L 1.0 mol·L-1 AlCl3溶液中，Al3+的数目为2.0NA
C.0.20 mol 苯甲酸完全燃烧，生成CO2的数目为1.4NA
D.电解熔融CuCl2，阴极增重6.4 g，外电路中通过电子的数目为0.10NA
解析
CuCl2时，阳极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,阴极反应为Cu2++2e-===Cu,阴极增加的质量为Cu的质量，6.4 g Cu的物质的量为0.1 mol，根据阴极反应可知，外电路中通过电子的物质的量为0.2 mol，数目为0.2NA，D项错误。
解析
解析
解析
8.(2022·浙江卷6月)联合生产是化学综合利用资源的有效方法。煅烧石灰石的反应为CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)　ΔH=1.8×102 kJ·mol-1，石灰石分解需要的能量由焦炭燃烧提供。将石灰石与焦炭按一定比例混合于石灰窑中，连续鼓入空气，使焦炭完全燃烧生成CO2，其热量有效利用率为50%。石灰窑中产生的富含CO2的窑气通入氨的氯化钠饱和溶液中，40%的CO2最终转化为纯碱。已知焦炭的热值为30 kJ·g-1(假设焦炭不含杂质)。回答下列问题：
(1)每完全分解100 kg石灰石(含CaCO390%，杂质不参与反应)，需要投料 kg焦炭。
(2)每生产106 kg纯碱，同时可获得 kg CaO。
10.8
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解析课时微练(六)　物质的量　气体摩尔体积
　
基础训练
1.偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能燃料,燃烧产生的巨大能量可作为航天运载火箭的推动力。下列叙述正确的是(　　)
A.偏二甲肼的摩尔质量为60 g
B.6.02×1023个偏二甲肼分子的质量约为60 g
C.1 mol偏二甲肼的质量为60 g·mol-1
D.偏二甲肼的摩尔质量等于它的相对分子质量
2.一氧化二氮(N2O)又称笑气,是无色有甜味的气体,在室温下稳定,有轻微麻醉作用,其麻醉作用于1799年由英国化学家汉弗莱·戴维发现,该气体早期被用于牙科手术的麻醉,现用在外科手术和牙科起麻醉和镇痛作用。现a g N2O中含b个分子,用NA表示阿伏加德罗常数的数值,则NA可表示为(　　)
A.　　B. C.　　D.
3.人造空气(氧气与氦气的混合气)可用于减轻某些病痛或供深水潜水员使用。标准状况下,5.6 L“人造空气”的质量是2.4 g,其中氧气与氦气的质量比是(　　)
A.1∶1　　B.1∶4 C.2∶1　　D.2∶3
4.室温下,关闭如图所示装置的活塞,向左、右两室(容积相同)各充入一定量的H2和Cl2,且恰好使两容器内气体密度相同,打开活塞,一定条件下使H2与Cl2充分反应生成氯化氢气体:H2+Cl22HCl,恢复到原温度。下列判断正确的是(　　)
A.开始时左、右两室分子数相同
B.最终容器内还有Cl2存在
C.反应前后H2室压强相同
D.最终容器内密度与原来相同
5.同温同压下,质量忽略不计的两气球A和B,分别充入X气体和Y气体,且充气后两气球的体积相同。若相同条件下,A气球放在CO中下沉,B气球放在O2中上浮。下列叙述或表示正确的是(　　)
A.X气体的相对分子质量比Y气体的相对分子质量大
B.X可能是CO2,Y可能是CH4
C.X气体的密度小于Y气体的密度
D.充气后A气球的质量比B气球的质量大
6.中国科学家首次在月球上发现新矿物,并命名为“嫦娥石”。“嫦娥石”是一种新的磷酸盐矿物,属于陨磷钠镁钙石(Mrillite)族。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)
A.27.5 g PCl3中含有P—Cl键的数目为6NA
B.23 g Na与足量H2O反应生成的H2分子数目为NA
C.100 g质量分数为49%的H3PO4溶液中含有的氧原子总数目为2NA
D.在25 ℃时,1 L pH=12的Ca(OH)2溶液中含有OH-数目为0.01NA
7.奥克托今是一种猛(性)炸药,学名环四亚甲基四硝胺,简称HMX,其结构简式如图所示。
密闭容器中HMX发生自爆时产生的氮气和一氧化碳的分子数之比为(　　)
A.1∶1 B.2∶1
C.1∶2 D.3∶2
8.(2025·咸阳模拟)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是(　　)
A.31 g白磷(P4)中含有的磷原子数为NA
B.0.5 mol·L-1 CaCl2溶液中含有Cl-的数目为NA
C.标准状况下,11.2 L SO3中含有的原子总数为2NA
D.1 mol Na2O2与足量水反应转移的电子数为2NA
能力训练
9.纳米球状红磷可提高钠离子电池的性能,可由PCl5(易水解)和NaN3制备:2PCl5+10NaN32P+15N2↑+10NaCl。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.11.2 L N2含π键数目为NA
B.每生成3.1 g P转移电子数目为NA
C.0.1 mol NaN3晶体中含离子数目为0.2NA
D.0.1 mol PCl5与足量水反应,所得溶液中H+的数目为0.8NA
10.过氧化钙是重要的工业原料,350 ℃时能迅速分解,生成氧化钙,并放出氧气。工业上将碳酸钙溶于适量的盐酸中,在低温和碱性条件下,与过氧化氢反应制得:CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O,CaCl2+
H2O2+2NH3+8H2OCaO2·8H2O↓+2NH4Cl。如图是实验室测定产品中过氧化钙含量的装置。
回答下列问题:
(1)上述制备工艺中,分离出主产品的操作方法是________、烘干,分离出副产品的操作方法是____________________________________。
(2)如图装置,检查系统是否漏气的方法是____________________________________。
(3)正确读取量气管内液面的初、终读数前都需进行的操作是____________________________________
____________________________________。
(4)已知:样品质量m g,量气管初读数a mL,终读数b mL,该实验条件下气体摩尔体积Vm=c L·mol-1,样品中过氧化钙的含量表达式w%=________________________________。
11.Ⅰ.用NA表示阿伏加德罗常数的值,按要求填空:
(1)在标准状况下,①6.72 L CH4;②3.01×1023个HCl分子;③13.6 g H2S;④0.2 mol NH3。下列关系表达正确的是________。
a.体积②>①>③>④
b.密度②>③>④>①
c.质量②>①>③>④
d.氢原子个数①>③>④>②
(2)8.4 g N2与9.6 g Rx的分子数目之比为3∶2,原子数目相同。则9.6 g Rx的物质的量为________mol。x值为________,R的相对原子质量是________。
Ⅱ.同温同压下,100 mL X2气体与50 mL Y2气体恰好完全反应,得到100 mL Z气体。
(3)Z的化学式为________。
Ⅲ.(4)将2.3钠投入足量水中,完全反应。冷却到标准状况,得到________L气体。
Ⅳ.在容积固定的密闭容器中,活塞可自由移动。在室温下,向A室充入一定量H2、O2的混合气体,向B室充入1 mol N2,此时活塞的位置如图所示。
(5)A室混合气体的物质的量为________mol。
(6)实验测得A室混合气体的质量为34 g,则A室中H2的物质的量为________mol。
12.草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O,摩尔质量为180 g·mol-1)是一种浅黄色固体,难溶于水,受热易分解,是生产锂电池的原材料,也常用作分析试剂及显影剂等。
(1)草酸亚铁晶体中结晶水的质量分数为________%。
(2)称取3.60 g草酸亚铁晶体用热重法对其进行热分解,得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示。经分析,300 ℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物,通过计算确定该氧化物的化学式(写出计算过程)。
课时微练(六)　物质的量　气体摩尔体积
1.B　解析　摩尔质量不能以“g”作单位,偏二甲肼的摩尔质量应为60 g·mol-1,A项错误;6.02×1023个偏二甲肼约为1 mol,其质量约为60 g,B项正确;1 mol偏二甲肼的质量为60 g,C项错误;摩尔质量的单位为g·mol-1,相对分子质量的单位为“1”,两者的数值相等,但是物理意义不同,D项错误。
2.D　解析　N2O的摩尔质量为44 g·mol-1,根据n(N2O)= mol= mol,则NA=。
3.C　解析　设O2和He的质量分别为x g和y g,则,解得x=1.6,y=0.8,x∶y=1.6∶0.8=2∶1。
4.D　解析　左、右两室(容积相同)内气体密度相同,则两室内气体的质量相同,H2、Cl2的相对分子质量分别为2、71,则二者的物质的量之比为71∶2。开始时左、右两室气体的物质的量之比为71∶2,则二者的分子数不相同,A项错误;提供条件发生完全反应后,最终容器内Cl2没有剩余,还有H2存在,B项错误;反应前两容器内的压强不同,打开活塞后,H2室压强减小,C项错误;打开活塞前两室气体的密度相同,打开活塞后,混合气的质量变为原来的二倍,体积变为原来的二倍,则最终容器内密度与原来相同,D项正确。
5.B　解析　A球放在CO中下沉,B气球放在O2中上浮,说明X气体的密度比一氧化碳的密度大,Y的密度小于氧气,根据ρ=M/Vm知,同温同压下,密度与摩尔质量成正比,所以X的相对分子质量大于28,Y的相对分子质量小于32,但X气体的相对分子质量不一定比Y大,A项错误;CO2的相对分子质量为44,甲烷的相对分子质量为16,所以X可能是CO2,Y可能是甲烷,B项正确;X的密度大于CO,但不一定小于Y的密度,C项错误;相同条件下,等体积的两种气体其物质的量相等,因为其摩尔质量相对大小未知,所以无法确定其质量相对大小,D项错误。
6.D　解析　27.5 g PCl3的物质的量为0.2 mol,则含有的P—Cl键数目为0.6NA,A项错误;23 g Na的物质的量为1 mol,1 mol Na可生成0.5 mol H2,H2分子数目应为0.5NA,B项错误;水中也含有氧原子,C项错误。
7.A　解析　根据结构简式可知奥克托今的分子式为C4N8H8O8,根据原子守恒可知,HMX自爆时的反应方程式为C4N8H8O8===4CO↑+4N2↑+4H2O↑,故氮气和CO的分子数之比为1∶1。
8.A　解析　31 g白磷(P4)中含有31 g磷原子,磷原子的物质的量为=1 mol,磷原子数为NA,A项正确;溶液体积未知,不能确定氯离子数目,B项错误;标准状况下SO3不是气体,不能依据体积确定分子数,C项错误;1 mol Na2O2与足量水反应转移的电子数为NA,D项错误。
9.C　解析　未说明N2所处的温度和压强,无法计算11.2 L N2含π键的数目,A项错误;2PCl5+10NaN3===2P+15N2↑+10NaCl中P元素由+5价下降到0价,3.1 g P的物质的量为0.1 mol,每生成3.1 g P转移电子数目为0.5NA,B项错误;NaN3晶体中含有Na+和,0.1 mol NaN3晶体中含离子数目为0.2NA,C项正确;PCl5与水发生反应PCl5+4H2O===5HCl+H3PO4,0.1 mol PCl5与足量水反应生成0.5 mol HCl和0.1 mol H3PO4,H3PO4是弱电解质,在水溶液中不能完全电离,所得溶液中H+的数目小于0.8NA,D项错误。
10.答案　(1)过滤　蒸发浓缩、冷却结晶、过滤　(2)连接好装置,从漏斗向量气筒内注入一定量的水,移动漏斗使左、右两侧形成液面高度差,静置后,液面高度不再变化,即表明气密性良好　(3)移动漏斗保持左、右两侧液面相平　(4)%
解析　(1)完全反应后的生成物中有可溶性的物质也有不溶性的物质,所以分离不溶性的固体和溶液的方法是过滤,滤液中含有氯化铵,从溶液中获得晶体应蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(2)依据装置压强变化和液面变化可知,连接好装置,从漏斗向量气筒内注入一定量的水,移动漏斗使左、右两侧形成液面高度差,静置后,液面高度不再变化,即表明气密性良好。(3)移动漏斗保持液面与量气筒液面相平,防止试管和量气筒内气体压强过大造成误差。(4)根据题意知,小试管中产生的气体是氧气,其体积V(O2)=(b-a)×10-3 L,根据2CaO22CaO+O2↑,n(CaO2)=2n(O2)=2×= mol,过氧化钙的质量m(CaO2)= mol×72 g·mol-1= g,则过氧化钙的含量为×100%=%。
11.答案　(1)bd　(2)0.2　3　16　(3)X2Y或YX2　(4)1.12　(5)2
(6)1
解析　(1)①6.72 L CH4的物质的量为=0.3 mol,②3.01×1023个HCl分子的物质的量为0.5 mol,③13.6 g H2S的物质的量为=0.4 mol,④0.2 mol NH3。a.相同条件下,体积②>③>①>④。b.各物质的摩尔质量分别为①CH4为16 g/mol,②HCl为36.5 g/mol,③H2S为34 g/mol,④NH3为17 g/mol,相同条件下,密度②>③>④>①。c.各物质的质量分别为①CH4为0.3 mol×16 g/mol=4.8 g,②HCl为0.5 mol×36.5 g/mol=18.25 g,③H2S为13.6 g,④NH3为0.2 mol×17 g/mol=3.4 g,质量②>③>①>④;d.各物质中H原子的物质的量分别为①0.3 mol×4=1.2 mol,②0.5 mol,③0.4 mol×2=0.8 mol,④0.2 mol×3=0.6 mol,氢原子个数①>③>④>②,故答案为bd。(2)8.4 g N2的物质的量n===0.3 mol,根据N=nNA,分子数和物质的量成正比,已知8.4 g N2与9.6 g Rx的分子数目之比为3∶2,则9.8 g Rx的物质的量为0.2 mol,Rx的摩尔质量M===48 g/mol,又知两者的原子数目相同,则x=3,R的相对原子质量是48÷3=16。(3)同温同压下,气体摩尔体积相等,则X2、Y2和生成物的计量数之比=100 mL∶50 mL∶100 mL=2∶1∶2,再结合原子守恒得方程式为2X2+Y22X2Y或2YX2。(4)Na的物质的量==0.1 mol,
n(H2)==0.05 mol,标准状况下,生成氢气的体积=0.05 mol×22.4 L/mol=1.12 L。
(5)A、B两室压强与温度相同,物质的量与体积成正比,则A室中气体的物质的量为1 mol×=2 mol。(6)设H2和O2的物质的量分别为x、y,依据题意可知x+y=2,2x+32y=34,解得x=y=1 mol。
12.答案　(1)20　(2)由题图可得,3.60 g草酸亚铁晶体经热分解后剩余铁的氧化物的质量是1.60 g,根据铁原子守恒,剩余氧化物中铁原子的物质的量为=0.02 mol,其质量为0.02 mol×56 g·mol-1=1.12 g,该氧化物中氧原子的质量是1.60 g-1.12 g=0.48 g,其物质的量为=0.03 mol,该铁的氧化物中n(Fe)∶n(O)=2∶3,其化学式为Fe2O3。
解析　(1)草酸亚铁晶体中结晶水的质量分数为×100%=20%。(共34张PPT)
课时微练(六)
物质的量　气体摩尔体积
1.偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能燃料，燃烧产生的巨大能量可作为航天运载火箭的推动力。下列叙述正确的是( )
A.偏二甲肼的摩尔质量为60 g
B.6.02×1023个偏二甲肼分子的质量约为60 g
C.1 mol偏二甲肼的质量为60 g·mol-1
D.偏二甲肼的摩尔质量等于它的相对分子质量
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摩尔质量不能以“g”作单位,偏二甲肼的摩尔质量应为60 g·mol-1，A项错误；6.02×1023个偏二甲肼约为1 mol，其质量约为60 g， B项正确；1 mol偏二甲肼的质量为60 g，C项错误；摩尔质量的单位为g·mol-1，相对分子质量的单位为“1”，两者的数值相等，但是物理意义不同，D项错误。
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2.一氧化二氮(N2O)又称笑气，是无色有甜味的气体，在室温下稳 定，有轻微麻醉作用，其麻醉作用于1799年由英国化学家汉弗莱·戴维发现，该气体早期被用于牙科手术的麻醉，现用在外科手术和牙科起麻醉和镇痛作用。现a g N2O中含b个分子，用NA表示阿伏加德罗常数的数值，则NA可表示为( )
A.　　　B.　　　C.　　　D.
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3.人造空气(氧气与氦气的混合气)可用于减轻某些病痛或供深水潜水员使用。标准状况下，5.6 L“人造空气”的质量是2.4 g，其中氧气与氦气的质量比是( )
A.1∶1　　B.1∶4 C.2∶1　　D.2∶3
设O2和He的质量分别为x g和y g，则，解得x=1.6，y=0.8，x∶y=1.6∶0.8=2∶1。
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左、右两室(容积相同)内气体密度相同，则两室内气体的质量相同，H2、Cl2的相对分子质量分别为2、71，则二者的物质的量之比为71∶2。开始时左、右两室气体的物质的量之比为71∶2，则二者的分子数不相同，A项错误；提供条件发生完全反应后，最终容器内Cl2没有剩余，还有H2存在，B项错误；反应前两容器内的压强不同，打开活塞后，H2室压强减小，C项错误；打开活塞前两室气体的密度相同，打开活塞后，混合气的质量变为原来的二倍，体积变为原来的二倍，则最终容器内密度与原来相同，D项正确。
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5.同温同压下，质量忽略不计的两气球A和B，分别充入X气体和Y气体，且充气后两气球的体积相同。若相同条件下，A气球放在CO中下沉，B气球放在O2中上浮。下列叙述或表示正确的是( )
A.X气体的相对分子质量比Y气体的相对分子质量大
B.X可能是CO2，Y可能是CH4
C.X气体的密度小于Y气体的密度
D.充气后A气球的质量比B气球的质量大
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A球放在CO中下沉，B气球放在O2中上浮，说明X气体的密度比一氧化碳的密度大，Y的密度小于氧气，根据ρ=M/Vm知，同温同压下，密度与摩尔质量成正比，所以X的相对分子质量大于28，Y的相对分子质量小于32，但X气体的相对分子质量不一定比Y大，A项错误；CO2的相对分子质量为44，甲烷的相对分子质量为16，所以X可能是CO2，Y可能是甲烷，B项正确；X的密度大于CO，但不一定小于Y的密度，C项错误；相同条件下，等体积的两种气体其物质的量相等，因为其摩尔质量相对大小未知，所以无法确定其质量相对大小，D项错误。
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6.中国科学家首次在月球上发现新矿物，并命名为“嫦娥石”。“嫦娥石”是一种新的磷酸盐矿物，属于陨磷钠镁钙石(Mrillite)族。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.27.5 g PCl3中含有P—Cl键的数目为6NA
B.23 g Na与足量H2O反应生成的H2分子数目为NA
C.100 g质量分数为49%的H3PO4溶液中含有的氧原子总数目为2NA
D.在25 ℃时，1 L pH=12的Ca(OH)2溶液中含有OH-数目为0.01NA
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27.5 g PCl3的物质的量为0.2 mol，则含有的P—Cl键数目为0.6NA，A项错误；23 g Na的物质的量为1 mol，1 mol Na可生成0.5 mol
H2，H2分子数目应为0.5NA，B项错误；水中也含有氧原子，C项错误。
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7.奥克托今是一种猛(性)炸药，学名环四亚甲基四
硝胺，简称HMX，其结构简式如图所示。
密闭容器中HMX发生自爆时产生的氮气和一氧化
碳的分子数之比为( )
A.1∶1 B.2∶1
C.1∶2 D.3∶2
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根据结构简式可知奥克托今的分子式为C4N8H8O8，根据原子守恒可知，HMX自爆时的反应方程式为C4N8H8O8===4CO↑+4N2↑+ 4H2O↑，故氮气和CO的分子数之比为1∶1。
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8.(2025·咸阳模拟)设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是
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A.31 g白磷(P4)中含有的磷原子数为NA
B.0.5 mol·L-1 CaCl2溶液中含有Cl-的数目为NA
C.标准状况下，11.2 L SO3中含有的原子总数为2NA
D.1 mol Na2O2与足量水反应转移的电子数为2NA
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9.纳米球状红磷可提高钠离子电池的性能，可由PCl5(易水解)和NaN3制备：2PCl5+10NaN3===2P+15N2↑+10NaCl。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A.11.2 L N2含π键数目为NA
B.每生成3.1 g P转移电子数目为NA
C.0.1 mol NaN3晶体中含离子数目为0.2NA
D.0.1 mol PCl5与足量水反应，所得溶液中H+的数目为0.8NA
能力训练
未说明N2所处的温度和压强，无法计算11.2 L N2含π键的数目，A项错误；2PCl5+10NaN3===2P+15N2↑+10NaCl中P元素由+5价下降到0价，3.1 g P的物质的量为0.1 mol，每生成3.1 g P转移电子数目为0.5NA，B项错误；NaN3晶体中含有Na+和，0.1 mol NaN3晶体中含离子数目为0.2NA，C项正确；PCl5与水发生反应PCl5+4H2O ===5HCl+H3PO4，0.1 mol PCl5与足量水反应生成0.5 mol HCl和0.1 mol H3PO4，H3PO4是弱电解质，在水溶液中不能完全电离，所得溶液中H+的数目小于0.8NA，D项错误。
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10.过氧化钙是重要的工业原料，350 ℃时能迅速分解，生成氧化钙，并放出氧气。工业上将碳酸钙溶于适量的盐酸中，在低温和碱性条件下，与过氧化氢反应制得：CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O，
CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O===CaO2·8H2O↓+2NH4Cl。如图是实验室测定产品中过氧化钙含量的装置。
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回答下列问题：
(1)上述制备工艺中，分离出主产品的操作方法是 、烘干，分离出副产品的操作方法是 。
(2)如图装置，检查系统是否漏气的方法是_______________________
_______________________________________________________________________________________________________________。
(3)正确读取量气管内液面的初、终读数前都需进行的操作是
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过滤
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连接好装置，从漏斗向量气筒内注入一定量的水，移动漏斗使左、右两侧形成液面高度 差，静置后，液面高度不再变化，即表明气密性良好
移动漏斗保持左、右两侧液面相平
(4)已知：样品质量m g，量气管初读数a mL，终读数b mL，该实验条件下气体摩尔体积Vm=c L·mol-1，样品中过氧化钙的含量表达式
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%
(1)完全反应后的生成物中有可溶性的物质也有不溶性的物质，所以分离不溶性的固体和溶液的方法是过滤，滤液中含有氯化铵，从溶液中获得晶体应蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。
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11.Ⅰ.用NA表示阿伏加德罗常数的值，按要求填空：
(1)在标准状况下，①6.72 L CH4；②3.01×1023个HCl分子；③13.6 g H2S；④0.2 mol NH3。下列关系表达正确的是 。
a.体积②>①>③>④
b.密度②>③>④>①
c.质量②>①>③>④
d.氢原子个数①>③>④>②
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bd
(2)8.4 g N2与9.6 g Rx的分子数目之比为3∶2，原子数目相同。则9.6 g Rx的物质的量为 mol。x值为 ，R的相对原子质量是 。
Ⅱ.同温同压下，100 mL X2气体与50 mL Y2气体恰好完全反应，得到100 mL Z气体。
(3)Z的化学式为 。
Ⅲ.(4)将2.3钠投入足量水中，完全反应。冷却到标准状况，得到______L气体。
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0.2
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X2Y或YX2
1.12
Ⅳ.在容积固定的密闭容器中，活塞可自由移动。在室温下，向A室充入一定量H2、O2的混合气体，向B室充入1 mol N2，此时活塞的位置如图所示。

(5)A室混合气体的物质的量为 mol。
(6)实验测得A室混合气体的质量为34 g，则A室中H2的物质的量为_____mol。
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12.草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O，摩尔质量为180 g·mol-1)是一种浅黄色固体，难溶于水，受热易分解，是生产锂电池的原材料，也常用作分析试剂及显影剂等。
(1)草酸亚铁晶体中结晶水的质量分数为 %。
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(2)称取3.60 g草酸亚铁晶体用热重法对其进行热分解，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示。经分析，300 ℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物，通过计算确定该氧化物的化学式(写出计算过程)。
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