高中化学 第一章 第二节 第1课时 物质的量 气体摩尔体积

物质的量、气体摩尔体积学习目标1.了解物质的量的单位——摩尔。2.了解阿伏加德罗常数，并能运用NA进行计算。3.了解摩尔质量的含义。4.了解气体摩尔体积的含义。5.掌握标准状况下有关气体摩尔体积的计算。6.理解阿伏加德罗定律及其推论。一、物质的量的单位1．物质的量国际单位制中7个基本物理量之一，它表示含有的集合体，符号为。2．物质的量的单位——摩尔(1)标准：1mol粒子集体所含的粒子数与中所含的碳原子数相同，约为。(2)符号：。(3)计量对象：、、、原子团、电子、质子、中子等所有。基础知识梳理一定数目粒子0.012kg12C6.02×1023原子分子离子微观粒子moln3．阿伏加德罗常数把叫做阿伏加德罗常数，通常用表示，符号为。4．物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数(N)的关系n＝。1mol任何粒子的粒子数6.02×1023mol－1NAN/NA二、摩尔质量1．概念：的物质所具有的质量。符号：，单位：或。2．物质的量(n)、质量(m)、摩尔质量(M)的关系n＝。单位物质的量Mg/molg·mol－1m/M1.一种微粒的摩尔质量就是1mol该微粒的质量的说法对吗？【思考·提示】不对，摩尔质量的单位是g/mol，物质质量的单位是g，只有在摩尔质量以g/mol为单位，质量以g为单位时，二者才在数值上相等。思考三、决定物质体积大小的因素1．物质体积的影响因素固体或液体体积粒子粒子气体体积粒子粒子数目大小数目之间的距离影响因素2．同温同压下，任何气体粒子之间距离。3．同温同压下，相同体积的任何气体都含有数目的粒子。相等相同2.两种气体体积相同，所含的分子数一定相同吗？【思考·提示】不一定，因为气体体积受温度和压强的影响较大，若温度和压强不同时，体积相同的两气体的物质的量不一定相同，故所含的分子数也不一定相同。思考四、气体摩尔体积1．定义：单位的气体所占有的。符号：，单位L/mol(或L·mol－1)和m3/mol(或m3·mol－1)。2．计算公式：Vm＝。3．影响气体摩尔体积的因素(1)气体摩尔体积的数值取决于气体所处的和。(2)标准状况下(即)，气体摩尔体积为。物质的量体积VmV/n温度压强0℃和101kPa22.4L/mol3.气体在非标准状况下的气体摩尔体积，一定不是22.4L/mol吗？【思考·提示】不一定。气体在标准状况下的气体摩尔体积是22.4L/mol，升高温度，体积增大，增大压强，体积减小，所以，在温度和压强适当的情况下体积也可能为22.4L/mol。思考要点一物质的量、阿伏加德罗常数、质量和粒子数目之间的关系计算关系式(公式)主要应用注意事项n＝在n、N和NA中，已知任意两项求第三项①NA有单位：mol－1②求n或N时，概念性问题用NA；数字性问题用6.02×1023mol－1NNA计算关系式(公式)主要应用注意事项M＝mn①在M、n和m中，已知任意两项求第三项②先求M，后求MrM的单位取g/mol时，m的单位取g；M的单位取kg/mol时，m的单位取kgm÷M×Mn×NA÷NAN①在m、M、NA和N中，已知任意三项求第四项②以n恒等列代数方程式解决较复杂的问题与N有关的问题莫忽视微粒的组成和种类1．阿伏加德罗定律同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。2．阿伏加德罗定律推论要点二阿伏加德罗定律及其推论推论公式同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比V1V2＝n1n2同温同体积下，气体的压强之比等于其物质的量之比p1p2＝n1n2推论公式同温同压下，相同体积的任何气体的质量之比，等于其摩尔质量之比m1m2＝M1M2同温同压下，任何气体的密度之比等于其摩尔质量之比ρ1ρ2＝M1M2同温同物质的量的气体，压强之比等于体积的反比p1p2＝V2V11．适用范围气体摩尔体积的适用范围是气体，可以是单一气体，也可以是混合气体，如0.2molH2与0.8molO2的混合气体在标准状况下的体积约为22.4L。2．数值在标准状况下(0℃和101kPa时)，气体摩尔体积为22.4L·mol－1，在非标准状况下，1mol气体的体积可能是22.4L，也可能不是22.4L，因此，在使用气体摩尔体积时，一定要看清气体所处的状况。要点三气体摩尔体积3．标准状况下的相关计算(1)M与Vm的关系：M＝Vm·ρ(2)n与Vm的关系：n＝VL22.4L·mol－1＝V22.4mol(3)m与Vm的关系：m＝n·M＝VVm·M(4)N与Vm的关系：N＝n·NA＝VVm·NA1.用NA代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是()A．0.5molAl与足量盐酸反应生成的H2分子数为NAB．0.2molH2O所含的H数为0.2NAC．0.1molCH4所含的电子数为NAD．46gNO2和N2O4的混合物含有的分子数为NA【思路点拨】解答本题要注意以下两点：(1)要分清用NA表示的微粒的种类和所给物质的关系。(2)根据各物理量之间的转换关系进行计算。课堂达标训练【解析】Al与盐酸反应时，根据化学方程式可知2molAl完全反应可生成3molH2，则0.5molAl完全反应可生成0.75molH2，即H2分子数为0.75NA，A错误。1molH2O中含H2NA,0.2molH2O中含H0.4NA，B错误。1molCH4含10mol电子，故0.1molCH4所含电子数为NA，C正确。NO2和N2O4的平均摩尔质量介于46g·mol－1至92g·mol－1之间，故46g两者的混合物，其物质的量小于1mol，D错误。【答案】C2.设阿伏加德罗常数（NA）的数值为nA，下列说法正确的是()A.1molCl2与足量Fe反应，转移的电子数为3nAB.1.5molNO2与足量H2O反应，转移的电子数为0.5nAC.常温常压下，46g的NO2和N2O4混合气体含有的原子数为3nAD.0.10molFe粉与足量水蒸气反应生成的H2分子数为0.10nA解析Cl2和Fe反应生成FeCl3，根据Cl的化合价变化，求得1molCl2最多转移2mol电子，即2nA；NO2和H2O发生反应的方程式为3O2+H2O2HO3+O，根据方程式可知3molNO2转移2mol电子，因此1.5molNO2参加反应转移的电子数为nA；46gNO2和N2O4混合气体含有的原子数为3nA，与条件无关，与NO2和N2O4的相对多少无关，因为它们的最简式相同；Fe与水蒸气反应生成的是Fe3O4和H2，根据电子守恒，0.1molFe转移mol电子，而产生1molH2转移2mol电子，因此生成H2mol。综合上述分析可知C正确。答案C4N5N2N38.034.03.某同学用NaHCO3和KHCO3组成的某混合物进行实验，测得如下数据（盐酸的物质的量浓度相等）：50mL盐酸50mL盐酸50mL盐酸m（混合物）9.2g15.7g27.6gV(CO2)（标准状况）2.24L3.36L3.36L则下列分析推理不正确的是（）A.盐酸的物质的量浓度为3.0mol/LB.根据表中数据能计算出混合物中NaHCO3的质C.加入混合物9.2gD.15.7g混合物恰好与盐酸完全反应解析由题意可知：9.2g混合物与50mL盐酸反应时盐酸过量，而27.6g混合物与50mL盐酸作用时盐酸不足;由反应H++HCOCO2↑+H2O知,盐酸的物质的量为n(HCl)=n(CO2)=0.15mol,设9.2g混合物中NaHCO3、KHCO3的物质的量分别为x和y，则有：3x+y=0.1mol①84x+100y=9.2g解得：x=0.05mol,y=0.05mol所以c（HCl）=0.15mol/0.05L=3mol/Lw（NaHCO3）=×100%=45.65%又由n（NaHCO3）=n(KHCO3),84·n（NaHCO3）+100·n（KHCO3）=15.7g，解得n(NaHCO3)=0.085mol,所以15.7g混合物完全反应消耗HCl的物质的量为0.17mol0.15mol，故不能恰好完全反应。1008484答案D4．在273K和101kPa的条件下，将2.00g氦气、1.40g氮气和1.60g氧气混合，该混合气体的体积是()A．6.72LB．7.84LC．10.08LD．13.44L解析：选D。273K、101kPa正好是标准状况，2.00g氦气的物质的量为n(He)＝2.00g4g·mol－1＝0.500mol,1.40g氮气的物质的量为n(N2)＝1.40g28g·mol－1＝0.050mol,1.60g氧气的物质的量为n(O2)＝1.60g32g·mol－1＝0.050mol，即气体总的物质的量为0.500mol＋0.050mol＋0.050mol＝0.600mol。根据阿伏加德罗定律，标准状况下每摩尔气体所占的体积约为22.4L。因此气体的总体积为V＝22.4L·mol－1×0.600mol＝13.44L。5.（1）在同温、同压下，实验测得CO、N2和O2三种气体的混合气体的密度是H2的14.5倍，其中O2的质量分数为。若其中CO和N2的物质的量之比为1∶1，则混合气体中氧元素的质量分数为。（2）相同条件下，某Cl2与O2混合气体100mL恰好与150mLH2化合生成HCl和H2O,则混合气体中Cl2与O2的体积比为，混合气体的平均相对分子质量为。解析（1）三种气体的平均相对分子质量为14.5×2=29,因CO与N2的相对分子质量相同，求算平均相对分子质量时可一并考虑，设O2的物质的量分数为x，则CO和N2的物质的量分数为（1-x)，因此有：32x+28(1-x)=29,解得x=0.25。O2的质量分数为×100%=27.6%。若CO和N2的物质的量之比为1∶1，设混合气体为1mol，则混合气体中氧元素的物质的量为：0.25mol×2+(0.75mol÷2)×1=0.875mol，氧元素的质量分数为×100%=48.3%。29320.252910.8756（2）设Cl2的体积为xmL，则O2的体积为（100-x)mL。根据反应H2+Cl22HCl、2H2+O22H2O知，反应中消耗的H2为:xmL+2(100-x)mL=150mL,解得x=50mL。因此n(Cl2)∶n(O2)=1∶1。体积百分含量各占50%。混合气体的相对分子质量为：71×50%+32×50%=51.5。答案（1）27.6%48.3%（2）1∶151.5