
?第11講 物質(zhì)的量單位——摩爾 氣體摩爾體積
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.能說出物質(zhì)的量、阿伏加德羅常數(shù)、摩爾質(zhì)量的含義。
2.了解氣體摩爾體積的含義,能運用氣體摩爾體積進(jìn)行簡單計算。
3.能運用物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積之間的相互關(guān)系進(jìn)行簡單計算。
【基礎(chǔ)知識】
一個驚人的數(shù)字——6.02×1023究竟有多大?
1.日常生活中,當(dāng)個體數(shù)量大時,人們習(xí)慣以集體為單體統(tǒng)計個體數(shù)量,如:
一打鉛筆是12支 一包A4紙是500張
2.曹沖稱象故事,體現(xiàn)的思想——變大為小
3.物理量的單位與標(biāo)準(zhǔn)
物理量
衡量的量
單位
標(biāo)準(zhǔn)
質(zhì)量
物體的輕重
千克
國際千克原器
長度
物體的長短
米
一米等于光在真空中
299792458分之一秒內(nèi)所經(jīng)過的路徑長度
物質(zhì)的量
粒子的數(shù)目
摩爾
任何粒子集合體約含6.02×1023個粒子為1 mol
一個成人每天需喝6瓶(500 mL)的水,一瓶水中含有多少個水分子?
一瓶水質(zhì)量為500 g,若知道一個水分子的質(zhì)量即可求出水分子的數(shù)目。而目前無法用儀器稱出一個分子()的質(zhì)量,如何求出一個水分子的質(zhì)量?
由曹沖稱象可知,一個水分子不好衡量,但許許多多個水分子可以稱量。為此,國際上在可稱量的物質(zhì)與難稱量的微觀粒子間搭建(引入)了新的物理量——物質(zhì)的量。其單位是摩爾——原意是堆量,即每堆含有6.02×1023個粒子就為1 mol。國際上規(guī)定,1 mol粒子集合體所含的粒子數(shù)約為6.02×1023。
一、物質(zhì)的量的單位——摩爾
1.物質(zhì)的量
(1)某微粒的物質(zhì)的量,用“n(微粒符號)”表示。例如:n(O2)、n(H2O)、n(Na+)等。
(2)粒子集合體中的“粒子”指微觀粒子,包括分子、原子、離子、 原子團、電子、質(zhì)子、中子等,不指宏觀物體。
“四化”理解物質(zhì)的量
專有化
“物質(zhì)的量”四個字是一個整體,不能拆開,也不能添字,如不能說成“物質(zhì)量”或“物質(zhì)的數(shù)量”等
微觀化
只用來描述微觀粒子,如原子、分子、離子、中子、質(zhì)子、電子等及這些粒子的特定組合,如NaCl;不能表示宏觀的物質(zhì),如蘋果
具體化
必須指明具體粒子的種類,如“1 mol O”、“2 mol O2”、“1.5 mol O3”,不能說“1 mol 氧”
集體化
物質(zhì)的量可以表示多個微粒的特定組合或集合體,如“1 mol NaCl”、“0.5 mol H2SO4”
0.5 mol SO2含_________mol S,含_________mol O。
【答案】0.5 1
1 mol粒子集合體所含的粒子數(shù)約為6.02×1023,1 mol任何粒子的粒子數(shù)叫阿伏加德羅常數(shù),以紀(jì)念科學(xué)家阿伏加德羅。
2.阿伏加德羅常數(shù)
(1)阿伏加德羅常數(shù)——“三量”
基準(zhǔn)量
0.012 kg 12C中所含的碳原子數(shù)
準(zhǔn)確量
是一個物理量,用NA表示,單位是mol-1
近似量
6.02×1023 mol-1
(2)NA指1 mol任何微粒的微粒數(shù),一定要明確指出是何種微粒,如1 mol CH4含有的分子數(shù)為NA,原子總數(shù)為5NA。
(3)涉及稀有氣體時要注意He、Ne、Ar為單原子分子,O2、N2、H2等為雙原子分子,臭氧(O3)為三原子分子等。
為何規(guī)定為1 mol物質(zhì)所含的粒子數(shù)約為6.02×1023?
原來——作為相對原子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的碳12,當(dāng)碳原子的質(zhì)量為12 g時,則碳原子約為6.02×1023。即1 mol C的質(zhì)量為12 g,則可推知1 mol H2O的質(zhì)量為為18 g。
①1 mol 不同物質(zhì)所含的粒子數(shù)相同(約為6.02×1023),其質(zhì)量是否相同?1 mol的物質(zhì),其質(zhì)量又是多少?
②由N=nNA可知,若求一瓶500 g水含有的水分子數(shù),只需求出水的物質(zhì)的量即可。由500 g水求其物質(zhì)的量,需要知道1 mol H2O的質(zhì)量。
3.摩爾質(zhì)量
(1)質(zhì)量單位是g,而摩爾質(zhì)量單位是g·mol-1。
(2)以g·mol-1為單位時,摩爾質(zhì)量在數(shù)值上與相對原子或分子質(zhì)量相等,而與物質(zhì)的量多少無關(guān)。
一瓶水若質(zhì)量為500 g水,含有多少個水分子?
【答案】N(H2O)=nNA=NA=×6.02×1023 mol-1=1.67×1025
4.以物質(zhì)的量為中心的計算
n、m、M、N、NA之間的關(guān)系:=n=
計算公式:n==
根據(jù)兩公式n=,n=進(jìn)行計算時,首先要找到其核心物理量——物質(zhì)的量,其次根據(jù)題目要求解其他物理量。
(2022年吉林省汪清縣第六中學(xué)期中)計算填空:
(1)_______mol H2O中所含有的氧原子數(shù)與1.5 mol CO2的氧原子數(shù)相同。
(2)質(zhì)量為9.8 g的H2SO4物質(zhì)的量是_______。
(3)1.204×1024個H2的物質(zhì)的量是_______。
(4)_______ g H2O與34 g NH3含有相同的氫原子數(shù)。
(5)相同物質(zhì)的量的CO2和O2,其分子數(shù)之比為_______,原子數(shù)之比為_______,氧原子數(shù)之比為_______;在2 mol Na2SO4溶液中Na+的物質(zhì)的量為_______mol。
(6)1 mol CO2 中所含的質(zhì)子的數(shù)目_______。
【答案】(1)3 (2)0.1 mol (3)2 mol (4)54 (5)①1∶1 ②3∶2 ③1∶1 ④ 4 (6)22NA
【解析】(1)1.5 mol CO2的氧原子1.5 mol×2=3 mol,含有的氧原子數(shù)為3NA,故3 mol H2O中所含有的氧原子數(shù)與1.5 mol O2的氧原子數(shù)相同,故答案為:3;(2)9.8g的H2SO4物質(zhì)的量是=0.1 mol;(3)1.204×1024個H2的物質(zhì)的量是=2 mol;(4)34 g NH3含有氫原子物質(zhì)的量為×3=6 mol,×18 g·mol-1=54 g ,即54 g H2O與34 g NH3含有相同的氫原子數(shù);(5)相同物質(zhì)的量的氣體分子數(shù)相同,則1 mol CO2和O2其分子數(shù)之比為1∶1,原子數(shù)之比為3∶2,氧原子數(shù)之比為1∶1;在2 mol Na2SO4溶液中Na+的物質(zhì)的量為2 mol×2=4 mol;(6)CO2 中所含的質(zhì)子的數(shù)目6+8×2=22,1 mol CO2 中所含的質(zhì)子的數(shù)目為22NA。
1.1 mol不同固體和液體的體積
狀態(tài)
物質(zhì)
密度/20℃
1 mol質(zhì)量
1 mol的體積
結(jié)論
固態(tài)
Fe
7.86 g·cm-3
56 g
7.12 cm3
相同條件下,1 mol固體、液體的體積——差別較大
Al
2.70 g·cm-3
27 g
10 cm3
液態(tài)
H2O
0.998 g·cm-3
18 g
18.0 cm3
H2SO4
1.83 g·cm-3
98 g
53.6 c cm3
2.1 mol不同氣體的體積
狀態(tài)
物質(zhì)
密度/(0℃、101 kPa)
1 mol質(zhì)量
1 mol的體積
結(jié)論
氣態(tài)
O2
1.429 g·L-1
32.0 g
22.39
同溫同壓下,1 mol氣體的體積——近似相等
H2
0.089 9 g·L-1
2.016 g
22.42
CO
1.25 g·L-1
28.01g
22.41
在相同狀況下,1 mol不同的固體和液態(tài)物質(zhì)的體積不同,而氣體物質(zhì)的體積卻幾乎相等,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下約為 22.4 L,這要從決定物質(zhì)體積大小的因素來理解。
二、氣體摩爾體積
1.決定物質(zhì)體積的因素
①對于固體或液體,粒子之間的距離很小(幾乎相等),其體積取決于粒子數(shù)目及大??;當(dāng)粒子數(shù)目相同時(如各為1 mol),其體積與粒子大小(不同物質(zhì)的粒子大小不相同)有關(guān),所以1 mol不同的固體或液體的體積往往不相同。
②對氣體來說,粒子之間的距離要比粒子本身的直徑大很多倍,氣體的體積與分子的大小無關(guān),只取決于氣體分子數(shù)目及間距(相同條件下,分子間距相同),所以1 mol不同的氣體的體積幾乎相同。
1 mol氣體在不同狀況下的體積
0℃ 101 kPa
0℃ 202 kPa
20℃ 101 kPa
-10℃ 202 kPa
H2
22.4
11.2
24.0
10.8
O2
22.4
11.2
24.0
10.8
HCl
22.4
11.2
24.0
10.8
在相同的溫度和壓強下,1 mol不同氣體的體積在數(shù)值上為何相等?
氣體的體積取決于分子的數(shù)目和分子的間距,分子的間距與溫度、壓強有關(guān)——壓強一定,升高溫度,粒子之間的距離變大,氣體體積增大;反之,氣體體積縮小。溫度一定,增大壓強,粒子之間的距離減小,氣體體積縮?。环粗?,氣體體積增大。
溫度和壓強一定,任何氣體粒子間的距離近似相等,因此,在相同的溫度和壓強下,粒子數(shù)相同的任何氣體都具有相同的體積。
2.阿伏加德羅定律
(1)概念:在相同的溫度和壓強下,相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的粒子。
(2)推論
相同條件
結(jié)論
公式
語言敘述
同溫同壓
==
同溫同壓下,體積之比等于物質(zhì)的量之比,等于分子數(shù)之比
同溫同體積
==
同溫同體積下,壓強之比等于物質(zhì)的量之比,等于分子數(shù)之比
同溫同壓
=
同溫同壓下,密度之比等于摩爾質(zhì)量之比
同溫同壓同體積
=
同溫同壓下,體積相同的氣體,其質(zhì)量與摩爾質(zhì)量成正比
(1)阿伏加德羅定律既適用于單一氣體,也適用于混合氣體。
(2)同溫、同壓、同體積和同分子數(shù),共同存在,相互制約,只要“三同”成立,“第四同”必定成立。
3.氣體摩爾體積
定義
單位物質(zhì)的量的氣體所占的體積
符號
Vm
單位
L·mol-1(或L/mol)
特例
標(biāo)準(zhǔn)狀況下(即0 ℃和101 kPa),氣體摩爾體積約為22.4 L·mol-1
(1)使用氣體摩爾體積四注意
(2)用“22.4 L·mol-1”要“二看”
一看——物質(zhì)狀態(tài),必有是氣體,如標(biāo)準(zhǔn)狀況下水、酒精、四氯化碳等為非氣體物質(zhì)。
二看——外界條件,必須為標(biāo)準(zhǔn)狀況。非標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol氣體的體積不一定是22.4 L。
(2022年河北省唐山市遵化市期中)下列說法正確的是
A.氣體摩爾體積就是22.4 L
B.任何狀況下,1 mol任何氣體的體積一定是22.4 L
C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4 L水含有6.02×1023個分子
D.1 mol H2和O2的混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約22.4 L
【答案】D
【解析】A項,氣體摩爾體積指在一定溫度和壓強下,單位物質(zhì)的量氣體所占的體積,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,氣體摩爾體積為22.4 L/mol,其他條件下不一定是22.4 L/mol,錯誤;B項,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol氣體體積約為22.4 L,其他條件下不一定,錯誤;C項,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,水為非氣體,故22.4 L水物質(zhì)的量不等于1 mol,錯誤;D項,1 mol任何氣體(包括混合氣體),在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積約為22.4 L,正確。
【考點剖析】
考點一:物質(zhì)的量的概念辨析
例1.(2022年吉林省汪清縣第六中學(xué)期中)下列說法中正確的是
A.摩爾是表示物質(zhì)質(zhì)量的單位
B.物質(zhì)的量適用于計量分子、原子、離子等粒子的集合體
C.摩爾是表示物質(zhì)所含微粒個數(shù)的物理量
D.物質(zhì)的量就是指物質(zhì)的質(zhì)量
【答案】B
【解析】A項,摩爾是物質(zhì)的量的單位,錯誤;B項,物質(zhì)的量是表示一定數(shù)目粒子的集合體的物理量,適用于計量分子、原子、離子等粒子的集合體,正確;C項,摩爾是物質(zhì)的量的單位,不是物理量,錯誤;D項,物質(zhì)的量是表示一定數(shù)目粒子的集合體的物理量,不是物質(zhì)的質(zhì)量,錯誤。
考點二:阿伏伽德羅常數(shù)的考查
例2.(2022年四川省宜賓市期末)設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法錯誤的是
A.0.5 mol Na2SO4中含有Na+數(shù)目為NA
B.28 g 由N2和CO組成的混合氣體中含原子數(shù)為2NA
C.2.3 g Na與足量O2完全反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.1 NA
D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,11.2 LH2O中含分子數(shù)為0.5 NA
【答案】D
【解析】A項,1個硫酸鈉中含有2個鈉離子,0.5 mol Na2SO4中含有Na+數(shù)目為NA,正確;B項,N2和CO的摩爾質(zhì)量都為28 g·mol-1,且兩者都含有2個原子,28 g 由N2和CO組成的混合氣體物質(zhì)的量為1 mol,因此混合氣體中含原子數(shù)為2NA,正確;C項,2.3 g Na與足量O2完全反應(yīng),無論生成氧化鈉或過氧化鈉,都變?yōu)椋?價,2.3 g Na物質(zhì)的量為0.1 mol,則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.1NA,正確;D項,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,H2O是非氣態(tài)物質(zhì),無法計算物質(zhì)的量,錯誤。
考點三:摩爾質(zhì)量的概念辨析與計算
例3.(2022年吉林省汪清縣第六中學(xué)期中)已知3.2 g某氣體中含有3.01×1022個分子,此氣體的摩爾質(zhì)量是
A.16 g/mol B.32 g/mol C.64 g/mol D.56 g/mol
【答案】C
【解析】根據(jù)n=N/NA求出該氣體的物質(zhì)的量:=0.05 mol;再根據(jù)M=求出該氣體的摩爾質(zhì)量:=64 g·mol-1,故C項正確。
考點四:決定物質(zhì)體積大小的因素
例4.(2022年北京市豐臺區(qū)期中)現(xiàn)有下列四種因素:①溫度和壓強、②所含微粒數(shù)、③微粒本身大小、④微粒間的距離,其中對氣體物質(zhì)體積有顯著影響的是
A.②③④ B.①②④ C.①③④ D.①②③④
【答案】B
【解析】決定物質(zhì)體積大小的因素有微粒數(shù)目、微粒的大小、微粒之間的距離三個因素,而氣體微粒間的距離遠(yuǎn)大于氣體微粒的大小,則體積取決于微粒之間的距離。
①溫度和壓強對微粒間的距離影響較大,①正確;②所含微粒數(shù)越多,體積越大,②正確;③微粒本身大小遠(yuǎn)小于氣體間的距離,微粒本身大小對體積幾乎無影響,③錯誤;④微粒間的距離越遠(yuǎn),體積越大,④正確;綜上所述,答案為B項。
考點五:氣體摩爾體積
例5.(2022年山西省大同市期中)下列物質(zhì)的體積約為22.4 L的是
A.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol H2O
B.20℃、101kPa時,36.5 g HCl
C.常溫常壓下,17 g NH3
D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol О2
【答案】D
【解析】A項,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,H2O是固體,不能使用氣體摩爾體積22.4 L·mol-1計算H2O的體積,錯誤;B項,36.5 g HCl的物質(zhì)的量為1 mol,氯化氫所處狀態(tài)不是標(biāo)準(zhǔn)狀況,錯誤;C項,常溫常壓下17 g NH3的物質(zhì)的量為1 mol,但NH3所處狀態(tài)為常溫常壓,不是標(biāo)準(zhǔn)狀況,錯誤;D項,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,O2為氣體,氣體摩爾體積為22.4 L·mol-1,則1 mol O2的體積為22.4 L,正確。
考點六:阿伏加德羅定律
例6.(2022年江蘇省揚州市揚州中學(xué)期中)在體積相同的兩個密閉容器中分別充滿C2H4、C3H6氣體,當(dāng)這兩個容器內(nèi)溫度和氣體密度相等時,下列說法正確的是
A.兩種氣體的壓強是P(C2H4)<P(C3H6) B.C2H4比C3H6的質(zhì)量小
C.兩種氣體的分子數(shù)目相等 D.兩種氣體的氫原子數(shù)目相等
【答案】D
【解析】C2H4和C3H6的體積相同,密度相等,則C2H4和C3H6的質(zhì)量相等,B項錯誤;C2H4、C3H6的摩爾質(zhì)量依次為28 g·mol-1、42 g·mol-1,C2H4和C3H6的物質(zhì)的量之比為3∶2,所含分子數(shù)目之比為3∶2,C項錯誤;所含氫原子數(shù)之比為(3×4)∶(2×6)=1∶1,即所含氫原子數(shù)目相等,D項正確;同溫度同體積,氣體的壓強之比等于氣體的物質(zhì)的量之比,C2H4與C3H6的壓強之比為3∶2,P(C2H4)>P(C3H6),A項錯誤;因此答案選D項。
【真題演練】
1.(2022年吉林省汪清縣第六中學(xué)期中)下列有關(guān)物質(zhì)的量及摩爾的敘述正確的是( )
A.1.5 mol CH4中含有1.5 mol C、6 mol H
B.1 mol是6.02×1023個粒子的集合體,如1mol大米、1mol蘋果等
C.物質(zhì)的量與物質(zhì)的數(shù)量、物質(zhì)的質(zhì)量是等價的
D.摩爾是7個基本物理量之一,它既是物質(zhì)的量的單位又是粒子數(shù)目的單位
【答案】A
【解析】A項,1 mol CH4中含有1 mol C、4 mol H,故1.5 mol CH4中含有1.5 mol C、6 mol H,正確;B項,摩爾不可用于宏觀物體,錯誤;C項,物質(zhì)的量是國際單位制中7個基本物理量之一,它并不是物質(zhì)的數(shù)量也不是物質(zhì)的質(zhì)量,錯誤;D項,物質(zhì)的量是國際單位制中7個基本物理量之一,摩爾不是粒子數(shù)目的單位,錯誤。
2.(2022年黑龍江省齊齊哈爾市第十六中學(xué)期中)關(guān)于化學(xué)計量的下列說法不正確的是
A.“物質(zhì)的量”是一個物理量 B.摩爾質(zhì)量就是相對分子質(zhì)量
C.氣體摩爾體積的數(shù)值與溫度、壓強有關(guān) D.溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為表征濃度的物理量
【答案】B
【解析】A項,“物質(zhì)的量”是基本物理量之一,單位為mol,正確;B項,摩爾質(zhì)量以g/mol為單位,相對原子質(zhì)量或相對分子質(zhì)量單位是1,兩者在數(shù)值上相等,表示的意義不一樣,錯誤;C項,氣體的摩爾體積由溫度和壓強共同決定,溫度、壓強改變,氣體的摩爾體積就改變,正確;D項,溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是用溶質(zhì)質(zhì)量和溶液質(zhì)量的關(guān)系表示溶液組成,所以溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是表征濃度的物理量,正確。
3.(2022年江蘇省宿遷市沭陽縣期中)下列說法正確的是
A.2 g H2含有的氫原子物質(zhì)的量為1 mol
B.常溫常壓下,22.4 LO2含有的分子物質(zhì)的量為1 mol
C.65 g Zn與足量鹽酸反應(yīng)失去的電子物質(zhì)的量為2 mol
D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 L的H2O含有的分子物質(zhì)的量為1 mol
【答案】C
【解析】A項,1個氫氣分子含有2個氫原子,2 g H2的物質(zhì)的量n===1 mol,1 mol氫氣中含氫原子個數(shù)為2 mol,不符合題意;B項,常溫常壓下Vm大于22.4 L/mol,根據(jù)n=,22.4 LO2的物質(zhì)的量小于1 mol,所以分子數(shù)小于1 mol,不符合題意;C項,65 g Zn的物質(zhì)的量n===1 mol,1 mol Zn變?yōu)閆n2+時失去2 mol電子,失去的電子數(shù)目為2 mol,符合題意;D項,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,Vm=22.4 L/mol,水在標(biāo)況下不是氣態(tài),不能使用標(biāo)況下氣體的摩爾體積計算水的物質(zhì)的量,不符合題意。
4.(2022年黑龍江省大慶外國語學(xué)校期中)在體積相同的兩個密閉容器中分別充滿O2、O3氣體,當(dāng)這兩個容器內(nèi)溫度和氣體密度相等時,下列說法正確的是
A.兩種氣體的壓強相等 B.O2比O3質(zhì)量小
C.兩種氣體的分子數(shù)目相等 D.兩種氣體的氧原子數(shù)目相等
【答案】D
【解析】相同體積相同密度時,兩容器氣體的質(zhì)量相等,且都由O元素組成,則O原子的質(zhì)量、個數(shù)以及物質(zhì)的量相等;
A項,O原子個數(shù)相等時,氣體的物質(zhì)的量之比為n(O2)∶n(O3)=3∶2,在同溫同體積的條件下,則兩種氣體的壓強之比為3∶2,錯誤;B項,相同體積相同密度時,兩容器氣體的質(zhì)量相等,錯誤;C項,O原子個數(shù)相等時,氣體的物質(zhì)的量之比為n(O2)∶n(O3)=3∶2,則兩種氣體的分子數(shù)目之比為3∶2,分子數(shù)目不等,錯誤;D項,由分析可知,兩種氣體的氧原子數(shù)目相等,正確。
5.(2022年黑龍江省齊齊哈爾市第十六中學(xué)期中)下列說法正確是
A.1 mol CO2的質(zhì)量為28 g B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 LH2O的物質(zhì)的量為 1mol
C.16 g O2物質(zhì)的量為1 mol D.18 g H2O中含有的原子總數(shù)約為3×6.02×1023
【答案】D
【解析】A項,CO2的摩爾質(zhì)量為44 g/mol,1 mol CO2的質(zhì)量為44 g,錯誤;B項,標(biāo)準(zhǔn)狀況下水不是氣態(tài),則 22.4 L·mol-1 LH2O的物質(zhì)的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1 mol,錯誤;C項,O2的摩爾質(zhì)量為32 g/mol,16 g O2物質(zhì)的量為16 g÷32 g/mol=0.5 mol,錯誤;D項,H2O的摩爾質(zhì)量為18 g/mol,18 g H2O的物質(zhì)的量為18g÷18 g/mol=1 mol,含有的原子物質(zhì)的量為3 mol,原子總數(shù)約為3×6.02×1023,正確。
6.(2022年河北省唐山市遵化市期中)物質(zhì)的量是表示含有一定數(shù)目微粒集合體的物理量。下列說法錯誤的是
A.常溫下1 mol N2的質(zhì)量為28 g
B.1 mol某種微粒集合體含微粒數(shù)目約為6.02×1023
C.化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的質(zhì)量之比等于它們的物質(zhì)的量之比
D.該物理量不能用于描述宏觀物質(zhì)形成的集合體
【答案】C
【解析】A項,N2的摩爾質(zhì)量為28 g/mol,所以1 mol N2的質(zhì)量等于28 g,正確;B項,國際計量大會規(guī)定:1 mol粒子集合體所含的粒子數(shù)與0.012 kg 12C中所含的碳原子數(shù)相同,約為6.02×1023,正確;C項,根據(jù)公式m=n×M可知:質(zhì)量之比不一定等于物質(zhì)的量之比,錯誤;D項,物質(zhì)的量的計量對象是構(gòu)成物質(zhì)的微觀粒子或某些微觀粒子的特定組合,不可用于描述宏觀物質(zhì),正確。
7.(2022年河北省石家莊市第二十八中學(xué)期中)已知NA為阿伏加德羅常數(shù)的值?;卮鹣铝袉栴}:
(1)質(zhì)量相同的H2、NH3、SO2、O3四種氣體中,含有分子數(shù)目最少的是________(填化學(xué)式,下同),在相同溫度和相同壓強條件下,體積最大的是_______。
(2)73.0 g HCl氣體中含有的分子數(shù)為_____________,標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_________L。
(3)18.6 g Na2R含0.6 mol Na+,則Na2R的摩爾質(zhì)量為________,R的相對原子質(zhì)量為________。
(4)已知CO、CO2的混合氣體質(zhì)量共16.0 g,標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為8.96 L,則該混合氣體中CO與CO2的體積比為_________。
【答案】(1)①SO2 ②H2 (2)①2NA ②44.8 (3)①62 g/mol ②16 (4)1∶3
【解析】(1)根據(jù)n=、N=n·NA可知:當(dāng)氣體的質(zhì)量相等時,氣體的摩爾質(zhì)量越大,其中所含的分子數(shù)目就越少。在四種氣體中,SO2的相對分子質(zhì)量最大,其摩爾質(zhì)量最大,故SO2氣體中含有的分子數(shù)目最少;氣體的相對分子質(zhì)量越小,等質(zhì)量時其中所含氣體的物質(zhì)的量最多,根據(jù)V=nVm可知:氣體的物質(zhì)的量越多,其在相同外界條件下其體積就越大,故在相同溫度和相同壓強條件下,氣體體積最大的是H2;(2)73.0 gHCl的物質(zhì)的量n(HCl)==2 mol,根據(jù)N=n·NA可知其中所含的HCl分子數(shù)目為2NA;其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積V(HCl)=2 mol×22.4 L·mol-1=44.8 L;(3)18.6 g Na2R含0.6 mol Na+,則根據(jù)Na2R與其電離產(chǎn)生的Na+關(guān)系可知:Na2R的物質(zhì)的量為0.3 mol,故其摩爾質(zhì)量M==62 g·mol-1;Na2R的相對分子質(zhì)量是62,23×2+R=62,所以R=16,即R的相對原子質(zhì)量是16;(4)標(biāo)準(zhǔn)狀況下8.96 L CO、CO2混合氣體的物質(zhì)的量n==0.4 mol,二者的質(zhì)量和為16.0 g。假設(shè)CO、CO2的物質(zhì)的量分別是x、y,則x+y=0.4 mol;28x+44y=16.0 g,解得x=0.1 mol,y=0.3 mol,根據(jù)V=n·Vm可知:氣體的體積比等于氣體的物質(zhì)的量的比,故該混合氣體中CO與CO2的體積比是0.1 mol∶0.3 mol=1∶3。
8.(2022年黑龍江省大慶外國語學(xué)校期中)完成下列問題
(1)2 mol CO2中含有______________個 C原子。
(2)49 g H2SO4中含有_______mol H。
(3)3.01×1022個OH- 的質(zhì)量為_______g,含有電子的物質(zhì)的量為_______mol。
(4)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,32 g某氣體氧化物RO2的體積為11.2 L,該氣體的物質(zhì)的量為_______ mol,摩爾質(zhì)量是_________。
(5)等溫、等壓下,等體積的CO和CO2所含原子個數(shù)比為_________。
【答案】(1)1.204×1024 (2)1 (3)0.85 0.5 (4)0.5 64g/mol (5)2∶3
【解析】(1)2 mol CO2中含有2 mol C原子,C原子數(shù)為2NA=2×6.02×1023=1.204×1024;(2)49 g H2SO4的物質(zhì)的量為=0.5 mol,含有H原子0.5 mol×2=1 mol;(3)3.01×1022個OH-的物質(zhì)的量為=0.05 mol,質(zhì)量為0.05 mol×17 g/mol=0.85 g,含有電子的物質(zhì)的量為0.05 mol×10=0.5 mol;(4)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,32 g某氣體氧化物RO2的體積為11.2 L,該氣體的物質(zhì)的量為=0.5 mol,摩爾質(zhì)量為=64 g/mol;(5)等溫、等壓下,等體積的CO和CO2的物質(zhì)的量相等,物質(zhì)的量之比等于分子個數(shù)之比,一個一氧化碳分子中含2個原子,一個二氧化碳分子中含3個原子,則所含原子個數(shù)比為2∶3。
【過關(guān)檢測】
1.(2022年廣東省汕頭市澄海中學(xué)期中)在0.05 mol Al2(SO4)3中含有的Al3+、SO42-的數(shù)目分別為:
A.6.02×1022個,3.01×1022個 B.6.02×1022個,9.03×1022個
C.9.03×1022個,6.02×1022個 D.3.01×1022個,3.01×1022個
【答案】B
【解析】Al2(SO4)3電離方程式為:Al2(SO4)3=2Al3++3SO42-,1個Al2(SO4)3電離產(chǎn)生2個Al3+、3個SO42-,因此在0.05 mol Al2(SO4)3中含有的Al3+0.1 mol,含有SO42-0.15 mol,則根據(jù)N=n·NA可知含有的Al3+、SO42-的數(shù)目分別為6.02×1022個、9.03×1022個,故合理選項是B項。
2.(2022年廣東省佛山市順德區(qū)樂從中學(xué)期中)有NO、CO2、N2O4三種氣體,它們分別都含有0.5 mol氧原子,則三種氣體的物質(zhì)的量之比為
A.1∶4∶2 B.1∶1∶1 C.4∶2∶1 D.1∶2∶4
【答案】C
【解析】NO含有0.5mol氧原子,則n(NO)=0.5 mol;CO2含有0.5mol氧原子,則n(CO2)=0.25 mol、N2O4含有0.5 mol氧原子,則n(N2O4)=0.125 mol,所以三種氣體的物質(zhì)的量之比為n(NO)∶n(CO2)∶n(N2O4)=0.5 mol∶0.25 mol∶0.125 mol=4∶2∶1;答案選C項。
3.(2022年山東省泰安肥城市期中)一定溫度和壓強下,用m g的CH4、CO2、O2、SO2四種氣體分別吹出四個體積大小不同的氣球,下列說法中正確的是
A.氣球②中裝的是O2
B.氣球①和氣球③中氣體分子數(shù)相等
C.氣球①和氣球④中氣體物質(zhì)的量之比為4∶1
D.氣球③和氣球④中氣體密度之比為2∶1
【答案】D
【解析】A項,CH4、CO2、O2、SO2四種氣體相對分子質(zhì)量分別為16、44、32、64,相同質(zhì)量時氣體的物質(zhì)的量由小到大為SO2、CO2、O2、CH4,故氣球②中裝的是CO2,不符合題意;B項,由上分析可知,兩種氣體的物質(zhì)的量不相同,則氣體分子數(shù)也不相等,錯誤;C項,氣球①和氣球④中氣體物質(zhì)的量之比為∶=1∶4,錯誤;D項,O2、CH4的密度之比等于其相對分子質(zhì)量之比為32∶16=2∶1,正確。
4.(2022年湖北省期中)下列物質(zhì)的體積約為22.4 L的是
A.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol H2O B.20℃、101kPa時,36.5 g HCl
C.常溫常壓下,16 g CH4 D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol O2
【答案】D
【解析】A項,標(biāo)準(zhǔn)狀況下水不是氣體,錯誤;B項,不是標(biāo)準(zhǔn)狀況下,體積不能計算,錯誤;C項,不是標(biāo)準(zhǔn)狀況下,體積不能計算,錯誤;D項,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,體積為1× 22.4 L·mol-1=22.4 L,正確。
5.(2022年廣東省汕頭市澄海中學(xué)期中)用NA代表阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值。下列說法中正確的是
A.常溫常壓下,3.2 gO2中含有的分子數(shù)目為0.1NA
B.1 mol氧氣和1 mol氦氣都含有2NA個原子
C.0.2NA個H2SO4分子與19.6 gH3PO4含有相同的原子數(shù)
D.常溫常壓下,1.06 gNa2CO3含有的Na+離子數(shù)為0.01NA
【答案】A
【解析】A項,3.2 g氧氣中含有的氧氣分子個數(shù)N=NA=NA=0.1NA個,正確;B項,1 mol氦氣中含有1 mol氦原子,含有的原子數(shù)為NA,錯誤;C項,0.2 NA個H2SO4分子中含有原子的物質(zhì)的量=0.2 mol×7=1.4 mol,19.6 g H3PO4含有原子的物質(zhì)的量=×8=1.6 mol,含有的原子數(shù)不同,錯誤;D項,1.06 g碳酸鈉的物質(zhì)的量為=0.01 mol,含有鈉離子的物質(zhì)的量為0.02 mol,Na+離子數(shù)為0.02NA,錯誤。
6.(2022年湖北省期中)設(shè)NA代表阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值。下列有關(guān)敘述不正確的是
A.100 g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的NaOH溶液中,氧原子數(shù)為0.1NA
B.過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)時,生成0.1 mol氧氣轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.2NA
C.0.1 mol H2和0.1 mol Cl2于密閉容器中充分反應(yīng)后,最終所有分子總數(shù)為0.2NA
D.1 mol Na2O2中陰離子的數(shù)目為NA
【答案】A
【解析】A項,由題意可知,溶液中有NaOH100 g×4%=4 g,其物質(zhì)的量為0.1 mol,氧原子數(shù)為0.1NA,溶液中還有96 gH2O,其中也有氧原子,錯誤;B項,根據(jù)方程式2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,其中氧元素有-1價變成0價,-2價變成0價,所以生成0.1 mol氧氣轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.2NA,正確;C項,氫氣與氯氣反應(yīng)生成氯化氫,反應(yīng)前后體積不變,所以反應(yīng)前分子總數(shù)是0.2NA,反應(yīng)后分子總數(shù)也為0.2NA,正確;D項,過氧化鈉中存在過氧根O22-,所以1 mol Na2O2中陰離子的數(shù)目為NA,正確。
7.(2022年河北省承德市雙灤區(qū)實驗中學(xué)期中)下列說法錯誤的是
A.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol任何物質(zhì)的體積都約為 22.4 L
B.O2的摩爾質(zhì)量是32 g·mol-1,所以2 mol O2的質(zhì)量是64 g
C.氯化氫氣體的摩爾質(zhì)量(以g·mol-1為單位)與NA個氯化氫分子的質(zhì)量(以g為單位)在數(shù)值上相等
D.1 mol氫氣和氧氣的混合氣體中含有的分子數(shù)約為6.02×1023個
【答案】A
【解析】A項,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1mol固體和液體的體積不為 22.4 L,錯誤;B項,O2的摩爾質(zhì)量是32 g·mol-1,根據(jù)m=nM可知2 mol O2的質(zhì)量是64 g,正確;C項,根據(jù)公式:m=nM可知M=,NA個氯化氫分子得物質(zhì)的量為1 mol,所以此時M和m數(shù)值上相等,即氯化氫氣體的摩爾質(zhì)量(以g·mol-1為單位)與NA個氯化氫分子的質(zhì)量(以g為單位)在數(shù)值上相等,正確;D項,1 mol任何氣體含有的分子數(shù)約為6.02×1023個,正確。
8.(2022年江蘇省無錫市宜興中學(xué)期中)設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列表述正確的是
A.11.1 g CaCl2固體中含Cl2的分子數(shù)目為0.1NA
B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 L CO2和O2混合氣體中含有氧原子數(shù)為2NA
C.22.4 L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氯氣溶于水中與水反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為NA
D.含4 mol HCl的濃鹽酸與過量MnO2加熱充分反應(yīng),生成Cl2的分子數(shù)目為NA
【答案】B
【解析】A項,CaCl2是由鈣離子和氯離子構(gòu)成,CaCl2固體中不含Cl2分子,錯誤;B項,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 LCO2和O2混合氣體的物質(zhì)的量是1 mol,含有氧原子數(shù)為2NA,正確;C項,22.4 L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氯氣的物質(zhì)的量是1mol,氯氣溶于水中,部分氯氣水反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子數(shù)目小于NA,錯誤;D項,稀鹽酸和MnO2不反應(yīng),含4 mol HCl的濃鹽酸與過量MnO2加熱充分反應(yīng),鹽酸不能完全反應(yīng),生成Cl2的分子數(shù)目小于NA,錯誤。
9.(2022年河北省唐山市遵化市期中)設(shè)阿伏加德羅常數(shù)為NA,則下列說法正確是
A.常溫常壓下2 g H2的分子數(shù)小于NA
B.1.8 g的NH離子中含有的質(zhì)子數(shù)為NA
C.常溫常壓下1 mol MgCl2中含Cl-數(shù)為2NA
D.常溫常壓下11.2 L甲烷中含有的氫原子數(shù)為2NA
【答案】C
【解析】A項,n(H2)==1 mol,故氣體分子數(shù)為NA,錯誤;B項,n(NH)==0.1 mol,1個NH含質(zhì)子數(shù)7+4=11個,故0.1 mol銨根離子中含有質(zhì)子數(shù)1.1 mol,錯誤;C項,1個MgCl2含有2個Cl-,故1 mol MgCl2含有2 molCl-,即2NA,正確;D項,由于為常溫常壓,故不能用22.4 L·mol-1求算11.2 L甲烷的物質(zhì)的量,錯誤。
10.(2022年福建省漳州市正興學(xué)校期中)用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,按要求完成下列填空。
(1)0.5 mol H2O中含有___________個水分子,含有原子___________個。
(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下V mLCH4氣體所含氫原子a個,則NA=___________。
(3)相同條件下等質(zhì)量的CO和CO2氣體的體積之比___________,密度之比___________。
(4)酒后駕駛危害極大,根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定,車輛駕駛?cè)藛T血液中的酒精(C2H5OH)含量達(dá)到20 mg/100 mL以上時,可判定為飲酒駕駛或醉酒駕駛。請參考宣傳圖片回答問題(已知:物質(zhì)的量濃度等于溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量除以溶液的體積——單位是升):
①用物質(zhì)的量濃度表示酒后駕車判定標(biāo)準(zhǔn),即飲酒駕駛:___________。
②在一次執(zhí)法過程中,交警部門查到某位機動車駕駛員恰好達(dá)到醉酒駕車判定標(biāo)準(zhǔn),已知成人體內(nèi)血液總體積平均為5.0 L,則該駕駛員體內(nèi)血液中累積的酒精物質(zhì)的量至少是___________。
【答案】(1)0.5NA 1.5NA (2) mol-1 (3)11∶7 7∶11 (4)①0.0043 mol/L ②0.087 mol
【解析】(1)1個水分子含有2個H、1個O,0.5mol H2O中含有水分子個數(shù)為0.5 mol×NAmol-1=0.5NA,含有原子個數(shù)為0.5NA×3=1.5NA;(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下V mLCH4氣體的物質(zhì)的量n=== mol,得NA= mol-1;(3)設(shè)CO和CO2的質(zhì)量為m g,根據(jù)n(CO)== mol,n(CO2)== mol,相同條件下,體積之比等于物質(zhì)的量之比∶=11∶7,密度之比等于摩爾質(zhì)量之比為7∶11;(3)①物質(zhì)的量濃度單位為mol/L,酒精(C2H5OH)的摩爾質(zhì)量為46 g/mol,飲酒駕駛20 mg/100 mL轉(zhuǎn)化單位=0.0043 mol·L-1:②醉酒駕駛的酒精(C2H5OH)濃度至少為80 mg/100mL,則5 L血液總體積中含有酒精(C2H5OH)的質(zhì)量為:80 mg/100 mL×5.0×103 mL=4×103 mg=4 g,酒精物質(zhì)的量至少是n===0.087 mol。
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