第2 讲 物质的量 气体摩尔体积
考点一 物质的量 摩尔质量
1.物质的量
(1)概念:表示含有一定数目粒子的集合体。
(2)符号为n,单位是摩尔(mol)。
(3)使用范围:适用于微观粒子或微观粒子的特定组合。
(4)阿伏加德罗常数:指1 mol 任何粒子的粒子数,符号为NA,NA≈6.02×10
23 mol
-1 。
(5)公式:n= N
N A
或N =n· N A或N A= N
n 。
2.摩尔质量
(1)概念:单位物质的量的物质所具有的质量。
(2)符号为M,单位是g·mol
-1 。
(3)数值:1 mol 任何粒子或物质以克为单位时,在数值上等于该微粒的相对分子(原子)质量。
(4)公式:M=m
n 。
小题对点过
下列叙述正确的是 (填序号)。
①1 mol 任何微粒都含有约6.02×1023个原子
②6.02×1022个OH-中含有1 mol e-
③0.012 kg 12C 中含有约6.02×1023个碳原子
④氯化钠的摩尔质量是58.5 g
⑤1 mol O2的质量与它的相对分子质量相等
⑥2 mol H2O 的摩尔质量是1 mol H2O 的摩尔质量的2 倍
答案 ②③
1.CO2的减排已经引起国际社会的广泛关注,我国科学家实现了CO2高选择性、高稳定性加氢合成
甲醇(CH3OH)。设NA为阿伏加德罗常数的值。
(1)CH3OH 的摩尔质量为 g·mol-1。
(2)0.2 mol H2O 中所含原子的数目为 ,所含质子数为 。
(3) g 水中所含氢原子的数目与1 mol CH3OH 所含氢原子数相同。
(4)含0.1NA个O 原子的CO2中所含电子数为 。
答案 (1)32 (2)0.6NA 2NA (3)36 (4)1.1NA
解析 (1)CH3OH 的相对分子质量为12+3+16+1=32,其摩尔质量为32 g·mol-1;(2)1 个H2O 分子中含
有3 个原子,则0.2 mol H2O 中所含原子的物质的量为3×0.2 mol=0.6 mol,其数目为0.6NA;1 个H2O
中含有10 个质子,则0.2 mol H2O 中所含质子的物质的量为10×0.2 mol=2 mol,其数目为2NA;(3)1
mol CH3OH 所含氢原子的物质的量为4×1 mol=4 mol,含4 mol 氢原子的水的物质的量为2 mol,其
质量为2 mol×18 g·mol-1=36 g;(4)1 个CO2分子含有22 个电子,含0.1NA个O 原子的CO2的物质的量
为0.05 mol,则含有1.1 mol 电子,故所含电子数为1.1NA。
2.顺铂[化学名称为顺二氯二氨合铂(Ⅱ),化学式为PtCl2(NH3)2,相对分子质量为300]一片顺铂药片所
含顺铂的质量为0.3 mg,那么:
(1)一片顺铂药片中顺铂的物质的量是 。
(2)一片顺铂药片中顺铂所含氮原子的物质的量和个数各是多少 、 。
答案 (1)1×10-6 mol (2)2×10-6 mol 2×10-6NA或1.204×1018
解析 (1)n(顺铂)=0.3 mg×10
−3 g·m g
−1
300 g·mol
−1
=1×10-6 mol;(2)氮原子的物质的量:n(N)=2n(顺铂)=1×10-6
mol×2=2×10-6 mol;氮原子的个数:N=n·NA=2×10-6NA=2×10-6 mol×6.02×1023 mol-1=1.204×1018。
3.12.4 g Na2R 含Na+ 0.4 mol,则Na2R 的摩尔质量为 ,R 的相对原子质量为 。含R
的质量为1.6 g 的Na2R,其物质的量为 。
答案 62 g·mol-1 16 0.1 mol
解析 根据电离方程式Na2R===2Na++R2-,得1 mol Na2R 电离生成2 mol Na+,题目中有Na+ 0.4
mol,则有0.2 mol Na2R。M(Na2R)=
m( N a2 R)
n( N a2 R) = 12.4 g
0.2mol =62 g·mol-1,由Mr(Na2R)=62 g·mol-1,求得
Mr(R)=62 g·mol-1-2×23 g·mol-1=16 g·mol-1, 已知m(R)=1.6 g, 根据n= m
M , 得n(R)=0.1 mol, 则
n(Na2R)=0.1 mol。
考点二 气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
1.气体摩尔体积
(1)影响物质体积大小的因素
(2)气体摩尔体积
小题对点过
(1)判断正误。
①气体摩尔体积是22.4 L·mol-1。( )
②标准状况下,1 mol 任何气体都含有约6.02×1023个分子。( )
③22 g CO2气体的体积为11.2 L。( )
④标准状况下,11.2 L SO3中含有的原子数为2NA。( )
⑤标准状况下,11.2 L O2和H2的混合气体所含分子数约为3.01×1023。( )
(2)34.0 g 氨气的物质的量是 ,标准状况下氨气的体积是 ,所含的氨气分子数是
。
答案 (1)①× ②√ ③× ④× ⑤√
(2)2.0 mol 44.8 L 1.204×1024
解析 (2)根据气体相关计算公式n= m
M = N
N A
= V
V m(标准状况)可知:
n(NH3)=
34.0 g
17 g·mol
−1=2.0
mol
。
V(NH3)=n(NH3)·Vm=2.0
mol×22.4
L·mol-1=44.8
L
。
N(NH3)=n(NH3)·NA=2.0 mol×6.02×1023 mol-1=1.204×1024。
2.阿伏加德罗定律及推论
(1)阿伏加德罗定律
在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。
(2)适用范围:单一气体或相互不反应的混合气体。
(3)阿伏加德罗定律的推论
同温、
同压下
气体的体积之比等于分子数之比:V1∶V2=N1∶
N 2
气体的摩尔质量之比等于密度之比:M1∶M2=ρ1∶
ρ 2
同温、同
体积下
气体的压强之比等于物质的量之比:p1∶p2=n1∶
n 2
小题对点过
(1)下列说法错误的是 。
①同温、同体积的条件下,等质量的SO2和O2的压强之比为2∶1。
②同温同压下,ρ(H2)<ρ(O2)。
③相同条件下,1 mol SO2的密度是2 mol O2密度的2 倍。
(2)完成下列问题:
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)①1∶2 ②2∶1 3∶1 ③2∶3
1.回答下列问题:
(1)标准状况下33.6 L H2中,所含质子个数是 。
(2)所含电子的物质的量为4 mol 的H2,标准状况下的体积是 。
(3)标准状况下,4.8 g 甲烷(CH4)所占的体积为 L,它与标准状况下 L 硫化氢(H2S)含
有相同数目的氢原子。
(4)标准状况下,16 g O2与14 g N2的混合气体所占的体积是 。
(5)9.03×1023个NH3含 mol 氢原子, mol 质子,在标准状况下的体积约为
L。
答案 (1)3NA (2)44.8 L (3)6.72 13.44
(4)22.4 L (5)4.5 15 33.6
解析 (1)1 个氢气分子中含有2 个质子,标准状况下33.6 L H2的物质的量为1.5 mol,则标准状况下
33.6 L H2中,所含质子个数是3NA;(2)1 个H2分子含2 个电子,所含电子的物质的量为4 mol 的H2物
质的量为4 mol
2
=2 mol,标况下的体积为2 mol×22.4 L·mol-1=44.8 L;(3)在标准状况下,4.8 g 甲烷(CH4)
物质的量=
4.8 g
16 g·mol
−1=0.3 mol,所占的体积=0.3 mol×22.4 L·mol-1=6.72 L;1 mol 甲烷分子中含有4
mol 的氢原子,而2 mol H2S 中含有4 mol 的氢原子,所以H2S 的物质的量是甲烷的2 倍,为0.6 mol,故
体积为0.6 mol×22.4 L·mol-1=13.44 L;(4)16 g O2 与14 g N2 的混合气体中n(O2)+n(N2)=
16 g
32 g·mol
−1 +
14 g
28 g·mol
−1=1 mol,在标况下的体积为1 mol×22.4 L·mol-1=22.4 L;(5)9.03×1023 个
NH3的物质的量为9.03×10
23
6.02×10
23=1.5 mol,含4.5 mol 氢原子;1 个NH3分子中有10 个质子,则9.03×1023
个NH3中含有15 mol 质子;在标准状况下的体积约为1.5 mol×22.4 L·mol-1=33.6 L。
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述中不正确的是( )
A.标准状况下,5 L CH4与5 L NH3的原子个数之比为5∶4
B.常温常压下,11.2 L O3中所含氧原子个数大于1.5NA
C.同温同压下,相同体积的N2和CO 气体含有的分子数及密度均相同
D.同温同压下,等质量的CO 的CO2气体的密度之比为7∶11
答案 B
解析 根据阿伏加德罗定律可知,同温同压下,相同体积的CH4和NH3所含分子数相同,则二者的原
子个数之比为5∶4,A 正确;常温常压下,气体摩尔体积大于22.4 L·mol-1,则11.2 L O3的物质的量小
于0.5 mol,则所含氧原子个数小于1.5NA,B 错误;同温同压下,相同体积的N2和CO 的物质的量相同,
由于二者的摩尔质量均为28 g·mol-1,则二者的密度相同,C 正确;同温同压下,气体的密度之比等于其
摩尔质量之比,则CO 和CO2的密度之比为7∶11,D 正确。
3.某温度下,向图中所示a、b、c、d 中通入等质量的CH4、CO2、O2、SO2四种气体中的一种(已知
密封隔板Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ可自由滑动,且与容器内壁摩擦不计)。下列说法错误的是( )
A.d 中通入的气体是CH4
B.a 和b 中原子个数之比为16∶11
C.a 和c 容器体积之比为1∶2
D.c 和d 中气体密度之比为2∶1
答案 B
解析 设四种气体的质量均为m g, 则CH4 、CO2 、O2 、SO2 的物质的量分别表示为
m
16 mol、m
44 mol、m
32 mol、m
64 mol,同温同压下,气体体积之比=物质的量之比,物质的量越大,
气体体积越大,则a、b、c、d 中分别为SO2、CO2、O2、CH4。由分析可知d 中通入的气体是CH4,A
项正确;a、b 中分别为SO2、CO2,二者物质的量之比= m
64 mol∶m
44 mol=11∶16,则原子个数之比
=(11×3)∶(16×3)=11∶16,B 项错误;a、c 中分别为SO2、O2,同温同压下,气体体积之比=物质的量之
比,则a 和c 容器体积之比= m
64 mol∶m
32 mol=1∶2,C 项正确;c、d 中分别为O2、CH4,同温同压下,两
种气体的密度之比=摩尔质量之比,因此c 和d 中气体密度之比=32∶16=2∶1,D 项正确。
4.按要求解答下列问题。
(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。
(3)在一定条件下,m g NH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g),若所得气体对H2的相对密度为
d,则该混合气体的平均相对分子质量为 ,混合气体的物质的量为 ,NH4HCO3的摩尔
质量为 (用含m、d 的代数式表示)。
答案 (1)64 SO2 (2)①1.61 ②36 (3)2d m
2d mol 6d g·mol-1
解析 (1)M=ρ×22.4 L·mol-1≈64 g·mol-1,可能为SO2气体。
(2)2CO+O2
2CO2,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{
28 x + 44 y =18
x + y =0.5
,解得x=0.25,y=0.25。
①混合气体的密度为18 g
11.2 L≈1.61 g·L-1。
②解法一:M=ρ·22.4 L·mol-1=1.61 g·L-1×22.4 L·mol-1≈36 g·mol-1;
解法二:M =
18 g
11.2
22.4 mol=36 g·mol-1;
解法三:M=28 g·mol-1×50%+44 g·mol-1×50%=36 g·mol-1。
(3)根据密度之比等于相对分子质量之比,NH3、CO2、H2O(g)的平均相对分子质量为2d;由n=
m
M 得n 混= m
2d mol;根据化学方程式NH4HCO3
NH3↑+CO2↑+H2O↑,NH4HCO3 的物质的量为
m
2d × 1
3 mol = m
6d mol,所以NH4HCO3的摩尔质量为
m
m
6d
g·mol-1=6d g·mol-1。
计算气体摩尔质量“五”方法
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n):M=m/n。
(2)根据一定质量(m)的物质中微粒数目(N)和阿伏加德罗常数(NA):M=NA·m/N。
(3)根据标准状况下气体的密度ρ:M=ρ(g·L-1)×22.4(L·mol-1)。
(4)根据同温同压下气体的相对密度(D=ρ1/ρ2):M1/M2=D。
(5)对于混合气体,求其平均摩尔质量,上述计算式仍然成立;还可以用下式计算:M=M1×a%+M2×b%
+M3×c%……(a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数或体积分数)。
本讲感悟
疑点:
盲点:
1.(2025·八省联考内蒙古卷)CO2能与H2反应生成一系列高附加值的化学品,其碳元素转化关系如下
图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.反应①每生成1 mol CH4,消耗H2分子数目为4NA
B.标准状况下,2.24 L HCHO 中含中子数目为1.6NA
C.反应③每生成3.2 g CH3OH,转移电子数目为0.4NA
D.100 mL 1 mol·L-1 HCOOH 溶液中含H 原子数目为0.2NA
答案 A
解析 A.反应①为CO2+4H2===CH4+2H2O,每生成1 mol CH4,消耗H2分子数目为4NA,A 正确;B.标
准状况下,2.24 L HCHO 物质的量为0.1 mol,HCHO 中中子数为6+8=14 个,故2.24 L HCHO 中含中
子数目为1.4NA,B 错误;C.反应③中CO2→CH3OH,碳元素从+4 价到-2 价,每生成3.2 g CH3OH 即0.1
mol,转移电子数目为0.6NA,C 错误;D.HCOOH 溶液中HCOOH 和H2O 中都含H 原子,故H 原子数目
大于0.2NA,D 错误。
2.(2024·广东卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.26 g H—C≡C—H 中含有σ 键的数目为3NA
B.1 L 1 mol·L-1 NH4NO3溶液中含NH 4
+的数目为NA
C.1 mol CO 和H2的混合气体含有的分子数目为3NA
D.Na 与H2O 反应生成11.2 L H2,转移电子数目为NA
答案 A
解析 A.26 g C2H2的物质的量为1 mol,一个C2H2分子中含有3 个σ 键,故26 g C2H2中含有σ 键的
数目为3NA,A 正确;B.NH 4
+在水溶液中发生水解,1 L 1 mol·L-1 NH4NO3溶液中含NH 4
+的数目小于
NA,B 错误;C.CO 和H2均由分子构成,1 mol CO 和H2的混合气体含有的分子数目为NA,C 错误;D.Na
与H2O 反应生成11.2 L H2,由于未给出气体所处的状态,无法求出生成气体的物质的量,也无法得出
转移电子数目,D 错误。
3.填空。
(1)(2022·辽宁卷)1.8 g 18O 中含有的中子数为 。
(2)(2022·辽宁卷)28 g C2H4分子中含有的σ 键数目为 。
(3)(2022·广东卷)1 mol CO 中含有 个电子。
(4)(2022·海南卷)2.8 g 56Fe 含有的中子数为 。
(5)(2022·浙江6 月选考)12 g NaHSO4中含有 个阳离子。
(6)(2022·浙江6 月选考)8 g CH4含有的中子数为 。
答案 (1)NA (2)5NA (3)14NA (4)1.5NA (5)0.1NA (6)3NA
解析 (1)1 个18O 原子中含有10 个中子,1.8 g 18O 的物质的量为0.1 mol,故1.8 g 18O 中含有中子的
物质的量为1 mol,中子数为NA。(2)1 个乙烯分子中含有5 个σ 键,28 g C2H4的物质的量为1 mol,其
中含有的σ 键数目为5NA。(3)1 个CO 分子中有14 个电子,1 mol CO 含有的电子数为14NA。(4)56Fe
的质子数为26 、中子数为56-26=30,2.8 g 56Fe 的物质的量为0.05 mol, 所含中子为0.05
mol×30=1.5 mol,即1.5NA。(5)NaHSO4由钠离子和硫酸氢根离子构成,其中的阳离子只有钠离子,12
g NaHSO4的物质的量为0.1 mol,因此,其中只含有0.1NA个阳离子。(6)1 个CH4分子中有6 个中子,
8 g CH4的物质的量为0.5 mol,因此,8 g CH4含有的中子数为3NA。
高考热点总结
基础落实
选择题只有1 个选项符合题意
1.清末成书的《化学鉴原》中有一段描述:“各原质(元素)化合所用之数名曰‘分剂数’。养气(氧
气)以八分为一分剂(即分剂数为八),……一分剂轻气(氢气)为一,……并之即水,一分剂为九”。其中
与“分剂数”一词最接近的现代化学概念是( )
A.摩尔质量
B.物质的量
C.化合价
D.质量分数
答案 A
解析 根据“各原质(元素)化合所用之数名曰‘分剂数’”。氧气八分为一分剂,氢气一分为一分
剂,水九分为一分剂,则氧气的分剂数为八,氢气的分剂数为一,水的分剂数为九,即八份氧气与一份氢
气化合生成九份水,满足O2+2H2===2H2O 中的质量守恒,因此与“分剂数”一词最接近的现代化学
概念为摩尔质量。
2.用NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述中不正确的是( )
A.23 g 钠变为氧化钠时失去电子数约为6.02×1023
B.1 L 0.1 mol·L-1稀硫酸中硫酸根离子总数为0.1NA
C.常温常压下,8 g 由O2和O3组成的混合气体中含有的氧原子数为0.5NA
D.1 mol CO2的质量是44 g·mol-1
答案 D
解析 A.钠完全变为氧化钠时,1 个钠原子失去一个电子,23 g 钠的物质的量为1 mol,则失去电子的
物质的量为1 mol,约为6.02×1023,A 正确;B.硫酸为强电解质,在水溶液中完全电离,则1 L 0.1 mol·L-1
稀硫酸中硫酸根离子总数为1 L×0.1 mol·L-1×NA mol-1=0.1NA,B 正确;C.常温常压下,8 g 由O2和O3组
成的混合气体中含有的氧原子数为
8 g
16 g·mol
−1×NA=0.5NA,C 正确;D.CO2的摩尔质量为44 g·mol-1,
则1 mol CO2的质量是44 g,D 错误。
3.下列叙述正确的是( )
A.标准状况下,1 mol 乙醇的体积约为22.4 L
B.0 ℃、101 kPa 下,任何气体的摩尔体积都约为22.4 L·mol-1
C.气体摩尔体积仅指标准状况下1 mol 气体的体积
D.若1 mol N2O 气体体积约为22.4 L,则它所处的条件一定是“标准状况”
答案 B
解析 A.标况下乙醇为液体,故1 mol 乙醇的体积小于22.4 L,故A 错误;B.0 ℃、101 kPa 下,1 mol
任何气体所占体积约为22.4 L,任何气体的摩尔体积都约为22.4 L·mol-1,故B 正确;C.气体摩尔体积
是单位物质的量的气体所占的体积,不一定在标准状况下,故C 错误;D.决定气体的体积大小的主要
因素为粒子数目和粒子间的距离,标况下1 mol N2O 气体的体积约为22.4 L,在其他温度和压强下其
体积也可能为22.4 L,故D 错误。
4.以“物质的量”为中心的计算是化学计算的基础,下列与“物质的量”相关的计算正确的是(
)
A.现有CO、CO2、O3三种气体,它们分别都含有1 mol O,则三种气体的物质的量之比为3∶2∶1
B.n g Cl2中有m 个Cl 原子,则阿伏加德罗常数NA的数值可表示为35.5m
n
C.标准状况下,11.2 L X 气体分子的质量为16 g,则X 气体的摩尔质量是32
D.5.6 g CO 和22.4 L CO2中含有的碳原子数一定相等
答案 B
解析 CO、CO2、O3三种气体,它们含有的氧原子个数之比为1∶2∶3,则氧原子的物质的量相同,
设都为1 mol,则n(CO)=1 mol,n(CO2)=1
2mol,n(O3)=1
3mol,则这三种气体的物质的量之比为1∶1
2 ∶1
3
=6∶3∶2,故A 错误;n g Cl2的物质的量为n
71 mol,所含氯原子数为: n
71×2NA,则有n
71mol×2NA=m,则阿
伏加德罗常数NA的数值可表示为35.5m
n
,故B 正确;摩尔质量的单位是g·mol-1,所以X 气体的摩尔质
量是32 g·mol-1,故C 错误;气体的状况不知无法求二氧化碳的物质的量,故D 错误。
5.下列条件下,两瓶气体所含原子数一定相等的是( )
A.同质量、不同密度的N2和O2
B.同温度、同体积的H2和N2
C.同体积、同密度的C2H4和C3H6
D.同压强、同体积的N2O 和CO2
答案 C
解析 N2和O2的摩尔质量不同,相同质量时其物质的量不同,则所含原子数不同,A 错误;由于压强未
知,同温度、同体积的H2和N2的物质的量不一定相等,则所含原子数不一定相等,B 错误;同体积、同
密度的C2H4和C3H6的质量相等,由于二者的最简式均为“CH2”,则含有“CH2”的物质的量相等,故所
含原子数相等,C 正确;由于温度未知,同压强、同体积的N2O 和CO2的物质的量不一定相等,则所含
原子数不一定相同,D 错误。
6.内表面光滑的恒温方形容器被可以自由滑动的挡板分隔为左右两部分,向左右两边分别充入如下
气体,其中挡板位置正确且两部分密度相等的是( )
答案 B
解析 A.44 g CO2和44 g H2物质的量分别为1 mol、22 mol,相同条件下,H2体积是CO2的22 倍,
故A 错误;B.NA个N2分子物质的量为1 mol,质量为28 g,28 g C2H4物质的量为1 mol,相同条件下,
两者体积相同,且两者质量均为28 g,密度相同,故B 正确;C.4 g He 物质的量为1 mol,相同条件下,H2
体积是He 的2 倍,故C 错误;D.32 g O2和48 g O3物质的量均为1 mol,两者体积相同,但密度不同,故
D 错误。
7.一定温度和压强下,30 L 某种气态纯净物中含有6.02×1023个分子,这些分子由1.204×1024个原子构
成,下列有关说法中不正确的是( )
A.该温度和压强可能是标准状况
B.标准状况下,该纯净物若为气态,其体积约是22.4 L
C.该气体中每个分子含有2 个原子
D.若O2在该条件下为气态,则1 mol O2在该条件下的体积也为30 L
答案 A
解析 该条件的Vm=30 L·mol-1≠22.4 L·mol-1,不可能是标准状况下的气体。
8.C、N、O、S、H、Na 都是中学化学中常见的元素。按要求完成下列填空。
(1)0.5 mol H2SO4分子的质量为 ;0.1NA个Al2(SO4)3所含SO4
2−的物质的量为 。
(2)等物质的量的NH3和N2两种气体,所含原子数之比为 ,等质量的NH3和N2物质的量之比
为 。
(3)标准状况下,0.5 mol N2的体积约为 ,
8.96 L CO2气体的物质的量为 。
答案 (1)49 g 0.3 mol
(2)2∶1 28∶17
(3)11.2 L 0.4 mol
解析 (1)根据公式m=nM=0.5 mol×98 g·mol-1=49 g,0.1 mol Al2(SO4)3,n(SO4
2−)=0.3 mol;(2)NH3为4
个原子的分子,N2为2 个原子分子,故等物质的量的NH3和N2原子数之比为2∶1;等质量的NH3和
N2 物质的量之比为m
17 ∶m
28=28∶17;(3)根据V=nVm=0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L,标准状况下,0.5
mol N2 的体积约为11.2 L;n= V
V m
=
8.96 L
22.4 L·mol
−1=0.4 mol,8.96 L CO2 气体的物质的量为0.4
mol。
能力提升
9.工业合成氨常选择N2+3H2
2NH3,NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.1 mol N2完全反应,转移的电子数为3NA
B.混合气中物质的沸点由高到低的顺序为NH3>N2>H2
C.物质的量之比为1∶1 的N2和H2的混合气体所含原子数目为4NA
D.反应物断裂NA个σ 键同时生成物断裂NA个σ 键,反应达到平衡状态
答案 B
解析 A.反应中氮元素化合价由0 变为-3,则1 mol N2完全反应,转移的电子数为6NA,A 错误;B.氨气
分子间存在氢键,导致沸点较高;氮气的相对分子质量大于氢气,其沸点高于氢气,故混合气体中物质
的沸点由高到低的顺序为NH3>N2>H2,B 正确;C.不确定混合气体的总的物质的量,不能计算N2和H2
的混合气体中所含原子数目,C 错误;D.单键均为σ 键,三键含有1 个σ 键2 个π 键;1 个氮气分子含有
2 个π 键和1 个σ 键,1 分子氢气含有1 个σ 键,1 分子氨气含有3 个σ 键,则反应物断裂NA个σ 键同
时生成物断裂NA个σ 键,说明正逆反应速率不同,反应没有达到平衡状态,D 错误
10.(2024·吉林白山二模)AlN 是一种半导体材料,一种制备方法是Al2O3+N2+3C
2AlN+3CO。设
NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
A.标准状况下,11.2 L N2含π 键数目为0.5NA
B.12 g C(金刚石)含非极性键数目为2NA
C.每生成1 mol AlN 时转移电子数目为6NA
D.0.1 mol Al2O3溶于足量盐酸,溶液中含Al3+数目为0.2NA
答案 B
解析 A.1 个N2分子含2 个π 键,标准状况下,11.2 L N2的物质的量为0.5 mol,含1NAπ 键,故A 错误;
B.12 g C 的物质的量为1 mol,含1 mol×4×1
2=2 mol 非极性键,即非极性键数目为2NA,故B 正确;C.
根据反应式可知,生成1 mol AlN 时转移3 mol 电子,转移电子数目为3NA,故C 错误;D.Al3+会水解,0.1
mol Al2O3溶于足量盐酸,溶液中含Al3+数目小于0.2NA,故D 错误。
11.铍、铝化学性质相似,常温常压下,m g 铍、铝分别与足量稀硫酸反应产生氢气的体积分别为V1
L 和V2 L。下列说法正确的是( )
A.V 1
V 2
= 2
3
B.m= V 1
22.4 ×9= V 2
22.4 ×18
C.铍、铝消耗硫酸的物质的量相等
D.若相同条件下用NaOH 代替硫酸,则产生的气体体积不变
答案 D
解析 根据Be+2H+===Be2++H2↑、2Al+6H+===2Al3++3H2↑知,
V 1
V 2
=
m
9
m
27 × 3
2
= 2
1,A 项错误;V1 L、V2 L
是常温常压下H2的体积,不能用22.4 L·mol-1计算其物质的量,B 项错误;铍、铝消耗的硫酸的物质的
量分别为m
9 mol、m
27 × 3
2 mol,C 项错误; 根据Be+2OH-+2H2O===[Be(OH)4]2-+H2↑、2Al+2OH-
+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑知,若相同条件下用NaOH 代替硫酸,产生的氢气体积不变,D 项正确。
12.合成氨工业生产中所用的α-Fe 催化剂的主要成分为FeO、Fe2O3。
(1)某FeO、Fe2O3 混合物中,铁、氧原子的物质的量之比4∶5,其中Fe2+与Fe3+物质的量之比为
。
(2)当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2 时,其催化剂活性最高,此时混合物中铁的质量分
数为 。
(3)为制得这种活性最高的催化剂,理论上应向480 g Fe2O3粉末加入炭粉的质量为 ,生成实
验条件下CO2的体积为 (假设此实验条件下,气体摩尔体积为24 L·mol-1)。
答案 (1)1∶1 (2)72% (3)6 g 12 L
解析 (1) 设FeO 、Fe2O3 分别为x mol 、y mol, 根据铁、氧原子物质的量之比得:
(x+2y)∶(x+3y)=4∶5,x∶y=2∶1,Fe2+与Fe3+物质的量之比=x∶2y=1∶1。(2)根据催化剂中Fe2+与
Fe3+的物质的量之比为1∶2,可推知,FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1,混合物中铁的质量分数为
3×56
72+160×100%≈72%。(3)由于催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2 时,其催化剂活性最高,此
时反应后的混合物中,FeO、Fe2O3 的物质的量之比为1∶1,原料480 g Fe2O3 的物质的量为3
mol,Fe2O3~2FeO,原料中必须有1
3的Fe2O3参加反应,即1 mol Fe2O3参加反应,理论上要有0.5 mol C
反应,即6 g C,生成CO2为0.5 mol,在该条件下体积为12 L。
13.已知:2KClO3
2KCl+3O2↑。某同学设计了利用氯酸钾分解制O2测定气体摩尔体积的探究
实验。实验步骤如下:
①把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀,放入干燥的试管中,准确称量试管和药品的总
质量为15.95 g。
②连接好实验装置,检查装置的气密性
③加热,开始反应,直到不再有气体产生为止
④测量排入量筒中水的体积为279.7 mL
⑤准确称量试管和残留物的质量为15.55 g
根据上述实验过程,回答下列问题:
(1)以下是测量收集到气体体积必须包括的几个步骤:a.调整量筒的高度使广口瓶和量筒内的液面高
度相同;b.使试管和广口瓶内气体都冷却至室温;c.读取量筒内液体的体积。这三步操作的正确顺序
是 (请填写步骤序号)。进行实验操作c 时,若仰视读数,则读取氧气的体积 (填“偏
大”“偏小”或“无影响”)。
(2)实验过程中产生氧气的物质的量是 mol;实验测得该条件下的气体摩尔体积是
(保留小数点后两位)。
(3)若欲检验试管中产物所含的阴离子,方案为将固体冷却后溶于水,过滤,
(填写具体实验方案)。
若想检验产物中所含的阳离子方法为
。
答案 (1)bac 偏小
(2)0.012 5 22.38 L·mol-1
(3)滤液加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则含Cl- 焰色试验
解析 (1)在测量收集到O2的体积时,先将装置中的气体冷却至室温,然后调整量筒高度,使量筒内液
面和广口瓶中液面相平,最后再读取量筒内水的体积。读数时若仰视量筒内的液面,会使读取O2的
体积偏小。所以正确的顺序为bac。(2)根据质量守恒定律,产生O2的质量为15.95 g-15.55 g=0.4
g。n(O2)=
0.4 g
32 g·mol
−1=0.012 5 mol,则Vm= 0.279 7 L
0.012 5mol≈22.38 L·mol-1。(3)氯酸钾分解制O2的产物
还有Cl-,检验Cl-的方法是滤液加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则含Cl-,滤液中的阳离
子是钾离子,要用焰色试验来检验。
