[精品]新人教版高三化学一轮总复习第一章学案4化学计量在实验中的应用(一)导学案

案4 计量在实验中的应用(一)
——物质的量气体摩尔体积
[考纲要求] 1准确解物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常的含义，并且掌握上述几种量之间的有关计算。

2了解阿伏加德罗定律，并能简单计算。

3掌握物质的量、气体摩尔体积在反应和计算中的应用。

知识点一物质的量及其单位
1．物质的量
物质的量表示一定目的微粒集体。

物质的量的符号为，其单位是摩尔，简称摩，符号为。

1 任何粒子的粒子与0012_g_12中所含的原子相同。

这里的粒子指分子、原子、质子、中子、电子、离子或它们的特定组合等。

与可称量的物质联系起。

问题思考
1．1 N和1 H所含的粒子相同吗？
答案不相同，因为N是离子合物，组成微粒是N＋和－，而H是共价合物，组成微粒是H分子。

2．阿伏加德罗常
(1)规定：0012 g12所含的原子为阿伏加德罗常。

把含有602×1023个粒子的任
何粒子集体的物质的量计量为1 ,602×1023_－1叫做阿伏加德罗常。

其符号是N
，单位是－1。

A
(2)物质的量()、阿伏加德罗常(N A)与微粒(N)之间的关系为：＝错误！未定义书签。

问题思考
2．阿伏加德罗常(N A)与602×1023完全相同吗？
答案不相同；原因是N A是指1 任何粒子的粒子，即12 g 12中含有的原子，是一个真实值，而602×1023是一个实验值，是阿伏加德罗常的近似值。

3．摩尔质量
(1)概念：单位物质的量的物质所具有的质量。

(2)单位：g·－1，符号是M。

(3)当摩尔质量以g·－1为单位时，在值上与该物质的相对分子质量相等。

(4)物质的量、物质的质量和摩尔质量之间的关系为：＝错误！未定义书签。

问题思考
3．摩尔质量、相对分子质量、1 物质的质量三者的区别和联系。

答案 1 物质的质量在值上和摩尔质量相同，二者的区别在于单位不一样，质量的单位是克或千克，而摩尔质量的单位是g·－1或g·－1。

相对分子质量与摩尔质量单位不同，相对分子质量为一比值，摩尔质量单位为g·－1，但在值上二者相等。

知识点二气体摩尔体积
1．气体摩尔体积
(1)定义：在一定条件下，单位物质的量的气体所占的体积。

(2)符号V，单位L·－1。

(3)气体摩尔体积概念的要点：
①物质的聚集状态必须是气态，不适用于固态或液态。

②物质的量必须为1_。

③必须指明气体所处的外界条件，即温度和压强。

问题思考
4．标准状况下，1 气体的体积是224 L，如果当1 气体的体积是224 L时，一定是标准状况吗？
答案不一定；因气体的体积与温度、压强和气体的分子有关，标准状况下，224 L气体的物质的量为1 。

2．影响气体摩尔体积大小的因素
决定气体摩尔体积大小的主要因素是：气体分子间的平均距离。

其影响因素主要有：温度、压强。

标准状况下气体摩尔体积概念剖析：
(1)四条件错误！未定义书签。

(2)结论：1_任何气体在标准状况下的体积都约是224_L。

(3)单位：L·－1。

3．阿伏加德罗定律
当温度和压强一定时，不同气体分子间平均距离一定且相等，一定物质的量的气体的体积一定，所以在相同温度和压强下，相同体积的任何气体含有相同目的分子，这就是阿伏加德罗定律。

可总结为“三同定一同”，适用对象是气体。

一、气体摩尔质量的求解方法
(1)标况密度法：M＝224(L·－1)×ρ(g·L－1)。

(2)相对密度法：A气体对B气体的相对密度D(B)＝错误！未定义书签。

＝错误！未定义书签。

，如对空气：M＝D(对空气)×29。

(3)体积分法：错误！未定义书签。

＝M1×V1%＋M2×V2%＋……(V1%、V2%……表示各组分的体积分，也等于物质的量分)。

典例导悟1在150℃时，将一定质量的NH
4HO
3
放在密闭容器中分解完全。

保
持温度不变，求生成气体的平均相对分子质量。

解析设NH
4HO
3
为79 g，由方程式
NH
4HO
3
NH
3
↑＋H
2
O↑＋O
2
↑
79 g 1 1 1
则错误！未定义书签。

＝错误！未定义书签。

＝2633 g·－1
故生成气体的平均相对分子质量为2633。

答案2633
变式演练某校小组生进行“气体相对分子质量的测定”的实验，操作如下：用质量和容积都相等的烧瓶收集气体，称量收集满气体的烧瓶质量。

据见下表(已换算成标准状况下的值)。

484212 g，空气的平均相对分子质量为29。

A、B、、D、E、F是中常见的气体。

(1)上述六种气体中，能够使品红溶液褪色的是(写式)____________________。

(2)E的相对分子质量是
__________________________________________________________________ ______。

(3)实验室制取少量D的方程式是
__________________________________________________________________ ______。

(4)A、B、可能的式是
__________________________________________________________________ ______。

（1）SO
2 （2）30 （3）
2
＋2H
2
O→(OH)
2
＋
2
H
2
↑(4)N
2
、O、
2
H
4
解析设烧瓶的质量为，盛空气时，错误！未定义书签。

＝错误！未定义书签。

，＝4804 g，据阿伏加德罗定律可得：错误！未定义书签。

＝错误！未定义书签。

，解得M(A)＝28 g·－1＝M(B)＝M()，所以A、B、可能为N2、O、2H4，
同可推出D、E、F的相对分子质量分别为26、30、64，所以D为
2H
2
，E为
2
H
6
，
F为SO
2
(能使品红溶液褪色)。

二、气体体积、质量的测定方法
1．下列气体中：H
2、N
2
、O
2
、NO
2
、NH
3
、H，哪些可以用排水法测量气体的体积？
为什么？
答案H
2，N
2
，O
2。

因为这三种气体既不溶于水，也不和水发生反应。

2．实验室在做H
2和O的实验时，如何测得参加反应的H
2
的质量？
答案可以用盛浓H
2SO
4
的洗气瓶(或其他吸收水的装置)吸收生成的H
2
O。

称
量吸水前后洗气瓶(或装置)的质量差即可得到H
2O的质量，再换算成H
2
的质
量。

3．(1)下列装置中，可以用量取气体体积的是
________________________________________________________________________。

可以用测定气体质量的是
________________________________________________________________________。

(2)用d 装置测定气体体积，读时应注意哪些问题？ 答案 (1)、b 、c 、d 、f 、g (2)①冷却至室温
②上下移动乙管，使两管中液面相平 ③视线与凹液面的最低点水平相切 典例导悟2 某研究性习小组为证明在同温同压下，相同浓度相同体积的不同强度的一元酸与足量镁带反应时，生成氢气的体积相同而反应速率不同，同时测定实验室条件下的气体摩尔体积。

设计的简易实验装置如下图。

该实验的主要操作步骤如下：
Ⅰ请将下述步骤补充完整
(1)配制浓度为05 ·L －1 H 2SO 4溶液和H 22O 4溶液；
(2)用________________量取1000 L 05 ·L－1 H
2SO
4
和H
22
O
4
溶液分别加入两个
锥形瓶中；
(3)分别称取除去表面氧膜的镁条并系于铜丝末端；
(4)检查装置的气密性，在广口瓶中装满水，按图连接好装置；
(5)将铜丝向下移动，使足量镁条浸入酸中(铜丝不与酸接触)，至反应完全，
记录__________________________________________________________________ ______；
(6)反应结束后，读取量筒中水的体积为y L。

Ⅱ回答下列问题：
(1)以下是读取量筒内水的体积时必须包括的几个步骤：①使乙、丙中液面相
平；②将装置冷却至室温；③读取量筒内水的体积。

这三步操作的正确顺序是
__________________________________________________________________ ______
__________________________________________________________________ ______。

(2)读取量筒内水的体积时，若丙中液面高于乙中液面，使乙、丙中液面相平的操作是
__________________________________________________________________ ______
__________________________________________________________________ ______。

(3)简述速率不等的原因是
__________________________________________________________________ ______。

铜丝不能与酸接触的原因是
__________________________________________________________________ ______。

解析Ⅰ(2)由1000 L精确度001 L可知所选仪器为滴定管。

Ⅱ了解乙、丙量气原及操作是解本题的关键。

答案Ⅰ(2)酸式滴定管(5)反应所需时间
Ⅱ(1)②①③(2)丙向下移动
(3)氢离子浓度不同镁与铜易形成原电池，加快反应速率，干扰实验的测定
题组一对阿伏加德罗常的考查
1．N A表示阿伏加德罗常，判断下列各项是否正确。

考查物质的结构
(1)1 羟基中电子为10 N A(×)(2010·江苏－5B)
(2)17 g H
2O
2
中含有电子为09 N A(√)(2010·上海－7B)
(3)1 乙烷分子中含有8N A个共价键(×)(2009·浙江综－8B)
(4)585 g的N固体中含有N A个氯钠分子(×)(2009·浙江综－8)
(5)24 g镁的原子最外层电子为N A(×)(2009·福建综－8A)
考查物质的物性质
(6)标准状况下，224 L乙醇的分子为N A(×)(2009·福建综－8D)
(7)标准状况下，224 L二氯甲烷的分子约为4 N A个(×)(2010·四川综－7A)
(8)标准状况下，224 L戊烷所含分子为01 N A(×)(2010·上海－7D)
考查电离情况
(9)1 L 01 ·L－1乙酸溶液中H＋为01 N A(×)(2009·福建综－8B)
考查氧还原反应中电子的转移
(10)1 变成2＋时失去的电子为2N A(√)(2009·广东基－20D)
(11)1
2
与足量F反应，转移的电子为3N A(×)(2008·广东－10A)
(12)1
2
参加反应转移电子一定为2N A(×)(2010·福建综－7)
(13)在反应IO
3＋6HI===I＋3I
2
＋3H
2
O中，每生成3 I
2
转移的电子为6N A(×)
(2010·江苏－5)
考查盐的水解
(14)将01 氯铁溶于1 L 水中，所得溶液含有01N A F 3＋(×)(2009·广东－6D)
(15)在1 L 01 ·L －1碳酸钠溶液中，阴离子总大于01 N A (√)(2009·浙江综－8D)
气体摩尔体积
(16)标准状况下，224 L H 2O 含有的分子等于01N A (×)(2009·上海－12A) (17)标准状况下，224 L 空气含有N A 个单质分子(×)(2010·福建综－7B) (18)分子为N A 的O 、2H 4混合气体体积约为224 L ，质量约为28 g(×)(2009·上海－12)
(19)常温常压下，224 L 乙烯中－H 键为4N A (×)(2010·江苏－5D) (20)乙烯和环丙烷(3H 6)组成的28g 混合气体中含有3N A 个氢原子(×)(2009·广东－6B)
(21)标准状况下，224 L 氯气与足量氢氧钠溶液反应转移的电子为N A (√) (2009·广东－6)
(22)224 L 2中含有N A 个2分子(×)(2009·广东基－20A) 题组二 物质的量、气体摩尔体积
2．(2008·四川综，6)下列说法中不正确的是( )
A ．1 氧气中含有1204×1023个氧原子，在标准状况下占有体积224 L
B ．1 臭氧和15 氧气含有相同的氧原子
．等体积、浓度均为1 ·L －1的磷酸和盐酸，电离出的氢离子之比为3∶1 D ．等物质的量的干冰和葡萄糖中所含碳原子之比为1∶6，氧原子之比为1∶3 答案
解析 O 2为双原子分子，1 O 2含有1204×1023个氧原子，1 O 2在标准状况下占有体积为224 L ，A 正确；臭氧为O 3，因此B 正确；由于H 3PO 4为弱电解质，不能完全电离，因此错误；干冰和葡萄糖的分子式分别为O 2、6H 12O 6，因此D 正确。

3．(2008·海南，3)在两个密闭容器中，分别充有质量相同的甲、乙两种气体，若两容器的温度和压强均相同，且甲的密度大于乙的密度，则下列说法
正确的是( )
A．甲的分子比乙的分子多
B．甲的物质的量比乙的物质的量少
．甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小
D．甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小
答案 B
解析由公式＝ρV得出，ρ甲V甲＝ρ乙V乙，即
错误！未定义书签。

＝错误！未定义书签。

，因为ρ甲>ρ乙，则V甲<V乙，同
温同压下，
乙>
甲。

M
甲
＝错误！未定义书签。

，M乙＝错误！未定义书签。

得M乙<M甲，因此B正确。

题组三以物质的量为中心的计算
4．(2009·全国综Ⅰ，7)将15 L 2 ·L－1 N
2O
3
溶液逐滴加入到40 L 05 ·L－
1 M盐溶液中，恰好将溶液中的M＋完全沉淀为碳酸盐，则M中值是( ) A．4 B．3 ．
2 D．1
答案 B
解析含有M＋碳酸盐的式为M
2(O
3
)，
即2M＋～O错误！未定义书签。

2
40 L×05 ·L－115 L×2 ·L－1
解得＝3。

5．(1)20 g A物质和14 g B物质完全反应，生成88 g 物质、36 g D物质和02 E物质，则E物质的摩尔质量为____________。

(2)124 g N
2含有04 N＋，N
2
的摩尔质量为__________，其相对分子质量为
________，的相对原子质量为__________，该物质的式为______________。

答案(1)108 g·－1
(2)62 g·－162 16 N
2
O
解析(1)依据质量守恒定律，
(E)＝(20 g＋14 g)－(88 g＋36 g)＝216 g
则M(E)＝错误！未定义书签。

＝错误！未定义书签。

＝108 g·－1
(2)N
2
～2N＋～2－
[46＋A r()] g 2
12．4 g 04
则错误！未定义书签。

＝错误！未定义书签。

则A r()＝16，为O元素，其它各项由此而求出。

题组一物质的量的概念和N A
1．(2008·山东综，13)N A代表阿伏加德罗常，下列叙述错误的是( )
A．10 L质量分为98%的H
2SO
4
，用水稀释至100 L，H
2
SO
4
的质量分为98%
B．在H
2O
2
＋
2
===2H＋O
2
反应中，每生成32 g氧气，则转移2N A个电子
．标准状况下，分子为N A的O、2H4混合气体体积约为224 L，质量为28 g
D．一定温度下，1 L 050 ·L－1 NH
4溶液与2 L 025 ·L－1 NH
4
溶液含NH错误！
未定义书签。

的物质的量不同答案 A
解析H
2SO
4
浓度越大，其密度越大，将10 L质量分为98%的H
2
SO
4
，用水稀释
成100 L，设稀释前密度为ρ1，稀释后密度为ρ2。

其质量分求法为：10 Lρ198%＝100 Lρ2%
%＝错误！未定义书签。

ρ
1
>ρ2
%＝98%×错误！未定义书签。

>98%。

A错；
由H
2O
2
＋
2
===2H＋O
2
，B正确；
标准状况下，由分子形成的单一气体或混合气体，只要体积相同，含有的分子也相等，其中M(O)＝28 g·－1，M(2H4)＝28 g·－1，因此正确；
由＝Vc可求得1 L 050 ·L－1和2 L 025 ·L－1的NH4溶液中NH错误！未定义书签。

的物质的量相等。

但NH错误！未定义书签。

水解，浓度越小水解程度越大，D正确。

2．(2008·上海，8)在一定条件下，完全分解下列某合物2 g，产生氧气16 g，此合物是( )
A．1H错误！未定义书签。

O B．2H错误！未定义书签。

O
．1H错误！未定义书签。

O D．2H错误！未定义书签。

O
答案 B
3．(2011·苏州调研)阿伏加德罗常约为602×1023－1，下列叙述中正确的是( )
A．常温常压下，200 g重水(D
2
O)所含的中子约为602×1023
B．室温下，420 g乙烯和丙烯的混合气体中含有的碳原子约为3×602×1023
．通常状况下，1 的NO
2与N
2
O
4
混合气体变为标准状况时其分子约为602×1023
D．常温下，71 g
2
与足量NOH溶液反应转移的电子约为02×602×1023答案 B
4．（2011·哈尔滨调研）用N A表示阿伏加德罗常的值，下列说法中正确的是( )
A．40 g重水(D
2
O)中所含质子为04N A
B．448 L N
2
与O的混合物中所含分子为02N A
．62 g白磷与红磷的混合物中所含磷原子为02N A
D．125 L 16 ·L－1浓硫酸与足量铜反应，转移电子为02N A
答案
解析A项一个D
2
O中有10个质子，40 g重水的物质的量为02 ，因此40 g 重水中所含质子为2N A；B中未指明气体所处状态，故无法计算分子；中无论白磷与红磷的比例如何，磷原子总一定为02N A；D中浓硫酸不可能完全反应，当浓度变稀时不再与铜反应。

题组二气体体积和阿伏加德罗定律
5．在体积相同的两个密闭容器中分别充满O
2、O
3
气体，当这两个容器内温度
和气体密度相等时，下列说法正确的是( ) A．两种气体的压强相等
B．O
2比O
3
的质量小
．两种气体的分子目相等D．两种气体的氧原子目相等
答案 D
解析本题主要考查对气体温度、压强、体积、密度、质量等物量的相互关系及阿伏加德罗定律的解和掌握情况。

根据＝ρV，体积、密度相等的O2、O3的质量相等，物质的量之比为错误！未定义书签。

∶错误！未定义书签。

＝3∶2，压强之比为3∶2，分子目之比为3∶2，O原子目之比为错误！未定义书签。

∶错误！未定义书签。

＝1∶1。

正确答案为D。

6．（2011·孝感模拟）在三个密闭容器中分别充入N、H
2、O
2
三种气体，当它
们的温度和密度都相同时，这三种气体的压强(p)从大到小的顺序是( ) A．p(N)>p(H2)>p(O2)
B．p(O2)>p(N)>p(H2)
．p(H2)>p(O2)>p(N)
D．p(H2)>p(N)>p(O2)
答案 D
解析根据阿伏加德罗定律的推论p N M N＝p H2M H2＝p O2M O2，代入式量而得出选项D正确。

7．在同温同压下，相同体积的甲、乙两种气体的质量比是17∶14。

若乙气体是O，则甲气体可能是( )
A．H
2S B．H ．NH
3
D．
2
答案 A
题组三实验探究
8．某生利用氯酸钾分解制氧气的反应，测定氧气的摩尔质量，实验步骤如下：①把适量的氯酸钾粉末和少量二氧锰粉末混合均匀，放入干燥的试管中，准确称量，质量为 g。

②装好实验装置。

③检查装置气密性。

④加热，开始反应，直到产生一定量的气体。

⑤停止加热(如图所示，导管出口高于液面)。

⑥测量收集到气体的体积。

⑦准确称量试管和残留物的质量为b g。

⑧测量实验室的温度。

⑨把残留物倒入指定的容器中，洗净仪器，放回原处，把实验桌面收拾干净。

⑩处实验据，求出氧气的摩尔质量。

回答下列问题：
(1)如何检查装置的气密性？
__________________________________________________________________ ______
__________________________________________________________________ ______
__________________________________________________________________ ______。

(2)以下是测量收集到气体体积必须包括的几个步骤：①调整量筒内外液面高
度使之相同；②使试管和量筒内的气体都冷却至室温；③读取量筒内气体的体积。

这三步操作的正确顺序是：__________(请填写步骤代号)。

(3)测量收集到的气体体积时，如何使量筒内外液面的高度相同？
(4)如果实验中得到的氧气体积是c L(标况)，水蒸气的影响忽略不计，氧气
的摩尔质量的计算式为(含、b、c，不必简)M(O2)＝
__________________________________________________________________ ______。

答案(1)将导管的出口浸入水槽的水中，手握住试管，有气泡从导管口逸出，放开手后，有少量水进入导管，表明装置不漏气
(2)②①③(3)将量筒向下压或向上提，使内外液面高度相同，即读得的气
体体积是处于外界大气压下的体积
(4)错误！未定义书签。

解析此题为一定量实验题，同时也考查了实验的一些基本操作步骤，做定量实验题的一般方法步骤为：先看实验目的，再明确实验的反应原和计算原。

该实验的反应原为：2O
3错误！未定义书签。

2＋3O
2
↑
计算原为：M(O2)＝错误！未定义书签。

，(O2)＝ g－b g，(O2)＝错误！未定义书签。

，所以，此实验的关键在于准确测定氧气的体积。

而气体的体积取决于两个因素，一是温度，二是压强。

这就要求读时，气体温度要与室温一致，量筒内外压强一致。

在弄清原后，再考虑实验的每一步操作。