化学计量在实验中的应用

第二节　化学计量在实验中的应用（）

第1课时　物质的量的单位——摩尔

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：1 mol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____________。

3．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＝________________。

二、摩尔质量

1．概念：______________的物质所具有的质量。符号：________。单位：__________或__________。

2．数值：以g为单位时，数值与该粒子的________________或________________相等。

3．物质的量(n)、质量(m)、摩尔质量(M)的关系：n＝。

第2课时　气体摩尔体积

一、决定物质体积的因素

1．气体体积与物质的量的关系

电解水产生的气体的体积与物质的量之间的关系

实验装置

产生气体体积的关系

产生气体的物质的量的关系

实验结论

阳极产生________，阴极产生________，两极产生气体的体积比为______

1.8 g H2O电解，产生O2的质量为________，物质的量为________   mol；产生H2的质量为____________   g，物质的量为________ mol，二者物质的量之比为________

在相同温度和压强下，气体的体积之比等于____________之比

2．决定物质体积的因素

(1)影响物质体积的因素

①构成物质的粒子________；  ②粒子的________；  ③________________。

(2)决定固体或液体体积的主要因素

构成物质的粒子____________和粒子的________。

(3)决定气体体积的主要因素

构成气体的____________和________________。

3．阿伏加德罗定律

同温同压下，相同体积的任何气体都含有________数目的粒子(即阿伏加德罗定律)。

二、气体摩尔体积

1．定义：单位____________的气体所占有的________。符号：Vm，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______________)，气体摩尔体积约为__________。

三．阿伏加德罗定律的推论

 

描述

关系

三正比

同温同压下，气体的体积比等于它们的物质的量之比

＝

同温同体积下，气体的压强比等于它们的物质的量之比

＝

同温同压下，气体的密度比等于它们的摩尔质量(或相对分子质量)之比

＝

 

一、选择题

1．下列叙述中正确的是(　　)

A．物质的量就是物质的数量                 B．1 mol CO的质量为28 g·mol－1

C．阿伏加德罗常数等于6.02×1023            D．3.01×1023个SO2分子约是0.5 mol

2．下列物质中，摩尔质量最大的是(　　)

A．10 mL H2O　       　B．0.8 mol H2SO4       C．54 g Al        D．1 g CaCO3

3．下列物质中含分子数最多的是(　　)

A．1.204×1023个CO2分子         B．0.6 mol CO       C．32 g SO2      D．1.6 g H2

4．下列各物质中含氮原子数最多的是(　　)

A．0.1 mol NH4Cl    B．0.1 mol NH4NO3   C．1.204×1023个CO(NH2)2     D．0.1 mol (NH4)2CO3

5．用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是(　　)

A．2.4 g金属镁变成镁离子时失去的电子数为0.1NA

B．2 g氢气中含有的原子数为NA

C．3.01×1023个氮分子中含有的原子数为2NA

D．17 g氨气中含有的电子数为10NA

6．下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值)(　　)

A．28 g氮气含有的原子数为NA       B．4 g金属钙的物质的量为1 mol

C．1 mol O2分子的质量等于1 mol氧原子的质量

D．24 g O2分子和24 g O3分子所含的氧原子数目相等

7．a mol H2SO4中含有b个氧原子，则阿伏加德罗常数可以表示为(　　)

A.mol－1             B.mol－1            C.mol－1              D.mol－1

8．某金属氯化物MCl2 40.5 g，含有0.600 mol Cl－，则金属M的摩尔质量为(　　)

A．135                               B．135 g/molC．64                                                 D．64 g/mol

9．光纤通信是一种现代化的通信手段，光纤通信容量大，一对光纤可同时传送3万部电话。制造光导纤维的主要原料是SiO2，下列关于SiO2的说法正确的是(　　)

A．SiO2的摩尔质量是60                         B．1 mol SiO2中含有1 mol O2

C．1.5 mol SiO2中含有1.806×1024个氧原子        D．1 mol SiO2的质量是60 g/mol

10．在反应X＋2Y===R＋2M中，已知R和M的摩尔质量之比为22∶9，当1.6 g X与Y完全反应后，生成4.4 g R。则在此反应中Y和M的质量之比为(　　)

A．16∶9                B．23∶9              C．32∶9                     D．46∶9

二、非选择题

11．(1)6.02×1023个氢氧根离子的物质的量是________mol，其摩尔质量为________。

(2)3.01×1023个H2O的物质的量为________mol，其中，所有原子的物质的量为________mol，所含电子的物质的量为________mol。

(3)1.204×1023个NH的物质的量为________mol，质量为________g。

12．摩尔质量是指单位物质的量的物质所具有的质量，已知NA为阿伏加德罗常数的值，请回答下列问题：

(1)已知NH3的相对分子质量为17，则NH3的摩尔质量为________。

(2)已知一个铁原子的质量为b g，则铁原子的摩尔质量为________。

(3)已知a g某气体中含分子数为b，则该气体的摩尔质量为________。

13．有以下四种物质：

①22 g二氧化碳　②8 g氢气　③1.204×1024个氮气分子 ④4 ℃时18 mL水

它们所含分子数最多的是__________，所含原子数最多的是________，质量最大的是________，所含电子数最多的是________(填序号)。

 

14．在一定条件下，有下列物质：

①8 g CH4；②6.02×1023个HCl分子；③2 mol O2。按由小到大的顺序填写下列空白(填写序号)：

(1)摩尔质量________________________________________________________________________；

(2)分子数目________________________________________________________________________；

(3)原子数目________________________________________________________________________；

(4)质量________________________________________________________________________。

15．(1)相同物质的量的CO2和O2，其分子数目之比为______，原子数目之比为________，氧原子数目之比为________；质量相同的CO2和O2，其物质的量之比为________。

(2)46 g NO2和N2O4的混合气体其分子数最多接近_____，最少接近_______，氧原子数目为________。

一、选择题

1．下列有关气体摩尔体积的描述中正确的是(　　)

A．单位物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积

B．通常状况下的气体摩尔体积约为22.4 L

C．标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L

D．标准状况下1 mol O2的体积是22.4 L·mol－1

2．下列关于2 mol O2的叙述中，正确的是(　　)

A．质量是32 g　　　　　                     B．体积是44.8 L

C．分子数是1.204×1024                       D．原子数是2 mol

3．下列说法中正确的是(　　)

A．若1 mol甲烷的体积为22.4 L，则一定是标准状况下

B．在0 ℃、101 kPa下，1 mol空气的体积为22.4 L

C．在标准状况下，1 mol水的体积为22.4 L

D．1 mol O2的质量只有在标准状况下才约是32 g

4．用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是(　　)

A．含有NA个氦原子的氦气在标准状况下的体积约为11.2 L

B．25 ℃、1.01×105 Pa、32 g O2和O3的混合气体所含原子数为2.5NA

C．标准状况下，11.2 L H2O含有的原子数为1.5NA

D．常温常压下，44 g CO2含有的原子数为3NA

5．如果a g某气体中含有该气体的分子数为b，则c g该气体在标准状况下的体积是(各选项中NA为阿伏加德罗常数)(　　)

A. L                                            B. L

C. L                                            D. L

6．同温同压下，等质量的O2和CO2相比较，下列叙述正确的是(　　)

A．体积比为8∶1                             B．分子个数之比为11∶12

C．密度之比为8∶11                          D．原子个数之比为12∶11

7．下列条件下，两瓶气体所含的原子数一定相等的是(　　)

①同质量、不同密度的N2和CO             ②同温度、同体积的H2和N2

③同体积、同密度的C2H4和C3H6两种气体    ④同压强、同体积的N2O和CO2两种气体

8．下列说法不正确的是(　　)

A．NA个氧分子与NA个氢分子的质量比等于16∶1

B．标准状况下，以任意比混合的氢气和一氧化碳混合物22.4 L所含原子数为2NA

C．标准状况下，0.5NA个H2O分子所占体积约为11.2 L

D．16 g O2和O3的混合物中共含有NA个氧原子

9．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

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

10．在一定温度和压强下，1体积X2气体与3体积Y2气体化合生成2体积气体化合物Z，则该化合物的化学式为(　　)

A．XY3　　　　　B．XY             C．X3Y             D．X2Y3

二、非选择题

11．现有m g某气体，它由双原子分子构成，它的摩尔质量为M g·mol－1。若阿伏加德罗常数用NA表示，则：

(1)该气体的物质的量为________mol。

(2)该气体所含原子总数为________个。

(3)该气体在标准状况下的体积为________L。

(4)该气体在标准状况下的密度为________g/L。

12．在标准状况下，由CO和CO2组成的混合气体为6.72 L，质量为12 g，此混合物中CO和CO2物质的量之比是________，CO的体积分数(CO占气体总体积的百分数)是________，CO的质量分数是________，C和O原子个数比是________，混合气体的平均相对分子质量是________，密度是________g/L。

13．一定量的液态化合物XY2，在一定量的O2中恰好完全燃烧，反应方程式为：

XY2(液)＋3O2(气)XO2(气)＋2YO2(气)

冷却后，在标准状况下测得生成物的体积是672 mL，密度是2.56 g/L。

(1)反应前O2的体积是________mL(标准状况下)。

(2)化合物XY2的摩尔质量是________。

(3)若XY2分子中X、Y两元素质量比是3∶16，则X、Y两元素分别为________和 ________(填元素符号)。

14．如图所示，一密闭容器被无摩擦、可滑动的两隔板a、b分成甲、乙两室；标准状况下，在乙室中充入0.4 mol HCl，甲室中充入NH3、H2的混合气体，静止时隔板位置如图所示。已知甲、乙两室中气体的质量差为7.0 g。

(1)甲室中气体的质量为________。

(2)甲室中NH3、H2的物质的量之比为________。

(3)将隔板a去掉，当HCl与NH3充分反应生成NH4Cl固体后，隔板b将位于刻度“________”处(填数字，不考虑固体物质产生的压强)。

15．(1)已知1 mol不同气体在不同条件下的体积：

化学式

条件

1 mol气体体积/L

H2

0 ℃、101 kPa

22.4

O2

0 ℃、101 kPa

22.4

CO

0 ℃、101 kPa

22.4

H2

0 ℃、202 kPa

11.2

CO2

0 ℃、202 kPa

11.2

N2

273 ℃、202 kPa

22.4

NH3

273 ℃、202 kPa

22.4

(2)从上表分析得出的结论：

①1 mol任何气体，在标准状况下的体积都约为________。

②1 mol不同的气体，在不同的条件下，体积________(填“一定”“一定不”或“不一定”)相等。

(3)理论依据：相同条件下，1 mol任何气体的体积几乎相等，原因是：

①______________________，②________________________________________________。

(4)应用：在标准状况下，4 g O2的体积为多少升？(写出计算过程)

 

 

 

 

 

 

 

参考答案

1课时　物质的量的单位——摩尔

 

一、选择题

1．解析：　物质的量是一个基本物理量，不是物质的质量，也不是物质的数量，A错误；质量的单位为g，B错误；阿伏加德罗常数近似值是6.02×1023 mol－1，C错误；3.01×1023个SO2分子约是0.5 mol，D正确。答案：　D

2．解析：　摩尔质量是物质固有的性质，以g/mol作单位时，数值上等于该物质的相对原子质量或相对分子质量，故与该物质的多少无关。答案：　D

3．解析：　n(CO2)＝＝＝0.2 mol    n(CO)＝0.6 mol

n (SO2)＝＝0.5 mol       n(H2)＝＝0.8 mol。    答案：　D

4．解析：　A中含0.1 mol N；B、D中含0.2 mol N；1.204×1023个分子的物质的量为0.2 mol，在1个CO(NH2)2分子中含有2个N原子，故C中含N原子0.4 mol。答案：　C

5．解析：　2.4 g Mg的物质的量为0.1 mol，而1 mol Mg变成Mg2＋时失去2 mol电子，2.4 g Mg应失去0.1×2 mol电子，即为0.2NA，A错误；2 g氢气为1 mol H2，含有氢原子个数为2NA，B错误；N2为双原子分子，3.01×1023个氮分子中所含原子数为2×3.01×1023，即NA，C错误；D中17 g NH3的物质的量为1 mol，含有的电子数为10NA，正确。答案：　D

6． 解析：　A选项，28 g氮气含有N2分子＝1 mol，则含2NA个氮原子；B选项，4 g金属钙的物质的量为＝0.1 mol；C选项，1 mol O2分子的质量是32 g，1 mol氧原子的质量是16 g。

答案：　D

7．解析：　a mol H2SO4中含氧原子的个数N＝a×NA×4＝b，则NA＝mol－1，D正确。 答案：　D

8．解析：　含有0.600 mol Cl－的MCl2为0.300 mol，则MCl2的摩尔质量＝＝135 g/mol，则M的摩尔质量为(135 g/mol－2×35.5 g/mol)＝64 g/mol。 答案：　D

9．解析：　SiO2的摩尔质量应是60 g/mol，A错。SiO2中不含有氧分子，B错。1 mol SiO2的质量是60  g，D错误。1.5 mol SiO2中含氧原子数为1.5 mol×2×6.02×1023 mol－1＝1.806×1024，C正确。答案：　C

10．解析：　本题考查物质的量、摩尔质量、质量在化学方程式中的综合运用。由反应：

X　＋　2Y　===　R　＋　 2M

Mr(R)　 2Mr(M)

4.4 g　 　m

由题意得Mr(R)∶2Mr(M)＝22∶18＝4.4 g∶m，解得m＝3.6 g，根据质量守恒定律，参加反应的Y的质量为：4.4 g＋3.6 g－1.6 g＝6.4 g，所以Y与M的质量比为6.4 g∶3.6 g＝16∶9。答案：　A

 

11． 解析：　(1)n(OH－)＝＝＝1 mol，其摩尔质量在数值上与其相对分子质量相同，即为17 g/mol。

(2)n(H2O)＝＝＝0.5 mol，所有原子的物质的量为0.5 mol×3＝1.5 mol，每个水分子含10个电子，0.5 mol H2O中所含电子的物质的量为0.5 mol×10＝5 mol。

(3)n(NH)＝＝0.2 mol，m(NH)＝n·M＝0.2 mol×18 g/mol＝3.6 g。

答案：　(1)1　17 g/mol   　(2)0.5　1.5　5    　(3)0.2　3.6

12． 解析：　(1)NH3的相对分子质量为17，则其摩尔质量为17 g/mol；(2)阿伏加德罗常数个铁原子的质量即是1摩尔铁原子的质量，数值上等于其摩尔质量；(3)由M＝＝×NA可得M＝ g/mol。

答案：　(1)17 g/mol　(2)bNA  g/mol　(3) g/mol

13． 解析：　各物质的物质的量为①n(CO2)＝0.5 mol、②n(H2)＝4 mol、③n(N2)＝2 mol、④n(H2O)＝1 mol，由此可知分子数最多的是②；原子数最多的是②；各物质的质量：①22 g、②8 g、③56 g、④18 g，故质量最大的是③；各物质含电子数为①11 mol、②8 mol、③28 mol、④10 mol，所含电子数最多的是③。

答案：　②　②　③　③

14． 解析：　(1)CH4、HCl、O2摩尔质量分别是16 g/mol、36.5 g/mol、32 g/mol，故顺序是①<③<②。

(2)8 g CH4的物质的量：

n(CH4)＝＝＝0.5 mol，  6．02×1023个HCl分子的物质的量：

n(HCl)＝＝＝1 mol，  分子数目与物质的量成正比，故顺序是①<②<③。

(3)原子的物质的量：①中，0.5 mol×5＝2.5 mol；②中，1 mol×2＝2 mol；③中，2 mol×2＝4 mol。

故顺序是②<①<③。

(4)1 mol HCl的质量是36.5 g,2 mol O2的质量是64 g，故顺序是①<②<③。

答案：　(1)①<③<②　(2)①<②<③　(3)②<①<③　(4)①<②<③

15． 解析：　(1)若n(CO2)＝n(O2)   则由n＝可知：N(CO2)＝N(O2)   若m(CO2)＝m(O2)

则由n＝可知＝＝＝

(2)由于M(NO2)＝46 g·mol－1

M(N2O4)＝92 g·mol－1    若全部为NO2时，n(NO2)＝1 mol，  若全部为N2O4时，n(N2O4)＝0.5 mol，

故分子数最多接近NA，最少接近0.5NA。

答案：　(1)1∶1　3∶2　1∶1　8∶11       (2)NA　0.5NA　2NA

 

 

第2课时　气体摩尔体积

一、选择题

1．解析：　单位物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积，A正确；标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1，1 mol O2的体积约是22.4 L，B、C、D错误。答案：　A

2．解析：　已知2 mol O2，则有m(O2)＝2 mol×32 g/mol＝64 g，标准状况下的体积V(O2)＝2 mol×22.4 L/mol＝44.8 L，分子数N＝2 mol×6.02×1023mol－1＝1.204×1024，原子数2 mol×2＝4 mol，故选C。

答案：　C

3．解析：　1 mol气体不在标准状况下也可能是22.4 L，A项错；在标准状况下，1 mol混合气体的体积也是22.4 L，B项正确；标准状况下，水非气态，1 mol水的体积不是22.4 L，C项错；1 mol物质的质量与状态无关、与外界条件无关，D项错误。答案：　B

4．解析：　A项，氦为单原子分子，NA个氦原子在标准状况下的体积为22.4 L；B项，所含的氧原子数为2NA；C项，在标准状况下，水为液体。答案：　D

5．解析：　该气体的分子数为b，则物质的量为 mol，摩尔质量M＝ ＝ g/mol，c g该气体的物质的量为n＝＝ mol。c g该气体在标准状况下的体积V＝n·22.4 L/mol＝ mol×22.4 L/mol＝ L。答案：　A

6．解析：　等质量的O2和CO2的物质的量之比：n(O2)∶n(CO2)＝∶＝11∶8，则在同温同压下，其分子数之比为11∶8，B不正确；体积比为11∶8，A不正确；原子个数之比为

(11×2)∶(8×3)＝11∶12，D不正确；依据公式ρ＝，则ρ(O2)∶ρ(CO2)＝∶＝M(O2)∶M(CO2)＝32∶44＝8∶11，C正确。答案：　C

7．解析：　①由于N2、CO的摩尔质量都是28 g/mol，故等质量的两种气体物质的量相同，又因都是双原子分子，故含有原子数相同；②由于压强未知，故两者物质的量大小不能确定，原子数也无法确定；③据m＝ρ·V可知两种气体质量相同，设质量均为m g，则两者所含原子数分别为×6NA＝，×9NA＝，两者相同；④由于温度未知，则两种气体物质的量不能确定，故原子数不能确定。答案：　A

8． 解析：　分子数相同时，质量之比等于相对分子质量之比，Mr(O2)∶Mr(H2)＝32∶2＝16∶1，A项对；阿伏加德罗定律也适用于混合气体，标准状况下，22.4 L的混合气体的物质的量为1 mol，因为H2、CO均为双原子分子，故原子总数为2NA，B项对；标准状况下，H2O不是气体，C项错；D项，O2、O3都是由O原子构成的，质量一定时含有的O原子的物质的量为定值：n(O)＝＝1 mol，即NA个，所以D项对。答案：　C

9． 解析：　含1 mol O的CO、CO2、O3的物质的量分别是1 mol、mol、mol，三者之比为6∶3∶2，A错误；n g Cl2物质的量为mol，含Cl原子数×NA×2＝m，NA＝，B正确；摩尔质量的单位为g·mol－1，C错误；未说明温度、压强状况，不能进行气体体积与物质的量的一切相关计算和比较，D错误。答案：　B

10．解析：　同温同压下气体的体积之比等于其物质的量之比，可以确定反应物与生成物的系数之比，根据系数之比确定反应方程式为X2＋3Y2===2Z，利用反应前后的原子个数相等可知Z的化学式为XY3。答案：　A

11． 解析：　(1)由n＝可求；(2)由物质的量可求得该气体的分子数，进一步可求得原子数；(3)由V＝nVm可求得该气体在标准状况下的体积；(4)由质量和已求得的标准状况下的体积可求得密度，也可以由M＝Vm·ρ求得密度。  答案：　(1)　(2)　(3)　(4)

12． 解析：　气体的总物质的量为n＝＝6.72 L÷22.4 L/mol＝0.3 mol，所以n(CO)＋n(CO2)＝0.3 mol；n(CO)×28 g/mol＋n(CO2)×44 g/mol＝12 g，求得n (CO)＝0.075 mol，n(CO2)＝0.225 mol。

答案：　1∶3　25%　17.5%　4∶7　40　1.79

13． 解析：　(1)观察反应方程式，可知反应前后气体体积不变，故V(O2)＝672 mL。

(2)根据质量守恒定律，有：m(XY2)＝0.672 L×2.56 g/L－32 g/mol×＝0.76 g，物质的量n(XY2)为×n(O2)＝0.01 mol，故M(XY2)＝＝76 g/mol。

(3)由＝及Ar(X)＋2Ar(Y)＝76，解得：Ar(X)＝12，Ar(Y)＝32。故X为C元素，Y为S元素。

答案：　(1)672　(2)76 g/mol　(3)C　S

14． 解析：　根据密闭容器被无摩擦、可滑动的两隔板分隔成甲、乙两室，故两室中可视为同温、同压状况，根据阿伏加德罗定律及推论，甲室中气体物质的量为n(NH3)＋n(H2)＝2n(HCl)＝0.8 mol。

(1)甲室中气体的质量m＝36.5 g·mol－1×0.4 mol－7.0 g＝7.6 g。

(2)设甲室中含有x mol NH3，y mol H2。

⇒　x∶y＝1∶1。

(3)隔板a去掉后，0.4 mol NH3和0.4 mol HCl恰好完全反应生成NH4Cl固体，此时容器中气体只有0.4 mol H2。活动隔板b所处位置即气体体积数，由＝，＝，V＝2。

答案：　(1)7.6 g　(2)1∶1　(3)2

15．解析：　(2)从(1)的数据可以看出：1 mol任何气体在标准状况下，体积都约为22.4 L；1 mol不同气体，在不同条件下，体积不一定相同。

(3)因为在相同的温度和压强下，任何气体分子间的平均距离几乎相同且1 mol气体的分子数目也相同，所以在相同条件下，1 mol任何气体的体积几乎相等。(4)4 g O2的物质的量n(O2)＝＝0.125 mol。在标准状况下的体积为0.125 mol×22.4 L/mol＝2.8 L。

答案：　(2)①22.4 L　②不一定  (3)①气体分子数目相等　②相同条件下，气体分子间的平均距离几乎相等

(4)V(O2)＝n×22.4 L/mol＝×22.4 L/mol＝×22.4 L/mol＝2.8 L。