化学 专题 第讲 物质的量 物质的聚集状态学案

第2讲　物质的量　物质的聚集状态
[考纲要求]　1.知道摩尔(mol)、阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积的含义。2.能根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、物质的质量、气体体积(标准状况)之间的相互关系进行有关计算。3.能正确解答阿伏加德罗常数及阿伏加德罗定律与物质的组成、结构及重要反应综合应用题。
　　考点一　物质的量　摩尔质量
 
 1．物质的量
　　(1)物质的量(n)
　　物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量，单位为摩尔(mol)。
　　(2)物质的量的规范表示方法：
　　
　　(3)阿伏加德罗常数(NA)
　　0．012 kg 12C所含的碳原子数为阿伏加德罗常数，其数值约为6.02×1023，单位
　　为mol－1。公式：NA＝
 2．摩尔质量
　　(1)摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量。单位是g·mol－1。公式：M＝。
(2)数值：以g·mol－1为单位时，任何粒子的摩尔质量在数值上都等于该粒子的相对分子(原子)质量。
深度思考
 1．1 mol NaCl和1 mol HCl所含的粒子数相同吗？
答案　不相同。因为NaCl是离子化合物，组成微粒是Na＋和Cl－，而HCl是共价化合物，组成微粒是HCl分子。
 2．阿伏加德罗常数(NA)与6.02×1023完全相同吗？
　　答案　不相同。6.02×1023是个纯数值没有任何物理意义，而阿伏加德罗常数(NA)是指    1 mol任何微粒所含的粒子数，它与0.012 kg 12C所含的碳原子数相同，数值上约为
　　6.02×1023。
 3．判断正误，正确的划"√"，错误的划"×"
　　(1)1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子                                (　　)
　　(2)1 mol水中含有2 mol氢和1 mol氧                                    (　　)
　　(3)NaOH的摩尔质量为40 g                                            (　　)
　　(4)1 mol O2的质量与它的相对分子质量相等                                (　　)
　　(5)1 mol OH－的质量为17 g·mol－1                                        (　　)
　　(6)氖气的摩尔质量(单位g·mol－1)在数值上等于它的相对原子质量            (　　)
　　(7)2 mol H2O的摩尔质量是1 mol H2O的摩尔质量的2倍                    (　　)
　　答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√ (7)×
易错警示
　　摩尔质量与相对原子(分子)质量的易混点
(1)相对原子(分子)质量与摩尔质量(以g为单位时)不是同一个物理量，单位不同，只是在数值上相等。
　　(2)摩尔质量的单位为g·mol－1，相对原子(分子)质量的单位为1。
 
题组一　有关分子(或特定组合)中微粒数的计算
 1．标准状况下有①0.112 L水　②0.5NA个HCl分子
③25.6 g SO2气体　④0.2 mol氨气　⑤2 mol氦气　⑥6.02×1023个白磷分子，所含原子个数从大到小的顺序为______________________。
　　答案　①>⑥>⑤>③>②>④
 2．计算或判断下列电解质溶液中的粒子数目
　　(1)含0.4 mol Al2(SO4)3的溶液中，含________mol SO，Al3＋的物质的量__________
　　0.8 mol(填">"、"<"或"＝")。
　　答案　1.2　<
　　解析　n(SO)＝3n[Al2(SO4)3]＝3×0.4 mol＝1.2 mol,0.4 mol Al2(SO4)3中含有0.8 mol 
　　Al3＋，由于在溶液中Al3＋水解，故Al3＋的物质的量小于0.8 mol。
　　(2)1 L 0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液中，n(CH3COOH)________ 0.1 mol，n(CH3COO－)
　　________ 0.1 mol，n(H2O)________ 0.1 mol(填"大于""小于"或"等于")。
　　答案　小于　小于　大于
题组二　突破质量与微粒数目之间的换算
3．最近材料科学家研究发现了首例带结晶水的晶体在5 K下呈现超导性。据报道，该晶体的化学式为Na0.35CoO2·1.3H2O。若用NA表示阿伏加德罗常数，试计算12.2 g该晶体中含氧原子数______________，氢原子的物质的量____________mol。
　　答案　0.33NA　0.26
解析　晶体的摩尔质量为122 g·mol－1，n＝＝0.1 mol，故氧原子数目＝0.1×(2＋1.3)NA＝0.33NA，n(H)＝0.1 mol×1.3×2＝0.26 mol。
4．某氯原子的质量是a g,12C原子的质量是b g，用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是                                                            (　　)
①该氯原子的相对原子质量为12a/b　②m g该氯原子的物质的量为m/(aNA)mol　③该氯原子的摩尔质量是aNA g      ④a g该氯原子所含的电子数为17 mol
　　A．①③              B．②④              C．①②              D．②③
　　答案　C
解析　③中摩尔质量的单位错误；由于该氯原子的质量是a g，故a g该氯原子所含的电子数为17，④错。
思维建模
　　　有关微粒数目比较的思维方法
　　计算(计算微)依据组成计算
　　考点二　气体摩尔体积　阿伏加德罗定律
 
 1．影响物质体积大小的因素
　　(1)构成物质的微粒的大小(物质的本性)。
　　(2)构成物质的微粒之间距离的大小(由温度与压强共同决定)。
　　(3)构成物质的微粒的多少(物质的量的大小)。
 2．气体摩尔体积
　　(1)含义：单位物质的量的气体所占的体积，符号Vm，标准状况下，Vm＝22.4_L·mol－1。
　　(2)相关计算
　　①基本表达式：Vm＝
　　②与气体质量的关系：＝
　　③与气体分子数的关系：＝
　　(3)影响因素：气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它决定于气体所处的温度和压强。
 3．阿伏加德罗定律及其推论应用
(1)阿伏加德罗定律：同温同压下，相同体积的任何气体，含有相同数目的分子(或气体的物质的量相同)。
　　(2)阿伏加德罗定律的推论(可通过pV＝nRT及n＝、ρ＝导出)
　　
　　
相同条件 结论  公式 语言叙述 T、p相同 ＝ 同温、同压下，气体的体积与其物质的量成正比 T、V相同 ＝ 温度、体积相同的气体，其压强与其物质的量成正比 T、p相同 ＝ 同温、同压下，气体的密度与其摩尔质量(或相对分子质量)成正比 深度思考
 1．判断正误，正确的划"√"，错误的划"×"
　　(1)在标准状况下，1 mol O2与1 mol SO3的体积相同                        (　　)
(2)在标准状况下，1 mol气体的体积约是22.4 L，在非标准状况下，1 mol气体的体积则一定不是22.4 L                                                        (　　)
(3)在相同条件下，相同物质的量的CO、N2的混合气体与O2的分子个数相同，原子个数也相同                                                                (　　)
　　(4)若把(3)中的O2改成氩气，判断结果是                                    (　　)
　　答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
2．由阿伏加德罗常数(NA)和一个水分子的质量(m水)、一个水分子的体积(V水)不能确定的物理量是________。
　　①1摩尔水的质量　②1摩尔水蒸气的质量　③1摩尔水蒸气的体积
　　答案　③
解析　①、②中，1摩尔水或水蒸气的质量都为m水NA；③中，水蒸气分子间间距比分子直径大的多，仅由题给条件不能确定1摩尔水蒸气的体积。
特别提醒　(1)阿伏加德罗定律的适用范围是气体，其适用条件是三个"同"，即在同温、同压、同体积的条件下，才有分子数相等这一结论，但所含原子数不一定相等。
　　(2)阿伏加德罗定律既适用于单一气体，也适用于混合气体。
　　(3)气体体积受温度和压强的影响，而和分子大小无关。
 
题组一　以"物质的量"为中心的计算
1．设NA为阿伏加德罗常数，如果a g某气态双原子分子的分子数为p，则b g该气体在标准状况下的体积V(L)是                                                (　　)
　　A.          B.            C.          D.
　　答案　D
　　解析　解法一　公式法：
　　双原子分子的物质的量＝ mol，
　　双原子分子的摩尔质量＝＝ g·mol－1，
　　所以b g气体在标准状况下的体积为
　　×22.4 L·mol－1＝ L。
　　解法二　比例法：
　　同种气体其分子数与质量成正比，设b g气体的分子数为N
　　a g　　～　　p
　　b g　　～　　N
　　则：N＝，双原子分子的物质的量为，所以b g该气体在标准状况下的体积为
　　 L。
2．某气体的摩尔质量为M g·mol－1，NA表示阿伏加德罗常数的值，在一定的温度和压强下，体积为V L的该气体所含有的分子数为X。则表示的是                    (　　)
　　A．V L该气体的质量(以g为单位)
　　B．1 L该气体的质量(以g为单位)
　　C．1 mol该气体的体积(以L为单位)
　　D．1 L该气体中所含的分子数
　　答案　B
解析　X除以NA为该气体的物质的量；然后乘以M表示其质量；最后除以V为1 L该气体的质量。
题组二　阿伏加德罗定律及推论的应用
3．同温同压下，x g甲气体和y g乙气体占有相同的体积，根据阿伏加德罗定律判断下列叙述错误的是                                                            (　　)
　　A．x∶y等于甲与乙的相对分子质量之比
　　B．x∶y等于甲与乙的分子个数之比
　　C．x∶y等于同温同压下甲与乙的密度之比
　　D．y∶x等于同温同体积下，等质量的甲与乙的压强之比
　　答案　B
解析　A项，由同温同压下，同体积的任何气体具有相同的分子数，则x g甲气体和y g乙气体的物质的量相等，即＝，推出：x∶y＝M甲∶M乙，故正确；B项，甲与乙的分子个数之比为1∶1，而x与y不一定相等，故不正确；C项，同温同压下，密度之比等于摩尔质量之比，即为质量比，故正确；D项，等质量的甲、乙压强之比为p甲∶p乙＝n1∶n2＝∶＝M乙∶M甲＝y∶x，故正确。
 4．在一定条件下，m g NH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g)，按要求填空。
(1)若所得混合气体对H2的相对密度为d，则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)。
(2)所得混合气体的密度折合成标准状况为ρ g·L－1，则混合气体的平均摩尔质量为________________。
(3)在该条件下，所得NH3、CO2、H2O(g)的体积分数分别为a%、b%、c%，则混合气体的平均相对分子质量为__________________。
　　答案　(1) mol　6d g·mol－1　(2)22.4ρ g·mol－1    (3)17a%＋44b%＋18c%
反思归纳
　　求气体的摩尔质量M的常用方法
　　(1)根据标准状况下气体的密度ρ：M＝ρ×22.4(g·mol－1)；
　　(2)根据气体的相对密度(D＝ρ1/ρ2)：M1/M2＝D；
　　(3)根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝m/n；
　　(4)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；
(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：＝×a%＋×b%＋×c%......，a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
　　考点三　突破阿伏加德罗常数应用的六个陷阱
题组一　气体摩尔体积的适用条件及物质的聚集状态
 1．判断正误，正确的划"√"，错误的划"×"
　　(1)2.24 L CO2中含有的原子数为0.3NA                                    (×)
　　(2)常温下11.2 L甲烷气体含有的甲烷分子数为0.5NA                        (×)
　　(3)标准状况下，22.4 L己烷中含共价键数目为19NA                        (×)
　　(4)常温常压下，22.4 L氯气与足量镁粉充分反应，转移的电子数为2NA        (×)
　　                                                (2012·新课标全国卷，9D)
题组二　物质的量或质量与状况
 2．判断正误，正确的划"√"，错误的划"×"
　　(1)常温常压下，3.2 g O2所含的原子数为0.2NA                        (√)
　　(2)标准状况下，18 g H2O所含的氧原子数目为NA                        (√)
　　(3)常温常压下，92 g NO2和N2O4的混合气体中含有的原子总数为6NA    (√)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2012·新课标全国卷，9C)
题组三　物质的微观结构
 3．判断正误，正确的划"√"，错误的划"×"
　　(1)4.5 g SiO2晶体中含有的硅氧键的数目为0.3NA                        (√)
　　(2)30 g甲醛中含共用电子对总数为4NA                                (√)
　　(3)标准状况下，22.4 L氦气与22.4 L氟气所含原子数均为2NA            (×)
　　(4)18 g D2O所含的电子数为10NA                                    (×)
　　(5)1 mol Na2O2固体中含离子总数为4NA                                (×)
　　(6)12 g金刚石中含有的共价键数为2NA                                (√)
　　(7)12 g石墨中含有的共价键数为1.5NA                                (√)
　　(8)31 g白磷中含有的共价键数为1.5NA                                (√)
突破陷阱
1．只给出物质的体积，而不指明物质的状态，或者标准状况下物质的状态不为气体。所以求解时，一要看是否为标准状况下，不为标准状况无法直接用22.4 L·mol－1(标准状况下气体的摩尔体积)求n；二要看物质在标准状况下是否为气态，若不为气态也无法由标准状况下气体的摩尔体积求得n，如CCl4、水、液溴、SO3、己烷、苯等常作为命题的干扰因素迷惑学生。
2．给出非标准状况下气体的物质的量或质量，干扰学生正确判断，误以为无法求解物质所含的粒子数，实质上，此时物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。
3．此类题型要求同学们对物质的微观构成要非常熟悉，弄清楚微粒中相关粒子数(质子数、中子数、电子数)及离子数、电荷数、化学键之间的关系。常涉及稀有气体He、Ne等单原子分子，Cl2、N2、O2、H2等双原子分子及O3、P4、18O2、D2O、Na2O2、CH4、CO2等特殊物质。
题组四　电解质溶液中粒子数目的判断
 4．判断正误，正确的划"√"，错误的划"×"
　　(1)0.1 L 3.0 mol·L－1的NH4NO3溶液中含有的NH的数目为0.3NA                (×)
　　(2)等体积、等物质的量浓度的NaCl，KCl溶液中，阴、阳离子数目之和均为2NA    (×)
　　(3)0.1 mol·L－1的NaHSO4溶液中，阳离子的数目之和为0.2NA                    (×)
　　(4)25 ℃时，pH＝13的1.0 L Ba(OH)2溶液中含有的OH－数目为0.2NA            (×)
题组五　阿伏加德罗常数的应用与"隐含反应"
 5．判断正误，正确的划"√"，错误的划"×"
　　(1)2 mol SO2和1 mol O2在一定条件下充分反应后，混合物的分子数为2NA    (×)
　　(2)标准状况下，22.4 L NO2气体中所含分子数目为NA                        (×)
　　(3)100 g 17%的氨水，溶液中含有的NH3分子数为NA                        (×)
　　(4)标准状况下，0.1 mol Cl2溶于水，转移的电子数目为0.1NA                (×)
题组六　氧化还原反应中电子转移数目的判断
 6．判断正误，正确的划"√"，错误的划"×"
　　(1)5.6 g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3NA                        (×)
　　(2)0.1 mol Zn与含0.1 mol HCl的盐酸充分反应，转移的电子数目为0.2NA        (×)
　　(3)1 mol Na与足量O2反应，生成Na2O和Na2O2的混合物，转移的电子数为NA(√)
　　(4)1 mol Na2O2与足量CO2充分反应转移的电子数为2NA                    (×)
　　(5)向FeI2溶液中通入适量Cl2，当有1 mol Fe2＋被氧化时，共转移的电子的数目为NA(×)
　　(6)1 mol Cl2参加反应转移电子数一定为2NA                                (×)
突破陷阱
 4．突破此类题目的陷阱，关键在于审题：
　　(1)是否有弱离子的水解；
　　(2)是否指明了溶液的体积；
　　(3)所给条件是否与电解质的组成有关，如pH＝1的
H2SO4溶液c(H＋)＝0.1 mol·L－1，与电解质的组成无关；0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液，c(OH－)＝0.1 mol·L－1，与电解质的组成有关。
 5．解决此类题目的关键是注意一些"隐含反应"，如：
　　(1)2SO2＋O2催化剂△2SO3　2NO2N2O4
　　N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3
　　(2)Cl2＋H2OHCl＋HClO
　　(3)NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－
 6．氧化还原反应中转移电子数目的判断是一类典型的"陷阱"，突破"陷阱"的关键是：
　　(1)同一种物质在不同反应中氧化剂、还原剂的判断。
如①Cl2和Fe、Cu等反应，Cl2只作氧化剂，而Cl2和NaOH反应，Cl2既作氧化剂，又作还原剂。
②Na2O2与CO2或H2O反应，Na2O2既作氧化剂，又作还原剂，而Na2O2与SO2反应，Na2O2只作氧化剂。
　　(2)量不同，所表现的化合价不同。
　　如Fe和HNO3反应，Fe不足，生成Fe3＋，Fe过量，生成Fe2＋。
　　(3)氧化剂或还原剂不同，所表现的化合价不同。
　　如Cu和Cl2反应生成CuCl2，而Cu和S反应生成Cu2S。
　　(4)注意氧化还原的顺序。
如向FeI2溶液中通入Cl2，首先氧化I－，再氧化Fe2＋，所以上述题(5)中转移的电子数目大于NA。
　　考点四　最常考的定量实验--气体体积、质量的测定
 
　　定量实验中常测定3种数据：温度、质量和体积。
　　温度--用温度计测量
　　质量
　　体积
 1．气体体积的测定装置
既可通过测量气体排出的液体体积来确定气体的体积(二者体积值相等)，也可直接测量收集的气体体积。
　　测量气体体积的常用方法
　　
　　
(1)直接测量法。如图A、B、C、D、E均是直接测量气体体积的装置。测量前A装置可先通过调整左右两管的高度使左管(有刻度)充满液体，且两管液面相平。装置B测量收集气体体积时，应先将气体冷却至室温，再慢慢将量筒下移，使量筒内外的液面高度相同，再读取体积。C装置则是直接将一种反应物置于倒置的漏斗中，另一反应物置于水槽中，二者反应产生的气体的体积可以直接测量。
装置D：用于测量混合气体中被吸收(或不被吸收)的气体的体积数。读数时，球形容器和量气管液面相平，量气管内增加的水的体积等于被反应管吸收后剩余气体的体积。
装置E：直接测量固液反应产生气体的体积，注意应恢复至室温后，读取注射器中气体的体积。(一般适合滴加液体量比较少的气体体积测量)。
(2)间接测量法。如F装置是通过测量气体排出的液体体积来确定气体体积。读数时，应先冷却至室温，再上下移动量筒，使量筒中液面和广口瓶内的液面相平后再读数。
 2．气体质量的测量装置
　　气体质量的测量一般是用吸收剂将气体吸收，然后再称量。常见的吸收装置：
　　
　　在利用B、C装置测定气体的质量时，要防止空气中的相关气体的干扰。
 
题组一　气体体积的测定
1．为了测定已部分变质的过氧化钠样品的纯度，设计如图所示的实验装置，图中Q为弹性良好的气球，称取一定量的样品放入其中，按如图所示的装置安装好仪器，打开分液漏斗的活塞，将稀硫酸滴入气球中。
　　
　　请回答下列问题：
　　(1)Q内发生反应生成________种气体，其中的反应有________个氧化还原反应。
(2)为测定反应时生成气体的总体积，滴稀H2SO4前必须关闭________(填"K1"、"K2"或"K3"，下同)，打开_____________________________________________。
(3)当上述反应停止时，将K1、K2、K3均关闭，然后先打开K2，再缓缓打开K1，这时可观察到的现象是________________________________________________________。
　　(4)b中装的固体试剂是______，为何要缓缓打开K1？____。
(5)实验结束时，量筒Ⅰ中有x mL水，量筒Ⅱ中收集到y mL气体，则过氧化钠的纯度是________(用含x、y的式子表示，上述体积均已折算成标准状况)。
答案　(1)2　1　(2)K1、K2　K3　(3)气球Q慢慢变小，气体进入量筒Ⅱ中　(4)碱石灰　控制气体的流速，使CO2被充分吸收　(5)×100%
解析　变质的Na2O2中可能含有碳酸钠，当样品与稀硫酸接触后发生反应：2Na2O2＋2H2SO4===2Na2SO4＋O2↑＋2H2O、H2SO4＋Na2CO3===Na2SO4＋CO2↑＋H2O，因而Q内产生O2与CO2 2种气体，其中的反应有1个为氧化还原反应。测定Na2O2的纯度，可通过直接测定CO2和O2的体积，然后经换算求出。将稀H2SO4加入气球前，关闭K1和K2，打开K3，反应结束时气球膨胀的体积与量筒Ⅰ中所接收的水的体积相等，此为CO2与O2的体积之和。待气球中反应完全后，关闭K3，打开K2，再缓缓打开K1，此时气球渐瘪，气体会经干燥管b进入量筒Ⅱ，CO2被干燥管中的吸收剂吸收，量筒Ⅱ中收集到气体的体积即为O2的体积。由题意可知，CO2和O2的总体积为x mL，O2的体积为y mL，故CO2的体积为(x－y) mL，可知Na2O2与Na2CO3的物质的量之比为2y∶(x－y)，则Na2O2的纯度为w(Na2O2)＝×100%＝×100%。
题组二　气体质量的测定
2．有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同学设计如下实验，通过测量反应前后C、D装置质量的变化，测定该混合物中各组分的质量分数。
　　
　　(1)加热前通入空气的目的是_____________________________________________，
　　操作方法为___________________________________________________________。
　　(2)装置A、C、D中盛放的试剂分别为：A___________，C____________，D_____________。
(3)若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则测得的NaCl的含量将________(填"偏高"、"偏低"或"无影响"，下同)；若B中反应管右侧有水蒸气冷凝，则测定结果中NaHCO3的含量将________；若撤去E装置，则测得Na2CO3·10H2O的含量将________。
(4)若样品质量为w g，反应后C、D增加的质量分别为m1 g、m2 g，由此可知混合物中NaHCO3的质量分数为___________________________ (用含w、m1、m2的代数式表示)。
答案　(1)除去装置中的水蒸气和二氧化碳　关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止
　　(2)碱石灰　无水硫酸铜(或无水CaCl2、P2O5等)　碱石灰
　　(3)偏低　无影响　偏低
　　(4)%
解析　(2)A、C、D都是U形管，不能盛液体试剂，只能盛固体试剂。A处试剂必须能同时吸收CO2和水蒸气，故A处盛的是碱石灰；C、D两处分别吸收水蒸气和CO2，故C处可盛无水硫酸铜(或无水CaCl2、P2O5等)，D处可盛碱石灰。
(3)若A装置盛放NaOH溶液只吸收CO2，不吸收水蒸气，则混合物中产生水蒸气的Na2CO3·10H2O和NaHCO3的总质量在计算中会增大，因此测得的NaCl的含量会偏低；若B中反应管右侧有水蒸气冷凝，则水蒸气总质量减小，Na2CO3·10H2O和NaHCO3的总质量在计算中会减小，但是NaHCO3的质量是根据CO2的质量进行计算，所以测得的NaHCO3的含量不受影响；若撤去E装置，则D装置可吸收来自外界空气中的CO2，使得NaHCO3的质量在计算中会增大，故测得的Na2CO3·10H2O的含量会偏低。
　　(4)NaHCO3的质量分数：×2×84 g·mol－1÷w g×100%＝%。
　　探究高考　明确考向
　　全国卷Ⅰ、Ⅱ高考题调研
 1．(2013·新课标全国卷Ⅱ，9)N0为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是        (　　)
　　A．1.0 L 1.0 mol·L－1的NaAlO2水溶液中含有的氧原子数为2N0
　　B．12 g石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为0.5N0
　　C．25 ℃时pH＝13的NaOH溶液中含有OH－的数目为0.1N0
　　D．1 mol的羟基与1 mol的氢氧根离子所含电子数均为9N0
　　答案　B
解析　A项忽视了NaAlO2溶液中的水，错；B项中每个碳原子被3个六元环共用，则每个六元环占有的碳原子数＝1××6＝2个，12 g石墨烯含六元环的物质的量＝＝0.5 mol，正确；C项没有告诉溶液的体积，无法计算，错；D项中OH－是10电子微粒，所含电子数为10N0，错。
 2．(2012·新课标全国卷，9)用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述中不正确的是(　　)
　　A．分子总数为NA的NO2和CO2混合气体中含有的氧原子数为2NA
　　B．28 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2NA
　　C．常温常压下，92 g NO2和N2O4的混合气体中含有的原子总数为6NA
　　D．常温常压下，22.4 L氯气与足量镁粉充分反应，转移的电子数为2NA
　　答案　D
解析　一定要注意气体摩尔体积为22.4 L·mol－1的条件是在标准状况下。A项中1个NO2和1个CO2分子中都含有2个氧原子，故分子总数为NA的混合气体中含有的氧原子数为2NA；B项中乙烯(C2H4)和环丁烷(C4H8)的最简式均为CH2,28 g混合气体中含CH2的物质的量为2 mol，故含有的碳原子数为2NA；C项中NO2和N2O4的最简式均为NO2,92 g混合气体中含NO2的物质的量为2 mol，故含有原子的总数为2×3NA＝6NA；D项中提到气体的体积，只有在标准状况下，才能用22.4 L·mol－1进行计算，故常温常压下，不能代入22.4 L·mol－1计算Cl2的物质的量。
　　
　　各省市高考题调研
1．(2013·上海，15)NA代表阿伏加德罗常数。已知C2H4和C3H6的混合物的质量为a g，则该混合物                                                             (　　)
　　A．所含共用电子对数目为(a/7＋1)NA
　　B．所含碳氢键数目为aNA/7
　　C．燃烧时消耗的O2一定是33.6a/14 L
　　D．所含原子总数为aNA/14
　　答案　B
解析　1个C2H4分子中含共用电子对数目为6对，碳氢键数目为4个，1个C3H6分子中含共用电子对数目为9对，碳氢键数目为6个，则A错误(应该为3aNA/14)；C项没有说明氧气的状态；D项含原子总数为3aNA/14，因此选B。
 2．(2013·江苏，7)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是                (　　)
　　A．1 L 1 mol·L－1的NaClO溶液中含有ClO－的数目为NA
　　B．78 g苯含有C===C双键的数目为3NA
　　C．常温常压下，14 g由N2与CO组成的混合气体含有的原子数目为NA
　　D．标准状况下，6.72 L NO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA
　　答案　C
解析　A项，由于ClO－水解，ClO－数目小于NA，错误；B项，苯分子中无碳碳双键，错误；C项，N2和CO的摩尔质量均为28 g·mol－1，均为双原子分子，14 g混合气体的物质的量为0.5 mol，原子数为NA，正确；D项，由反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，3 mol NO2参加反应转移电子数为2NA，则0.3 mol NO2参加反应，转移电子数目为0.2NA，错误。
 3．(2013·大纲全国卷，8)下列关于同温同压下的两种气体12C18O和14N2的判断正确的是 
 (　　)
　　A．体积相等时密度相等
　　B．原子数相等时具有的中子数相等
　　C．体积相等时具有的电子数相等
　　D．质量相等时具有的质子数相等
　　答案　C
　　解析　根据阿伏加德罗定律并结合微粒间相互关系逐一分析。
A项根据阿伏加德罗定律，同温同压下，同体积的任何气体含有相同的分子数，即气体的物质的量相同，但由于12C18O与14N2的摩尔质量不相等，故质量不相等，密度也不相等。B项二者都是双原子分子，原子数相等时二者的物质的量相等，二者所含中子数不相等，1个12C18O分子含有16个中子，1个14N2分子含有14个中子。C项同温同压下，同体积的气体的物质的量相等，且1分子12C18O与14N2中均含有14个电子，故12C18O与14N2具有的电子数相等。D项12C18O与14N2质子数相等，质量相等的二者物质的量不相等，含有的质子数也不相等。
 4．(2012·广东理综，11)设nA为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是        (　　)
　　A．常温下，4 g CH4含有nA个C-H共价键
　　B．1 mol Fe与足量的稀HNO3反应，转移2nA个电子
　　C．1 L 0.1 mol·L－1 NaHCO3溶液中含有0.1nA个HCO
　　D．常温常压下，22.4 L的NO2和CO2混合气体含有2nA个O原子
　　答案　A
解析　特别注意反应物的量对Fe与稀HNO3反应产物的影响。A项4 g CH4的物质的量为n(CH4)＝＝0.25 mol,1个CH4分子含有4个C-H键，则0.25 mol CH4含有1 mol(即nA个)C-H共价键；B项Fe与足量稀HNO3反应生成Fe(NO3)3,1 mol Fe反应时，转移3 mol(即3nA个)电子；C项n(NaHCO3)＝0.1 mol·L－1×1 L＝0.1 mol，但HCO发生水解和微弱电离，则1 L该溶液中含有HCO的物质的量小于0.1 mol(即个数少于0.1nA)；D项常温常压下，22.4 L的NO2和CO2混合气体的物质的量并非1 mol，含有的O原子也不是2nA个。
 5．(2011·大纲全国卷，12)NA为阿伏加德罗常数，下列叙述错误的是            (　　)
　　A．18 g H2O中含有的质子数为10NA
　　B．12 g金刚石中含有的共价键数为4NA
　　C．46 g NO2和N2O4混合气体中含有原子总数为3NA
　　D．1 mol Na与足量O2反应，生成Na2O和Na2O2的混合物，钠失去NA个电子
　　答案　B
解析　A项18 g H2O的物质的量为1 mol,1个H2O分子中含有10个质子，则18 g H2O中含有10 mol(即10NA个)质子；B项金刚石中每个碳原子与周围的4个碳原子形成共价键，每个C－C键被2个碳原子共用，相当于每个碳原子平均拥有2个共价键，12 g金刚石中含有1 mol碳原子，共含有2 mol(即2NA个)共价键；C项NO2和N2O4的最简式均为NO2,46 g NO2和N2O4的混合物含有1 mol"NO2"，共含有3 mol(即3NA个)原子；D项Na与O2反应生成Na2O和Na2O2时，1个Na原子失去1个电子，故1 mol Na失去NA个电子。
　　练出高分
1．科学家刚发现了某种元素的原子，其质量是a g,12C的原子质量是b g，NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是                                        (　　)
　　A．由已知信息可得NA＝
　　B．W g该原子的物质的量一定是mol
　　C．W g该原子中含有个该原子
　　D．该原子的摩尔质量是aNA g
　　答案　D
解析　一个12C的真实质量为b g，NA个12C的质量为12 g，A项正确；该原子的摩尔质量为aNA g·mol－1，W g该原子的物质的量为 mol，B项正确；D项，摩尔质量的单位是g·mol－1，故D项错误。
2．在标准状况下有：①6.72 L CH4，②3.01×1023个HCl分子，③13.6 g H2S，④0.2 mol NH3。下列对这四种气体的描述正确的是                                        (　　)
　　a．体积②＞③＞①＞④          b．密度②＞③＞④＞①
　　c．质量②＞③＞①＞④          d．氢原子个数①＞③＞④＞②
　　A．abc              B．bcd              C．abd              D．abcd
　　答案　D
解析　先把题中提供的量都分别转化为各物质的物质的量，然后再比较它们的体积、密度等。标准状况下6.72 L CH4的物质的量为0.3 mol,3.01×1023个HCl分子的物质的量为0.5 mol,13.6 g H2S的物质的量为0.4 mol，然后进行比较即可得出结论。
 3．在下列条件下，两种气体的分子数一定相等的是                            (　　)
　　A．同密度、同压强的N2和C2H4
　　B．同温度、同体积的O2和N2
　　C．同体积、同密度的C2H4和CO
　　D．同压强、同体积的O2和N2
　　答案　C
解析　同温同压下，同体积的气体分子数相等，所以，A、B、D错误。C项，密度乘以体积等于质量，C2H4和CO的相对分子质量都是28，所以，等质量时两者物质的量相等，分子数也相等。
4．在同温同压下，A容器中盛有H2，B容器中盛有NH3，若使它们所含的原子数相等，则两个容器的体积之比是                                                (　　)
　　A．2∶1          B．1∶5          C．2∶3          D．5∶1
　　答案　A
解析　设二者都含有4 mol原子，则H2为2 mol、NH3为1 mol，二者的物质的量之比为2∶1，体积比也为2∶1。
 5．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是                        (　　)
　　A．46 g NO2和N2O4混合气体中含有的分子总数为NA
　　B．用含4 mol HCl的浓盐酸跟足量二氧化锰反应生成的氯气在标准状况下的体积
       为22.4 L
　　C．0.1 mol金属钠与氧气在一定条件下完全反应，生成钠的氧化物的混合物时，失去
       的电子数为0.1NA
　　D．1 mol苯中含有3NA个碳碳双键
　　答案　C
解析　A项，46 g NO2和N2O4的混合气体中含有的分子数始终小于NA；B项，随着反应进行，浓盐酸变稀，反应停止，被氧化的HCl小于2 mol；D项，苯中不含有碳碳       双键。
6．将a g二氧化锰粉末加入c L b mol·L－1的浓盐酸中加热完全溶解，反应中转移电子d个，设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是                            (　　)
　　A．可以收集到氯气 L
　　B．反应后溶液中的Cl－数目为
　　C．NA可表示为
　　D．反应后溶液中的H＋数目为bc－2d
　　答案　C
解析　A项，标准状况下Cl2为×22.4 L；B项，反应后Cl－数目为bc－d；C项，×2·NA＝d，NA＝；D项，反应后H＋数目为bc－×4。
 7．阿伏加德罗常数用NA表示，下列叙述正确的是                            (　　)
　　A．室温时，0.1 L 0.1 mol·L－1的盐酸溶液中水电离出的H＋数为10－13NA
　　B．1 L 0.2 mol·L－1 MgSO4溶液中的阳离子数小于0.2NA
　　C．2.88 g ND中含有的电子数是1.8NA
　　D．常温常压下，3 g HCHO和CH3COOH混合物中含有0.4NA个原子
　　答案　D
解析　A项，室温时c(H＋)水＝10－13 mol·L－1，所以由水电离出的H＋数目为0.1×10－13NA＝10－14NA；B项，由于Mg2＋＋2H2OMg(OH)2＋2H＋，所以阳离子数目应大于0.2NA；C项，×10＜1.8NA；D项，×4n NA＝0.4NA。
 8．设NA代表阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述正确的是                    (　　)
　　A．分子数为NA的CO、C2H4混合气体的体积约为22.4 L，质量为28 g
　　B．常温下，1 L 0.1 mol·L－1的NH4NO3溶液中NH和NO的总数为0.2NA
　　C．标准状况下，4.48 L重水(D2O)中含有的中子数为2NA
　　D．1 mol甲基(-CH3)所含的电子数为9NA
　　答案　D
解析　在标准状况下，分子数为NA的CO、C2H4的混合气体的体积约为22.4 L，A项错误；NH因水解物质的量减小，1 L 0.1 mol·L－1的NH4NO3溶液中NH和NO总数小于0.2NA，B项错误；标准状况下，重水是液体，C项错误；1 mol甲基含有的电子数为6NA＋3NA＝9NA，D项正确。
 9．设NA代表阿伏加德罗常数的数值，下列说法中正确的是                    (　　)
①常温常压下，22.4 L N2的分子数为NA　②64 g铜发生氧化还原反应，一定失去2NA个电子　③常温常压下，100 mL 0.5 mol·L－1的醋酸溶液中，醋酸的分子数目小于0.05NA　④常温常压下，1 mol氦气含有的核外电子数为2NA
　　A．①②          B．③④          C．①③          D．②④
　　答案　B
解析　①常温常压不是标准状况；②64 g铜与硫反应生成硫化亚铜时失去NA个电子；③醋酸共0.05 mol，有部分电离，剩余的醋酸分子的物质的量应小于0.05 mol；④氦气是单原子分子，1 mol氦气含有2 mol核外电子。③④正确，选B。
10．右图所示实验装置用于测定气体摩尔体积，相关叙述正确的是   
                                                 (　　)
　　A．用CCl4代替水，测得氢气的体积更准确
　　B．量气管压入漏斗的水过多而溢出，会导致测定失败
　　C．必须待体系温度降低到0 ℃时才可进行读数
　　D．上提水准管，量气管液面高度不断改变，说明装置漏气
　　答案　D
解析　A项，用CCl4代替水对结果影响不大，但CCl4易挥发，有刺激性气味；B项，水溢出，对结果无影响；C项，读数时，应冷却到室温；D项，液面高度不断改变，说明左边压强始终和大气压相同，装置漏气。
11．在标准状况下15 g CO与CO2的混合气体，体积为11.2 L。则：
　　(1)混合气体的密度是____________________________________________________。
　　(2)混合气体的平均摩尔质量是____________________________________________。
　　(3)CO2和CO的体积之比是______________________________________________。
　　(4)CO的体积分数是____________________________________________________。
　　(5)CO2和CO的质量之比是______________________________________________。
　　(6)CO的质量分数是____________________________________________________。
　　(7)混合气体中所含氧原子的物质的量是___________________________________。
　　(8)混合气体中所含碳原子的物质的量是___________________________________。
答案　(1)1.339 g·L－1　(2)30 g·mol－1　(3)1∶7　(4)87.5%　(5)11∶49　(6)81.7%　(7)0.562 5 mol　(8)0.5 mol
　　解析　(1)密度＝质量/体积＝15 g/11.2 L＝1.339 g·L－1。
　　(2)解法一：n＝＝0.5 mol，M＝m/n＝15 g/0.5 mol＝30 g·mol－1。
　　解法二：M＝ρ·Vm＝1.339 g·L－1×22.4 L·mol－1＝30 g·mol－1。
　　(3)根据阿伏加德罗定律：体积之比＝物质的量之比，最简单的方法是用十字交叉法计算：
　　30CO2　44228　CO14
　　n(CO2)/n(CO)＝1/7。
　　(4)CO的体积分数＝CO的物质的量分数＝7÷8×100%＝87.5%。
　　(5)＝＝＝11∶49
　　(6)CO的质量分数＝×100%＝81.7%。
　　(7)n(O)＝2n(CO2)＋n(CO)＝2×0.5 mol×1/8＋0.5 mol×7/8＝0.562 5 mol。
　　(8)n(C)＝n(CO2)＋n(CO)＝0.5 mol。
12．在120 ℃时分别进行如下四个反应：
　　A．2H2S＋O2===2S＋2H2O
　　B．2H2S＋3O2===2SO2＋2H2O
　　C．C2H4＋3O2―→2CO2＋2H2O
　　D．C4H8＋6O2―→4CO2＋4H2O
(1)若反应在容积固定的密闭容器内进行，反应前后气体密度(d)和气体总压强(p)同时符合关系式d前＝d后和p前＞p后的是________；符合关系式d前＝d后和p前＝p后的是________(填反应代号)。
(2)若反应在压强恒定、容积可变的密闭容器内进行，反应前后气体密度(d)和气体体积(V)同时符合关系式d前＞d后和V前＜V后的是________；符合关系式d前＞d后和V前＞V后的是________(填反应代号)。
　　答案　(1)B　C　(2)D　A
解析　(1)若反应在容积固定的容器内进行，反应前后d前＝d后，说明反应前后气体质量不变，符合要求的是反应B、C、D。p前＞p后，则表明反应后气体的分子数是减小的，符合要求的是反应B；p前＝p后，则表明反应前后气体的分子数是不变的，只有反应C符合。(2)若反应在压强恒定、容积可变的密闭容器内进行，反应前后d前＞d后且V前＜V后，在气体总质量不变的前提下，则表明气体的分子数是增大的，由于分子数的增多，导致了容器体积的增大，从而造成密度的减小，符合题意的是反应D；反应前后V前＞    V后，表明反应是气体分子数减小的反应，体积减小后，仍是d前＞d后，说明气体的质量减小，符合题意的是反应A。
13．某同学设计如图所示的装置分别进行不同的探究实验(夹持装置已略去)，请回答下列   问题：
　　
实验 药品 制取气体 量气管中液体 Ⅰ Cu、稀HNO3 NO H2O Ⅱ NaOH(s)、浓氨水 NH3  Ⅲ 电石、饱和NaCl溶液 C2H2 H2O Ⅳ 镁铝合金、NaOH溶液 H2 H2O 　　(1)如何检验如图所示装置的气密性：______________________________________。
(2)该同学认为实验Ⅰ可通过收集并测量NO气体的体积来探究铜样品的纯度，你认为是否可行？__________(填"可行"或"不可行")，原因是_______________________。
　　(3)实验Ⅲ烧瓶中发生反应的化学方程式是____________________________________，
　　打开开关K，产生的气体经验纯后点燃，现象是______________________________。
　　(4)实验Ⅱ中量气管中的液体最好是________(填字母编号，下同)。
　　a．浓NaOH溶液                      b．氨水
　　c．煤油                              d．饱和氯化铵溶液
该实验剩余的NH3需要吸收处理。以下各种尾气吸收装置中，适用于吸收NH3，而且能防止倒吸的有___________________________________________________________。
　　
　　
(5)本实验需对量气管进行多次读数，读数时应注意：①将实验装置恢复到室温，②__________________，③视线与凹液面最低处相平。
(6)实验Ⅳ获得以下数据(所有气体体积均已换算成标准状况下的体积，忽略滴入的液体体积对气体体积的影响)：
编号 镁铝合金
质量 量气管
第一次读数 量气管
第二次读数 ① 1.0 g 350.0 mL 13.7 mL ② 1.0 g 350.0 mL 25.0 mL ③ 1.0 g 350.0 mL 14.3 mL 　　根据表中数据，可计算出镁铝合金中铝的质量分数为____________________________。
答案　(1)关闭分液漏斗的旋塞和开关K，向量气管中注入水，使量气管内的水面高于左边干燥管内的水面，静置，若水面不发生变化，则证明装置的气密性良好
　　(2)不可行　NO会与装置中的空气反应，生成的NO2溶于水，使测得的NO气体体积    不准
　　(3)CaC2＋2H2O―→Ca(OH)2＋C2H2↑　火焰明亮并伴有浓烈的黑烟
　　(4)c　ACDF　(5)使量气管与干燥管两端液面相平
　　(6)27.0%
　　解析　(3)电石与水反应生成乙炔，乙炔中含碳量较高，燃烧时火焰明亮并伴有浓烈的    黑烟。
(4)氨气易溶于水，所以量气管中的液体应不能和氨气反应，故应选择煤油。氨气的密度小于空气的密度，所以选择A、C、D、F。
(6)根据三次实验知，第②组数据不合理，应舍去，可求得第二次读数的平均数为14.0 mL，则生成气体的体积为336.0 mL，根据反应方程式可计算铝的质量为0.27 g，则镁铝合金中铝的质量分数为27.0%。
14．测定1 mol氧气在标准状况下所占体积的实验操作的步骤如下：
　　①按下图装配实验装置。
　　
　　②洗净试管然后充分干燥。
③向500 mL烧瓶里装满水，向500 mL烧杯里加入少量水，把连接烧瓶和烧杯的玻璃管A、橡皮管B和玻璃管C中也装满水，在中间不要留下气泡，然后用弹簧夹把橡皮管B夹紧。
④称得试管的质量为14.45 g，往试管里加入KClO3和MnO2的混合物，再称其质量为15.95 g。
⑤打开弹簧夹，把烧杯举起使烧瓶和烧杯中的水面一致，再关闭弹簧夹，然后把烧杯中的水倒掉。
　　⑥打开弹簧夹，加热试管的混合物到不再产生气体，即水不再流向烧杯时为止。
　　⑦反应完毕后把装置放置冷却到室温。
　　⑧调节烧杯的高度使烧瓶和烧杯中的水面一致，然后再关闭弹簧夹。
⑨用500 mL量筒测量烧杯里水的体积为285.0 mL，把它换算为标准状况下氧气的体积为279.7 mL。
　　⑩再称量冷却后试管的质量为15.55 g。
(1)在操作⑦中，装置冷却时，玻璃管C的出口，一直要在烧杯的水中，不能离开水面，其理由是________________________________________________________________
　　________________________________________________________________________。
(2)简述操作⑧的必要性，即为什么要调节烧杯的高度，使烧瓶和烧杯中的水面一致？_________________________________________________________________________。
(3)标准状况下，1 mol氧气所占的体积(保留小数后两位)为________L；混合物中MnO2的质量分数为________。
答案　(1)温度降低时，烧瓶内的压强降低，这时烧杯中的水就会回流，从而可以准确地求出气体的体积
　　(2)如果烧瓶中的压强和外界大气压不一致，就不能准确地求出气体体积　(3)22.38　32%
解析　这是一道利用阿伏加德罗定律测定1 mol氧气标况下所占体积的实验题。其原理是通过测量氧气排出的水的体积，进而确定产生的氧气的体积，成功的关键是烧瓶内的气体在反应前后是否处于同一状态，即是否同温同压，由于气体体积的大小受温度、压强的影响，若烧杯内的液面不一致，则造成压强的改变，使误差增大。若反应完后未冷却至室温，则会更多地偏离标准状况，使结果不准确。
 
 
 
 
 
 
 
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