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2019-2020年高三化學(xué)復(fù)習(xí)教案阿伏加德羅定律的綜合運用 教案8（章節(jié)3-2：阿伏加德羅定律的綜合運用） [高考要求分析] 1．理解決定固體、液體和氣體物質(zhì)的體積微觀因素。能用阿伏加德羅定律解決一些氣體物質(zhì)參加的化學(xué)反應(yīng)問題。 2．理解阿伏加德羅常數(shù)的含義，理解物質(zhì)的量概念，能正確運用物質(zhì)的量、阿伏加德羅常數(shù)進行分析和判斷。 3．高考試題中常將阿伏加德羅律跟化學(xué)平衡的計算、有機物燃燒的計算、氣體物質(zhì)化學(xué)式的確定等內(nèi)容綜合成一體進行考查。要注意阿伏加德羅定律跟有關(guān)內(nèi)容的綜合運用能力的培養(yǎng)。 [知識綜合脈絡(luò)] （見教案7） [基礎(chǔ)知識梳理] 1．阿伏加德羅定律及其推論 （1）標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積 ①標(biāo)準(zhǔn)狀況是指：0℃和1.01105Pa ②標(biāo)準(zhǔn)狀況下1mol任何氣體的體積都約為22.4L （2）氣體摩爾體積 ①溫度和壓強一定時，1mol任何氣體的體積都約為一個定值 ②說明了溫度和壓強以及氣體的物質(zhì)的量共同決定了氣體的體積，而氣體分子本身的大小對氣體體積的影響很小 ③氣體摩爾體積比標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體摩爾體積的范圍廣 （3）阿伏加德羅定律 ①阿伏加德羅定律： 同溫同壓下相同體積的任何氣體都具有相同的分子數(shù) ②阿伏加德羅定律依然是忽略了氣體分子本身的大小 ③阿伏加德羅定律比氣體摩爾體積的應(yīng)用更為廣泛：A.主要是應(yīng)用于不同氣體之間的比較，也可以同一種氣體的比較；B.被比較的氣體既可以是純凈氣體又可以是混合氣體。 （4）克拉珀瓏方程 ①克拉珀瓏方程又稱為理想氣體的狀態(tài)方程，它同樣忽略了氣體分子本身的大小 ②克拉珀瓏方程： ③克拉珀瓏方程的變形： ④克拉珀瓏方程比阿伏加得羅定律更準(zhǔn)確的描述了氣體的壓強、體積、物質(zhì)的量和溫度之間的關(guān)系，其應(yīng)用范圍更廣：A.可以做單一氣體的計算；B.可以做不同氣體的比較計算；C.計算以及比較計算的條件還可以不同 （5）阿伏加德羅定律的重要的四個推論 ①壓強之比 A.算式推導(dǎo)： B.語言表達(dá)：同溫同體積時，任何氣體的壓強之比都等于其物質(zhì)的量之比，也等于其分子數(shù)之比 ②體積之比 A.算式推導(dǎo)： B.語言表達(dá)：同溫同壓時，任何氣體的體積之比都等于其物質(zhì)的量之比，也等于其分子數(shù)之比 ③質(zhì)量之比 A.算式推導(dǎo)： B.語言表達(dá)：同溫同壓同體積時，任何氣體的質(zhì)量之比都等于其摩爾質(zhì)量之比，也就是其式量之比 ④密度之比 A.算式推導(dǎo)：①；② B.語言表達(dá)：①A.相同質(zhì)量的任何氣體的密度之比都等于其體積的反比；B.同溫同壓下等質(zhì)量的任何氣體的密度之比都等于其物質(zhì)的量的反比，也就是其分子個數(shù)之比。 ②A.同體積的任何氣體的密度之比都等于其質(zhì)量之比；B.同溫同壓同體積時，任何氣體的密度之比都等于其摩爾質(zhì)量之比，也就是其式量之比。 [典型例題分析] [例1]只要知道下列哪一組物理量，就可以估算出氣體分子間的平均距離？ （A）阿伏伽德羅常數(shù)、氣體的摩爾質(zhì)量和質(zhì)量； （B）阿伏伽德羅常數(shù)，氣體的摩爾質(zhì)量和體積； （C）該氣體的密度、體積和摩爾質(zhì)量； （D）阿伏伽德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和密度。 [解析]阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的橋梁，具有代表性的關(guān)系式有：設(shè)分子的質(zhì)量為m，則M＝NAm；設(shè)物質(zhì)的摩爾體積為V，則每個分子占有的體積為Vm＝，（此式對固體和液體可以近似理解為每個分子的體積，對氣體可以理解為每個分子平均占有的空間體積）。另外，物質(zhì)的密度＝M/V，利用這些關(guān)系式，再利用體積公式，就可對本題的各選項進行選擇。 已知氣體的摩爾質(zhì)量和質(zhì)量，可以求出物質(zhì)的量，再知道阿伏伽德羅常數(shù)，只能求出分子總數(shù)。 已知阿伏伽德羅常數(shù)和氣體的摩爾質(zhì)量和體積，無法求得分子總數(shù)。 已知氣體密度和體積及摩爾質(zhì)量，只能求出摩爾數(shù)，不知阿伏伽德常數(shù)，無法求分子總數(shù)。 已知阿伏伽德羅常數(shù)及該氣體的摩爾質(zhì)量和密度，可以求出該氣體的摩爾體積。 [答案]D。 [例2]化合物A是一種不穩(wěn)定的物質(zhì)，它的分子組成可用OxFy表示。10mLA氣體能分解生成15mLO2和10mLF2（同溫、同壓下）。 （1）A的化學(xué)式是_________，推斷時的依據(jù)是________。 （2）已知A分子中x個氧原子呈…O-O-O…鏈狀排列，則A分子的電子式是_________，結(jié)構(gòu)式是_________。 [解析]（1）根據(jù)阿伏加德羅定律可計算出A分子所含氧、氟原子的個數(shù)。 依題意有：V（A）:V（O2）:V（F2）=10:15:10=2:3:2，同溫同壓下，氣體的體積之比與氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量之比相等。所以，可得出分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 2A=3O2+2F2 再根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得出A的分子式為O3F2。所以推斷的依據(jù)為“阿伏加德羅定律和質(zhì)量守恒定律”。 （2）運用“A分子中x個氧原子呈…O-O-O…鏈狀排列”，所以A的電子式和結(jié)構(gòu)式分別為：。 [例3]同溫同壓下測得氫氣密度為0.089g/L，某種有刺激性氣味的氣體X密度為2.857g/L，又知此氣體是三原子分子且由兩種元素組成，兩元素的質(zhì)量比為1:1。則氣體X的化學(xué)式為________。 [解析]根據(jù)阿伏加德羅定律，可推出同溫同壓下兩種氣體的密度比等于相對分子質(zhì)量之比。所以，X氣體的相對分子質(zhì)量為： = 64 即1molA氣體的質(zhì)量是64g。 根據(jù)“三原子分子由兩種元素組成”可設(shè)氣體物質(zhì)的分子式是A2B或AB2，又根據(jù)“兩元素的質(zhì)量比為1:1”可知，必有一種元素的相對原子質(zhì)量為32，另一種元素的相對原子質(zhì)量為16，即是氧元素和硫元素。 [答案]SO2。 [例4]19世紀(jì)中期，某化學(xué)家為了測定元素X的摩爾質(zhì)量而選擇了如下的方法：他制備了含有元素X的四種化合物A、B、C、D，并測定了每種化合物中X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。在250℃時，四種化合物都是氣態(tài)。將它們分別轉(zhuǎn)移至預(yù)先抽成真空的四個等容積的燒瓶中，直到每個燒瓶內(nèi)的壓強達(dá)到1.013105Pa。稱每個燒瓶的質(zhì)量，減去空瓶的質(zhì)量后可得到燒瓶內(nèi)氣體的質(zhì)量。用氮氣重復(fù)這一過程，得到如下數(shù)據(jù)表： 氣體 氣體的質(zhì)量（g） 氣體中X元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%） N2 0.652 — A 0.849 97.4 B 2.398 68.9 C 4.851 85.1 D 3.583 92.2 請通過計算后確定元素X可能的摩爾質(zhì)量（要求寫出推算過程）。 [解析]根據(jù)阿伏加德羅定律，等溫、等壓條件下，體積相等的氣體中所含的氣體的物質(zhì)的量相等。所以，在等溫、等壓條件下，氣體的密度之比等于氣體的摩爾質(zhì)量之比。據(jù)此，可根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算出A、B、C、D四種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量。再根據(jù)氣體中X元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可計算出每摩爾物質(zhì)中的含X的質(zhì)量，進而求出X的相對原子質(zhì)量。 [答案]A、B、C、D的摩爾質(zhì)量分別為：36.5、103、208、154。所以各物質(zhì)中含X的質(zhì)量分別為：35.5、71、177、142。這四個數(shù)值都應(yīng)該X的摩爾質(zhì)量的整數(shù)倍。所以，X的摩爾質(zhì)量為35.5mol/L。 [課堂練習(xí)] 1．100mL氣體A2跟50mL氣體B2恰好完全反應(yīng)生成100mL氣體C（體積均在相同狀況下測定），則C 的化學(xué)式為____________，其推斷的理由是_______________。 2．在溫度為360K和壓力為96000Pa時，0.000744Kg的某物質(zhì)的蒸氣，占有0.400dm3體積，則其相對分子質(zhì)量為____________。 3．在一定溫度和壓強下5體積氣體A2和15體積氣體B2化合生成10體積某氣體C，則C的化學(xué)式為_________，此題中應(yīng)用了_______和________定律。 4．甲、乙兩種化合物都只有X、Y兩元素，甲、乙中X元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別是30.4%和25.9%，若已知甲的化學(xué)式是XY2，則乙的化學(xué)式是_____。 5．將固體NH4I置于密閉容器中（真空，P=0），在某溫度下發(fā)生下列反應(yīng)（s表示固體，g表示氣體）：NH4I（s）= NH3(g) +HI(g) 2HI(g) H2(g) +I2(g) 當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時H2、HI的濃度分別為0.5mol/L、4mol/L。問： （1）此時NH3的濃度是多少？ （2）當(dāng)在23℃溫度下，密閉容器的容積為1L，問此時密閉容器的壓強為多少？（設(shè)在PV = nRT中R=3PaLmol-1K-1） 6．某課外興趣小組對一批鐵樣品（含有雜質(zhì)，雜質(zhì)不溶于水，也不與稀硫酸反應(yīng)）進行分析。甲、乙、丙三位同學(xué)，分別進行實驗，其中只有一位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品都恰好完全反應(yīng)，實驗數(shù)據(jù)如下表： 請你認(rèn)真分析數(shù)據(jù)，回答下列問題： （1）哪位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)？ （2）計算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 7．將一定量的二氧化碳?xì)怏w通入500mL某氫氧化鈉溶液中，充分反應(yīng)后，將溶液在低溫下蒸發(fā)，得到不含結(jié)晶水的白色固體A。取三份質(zhì)量不同的該白色固體A分別與50mL相同濃度的鹽酸反應(yīng)，得到氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）與固體A的質(zhì)量關(guān)系如下表所示。 組別 1 2 3 鹽酸的體積V1/mL 50 50 50 固體A的質(zhì)量m/g 3.80 6.20 7.20 氣體的體積V2/mL 896 1344 1344 （1） 表中第_______組數(shù)據(jù)表明加入的50mL鹽酸反應(yīng)后有剩余，其理由是__________。 （2） 請通過計算、討論，判斷固體A是什么物質(zhì)。A中各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？ 8．化合物E(含兩種元素)與NH3反應(yīng)，生成化合物G和H2，化合物G的分子量約為81，G分子中硼元素(B原子量為10.8)和氫元素的質(zhì)量百分含量分別為40%和7.4%，由此推斷： （1）化合物G的分子式______________。 （2）反應(yīng)消耗1molNH3，可生成2molH2，組成化合物E的元素是_____和_____。 （3）1molE和2molNH3恰好完全反應(yīng)，化合物E的分子式為_______________。 [課堂練習(xí)答案] 1．A2B，根據(jù)阿佛加德羅定律推知，在相同狀況下，參加反應(yīng)的氣體和生成的氣體體積比等于其分子數(shù)比，V(A2) :V(B2) :V(C)=100:50:100=2:1:2，可以寫出化學(xué)方程式： 2A2+B2=2C。根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知C的化學(xué)式為A2B。 2．58。 3．AB3；阿伏加德羅定律，質(zhì)量守恒定律。 4．X2Y5。 5．（1）由反應(yīng)式2HI(g) = H2(g) +I2(g)知，1molHI分解可生成0.5molH2、0.5molI2；由NH4I（s）= NH3(g) +HI(g)知，1mol NH4I分解可生成1molNH3、1molHI；根據(jù)平衡時H2、HI的濃度分別為0.5mol/L、4mol/L可求出，NH3的濃度為5 molL-1。 （2）從（1）中可知，體系中各種氣體的總物質(zhì)的量為10mol，根據(jù)PV = nRT可得： P===9000（Pa） 6．（1）乙同學(xué)；（2）93% 7．（1）1—3各組所用鹽酸的物質(zhì)的量相同，而第1組生成的氣體比其它各組都少。所以第1組鹽酸過量。（2）A中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：=55.8%，碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為44.2%。 8．（1）B3N3H6。（2）硼(或B) 、氫(或H)。（3）B2H6。