例析高考命题热点—阿伏加德罗定律

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  一、阿伏加德罗定律的概念及理解
  
  1.(1)概念:同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子数.
  (2)理解:可用“三同一同一不同”这七个字来概括:前面的“三同”是同温、同压、同体积的不同容器中的气体,是条件;中间的“一同”是相同的分子数,是结论;后面的“一不同”是不同容器中的气体,是比较的对象.由理想气体状态方程PV=nRT可推出阿伏加德罗定律及推论:即为“一连比、三正比、三反比”的规律.
  ①“一连比”:同温同压下,同体积的任何气体的质量之比等于式量(分子量)之比,等于密度之比,即m1/m2=M1/M2=ρ1/ρ2.
  ②“三正比”
  a.同温同压下气体的体积之比等于气体的物质的量之比,即V1/V2=n1/n2.
  b.同温同容下气体的压强之比等于气体的物质的量之比,即P1/P2=n1/n2.
  c.同温同压下气体的密度之比等于气体的摩尔质量之比,即ρ1/ρ2=M1/M2.
  ③“三反比”
  a.同温同压下同质量的任何气体的体积与其摩尔质量成反比,即V1/V2=M2/M1.
  b.同温同容下同质量的任何气体的压强与其摩尔质量成反比,即P1/P2=M2/M1.
  c.相同温度下同密度的任何气体的压强与其摩尔质量成反比,即P1/P2=M2/M1.
  
  二、阿伏加德罗定律与化学方程式计算的综合应用
  
  例1 在一定体积的密闭容器中放入3升气体R和5升气体Q,在一定条件下发生反应:2R(气)+5Q(气)=4(气)+nY(气)反应完全后,容器温度不变,混和气体的压强是原来的87.5%,则化学方程式中的n值是( )
  (A) 2 (B) 3
  (C) 4(D) 5
  点拨1:常规法:充入3升气体R和5升气体Q可认为充入3 mol气体R和5 mol气体Q,R与Q完全反应后,R过量余1 mol,同时生成4 molX气体和nmolY气体,根据题意:p2/p1=n2/n1有(4+n+1)/(3+5)=87.5/100,n=2.
  2.差量法.由有关物质的反应量及其反应前后的相关差量结合方程式求解.反应后气体的物质的量为(3+5)mol×87.5%=7mol
  2R(气)+5Q(气)=4X(气)+nY(气) △n
  5mol(7-4-n) mol
  5mol(8-7) mol
  所以n=2.
  3.巧解法.反应完成后压强变小,故该反应是气体分子数减小的反应,即:2+5>4+n,n<3,在选项中只有n=2满足不等式.
  
  三、阿伏加德罗定律与质量守恒定律的综合应用
  
  例2 在某温度时,一定量的元素A的氢化物AH3在一定体积密闭容器中可完全分解成两种气态单质,此时压强增加了75%.则A单质的一个分子中有个A原子,AH3分解反应的化学方程式为.
  点拨:由阿伏加德罗定律的推论p1/p2=n1/n2=N1/N2得反应前后气体的分子数之比为1∶1.75=4∶7,可理解为反应式左边气体和反应式右边气体系数之和的比为4∶7,再按氢原子守恒先将反应式写为4AH3=A(x)+6H2,再由原子守恒得(x)为4.即4AH3=A4+6H2.
  
  四、阿伏加德罗定律与化学平衡的综合应用
  
  例3 1体积SO2和3体积空气混合后,在450℃以上通过V2O5催化剂发生如下反应:2SO2(气)+O2(气)=2SO3(气),若在同温同压下测得反应前后混合气体的密度比为0.9∶1.则反应掉的SO2是原有SO2的%.
  点拨:由阿伏加德罗定律的推论可知:V2=0.9×(3+1)=3.6体积.
  设参加反应的SO2为x体积,由差量法
  2SO2+O2=2SO3
  ΔV
  23-2=1
  x4-3.6=0.4
  2∶1=x∶0.4,解得x=0.8体积,即反应掉的体积是原SO2的80%.
  
  五、阿伏加德罗定律与热化学方程式的综合应用
  
  例4 将4g甲烷和适量氧气混合后通入一密闭容器中,点燃使之恰好完全反应,待恢复到原温度后,测得反应前后压强分别为3.03×105Pa和1.01×105Pa,同时又测得反应共放出222.5kJ热量.试根据上述实验数据,写出该反应的热化学方程式.
  点拨:解决两个问题:一是水的状态,二是反应过程中对应的热效应.由阿伏加德罗定律的推论可知:水在该状态下是液体(想一想,如为气体则反应前后的压强比应为多少?)即CH4(气)+2O2(气)=CO2(气)+2H2O(液);△H=890kJ/mol
  
  六、阿伏加德罗定律与其他化学量的综合应用
  
  例5 同温同压下两个容积相等的贮气瓶,一个装有C2H4,另一个装有C2H2和C2H6的混合气体,两瓶内的气体一定具有相同的( )
  (A) 质量
  (B) 原子总数
  (C) 碳原子数(D) 密度
  点拨:相同条件下,气体体积相同,则物质的量相同,其中混合气体的平均分子组成中碳原子数为2,平均氢原子数在2和6之间,即混合气中C2H2和C2H6的相对量是变化的,不能确定,故只有选项C正确.
  变式1:两个体积相同的容器,一个盛有NO,另一个盛有N2和O2,在同温同压下两容器内的气体一定具有相同的(A、C)
  (A) 原子总数(B) 质子总数
  (C) 分子总数(D) 质量
  变式2:将“变式1”中的NO改为NO2后,答案是什么呢?(答案为C)
  例6 (2007年全国理综卷I,第9题)在三个密闭容器中分别充入Ne、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(Ne)>P(H2)>P(O2)
  (B) P(O2)>P(Ne)>P(H2)
  (C) P(H2)>P(O2)>P(Ne)
  (D) P(H2)>P(Ne)>P(O2)
  点拨:由上述“三反比”结论③推知答案为D.
  
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