第二章 第三节 第2课时　气体摩尔体积 （新人教版 高中化学必修一）.docx

1、 第第 2 课时课时 气体摩尔体积气体摩尔体积 核心素养发展目标 1.能从宏观和微观相结合的角度理解影响物质体积大小的因素，知道气体 摩尔体积的含义，能叙述阿伏加德罗定律的内容。2.能基于物质的量认识物质的组成及变化，建立 n、 m、Vm之间计算的模型，熟悉阿伏加德罗定律的应用。 一、决定物质体积大小的因素及阿伏加德罗定律 1决定物质体积大小的因素 (1)物质体积大小的影响因素 (2)粒子数目相同物质的体积关系 2阿伏加德罗定律 在相同的温度和压强下，任何气体粒子之间的距离可以看成是相等的，这是理解气体体积的理论 基础。 (1)阿伏加德罗定律的内容 相同的温度和压强下，粒子数相同的任何气体都具

2、有相同的体积，也可以说，在相同的温度和压 强下、相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。 (2)特别提示 阿伏加德罗定律适用于任何气体，包括混合气体，不适用于非气体； 同温、同压、同体积、同分子数，共同存在，相互制约，且“三同定一同”。 (1)一定温度、压强下，气体体积由其分子的大小和数目决定( ) (2)固态物质和液态物质的体积决定于粒子大小和粒子数目( ) (3)同温同压下，若两种气体所占体积不同，其主要原因是气体分子间平均距离不同( ) (4)1 mol 一氧化碳和 1 mol 氧气所含的分子数相同，体积也相同( ) (5)同温同压下，同体积的物质所含的分子数一定相等( ) (6)同温同

3、压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的原子( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 对一定量气体体积的探究。 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 (1)从上表分析得出结论： 1 mol 任何气体，在标准状况下的体积都约为 。 1 mol 不同的

4、气体，在不同的条件下，体积 (填“一定”“一定不”或“不一定”) 相等。 (2)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 ， 。 答案 (1)22.4 L 不一定 (2)气体的微粒数相同 粒子间的距离相同 二、气体摩尔体积 1气体摩尔体积 2标准状况下的气体摩尔体积 所以标准状况下的气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的一个特例。 3理解气体摩尔体积应注意的几个问题 (1)适用范围：气态物质，可以是单一气体，也可以是混合气体。 (2)物质在标准状况下为气体，若不是气体或非标准状况均不能用 22.4 L mol 1 进行计算。 (3)1 mol 气体在非标准状况下的体积，可能是

5、22.4 L，也可能不是 22.4 L。 (1)1 mol 任何气体的体积都为 22.4 L( ) (2)1 mol 任何物质在标准状况下所占的体积都为 22.4 L( ) (3)标准状况下，1 mol 水所占的体积是 22.4 L( ) (4)在常温常压下，11.2 L Cl2含有的分子数为 0.5NA( ) (5)在常温常压下，1 mol 氦气含有的原子数为 NA( ) (6)标准状况下，H2的气体摩尔体积是 22.4 L( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 理解感悟 考查标准状况下的气体摩尔体积，常见问题如下： (1)忽视外界条件是标准状况，如常温常压下，1 mo

6、l H2的体积不是 22.4 L。 (2)忽视研究对象是气体，如标准状况下 H2O、酒精、SO3等不是气体。 (3)将 1 mol 气体的体积与气体摩尔体积的单位混淆，前者单位为 L，后者单位为 L mol 1。 1(1)标准状况下，33.6 L Cl2的物质的量是 ，16 g O2所占体积约是 。 (2)标准状况下，含有 1.5 mol H2和 0.5 mol O2的混合气体所占体积约是 。 (3)标准状况下，34 g NH3的物质的量是 ，所占体积约是 ，所含的 NH3分子数 是 。 答案 (1)1.5 mol 11.2 L (2)44.8 L (3)2 mol 44.8 L 1.2041

7、024 2某常见气体在标准状况下的密度为 1.25 g L 1。 (1)该气体的相对分子质量为 。 (2)若该气体的分子式为 A2型，其名称为 ；若该气体的分子式为 AB 型，其名称 为 。 答案 (1)28 (2)氮气 一氧化碳 标准状况下，气体摩尔体积的有关计算 气体的物质的量 n V 22.4 mol； 气体的摩尔质量 MVm 22.4 g mol 1； 气体的分子数 Nn NA V 22.4 NA； 气体的质量 mn M V 22.4 M g。 三、阿伏加德罗定律的推论及应用 在同温同压(以 0 ，1.01105Pa 即标准状况为例)下，完成下列问题。 (1)1 mol O2的体积是

8、22.4 L,2 mol H2的体积是 44.8 L，VO2 VH2 1 2，由此可推知：同温同压下，气 体的体积之比等于其物质的量之比。 (2)44.8 L O2的物质的量是 2 mol， 质量是 64 g,44.8 L H2的物质的量是 2 mol， 质量是 4 g， mO2 mH2 16 1 ，由此可推知：同温同压下，同体积的气体的质量之比等于其摩尔质量之比。 (3)1 mol O2的质量是 32 g，体积是 22.4 L，(O2)m V 32 22.4 g L 1(列式不化简，下同)。 1 mol H2的质量是 2 g，体积是 22.4 L，(H2)m V 2 22.4 g L 1。O

9、2 H2 16 1 ，由此可推知： 同温同压下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比。 在标准状况下，气体的密度 M 22.4 g L 1。 阿伏加德罗定律的推论 相同条件 结论 语言叙述 公式 同温同压 同温同压下，体积之比等于物质的量 之比，等于分子数之比 V1 V2 n1 n2 N1 N2 同温同体积 同温同体积下，压强之比等于物质的 量之比，等于分子数之比 p1 p2 n1 n2 N1 N2 同温同压 同温同压下，密度之比等于摩尔质量 之比 1 2 M1 M2 同温同压同 体积 同温同压下，体积相同的气体，其质 量与摩尔质量成正比 m1 m2 M1 M2 1在一个密闭容器中盛有 11 g

10、X 气体(X 的摩尔质量为 44 g mol 1)时，压强为 1104 Pa。如果 在相同温度下，把更多的气体 X 充入容器，使容器内压强增至 5104 Pa，这时容器内气体 X 的分子 数约为( ) A3.31025 B3.31024 C7.51023 D7.51022 答案 C 解析 11 g X 气体的物质的量 n1 11 g 44 g mol 10.25 mol， 由n1 n2 p1 p2得 0.25 mol n2 110 4Pa 5104Pa， n21.25 mol，N1.25 mol6.021023 mol 17.51023。 2在一定温度和压强下，2 体积 X2气体与 3 体积

11、Y2气体恰好完全反应，生成 2 体积气体化合物 Z，则 Z 的化学式可能是( ) AXY3 BXY CX3Y DX2Y3 答案 D 解析 由体积比等于物质的量之比， 可知化学方程式为 2X23Y2=2Z，再由原子守恒可知 Z 的 化学式为 X2Y3。 3同温同压下等质量的 SO2气体和 CO2气体，下列有关比较的叙述中，正确的是( ) 密度比为 1611 密度比为 1116 体积比为 1611 体积比为 1116 A B C D 答案 B 解析 同温同压下，SO2 CO2 MSO2 Vm MCO2 Vm MSO2 MCO2 64 44 16 11，故正确； nSO2 nCO2 m g 64 g

12、 mol 1 m g 44 g mol 1 11 16， 因VSO2 VCO2 nSO2 nCO2 11 16，故正确。 1(2019 福清市华侨中学期中)下列有关气体体积的叙述中，正确的是( ) A一定温度和压强下，各种气态物质的体积大小，由构成气体的分子大小决定 B一定温度和压强下，各种气态物质的体积大小由构成气体的分子数决定 C不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数也不同 D气体摩尔体积指 1 mol 任何气体所占的体积约为 22.4 L 答案 B 解析 对于气体物质，在一定温度和压强下，分子间的距离远大于分子本身的大小，因此其体积 的大小主要由分子数的多少来决定，故 A 错误、B

13、正确；气体的体积随温度和压强的变化而变化，体 积不同的气体，在不同的条件下，其分子数可能相同，也可能不同，C 错误；气体摩尔体积会随着温 度、压强的变化而变化，22.4 L mol 1 是标准状况下的气体摩尔体积，故 D 错误。 2设 NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述中正确的是( ) A常温常压下，11.2 L CO2所含的原子数为 1.5NA B常温常压下，48 g O3含有的氧原子数为 3NA C标准状况下，22.4 L H2O 所含分子数为 NA D标准状况下，22.4 L H2所含原子数为 NA 答案 B 解析 常温常压(非标准状况)下，11.2 L CO2的物质的量不是 0.5

14、mol，所含原子数不是 1.5NA； 48 g O3的物质的量为 1 mol，所含氧原子数为 3NA；标准状况下 H2O 为液态，不能用气体摩尔体积计 算其物质的量；标准状况下 22.4 L H2的物质的量为 1 mol，所含氢原子数为 2NA。 3同温同压下，1 mol 氢气与 1 mol 氧气，它们的( ) A质量相同，体积不同 B分子数相同，质量不同 C体积相同，分子数不同 D体积相同，原子数不同 答案 B 解析 同温同压下， 物质的量相同的氢气和氧气， 其分子数和体积都相同； 它们都是双原子分子， 含有的原子数也相同；它们的摩尔质量不同，其质量一定不同。 4在同温同压下，11.5 g

15、气体 A 所占的体积和 8 g O2所占的体积相同，则气体 A 的相对分子质 量为( ) A46 B28 C44 D64 答案 A 解析 11.5 g MA 8 g 32 g mol 1， M(A)11.5 g32 g mol 1 8 g 46 g mol 1。 5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。若阿伏加德罗常数的值 用 NA表示，则： (1)该气体的物质的量为 。 (2)该气体所含原子总数为 。 (3)该气体在标准状况下的体积为 。 (4)该气体在标准状况下的密度为 。 (5)该气体一个分子的质量为 。 答案 (1)m M mol (2) 2mN

16、A M (3)22.4m M L (4) M 22.4 g L 1 (5)M NA g 解析 根据标准状况下气体体积相关计算关系 nm M N NA V 22.4进行求解。由质量和标准状况下 的体积可求气体的密度，也可由 MVm 求气体的密度；气体摩尔质量(M g mol 1)与阿伏加德罗常 数(NA)的比值，即为一个分子的质量。 题组一 气体摩尔体积 1(2019 福建师大附中期中)现有下列四种因素：温度 压强 气体微粒数 气体微粒大小，只改变一种因素时对气体摩尔体积(Vm)有显著影响的 是( ) A B C D全部 答案 C 解析 对于气体来说，温度和压强不同，气体分子之间的距离不同，而微

17、粒本身大小远小于微粒 间的距离，则微粒本身大小可忽略不计，所以影响气体摩尔体积的因素主要有温度和压强，故选 C。 【考点】 气体摩尔体积 【题点】 气体摩尔体积的影响因素 2下列关于气体摩尔体积的说法中正确的是( ) A标准状况下，1 mol H2O 的体积是 22.4 L B22 g CO2的物质的量是 0.5 mol，其体积为 11.2 L C只有标准状况下的气体摩尔体积是 22.4 L mol 1，其他条件下一定不是该值 D标准状况下，1 摩尔任何气体的体积都约是 22.4 L 答案 D 解析 标准状况下，水是非气态，1 mol H2O 的体积远远小于 22.4 L，A 错误；没有指明气

18、体所 处的温度与压强，不能确定 CO2的体积，B 错误；对于气体来说，温度升高，体积增大，压强增大， 体积缩小，如在 273 、202 kPa 时，气体摩尔体积也是 22.4 L mol 1，C 错误；标准状况下，1 mol 任何气体的体积都约是 22.4 L，D 正确。 【考点】 气体摩尔体积 【题点】 气体摩尔体积的理解和应用条件 3下列物质的体积约为 22.4 L 的是( ) A标准状况下 1 mol SO3 B20 、101 kPa 时 36.5 g HCl C常温常压下 17 g NH3 D标准状况下 0.4 mol H2和 0.6 mol O2的混合气体 答案 D 解析 A 项中

19、SO3在标准状况下为固态，B、C 中气体都为 1 mol，但不处于标准状况下。 【考点】 气体摩尔体积 【题点】 气体摩尔体积的应用条件 4标准状况下，若 11.2 L 氧气含有 N 个氧原子，则阿伏加德罗常数的数值可表示为( ) A4N B3N C2N DN 答案 D 解析 根据恒等式 V 22.4 N NA可知 11.2 L 22.4 L mol 12 N NA，NA N22.4 L mol 1 211.2 L N mol 1。 【考点】 气体摩尔体积的有关计算 【题点】 以物质的量为中心的计算 5有一份气体样品的质量是 14.2 g，标准状况下的体积为 4.48 L，该气体的摩尔质量是(

20、 ) A28.4 g B28.4 g mol 1 C71 g mol 1 D14.2 g mol 1 答案 C 解析 该气体的物质的量为 4.48 L 22.4 L mol 10.2 mol，其摩尔质量为 14.2 g 0.2 mol71 g mol 1。 【考点】 气体摩尔体积的有关计算 【题点】 以物质的量为中心的计算 题组二 阿伏加德罗定律 6标准状况下，相同质量的下列气体体积最大的是( ) ACO2 BO2 CN2 DCH4 答案 D 解析 相同状况下，气体的质量相同时，其摩尔质量越小，物质的量越大，气体的体积越大。甲 烷的摩尔质量最小，体积最大。 【考点】 阿伏加德罗定律 【题点】

21、阿伏加德罗定律的推论 7(2019 福建福清高一检测)下列各组中，两种气体的分子数一定相等的是( ) A温度相同，体积相同的 O2和 N2 B温度相等，压强相等的 CO 和 N2 C压强相同，质量相同的 O2和 O3 D体积相同，密度相等的 CO 和 N2 答案 D 解析 根据 NnNA知，分子数与物质的量成正比，所以只要二者物质的量相等其分子数就一定 相等。压强情况未知，分子数不一定相等，A 错误；体积未知，分子数不一定相等，B 错误；质量相 同的 O3和 O2，二者摩尔质量不等，分子数不等，C 错误；体积相同，密度相等的 CO 和 N2，其质量 相等，二者摩尔质量相等，所以其物质的量相等，

22、分子数相等，D 正确。 【考点】 阿伏加德罗定律 【题点】 阿伏加德罗定律综合考查 8(2019 河南济源四中期中)同温同压下，相同体积的 CO 和 CO2：质量相等；密度相等； 分子数相等；碳原子数相等；电子数相等，其中正确的是( ) A B C D 答案 C 解析 同温同压下，等体积的 CO 和 CO2，二者物质的量相同，CO 与 CO2的摩尔质量不相等， 根据 mnM 可知，二者质量不相等，故错误；同温同压下，密度之比等于摩尔质量之比，二 者密度不相等，故错误；CO 分子与 CO2分子含有的电子数目不相等，二者物质的量相等，含有 的电子数不相等，故错误。 【考点】 阿伏加德罗定律 【题点

23、】 阿伏加德罗定律综合考查 9(2019 泸州高一检测)下列各组物质中，所含分子数一定相同的是( ) A2 g H2和 16 g O2 B0.1 mol HCl 和 2.24 L Ar C150 、1.01105 Pa 时，1 L CO2和 1 L H2O D28 g CO 和 6.021022个 O3 答案 C 解析 A 项，n(H2) 2 g 2 g mol 11 mol，n(O2) 16 g 32 g mol 10.5 mol，故 N(H2)N(O2)21；B 项，没有注明 2.24 L Ar 所处的状况；C 项，同温同压下，n(CO2)n(H2O)N(CO2)N(H2O) V(CO2)

24、V(H2O)；D 项，N(CO) 28 g 28 g mol 1NA6.021023。 【考点】 阿伏加德罗定律 【题点】 阿伏加德罗定律综合考查 10 (2019 山西范亭中学期中)同温同压下， 相同体积的 SO2和 O3气体， 下列叙述中错误的是( ) A质量比 43 B电子数比 11 C密度比 43 D氧原子数比 23 答案 B 解析 1 mol SO2和 O3，所含的电子数分别为 32NA、24NA，所以同温同压下，相同体积的 SO2 和 O3气体，所含的电子数之比为 32NA24NA43，故 B 错误。 【考点】 阿伏加德罗定律 【题点】 阿伏加德罗定律综合考查 11(2020 黑龙

25、江铁人中学质检)下列说法正确的是( ) A同温同压下，相同数目的分子必具有相同的体积 B等质量的 O2 和 H2 的物质的量之比为 161 C不同的气体若体积不等，则它们所含的分子数一定不等 D同温同体积下，两种气体的物质的量之比等于压强之比 答案 D 解析 本题考查阿伏加德罗定律及推论，注意气体摩尔体积的适用范围和适用条件，为易错点。 A 项，未指明是气体，错；B 项，假设质量都是 1 g，n(O2)n(H2) 1 32 mol 1 2 mol116，错；C 项，未限定温度与压强，无法判断。 12(2020 贵州独山调研)NA为阿伏加德罗常数，标准状况下，m g 氮气和氧气的混合气体含有 b

26、 个分子，则 n g 该混合气体在相同状态下的体积为(单位为 L)( ) A.22.4nb NA B.22.4nb mNA C.22.4nNA mb D. nbNA 22.4m 答案 B 解析 设该混合气体的平均摩尔质量为 M g mol 1，根据同温同压条件下，气体体积之比等于物 质的量之比可得 b NA22.4 L V L m M n M ，解得 V22.4nb mNA ，故答案为 B。 13一氧化碳和二氧化碳的混合气体 18 g，完全燃烧后测得二氧化碳的体积为 11.2 L(标准状况)。 试回答： (1)混合气体中一氧化碳的质量是 。 (2)混合气体中二氧化碳在标准状况下的体积是 。 (

27、3)混合气体在标准状况下的密度是 (精确到 0.001)。 答案 (1)7 g (2)5.6 L (3)1.607 g L 1 解析 燃烧后二氧化碳的物质的量为 11.2 L 22.4 L mol 10.5 mol，设原混合气体中一氧化碳的 物质的量为 x，二氧化碳的物质的量为 y，x28 g mol 1y44 g mol118 g，xy0.5 mol，解得 x0.25 mol，y0.25 mol，一氧化碳的质量为 0.25 mol28 g mol 17 g，标况下，混合气体中二氧 化碳的体积为 0.25 mol22.4 L mol 15.6 L，原混合气体的密度为 18 g 11.2 L 1

28、.607 g L1。 【考点】 气体摩尔体积的有关计算 【题点】 气体摩尔体积的综合计算 14(2019 济南高一检测)现有 14.4 g CO 和 CO2的混合气体，在标准状况下其体积为 8.96 L。回 答下列问题： (1)混合气体中碳原子的个数为 (用 NA表示阿伏加德罗常数的值)。 (2)将混合气体依次通过如图所示装置，最后收集在气球中(实验在标准状况下测定)。 气球中收集到的气体的摩尔质量为 。 气球中收集到的气体中，电子总数为 (用 NA表示阿伏加德罗常数的值)。 气球的体积为 L。 答案 (1)0.4NA (2)28 g mol 1 2.8N A 4.48 解析 (1)标准状况下

29、，混合气体(CO 和 CO2)的物质的量为 8.96 L 22.4 L mol 10.4 mol。0.4 mol CO 和 CO2的混合气体中，碳原子为 0.4 mol，即 0.4NA。 (2)将混合气体依次通过 NaOH 溶液和浓硫酸，则最后收集到的气体是 CO。设原混合气体中 CO 的物质的量为 n1，CO2的物质的量为 n2。 则 n1n20.4 mol 28 g mol 1n 144 g mol 1n 214.4 g 解得 n10.2 mol n20.2 mol 因此气球中收集到 0.2 mol CO，含有 2.8 mol 电子。0.2 mol CO 在标准状况下的体积为 4.48 L。 【考点】 气体摩尔体积的综合计算 【题点】 气体摩尔体积的综合计算