1、气体摩尔体积气体摩尔体积编稿：房鑫审稿：曹玉婷【学习目标】【学习目标】1、了解气体摩尔体积的含义。2、掌握有关气体摩尔体积的计算方法。【要点梳理】【要点梳理】要点一、要点一、影响物质体积大小的因素影响物质体积大小的因素1影响物质体积大小的因素：从微观来看，影响物质体积大小的因素有三个：微粒个数、微粒大小、微粒间距离。1 mol 任何物质中的粒子数目都是相同的，即约为 6.021023。因此，1 mol 物质的体积大小主要取决于构成物质的粒子的大小和粒子之间的距离。2. 影响固体（或液体）物质体积大小的主要因素有两个：微粒个数和微粒自身大小要点诠释：要点诠释：固态或液态物质，粒子之间的距离是非常
2、小的，故 1 mol 固态或液态物质的体积主要取决于粒子的大小，不同的固态或液态物质，粒子的大小是不相同的，因此，1 mol 不同的固态或液态物质的体积是不相同的（见下图） 。固体固体液体液体气体气体3.影响气体物质体积大小的主要因素有两个：微粒个数和微粒间距离 。要点诠释：要点诠释：对于气体来说，粒子之间的距离远大于粒子本身的直径，气体体积与微粒间的距离有关，与粒子本身的直径大小关系不大。当压强和温度一定时，气体微粒间距离一定，所以当气体分子数一定，则气体体积一定；反之，在压强和温度一定时，相同体积的任何气体分子数相等，这就是常说的阿伏加德罗定律。如果气体的物质的量为 1 mol，则其体积主
3、要取决于气体粒子之间的距离。而在同温同压下，任何气体粒子之间的平均距离可以看成是相等的，1 mol 任何气体都具有相同的体积（见上图） 。要点二、要点二、气体摩尔体积气体摩尔体积1、气体摩尔体积的含义：在一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积，符号是 Vm，它的常用单位是 Lmol1和 m3mol1。关于物质的量 （n） 、 气体的体积 （V） 和气体摩尔体积 （Vm） 之间的计算公式为mVVn。可变形为 V=nVm与mVnV。2、标准状况下气体摩尔体积：在标准状况（指 0、101 kPa，记作：STP）下，气体摩尔体积约为 22.4 Lmol1。要点诠释：要点诠释：气
4、体摩尔体积和标准状况下气体摩尔体积是两个不同的概念。前者是指单位物质的量气体所占的体积。后者是指标准状况下，1 mol 气体所占的体积，这个体积数值约为 22.4 L。所以用到 22.4 Lmol1时，通常是标准状况下的气体。气体摩尔体积中的气体指任意气体，该气体可以是纯净物，也可以是混合物；纯净物中，可以是单质，也可以是化合物。如标准状况下。1 mol 氢气和氯气的混合气体的体积约为 22.4 L，所含的分子总数为 NA个。在掌握气体摩尔体积时要注意 4 个要点：A、标准状况；B、1mol；C、任何气体，（包括单一气体或混合气体） ；D、约 22.4L。3、气体体积（V） 、气体摩尔体积（V
5、m） 、气体的物质的量（n）之间关系为：由 n=N/NA和 n=V/Vm， 可将气体分子数与宏观气体体积之间联系起来。 如标准状况下，11.2 L H2所含分子数为：。由一定条件下的密度和气体摩尔体积可以求出气体的摩尔质量： M=Vm如标准状况下，(O2)=1.429 gL1，则 M (O2)=Vm(O2)=22.4 Lmol11.429 gL1=32 gmol1。4、标准状况下的相关计算。M 与 Vm的关系：M=Vm=22.4gmol；n 与 Vm的关系：1Lmol22.4L mol22.4VVn；m 与 Vm的关系：mVmn MMV；N 与 Vm的关系：AAmVNn NNV。要点三、要点三
6、、阿伏加德罗定律及其推论阿伏加德罗定律及其推论1、定律内容：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分子数。这一规律称为阿伏加德罗定律。要点诠释：要点诠释：（1）阿伏加德罗定律只适用气体，对固体、液体物质不适用。（2）只有温度、压强、体积都相同的气体，其分子数才相同。（3）气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的特殊情况和具体体现。2几个重要的推论：气体的温度、压强、体积、质量、摩尔质量之间存在以下关系：，由此可推知以下重要推论：（1）同温同压下，同体积的任何气体的质量比等于它们的相对分子质量之比。即。（2）同温同压下，任何气体的体积比等于它们的物质的量之比。即。（3）同温同压下，相同质
7、量的任何气体的体积比等于它们的相对分子质量的反比。即：。（4）同温同压下，任何气体的密度比等于它们的相对分子质量之比。即。（5）同温同容下，气体的压强比等于它们的物质的量之比。即。规律总结：凡涉及物质的体积，要首先分辨出该物质是不是气体，看清条件是否为标准状况。同温同压下，相同体积的气体所含的分子数相同，但原子数不一定相同。【典型例题】【典型例题】类型一、类型一、气体摩尔体积气体摩尔体积例 1下列说法正确的是()A标准状况下，6.021023个分子所占的体积约是 22.4 LB0.5 mol H2所占的体积是 11.2 LC标准状况下，1 mol H2O 的体积为 22.4 LD标准状况下，2
8、8 g CO 与 N2的混合气体的体积约为 22.4 L【思路点拨】22.4L 的使用有特定的范围：物质必须为气体；必须在标准状况下。【答案】D【解析】6.021023个分子的物质的量是 1 mol，但此分子不一定是气体，故在标准状况下的体积不一定是 22.4 L，A 项错误；B 项中未指明气体所处的状况，所以此气体体积不一定是 11.2 L，B 项错误；H2O 在标准状况下不是气体，所以 1 mol H2O 的体积不是 22.4 L，C 项错误；N2和 CO 的摩尔质量都是 28 gmol1，所以 28 g N2和 CO 的混合气体的物质的量是 1 mol，在标准状况下的体积约为 22.4
9、L，D 项正确。【总结升华】 气体摩尔体积只适用于气体的计算， 可以是单一气体， 也可以是混合气体，因此要特别注意标准状况下物质的状态。举一反三：举一反三：【变式 1】下列说法中不正确的是()AHCl 的相对分子质量与 6.021023个 HCl 分子的质量(以 g 为单位)在数值上相等B6.021023个氮分子和 6.021023个氢分子的质量比等于 141C32 g 氧气所含的原子数目为 26.021023D常温常压下，0.56.021023个一氧化碳分子所占体积是 11.2 L【答案】D【解析】 摩尔质量在数值上等于该物质的相对原子质量或相对分子质量， 也等于该物质所含 6.021023
10、个粒子的质量，A 正确；相同数目的两种分子的质量比应等于其相对分子质量比， B 正确； O2是双原子分子， 32 g O2所含原子数是分子数的 2 倍， C 正确； 0.56.021023个 CO 分子即 0.5 mol，所占体积在标准状况时才是 11.2 L，D 选项不正确。【变式 2】下列叙述正确的是（）A.1 mol 任何气体的体积都约为 22.4 LB.1 mol 任何物质在标准状况下所占的体积都约是 22.4 LC.标准状况下，1 mol 水所占有的体积是 22.4 LD.标准状况下，22.4 L 的任何气体的物质的量都约是 1 mol【答案】D【变式 3】下列叙述中，正确的是（）A
11、.在标准状况下，1molH2O 的体积约为 22.4LB.在标准状况下，0.5molH2、0.5molN2组成的混合气体的体积约为 22.4LC.在非标准状况下，1mol 任何气体的体积不可能为 22.4LD.标准状况下，气体的摩尔体积为 22.4L【答案】B【变式 4】 如果ag 某气体中含有的分子数为b， 则cg 该气体在标准状况下占有的体积应表示为（式中AN为阿伏加德罗常数） （）AL4 .22ANabcBL4 .22ANcabCL4 .22ANbbcDL4 .22ANacb【答案】A【解析】从ag 气体中含有的分子数为b入手，用b除以阿伏加德罗常数AN求出ag气体的物质的量，再乘以气体
12、摩尔体积，求出ag 气体在标准状况下占有的体积1V，即1VANb22.4L， 然后， 列比例式求出cg 该气体在标准状况下占有的体积2V， 即ca2AL4 .22VNb,2VL4 .22AaNbc。类型二、类型二、阿伏加德罗定律及其推论阿伏加德罗定律及其推论例 2下列两种气体的分子数一定相等的是（）A质量相等、密度不等的 N2和 COB等体积、等密度的 CO 和 NOC等温、等体积的 O2和 N2D等压、等体积的 N2和 CO2【思路点拨】依据阿伏加德罗定律可知，相同条件（温度、压强）下，气体的体积相等则分子数（或物质的量）一定相等。【答案】A【解析】B 中，由 m=V 可知二者质量相等，但
13、M (CO)M (NO)，故二者物质的量 n(CO)n (NO)，其分子数不相等；C 中，压强不确定，则分子数不确定；D 中，温度不确定，分子数也无法确定；而 A 中，由于二者摩尔质量相等，质量相等，则 n (N2)=n (CO)。【总结升华】只要用到体积，就要考虑温度、压强。举一反三：举一反三：【变式 1】 （2014衡水中学期中考）由 CH4和 O2组成的混合气体，标准状况下的密度为1gL1，则该混合气体中 CH4和 O2的体积比为（）A 2：1B 3：2C 2：3D 1：2【答案】B【解析】根据 M=Vm 计算混合气体的平均摩尔质量，根据十字交叉法计算混合气体中 CH4和 O2的体积比。
14、解：混合气体在标准状况下的密度为 1g/L，则混合气体的平均摩尔质量为 1g/L22.4L/mol=22.4g/mol根据十字交叉法计算混合气体中 CH4和 O2的体积比：所以混合气体中 CH4和 O2的体积比为 9.6：6.4=3：2，故选 B【变式 2】下列条件下，两种气体的分子数一定不相等的是()A相同质量、不同密度的 N2和 C2H4B相同体积、相同密度的 CO 和 C2H4C相同温度、相同压强、相同体积的 O2和 N2D相同压强、相同体积、相同质量的 O2和 N2【答案】D【解析】A 项 N2和 C2H4的摩尔质量相同，相同质量的 N2和 C2H4，物质的量相同，分子数也相同；B 项
15、相同体积、相同密度的 CO 和 C2H4，具有相同的质量，同时也具有相同的分子数；C 项同温同压下同体积的任何气体具有相同的分子数；D 项同质量的 O2和 N2，摩尔质量不同，物质的量不同，从而分子数不相等，故选 D。【高清课堂：气体摩尔体积练一练【高清课堂：气体摩尔体积练一练 2】【变式 3】在同温、同压下，相同质量的下列气体占有的体积由大到小的顺序是：Cl2N2 H2 CO2 O2【答案】【解析】由阿伏伽德罗定律，在同温、同压下气体的体积与物质的量成正比，质量相同时物质的量与摩尔质量成反比。【变式 4】150 mLA2气体跟 50 mL B2气体恰好完全反应，生成的气体体积为 100 mL
16、(同温、同压条件下)，试填空：(1)生成物的化学式是_。(2)推断化学式的依据是_。【答案】(1)A3B(2)阿伏加德罗定律和质量守恒定律【解析】设生成物的化学式为 AxBy，依题意反应物与生成物的体积比：V(A2)V(B2)V(AxBy)15050100312。根据阿伏加德罗定律，可知这个 312 既是体积比，又是物质的量之比， 也是化学方程式的化学计量数之比， 即可写出化学方程式的表示式： 3A2B2=2AxBy， 又根据质量守恒定律可知反应前后各元素的原子个数不变， 即在反应物中 A的原子数是 23，B 的原子数是 2，所以 2AxBy应为 2A3B。例 3同温、同压下，某容器充满 O2
17、重 116 g，充满 CO2重 122 g，现充满某气体重 114 g，则该气体的相对分子质量为（）A28B60C32D44【思路点拨】常规思路是在同温同压下，容器的容积一定，则盛装气体的体积相等，进而物质的量相等。根据题中的数量关系列关系式即可解题。【答案】A【解析】方法一： （巧解）充满 O2重 116 g，充满某气体重 114 g，114 g116 g，故该气体相对分子质量小于 O2，仅 A 符合题意。方法二：按常规思路，设容器重 m g。某气体的相对分子质量为 M1，由1122VnVn，因为 容 器 体 积 不 变 ， 所 以 有11116gg122gg32g mol44g molmm
18、， 得 m=100 ， 然 后 由11116g100g114g100g32g molM，得 M1=28gmol1，即相对分子质量为 28，选 A。方法三：差量法。由阿伏伽德罗定律可知同温、同压下，气体质量之差和相对分子质量之间存在着正比关系， 因此可以不计算容器的质量， 直接由气体质量差和相对分子质量差的正比关系求得。即：111122g116g122g114g44g mol32g mol44g molMM1=28 gmol1，Mr=28。【总结升华】 本题用学会巧解和常规两种方法， 常规法有利于阿伏伽德罗定律的应用和理解。类型三类型三、计算、计算例 4、 （2014衡水中学期中考）今有 H2和
19、 CO（体积比为 1：2）的混合气体 V L，完全燃烧时，所需要同条件 O2的体积为（）A 3V LB 2V LC V L D 0.5V L【思路点拨】发生反应：2H2+O22H2O、2CO+O22CO2，2 体积 H2、2 体积 CO 燃烧都消耗 1 体积氧气，据此计算【答案】D【解析】发生反应：2H2+O22H2O、2CO+O22CO2，2 体积 H2、2 体积 CO 燃烧都消耗 1 体积氧气，故 H2和 CO（体积比为 1：2）的混合气体 V L，完全燃烧时，所需要同条件O2的体积为 VL =0.5V L，故选 D【总结升华】本题考查混合物计算，比较基础，注意利用方程式进行解答。举一反三
20、：举一反三：【高清课堂：气体摩尔体积练一练【高清课堂：气体摩尔体积练一练 1】【变式 1】在标准状况下，测得 1.92g 某气体的体积为 672mL。计算此气体的相对分子质量。【答案】64【解析】 该气体物质的量为： 0.672L22.4 Lmol-1=0.03 mol， 此气体的摩尔质量为 1.92g0.03 mol=64 gmol-1。故此气体的相对分子质量为 64。【变式 2】标准状况下，89.6LCO 和 44.8LCO2混合，求混合气体的平均式量。【答案】33.3【解析】n(CO)=14 .226 .89molLL=4mol, n(CO2)=14 .228 .44molLL=2mol
21、.混 合 气 体 总 物 质 的 量 n=4mol+2mol=6mol,混 合 气 体 平 均 摩 尔 质 量=molmolmolgmolmolg624442811=33.3gmol-1。所以混合气体平均式量为 33.3。将上述求混合气体平均摩尔质量的计算式改变一下：M=28gmol-164+44gmol-162=33.3gmol-1可见， 求混合物的平均式量等于各组分的式量乘以物质的量分数或气体体积分数的加合。M=M1x1+M2x2+，M1,M2表示各组分的式量，x1, x2表示各组分物质的量分数或气体体积分数。【变式 3】将钠、镁、铝各 0.3mol 分别放入 100mL 1 mol/L
22、的盐酸中，同温同压下产生的气体体积比是（）（提示：钠先与盐酸反应，过量的钠可以与水反应生成氢气，而若镁铝过量不考虑与水反应。 ）A1:2:3B6:3:2C3:1:1D1:1:1【答案】B【变式 4】12.1gZn 和 Fe 的混合物与足量的稀 H2SO4反应，生成 H24.48L（标准状况） 。求：混合物中 Zn 的质量分数。【答案】设 Zn 的物质的量为 x，Fe 的物质的量为 y，n(H2)=14 .2248. 4molLL=0.2mol,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,Fe+H2SO4=FeSO4+H2,1mol1mol1mol1molxxyy65gmol-1xmol+56gmol-1ymol=12.1gx+y=0.2molx=0.1molZn=gmolmolg1 .121 . 0651100%=53.7%,y=0.1mol
