第2课时 气体摩尔体积(知识点归纳及例题解析).doc

第2课时　气体摩尔体积
[学习目标定位]　1.知道决定气体体积的主要因素，能叙述阿伏加德罗定律的内容。2.知道气体摩尔体积的含义，记住标准状况下的气体摩尔体积。3.能进行气体体积、物质的量、微粒数目之间的换算。
一　决定物质体积大小的因素

1.在温度和压强一定时，决定物质体积大小的主要因素有：微粒的数目、微粒的大小、微粒间的距离。
2.根据表格中的数据完成下列填空：
状态
物质
密度
1 mol该物质的质量
1 mol该物质的体积
结论
固态
Fe
7.86 g·cm－3(20 ℃)
56 g
7.12 cm3
相同条件下1 mol固体、液体的体积差别较大
Al
2.70 g·cm－3(20 ℃)
27 g
10 cm3
液态
H2O
0.998 g·cm－3(20 ℃)
18 g
18.04 cm3
H2SO4
1.83 g·cm－3(20 ℃)
98 g
53.55 cm3
气态
O2
1.429 g·L－1(0 ℃、101 kPa) (标准状况)
32 g
22.39 L
相同条件下，1 mol 气体的体积近似相等，在标准状况下约为22.4 L
H2
0.089 9 g·L－(0 ℃、101 kPa)1(标准状况)
2.016 g
22.42 L
3.分析出现上述结论的原因。
(1)在温度和压强一定时，任何1 mol固态物质或液态物质所含微粒数目相同。微粒之间的距离很小，但微粒的大小不同，所以1 mol固态物质或液态物质的体积往往是不同的。
(2)对气态物质来说：通常情况下微粒之间的距离要比微粒本身的直径大很多倍，因此，当微粒数相同时，气态物质体积的大小则主要取决于气体微粒间的距离。
(3)温度和压强会较大程度地影响气体体积，当压强一定时，升高温度则微粒之间的距离变大，气体体积增大。反之，体积缩小(即通常所说的热胀冷缩)；当温度一定时增大压强，微粒之间的距离减小，气体体积缩小。
(4)在温度和压强一定时，微粒间的距离近似相等，因此，在相同温度和压强下，任何具有相同微粒数的气体都具有大致相同的体积。
归纳总结
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

1.同温同压下，若两种气体所占体积不同，其主要原因是(　　)
A.气体分子的大小不同
B.气体分子间平均距离不同
C.气体的物质的量不同
D.气体的摩尔质量不同
答案　C
二　气体摩尔体积

1.气体摩尔体积是单位物质的量的气体所占的体积，符号是Vm，常用的单位是L·mol－1。标准状况下，气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1。对于气体摩尔体积的理解，应注意以下几点：
(1)气体摩尔体积的适用范围是气态物质。在标准状况下，1 mol 气体所占的体积约是22.4 L。
(2)气体的体积与温度、压强有关。相同温度下，单位物质的量的气体压强越小，气体体积越大；相同压强下，单位物质的量的气体温度越高，气体体积越大。
(3)气体摩尔体积不仅适用于纯气体，也适用于混合气体。如0.3 mol H2与0.7 mol O2的混合气在标准状况下的体积约为22.4 L。
(4)1 mol气体在非标准状况下的体积，可能是22.4 L，也可能不是22.4 L。
2.标准状况下，气体摩尔体积的有关计算

①气体的物质的量n＝ mol；
②气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4ρ g·mol－1；
③气体的分子数N＝n·NA＝·NA；
④气体的质量m＝n·M＝·M g。
归纳总结
1.标准状况下的气体摩尔体积

2.计算公式
n＝＝＝(标准状况)

2.下列叙述正确的是(　　)
A.1 mol任何气体的体积都为22.4 L
B.1 mol任何物质在标准状况下所占的体积都为22.4 L
C.标准状况下，1 mol水所占的体积是22.4 L
D.标准状况下，22.4 L任何气体的物质的量都是1 mol
答案　D
解析　A中没有指明该物质所处的状况，即温度、压强，错误；B中没有指明该物质的状态，错误；C中水在标准状况下不是气体，错误；D中是对气体摩尔体积概念的应用，正确。
3.设NA代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是(　　)
A.在常温常压下，11.2 L Cl2含有的分子数为 0.5NA
B.在常温常压下，1 mol氦气含有的原子数为NA
C.32 g氧气含原子数为NA
D.NA个O2的质量只有在标准状况下才是32 g
答案　B
解析　在A中，标准状况下，11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA，而题中为常温常压，故A错误；B中氦气为单原子分子，1 mol氦气含有原子数目为NA，B正确；C中O2的摩尔质量为32 g·mol－1 ，且O2为双原子分子，所以32 g O2含原子数为×2NA＝2NA，C错误；NA个O2的质量为32 g，与状态无关，与外界条件无关，D错误。
理解感悟　在有关阿伏加德罗常数的正误判断题目中，常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 mol 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。
三　阿伏加德罗定律

1.判断下列说法的正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)标准状况下，1 mol任何气体的体积都约是22.4 L(√)
(2)同温同压下，1 mol(含有相同的粒子数)任何气体的体积相同(√)
(3)同温同压下，相同体积的任何气体含有相同数目的分子数(√)
(4)标准状况下，16 g氧气与2 g氢气的体积比是1∶2(√)
2.实验探究气体的体积与物质的量的关系
(1)下图为电解水的实验装置。图中A试管中收集到的气体是H2，B试管中收集到的气体是O2，二者的体积比是2∶1。

(2)物质的量比与气体体积比的关系
若有1.8 g H2O电解，产生H2的质量为0.2 g，物质的量为0.1 mol；产生O2的质量为1.6 g，物质的量为0.05 mol；二者物质的量之比为2∶1。
(3)实验结论
①在同温同压下，气体的物质的量比等于体积比。
②在同温同压下，1 mol的不同气体，其体积相同。
归纳总结
阿伏加德罗定律
(1)阿伏加德罗定律：相同温度相同压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子(分子)。
(2)相同条件下的气体，同体积时，分子数相同；反之，分子数相同时，体积也相同；气体的体积比等于分子数比(或物质的量比)。

4.下列说法不正确的有(　　)
A.NA个氧分子与NA个氢分子的质量比等于16∶1
B.标准状况下，22.4 L以任意比混合的氢气和一氧化碳混合物所含原子数为2NA
C.标准状况下，0.5NA个H2O分子所占体积约为11.2 L
D.16 g O2和O3的混合物中共含有NA个氧原子
答案　C
解析　分子数相同时，质量比等于相对分子质量比，Mr(O2)∶Mr(H2)＝32∶2＝16∶1，A项对；阿伏加德罗定律也适用于混合气体，B项中含1 mol分子，所以H2与CO共含2 mol原子，对；C项中H2O不是气体，错；D项，O2、O3都是由氧原子组成的，质量相同时，必含相同的原子数，16 g O是1 mol 氧原子，所以D项对。
5.两个体积相同的密闭容器，一个盛有氯化氢，另一个盛有H2和Cl2的混合气体，在同温同压下，两个容器内的气体一定具有相同的(　　)
①质量　②密度　③分子总数　④原子总数
A.①② B.②④ C.③④ D.①③
答案　C
解析　同温同压下两个容器体积相同，则所含的分子数相同，又因HCl、H2、Cl2都是双原子分子，故原子总数也相同，质量、密度不一定相同。
6.在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体，当这两个容器内温度和气体密度相等时，下列说法正确的是(　　)
A.两种气体的物质的量相等
B.O2比O3的质量小
C.两种气体的分子数目相等
D.两种气体的氧原子数目相等
答案　D
解析　由题意知O2与O3的质量相等，所以其物质的量之比等于其摩尔质量的反比。即：
n(O2)∶n(O3)＝M(O3)∶M(O2)＝3∶2，A不对；
B项二者的质量相等，B不对；
C项两种气体的分子数目N(O2)∶N(O3)＝n(O2)∶n(O3)＝3∶2，C不对；
D项两种气体的氧原子数目为N(O2)∶N(O3)＝[n(O2)×2]∶[n(O3)×3]＝6∶6相等，故D对。

1.阿伏加德罗定律可适用于任何气体(纯净的或是互不反应的混合气体)，但不适用于液体或固体。
2.同温、同压、同体积、同分子数称为“四同”，四“同”共同存在，相互制约，只要有三个“同”成立，第四个“同”就必定成立，在实际应用中往往是知道三“同”而求导另一“同”。
3.标准状况下气体的摩尔体积是阿伏加德罗定律的特例，与m、N、V之间的换算关系是
n＝＝＝。

1.下列有关气体体积叙述正确的是(　　)
A.一定温度、压强下，气体体积由其分子的大小决定
B.一定温度、压强下，气体体积由其物质的量的多少决定
C.气体摩尔体积是指1 mol任何气体所占的体积约为22.4 L
D.不同的气体，若体积不等，则它们所含的分子数一定不等
答案　B
解析　气体的体积在温度、压强一定时，体积与其物质的量成正比；当分子数目相同时，气体体积的大小主要决定于气体分子之间的距离，而不是分子本身体积的大小，所以A、D错误，B正确；非标准状况下气体摩尔体积不一定为22.4 L·mol－1，C错误。
2.下列说法正确的是(　　)
A.1 mol任何气体的体积都约是22.4 L
B.20 ℃、1.01×105 Pa时，同体积的O2和CO2含有相同数目的分子数
C.1 mol气态物质，当体积为22.4 L时，该气体一定处于标准状况
D.2 mol任何气体体积都约为44.8 L
答案　B
解析　A中缺少标准状况的条件；B中根据阿伏加德罗定律，同温同压下，同体积的任何气体都含有相同数目的分子数，故B正确；C中，1 mol气态物质在非标准状况时，体积也有可能等于22.4 L；D中缺少标准状况条件。
3.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　依据阿伏加德罗定律：在同温同压下的两种气体体积相同，分子数相同，而CO和N2分子所含电子数相同，C项正确；同温同压同体积条件下密度之比等于摩尔质量之比，12C18O的摩尔质量为30 g·mol－1,14N2的摩尔质量为28 g·mol－1，A项错误；1个12C18O分子中所含中子数为16,1个14N2分子中所含中子数为14，B项错误；12C18O和14N2分子中所含质子数相同，n＝，m相同、M不同，n不同，故等质量的两种气体所具有的质子数不同，D项错误。
4.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。若阿伏加德罗常数用NA表示，则：
(1)该气体的物质的量为 mol。
(2)该气体所含原子总数为 个。
(3)该气体在标准状况下的体积为 L。
(4)该气体在标准状况下的密度为 g·L－1。
(5)该气体一个分子的质量为 g。
答案　(1)　(2)　(3)　(4)
(5)
解析　(1)由n＝m/M可求。(2)由物质的量可求得该气体的分子数，进一步可求得原子数。(3)由V＝nVm可求得该气体在标准状况下的体积。(4)由质量和已求得的标准状况下的体积可求得密度，也可以由M＝Vm·ρ求得密度。(5)由摩尔质量为M g·mol－1，知每一个分子的质量为 g。
5.相同条件下，同质量的X、Y两种气体，相对分子质量分别为A、B；则：
(1)X与Y的体积比为 ，分子个数比为 ，密度比为 。
(2)相同条件下的X、Y两种气体体积相同，则X与Y的质量比为 ，物质的量比为 。
(3)标准状况下的甲烷和一氧化碳的混合气体8.96 L，其质量为7.60 g，则混合气体平均相对分子质量为 ；混合气体中甲烷的体积为 ；一氧化碳的质量为 。
答案　(1)B∶A　B∶A　A∶B　(2)A∶B　1∶1
(3)19 g·mol－1　6.72 L　2.8 g
解析　(1)二者的摩尔质量之比为A∶B，等质量时物质的量之比为B∶A，由阿伏加德罗定律可推出体积之比和分子数之比均为B∶A，密度之比为A∶B。(2)相同条件下的X、Y两种气体体积相同，则X、Y的物质的量相同，故质量比等于其摩尔质量之比A∶B。(3)混合气体的物质的量为＝0.4 mol，＝＝＝19 g·mol－1，平均相对分子质量为19，设CO的物质的量为x，则有：7.60 g＝x×28 g·mol－1＋(0.4 mol－x)×16 g·mol－1，求得x＝0.1 mol。n(CH4)＝0.3 mol，V(CH4)＝6.72 L，m(CO)＝0.1 mol×28 g·mol－1＝2.8 g。