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第12讲 气体摩尔体积

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知识精讲

知识点一：一、同一物质不同聚集状态时的分子间隔微观结构

二、比较固体、液体、气体的结构及宏观特征
几个方面
固态物质中
液态物质中
气态物质中
1.分子间距离

紧密（很小）

较大

很大
2.分子间作用力
强大
较小
很小
3.分子的位置
固定
迁移
没有固定位置
4.分子的运动
在平衡位置振动
振动迁移
以高速向四面八方运动
5.宏观特征（体积和形态）
有一定体积，有形状
有一定体积，无固定形状
无一定体积，无固定形状

三、影响物质体积的因素

从微观来角度来看，物质体积的大小取决于构成这种物质的粒子的数目、粒子的大小和粒子之间的距离。
1. 固态、液态物质粒子之间的距离是非常小的，因此决定固体或液体体积的主要因素是构成物质的粒子的数目和粒子的大小。
2. 气态分子之间的距离远远大于分子本身的大小，因此决定气体体积的主要因素则是构成气体的分子的数目和分子之间的距离。分子间的距离与温度、压强有关：温度越高，距离越大；压强越大，距离越小。

3．数据分析
1 mol下列物质在一定条件下的体积如下：
(1)0 ℃、101 kPa：H2：22.4 L，O2：22.4 L
(2)20 ℃：H2O：18.0 cm3，H2SO4：53.6 cm3
(3)20 ℃：Fe：7.12 cm3，Al：10.0 cm3
由此可得出结论：
①1 mol气体在相同温度和压强下，体积相同，在0 ℃、101 kPa时约为22.4_L；
②1 mol固或液体，在相同温度下，体积不相同。
四、规律——阿伏加德罗定律
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(分子)。
1．阿伏加德罗定律
(1)内容：同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。
(2)适用范围：阿伏加德罗定律及其推论适用于气体，可以是单一气体，也可以是混合气体，对固体和液体不适用。
(3)“三同定一同”规律：同温、同压、同体积、同分子数中只要有“三同”，则必有“第四同”。
2．阿伏加德罗定律四个推论
相同
条件
结论
公式
语言叙述
T、p相同
＝
同温同压下，气体的体积与物质的量成正比
T、V相同
＝
同温同体积下，压强与物质的量成正比
T、p相同
＝
同温同压下，气体的密度与摩尔质量成正比
T、p、V相同
＝
同温同压下，相同体积的气体，相对分子质量与质量成正比

微警示
使用阿伏加德罗定律的三个易错点
①适用范围：任何气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。
②定律中的同温同压，不一定指在标准状况下；气体摩尔体积为22.4 L·mol－1只是一种特殊情况。
③定律中包含四同(同温、同压、同体积、同物质的量)，只要其中有任意三个相同，则必有第四个相同，即“三同定一同”；若只有两个相同，则另外两个必定成比例，即“二同定比例”。

【即学即练1】
1．下列关于微粒的说法正确的是
A．物质都是由分子构成的
B．热胀冷缩是由于微粒大小发生了变化
C．原子和离子不能相互转化
D．构成物质的微粒是在不停地运动的
2．微粒构成物质，千差万别的物质形成了丰富多彩的物质世界。下列关于微粒的叙述中不正确的是
A．微粒有大小 B．微粒有质量
C．微粒间有间隔 D．微粒不运动
3．下列五种因素：①温度和压强；②微粒数目；③微粒本身大小；④微粒间的距离；⑤气体分子的相对分子质量，其中决定气态物质体积的主要因素有
A．②③④ B．②④⑤ C．①③④ D．①②④
4．相同状态下，气体体积主要决定于
A．气体分子数的多少
B．气体分子的大小和气体分子间的平均距离
C．气体分子的大小和分子数的多少
D．气体分子的多少和气体分子间的平均距离
知识点二： 五、气体摩尔体积
1．定义：单位 的气体所占的体积叫做气体摩尔体积，符号为 。
2．定义式： ，单位： 和m3·mol－1(或m3/mol)。
3．数值：标准状况(0 ℃，101 kPa)时Vm＝ 。25 ℃，101 kPa时，Vm＝ 。
4．影响因素：温度越高，Vm越 ，压强越高，Vm越 。
微警示
气体摩尔体积适用于气体，既可以是单一气体也可以混合气体。如1 mol O2与O3的混合气体，在标准状况时Vm＝22.4 L/mol。

(1)1个条件：必须为标准状况。非标准状况下，1 mol气体的体积不一定是22.4 L。因此在使用气体摩尔体积时，一定要看清气体所处的状态。
(2)1种状态：必须为气体。如水、酒精、CCl4等物质在标准状况下不是气体。
(3)2个数据：“1 mol”“约22.4 L”。

微警示
(1)气体摩尔体积只适用于气态物质且与气体种类无关，只要温度和压强一定，气体摩尔体积就一定。
(2)同温同压下：任何气体的摩尔体积Vm都相同，但不一定等于22.4 L·mol－1。
(3)不能混淆标准状况和常温常压，两者压强相同，但温度不同。因为温度升高气体分子之间的距离变大，所以常温常压下的气体摩尔体积比标准状况下的气体摩尔体积大。
(4)气体摩尔体积不能理解为体积，体积的单位是L或m3，而气体摩尔体积的单位是L·mol－1或m3·mol－1。

【即学即练2】
1．下列说法正确的是
A．0℃、101kPa时，气体摩尔体积约为22.4L
B．20℃、1.01×105Pa时，同体积的O2与CO2含有相同的分子数
C．标准状况下，16gO2与24gMg所占的体积相同
D．当1mol气态物质的体积为22.4L时，该气体一定处于标准状况
2．下列说法正确的是
A．0.5molH2所占的体积为11.2L
B．标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4L
C．标准状况下，1mol酒精的体积约为22.4L
D．标准状况下，28gN2体积约是22.4L
3．在两个相同体积的刚性容器中分别充入28gCO和N2气体，设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是
A．两容器的压强一定相等
B．两容器的密度一定相等
C．两容器所含的气体分子数均为NA
D．若保持常温常压下，则气体的体积大于22.4L
4．下列说法不正确的是
A．温度相同、体积相同的氧气和氮气分子数相同
B．等温等压下，二氧化硫气体与二氧化碳气体的密度之比等于16∶ 11
C．等温等容下，5 mol氧气和 2 mol氮气的压强之比等于5∶2
D．等温等压下，32 g 氧气和2 g氢气的体积之比等于1∶1
易错精析

1．有关物质的体积
(1)1 mol固、液体的体积决定于什么因素？为什么？
(2)1 mol气体的体积决定于什么因素？为什么？
(3)气体分子间距与温度、压强有什么关系？
【细剖精析】
(1)固、液体的粒子大小。固、液体的粒子间距很小，与粒子大小相比可以忽略。
(2)气体分子间距。气体分子间距比分子大小大的多，分子大小可忽略。
(3)温度越高，压强越小，分子间距越大。
2．气体摩尔体积为22.4 L/mol时一定是标准状况吗？请分析。
【细剖精析】
不一定。因为升高温度，Vm增大，增大压强，Vm减小，在高于0 ℃和高于101 kPa时，Vm也可能为22.4 L/mol。
3．阿伏加德罗定律及推论
(1)同温同压下，1 L H2与1 L CO2含有的分子数相同吗？
【细剖精析】
相同。
(2)同温同压下，相同质量的H2和O2所占的体积相同吗？其体积比是多少？
【细剖精析】
不相同。其体积比为∶＝16∶1。
(3)相同温度下，向相同容积的密闭容器中分别充入1 mol H2和2 mol O2，容器中气体的压强比是多少？
【细剖精析】
同温同容下，气体的压强比等于气体的物质的量之比，即容器中气体的压强比为1∶2。
(4)同温同压下，H2和O2的密度之比为多少？
【细剖精析】
＝＝。
4．常温常压下，用等质量的CH4、CO2、O2、SO2分别吹出四个气球，如图所示：

问题思考：
(1)等质量的CH4、CO2、O2、SO2的物质的量之比为多少？
【细剖精析】
n(CH4)∶n(CO2)∶n(O2)∶n(SO2)＝∶∶∶。
(2)同温同压下，等质量的CH4、CO2、O2、SO2的体积比为多少？
【细剖精析】
V(CH4)∶V(CO2)∶V(O2)∶V(SO2)＝n(CH4)∶n(CO2)∶
n(O2)∶n(SO2)＝∶∶∶。
(3)A、B、C、D四个气球中的气体分别是什么？
【细剖精析】
SO2、CO2、O2、CH4。
能力拓展

标准状况下，气体各物理量的计算
1．有关计算(标准状况下)——“4公式”

①气体的物质的量n＝＝
②气体的摩尔质量M＝Vmρ＝ρ标×22.4 L·mol－1。
③气体的分子数N＝n·NA＝·NA＝·NA。
④气体的质量m＝n·M＝·M＝·M＝ρ标·V。

2．计算气体摩尔质量的五种方法
(1)定义式法：M＝
(2)标准状况下气体密度法：
M＝Vmρ＝22.4 L·mol－1×ρ标(ρ标的单位是g· L－1)
(3)气体相对密度法：
M＝M1D相对
(4)两种成分混合气体平均摩尔质量的计算法为＝M1·n%＋M2·(1－n%)(n%为物质的量分数)或＝。
(5)根据一定质量(m)的物质中粒子数(N)和阿伏加德罗常数(NA)：M＝NA·m/N。

3．物质的量在化学反应方程式中的应用
(1)参与反应的各物质的物理量之间的比例关系
　　　　　aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)
系数比：　　a 　∶　b ∶　c　∶　d
微粒个数比： a ∶ b ∶ c ∶ d
物质的量比： a ∶ b ∶ c ∶ d
质量比： aMA ∶ bMB∶cMC ∶ dMD
气体体积比： a ∶ b ∶ c ∶ d
(2)不同物理量间的换算方法
aA(g)　＋　bB(g)　 　cC(g)　＋　dD(g)
a×MA g b mol c×22.4 L d mol
m(A) n(B) V(C) n(D)
则比例关系：＝＝＝
单位关系：上下一致，左右对应。
分层提分

题组A 基础过关练
1．下列有关气体体积的叙述中，正确的是
A．一定温度压强下，各种气体体积的大小，由构成气体的分子大小决定
B．一定温度压强下，各种气体体积的大小，由构成气体的分子数决定
C．22.4L任何气体，均含有NA个气体分子
D．气体摩尔体积是指1mol任何气体所占的体积约为22.4L
2．已知1mol氢气和1mol氧气体积不同。下列推测正确的是
A．物质的聚集状态一定不同 B．温度一定不同
C．分子间平均距离一定不同 D．密度一定不同
3．在给定温度和压强下的理想气体，影响其所占体积大小的主要因素是
A．分子的数目 B．分子的直径
C．分子间的作用力 D．分子间的平均距离
4．下列有关气体摩尔体积的描述正确的是
A．单位物质的量的物质所占的体积就是气体摩尔体积
B．通常状况下，气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1
C．标准状况下，气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1
D．标准状况下，1摩尔水的体积约为22.4 L
5．下列叙述正确的是
A．O2的摩尔体积约为22.4L
B．1molCO2的质量为44g/mol
C．80g NaOH溶解在水中配成1L溶液，所得溶液中溶质的物质的量浓度为2mol/L
D．18g H2O在标准状况下的体积约为22.4L
6．下列关于物质体积的说法不正确的是
A．等质量的，压强越大、温度越低，气体所占体积越小
B．同温同压下，1mol任何气体所占有的体积均为22.4 L
C．物质的体积取决于粒子数目、粒子大小和粒子间距
D．相同条件下，分子数相同的任何气体的体积基本相同
7．用NA阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．标准状况下，1mol任意物质的体积均约为22.4升
B．只有在标准状况下，1mol气体的体积才约为22.4升
C．常温常压下，1mol空气的体积大于22.4升
D．0.5mol氧气与0.5氯气的混合气体所占体积约为22.4升
8．1g氮气所占的体积为VL，则氮气的摩尔体积为
A． B． C． D．
题组B 能力提升练
1．下列关于气体摩尔体积的说法正确的是
A．22.4L任何气体的物质的量都是
B．非标准状况下，气体的体积不可能是22.4L
C．氢气和二氧化碳组成的混合气体，在标准状况下体积约为22.4L
D．同温同压下，等质量的和具有相同的体积
2．下列有关气体体积叙述正确的是
A．一定温度、压强下，气体体积由其分子间的平均距离决定
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
3．在标准状况下，下列物质体积最大的是
A．36 gH2O B．含6.02×1023个 H的H2 C．0.6 molCl2 D．1 molBr2
4．有关摩尔质量、气体摩尔体积的说法中，正确的是
A．摩尔体积指1mol的任何物质体积都是22.4 L
B．标准状况下等物质的量的O2和H2O体积相等
C．原子的摩尔质量在数值上等于相对质量
D．摩尔质量是国际单位制中的基本物理量之一
5．下列说法正确的是
A．标准状况下同体积的水和氧气具有相同的分子数
B．不同的气体，若体积相同，则它们所含的分子数一定相同
C．在一定温度和压强下，各种气态物质体积的大小主要由构成气体的分子数决定
D．标准状况下，气体摩尔体积是指任何物质所占的体积约为22.4 L
6．表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．常温下，与混合物，含电子的数目为
B．标准状况下，的中原子数目为
C．室温下，与足量浓硝酸充分反应，转移电子数目为
D．密闭容器中，与充分反应后，分子的数目为
7．标准状况下，m g气体A与n g气体B的分子数相等，下列说法正确的是
A．标准状况下，同体积的气体A和气体B的质量比为n：m
B．25℃时，1kg气体A与1kg气体B的分子数之比为m：n
C．标准状况下，等质量的气体A与气体B的体积比为n：m
D．同温同压下，气体A与气体B的密度之比为n：m
8．常温常压下，用氢气、氦气分别吹出体积相同的两个气球，下列说法错误的是
A．两个气球内的压强相同 B．氢气球比氦气球质量小
C．气球内两种气体的分子数相同 D．气球内两种气体的原子数相同
题组C 培优拔尖练
1．Ⅰ.在标准状况下15gCO与CO2的混合气体，体积为11.2L。则：
(1)混合气体的密度是_______。
(2)混合气体的平均摩尔质量是_______。
(3)CO2和CO的体积之比是_______。
(4)CO的体积分数是_______。
(5)CO2和CO的质量之比是_______。
(6)CO的质量分数是_______。
(7)混合气体中所含氧原子的物质的量是_______。
(8)混合气体中所含碳原子的物质的量是_______。
Ⅱ.完成下列填空
(9)同温同压下的两个相同容器中分别装有O2和O3气体，则两瓶气体中分子数之比是_______，原子数之比是_______，质量之比是_______，密度之比是_______
(10)下列所给出的几组物质中：含有分子数最多的是_______；含有原子数最多的
是_______；标准状况下体积最大的是_______。
①1gH2；②2.408×1023个CH4；③10.8gH2O；④标准状况下6.72LCO2
(11)设NA表示阿伏加德罗常数，如果ag某气体含有的分子数是b，则cg该气体在标准状况下的体积是_______(用含NA的式子表示)。
2．回答下列问题：
(1)标准状况下，与___________的体积相等。
(2)33.3g某金属氯化物MCl2中含有0.6molCl-，则该氯化物的摩尔质量为___________
(3)在同温同压下，等质量的CO和CO2，其体积之比为___________。
(4)___________克NH3中的H原子数目与0.6molH2O中的H原子数目相同
(5)某元素的一种同位素X的质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，在agHmX分子中含质子的物质的量是___________
(6)在中，共有x个核外电子，R原子的质量数为A，则R原子核内含有的中子数目是___________