第二章第三节第2课时 气体摩尔体积.docx

第2课时　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
①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；
②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：
①1 mol任何气体，在标准状况下的体积都约为 。
②1 mol不同的气体，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①
，② 。
答案　(1)①22.4 L　②不一定　(2)①气体的微粒数相同　②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 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。

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　1.204×1024
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

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。
三、阿伏加德罗定律的推论及应用
在同温同压(以0 ℃，1.01×105Pa即标准状况为例)下，完成下列问题。
(1)1 mol O2的体积是22.4 L,2 mol H2的体积是44.8 L，＝，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，＝，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，ρ(O2)＝＝ 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，ρ(H2)＝＝ g·L－1。＝，由此可推知：
①同温同压下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比。
②在标准状况下，气体的密度＝ 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
＝＝
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
＝＝
同温同压
同温同压下，密度之比等于摩尔质量之比
＝
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
＝

1．在一个密闭容器中盛有11 g X气体(X的摩尔质量为44 g·mol－1)时，压强为1×104 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5×104 Pa，这时容器内气体X的分子数约为(　　)
A．3.3×1025 B．3.3×1024 C．7.5×1023 D．7.5×1022
答案　C
解析　11 g X气体的物质的量n1＝＝0.25 mol，由＝得＝，n2＝1.25 mol，N＝1.25 mol×6.02×1023 mol－1≈7.5×1023。
2．在一定温度和压强下，2体积X2气体与3体积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(　　)
A．XY3 B．XY C．X3Y D．X2Y3
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2X2＋3Y2===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(　　)
①密度比为16∶11　②密度比为11∶16　③体积比为16∶11　④体积比为11∶16
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
答案　B
解析　同温同压下，＝＝＝＝，故①正确；＝＝，因＝＝，故④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 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(　　)
A．46 B．28 C．44 D．64
答案　A
解析　＝，
M(A)＝＝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) mol　(2)　(3) L (4) g·L－1　(5) g
解析　根据标准状况下气体体积相关计算关系n＝＝＝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M＝Vm·ρ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：①温度
②压强　③气体微粒数　④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．③④ B．①②③ C．①② 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
B．22 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
B．20 ℃、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(　　)
A．4N B．3N C．2N D．N
答案　D
解析　根据恒等式＝可知×2＝，NA＝＝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(　　)
A．28.4 g B．28.4 g·mol－1
C．71 g·mol－1 D．14.2 g·mol－1
答案　C
解析　该气体的物质的量为4.48 L÷22.4 L·mol－1＝0.2 mol，其摩尔质量为14.2 g÷0.2 mol＝71 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(　　)
A．CO2 B．O2
C．N2 D．CH4
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】　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N＝nNA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，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CO2：①质量相等；②密度相等；③分子数相等；④碳原子数相等；⑤电子数相等，其中正确的是(　　)
A．①②③④ B．①②③④⑤
C．③④ D．③④⑤
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，①根据m＝nM可知，二者质量不相等，故①错误；②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②错误；⑤CO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⑤错误。
【考点】　阿伏加德罗定律
【题点】　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(　　)
A．2 g H2和16 g O2
B．0.1 mol HCl和2.24 L Ar
C．150 ℃、1.01×105 Pa时，1 L CO2和1 L H2O
D．28 g CO和6.02×1022个O3
答案　C
解析　A项，n(H2)＝＝1 mol，n(O2)＝＝0.5 mol，故N(H2)∶N(O2)＝2∶1；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)∶V(H2O)；D项，N(CO)＝×NA＝6.02×1023。
【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4∶3 B．电子数比1∶1
C．密度比4∶3 D．氧原子数比2∶3
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32NA∶24NA＝4∶3，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16∶1
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)＝ mol∶ mol＝1∶16，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. B.
C. D.
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＝，解得V＝，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 。
(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－1＝0.5 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，x×28 g·mol－1＋y×44 g·mol－1＝18 g，x＋y＝0.5 mol，解得x＝0.25 mol，y＝0.25 mol，一氧化碳的质量为0.25 mol×28 g·mol－1＝7 g，标况下，混合气体中二氧化碳的体积为0.25 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L，原混合气体的密度为18 g÷11.2 L ≈1.607 g·L－1。
【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)。

①气球中收集到的气体的摩尔质量为 。
②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)。
③气球的体积为 L。
答案　(1)0.4NA
(2)①28 g·mol－1　②2.8NA　③4.48
解析　(1)标准状况下，混合气体(CO和CO2)的物质的量为＝0.4 mol。0.4 mol CO和CO2的混合气体中，碳原子为0.4 mol，即0.4NA。
(2)①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。②设原混合气体中CO的物质的量为n1，CO2的物质的量为n2。
则
解得
因此气球中收集到0.2 mol CO，含有2.8 mol电子。③0.2 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