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1、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: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 1mol 该 物 质 的 质量 1mol 该物 质的体积 结论 固态 Fe7.86g cm 3(20) 56g7.12cm 3 相同条件下1 mol 固体、液体的体积 差别较大 Al 2.70g cm 3(20)
2、27g 10cm 3 液态 H2O 0.998g cm 3(20) 18g 18.04cm 3 H2SO41.83g cm 3(20) 98g 53.55cm 3 气态 O2 1.429g L 1 (0、 101kPa)(标准状况 ) 32g 22.39L 相同条件下,1mol 气体的体积近似相 等,在标准状况下 约为 22.4L H2 0.0899g L 1(0、 101kPa)(标准状况 ) 2.016g 22.42L 3.分析出现上述结论的原因。 (1)在温度和压强一定时,任何1mol 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1mol 固态物质或液
3、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)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。 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.下列四种因素:温度和压强所含微粒数微粒本身大小微粒间的距离,其中 对气态物质体积有显著影响的是() A. B. C. D. 答案D 解析气态物质微粒之间的距离要比微粒本身的直径大很多倍,故微粒本身的大小对气态物 质体积无显著影响。 2.
4、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,表达式: Vm V n。 常用的单位是L mol 1。标准状况下,气体摩尔体积约为 22.4L mol 1。 2.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,1mol 气体所占的体积约是22.4L。 (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
5、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0.3molH2与 0.7molO2的混合气 在标准状况下的体积约为22.4L。 (4)1mol 气体在非标准状况下的体积,可能是22.4L,也可能不是22.4L。 3.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 22.4mol; 气体的摩尔质量M Vm 22.4 g mol 1; 气体的分子数Nn NA V 22.4 N A; 气体的质量mn M V 22.4 Mg。 1.标准状况下的气体摩尔体积 2.计算公式 n m M N NA V 22.4(标准状况 ) 3.下列叙述正确的是()
6、 A.1mol 任何气体的体积都为22.4L B.1mol 任何物质在标准状况下所占的体积都为22.4L C.只有在标准状况下,气体摩尔体积才约为22.4L mol 1 D.标准状况下,22.4L 任何气体的物质的量都是1mol 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 中在非标准状况下,气体的摩尔体积也可能是22.4L mol 1,错误; D 中是对气体摩 尔体积概念的应用,正确。 4.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,11.2LCO2所含的原子数为 1.5NA B.常温常压下, 48gO
7、3含有的氧原子数为 3NA C.标准状况下, 22.4LH2O 所含分子数为NA D.标准状况下,22.4LH2所含原子数为 NA 答案B 解析A 项,常温、常压下11.2LCO2的物质的量不是0.5mol,因此所含原子数不是1.5NA; B 项, n(O3) 48g 48g mol 11mol,含氧原子数为3NA;C 项,标准状况下H2O 为液态,不能 应用 22.4L mol 1; D 项, n(H 2) 22.4L 22.4L mol 11mol,含氢原子数为2NA。 方法点拨气体摩尔体积使用时注意事项 (1)1 个条件:必须指明条件。非标准状况下,1mol 气体的体积不一定是22.4L
8、。 (2)1 种状态:必须为气态。如水、酒精、SO3、CCl4等物质在标准状况下不是气体。 (3)1 个单位:气体摩尔体积单位是L mol 1,而不是 L。 三、阿伏加德罗定律 1.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 O2,二者的体积之比是 2 1。 (2)物质的量比与气体体积比的关系 若有 1.8gH2O 电解,产生 H2的质量为 0.2g,物质的量为0.1mol;产生 O2的质量为1.6g,物 质的量为0.05mol;二者物质的量之比为21。 (3)实验结论 在同温同压下,气体的物质的量之比等于体积之
9、比。 在同温同压下,1mol 的不同气体,其体积相同。 2.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。 (1)标准状况下,1mol 任何气体的体积都约是22.4L() (2)同温同压下,1mol(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,16g 氧气与 2g 氢气的体积比是12() 答案(1)(2)(3)(4) 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 体积之比等于分
10、子数(或物质的量 )之比。 (3)同温同压下,气体的体积之比等于其物质的量之比。 (4)同温同体积时,气体的压强之比等于其物质的量之比。 5.下列叙述正确的是() A.同温同压下,相同体积的物质,其物质的量必然相等 B.任何条件下,等物质的量的氧气和一氧化碳所含的分子数必然相等 C.1L 一氧化碳气体一定比1L 氧气的质量小 D.同温同压下,等体积的物质所含的分子数一定相等 答案B 解析只有气体物质才符合阿伏加德罗定律 在同温同压下,具有相同体积的气体的物质 的量相等。具有相同物质的量的两种由分子构成的物质具有相同的分子数。因温度、压强不 能确定,故1LCO 和 1LO2的物质的量大小也不能确
11、定,即二者的质量大小无法比较。 6.如图两瓶体积相等的气体,在同温同压下瓶内气体的关系一定正确的是() A.原子数相等B.密度相等 C.质量相等D.摩尔质量相等 答案A 解析由同温同压可得Vm相同,再由公式n V Vm可得两瓶内分子的物质的量相同, 又都是双 原子分子,所以原子的物质的量相同,由原子个数之比等于其物质的量之比可得两瓶内分子 所含原子数相同,A 项正确;两瓶内分子的物质的量相等,由mnM,M 不一定相等,故m 不一定相等,同时由 m V也可得 不一定相等。 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
12、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 m M N NA V 22.4L mol 1。 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1mol 任何气体所占的体积约为22.4L 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
13、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22.4L mol 1,C 错误。 2.下列说法正确的是() A.20、 1.0110 5Pa 时,同体积的 O2和 CO2含有相同数目的分子数 B.1mol 气态物质,当体积为22.4L 时,该气体一定处于标准状况 C.2mol 任何气体体积都约为44.8L D.同温同压下,相同体积的任何气体单质所含分子数和原子数都相同 答案A 解析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 A 正确, D 错误
14、; B 中, 1mol 气态物质在非标准状况时,体积也有可能等于22.4L;C 中缺 少标准状况条件。 3.标准状况下,若11.2L 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.4nB.3nC.2nD.n 答案D 解析根据恒等式 V 22.4 N NA 可知 NAn22.4L mol 1 211.2L nmol 1。 4.现有 mg 某气体,它由双原子分子构成,它的摩尔质量为Mg 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
15、1。 (5)该气体一个分子的质量为g。 答案(1) m M (2)2mNA M (3)22.4m M (4) M 22.4 (5) M NA 解析(1)由 nm/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 VnVm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MVm 求得密度。 (5)由摩尔质量为 Mg mol 1,知每一个分子的质量 为 M NAg。 5.同温同压下,同体积的氨气和硫化氢气体(H2S)的质量比为;同质量的氨气和硫化氢气体的 体积比为,其中含有的氢的原子个数比为;若二者氢原子数相等,它们的体积
16、比为。 答案122 1312 3 解析根据阿伏加德罗定律,同温同压下,同体积的气体物质的量相同。故氨气和硫化氢气 体(H2S)的质量比为 173412;同质量的氨气和硫化氢的物质的量之比为 1 17 1 3421, 氢的原子个数比为(23)(12)3 1;二者氢原子数相等时,物质的量之比等于 1 3 1 2 23,故体积之比为23。 基础过关 题组一正确理解有关概念 1.下列有关气体摩尔体积的描述中,正确的是() A.单位物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积 B.气体摩尔体积一定是22.4L mol 1 C.1mol 气体体积为22.4L,则一定是标准状况 D.相同物质的量的气体摩尔体积也
17、相同 答案A 解析气体体积受温度、压强的影响, 随着条件的不同,气体摩尔体积对应的数值有无数种, 不一定是22.4L mol 1,B 错误;非标准状况通过调节温度和压强也可以使 1mol 气体体积达 到 22.4L, C 错误;气体摩尔体积与物质的量无关,当条件不同时气体的摩尔体积不一定相 同, D 错误。 2.下列说法中正确的是() A.标准状况下,18g 水的体积为22.4L B.1molH2的质量只有在标准状况下才约为 2g C.气体摩尔体积指1mol 任何气体所占的体积约为22.4L D.H2和 O2的混合气体 1mol 在标准状况下的体积约为22.4L 答案D 解析1molH 2的质
18、量与是否是标准状况无关, B 项不正确;标准状况下,水不是气体,18g 水的体积不是22.4L,A 项不正确。 题组二n V Vm m M N NA的应用 3.NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 () A.标准状况下,0.1NA个水分子所占的体积约为 2.24L B.11.2LCO2的物质的量为 0.5mol C.NH3的摩尔质量等于 NA个氨分子的质量之和 D.101kPa、4时, 18mL 水和 202kPa、27时 32gO2所含分子数均为 NA 答案D 解析在标准状况下水不是气体,不能用气体摩尔体积来计算,A 项错误;题中没有指明温 度、压强,因此不能确定11.2LCO2的物
19、质的量就是0.5mol,B 项错误; NH3的相对分子质量 为 17,其摩尔质量为17g mol 1,N A个 NH3分子的质量之和为 17g,三者在数值上相同,但 单位不同, C 项错误; 4时,18mL 水就是 18g 水,其物质的量为1mol ,含有 NA个水分子; 32gO2的物质的量是 1mol ,不管在什么温度和压强下,1molO2都含有 NA个 O2分子。 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的体积是(式中 NA为阿伏加 德罗常数的值)() A. 22.4ab cNA L B.22.4bc aNA L C.22.4ac bNA L D.22.4
20、b acNA L 答案B 解析设该气体的摩尔质量为M,则 ag NAmol 1 M b,所以M aNA b g mol 1。cg 该气体在标 准状况下的体积为 cg aNA b g mol 1 22.4L mol 122.4bc aNA L。 5.在标准状况下有:6.72LCH4 3.011023个 HCl 分子13.6gH2S 0.2molNH3。下 列对这四种气体的描述正确的是() a.体积 b.密度 c.质量 d.氢原子个数 A.abcB.bcdC.cbdD.abcd 答案D 解析先把题中提供的量都分别转化为各物质的物质的量,然后再比较它们的体积、密度等。 标 准 状 况 下6.72LC
21、H 4 的 物 质 的 量 为0.3mol,3.01 1023个HCl分 子 的 物 质 的 量 为 0.5mol,13.6gH2S 的物质的量为0.4mol,然后进行比较即可得出结论。 题组三阿伏加德罗定律 6.同温同压下,用等质量的CH4、CO2、O2、SO2四种气体分别吹出四个气球,其中气体为 CH4的是 ( ) 答案D 解析在同温同压下,气体的物质的量越大,气体所占的体积就越大,对等质量的气体,其 相对分子质量越小,气体的物质的量越大(n m M )。CH4的相对分子质量为 16,最小,相等质 量的 4种气体中,其物质的量最大,故其体积最大。 7.在下列条件下,两种气体的分子数一定相等
22、的是() A.同密度、同压强的N2和 C2H4 B.同温度、同体积的O2和 N2 C.同体积、同密度的C2H4和 CO D.同压强、同体积的O2和 N2 答案C 解析根据阿伏加德罗定律及其推论可以判断A、B、D 错误;C 项,同体积、 同密度的C2H4 和 CO 质量相等, C2H4和 CO 的相对分子质量都是28,所以等质量时两者物质的量相等,分 子数也相等。 8.在两个容积相同的容器中,一个盛有NH3气体,另一个盛有 H2和 O2的混合气体。在同温 同压下,两容器内的气体不可能具有相同的() A.原子数 B.分子数 C.质量 D.电子数 答案A 解析同温同压下相同体积的气体,具有相同的物质
23、的量和分子数;由于NH3、H2、O2含有 原子数不等,故原子数不可能相同;NH 3、 H2、O2的相对分子质量分别为 17、 2、32, H2、 O2的混合气体的平均摩尔质量可能为 17g mol 1,故气体的质量可能相同; NH3、H2、O2含 有电子数分别为10、2、16,H2、O2混合气体中分子含有电子数的平均数可能为10,故气体 可能具有相同的电子数。 能力提升 9.(1)同温同压下,同体积的甲烷(CH4)和二氧化碳物质的量之比为,原子总数之比为,密度之 比为。 (2)在标准状况下,4gH2、11.2LO2、1molH2O 中,所含分子数最多的是,含原子数最多的是, 质量最大的是,体积
24、最小的是。 答案(1)1153411(2)H2H2H2O H2O 解析(1)同温同压下,同体积CH4、CO2的物质的量相同,原子总数之比等于分子中原子 个数之比,即53;物质的量相等时,质量之比等于摩尔质量之比,即411;相同状况下, 气体密度之比等于相对分子质量之比,即411。 (2)3 种物质的物质的量分别为n(H2) 4g 2g mol 12mol,n(O2) 11.2L 22.4L mol 10.5mol,n(H2O) 1mol。物质的量越大,所含分子数越多,故所含分子数最多的是H2;所含原子数分别为 2mol 24mol,0.5mol 21mol,1mol 33mol,故所含原子数最
25、多的是H2;质量分别为 4g,0.5mol 32g mol 116g,1mol18g mol118g,故质量最大的是 H2O;体积分别为 V(H2) 22.4L mol 12mol44.8L,V(O 2)11.2L,而水在标准状况下为液态,其体积只有18mL, 故体积最小的是H2O。 10.已知 1mol 不同气体在不同条件下的体积: 化学式条件1mol 气体体积 /L H20, 101kPa 22.4 O20, 101kPa 22.4 CO 0, 101kPa 22.4 H20, 202kPa 11.2 CO20, 202kPa 11.2 N2273, 202kPa 22.4 NH3273,
26、 202kPa 22.4 (1)从上表分析得出的结论: 1mol 任何气体,在标准状况下的体积都约为。 1mol 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,1mol 任何气体的体积几乎相等,原因是, 。 (3)应用:在标准状况下,4gO2的体积为多少升? (写出计算过程) 答案(1)22.4L不一定 (2)气体分子数目相等相同条件下,气体分子间的平均距离几乎相等 (3)V(O2)n22.4L mol 1m M 22.4L mol 14g 32g mol 122.4L mol 12.8L。 解析(1)从表中的数据可以看出:1mol 任
27、何气体在标准状况下,体积都约为22.4L; 1mol 不同气体,在不同条件下,体积不一定相同。 (2)因为在相同的温度和压强下,任何气体分子间的平均距离几乎相同且1mol 气体的分子数 目也相同,所以在相同条件下,1mol 任何气体的体积几乎相等。 (3)4gO2 的 物 质 的 量n(O2) 4g 32g mol 1 0.125mol 。 在 标 准 状 况 下 的 体 积 为 0.125mol 22.4L mol 1 2.8L。 11.在标准状况下,CO 和 CO2的混合气体共 39.2L,质量为 61g,则两种气体的物质的量之和 为 mol,其中 CO2为 mol, CO 占总体积的,混合气体的摩尔质量为。 答案1.750.7557.1%34.9g mol 1 解析任何气体在标准状况下的摩尔体积都是22.4L mol 1,所以, 题中两气体的物质的量之 和为 39.2L 22.4L mol 11.75mol。设混合气体中CO 为 xmol, CO2为 ymol,则有xy1.75,28x 44y61,解得 x1,y0.75。CO 的体积分数即为物质的量分数,即 1 1.75 100%57.1%。 M(混 ) m n 61g 1.75mol 34.9g mol 1 。
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