2.3.2 气体摩尔体积-【优化探究】2025-2026学年高中化学必修第一册同步导学案配套课件 人教版（2019）单选

优化探究 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第三节　物质的量 第2课时　气体摩尔体积 任务一　气体摩尔体积 任务二　阿伏加德罗定律 课时作业　巩固提升 任务一　气体摩尔体积 1.决定物质体积大小的因素 (1)物质的体积与聚集状态的关系 在一定条件下,1 mol不同物质的体积如表所示。观察并分析表中的数据,你能得出哪些结论? 由表可知:同温同压下,1 mol不同的固态物质或液态物质的体积是 　　　　　　的,1 mol不同气体的体积　　　　　　。  气 体 0 ℃、101 kPa 时的体积/L 液体 20 ℃时的 体积/cm3 固体 20 ℃时的 体积/cm3 H2 22.4 H2O 18.0 Fe 7.12 O2 22.4 H2SO4 53.6 Al 10.0 不相同　 近似相等 (2)气体体积与温度、压强的关系 分析下列表中的数据,并完成后面的空白,总结气体的体积与温度、压强的关系。 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: a.1 mol任何气体,在标准状况下的体积都约为　　　　。  b.1 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:相同的温度和压强下,1 mol任何气体的体积几乎相等,原因是a.　　　　　　　　　　,b.　　　　　　　　　　。  结论:相同物质的量的气体,在相同温度和压强下所占的体积　　　　(填“相同”或“不相同”)。  22.4 L　 不一定　 气体的粒子数相同　 粒子间的距离相同　 相同 特别提醒　描述气体的体积时,需要注明温度和压强,否则体积大小无意义。 (3)影响物质体积的因素 对于固体、液体,其体积的大小主要由　　　　　　和　　　　　　共同决定;对于气体,其体积的大小主要由　　　　和　　　　　　　　决定。可用如图表示:  粒子数目　 粒子大小　 粒子数目 固态物质或 液态物质 粒子之间的距离 气体 2.气体摩尔体积 (1)概念:单位物质的量的气体所占的体积,符号为 　　　　。  (2)单位:　　　　(或L·mol-1)和m3/mol(或m3·mol-1)。  (3)表达式:气体摩尔体积=,即Vm=。 (4)影响因素:气体所处的温度和压强。 Vm L/mol (5)标准状况下的气体摩尔体积 特别提醒　标准状况是指0 ℃、101 kPa时的状况。 1.标准状况下,1 mol由H2和O2组成的混合气体的体积约为多少? 提示:约为22.4 L。 2.利用n=(或V=n·Vm),且Vm=22.4 L/mol,则满足哪些要求方可用该公式计算? 提示:利用该公式进行n(或V)的计算,必须满足以下几个要求,且缺一不可。 ①必须是气体(单一气体或混合气体); ②必须是标准状况(即0 ℃,101 kPa)。 3.若1 mol某气体为22.4 L,则该气体所处的状况一定是标准状况吗?为什么? 提示:不一定,气体体积受到温度和压强的影响,因此1 mol气体体积为22.4 L时的状态可以为标准状况,也可以是温度高于 0 ℃、压强也高于101 kPa,还可以是温度低于0 ℃、压强也低于101 kPa。 1.标准状况(0 ℃,101 kPa)下,1 mol任何气体的体积都约是22.4 L。 2.标准状况下,气体摩尔体积Vm=22.4 L/mol。 3.若用Vm=22.4 L/mol进行计算,必须同时满足“气体”“标准状况(0 ℃,101 kPa)”两点;若不用Vm=22.4 L/mol计算(如n=),则不用考虑物质是不是气体,是不是处于标准状况下。 4.n=,V=n·Vm,Vm=。 1.易错辨析 (1)1 mol任何物质在标准状况下所占的体积都为 22.4 L。 (　　) (2)标准状况下,1 mol水所占的体积是 22.4 L。 (　　) (3)在常温常压下,11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA。 (　　) (4)标准状况下,H2的气体摩尔体积是 22.4 L。 (　　) × × × × 2.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。其中正确的是(　　) A.①②③　　　　　　　 B.①②③④ C.③④ D.②④ C 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,C项正确。 3.下列说法正确的是(　　) A.32 g O2占有的体积约为22.4 L B.22.4 L N2含有NA个氮分子 C.在20 ℃时,1 mol的任何气体的体积总比22.4 L大 D.22 g二氧化碳与标准状况下11.2 L HCl含有相同的分子数 D A、B两项都没有指明是处于“标准状况下”,均错误;C项,由于气体摩尔体积与气体的温度、压强有关,因此仅温度确定,而压强不确定,1 mol气体的体积自然不能确定,也就是说在20 ℃时,1 mol的任何气体的体积可能比22.4 L大,也可能比22.4 L小,还可能等于22.4 L,错误;D项,22 g CO2的物质的量为0.5 mol,标准状况下11.2 L HCl的物质的量也为0.5 mol,两种气体的物质的量相同,所以含有的分子数也相同,正确。 4.(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　　 　　(用6.02×1023表示阿伏加德罗常数的值)。  1.5 mol　 11.2 L 44.8 L 2 mol　 44.8 L　 1.204×1024 任务二　阿伏加德罗定律 1.阿伏加德罗定律 (1)含义:同温同压下,相同体积的任何气体都含有　　　　　　的粒子。  (2)适用范围:任何　　　　,可以是单一气体,也可以是混合气体。  相同数目 气体 巧记　概括为“三同”定“一同” 2.阿伏加德罗定律的推论 在同温同压(以0 ℃,101 kPa即标准状况为例)下,完成下列问题。 (1)1 mol O2的体积是　　　　,2 mol H2的体积是　　　　,由此可推知:同温同压下,气体的体积之比等于其　　　　　　之比。  (2)1 mol O2的质量是　　　　,体积是　　　　,ρ(O2)==　　　　(列式不化简,下同)。1 mol H2的质量是　　,体积是　　　, ρ(H2)==　　　　　　。由此可推知:  22.4 L　 44.8 L　 物质的量 32 g　 22.4 L 　 g·L-1　 2 g 22.4 L g·L-1 ①同温同压下,气体的密度之比等于其　　　　　　之比。  ②在标准状况下,气体的密度为 g·L-1。 摩尔质量 语言叙述 公式 同温同压下,气体体积之比等于其物质的量之比,等于其分子数之比 == 同温同体积下,气体压强之比等于其物质的量之比,等于其分子数之比 == 同温同压下,气体密度之比等于其摩尔质量之比 = 教材拓展　气体的摩尔质量(M)的计算 (1)由单个分子真实质量求M:M=m0×NA,其中m0为单个分子的真实质量。 (2)由气体的摩尔体积和密度求M:在标准状况下,M=Vm·ρ标=22.4 L·mol-1 ×ρ标(g·L-1)。 (3)由相对密度求M:在同温同压下,若A气体相对B气体的密度为D, MA=D·MB。 (4)摩尔质量定义法:M=,对于混合气体,=。 1.易错辨析 (1)同温同压下,相同体积的任何气体单质所含的原子数相同。 (　　) (2)同温同压下,相同体积的氧气和氯气,前者质量小于后者。 (　　) (3)标准状况下,1 mol H2与1 mol N2的分子数相同。 (　　) (4)标准状况下,1体积的CO2与1体积的CO密度相同。 (　　) × √ √ × 2.下列条件下,两种气体所含原子数一定相等的是(　　) A.同质量、不同密度的N2和CO B.同温度、同体积的H2和N2 C.同体积、同密度的C2H4和C2H6 D.同压强、同体积的N2O和CO2 A A项N2和CO摩尔质量相同,质量相同时,物质的量相同,分子数相同,所含原子数也相同;B项同温度、同体积而压强不同时,H2和N2的物质的量不同,分子数不同,原子数也不同;C项同体积、同密度时两种气体的质量相同,但摩尔质量不同,则分子数不同,原子数也不同;D项当同压强、同体积时,其温度和物质的量不一定相同,则原子个数不一定相同。 3.(1)标准状况下,1.6 g某气态氧化物RO2的体积为0.56 L,该气体的摩尔质量是　　　　　。  (2)在25 ℃、101 kPa的条件下,等质量的CH4和A气体的体积之比为15∶8,则A的摩尔质量为　 。  64 g/mol 30 g/mol (2)相同条件下,气体物质的量之比等于其体积之比。若设A的摩尔质量为M,气体质量为m g,则有=15∶8,解得M=30 g/mol。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 对点训练 题组一　影响物质体积大小的因素 1.现有下列四种因素:①温度和压强,②所含粒子数,③粒子本身大小,④粒子间的距离,其中对气体的体积有显著影响的是(　　) A.①②③　　　　　　　　 B.①③④ C.①②④ D.①②③④ 9 10 C 11 对气体的体积有显著影响的因素包括温度和压强、所含粒子数的多少以及粒子间的距离3个方面,故选项C正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 2.决定气体体积的主要因素有(　　) ①气体的分子个数　②气体分子的大小　③气体分子间的平均距离　 ④气体的相对分子质量 A.①② B.①③ C.②③ D.②④ 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 由于气体的分子间距离远大于分子本身的大小,则决定气体体积的因素主要是气体的分子个数以及分子间距离,故①③正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 题组二　气体摩尔体积 3.下列说法正确的是(　　) A.1 mol任何气体的体积都是22.4 L B.在标准状况下,某气体的体积为22.4 L,则该气体的物质的量为1 mol,所含的分子数目约为6.02×1023 C.当温度高于0 ℃时,一定量的任何气体的体积都大于22.4 L D.当压强大于101 kPa时,1 mol任何气体的体积都小于22.4 L 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 A未指明气体所处的温度和压强;C未指明压强;D未指明温度。气体摩尔体积同时受温度和压强的影响,故A、C、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 4.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 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 SO3在标准状况下非气态,不能用标准状况下的气体摩尔体积计算,故A错误;20 ℃、101 kPa时Vm≠22.4 L/mol,故B错误,同理C错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 5.448 mL某气体在标准状况下的质量为1.28 g,该气体的摩尔质量约为(　　) A.64 B.32 g·mol-1 C.64 mol D.64 g·mol-1 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 该气体的物质的量为0.448 L÷22.4 L·mol-1=0.02 mol,其摩尔质量 为1.28 g÷0.02 mol=64 g·mol-1。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 6.NA为阿伏加德罗常数的值,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. C. 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 设该混合气体的平均摩尔质量为M g·mol-1,根据标准状况下,气体体积之比等于物质的量之比可得,解得V=,故答案为B。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 7.(1)现有34 g某气体,摩尔质量为17 g·mol-1,则: ①该气体的物质的量为　　　　 mol。   ②该气体所含分子数为　　　　NA。   ③该气体在标准状况下的体积为　　　　L。   2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 2 11 2 44.8 (1)该气体的物质的量为=2 mol,分子数为2NA,在标准状况下的体积为22.4 L·mol-1×2 mol=44.8 L。 (2)　　　　 g H2O中的氧原子数目与标准状况下22.4 L CO2中的氧原子数目相同。   2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 36 11 (2)标准状况下22.4 L CO2是1 mol,氧原子的物质的量是2 mol,故水是2 mol,即36 g。 题组三　阿伏加德罗定律及推论 8.如图所示,相同温度和压强下,分别用氯化氢和四种混合气体吹出体积相等的五个气球。A、B、C、D四个气球中,与氯化氢所含原子数一定相等的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 相同温度和压强下,体积相等的气球中,气体的物质的量相等。HCl是双原子分子,只要混合气体的平均原子数等于2即满足题意。A项有可能等于2,B项一定大于2,C项一定等于2,D项一定大于2。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 9.2 mol O3和3 mol O2。 (1)质量之比为　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 1∶1 11 (1)m(O3)∶m(O2)=(2 mol×48 g·mol-1)∶(3 mol×32 g·mol-1)=1∶1。 (2)氧原子数之比为　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 1∶1　 11 (2)氧原子数之比为(2 mol×3)∶(3 mol×2)=1∶1。 (3)相同温度和压强下,密度之比为　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 3∶2 11 (3)ρ(O3)∶ρ(O2)=M(O3)∶M(O2)=3∶2。 (4)相同温度和压强下,体积之比为　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 2∶3 11 (4)V(O3)∶V(O2)=n(O3)∶n(O2)=2 mol∶3 mol=2∶3。 综合强化 10.计算填空。 (1)二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮这三种气体的质量之比为16∶7∶6,分子数之比为　　 　　;氧原子数之比为　 　　　;相同条件下的体积之比为　　 　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 5∶5∶4　 11 10∶5∶4　 5∶5∶4　 本题考查了物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积之间的关系,阿伏加德罗定律的应用,正确并熟练把握概念是解题的关键。 (1)相同条件下,二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮三种气体分子数之比=物质的量之比==5∶5∶4,氧原子数之比=(5×2)∶(5×1)∶(4×1)=10∶5∶4,相同条件下,气体的体积之比=物质的量之比=5∶5∶4。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 (2)标准状况下,1.7 g氨气的体积是　　　　,与其含有相同数目氢原子的硫化氢的体积是　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 2.24 L　 11 3.36 L (2)1.7 g氨气的物质的量=1.7 g÷17 g·mol-1=0.1 mol,标准状况下的体积= 0.1 mol×22.4 L·mol-1=2.24 L,与其含有相同数目氢原子的硫化氢的物质的量=0.1 mol×3÷2=0.15 mol,硫化氢的体积=0.15 mol×22.4 L·mol-1 =3.36 L。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 (3)某气体氧化物的化学式为RO2,在标准状况下1.28 g该氧化物的体积为448 mL,则R的相对原子质量为　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 32 11 (3)该氧化物的物质的量=0.448 L÷22.4 L·mol-1=0.02 mol,该气体的摩尔质量=1.28 g÷0.02 mol=64 g·mol-1,R的相对原子质量=64-32=32。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 11.在标准状况下,由一氧化碳和二氧化碳组成的混合气体为6.72 L,质量为12 g。此混合物中一氧化碳和二氧化碳的物质的量之比是　　　　,一氧化碳的体积分数是　　　　,一氧化碳的质量分数是　　　　,碳原子和氧原子个数比是　　　　,混合气体的密度是　　　　(结果保留两位小数)g·L-1。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 1∶3　 25%　 17.5%　 4∶7　 1.79 混合气体的物质的量为6.72 L÷22.4 L·mol-1=0.3 mol,设一氧化碳的物质的量为x,二氧化碳的物质的量为y,则 解得x=0.075 mol,y=0.225 mol。 则混合物中一氧化碳和二氧化碳物质的量之比为0.075 mol∶0.225 mol=1∶3。一氧化碳的体积分数=一氧化碳的物质的量分数=0.075 mol÷0.3 mol×100%=25%;一氧化碳的质量=0.075 mol×28 g·mol-1= 2.1 g,质量分数=2.1 g÷12 g×100%=17.5%;碳原子和氧原子个数比=(0.075 mol+0.225 mol)∶(0.075 mol+0.225 mol×2)=4∶7;混合气体的密度=12 g÷6.72 L≈1.79 g·L-1。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 $$