第2章 第3节 第2课时 气体摩尔体积(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第一册（人教版2019 单选版）

第2课时　气体摩尔体积 [素养目标] 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，了解气体摩尔体积的含义，能叙述阿伏加德罗定律的内容，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。 2．能基于物质的量认识物质组成及其化学变化，运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积之间的相互关系进行简单计算，熟悉阿伏加德罗定律的应用，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。 知识点一　气体体积与物质体积的影响因素 1．分析数据 在一定条件下，1 mol不同物质的体积如下表所示。观察并分析表中的数据，你能得出哪些结论？与同学讨论。 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 结论： (1)同温同压下，1 mol气体的体积__近似相等__，在标准状况下约为__22.4_L__。 (2)同温同压下，1 mol不同的固态物质或液态物质的体积__不相同(或差别较大)__。 2．物质体积的影响因素 1．在温度、压强一定的条件下，1 mol固态碘和1 mol 气态水所含的分子数相同吗？它们的体积相同吗？ 提示：1 mol固体碘和1 mol气态水所含的分子数均为6.02×1023，二者所含分子数相同，但由于分子之间的距离不同，且不同分子的大小不同，所以1 mol固态碘和1 mol 气态水的体积不相同。 2．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________________________________________________________________________。 提示：(1)①22.4 L　②不一定　(2)①气体的粒子数目相同　②粒子间的距离相同 1．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气体分子的相对分子质量 A．①②　　　　　　　 B．①③ C．②③ D．②④ 解析　由于气体粒子间距离较大，远大于粒子的直径，所以粒子大小可以忽略不计，故决定气体体积的因素主要为构成气体的粒子数和粒子间的距离，与气体的相对分子质量无关，B正确。 答案　B 2．下列关于决定物质体积的因素的说法不正确的是(　　) A．物质的体积取决于粒子数目、粒子大小和粒子间距 B．相同条件下，分子数相同的任何气体的体积基本相同 C．同温同压下，1 mol任何物质所占用的体积均相同 D．等质量的H2，压强越小、温度越高，气体所占体积越大 解析　根据阿伏加德罗定律，同温同压下，1 mol任何气体所占用的体积均相同，而1 mol固体或液体所占用的体积不相同，C错误，故选C。 答案　C 知识点二　 气体摩尔体积 1．气体摩尔体积 2．理解气体摩尔体积应注意的几个问题 (1)标准状况下的气体摩尔体积Vm＝22.4 L·mol－1，非标准状况时不能使用。 (2)n＝，只适用于气态物质(单一或者混合气体)，对于固态和液态物质(如水、酒精、碳、三氧化硫等)，均不适用。 1．(1)标准状况下，某气体的密度为1.43 g·L－1，则该气体的摩尔质量约为________。 (2)标准状况下，0.51 g某气体的体积为672 mL，则该气体的摩尔质量为________。 提示：(1)32 g·mol－1　(2)17 g·mol－1 2．根据所学知识填写下列空白。 (1)在标准状况下，67.2 L CO2是________mol，质量为________g，含有________个CO2分子，含有________mol氧原子。 (2)在标准状况下，1.7 g氨气所占的体积约为____________L，它与同条件下________mol H2S含有相同的氢原子数。 (3)某气态氧化物化学式为RO2，在标准状况下，1.28 g该氧化物的体积是448 mL，则该氧化物的摩尔质量为________，R的相对原子质量为________。 提示：(1)3　132　3NA或1.806×1024　6 (2)2.24　0.15 (3)64 g·mol－1　32 标准状况下气体体积的计算 计算关系 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。 1．(2023·西安高一月考)下列叙述正确的是(　　) A．标准状况下，22.4 L的任何气体的物质的量都是1 mol 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水所占的体积为22.4 L D．1 mol任何气体的体积都为22.4 L 解析　没有指明物质的状态，无法计算体积，B错误；水在标准状况下不是气体，无法用标况下的气体摩尔体积计算，C错误；没有指明气体所处的温度、压强，无法计算体积，D错误。 答案　A 2．(2023·苏州高一期中)标准状况下，11.2 L N2约为(　　) A．14 g　　　　　　　 B．28 g C．56 g D．112 g 解析　标准状况下，11.2 L N2的物质的量为＝0.5 mol，质量为0.5 mol×28 g/mol＝14 g；故选A。 答案　A 3．30 g甲烷和乙烯的混合气体，在标准状况下为33.6 L。求： (1)甲烷的质量________。 (2)甲烷和乙烯的体积比________。 解析　(1)混合气体的物质的量为n＝＝＝1.5 mol，设甲烷的物质的量为x，乙烯的物质的量为(1.5 mol－x)，混合气体的质量为30 g，可得出m＋m＝30 g，即16 mol·L－1x＋28 mol·L－1(1.5 mol－x)＝30，解得x＝1 mol，故混合气体中有1 mol甲烷和0.5 mol乙烯，甲烷的质量为m＝nM＝1 mol×16 g·mol－1＝16 g； (2)在标准状况下，根据n＝可知，体积之比等于物质的量之比，故甲烷和乙烯的体积比为1 mol∶0.5 mol＝2∶1。 答案　(1)16 g　(2)2∶1 知识点三　阿伏加德罗定律的推论及应用 1．阿伏加德罗定律 (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”。 2．阿伏加德罗定律的含义 同温同压下，相同体积的任何气体都含有__相同数目__的粒子。 3．适用范围 只适用于__气体__，可以是单一气体，也可以是混合气体。 用等质量的CH4、CO2、O2、SO2分别吹出四个气球，如下图。 (1)等质量的CH4、CO2、O2、SO2的物质的量由大到小的顺序是____________，同种状况下体积最小的是________气体。 提示：CH4＞O2＞CO2＞SO2　SO2 (2)上述气体A、B、C、D依次吹入的气体是________，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 提示：SO2、CO2、O2、CH4　在相同的温度和压强下，SO2、CO2、O2、CH4的物质的量SO2＜CO2＜O2＜CH4，故体积SO2＜CO2＜O2＜CH4 (3)上述气球中气体的密度最大的是________气体；由此可以得出的结论是________________________________________________________________________。 提示：上述气体质量相等，但充入SO2的气体的体积最小，故密度最大。由此得出，在相同的温度和压强下，气体的密度之比等于气体的摩尔质量之比(或相对分子质量之比) (4)若上述气球中通入等物质的量的四种气体，气球的体积________。 提示：相等。在相同的温度和压强下，气体的物质的量相等，气体的体积相等。 阿伏加德罗定律的有关推论 1．同温、同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比。 2．同温、同体积时，气体的压强之比等于其物质的量之比。 3．同温、同压下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比。 4．同温、同压下，同体积的任何气体的质量之比等于其摩尔质量之比。 1．(2023·宝鸡高一月考)在标准状况下，某气体的密度为1.5 g·L－1，则该气体的相对分子质量是(　　) A．32　　　　　　　　 B．20 C．33.6 D．无法计算 解析　在标准状况下，Vm＝22.4 L/mol，由ρ＝可知，M＝ρVm＝1.5 g/L×22.4 L/mol＝33.6 g/mol，又摩尔质量与相对分子质量的数值相等，则该气体的相对分子质量为33.6，故选C。 答案　C 2．(2023·烟台二中月考)如图两瓶体积相等的气体，在同温、同压时瓶内气体的关系一定正确的是(　　) A．所含原子数相等 B．气体密度相等 C．气体质量相等 D．摩尔质量相等 解析　同温、同压下，等体积的氮气、氧气的混合气体和一氧化氮，其物质的量和所含的分子数相等，所含的原子数相等(气体分子均为双原子分子)；其质量和密度不一定相等，摩尔质量不一定相等(左瓶中氮气与氧气的物质的量之比不一定为1∶1)。 答案　A 3．(2024·浙江金华高一检测)某温度下，向图中所示a、b中分别通入等质量的CH4和O2(密封隔板Ⅰ、Ⅱ可自由滑动，且与容器内壁的摩擦忽略不计)。下列说法不正确的是(　　) A．a中通入的气体是O2 B．a和b中原子个数之比为2∶5 C．a和b中气体密度之比是2∶1 D．a和b的体积比为1∶2 解析　据题意可知a、b容器为同温同压，又据阿伏加德罗推论知：同温同压，两气体体积之比等于其物质的量之比。所以物质的量： a<b，又据m＝n·M知等质量时，气体的摩尔质量与其物质的量成反比，即摩尔质量：a>b，故a为O2、b为CH4；＝＝＝，其原子个数比为：＝；又据阿伏加德罗推论知同温同压，两气体密度之比等于其摩尔质量之比，所以a和b中气体密度之比为32∶16＝2∶1。 答案　B 1．(2023·山师附中月考)在同温同压下，下列与气体体积大小有关的主要因素是(　　) A．气体的种类 B．分子间的平均距离 C．分子本身的大小 D．气体的分子数 解析　在同温同压下，气体分子间的平均距离相等，与气体的种类无关，A、B错误；对于气体来说，气体分子间的距离远大于分子本身的大小，分子本身可以忽略不计，C错误；在同温同压下，影响气体体积的主要因素是气体的分子数，D正确。 答案　D 2．(2023·莆田砺志中学高一月考)用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是(　　) A．标准状况下，22.4 L SO3中含有的分子数为NA B．标准状况下， 1 mol H2O2的体积为22.4 L C．常温常压下，22.4 L NH3含有的原子数目为0.4NA D．常温常压下，2 g H2含有的原子数目为2NA 解析　标准状况下，SO3为固态，H2O2为非气态，无法计算物质的量，A、B错误；常温常压下，气体摩尔体积不是22.4 L/mol，无法计算22.4 L NH3的物质的量，也就无法计算其所含有的原子数目，C错误；2 g H2的物质的量为1 mol，其含有的原子数目为2NA，D正确。 答案　D 3．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 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。 答案　C 4．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 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。 答案　B 5．为了研究氨气和硫化氢的危害，某研究小组收集了同温同压下，同体积的氨气(NH3)和硫化氢(H2S)气体。 (1)两种气体的质量比为________。 (2)同温同压下，氨气和硫化氢气体的密度比为________。 (3)同时收集某养殖场内的气体，在标准状况下，0.01 mol该气体的质量为0.44 g，则该气体的密度为____________ g·L－1(保留两位小数)。 解析　根据阿伏加德罗定律，同温、同压、同体积的气体，物质的量相同，m＝nM，故质量之比等于摩尔质量之比，即＝；同温同压下，＝，故密度之比等于摩尔质量之比，即＝；0.01 mol某气体的体积为0.01 mol×22.4 L·mol－1＝0.224 L，ρ＝＝≈1.96 g·L－1。 答案　(1)1∶2　(2)1∶2　(3)1.96 学科网（北京）股份有限公司 $$