【情境探究】第二章第6课时 气体摩尔体积-2024-2025学年高一化学同步卓越讲义（人教版2019必修第一册）

第二章 第6课时 气体摩尔体积 01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。 02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。 考点突破 1 情境· 探究 【情境】气球在挤压下体积容易变小，而铅球在挤压下体积很难发生变化，决定物质体积大小的因素有哪些？ 决定物质体积大小的三要素： 物质体积的大小取决于构成这种物质的粒子数目、粒子的大小和粒子之间的距离。1 mol任何物质中的粒子数目都是 的，均约为 。因此，在粒子数目相同的情况下，物质体积的大小就主要取决于构成物质的 和 。 根据表格中的数据，用计算器计算1 mol下列不同物质的体积，并填写下表： 状态 物质 密度 1 mol该物质的质量 1 mol该物质的体积 固态 Fe 7.86 g/cm3(20 ℃) 56 g cm3 Al 2.70 g/cm3(20 ℃) 27 g cm3 液态 H2O 0.998 g/cm3(20 ℃) 18 g cm3 H2SO4 1.83 g/cm3(20 ℃) 98 g cm3 气态 O2 1.429 g/L(标准状况) 32 g L H2 0.089 3 g/L(标准状况) 2 g L 【问题探究】 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？ 2．32 g O2、2 g H2的物质的量分别是多少？为什么标准状况下二者的体积基本是相同的？ 3．查阅资料知道，1 mol气体在0 ℃、202 kPa条件下的体积是11.2 L,1 mol气体在273 ℃、101 kPa条件下的体积是44.8 L，那么，1 mol不同气体在不同条件下的体积不一定相同。请归纳总结影响物质体积的因素有哪些？ 归纳·总结 1．气体摩尔体积 (1)概念：单位物质的量的气体所占的体积叫作气体摩尔体积，符号为，常用的单位有L/mol(或L·mol－1)和m3/mol(或m3·mol－1)。 (2)公式：Vm＝。 2．标准状况下气体摩尔体积 3．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＝； ②气体的摩尔质量M＝＝＝22.4 L·mol－1·ρ(ρ的单位是g·L－1)； ③气体的分子数N＝n·NA＝·NA； ④气体的质量m＝n·M＝·M。 【易错点】 (1)气体摩尔体积的描述对象是气态物质，可以是单一气体，也可以是混合气体。 (2)不同温度和压强下，气体摩尔体积不同，如在0 ℃和101 kPa(通常称为标准状况)时，Vm＝22.4 L·mol－1；在25 ℃、101 kPa时，Vm＝24.5 L·mol－1。因此，在讨论气体摩尔体积时，必须注明气体所处的温度和压强。 课堂·练习 1．下列关于物质聚集状态的说法正确的是 A．固体、液体不易被压缩的原因是构成的微粒直径太大 B．不同聚集状态的物质其内部微粒之间的平均距离、作用力和运动方式各不相同 C．影响物质聚集状态的外界因素主要是温度 D．气体有固定的形状和体积 2．下列叙述不正确的是 A．同温同压下，1mol N2 与1mol CO 可能具有不同的体积 B．同温同压下，CO2与笑气(N2O)具有相同密度 C．气体摩尔体积不一定只有在标准状况下才为22.4L·mol-1 D．标准状况下，0.2mol H2与0.8mol O2组成的混合气体，体积为22.4L 3．下列有关气体摩尔体积说法中正确的是 A．在非标准状况下不可能为 B．物质的量相同的两种不同气体只有在标准状况下体积才相等 C．任何气体在标准状况下的体积均为 D．一定温度和压强下，气体体积的大小由气体分子间距决定 考点突破 2 情境· 探究 【情境】某同学在元旦晚会上表演的化学节目为猜气球——他先在实验室中用等质量的CH4、CO2、O2、SO2分别吹出四个气球，然后在晚会的现场让同学猜测气球是用哪种气体吹起的。 【问题探究】 (1)等质量的CH4、CO2、O2、SO2的物质的量大小顺序为______________，含有的分子数大小顺序______________。 (2)上述气球A、B、C、D依次相应的吹入的气体是什么？为什么？ (3)若CH4、CO2、O2、SO2的物质的量相同，则吹出的四个气球的体积大小如何？为什么？ 归纳·总结 1．阿伏加德罗定律 (1)内容 (2)解释：同温、同压下，气体粒子间的平均距离相等，故体积相同时，气体粒子数相等，其物质的量也相等。 【易错点】 (1)阿伏加德罗定律适用于任何气体，包括混合气体，但不适用于非气体。 (2)同温、同压、同体积和同分子数，“四同”共同存在，“三同定一同”。 2．阿伏加德罗定律的推论 相同条件 结论 公式 语言叙述 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 同温同容 ＝＝ 同温同容下，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，其摩尔质量与质量成正比 【易错点】 利用理想气体状态方程pV＝nRT和万能恒等式n＝＝＝之间的关系就可以推导阿伏加德罗定律及其推论(其中p为压强，V为气体的体积，R为常数，T为温度)。例如，同温同压下，两种气体的密度之比等于其摩尔质量之比，推导如下： ①pV1＝n1RT＝RT； ②pV2＝n2RT＝RT； 由①和②可得＝， 则＝＝。 课堂·练习 1．一定温度和压强下，用质量相等的四种气体吹出四个体积大小不同的气球，下列说法中不正确的是 A．气球②中装的是 B．气球①和气球③中气体分子数相等 C．气球①和气球②中原子数之比为 D．气球③和气球④中气体体积之比为 2．在两个密闭容器中，分别充有质量相等的甲、乙两种气体，它们的温度和密度均相同。试根据甲、乙的摩尔质量(M)的关系，判断下列说法中正确的是 A．若M(甲)>M(乙)，则分子数：甲>乙 B．若M(甲)<M(乙)，则气体摩尔体积：甲>乙 C．若M(甲)<M(乙)，则气体的压强：甲>乙 D．若M(甲)>M(乙)，则气体体积：甲<乙 3．标准状况下，等质量的①②③④，所占体积由小到大的排列顺序正确的是 A．①④②③ B．④②①③ C．②①③④ D．④③①② 巩固·提升 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．通常状况下的气体摩尔体积约为22.4L/mol C．标准状况下的气体摩尔体积约为22.4L D．标准状况下，1mol任何物质所占的体积都约是22.4L 2．下列关于2 mol SO2的说法中（设为阿伏加德罗常数的值），一定正确的是 A．含氧原子数为 B．体积为44.8 L C．含有个质子 D．质量为 3．在体积相同的三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体，当它们的温度与密度都相同时，这三种气体的分子数(N)从大到小的顺序是 A． B． C． D． 4．如图是利用“手持”技术测定阳光照射不同气体温度变化曲线，其中四个容器均密闭、体积相等且初始压强均为101kPa。 下列说法错误的是 A．实验开始时，和的密度之比为8:7 B．12:30-13:30时间范围内压强最大 C．若容器的容积为22.4L，12:30时原子个数等于 D．光照相同时间，的温度变化最大，是四种气体中温室效应最显著的 5．下列叙述正确的是 ①46 g NO2和N2O4混合气体中含有原子数为3NA； ②常温常压下，1g和14g的体积相同； ③28 g CO的体积为22.4 L； ④两种物质的物质的量相同，则它们在标准状况下的体积也相同； ⑤同温同体积时，气体的物质的量越大，则压强越大； ⑥同温同压下，气体的密度与气体的摩尔质量成正比 A．①③④⑥ B．②③⑤⑥ C．①②⑤⑥ D．①③④⑥ 6．CH4是天然气的主要成分，在工农业生产、生活中扮演着重要的角色，NH3则是生产化肥和硝酸的重要原料。若在相同状况下两种气体的体积相等，试完成下表： 对比项 物质的量 质量 分子个数 原子个数 NH3∶CH4 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二章 第6课时 气体摩尔体积 01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。 02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。 考点突破 1 情境· 探究 【情境】气球在挤压下体积容易变小，而铅球在挤压下体积很难发生变化，决定物质体积大小的因素有哪些？ 决定物质体积大小的三要素： 物质体积的大小取决于构成这种物质的粒子数目、粒子的大小和粒子之间的距离。1 mol任何物质中的粒子数目都是相同的，均约为6.02×1023。因此，在粒子数目相同的情况下，物质体积的大小就主要取决于构成物质的粒子的大小和粒子之间的距离。 根据表格中的数据，用计算器计算1 mol下列不同物质的体积，并填写下表： 状态 物质 密度 1 mol该物质的质量 1 mol该物质的体积 固态 Fe 7.86 g/cm3(20 ℃) 56 g 7.1 cm3 Al 2.70 g/cm3(20 ℃) 27 g 10.0 cm3 液态 H2O 0.998 g/cm3(20 ℃) 18 g 18.0 cm3 H2SO4 1.83 g/cm3(20 ℃) 98 g 53.6 cm3 气态 O2 1.429 g/L(标准状况) 32 g 22.4 L H2 0.089 3 g/L(标准状况) 2 g 22.4 L 【问题探究】 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？ 【解析】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非常小，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。 2．32 g O2、2 g H2的物质的量分别是多少？为什么标准状况下二者的体积基本是相同的？ 【解析】32 g O2和2 g H2的物质的量均为1 mol，二者所含的分子数相同，当温度和压强相同时(标准状况)，不同气体分子之间的距离相同。因此1 mol不同气体在相同条件下的体积相同，即1 mol气体在标准状况下的体积都约为22.4 L。 3．查阅资料知道，1 mol气体在0 ℃、202 kPa条件下的体积是11.2 L,1 mol气体在273 ℃、101 kPa条件下的体积是44.8 L，那么，1 mol不同气体在不同条件下的体积不一定相同。请归纳总结影响物质体积的因素有哪些？ 【解析】决定物质体积大小的因素： 归纳·总结 1．气体摩尔体积 (1)概念：单位物质的量的气体所占的体积叫作气体摩尔体积，符号为，常用的单位有L/mol(或L·mol－1)和m3/mol(或m3·mol－1)。 (2)公式：Vm＝。 2．标准状况下气体摩尔体积 3．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＝； ②气体的摩尔质量M＝＝＝22.4 L·mol－1·ρ(ρ的单位是g·L－1)； ③气体的分子数N＝n·NA＝·NA； ④气体的质量m＝n·M＝·M。 【易错点】 (1)气体摩尔体积的描述对象是气态物质，可以是单一气体，也可以是混合气体。 (2)不同温度和压强下，气体摩尔体积不同，如在0 ℃和101 kPa(通常称为标准状况)时，Vm＝22.4 L·mol－1；在25 ℃、101 kPa时，Vm＝24.5 L·mol－1。因此，在讨论气体摩尔体积时，必须注明气体所处的温度和压强。 课堂·练习 1．下列关于物质聚集状态的说法正确的是 A．固体、液体不易被压缩的原因是构成的微粒直径太大 B．不同聚集状态的物质其内部微粒之间的平均距离、作用力和运动方式各不相同 C．影响物质聚集状态的外界因素主要是温度 D．气体有固定的形状和体积 【答案】B 【解析】A．固体、液体不易被压缩的原因是粒子之间间距很小，几乎为零，故A错误； B．气体微粒间间距一般大于固体和液体微粒间间距，气体分子运动速度一般比固体和液体分子运动速度快，因此不同聚集状态的物质其内部微粒之间的平均距离、运动方式不相同，故B正确； C．影响物质聚集状态的外界因素是温度、压强，故C错误； D．压缩气体，一般来说气体体积减小，故气体没有固定的形状和体积，故D错误； 故选B。 2．下列叙述不正确的是 A．同温同压下，1mol N2 与1mol CO 可能具有不同的体积 B．同温同压下，CO2与笑气(N2O)具有相同密度 C．气体摩尔体积不一定只有在标准状况下才为22.4L·mol-1 D．标准状况下，0.2mol H2与0.8mol O2组成的混合气体，体积为22.4L 【答案】A 【解析】A．同温同压下相同物质的量的气体具有相同的体积，A错误； B．，CO2与笑气(N2O)的摩尔质量相同，ρ=，同温同压下等物质的量的CO2与N2O的体积相同、质量相同，因此密度相等，B正确； C．标准状况下气体的摩尔体积一定是22.4L·mol-1，但非标准状况下气体的摩尔体积也可能是22.4L·mol-1，C正确； D．混合气体的物质的量=0.2mol+0.8mol=1mol，，D正确； 故选A。 3．下列有关气体摩尔体积说法中正确的是 A．在非标准状况下不可能为 B．物质的量相同的两种不同气体只有在标准状况下体积才相等 C．任何气体在标准状况下的体积均为 D．一定温度和压强下，气体体积的大小由气体分子间距决定 【答案】C 【解析】A．气体摩尔体积Vm取决于温度和压强的大小，如不在标准状况下，也可能为22.4L/mol，A错误； B．气体的体积取决于温度和压强的大小，同温同压下，气体分子之间的距离相等，则气体摩尔体积相等，在同温同压下物质的量相同的两种不同气体体积也可以相等，B错误； C．气体的摩尔体积在标准状况下Vm=22.4L/mol，任何气体在标准状况下的体积均为22.4L，C正确； D．一定温度和压强下，气体分子间距一定，气体体积的大小由气体的分子数目决定，D错误； 答案选C。 考点突破 2 情境· 探究 【情境】某同学在元旦晚会上表演的化学节目为猜气球——他先在实验室中用等质量的CH4、CO2、O2、SO2分别吹出四个气球，然后在晚会的现场让同学猜测气球是用哪种气体吹起的。 【问题探究】 (1)等质量的CH4、CO2、O2、SO2的物质的量大小顺序为______________，含有的分子数大小顺序______________。 【答案】 CH4＞O2＞CO2＞SO2 CH4＞O2＞CO2＞SO2 (2)上述气球A、B、C、D依次相应的吹入的气体是什么？为什么？ 【答案】 SO2、CO2、O2、CH4。在相同的温度和压强下，等质量的SO2、CO2、O2、CH4的物质的量SO2＜CO2＜O2＜CH4故体积SO2＜CO2＜O2＜CH4。 (3)若CH4、CO2、O2、SO2的物质的量相同，则吹出的四个气球的体积大小如何？为什么？ 【答案】四个气球的体积大小相同，因为物质的量相同，气体的分子数相同，在相同条件下，体积相同。. 归纳·总结 1．阿伏加德罗定律 (1)内容 (2)解释：同温、同压下，气体粒子间的平均距离相等，故体积相同时，气体粒子数相等，其物质的量也相等。 【易错点】 (1)阿伏加德罗定律适用于任何气体，包括混合气体，但不适用于非气体。 (2)同温、同压、同体积和同分子数，“四同”共同存在，“三同定一同”。 2．阿伏加德罗定律的推论 相同条件 结论 公式 语言叙述 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 同温同容 ＝＝ 同温同容下，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，其摩尔质量与质量成正比 【易错点】 利用理想气体状态方程pV＝nRT和万能恒等式n＝＝＝之间的关系就可以推导阿伏加德罗定律及其推论(其中p为压强，V为气体的体积，R为常数，T为温度)。例如，同温同压下，两种气体的密度之比等于其摩尔质量之比，推导如下： ①pV1＝n1RT＝RT； ②pV2＝n2RT＝RT； 由①和②可得＝， 则＝＝。 课堂·练习 1．一定温度和压强下，用质量相等的四种气体吹出四个体积大小不同的气球，下列说法中不正确的是 A．气球②中装的是 B．气球①和气球③中气体分子数相等 C．气球①和气球②中原子数之比为 D．气球③和气球④中气体体积之比为 【答案】B 【分析】同温同压同质量下，气体的物质的量之比=气体分子数之比=气体体积比=其摩尔质量的反比。 【解析】A．同温同压同质量下，气体体积比与摩尔质量成反比，所以体积的大小顺序是：CH4＞O2＞CO2＞SO2，②中装的是CO2，故A正确； B．根据A的分析，④、③、②、①四个球中分别是CH4、O2、CO2、SO2，气球①和气球③中气体分子数之比等于体积之比，等于相对分子质量M的倒数之比，即为32:64=1:2，故B错误； C．气球①和气球②中气体分子数之比等于体积之比，等于M的倒数之比，即为44:64=11:16，又因为两者都是三原子分子，所以原子数之比也为11:16，则故C正确； D．气球③和气球④中气体体积比与摩尔质量成反比，即为：16:32=1:2，故D正确； 故选B。 2．在两个密闭容器中，分别充有质量相等的甲、乙两种气体，它们的温度和密度均相同。试根据甲、乙的摩尔质量(M)的关系，判断下列说法中正确的是 A．若M(甲)>M(乙)，则分子数：甲>乙 B．若M(甲)<M(乙)，则气体摩尔体积：甲>乙 C．若M(甲)<M(乙)，则气体的压强：甲>乙 D．若M(甲)>M(乙)，则气体体积：甲<乙 【答案】C 【解析】A．根据n=，若M(甲)>M(乙)，则n(甲)＜n(乙)，则气体的分子数：甲＜乙，A错误； B．根据n=，若M(甲) <M(乙)，则n(甲) >n(乙)，气体的密度、质量相等，甲、乙两种气体的体积相等，气体摩尔体积Vm=，则气体摩尔体积：甲＜乙，B错误； C．根据n=，若M(甲) <M(乙)，则n(甲) >n(乙)，气体的密度、质量相等，甲、乙两种气体的体积相等，温度相同，由PV=nRT可知，气体的压强：甲＞乙，C正确； D．气体的密度、质量相等，甲、乙两种气体的体积相等，D错误； 故选C。 3．标准状况下，等质量的①②③④，所占体积由小到大的排列顺序正确的是 A．①④②③ B．④②①③ C．②①③④ D．④③①② 【答案】A 【解析】水为液体，相同质量时体积远小于气体体积，标准状况下，气体摩尔体积为22.4L/mol，根据可知，质量相同时气体体积与气体的摩尔质量成反比，结合M(CO2)>M(O2)>M(H2)可知，标准状况下气体体积由小到大的排列顺序为①④②③，故选A。 巩固·提升 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．通常状况下的气体摩尔体积约为22.4L/mol C．标准状况下的气体摩尔体积约为22.4L D．标准状况下，1mol任何物质所占的体积都约是22.4L 【答案】A 【解析】A．单位物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积，表达式为Vm=，单位为L/mol，A正确； B．标况下气体摩尔体积是22.4L•mol-1，非标况下气体摩尔体积不一定为22.4L•mol-1，B错误； C．气体摩尔体积的单位是L/mol，即标准状况下的气体摩尔体积约为22.4L/mol，C错误； D．标准状况下，1mol任何气态物质所占的体积都约是22.4L，固体或液体的体积不为22.4L，各不相同，D错误； 故答案为：A。 2．下列关于2 mol SO2的说法中（设为阿伏加德罗常数的值），一定正确的是 A．含氧原子数为 B．体积为44.8 L C．含有个质子 D．质量为 【答案】A 【解析】A．1个SO2分子中有2个氧原子，故2mol SO2中含有氧原子数为4NA，A正确； B．2 mol SO2在标准状况下体积为44.8L，选项没有指明标准状况，B错误； C．1个SO2分子中有质子16+2×8=32个，故2 mol SO2中含有96NA个质子，C错误； D．2 mol SO2的质量为2 mol×64g/mol=128g，D错误； 本题选A。 3．在体积相同的三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体，当它们的温度与密度都相同时，这三种气体的分子数(N)从大到小的顺序是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】三种气体的体积相同，密度相同，则质量相同，由于摩尔质量M(O2)＞M(Ne)＞M(H2)，再根据可知，三者物质的量n(H2)＞n(Ne)＞n(O2)，故含有分子数目N(H2)＞N(Ne)＞N(O2)，故选：D。 4．如图是利用“手持”技术测定阳光照射不同气体温度变化曲线，其中四个容器均密闭、体积相等且初始压强均为101kPa。 下列说法错误的是 A．实验开始时，和的密度之比为8:7 B．12:30-13:30时间范围内压强最大 C．若容器的容积为22.4L，12:30时原子个数等于 D．光照相同时间，的温度变化最大，是四种气体中温室效应最显著的 【答案】C 【解析】A．根据阿伏伽德罗定律：开始时四种气体的压强相同，体积相同，则气体的物质的量相同，则气体的密度比等于气体摩尔质量之比，即和的密度之比为8:7，A正确； B．根据图示可知：12:30-13:30时间范围内CO2温度升高最大，由于开始压强相同，在则这一段时间内压强最大，B正确； C．此时气体未处于标准状况，不能用气体摩尔体积进行计算，C错误； D．根据图示可知：光照相同时间，的温度变化最大，是四种气体中温室效应最显著的，D正确； 答案选C。 5．下列叙述正确的是 ①46 g NO2和N2O4混合气体中含有原子数为3NA； ②常温常压下，1g和14g的体积相同； ③28 g CO的体积为22.4 L； ④两种物质的物质的量相同，则它们在标准状况下的体积也相同； ⑤同温同体积时，气体的物质的量越大，则压强越大； ⑥同温同压下，气体的密度与气体的摩尔质量成正比 A．①③④⑥ B．②③⑤⑥ C．①②⑤⑥ D．①③④⑥ 【答案】C 【解析】①46 g NO2和N2O4混合气体中含有1molNO2，原子数为3NA，正确； ②1g H2和14g N2的物质的量相同，相同条件下体积相同，正确； ③28 g CO在标准状况下的体积为22.4 L，错误； ④两种气体物质的物质的量相同，则它们在标准状况下的体积也相同，错误； ⑤在同温同体积时，压强比等于物质的量比，气体物质的物质的量越大，则压强越大，正确； ⑥同温同压下气体的密度比等于气体的相对分子质量比，正确； 故选C。 6．CH4是天然气的主要成分，在工农业生产、生活中扮演着重要的角色，NH3则是生产化肥和硝酸的重要原料。若在相同状况下两种气体的体积相等，试完成下表： 对比项 物质的量 质量 分子个数 原子个数 NH3∶CH4 【解析】在相同状况下，等体积的NH3和CH4的物质的量相同，故其质量之比等于摩尔质量之比，为17∶16；物质的量相同，故分子数相同，即分子个数之比为1∶1；1 mol NH3中含有4 mol原子(1 mol N＋3 mol H)，1 mol CH4中含有5 mol原子(1 mol C＋4 mol H)，物质的量相同的NH3和CH4的原子个之数比为4∶5。 【答案】1∶1　17∶16　1∶1　4∶5 2 学科网（北京）股份有限公司 $$