第二讲 气体摩尔体积、阿伏伽德罗定律 -2024-2025学年高一化学期末复习讲义（鲁科版2019必修第一册）

第二讲 气体摩尔体积、阿伏伽德罗定律 考点精编 1. 气体摩尔体积 （1）影响物质体积的因素决定物质体积大小的因数有粒子数目、粒子大小、粒子间距 ①1mol 固体物质、液体物质的体积大小的影响因素： 主要因素：粒子的直径大小 次要因素：粒子间的距离（固体物质和液体物质间的间隔很小） ②1mol 气体物质的体积影响因素： 主要因素：粒子间距离，粒子间的平均距离远大于粒子直径，温度与压强决定粒子间距离（即决定气体体积） 次要因素：粒子直径 （2）气体摩尔体积： ①定义：一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积 ②符号： ， 单位： ③当条件为：标准状况下（0℃、101kPa）、1mol 任何气体所占的体积都为 22.4L，即该 条件下，Vm=22.4L·mol－1 注意：使用 22.4L·mol－1 时应注意的问题： ①条件必须是标准状况（0℃、101kPa） ②物质必须是气体，可以是单一气体也可以是混合气体，标况下非气体的物质：乙醇、四氯化碳（CCl4)、苯、水、三氧化硫(SO3) 、氟化氢(HF)。 ③条件对气体摩尔体积的影响 ④温度和压强都影响气体的体积、不同温度和压强下，气体摩尔体积的数值可能不同。 改变温度和压强，在非标准状况下气体的气体摩尔体积也可能是 22.4L·mol－1 （3）体积、气体摩尔体积与物质的量的关系： V= ，n= ，Vm= 例题： 判断正误 1.物质的体积取决于粒子数目、粒子大小和粒子间距 （ ） 2.同温同压下，1,mol 任何物质所占有的体积均相同 （ ） 3.常温常压下，1mol 任何气体的体积约为 22.4L （ ） 4.标况下，2.24L H2O 中有 6.02×1022 个水分子 （ ） 5.常温常压下，22.4 L Cl2 中含有的分子数为 NA （ ） 6.标况下，11.2L 酒精中有 3.01×1023 个酒精分子 （ ） 2.阿伏伽德罗定律： （1） 定律：同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子 注意：①阿伏伽德罗定律适用于任何气体，可以是单一气体也可以是混合气 ②阿伏伽德罗定律的内容可归纳为“三同定一同”、“两同成比例”： 即 T、P、V、N 中任意三个量相同，另一个量一定相同；任意两个量相同，另外两个量成比例。 ③阿伏伽德罗定律中的“分子数”相同，原子数不一定相同 （2） 阿伏伽德罗定律的理论依据 定律及其推论均可由理想气体状态方程推导得到： 理想气体状态方程：PV=nRT 推导：PM=ρRT 例题： 1.计算： （1）标准状况下，11.2L CO2 的物质的量为 ，CO2 分子的数目是 （2）标准状况下，2mol H2 的体积为 ，质量为 ，氢分子个数为 （3）0.4mol 某气体的体积为 9.8L，则该气体的摩尔体积为 ，气体所处的 （填 “是”或者“不是”）条件标准状况 （3） 同温同压下，相同体积的CO2 和O2 的质量比为 判断正误： 1.4.6g NO2 和 N2O4 混合气体中，O 原子的个数为 0.2NA （ ） 2.4.6g NO2 和 N2O4 混合气体的体积为 2.24L （ ） 3.常温常压下，3.6g H2O中有0.2NA个O原子 （ ） 题型突破 题型一 物质的量相关公式的联用 1．铅笔芯的主要成分是石墨和黏土，这些物质按照不同的比例加以混和、压制，就可以制成铅笔芯。如果铅笔芯质量的一半成分是石墨，且用铅笔写一个字消耗的质量约为0.5mg。那么一个铅笔字含有的碳原子数约为（     ） A．2.5×1019个 B．2.5×1022个 C．1.25×1019个 D．1.25×1022个 2．下列说法正确的是 ①标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L ②0.5 mol H2所占体积为11.2 L ③标准状况下，1 mol H2O的体积为22.4 L ④常温常压下，28 g CO与N2的混合气体所含的原子数为2NA ⑤各种气体的气体摩尔体积都约为22.4 L·mol−1 ⑥标准状况下，体积相同的气体的分子数相同 A．①③⑤ B．④⑥ C．③④⑥ D．①④⑥ 3．下列各组物质中分子数相同的是 A．2L一氧化碳和2L二氧化碳 B．9g水和标准状况下11.2L二氧化碳 C．标准状况下1mol氧气和22.4L水 D．0.2mol氢气和4.48L氯化氢气体 4．(1)在60g 碳中含有的质子总数为 ；a mol H2SO4中含有b个氧原子，则阿伏加德罗常数可以表示为 。 (2)7.8g Na2R含有0.2mol Na+，则Na2R的摩尔质量为 ；含有R的质量为1.6g 的Na2R的物质的量为 。 (3)标准状况下，3.4g NH3的体积为 ；它与标准状况下 LH2S含有相同数目的氢原子。 题型二 阿伏伽德罗定律 1．下列有关阿伏加德罗定律的说法正确的是 A．同温同压下，相同体积的物质，其分子数一定相等 B．同温同压下，相同原子数目的O2和O3，其质量比为2：3 C．同温同压下，相同质量的C2H4和N2，其原子数目一定相等 D．同温同压下，分子数相同的气体，其体积一定相等 2．同温同压下，等质量的SO2和CO2相比较，下列叙述中正确的是 A．物质的量之比为1:1 B．体积之比为11:16 C．氧原子数之比为1:1 D．密度之比为11:16 3．下列有关阿伏伽德罗定律的说法不正确的是 A．同温同压下，相同质量的NO和C2H4（气体）体积相同 B．同温同压下，气体的密度之比等于摩尔质量之比 C．同温同压下，相同体积的H2和CO2的原子数之比为2:3 D．同温同体积的气体，若物质的量相同则压强相同 4．在相同条件下,CO和CO2混合气体密度是H2密度的16倍,则CO与CO2的质量之比为 A．11:21 B．21:11 C．1:3 D．3:1 5．同温同压下，甲容器中充满35Cl2，乙容器中充满37Cl2，下列叙述不正确的是 A．若两种气体体积相等，甲、乙两容器中气体的密度之比为35∶37 B．若两种气体体积相等，甲、乙两容器中气体分子数之比为35∶37 C．若两种气体质量相等，甲、乙两容器中气体所含质子数之比为37∶35 D．若两种气体体积相等，甲、乙两容器中气体所含中子数之比为9∶10 6．每年10月23日上午6：02到晚上6：02被誉为“摩尔日”(MoleDay)，这个时间的美式写法为6：02 10/23，外观与阿伏加德罗常数6.02×1023相似。试用物质的量的相关知识回答以下问题： (1)3.01×1023个OH-的质量为 ，含有电子的物质的量为 ，这些OH-与标准状况下 L的H2S的质量相同，和 mol含有的原子数相同。 (2)阿莫西林的分子式为C16H19N3O5S，其摩尔质量为 ，2.190g阿莫西林含有氧原子数目为 。 (3)现有4g质量分数10%的NaOH溶液中，平均 个水分子中含有一个OH-离子 (4)同温同压下，等质量的SO2和CO2相比较，密度之比为 。 (5)室温下，某容积固定的密闭容器由可移动的活塞隔成A、B两室，A室中充入H2、O2混合气体，B室充入1mol空气，此时活塞的位置如图所示。 实验测得A室混合气体的质量为34g，若将A室H2、O2的混合气体点燃，恢复原温度后，(非气体体积忽略不计)最终活塞停留的位置在刻度 处。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二讲 气体摩尔体积、阿伏伽德罗定律 考点精编 1. 气体摩尔体积 （1）影响物质体积的因素决定物质体积大小的因数有粒子数目、粒子大小、粒子间距 ①1mol 固体物质、液体物质的体积大小的影响因素： 主要因素：粒子的直径大小 次要因素：粒子间的距离（固体物质和液体物质间的间隔很小） ②1mol 气体物质的体积影响因素： 主要因素：粒子间距离，粒子间的平均距离远大于粒子直径，温度与压强决定粒子间距离（即决定气体体积） 次要因素：粒子直径 （2）气体摩尔体积： ①定义：一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积 ②符号： Vm ， 单位： L·mol－1 ③当条件为：标准状况下（0℃、101kPa）、1mol 任何气体所占的体积都为 22.4L，即该 条件下，Vm=22.4L·mol－1 注意：使用 22.4L·mol－1 时应注意的问题： ①条件必须是标准状况（0℃、101kPa） ②物质必须是气体，可以是单一气体也可以是混合气体，标况下非气体的物质：乙醇、四氯化碳（CCl4)、苯、水、三氧化硫(SO3) 、氟化氢(HF)。 ③条件对气体摩尔体积的影响 ④温度和压强都影响气体的体积、不同温度和压强下，气体摩尔体积的数值可能不同。 改变温度和压强，在非标准状况下气体的气体摩尔体积也可能是 22.4L·mol－1 （3）体积、气体摩尔体积与物质的量的关系： V= nVm ，n= ，Vm= 例题： 判断正误 1.物质的体积取决于粒子数目、粒子大小和粒子间距 （√） 2.同温同压下，1mol 任何物质所占有的体积均相同 （×） 3.常温常压下，1mol 任何气体的体积约为 22.4L （×） 4.标况下，2.24L H2O 中有 6.02×1022 个水分子 （×） 5.常温常压下，22.4 L Cl2 中含有的分子数为 NA （×） 6.标况下，11.2L 酒精中有 3.01×1023 个酒精分子 （×） 2.阿伏伽德罗定律： （1） 定律：同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子 注意：①阿伏伽德罗定律适用于任何气体，可以是单一气体也可以是混合气 ②阿伏伽德罗定律的内容可归纳为“三同定一同”、“两同成比例”： 即 T、P、V、N 中任意三个量相同，另一个量一定相同；任意两个量相同，另外两个量成比例。 ③阿伏伽德罗定律中的“分子数”相同，原子数不一定相同 （2） 阿伏伽德罗定律的理论依据 定律及其推论均可由理想气体状态方程推导得到： 理想气体状态方程：PV=nRT 推导：PM=ρRT 例题： 1.计算： （1）标准状况下，11.2L CO2 的物质的量为 0.5mol ，CO2 分子的数目是 0.5NA （2）标准状况下，2mol H2 的体积为 44.8L ，质量为 4g ，氢分子个数为 2NA （3）0.4mol 某气体的体积为 9.8L，则该气体的摩尔体积为 24.5L·mol－1 ，气体所处的条件 不是 （填 “是”或者“不是”）标准状况 （3） 同温同压下，相同体积的CO2 和O2 的质量比为 11：8 2.判断正误： 1.4.6g NO2 和 N2O4 混合气体中，O 原子的个数为 0.2NA （×） 2.4.6g NO2 和 N2O4 混合气体的体积为 2.24L （×） 3.常温常压下，3.6g H2O中有0.2NA个O原子。 （×） 题型突破 题型一 物质的量相关公式的联用 1．铅笔芯的主要成分是石墨和黏土，这些物质按照不同的比例加以混和、压制，就可以制成铅笔芯。如果铅笔芯质量的一半成分是石墨，且用铅笔写一个字消耗的质量约为0.5mg。那么一个铅笔字含有的碳原子数约为（     ） A．2.5×1019个 B．2.5×1022个 C．1.25×1019个 D．1.25×1022个 【答案】C 【详解】铅笔芯质量的一半成分是石墨，用铅笔写一个字消耗的质量约为0.5mg，则一个铅笔字含有的碳的质量为0.25mg，所以一个铅笔字含有的碳的物质的量为： n（C）= 2.5×10－4g÷12g/mol= ×10－4mol，所以含有的碳原子数目为：×10－4mol×6.02×1023mol－1=1.25×1019个，故答案选C。 2．下列说法正确的是 ①标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L ②0.5 mol H2所占体积为11.2 L ③标准状况下，1 mol H2O的体积为22.4 L ④常温常压下，28 g CO与N2的混合气体所含的原子数为2NA ⑤各种气体的气体摩尔体积都约为22.4 L·mol−1 ⑥标准状况下，体积相同的气体的分子数相同 A．①③⑤ B．④⑥ C．③④⑥ D．①④⑥ 【答案】B 【详解】①标准状况下，6.02×1023个分子为1mol，但该物质不一定是气体，故占有的体积不一定是22.4L，故①错误； ②氢气所处的状态不一定是标准化状况，气体摩尔体积不一定是22.4L/mol，0.5mol H2所占体积不一定为11.2L，故②错误； ③标准化状况下，水是液体，1mol水的体积不是22.4L，故③错误； ④28g CO与N2的混合气体为1mol，二者都是双原子分子，所含的原子数为2NA，故④正确； ⑤影响气体摩尔体积的因素有温度、压强，气体所处的状态不确定，各气体的气体摩尔体积不一定是22.4L/mol，故⑤错误； ⑥同温同压下，体积相同，含有的分子数目相同，故⑥正确； 故选B。 3．下列各组物质中分子数相同的是 A．2L一氧化碳和2L二氧化碳 B．9g水和标准状况下11.2L二氧化碳 C．标准状况下1mol氧气和22.4L水 D．0.2mol氢气和4.48L氯化氢气体 【答案】B 【详解】A．由于温度和压强不清楚，因此2L一氧化碳和2L二氧化碳的物质的量不一定相等，因此两者分子数不相同，故A不符合题意； B．9g水物质的量为0.5mol，标准状况下11.2L二氧化碳物质的量为0.5mol，两者分子数相同，故B符合题意； C．标准状况下22.4L水的物质的量不是1mol，准状况下1mol氧气和22.4L水，两者分子数不相同没反应C不符合题意； D．由于不清楚是否为标准状况，因此4.48L氯化氢气体物质的量不一定是0.2mol，0.2mol氢气和4.48L氯化氢气体，两者分子数不一定相同，故D不符合题意。 综上所述，答案为B。 4．(1)在60g 碳中含有的质子总数为 ；a mol H2SO4中含有b个氧原子，则阿伏加德罗常数可以表示为 。 (2)7.8g Na2R含有0.2mol Na+，则Na2R的摩尔质量为 ；含有R的质量为1.6g 的Na2R的物质的量为 。 (3)标准状况下，3.4g NH3的体积为 ；它与标准状况下 LH2S含有相同数目的氢原子。 【答案】 30NA b/4a 78 g/mol 0.05 mol 4.48L 6.72L 【详解】(1)C的质子数为6，60gC的物质的量为5mol，所以质子的物质的量为30mol；amolH2SO4中含4amolO，根据公式N=n×NA，确定结果。 (2)利用公式n=m/M，解题。 (3)利用公式V=n×Vm，结合NH3的构成解题。 题型二 阿伏伽德罗定律 1．下列有关阿伏加德罗定律的说法正确的是 A．同温同压下，相同体积的物质，其分子数一定相等 B．同温同压下，相同原子数目的O2和O3，其质量比为2：3 C．同温同压下，相同质量的C2H4和N2，其原子数目一定相等 D．同温同压下，分子数相同的气体，其体积一定相等 【答案】D 【详解】A．阿伏加德罗定律只适用于气体，同温同压下，相同体积的气体的分子数一定相等，如果是液体和固体，则分子数不相等，故A错误； B．O2和O3的最简式相同，都为O，则相同原子数目的O2和O3的质量比为1：1，故B错误； C．乙烯和氮气的摩尔质量相同，原子个数不同，则同温同压下，相同质量的C2H4和N2的物质的量相等，原子数目不相等，故C错误； D．由阿伏加德罗定律可知，同温同压下，分子数相同的气体的物质的量相等，气体的体积一定相等，故D正确； 故选D。 2．同温同压下，等质量的SO2和CO2相比较，下列叙述中正确的是 A．物质的量之比为1:1 B．体积之比为11:16 C．氧原子数之比为1:1 D．密度之比为11:16 【答案】B 【详解】A．等质量的SO2和CO2，设质量均为m，物质的量之比 = : = 11：16， A项错误； B．同温同压下，SO2和CO2的体积之比等于其物质的量之比 = 11：16，B项正确； C．氧原子数目之比等于分子的物质的量之比，等质量的SO2和CO2含有分子数目之比=11：16，C项错误； D．同温同压下，SO2和CO2的密度之比等于其相对分子质量之比= 64：44 = 16：11，D项错误； 答案选B。 【点睛】本题侧重考查阿伏伽德罗定律的推论及应用。D项是推论之一，结合理想气体状态方程PV = nRT，结合V = ，n = 推出，PM = RT，进而得出同温同压下，气体密度之比等于其摩尔质量之比，在数值上等于相对分子质量之比。 3．下列有关阿伏伽德罗定律的说法不正确的是 A．同温同压下，相同质量的NO和C2H4（气体）体积相同 B．同温同压下，气体的密度之比等于摩尔质量之比 C．同温同压下，相同体积的H2和CO2的原子数之比为2:3 D．同温同体积的气体，若物质的量相同则压强相同 【答案】A 【详解】A、NO和C2H4的摩尔质量不相等，质量相同，但物质的量不相等，所以体积不相等，错误； B、根据密度="M/" Vm,同温同压下，Vm相同，气体的密度之比等于它们的摩尔质量之比，正确； C、同温同压下，相同体积的任何气体具有相同的分子数，分子数相同的H2和CO2的原子数之比为2:3，正确； D、同温同体积的气体，物质的量与压强成正比，正确。 【点睛】阿伏加德罗定律同温同压下，相同体积的任何气体含有相同的分子数，称为阿伏加德罗定律。气体的体积是指所含分子占据的空间，通常条件下，气体分子间的平均距离约为分子直径的10倍，因此，当气体所含分子数确定后，气体的体积主要决定于分子间的平均距离而不是分子本身的大小。 推论： （1）同温同压下，V1/V2=n1/n2 （2）同温同体积时，p1/p2=n1/n2=N1/N2 （3）同温同压等质量时，V1/V2=M2/M1 （4）同温同压同体积时，M1/M2=ρ1/ρ2，熟练应用才能解答该题。 4．在相同条件下,CO和CO2混合气体密度是H2密度的16倍,则CO与CO2的质量之比为 A．11:21 B．21:11 C．1:3 D．3:1 【答案】B 【详解】在标准状况下，CO和CO2混合气体的密度是相同条件下H2密度的16倍，所以混合气体的平均相对分子质量是16×2=32，设混合物中CO和CO2物质的量分别为xmol，ymol，所以 =32，x+y=1mol，所以x=0.75mol，y=0.25mol，其中CO所占的质量为0.75mol×28g·mol－1=21g，CO2所占的质量为0.25mol×44g·mol－1=11g．则CO与CO2的质量之比为21:11 。 5．同温同压下，甲容器中充满35Cl2，乙容器中充满37Cl2，下列叙述不正确的是 A．若两种气体体积相等，甲、乙两容器中气体的密度之比为35∶37 B．若两种气体体积相等，甲、乙两容器中气体分子数之比为35∶37 C．若两种气体质量相等，甲、乙两容器中气体所含质子数之比为37∶35 D．若两种气体体积相等，甲、乙两容器中气体所含中子数之比为9∶10 【答案】B 【详解】35Cl2的相对分子质量为70，37Cl2的相对分子质量为74。 A．同温同压下，若两种气体体积相等，由n==可得ρ==，密度与摩尔质量呈正比，甲、乙两容器中气体的密度之比为35∶37，故A正确； B．同温同压下，由n==可知体积与分子数呈正比，若两种气体体积相等，则甲、乙两容器中气体分子数之比为1∶1，故B错误； C．若两种气体质量相等，由n=可知，气体的物质的量与摩尔质量呈反比，则甲、乙两容器中气体的物质的量之比为37∶35，因都由Cl元素组成，则所含质子数之比为37∶35，故C正确； D．同温同压下，若两种气体体积相等，则两种容器的气体的物质的量相等，甲、乙两容器中气体所含中子数之比为(35−17)×2∶(37−17)×2=9∶10，故D正确； 答案选B。 6．每年10月23日上午6：02到晚上6：02被誉为“摩尔日”(MoleDay)，这个时间的美式写法为6：02 10/23，外观与阿伏加德罗常数6.02×1023相似。试用物质的量的相关知识回答以下问题： (1)3.01×1023个OH-的质量为 ，含有电子的物质的量为 ，这些OH-与标准状况下 L的H2S的质量相同，和 mol含有的原子数相同。 (2)阿莫西林的分子式为C16H19N3O5S，其摩尔质量为 ，2.190g阿莫西林含有氧原子数目为 。 (3)现有4g质量分数10%的NaOH溶液中，平均 个水分子中含有一个OH-离子 (4)同温同压下，等质量的SO2和CO2相比较，密度之比为 。 (5)室温下，某容积固定的密闭容器由可移动的活塞隔成A、B两室，A室中充入H2、O2混合气体，B室充入1mol空气，此时活塞的位置如图所示。 实验测得A室混合气体的质量为34g，若将A室H2、O2的混合气体点燃，恢复原温度后，(非气体体积忽略不计)最终活塞停留的位置在刻度 处。 【答案】(1) 8.5g 5mol 5.6 0.25 (2) 365g/mol 1.806×1022 (3)20 (4)16：11 (5)2 【详解】（1）根据，所以，每一个氢氧根含有电子数为个，含有电子的物质的量为。，则，。含有原子的物质的量为，。故答案为：8.5g；5mol；5.6；0.25。 （2）摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量，数据上等于其相对分子质量（或相对原子质量），所以阿莫西林的摩尔质量为，阿莫西林含有氧原子数目为：。故答案为：；。 （3）4g质量分数10%的NaOH溶液中，溶液质量为4g，溶质NaOH质量为4g×10%=0.4g，NaOH物质的量为0.01mol，水的质量为3.6g，其物质的量为0.2mol，水分子与氢氧根物质的量之比为0.2mol:0.01mol=20: 1，根据分子数之比等于物质的量之比，因此平均20个水分子中含有一个氢氧根离子。故答案为：20。 （4）根据阿伏加德罗定律，气体的密度与气体的摩尔质量成正比，则SO2和CO2的密度之比为：。故答案为：。 （5）实验测得室混合气体的质量为，设室氢气、氧气物质的量分别为、,则,，解得，，若将室氢气和氧气的混合气体点燃，根据，则恢复原温度后，还有气体，再根据阿伏加德罗定律，则和室的体积比为，因此最终活塞停留的位置在刻度处；故答案为：。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$