05 第1章 第3节 第2课时 气体摩尔体积(基础课)-【名师导航】2024-2025学年高中化学必修第一册同步讲义(鲁科版)

第2课时　气体摩尔体积(基础课) 素养 目标 1．通过对1 mol气体的体积的交流研讨，理解气体摩尔体积的概念及与物质的量、气体体积之间的关系。 2．通过对相同状况下不同气体的体积的研究，理解阿伏加德罗定律及推论，并能解决实际问题。 初高 衔接 物质三态变化的实质是构成物质微粒间距离的变化 一、物质体积的影响因素 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)一定温度、压强下，气体体积由其分子的大小和数目决定。 (　　) (2)固态物质和液态物质的体积决定于粒子大小和粒子数目。 (　　) (3)同温同压下，若两种气体所占体积不同，其主要原因是气体分子间平均距离不同。 (　　) [答案]　(1)×　(2)√　(3)× 二、气体摩尔体积 1．气体摩尔体积 (1)概念：在一定的温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积。 (2)符号：Vm。 (3)单位：L·mol-1或m3·mol-1。 (4)物质的量、气体的体积与气体摩尔体积之间的关系：n＝或者V＝nVm。 2．标准状况下的气体摩尔体积 (1)标准状况的含义：温度为0 ℃、压强为101 kPa。 (2)标准状况下气体的摩尔体积约为22.4 L·mol-1。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)1 mol任何气体的体积都为22.4 L。 (　　) (2)1 mol任何物质在标准状况下所占的体积都为22.4 L。 (　　) (3)标准状况下，H2的气体摩尔体积是22.4 L。 (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)× 三、阿伏加德罗定律 1．内容：在同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。 2．内容总结：“三同”定“一同” 气体摩尔体积的理解与相关计算 [问题1]　气体摩尔体积的适用范围是气体，是否必须为纯净的气体？ 提示：不是。气体摩尔体积的适用范围是气体，可以是单一气体，也可以是混合气体，并且混合气体中气体之间不能发生化学反应。如标准状况下和0.8 mol N2组成的混合气体的体积约为22.4 L。 [问题2]　当1 mol气体的体积为22.4 L时，能否说明该气体一定处于标准状况？ 提示：不能。标准状况下，1 mol气体的体积约为22.4 L，但1 mol气体的体积为22.4 L时，并不一定说明该气体处于标准状况下，比如适当的升高温度(气体膨胀)、增大压强(压缩气体)，也能使1 mol气体的体积变为22.4 L。 [问题3]　标准状况下，1 000 L汽车尾气的物质的量约为多少？ 提示：n＝＝≈44.6 mol。 1．正确理解气体摩尔体积 。 (1)条件：标准状况，即0 ℃、101 kPa。 (2)标准：1 mol，即分子数为6.02×1023。 (3)对象：气体，可为单一气体，也可为混合气体。 (4)数值：约为22.4 L，非精确值。 2．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＝Vm·ρ＝22.4 L·mol-1·ρ； ③气体的分子数N＝n·NA＝·NA； ④气体的质量m＝n·M＝·M。 1．下列说法正确的是(　　) A．0.5 mol H2所占的体积为11.2 L B．标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L C．标准状况下，1 mol酒精的体积约为22.4 L D．标准状况下，28 g N2体积约是22.4 L D　[A项中没有说明是否在标准状况下，故0.5 mol H2的体积不一定为11.2 L；B项中没有说明微粒的状态，若该微粒为固态或液态，标准状况下1 mol分子所占体积不是22.4 L；C项中标准状况下酒精不是气态；D项中N2的摩尔质量为28 g·mol-1，28 g N2为1 mol，故标准状况下体积约为22.4 L。] 2．(1)标准状况下，33.6 L氧气的物质的量为______mol；标准状况下，2 mol氢气的体积为________L。 (2)标准状况下，6 g氢气的体积为_________________L； 标准状况下，体积为11.2 L的CO2的质量为________g。 (3)标准状况下，11.2 L氯气的分子数目是______；标准状况下，1.204×1023个氧气分子的体积是________L。 (4)标准状况下，某气体的密度为1.25 g·L-1，则其摩尔质量为________g·mol-1。 [解析]　(1)n＝＝＝1.5 mol；V＝＝2 mol×22.4 L·mol-1＝44.8 L。(2)V＝nVm＝Vm＝×22.4 L·mol-1＝67.2 L；m＝nM＝M＝×44 g·mol-1＝22 g。(3)N＝nNA＝·NA＝×6.02×1023mol-1＝3.01×1023；V＝＝Vm＝×22.4 L·mol-1＝4.48 L。(4)M＝ρVm＝＝28 g·mol-1。 [答案]　(1)1.5　44.8　(2)67.2　22　(3)3.01×1023　4.48　(4)28 摩尔质量的计算方法 (1)已知任意状态物质的质量与物质的量时：M＝(定义式)。 (2)已知一个分子的质量时：M＝m(分子)×NA。 (3)已知某气体在标况下的密度时：M＝ρ×22.4 L·mol-1。 阿伏加德罗定律及其推论 东东买回一瓶可乐，瓶子硬硬的，打开喝了几口，瓶子就变得有点软，盖上盖子，不久瓶子又变硬了，东东的好友小雪解释说这是瓶内的CO2造成的，可以用阿伏加德罗定律进行解释。 [问题1]　小雪的解释对吗？阿伏加德罗定律的内容是什么？ 提示：小雪的解释正确，可乐瓶体积不变，气体增多，压强增大。阿伏加德罗定律的内容是同温、同压下，相同体积的任何气体都含有相同的分子数。 [问题2]　两种气体体积相同，所含的分子数一定相同吗？ 提示：不一定，因为气体体积受温度和压强的影响，若温度和压强不同，体积相同的两种气体的物质的量不一定相同，故所含的分子数也不一定相同。 [问题3]　标准状况下，对于相同质量的N2O和CO2，体积之比是多少？密度之比是多少？ 提示：N2O和CO2的摩尔质量相等，都是44 g·mol-1，质量相等的两种气体物质的量相等，标准状况下，体积之比是1∶1，根据阿伏加德罗定律的推论：同温同压下，气体的密度之比等于摩尔质量之比，则密度之比是1∶1。 阿伏加德罗定律及其推论 条件 结论 公式 语言叙述 T、p相同 ＝ 在同温、同压下，气体的体积与物质的量成正比 T、V相同 ＝ 在同一温度下，体积相同的气体，压强与其物质的量成正比 T、p、m相同 ＝ 同温、同压下，相同质量的气体的体积与其摩尔质量成反比 T、p相同 ＝ 同温、同压下，气体的密度与其摩尔质量(或相对分子质量)成正比 1．等质量的甲烷与氨气相比较，下列结论中错误的是(　　) A．两种气体的分子数之比为17∶16 B．同温同压下，两种气体的体积之比为17∶16 C．两种气体的氢原子个数之比为17∶12 D．同温同压下，两种气体的密度之比为17∶16 D　[等质量的甲烷与氨气的物质的量之比为17∶16，则两种气体的分子数之比为17∶16；同温同压下，气体体积之比等于物质的量之比，则两种气体的体积之比为17∶16；两者的物质的量之比为17∶16，则氢原子个数之比为(17×4)∶(16×3)＝17∶12；同温同压下，气体密度之比等于摩尔质量之比，为16∶17；故选D。] 2．同温同压下，同体积的N2和SO2分子数之比为________，物质的量之比为________，原子总数之比为________________，摩尔质量之比为________，质量之比为________，密度之比为________。 [解析]　根据阿伏加德罗定律知：同温同压下，同体积的N2和SO2具有相同的分子数，故＝；＝＝；二者原子数之比为＝；＝＝；＝＝；＝＝。 [答案]　1∶1　1∶1　2∶3　7∶16　7∶16　7∶16 1．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是(　　) A．非标准状况下，1 mol NH3的体积不可能是22.4 L B．含有NA个氦原子的氦气在标准状况下的体积为11.2 L C．11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA D．标准状况下，11.2 L H2中含有的分子数为0.5NA D　[改变温度与压强，在非标准状况下，1 mol NH3的体积也可能是22.4 L，A项错误。氦气为单原子分子，故含有NA个氦原子的氦气的物质的量为1 mol，在标准状况下的体积为22.4 L，B项错误。未指明气体所处状态，不能确定11.2 L Cl2的物质的量，C项错误。标准状况下，11.2 L H2的物质的量为0.5 mol，D项正确。] 2．同温同压下的1 mol H2和1 mol O2，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 B　[同温同压下，1 mol H2和1 mol O2具有相同的分子数、原子数和体积，但质量不同。] 3．在标准状况下，2.8 g CO、0.2 mol O2和0.7 mol N2混合气体的体积约为(　　) A．2.24 L　　　　　　 B．22.4 L C．1.12 L D．无法计算 B　[n(CO)＝＝0.1 mol，混合气体的物质的量为(0.1＋0.2＋0.7)mol＝1 mol，在标准状况下的体积约为22.4 L。] 4．瓦斯中甲烷与氧气的质量比为1∶4时极易发生爆炸，此时甲烷与氧气的体积比为(　　) A．1∶4 B．1∶2 C．1∶1 D．2∶1 B　[甲烷与氧气的质量比为1∶4，令甲烷与氧气的质量分别为1 g、4 g，则：1 g甲烷的物质的量为＝ mol，4 g氧气的物质的量为＝ mol，同温同压下，甲烷与氧气的体积之比等于物质的量之比为 mol∶ mol＝1∶2。] 5．请回答下列问题。 (1)同温同压下，等物质的量的两种气体SO2和CO2，分子个数之比为________；氧原子个数之比为________；密度之比为________；相同条件下的体积之比为________。 (2)标准状况下，1.7 g NH3的体积为______L，它与标准状况下________L H2S含有相同数目的氢原子。 (3)某气态氧化物的化学式为RO2，在标准状况下，1.28 g该氧化物的体积为448 mL，则该氧化物的摩尔质量为________，R的相对原子质量为________。 [解析]　(1)SO2和CO2的物质的量相等，则其分子数之比为1∶1；氧原子数之比为1∶1；密度之比等于摩尔质量之比，故为64∶44＝16∶11；相同条件下的体积之比等于物质的量之比，为1∶1。(2)1.7 g NH3的物质的量为＝0.1 mol，在标准状况下的体积为0.1 mol×22.4 L·mol-1＝2.24 L，0.1 mol NH3中含有0.3 mol H，与0.15 mol H2S含有相同数目的氢原子，标准状况下0.15 mol H2S的体积为0.15 mol×22.4 L·mol-1＝3.36 L。(3)在标准状况下，1.28 g该氧化物的体积为448 mL，其物质的量为＝0.02 mol，摩尔质量为＝64 g·mol-1，则R的相对原子质量为64－16×2＝32。 [答案]　(1)1∶1 　1∶1　16∶11　1∶1　 (2)2.24　3.36　(3)64 g·mol-1　32 课时分层作业(五)　气体摩尔体积 (选择题只有一个选项符合题目要求) 1．已知三种因素：①所含微粒数　②微粒大小 ③微粒间的平均距离，其中对气态物质体积有显著影响的正确组合是(　　) A．②③　　　　　　　　 B．①② C．①②③ D．①③ D　[气态物质微粒之间的平均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．下列物质的体积约为22.4 L的是(　　) A．标准状况下，44 g CO2 B．1 L 1 mol·L-1的食盐水 C．标准状况下，1 mol H2O D．含有NA个分子的N2 [答案]　A 3．在标准状况下，与12 g H2的体积相等的N2的(　　) A．质量为12 g B．物质的量为6 mol C．体积为22.4 L·mol-1 D．物质的量为12 mol B　[在标准状况下，任何气体的摩尔体积约22.4 L·mol-1，体积相等时，气体的物质的量也相等。的物质的量是6 mol，因此氮气的物质的量是6 mol。6 mol N2的质量：6 mol×28 g·mol-1＝168 g，6 mol H2或6 mol N2在标准状况下的体积约为22.4 L·mol-1×6 mol＝134.4 L。] 4．下列关于气体摩尔体积的说法中，正确的是(　　) A．1 mol O2和1 mol N2所占的体积都约为22.4 L B．若1 mol CH4的体积约为22.4 L，则一定处于标准状况 C．在标准状况下，1 mol H2O的体积约为22.4 L D．在标准状况下，11.2 L N2中含有1 mol N原子 D　[在标准状况下1 mol O2和1 mol N2所占的体积都约为22.4 L，题中未说明两种气体的状态，无法计算体积，故A错误；若1 mol CH4的体积约为22.4 L，气体所处的条件可能是标准状况，也可能是非标准状况，故B错误；在标准状况下，H2O的状态不是气体，因此不能使用气体摩尔体积计算体积，故C错误；在标准状况下，气体摩尔体积是22.4 L·mol-1，则11.2 L N2的物质的量是0.5 mol，由于1个N2分子中含有2个N原子，所以0.5 mol N2中含有1 mol N原子，故D正确。] 5．取五个相同的气球，同温同压下分别充入CO和以下四种混合气体，吹出体积相等的状况，如图所示。则A、B、C、D四个气球内，与CO所含原子数一定相等的是(　　) C　[设气球中CO的物质的量为1 mol。A项，含有HCl和O3，1 mol混合气体含有的原子的物质的量大于2 mol，错误；B项，含有H2和NH3，1 mol该混合气体含有的原子的物质的量大于2 mol，错误；C项，含有N2和O2，都为双原子分子，则1 mol混合气体含有2 mol原子，正确；D项，含有He和NO2，二者的物质的量比为1∶1时才符合题意，错误。] 6．一种气体的质量是14.2 g，在标准状况下的体积为4.48 L，则该气体的摩尔质量是(　　) A．28.4 B．71 C．28.4 g·mol-1 D．71 g·mol-1 D　[该气体在标准状况下的体积为4.48 L，则其物质的量为＝0.2 mol，又知气体的质量是14.2 g，则其摩尔质量为＝71 g·mol-1。] 7．下列说法一定正确的是(　　) A．1 mol气体的体积约为22.4 L B．25 ℃、101 kPa下，44.8 L H2的物质的量小于2 mol C．标准状况下，任何气体的体积都约为22.4 L D．同温同压下，相同体积的两种气体O2和O3所含的原子数之比为1∶1 B　[未指明气体所处的温度和压强，不能确定1 mol气体的体积，A错误；温度升高，气体分子之间平均距离增大，气体摩尔体积增大，故25 ℃、101 kPa下，44.8 L H2的物质的量小于2 mol，B正确；未指明标准状况下气体的物质的量，不能确定其体积，只有1 mol气体的体积才是22.4 L，C错误；同温同压下，相同体积的两种气体O2和O3的物质的量相等，则所含原子数之比为2∶3，D错误。] 8．同温同压下，a g甲气体和2a g乙气体所占体积之比为1∶2，根据阿伏加德罗定律判断，下列叙述不正确的是(　　) A．同温同压下甲和乙的密度之比为1∶1 B．甲与乙的相对分子质量之比为1∶1 C．同温同体积条件下等质量的甲和乙的压强之比为1∶1 D．等质量的甲和乙中的原子数之比一定为1∶1 D　[同温同压下，气体摩尔体积相同，a g甲气体和2a g乙气体所占的体积之比为1∶2，根据ρ＝知，其密度相同，A正确；根据m＝nM＝知，二者的相对分子质量之比为1∶1，B正确；同温同体积条件下，气体压强与其摩尔质量成反比，因为二者摩尔质量相同，所以等质量的甲和乙压强相同，C正确；等质量的两种气体的物质的量相同，但分子的构成未知，所以无法判断原子个数是否相同，D错误。] 9．(1)标准状况下，含有1.5 mol H2和的混合气体所占体积约是________。 (2)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________________。 (3)某常见气体在标准状况下的密度为1.25 g·L-1。 ①该气体的相对分子质量为________。 ②若该气体的分子式为A2型，其名称为________。 若该气体的分子式为AB型，其名称为________。 [答案]　(1)44.8 L　(2)2 mol　44.8 L　1.204×1024　(3)①28　②氮气　一氧化碳 (选择题有一个或两个选项符合题目要求) 10．(素养题)下列示意图中，白球代表氢原子，黑球代表氦原子，方框代表容器，容器中间有一个可以上下滑动的隔板(其质量忽略不计)。其中能表示等质量的氢气与氦气的是(　　) A　[等质量的He与H2的物质的量之比为1∶2，则H2的体积是He的2倍，H2的分子个数是He的2倍，且氢气为双原子分子，而He为单原子分子。] 11．NA表示阿伏加德罗常数的值。下列有关混合物的说法不正确的是(　　) A．28 g N2和CO混合气体的分子数一定为2NA B．3.36 L CO2和N2O混合气体的物质的量一定为0.15 mol C．分子数为3.01×1023的CH4和NH3的混合气体的物质的量为0.5 mol D．含1 mol氧原子的O2和O3的混合气体的质量为16 g AB　[N2和CO的摩尔质量均为28 g·mol-1，28 g N2和CO的混合物的物质的量为1 mol，其分子数为NA，A选项不正确；由于温度与压强未确定，故3.36 L CO2和N2O混合气体的物质的量不一定为0.15 mol，B选项不正确；由n＝可知，分子数为3.01×1023的CH4和NH3的混合气体的物质的量为0.5 mol，C选项正确；由m＝n·M可知含1 mol氧原子的O2和O3的混合气体的质量为16 g，D选项正确。] 12．设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　) A．分子总数为NA的NO2和CO2的混合气体中含有的氧原子数为NA B．1 mol NaCl中所含电子总数为28NA C．46 g NO2和N2O4的混合气体中含有的原子总数为3NA D．常温常压下，22.4 L CO2中含有的CO2分子数为NA BC　[1 mol NaCl中所含电子总数为28NA，B项正确；46 g NO2中所含的原子总数为3NA，46 g N2O4中所含的原子总数也为3NA，则46 g NO2和N2O4的混合气体中所含的原子总数为3NA，C项正确；常温常压下，22.4 L CO2的物质的量小于1 mol，D项不正确。] 13．同温同压下，等质量的SO2气体和SO3气体相比较，下列叙述中正确的是(　　) A．密度之比为4∶5 B．物质的量之比为4∶5 C．体积之比为1∶1 D．原子数之比为3∶4 A　[根据＝＝＝，A正确；＝＝＝＝，B错误；＝＝，C错误；原子数之比为＝，D错误。] 14．现有C2H4(乙烯)和O2两种气体。 (1)两者的质量相等时，在标准状况下，①体积比为______，②密度比为________，③分子数比为________。 (2)在相同状况下，当两者体积相同时，①质量比为_________，②密度比为_________，③分子数比为________。 (3)两者的物质的量相同时，①体积比为________，②密度比为________，③质量比为________。 [解析]　利用公式n＝，V＝n·Vm，ρ＝，N＝n·NA可以推导n、m、V与ρ等物理量之间的关系，得出答案。 [答案]　(1)①8∶7　②7∶8　③8∶7　(2)①7∶8　②7∶8　③1∶1　(3)①1∶1　②7∶8　 ③7∶8 15．(1)标准状况下，1.92 g某气体的体积为672 mL，则此气体的相对分子质量为________。 (2)在25 ℃、101 kPa的条件下，同质量的CH4和A气体的体积之比是15∶8，则A的摩尔质量为________。 (3)两个相同容积的密闭容器X、Y，在25 ℃下，X中充入a g A气体，Y中充入a g CH4气体，X与Y内的压强之比是4∶11，则A的摩尔质量为________。 (4)相同条件下，体积比为a∶b和质量比为a∶b的H2和O2的两种混合气体，其平均摩尔质量分别是________和________。 (5)在标准状况下，CO和CO2的混合气体共39.2 L，其质量为61 g，则两种气体的物质的量之和为________mol，CO的质量分数为________(保留三位有效数字)。 [解析]　(1)标准状况下，672 mL气体的物质的量为0.03 mol，气体的摩尔质量为1.92 g÷0.03 mol＝64 g·mol-1，则该气体的相对分子质量为64。 (2)在同温同压时，气体体积之比等于其物质的量之比，即15∶8＝∶，计算得出M(A)＝30 g·mol-1。 (3)在T、V相同时，压强之比等于物质的量之比，即4∶11＝∶，计算得出M(A)＝44 g·mol-1。 (4)平均摩尔质量为＝，相同条件下，氢气和氧气的体积比为a∶b，则二者的物质的量之比为a∶b，二者平均摩尔质量为g·mol-1；质量比为a∶b的H2和O2的混合气体，物质的量之比为∶＝16a∶b，平均摩尔质量为 g·mol-1＝ g·mol-1。 (5)标准状况下39.2 L CO和CO2的混合气体的物质的量为＝1.75 mol，设混合气体中CO和CO2的物质的量分别为x、y，则 ，计算得出x＝1 mol，y＝0.75 mol，即混合气体中CO为1 mol，二氧化碳为0.75 mol，1 mol CO的质量为28 g·mol-1×1 mol＝28 g，则混合气体中CO的质量分数为×100%≈45.9%。 [答案]　(1)64　(2)30 g·mol-1　(3)44 g·mol-1　(4) g·mol-1　 g·mol-1　(5)1.75　45.9% 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$