第2章 第3节 第2课时 气体摩尔体积-【创新教程】2025-2026学年高中化学必修第一册五维课堂同步课件PPT（人教版2019）

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(6)同温同压下，相同物质的量的气体的体积相同。( √ ) (7)0.5 mol N2和0.5 mol H2的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L。( √ ) 气体摩尔体积及相关计算 1．标准状况下的气体摩尔体积 (1)1个条件：必须为标准状况。非标准状况下，1 mol气体的体积不一定是22.4 L。因此在使用气体摩尔体积时，一定要看清气体所处的状态。 (2)1种状态：必须为气体。如水、酒精、CCl4等物质在标准状况下不是气体。 (3)2个数据：“1 mol”“约22.4 L”。 2．气体摩尔体积的适用范围 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，如0.2 mol H2与0.8 mol O2的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L。需要注意的是混合气体中气体之间不能发生化学反应。 3．气体摩尔体积的计算 ①气体的物质的量n＝eq \f(V,Vm) ②气体的密度ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(m,n·Vm)＝eq \f(M,Vm) ③气体的分子数N＝n·NA＝eq \f(V,Vm)·NA。 ④气体的质量m＝n·M＝eq \f(V,Vm)·M。 ◆[典例示范] [例1]　下列说法正确的是(　　) A．在常温常压下，11.2 L N2含有的分子数为0.5NA B．标准状况下，22.4 L H2和O2的混合气体所含分子数为NA C．标准状况下，18 g H2O的体积是22.4 L D．1 mol SO2的体积是22.4 L [思维建模]　解答关于气体摩尔体积正误判断的思路如下： [解析]　常温常压下的气体摩尔体积大于22.4 L·mol－1，N2分子数小于0.5 NA，A错误；标准状况下，1 mol任何气体的体积都约为22.4 L，其分子数为NA，B正确；标准状况下，H2O为非气体，C错误；未指明标准状况，D错误。 [答案]　B ◆[学以致用] 1．(1)标准状况下，33.6 L Cl2的物质的量是　________　 mol,16 g O2所占体积是　________　L； (2)标准状况下，含有1 mol Cl2和1.5 mol O2的混合气体所占体积是　________　L。 [思维建模]　解答关于气体体积的计算问题的思路如下： 题目条件eq \f(求出,)气体的物质的量代入公式求解 [解析]　(1)标准状况下，n＝eq \f(VCl2,Vm)＝eq \f(33.6 L,22.4 L·mol－1)＝1.5 mol，V(O2)＝n·Vm＝eq \f(m,M)·Vm＝eq \f(16 g,32 g·mol－1)×22.4 L·mol－1＝0.5 mol×22.4 L·mol－1＝11.2 L； (2)同温同压下的混合气体体积等于各成分气体体积之和，所以V(混)＝V(Cl2)＋V(O2)＝1 mol×22.4 L·mol－1＋1.5 mol×22.4 L·mol－1＝56 L。 答案：(1)1.5　11.2　(2)56 阿伏加德罗定律及其推论 1．阿伏加德罗定律 (1)内容：同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。 (2)适用范围：阿伏加德罗定律及其推论适用于气体，可以是单一气体，也可以是混合气体，对固体和液体不适用。 (3)“三同定一同”规律：同温、同压、同体积、同分子数中只要有“三同”，则必有“第四同”。 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 eq \f(V1,V2)＝eq \f(n1,n2)＝eq \f(N1,N2) 同温同压下，体积比等于物质的量之比，等于粒子数之比 同温同容 eq \f(p1,p2)＝eq \f(n1,n2)＝eq \f(N1,N2) 同温同容下，压强比等于物质的量之比，等于粒子数之比 同温同物质的量 eq \f(p1,p2)＝eq \f(V2,V1) 同温同物质的量下，压强比等于体积的反比 同温同压 eq \f(ρ1,ρ2)＝eq \f(M1,M2) 同温同压下，密度比等于摩尔质量之比 同温同压同体积 eq \f(m1,m2)＝eq \f(M1,M2) 同温同压下，体积相同的气体，其摩尔质量与质量成正比 [规律方法]　正确理解阿伏加德罗定律的应用 (1)阿伏加德罗定律的适用对象是气体(单一气体或混合气体)，不适用于液体或固体。 (2)“三同”定“一同”。 同温、同压、同体积和同分子数，四“同”共同存在，相互制约，只要有三“同”成立，则另一“同”就必定成立。 (3)“二同”定比例。温度、压强、气体体积、气体物质的量，若两个量相同，则另两个量成正比或反比。 (4)气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的一个特例。 (5)公式“pV＝nRT”的应用：阿伏加德罗定律的推论可根据公式pV＝nRT进行推导，其中：p为压强(单位Pa)，V为体积(单位L)，n为物质的量(单位mol)，R为常数，T为绝对温度(单位K)。 ◆[典例示范] [例2]　在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体，当这两个容器内气体的温度和密度相等时，下列说法正确的是(　　) A．两种气体的压强相等 B．O2比O3质量小 C．两种气体的分子数目相等 D．两种气体的氧原子数目相等 [思维建模]　利用阿伏加德罗定律解题的思路如下： [解析]　两容器内的气体体积、密度相同，由m＝ρV可知，m(O2)＝m(O3)，根据n＝eq \f(m,M)可知n(O2)＞n(O3)，同温同体积时，气体的压强与气体的物质的量成正比，即eq \f(pO2,pO3)＝eq \f(nO2,nO3)，故p(O2)>p(O3)A、B错误；气体的分子数与气体的物质的量成正比，则N(O2)>N(O3)，C错误；因为O2和O3都由氧原子组成，二者质量相等，则两种气体的氧原子数目相等，D正确。 [答案]　D ◆[学以致用] 2．同温、同压等质量的SO2和CO2气体，下列有关比较的叙述中，正确的是(　　) A．分子个数比为16∶11 B．密度比为1∶1 C．体积比为16∶11 D．原子个数比为11∶16 解析：D　[不妨设二者的质量均为1 g，则SO2的物质的量为eq \f(1,64) mol，CO2的物质的量为eq \f(1,44) mol。 A．同温、同压下等质量的SO2气体和CO2气体，其物质的量之比为eq \f(1,64)∶eq \f(1,44)＝11∶16，物质的量之比等于其分子个数之比，所以分子数之比是11∶16，故A错误； B．同温、同压条件下，两种气体的密度之比等于其摩尔质量之比为64 g/mol∶44 g/mol＝16∶11，故B错误； C．相同条件下，气体摩尔体积相同，则体积之比等于其物质的量之比为11∶16，故C错误； D．每个分子中含有原子个数相同，所以其原子个数之比等于其分子个数之比，等于其物质的量之比11∶16，故D正确；故答案为D。] 在距离祖国大陆300多千米的我国南海北部神狐海域“蓝鲸一号”海上钻井平台，国土资源部部长宣布，我国进行的首次可燃冰(天然气水合物)试采实现连续稳定产气，取得天然气水合物试开采的历史性突破，首次可燃冰试采宣告成功。 CH4是21世纪的重要能源，NH3是重要的工业原料，请回答下列问题。 现工业生产中需要一定量的CH4和NH3： (1)若有等物质的量的两种气体，试完成下表： 质量比 分子个数比 原子个数比 氢原子个数比 CH4∶NH3 (2)若有等质量的两种气体，试完成下表： 物质的量比 分子个数比 原子个数比 氢原子个数比 CH4∶NH3 [解析]　(1)因物质的量相同，故其质量之比等于摩尔质量之比，为16∶17；物质的量相同，故分子数相同，分子个数比为1∶1；1 mol CH4含有5 mol原子(1 mol C＋4 mol H)，1 mol NH3含有4 mol原子(1 mol N＋3 mol H)，原子个数比为5∶4，氢原子个数比为4∶3。(2)若质量均为m g，CH4和NH3的物质的量比为(m/16)∶(m/17)＝17∶16；分子个数比为17∶16；原子个数比为(17×5)∶(16×4)＝85∶64；氢原子个数比为(17×4)∶(16×3)＝17∶12。 [答案]　(1)16∶17　1∶1　5∶4　4∶3 (2)17∶16　17∶16　85∶64　17∶12 1．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都具有相同体积 C．同温同压下，1 mol任何物质所占有的体积均相同 D．等质量的H2，压强越小、温度越高，气体所占体积越大 解析：C　[从微观角度来说，物质的体积由粒子数目、粒子大小和粒子间距决定，A正确；分子数相同的气体的物质的量相同，相同条件下体积也相同，B正确；C项结论只适用于气态物质，C错误；等质量的H2，压强越小、温度越高，气体体积越大，D正确。] 2．下列各组中，两种气体的分子数一定相等的是(　　) A．温度相同，体积相同的O2和N2 B．温度相等，压强相等的CO和N2 C．压强相同，质量相同的O2和O3 D．体积相同，密度相等的CO和N2 解析：D　[根据N＝nNA知，分子数与物质的量成正比，所以只要二者物质的量相等其分子数就一定相等。A.压强情况未知，分子数不一定相等，错误；B.体积未知，分子数不一定相等，错误；C.质量相同的O3和O2，二者摩尔质量不等，分子数不等，错误；D.体积相同，密度相等的CO和N2，其质量相等，二者摩尔质量相等，所以其物质的量相等，分子数相等，正确。] 3．设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是(　　) A．在常温常压下，11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA B．在常温常压下，25.5 g NH3所含的原子数为6NA C．标准状况下，11.2 L水所含的分子数为0.5NA D．在同温同压下，相同体积的任何气体单质所含的原子数相同 解析：B　[0.5 mol Cl2所含的分子数是0.5NA，但在常温常压下11.2 L Cl2的物质的量不是0.5 mol，A项错，根据n＝eq \f(m,M)，n(NH3)＝eq \f(25.5 g,17 g·mol－1)＝1.5 mol,1 mol NH3含4 mol原子，1.5 mol NH3所含的原子数为6NA，B项对；水在标准状况下不是气体，C项错；在同温同压下，相同体积的任何气体单质都含有相同数目的分子，但不同气体单质的分子所含的原子数不一定相同，如He(氦)、Ne(氖)分子都含1个原子，H2、O2分子都含2个原子，O3(臭氧)分子含3个原子，D项错。] 4．下列四种因素：①温度和压强　②所含微粒数　③微粒本身的大小　④微粒间的距离，其中对气态物质体积有显著影响的是(　　) A．②③④　　　　　　　 B．②④ C．①③④ D．①②④ 解析：D　[气态物质微粒之间的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。] 5．某双原子分子构成的气体，其摩尔质量为M g·mol－1，该气体的质量为m g，阿伏加德罗常数的值为NA，则： (1)该气体在标准状况下的体积为　________　L。 (2)该气体在标准状况下的密度为　________　g·L－1。 (3)该气体所含的原子总数为　________　个。 (4)该气体一个分子的质量为　________　g。 解析：气体的物质的量为n＝eq \f(m g,M g·mol－1)＝eq \f(m,M) mol，在标准状况下，Vm＝22.4 L·mol－1，V＝n·Vm＝eq \f(m,M) mol×22.4 L·mol－1＝eq \f(22.4m,M) L；在标准状况下，ρ＝eq \f(M,Vm)＝eq \f(m g·mol－1,22.4 L·mol－1)＝eq \f(M,22.4) g·mol－1；气体中含有原子数为eq \f(m,M) mol×2×NA＝eq \f(2mNA,M)个；一个分子的质量为eq \f(m g,\f(m,M)·NA)＝eq \f(M,NA)g。 答案：(1)eq \f(22.4m,M)　(2)eq \f(M,22.4)　(3)eq \f(2 mNA,M)　(4)eq \f(M,NA) [课堂小结] $$