2.3 第2课时 气体摩尔体积-【精彩三年】2024-2025学年高中化学必修1课程探究与巩固Word教参（人教版2019）

第2课时　气体摩尔体积 课标要点 学科素养 影响物质体积的因素 能从宏观和微观相结合的视角分析影响物质体积的微观因素 气体摩尔体积 在微观与宏观转换中提升对气体摩尔体积概念的理解。通过分析、推理认识气体摩尔体积的构成要素及其相互关系 阿伏加德罗定律 能通过分析、推理等方法认识同温同压条件下，气体的体积与粒子数目的关系 (见学生用书P59)　　 　 知识点一　影响物质体积的因素 1．探究影响物质体积的因素 (1)1 mol不同固体或液体的体积 状态 物质 密度 (20 ℃)/ (g·cm－3) 1 mol质量/g 1 mol体积/cm3 结论 固态 Fe 7.86 56 7.12 相同条件下，1 mol固体、液体的体积差别__较大__(填“较大”或“较小”) Al 2.70 27 10.00 液态 H2O 1.00 18 18.00 H2SO4 1.83 98 53.55 (2)1 mol不同气体的体积 状态 物质 密度(0 ℃、 101 kPa)/ (g·L－1) 1 mol 质量/g 1 mol 体积/L 结论 气态 O2 1.429 32.00 22.39 相同条件下，1 mol气体的体积__近似相等(或约22.4__L)__ H2 0.089 9 2.016 22.42 CO 1.25 28.01 22.41 2．影响物质体积的因素 (1)从微观角度来看，物质体积的大小取决于__构成物质的粒子数目__、__粒子的大小__和__粒子之间的距离__这三个因素。 (2)在温度和压强一定时，1 mol任何固态物质或液态物质所含粒子数__相同__，粒子之间的距离非常小，但不同物质的粒子大小不同，因此1 mol不同的固态物质或液态物质的体积__不相同__。 (3)气体粒子之间的距离远远大于粒子本身的大小，因此决定气体体积的主要因素是构成气体的粒子的数目和粒子之间的距离。粒子间的距离与温度、压强有关，温度越高，距离__越大__(填“越大”或“越小”，下同)，气体体积__越大__；压强越大，距离__越小__，气体体积__越小__。 3．阿伏加德罗定律 在相同的温度和压强下，任何气体粒子之间的距离可以看成是__相等__的，因此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。 知识点二　气体摩尔体积 1．气体摩尔体积 2．特殊值 在标准状况(__0__℃、__101__kPa)下，气体摩尔体积约为__22.4__L/mol__。在25 ℃和101 kPa的条件下，气体摩尔体积约为__24.5__L/mol__。 【提醒】①气体摩尔体积只适用于气态物质且与气体种类无关，只要温度和压强一定，气体摩尔体积就一定。 ②在温度和压强适当的情况下，非标准状况下气体摩尔体积也可能为22.4 L·mol－1。 探本思辨 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)标准状况下，1 mol任何物质所占的体积都约是22.4 L。(　×　) (2)标准状况下，1 mol任何气体的体积都约是22.4 L。(　√　) (3)标准状况下，1 mol乙醇所占的体积是22.4 L。(　×　) (4)相同体积的CO和N2，二者含有的原子数一定相同。(　×　) (5)同温同压下，同体积的物质所含的分子数一定相等。(　×　) (6)同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的原子。(　×　) 2．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　B　) A．常温常压下，11.2 L O2所含的氧原子数为NA B．常温常压下，18 g H2O所含的分子数为NA C．标准状况下，22.4 L CO2所含的氧原子数为NA D．用NaOH溶液完全吸收1 mol Cl2时，转移电子的数目是2NA 【解析】常温常压下，11.2 L O2的物质的量小于0.5 mol，则所含氧原子数小于NA，A错误；18 g H2O的物质的量为1 mol，含1 mol水分子，数目为NA，B正确；1分子二氧化碳含有2个氧原子，标准状况下，22.4 L CO2为1 mol，含氧原子为2 mol，则数目为2NA，C错误；，用NaOH溶液完全吸收1 mol Cl2时，转移1 mol电子，数目是NA，D错误。 3．2024·黄岩中学高一下列各组物质中，分子数近似相同的是(　C　) A．原子数相同的NH3和CH4 B．3.2 g O2和0.2 mol HCl气体 C．3.01×1023个N2和标准状况下11.2 L CO气体 D．标准状况下1 mol O2和22.4 L H2O 【解析】NH3中含有4个原子，CH4中含有5个原子，则原子数相同的NH3和CH4的分子数不同，A错误；3.2 g O2的分子数为0.1NA，0.2 mol HCl气体的分子数为0.2NA，分子数不同，B错误；3.01×1023个N2和标准状况下11.2 L CO气体的分子数都是0.5NA，C正确；标准状况下，水不是气体，则22.4 L H2O的分子数不是NA，D错误。 (见学生用书P60)　　 　类型一　气体摩尔体积 1．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＝ mol。 ②气体的摩尔质量：M＝＝＝22.4ρ g·mol－1(ρ的单位为g·L－1) ③气体的分子数：N＝n·NA＝·NA。 ④气体的质量：m＝n·M＝ g。 2．计算气体摩尔质量的五种方法 (1)定义式法：M＝。 (2)标准状况下气体密度法 M＝Vmρ＝22.4 L·mol－1×ρ标(ρ标的单位是g· L－1)。 (3)气体相对密度法 M＝M1D相对 (4)两种成分混合气体平均摩尔质量的计算法：＝M1·n%＋M2·(1－n%)(n%为物质的量分数)或＝。 (5)根据一定质量(m)的物质中粒子数(N)和阿伏加德罗常数(NA)：M＝。 例题　(1)现有34 g某气体，摩尔质量为17 g·mol－1，设NA为阿伏加德罗常数的值，则： ①该气体的物质的量为__2__ mol。 ②该气体所含分子数为__2__ NA。 ③该气体在标准状况下的体积为__44.8__L。 (2)__36__ g H2O中的氧原子数目与标准状况下22.4 L CO2中的氧原子数目相同。 (3)同温同压下，按体积比1∶2∶3混合的N2、H2、CO的混合气体的平均相对分子质量为__19.3__(结果保留一位小数)。 【解析】(1)该气体的物质的量为＝2 mol，所含分子数为2NA，在标准状况下的体积为22.4 L·mol－1×2 mol＝44.8 L。 (2)标准状况下22.4 L CO2的物质的量是1 mol，所含氧原子的物质的量是2 mol，故含2 mol氧原子的水的物质的量是2 mol，即36 g。 (3)M＝≈19.3。 1．2024·丽水中学高一下列关于物质的量的说法正确的是(　C　) A．摩尔是联系宏观世界和微观世界的重要物理量 B．相同温度和压强下的气体，分子种类不同，分子之间的距离也有较大的差别 C．阿伏加德罗常数用NA表示，单位是mol－1，它的值约为6.02×1023 D．只有在标准状况下，气体的摩尔体积才约为22.4 L/mol 【解析】摩尔是物质的量的单位，物质的量是联系宏观世界和微观世界的重要物理量，A错误；相同温度和压强下的气体，分子种类不同，分子之间的距离没有差别，B错误；阿伏加德罗常数用NA表示，单位是mol－1，它的值约为6.02×1023，C正确；在标准状况下，气体的摩尔体积约为22.4 L/mol，不是标准状况，气体的摩尔体积也可能是22.4 L/mol，D错误。 2．下列说法正确的是(　A　) A．标准状况下，22.4 L任何气体都约含有6.02×1023个分子 B．含1 mol氦原子的氦气在标准状况下的体积约为11.2 L C．常温常压下，11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA D．标准状况下，11.2 L蔗糖含有的分子数为0.5NA 【解析】标准状况下22.4 L任何气体的物质的量为1 mol，而分子个数N＝nNA＝NA，即约为6.02×1023个，A项正确；氦气为单原子分子，故含1 mol氦原子的氦气的物质的量为1 mol，在标准状况下的体积约为22.4 L，B项错误；常温常压下，气体摩尔体积大于22.4 L·mol－1，故11.2 L氯气的物质的量小于0.5 mol，则分子个数小于0.5NA，C项错误；标准状况下蔗糖为固体，故不能根据气体摩尔体积来计算其物质的量，D项错误。 3．标准状况下，11 g某气体的体积为5.6 L，则该气体的摩尔质量为(　D　) A．11　　　　　　　　B．44 C．11 g·mol－1 D．44 g·mol－1 【解析】标准状况下，11 g某气体的体积为5.6 L，其物质的量n＝＝＝0.25 mol，则该气体的摩尔质量M＝＝＝44 g·mol－1，D项正确。 类型二　阿伏加德罗定律及其推论 【情境】 手持技术是数字化手持实验技术的简称，又被称为掌上实验室，指的是利用计算机和微电子技术，借助数据采集器、传感器、计算机及其配件来进行数字化实验的一种新型方式(如图1所示)。手持技术将数据采集和数据分析集为一体，具有便携、方便、直观的特点。红磷和木炭在集气瓶中燃烧，气体压强随时间变化的手持测量图像如图2、图3所示。 【讨论】 (1)写出红磷、木炭燃烧的化学方程式。 【答案】4P＋5O22P2O5；C＋O2CO2。 (2)两个容器内的压强为什么会先增大后减小？ 【答案】两个反应都是放热反应，放出的热量使容器内温度升高，气体压强增大；完全燃烧后，温度逐渐降低，容器内气体压强逐渐减小。 (3)为什么红磷燃烧的容器内最后的气体压强低于起始的压强？为什么木炭燃烧的容器内最后的气体压强与起始相同？ 【答案】红磷燃烧后气体物质的量减小。木炭燃烧后气体物质的量不变。 【总结】 1．阿伏加德罗定律应用的注意事项 (1)只适用于气体。既适用于单一气体，也适用于混合气体。 (2)同温、同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。 (3)气体分子构成存在多种类型，如稀有气体是单原子分子，O2是双原子分子，O3是三原子分子，NH3是四原子分子，CH4是五原子分子，计算某分子中的原子个数时，要清楚分子的构成。 2．阿伏加德罗定律的推论 条件 结论 语言叙述 T、p相同 ＝ 同温、同压下，气体的体积与物质的量成正比 T、V相同 ＝ 温度、体积相同的气体，其压强与物质的量成正比 n、p相同 ＝ 物质的量、压强相同的气体，其体积与温度成正比 T、p相同 ＝ 同温、同压下，气体的密度与摩尔质量成正比 T、p、V相同 ＝ 同温、同压下，体积相同的气体，其摩尔质量与质量成正比 例题　三个相同的恒温恒容密闭容器中分别盛有等质量的H2、CH4、O2，下列说法正确的是(　B　) A．三种气体的分子数目一定相等 B．三种气体物质的量之比为16∶2∶1 C．三种气体的密度之比为1∶2∶16 D．三种气体的压强一定相等 【解析】根据题意，设三种气体的质量均为32a g，其物质的量分别为n(H2)＝＝ mol＝16a mol，同理可得n(CH4)＝2a mol，n(O2)＝a mol，利用相关公式进行解题。根据公式n＝，可知粒子数与物质的量成正比，三种气体的物质的量不相等，故分子数也不相等，A错误；三种气体的物质的量之比为n(H2)∶n(CH4)∶n(O2)＝16a∶2a∶a＝16∶2∶1，B正确；根据ρ＝，恒温恒容条件下，V相同，质量也相等，即密度相同，C错误；恒温恒容下，压强与物质的量成正比，其中氢气的物质的量最大，压强最大，D错误。 1．在三个容积相同的密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体，当它们的温度和密度都相同时，这三种气体的压强(p)由大到小的顺序是(　D　) A．p(Ne)>p(H2)>p(O2) B．p(O2)>p(Ne)>p(H2) C．p(H2)>p(O2)>p(Ne) D．p(H2)>p(Ne)>p(O2) 【解析】三个密闭容器的容积相同，温度和密度都相同，则三种气体的质量相同。对于等质量的气体，摩尔质量越小，气体的物质的量(n＝)越大，气体的压强越大。 2．在下列条件下，两种气体的分子数一定不相等的是(　D　) A．质量相等、密度不等的N2和C2H4 B．等体积、等密度的C2H4和CO C．等温、等压、等体积的O2和N2 D．常温常压下，等质量的NO和CO 【解析】A项，两种气体的质量和摩尔质量都相等，则物质的量相等，分子数相等；B项，两种气体的体积、密度相等，即质量相等，摩尔质量又相等，则物质的量相等，分子数相等；C项，等温、等压、等体积的两种气体，物质的量相等，分子数相等；D项，两种气体的质量相等，摩尔质量不相等，则物质的量不相等，所含的分子数不相等，故选D。 3．2024·东海一中高一下列说法正确的是(设NA表示阿伏加德罗常数的值)(　A　) A．25 ℃、1.01×105 Pa时，64 g SO2中含有的原子数为3NA B．在常温常压下，11.2 L N2含有的分子数为0.5NA C．常温下，28 g N2和CO的混合气体中原子个数为NA D．在同温同压下，相同体积的任何气体单质所含原子数相同 【解析】n(SO2)＝＝＝1 mol，64 g SO2中含有的分子数为NA，二氧化硫为三原子分子，因此64 g SO2中含有的原子数为3NA，A正确；常温常压下气体摩尔体积不是22.4 L/mol，11.2 L N2含有的分子数不是0.5NA，B错误；28 g N2和CO混合气体的物质的量为1 mol，分子个数为NA，原子个数为2NA，C错误；在同温同压下，相同体积的任何气体单质所含分子数相同，但气体的构成原子数不一定相同，D错误。 课 堂 检 测 1．下列叙述正确的是(　C　) A．1 mol任何气体的体积都相同 B．HCl的摩尔质量等于1 mol HCl分子的质量 C．影响1 mol气态物质体积的主要因素是其所含粒子之间的距离 D．只有在同温同压下，气体摩尔体积才相同 【解析】同温同压下，1 mol任何气体的体积都相同，A错误；摩尔质量和质量的单位不同，二者不相等，B错误；气体体积主要受粒子间隔和粒子数的影响，1 mol任何气体的数目都是相同的，都是NA个，故影响1 mol气态物质体积的主要因素是粒子之间的距离，C正确；气体摩尔体积受温度和压强的影响，温度和压强均不同时，气体摩尔体积可能相同，D错误。 2．关于O2与O3气体，下列比值一定为2∶3的是(　B　) A．体积相同的两种气体的质量之比 B．同温同压下，两种气体的密度之比 C．原子数相同的两种气体的分子数之比 D．质量相同的两种气体的分子数之比 【解析】温度、压强未知，相同体积的两种气体的物质的量不一定相同，则质量比不一定为2∶3，故A不符合题意；温度和压强相同，Vm相同，由ρ＝＝可知，两种气体的密度之比等于摩尔质量之比，即(16 g/mol×2)∶(16 g/mol×3)＝2∶3，故B符合题意；两种气体都由氧元素组成，若两种气体原子数相同，则两种气体分子数之比为3∶2，故C不符合题意；两种气体的质量相同，由n＝＝可知，N＝，两种气体的分子数之比为∶＝3∶2，故D不符合题意。 3．标准状况下，①6.72 L NH3；②1.204×1023个H2S；③5.6 g CH4；④0.5 mol HCl，下列关系不正确的是(　D　) A．体积大小：④>③>①>② B．原子数目：③>①>④>② C．密度大小：④>②>①>③ D．质量大小：④>③>②>① 【解析】标准状况下，①6.72 L NH3的物质的量是6.72 L÷22.4 L/mol＝0.3 mol；②1.204×1023 个H2S的物质的量是1.204×1023÷6.02×1023 mol－1＝0.2 mol；③5.6 g CH4的物质的量是5.6 g÷16 g/mol＝0.35 mol。四种气体的体积分别为①6.72 L、②4.48 L、③7.84 L、④11.2 L，故体积大小顺序为④>③>①>②，故A正确；四种物质中原子的物质的量分别为①1.2 mol、②0.6 mol、③1.75 mol、④1.0 mol，因此原子数目大小顺序为③>①>④>②，故B正确；相同条件下，气体的密度之比等于其相对分子质量之比，四种物质的相对分子质量分别为①17、②34、③16、④36.5，因此密度大小顺序为④>②>①>③，故C正确；根据m＝n·M可知，四种气体的质量分别为①5.1 g、②6.8 g、③5.6 g、④18.25 g，因此四种气体的质量大小顺序为④>②>③>①，故D错误。 4．2024·庆元中学高一用 NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中不正确的是(　C　) A．常温下，22 g CO2含原子总数为 1.5NA B．标准状况下， 11.2 L H2O 中含有的分子数大于 0.5NA C．1 mol Na2O2固体中含离子总数为 4NA D．1 mol Na 与足量氧气反应生成 Na2O 和 Na2O2的混合物，钠失去 NA个电子 【解析】1分子二氧化碳含有3个原子，22 g CO2的物质的量为0.5 mol，故含有原子总数为1.5NA，A正确；标准状况下水为液体，11.2 L H2O的物质的量大于0.5 mol，其含有的分子数大于0.5NA，B正确；1个Na2O2中含有2个Na＋和1个O，则1 mol Na2O2固体中含离子总数为3NA，C错误；1个钠原子失去1个电子转化为钠离子，则1 mol Na与足量氧气反应失去1 mol电子，为NA个，D正确。 5．设阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是　　(　D　) A．2 mol Na2O2与足量CO2充分反应，转移电子数为4NA B．标准状况下，11.2 L CCl4中含有分子的数目为0.5NA C．NA个一氧化碳分子和0.5 mol甲烷的原子个数比为5∶4 D．常温常压下，4.4 g CO2 的体积大于2.24 L 【解析】Na2O2与CO2反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，每反应2 mol Na2O2，转移2 mol电子，即转移电子数为2NA，故A项说法错误；CCl4在标准状况下不是气体，无法利用气体摩尔体积计算其物质的量，无法确定相关粒子数，故B项说法错误；NA个CO中含2NA个原子，0.5 mol甲烷中含2.5NA个原子，原子数之比为2NA∶2.5NA＝4∶5，故C项说法错误；常温常压下，气体摩尔体积大于22.4 L/mol，4.4 g CO2 的物质的量为＝0.1 mol，0.1 mol CO2在常温常压下的体积大于0.1 mol×22.4 L/mol＝2.24 L，故D项说法正确。 温馨说明：课后请完成高效作业12 学科网（北京）股份有限公司 $$