第2章 第3节 第2课时 气体摩尔体积-（配套教参Word版）【创新教程·五维课堂】2026-2027学年高中化学必修第一册同步讲义（人教版）

本讲义聚焦气体摩尔体积核心知识点，从影响物质体积的因素（粒子数目、大小、间距）切入，对比固态、液态与气态物质体积差异，得出同温同压下气体体积与粒子数的关系，进而定义气体摩尔体积，建立n、m、Vₘ计算模型，延伸至阿伏加德罗定律及其推论。 资料通过预习质检正误判断强化概念辨析，典例示范结合思维建模图示培养科学思维，练习题融入可燃冰等实际情境体现科学态度与责任。课中辅助教师系统授课，突出重点，课后学生可借分层练习和小结巩固，查漏补缺。

第2课时　气体摩尔体积 学业水平目标 学科核心素养 1.了解气体摩尔体积的含义和应用 2．能运用气体摩尔体积进行简单计算 1.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 2．能基于物质的量认识物质的组成及变化，建立n、m、Vm之间的计算模型，熟悉阿伏加德罗定律的应用 [基础梳理] 　　　影响物质体积大小的因素 结论： (1)在相同条件下粒子数相同的不同固态或液态物质的体积　不相同　； (2)在同温同压条件下，粒子数相同的任何气体的体积都　相同　。 　　　气体摩尔体积 [预习质检] 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)在相同条件下，1 mol任何物质的体积均相同。(　×　) (2)同温同压下，1 mol气体的体积均为22.4 L。(　×　) (3)0.5 mol H2的体积约是11.2 L。(　×　) (4)标准状况下，1 mol任何物质的体积都约为22.4 L。(　×　) (5)两种气体分子的分子数相同，体积也相同。(　×　) (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＝ ②气体的密度ρ＝＝＝ ③气体的分子数N＝n·NA＝·NA。 ④气体的质量m＝n·M＝·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： [解析]　(1)标准状况下，n＝＝＝1.5 mol，V(O2)＝n·Vm＝·Vm＝×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 ＝＝ 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 ＝＝ 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 ＝ 同温同物质的量下，压强比等于体积的反比 同温同压 ＝ 同温同压下，密度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 [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＝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＝，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 mol，CO2的物质的量为 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∶＝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＝，n(NH3)＝＝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＝＝ mol，在标准状况下，Vm＝22.4 L·mol－1，V＝n·Vm＝ mol×22.4 L·mol－1＝ L；在标准状况下，ρ＝＝＝ g·mol－1；气体中含有原子数为 mol×2×NA＝个；一个分子的质量为＝g。 答案：(1)　(2)　(3)　(4) [课堂小结] 对应学生课时P129 一、选择题 1．以下说法中，正确的是(　　) A．在标准状况下1 mol N2的体积约是22.4 L·mol－1 B．在标准状况下SO3的摩尔体积约是22.4 L·mol－1 C．同温同压下的两种气体，只要所含微粒数目相同，则所占体积一定相同 D．一定状况下，N2的摩尔体积可能恰好为22.4 L·mol－1 解析：D　[标准状况下，1 mol N2的体积是22.4 L，A错误。标准状况下，SO3是固态，摩尔体积远小于22.4 L·mol－1，B错误。同温同压下，分子数相等则体积相等，而微粒包括分子、原子、质子、电子等，C错误。在非标准状况下，可能存在Vm＝22.4 L·mol－1，D正确。] 2．有一份气体样品的质量是14.2 g，在标准状况下的体积为4.48 L，该气体的摩尔质量是(　　) A．28.4 g　　　　　 B．28.4 g·mol－1 C．71 g·mol－1 D．14.2 g·mol－1 解析：C　[该气体的物质的量为4.48 L÷22.4 L·mol－1＝0.2 mol，其摩尔质量为14.2 g÷0.2 mol＝71 g·mol－1。] 3．下列有关气体摩尔体积的描述中正确的是(　　) A．一定温度和压强下，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22.4 L C．标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L D．标准状况下，1 mol O2的体积约是22.4 L·mol－1 解析：A　[一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积，A正确；标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1,1 mol O2的体积约是22.4 L，B、C、D错误。] 4．下列关于CO和CO2说法正确的是(　　) A．质量相等时，分子数之比为7∶11 B．同温同压下，密度之比为7∶11 C．物质的量相同时，体积之比为1∶1 D．原子数相同时，物质的量之比为2∶3 解析：B　[A项，n＝，质量相等的CO和CO2的物质的量的比为(m÷28)∶(m÷44)＝11∶7，根据n＝N÷NA，可知物质的分子数之比等于物质的量之比，所以质量相等时，分子数之比为11∶7，A错误；B项，根据ρ＝＝可知，在同温同压下，密度之比等于气体的相对分子质量之比，为28∶44＝7∶11，B正确；C项，由于n＝V÷Vm气体在不同的条件下，气体摩尔体积是不同的，所以当两种物质的物质的量相同时，体积之比不一定是1∶1，C错误；D项，由于在1个CO中含有2个原子，在1个CO2中含有3个原子，原子数相同时，物质的量之比为3∶2，D错误。] 5．在同温同压下，相同体积的甲、乙两种气体的质量比是17∶14。若乙气体是CO，则甲气体可能是(　　) A．H2S　　　　　　　 B．HCl C．NH3 D．Cl2 解析：A　[同温同压下，同体积的甲乙两种气体物质的量相同，质量比是17∶14，根据m＝nM可知，甲与乙的摩尔质量之比为17∶14，若乙气体是CO，则M(甲)∶28 g·mol－1＝17∶14，故M(甲)＝34 g·mol－1，各选项中只有H2S符合。] 6．下列说法正确的是(　　) A．22.4 L任何气体的物质的量均为1 mol B．0.2 mol H2和0.8 mol CO2组成的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L C．标准状况下，1 mol任何物质的体积必定是22.4 L D．22.4 L CO2和18 g H2O所含的分子数相等 解析：B　[没有指明标准状况，A错误；气体摩尔体积既适用于单一气体，也可以是混合气体，只要符合物质的量为1 mol，且为标准状况下，体积就约为22.4 L；B正确；标准状况下，1 mol任何气体的体积必定是22.4 L，C错误；18 g H2O是1 mol H2O，但22.4 L CO2不一定是1 mol，因为其他条件不确定，D错误。] 7．下列各组物质中，所含分子数一定相同的是(　　) A．1 g H2和8 g O2 B．0.1 mol HCl和2.24 L He C．150 ℃、1.01×105 Pa时，18 L H2O和18 L CO2 D．常温常压下，28 g CO和6.02×1022个CO分子 解析：C　[根据N＝n·NA知，若N相同，则n相同。A项1 g H2为0.5 mol,8 g O2为0.25 mol，故分子数不相同，不正确；B项2.24 L He在标准状况下为＝0.1 mol，但此处未指明是标准状况，因此B不正确；C项温度相同，压强相同，体积相同，分子数一定相同；D项中28 g CO的物质的量为1 mol，而6.02×1022个CO的物质的量为0.1 mol，因此D不正确。] 8．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 解析：A　[由n＝＝可知，ρ＝＝，在相同条件下气体的相对分子质量之比等于其密度之比，所以两种气体的密度之比为64∶80＝4∶5，A正确；设气体的质量均为m g，则n(SO2)＝ mol，n(SO3)＝ mol，所以二者的物质的量之比为∶＝80∶64＝5∶4，B错误；根据V＝n·Vm可知，同温同压下，气体的体积之比等于物质的量之比，所以两种气体的体积之比为5∶4，C错误；根据分子组成可知，两种气体的原子数之比为(5×3)∶(4×4)＝15∶16，D错误。] 9．同温同压下，甲、乙两容器分别盛有甲烷(CH4)和氧气(O2)，已知它们所含原子数相同，由甲、乙两容器的体积比为(　　) A．2∶5 B．5∶2 C．2∶1 D．1∶1 解析：A　[因CH4和O2分子中原子个数比为5∶2，若二者所含原子数相同，则二者物质的量之比为2∶5，则在同温同压下，甲、乙两容器的体积之比为2∶5。] 10.能同时对汽车尾气中的CO、CxHy、NOx三种污染物起催化净化作用的催化剂称为三效催化剂。某种三效催化剂涉及的物质的转化关系如图，下列说法正确的是(　　) A．储存过程中，BaO作为还原剂 B．还原过程中，CxHy发生还原反应 C．还原过程中，净化0.1 mol CO，理论上需消耗Ba(NO3)2 5.22 g D．储存过程中，当NOx中x＝1时，反应的NO和O2的物质的量之比为4∶1 解析：C　[A.储存过程中，BaO和NOx、O2反应生成Ba(NO3)2，BaO中元素化合价不变，NOx中N元素化合价升高，NOx作还原剂，O2作氧化剂，故A错误；B.根据图示，还原过程中，CxHy中C元素化合价升高生成CO2，CxHy发生氧化反应，故B错误；C.还原过程中，CO被氧化为CO2，碳元素化合价由＋2升高为＋4，Ba(NO3)3中N元素化合价由＋5降低为0，故该过程的化学计量数为1Ba(NO3)2～5CO，根据得失电子守恒，净化0.1 mol CO，需消耗0.02 mol Ba(NO3)2，消耗Ba(NO3)2的质量为m＝n·M＝0.02 mol×261 g/mol＝5.22 g，故C正确；D.储存过程中，当NOx中x＝1时，N元素化合价由＋2升高为＋5、O2中O元素化合价由0降低为－2，根据得失电子守恒，反应的NO和O2的物质的量之比为4∶3，故D错误。] 二、非选择题 11．对一定量气体体积的探究。 已知1 mol不同气体在不同条件下的体积： 化学式 条件 1 mol气体体积/L H2 O2 CO 0℃，101kPa 22.4 22.4 22.4 H2 0 ℃,202 kPa 11.2 CO2 11.2 N2 273 ℃,202 kPa 22.4 22.4 NH3 (1)从上表分析得出的结论： ①1 mol任何气体，在标准状况下的体积都约为　________　。 ②1 mol不同的气体，在不同的条件下，体积　________　(填“一定”“一定不”或“不一定”)相等。 (2)理论依据：相同条件下，1 mol任何气体的体积几乎相等，原因是①　________________________　， ②________________________________________________________________________。 (3)应用：在标准状况下，4 g O2的体积为多少升？(写出计算过程) 解析：(1)从表中的数据可以看出：1 mol任何气体在标准状况下，体积都约为22.4 L；1 mol不同气体，在不同条件下，体积不一定相同。 (2)因为在相同的温度和压强下，任何气体分子间的平均距离几乎相同且1 mol气体的分子数目也相同，所以在相同条件下，1 mol任何气体的体积几乎相等。 (3)4 g O2的物质的量n(O2)＝＝0.125 mol。在标准状况下的体积为0.125 mol×22.4 L·mol－1＝2.8 L。 答案：(1)①22.4 L　②不一定 (2)①气体分子数目相等　②相同条件下，气体分子间的平均距离几乎相等 (3)V(O2)＝n×22.4 L·mol－1＝×22.4 L·mol－1＝×22.4 L·mol－1＝2.8 L。 12．Ⅰ.设NA代表阿伏加德罗常数的值，完成下列填空： (1)1 mol CH4含原子个数为　________　；34 g H2O2所含分子数目和原子数目分别为　________________　。 (2)标准状况下，0.5NA个CO分子所占有的体积为　________　L。 (3)标准状况下，33.6 L H2和CH4的混合气体所含的分子数目为　________　。 Ⅱ.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，阿伏加德罗常数为NA，则： (4)该气体在标准状况下的体积为　________　 L。 (5)该气体在标准状况下的密度为　________　 g·L－1。 (6)该气体所含的原子总数为　________　个。 (7)该气体的一个分子的质量为　________　 g。 解析：Ⅰ.(1)每个CH4分子中含1个C原子和4个H原子，所以1 mol CH4含原子数目为5NA。每个H2O2分子中含2个H原子和2个O原子，m(H2O2)＝34 g，即n(H2O2)＝＝1 mol，故含分子数为NA，含原子数为4NA。 (2)标准状况下，CO为气体，0.5NA个CO分子物质的量为0.5 mol，所占体积为11.2 L。 (3)标准状况下：Vm＝22.4 L·mol－1，则 N分子＝·NA＝NA＝1.5NA。 Ⅱ.气体的物质的量为n＝＝ mol，在标准状况下，Vm＝22.4 L·mol－1，V＝n·Vm＝ mol·22.4 L·mol－1＝ L；标准状况下，ρ＝＝＝ g·L－1；气体中含有原子数为 mol×2×NA＝；一个分子的质量为g＝ g。 答案：(1)5NA　NA、4NA　(2)11.2　(3)1.5NA (4)　(5)　(6)　(7) 13．在标准状况下，由CO和CO2组成的混合气体为6.72 L，质量为12 g。则： (1)混合气体的密度是　________　。 (结果保留两位小数) (2)CO和CO2的物质的量之比是　________　。 (3)CO的体积分数是　________　，CO的质量分数是　________　。 (4)混合气体中所含氧原子的物质的量是　________　，所含碳原子的物质的量是　________　。 (5)混合气体的平均摩尔质量是　________　，对氢气的相对密度是　________　。 解析：设CO、CO2的物质的量分别为x、y。由题意得： ， 解得x＝0.075 mol，y＝0.225 mol。 (1)混合气体的密度是≈1.79 g·L－1。 (2)n(CO)∶n(CO2)＝0.075 mol∶0.225 mol＝1∶3。 (3)CO的体积分数为25%，CO的质量分数为×100%＝17.5%。 (4)混合气体中所含氧原子的物质的量为0.075 mol＋0.225 mol×2＝0.525 mol，所含碳原子的物质的量为0.075 mol＋0.225 mol＝0.3 mol。 (5)混合气体的平均摩尔质量是＝40 g·mol－1，对氢气的相对密度为20。 答案：(1)1.79 g·L－1 (2)1∶3 (3)25%　17.5% (4)0.525 mol　0.3 mol (5)40 g·mol－1　20 学科网（北京）股份有限公司 $