内容正文:
2.3.2 气体摩尔体积与阿伏加德罗定律
一、概念卡(必背短句)
1.气体摩尔体积:单位物质的量的气体所占的体积,符号为,单位为 L/mol,。
2.标准状况:温度为 0 ℃、压强为 101 kPa 的状况。
3.标准状况下的气体摩尔体积:约为 22.4 L/mol。使用它必须同时满足三个条件:标准状况、物质是气体、1 mol。
4.影响气体摩尔体积的因素:温度、压强以及气体分子间的平均距离;气体分子间的距离远大于分子本身的大小,所以同温同压下相同物质的量的气体体积近似相等。
5.阿伏加德罗定律:同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。
6.重要推论:同温同压下,;同温同容下,;同温同压下,ρρ;同温同压同体积下,。
7.平均摩尔质量:混合气体的平均摩尔质量等于总质量除以总物质的量,M = m(总) / n(总)。
8.常见误区:标准状况下水是液态(或固态)、是固态、苯和乙醇是液态,都不能用 22.4 L/mol 进行换算。
关键限定:22.4 L/mol 只适用于标准状况下的气体。若不是标准状况,必须用另行计算,不能直接套用 22.4 L/mol。
二、阿伏加德罗定律及其推论表
条件
推论
说明
同温同压
体积之比等于物质的量之比
同温同容
压强之比等于物质的量之比
同温同压
ρρ
密度之比等于摩尔质量之比
同温同压同体积
质量之比等于摩尔质量之比
同温同压
分子数之比 = 物质的量之比
适用于任何气体,不适用于液、固体
三、计算公式清单(12 条,必背)
1.(气体摩尔体积的定义式)
2.(由物质的量求气体体积)
3.(由气体体积求物质的量)
4.标准状况下
5.同温同压:
6.同温同容:
7.同温同压:
8.同温同压同体积:
9.混合气体:M(平均) = m(总) / n(总)
10.M(平均(x 为物质的量分数)
11.标准状况下:ρ = M / 22.4 L/mol(ρ 的单位为 g/L)
12.标准状况下混合气体:n(总) = V(总) / 22.4 L/mol
四、实验:气体摩尔体积的测定思路(列表记忆)
项目
内容
实验名称
测定标准状况下气体的摩尔体积(以为例)
实验原理
:先测定一定物质的量的气体在标准状况下所占的体积,再由 V / n 计算
实验用品
的发生装置(碳酸钙与稀盐酸)、浓硫酸洗气瓶、量筒、水槽、电子天平、温度计、气压计
装置与操作
①称量盛有足量碳酸钙的反应装置的总质量;
②使一定量的缓缓放出并全部收集,用排水法测出气体体积,同时记录温度与压强;
③再次称量反应装置的质量,由质量差求出放出的物质的量;
④把所测体积折算为标准状况下的体积,代入计算
实验现象与数据
记录气体体积、装置减少的质量(即的质量)、温度和压强,换算后约为 22.4 L/mol
实验结论
标准状况下气体的摩尔体积约为 22.4 L/mol
注意事项
①气体必须冷却到室温后再测体积,并按气体状态方程折算到标准状况;
②装置必须气密性良好;
③只能用稀盐酸与碳酸钙反应,不能用浓盐酸(挥发出的 HCl 会随气体带出造成误差);
④测体积时要使量筒内外液面相平
五、易混辨析(5 组)
序号
易混点
辨析要点
1
22.4 L/mol 的三个前提
必须同时满足“标准状况”“气体”“1 mol”,缺一不可
2
气体摩尔体积与气体体积
在标准状况下是常数(22.4 L/mol),气体体积随物质的量变化
3
标准状况下的几种常见物质状态
水是液态或固态、是固态、苯和乙醇是液态,均不能用 22.4 L/mol
4
阿伏加德罗定律的适用范围
只适用于气体,不适用于液体和固体
5
同位素对摩尔质量的影响
的摩尔质量是 20 g/mol,与的 18 g/mol 不同
六、口诀与模型
【口诀】“同温同压同体积,分子数目必相同”(阿伏加德罗定律)。
【模型】判断“22.4 L/mol”能否使用“三问”:是不是标准状况?是不是气体?是不是 1 mol?
默写(限时5min)
1.气体摩尔体积是单位________的气体所占的体积,符号为________,单位为________,定义式为________。
2.标准状况是指温度为________℃、压强为________kPa 的状况。
3.标准状况下气体摩尔体积约为________L/mol,使用它必须同时满足三个条件:________、________、________。
4.影响气体摩尔体积的因素有________、________以及气体分子间的________。
5.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________。
6.同温同压下,;同温同容下,。
7.同温同压下,ρρ;同温同压同体积时,。
8.混合气体的平均摩尔质量 M = ________。
9.标准状况下,的物质的量为________mol,质量为________g。
10.标准状况下,的体积是________L,所含分子数为________个。
11.同温同压下,等质量的和的体积之比为________。
12.标准状况下水是________态,是________态,故都不能用 22.4 L/mol 换算。
13.测定气体摩尔体积的思路是先测出一定物质的量的气体在标准状况下的________,再由公式________计算。
14.测定气体摩尔体积时,气体必须冷却到________后再测体积,并折算到________状况。
15.标准状况下,气体密度与摩尔质量的关系式为 ρ = ________。
16.M(平均中,、表示各组分的________。
17.判断能否使用 22.4 L/mol 的“三问”是:________?________?________?
18.阿伏加德罗定律的记忆口诀是“________”。
A 级 基础达标(共 22 分)
1.(3 分)标准状况下气体摩尔体积约为( )
A.1 L/mol B.22.4 L/mol C.24.5 L/mol D.44.8 L/mol
2.(3 分)标准状况指的是( )
A.0 ℃、101 kPa B.25 ℃、101 kPa C.0 ℃、101 Pa D.25 ℃、1 kPa
3.(3 分)下列条件下,不能用 22.4 L/mol 进行换算的是( )
A.标准状况下的 B.标准状况下的
C.标准状况下的 D.标准状况下的
4.(3 分)标准状况下,1 mol 任何气体的体积都约为( )
A.11.2 L B.22.4 L C.33.6 L D.44.8 L
5.(4 分)计算并填空(标准状况):
(1)的物质的量是________mol。
(2)的体积是________L。
(3)的质量是________g。
(4)的体积是________L。
6.(3 分)同温同压下,相同体积的和( )
A.质量相同 B.分子数相同 C.密度相同 D.原子数相同
7.(3 分)4 ℃时,18 mL 水的物质的量是( )
A.1 mol B.18 mol C.0.5 mol D.无法计算
B 级 能力提升(共 18 分)
8.(3 分)同温同压下,等质量的和两种气体,其体积之比为( )
A.11∶4 B.4∶11 C.1∶1 D.无法确定
9.(3 分)某气体在标准状况下的密度为 1.25 g/L,则该气体的摩尔质量为( )
A.22.4 g/mol B.28 g/mol C.32 g/mol D.44 g/mol
10.(3 分)同温同压下,两种气体的密度之比等于( )
A.物质的量之比 B.摩尔质量之比 C.体积之比 D.分子数之比
11.(3 分)解释:为什么同温同压下,相同物质的量的任何气体体积都近似相等?
12.(3 分)标准状况下,把和混合,求混合气体的总物质的量和总质量。
13.(3 分)同温同压下,A 容器中与 B 容器中的分子数相同。求两容器中气体的体积之比和质量之比。
C 级 素养挑战(共 10 分)
14.(4 分)标准状况下,CO 和的混合气体 8.96 L,质量为 14.4 g。
(1)求混合气体的总物质的量。
(2)求混合气体中 CO 和的物质的量之比。
(3)求混合气体的平均摩尔质量。
15.(3 分)标准状况下,某气态烃(只含碳、氢两种元素)4.48 L 的质量为 5.6 g。求该气体的平均摩尔质量,并判断它可能是哪种物质。
16.(3 分)某密闭容器中充入和,在同温同压下测得其密度是相同条件下密度的 8 倍。求混合气体中与的物质的量之比。
参考答案:
1.B。标准状况下气体摩尔体积约为 22.4 L/mol。
2.A。标准状况指 0 ℃、101 kPa。
3.C。标准状况下水不是气体。
4.B。
5.(1)0.2 mol;(2)11.2 L;(3)16 g;(4)11.2 L。
6.B。同温同压下相同体积的气体物质的量相同,分子数相同。
7.A。4 ℃时水的密度为,18 mL 水质量为 18 g,物质的量为 1 mol。
8.B。同温同压下体积之比等于物质的量之比,等质量时与摩尔质量成反比,即 16∶44 = 4∶11。
9.B。M = ρ × 22.4 = 1.25 × 22.4 = 28 g/mol。
10.B。同温同压下密度之比等于摩尔质量之比。
11.气体分子间的平均距离远大于分子本身的大小,气体体积主要由分子间距离决定;同温同压下不同气体的分子间平均距离几乎相同,故相同物质的量的气体体积近似相等。
12.,,总物质的量 0.2 mol,总质量 7.6 g。
13.体积之比为 1∶1;质量之比为 2∶1。
方法点拨:分子数相同即物质的量相同,同温同压下体积相同;质量比等于摩尔质量比。
14.(1)0.4 mol(2)CO 与的物质的量之比为 1∶1(3)M(平均) = 14.4/0.4 = 36 g/mol。
方法点拨:混合气体计算的标准解法是“设未知数 + 列方程组”,未知数个数等于组分数。
15.M = 5.6 g ÷ 0.2 mol = 28 g/mol;该气体为(相对分子质量为 28)。
16.M(平均) = 8 × 2 = 16 g/mol;由 (28x + 2y)/(x + y) = 16 得 x∶y = 7∶6。
方法点拨:由密度之比求平均摩尔质量为突破口,再用平均摩尔质量的定义式列方程。
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