气体摩尔体积

1、第二节第二节 气体摩尔体积气体摩尔体积物质质量(g)物质的量(mol)所含微粒(个)气体体积(L)NANA(6.02 1023个/mol）M(g/mol) M(g/mol)？第二节 气体摩尔体积 气体摩尔体积 1摩尔不同物质的微粒、质量、体积比较 气体摩尔体积 练习 阿伏加德罗定律 定义 几个重要推论 练习一.气体摩尔体积 1.1摩尔不同物质的微粒、质量、体积比较 固体物质1mol铁1mol铝1mol铅6.022310个原子55.8克6.022310个原子26.98克6.022310个原子207.2克7.1cm310cm318.3cm3液体物质1mol水1mol硫酸6.022310个分子98克

2、6.022310个分子18克18.0cm354.1cm3物质物质状态状态1 mol 物质物质所含微粒数所含微粒数1 mol 物质物质质量质量(g) 密度密度(g/cm3)体积体积(cm3)FeAlPbH2OH2SO4固固固固固固液液液液6.0210236.0210236.0210236.0210236.02102356 2720718987. 862. 711. 311. 817. 121018.31854.1 1 mol 固体、液体物质的体积对于对于1mol不同的固体和液体物质，为什么它们不同的固体和液体物质，为什么它们的体积各不相同呢？的体积各不相同呢？ 决定物质体积大小的因素有哪些呢？决

3、定物质体积大小的因素有哪些呢？决定物质体积大小的因素有三个：决定物质体积大小的因素有三个：物质的粒子数目；物质的粒子数目；粒子的大小；粒子的大小；粒子之间的距离；粒子之间的距离；小结小结 固体、液体物质粒子间间隔很小，在固体、液体物质粒子间间隔很小，在 微粒数目相同的情况下，固体、液体微粒数目相同的情况下，固体、液体 的体积主要由粒子本身大小决定。的体积主要由粒子本身大小决定。物质物质状态状态1 mol 物质物质所含微粒数所含微粒数1 mol 物质物质 质量质量(g) 密度密度 (g/L)体积体积 (L)H2O2CO2气气气气气气6.02 10236.02 10236.02 10232.016

4、32.0044.010.08991.4291.97722.422.422.3 1 mol 气体的体积 (标准状况)标准状况是指压强为标准状况是指压强为 101325 Pa 和温度为和温度为 0 oC 在相同的条件下，等物质的量的固体或液体的体积一般是不同的，但气体的体积几乎相同。 气体分子间的平均距离要比固体和液体中粒子之间气体分子间的平均距离要比固体和液体中粒子之间的平均距离大得多。的平均距离大得多。01 mol H2O( 18 mL)1001 mol H2O (g) (3.06104 mL)(体积扩大1700倍)讨论讨论2、分子间的平均距离受哪些条件影响？是怎样影响的？、分子间的平均距离受

5、哪些条件影响？是怎样影响的？3、为什么在、为什么在标准状况标准状况下下1mol任何气体任何气体所占的体积都相同呢？所占的体积都相同呢？1、决定气体体积大小的、决定气体体积大小的主要主要因素有哪些？因素有哪些？ 标准状况（标准状况（S.T.P）：温度（）：温度（0、273K） 压强（压强（101KPa、1.01105Pa)T.P相同相同d相同相同相同（相同（.L).体积（体积（V）取决于取决于分子数目（分子数目（N N或或n n）分子间平均距离（分子间平均距离（d d）d取决于取决于VnTdPd 气体摩尔体积定义定义： 在标准状况下，在标准状况下，1 mol 任何气体所占的体积都约为任何气体所占

6、的体积都约为 22. 4 L，这个体积叫做气体摩尔体积。用，这个体积叫做气体摩尔体积。用 Vm 表示。表示。适用条件：标准状况适用条件：标准状况 单位：单位： 升升 / 摩摩 注意 符号：符号： L/mol 或或 L. mol -1 物质的量：物质的量：1 mol 研究对象：任何气体，可以是研究对象：任何气体，可以是纯净气体，也可以是混和气体。纯净气体，也可以是混和气体。22. 4升是一个近似值升是一个近似值22.4L(标准状况）标准状况）6.021023分子分子标准状况下的气体标准状况下的气体摩尔体积示意图摩尔体积示意图气体摩尔体积：气体摩尔体积：1. 下列说法是否正确下列说法是否正确 ？为

7、什么？为什么？ （1）标准状况下任何气体的体积都约是）标准状况下任何气体的体积都约是 22.4 L（2）1 摩尔二氧化碳占有的体积约为摩尔二氧化碳占有的体积约为 22.4 L（3） 1 摩尔水在标准状况下的体积约为摩尔水在标准状况下的体积约为 22.4 L（4）1 摩尔二氧化硫在摩尔二氧化硫在20 oC 时的体积比时的体积比 22.4 L 大大（5）1 摩尔氯化氢在摩尔氯化氢在(3.03)(105)Pa 时的体积比时的体积比 22.4 L 小小说法错误。因未指明气体物质的量。说法错误。因未指明气体物质的量。 说法错误。因未指明气体所处的状况。说法错误。因未指明气体所处的状况。说法错误。说法错误

8、。 因水在标准状况下不是气体。因水在标准状况下不是气体。 说法错误。说法错误。 因忽略了压强的影响。因忽略了压强的影响。 说法错误。说法错误。 因忽略了温度的影响。因忽略了温度的影响。 填空填空（1）标准状况下，标准状况下，0.5mol H2 占有的体积是占有的体积是 L。 11.2（2）标准状况下，标准状况下，2 mol O2 占有的体积是占有的体积是 L。 44.8（3）标准状况下，标准状况下，4.48L CO2 的物质的量是的物质的量是 mol。 0.2（4）标准状况下，标准状况下，33.6L H2 的物质的量是的物质的量是 mol。 1.5物质的量物质的量（摩）（摩） = 标准状况下气

9、体体积标准状况下气体体积（升）（升）气体摩尔体积气体摩尔体积（升（升/摩）摩）符号表示：符号表示： n = V/Vm1.下列说法中正确的是( ) A. 1摩尔任何气体的体积都约是22.4升 B. 气体的摩尔体积是22.4升 C. 01大气压时2克氢气的体积约是22.4升 . 标准状况下摩尔水的体积约是22.4升2在标准状况下，下列气体各5.6升，质量最大的是（ ） N2 NH3 SO2 NO2 O2cc练习例例 1 5. 5克氨在标准状况时体积是多少克氨在标准状况时体积是多少?解解: 氨的式量是氨的式量是17, 氨的摩尔质量是氨的摩尔质量是 17g/mol 。n (NH3) = 5. 5g17

10、g/mol= 0. 32 mol答：答：5. 5氨在标准状况时的体积是氨在标准状况时的体积是7. 2LV(NH3) = 22. 4L/mol0. 32mol = 7. 2L 练习练习 1 标准状况下，标准状况下，5. 6LCO2中含有多少摩尔中含有多少摩尔CO2分子？分子？ 含有多少个含有多少个CO2分子？分子？ 它的质量是多少？它的质量是多少？ 1个个 CO2 的质量是多少克？的质量是多少克？解解: CO2的式量是的式量是44,CO2的摩尔质量是的摩尔质量是 44g/mol 。n (CO2) = 5. 6 L22. 4L/mol= 0. 25 mol答：答：(略）略）N (CO2) =0.

11、25mol6.021023 /mol = 1.511023m (CO2) = 0. 25 mol44g/mol = 11 g1个个CO2 分子的质量分子的质量 = 44g/6.021023 =7.311023g 练习练习 2 标准状况下，标准状况下，11. 2L CO2 所含分子数所含分子数与多少克与多少克 NH3 中所含氢原子数相等。中所含氢原子数相等。解：解：11. 2L22.4L/molx = 2. 83 g 思路：CO2分子的物质的量与氨分子中氢原子的物质的量相等。设设 氨氨的质量为的质量为 xCO2NH3 答：标准状况下，答：标准状况下，11.2L CO2所所含的分子数与含的分子数与

12、 2. 83g NH3 中所含氢原子数相等。中所含氢原子数相等。(x)(3)17g/mol=知 识 归 纳 物质的量物质的量微粒数微粒数 NA.NAM.M质量质量 气体体积气体体积 (标准状况标准状况)Vm.Vmd. dM 摩尔质量摩尔质量NA 阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数Vm 气体摩尔体积气体摩尔体积d 气体密度气体密度 阿伏加德罗定律 在相同的温度和压强下，相同体积的任何气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分子体都含有相同数目的分子。适用对象：任何气体适用对象：任何气体注意适用条件：同温、同压、同体积适用条件：同温、同压、同体积 结论：分子数目相同，即气体物质的量结论

13、：分子数目相同，即气体物质的量相同。相同。阿伏加德罗定律阿伏加德罗定律 气体摩尔体积气体摩尔体积是是 的一个特例。的一个特例。阿伏加德罗定律的应用 (1) 同温同压下，同温同压下，气体体积气体体积之比等于之比等于分子数分子数之比，之比，等于等于物质的量物质的量之比。之比。V1V2N1N2n1n2= (2) 同温同压下，同温同压下，气体密度气体密度之比等于之比等于摩尔质量摩尔质量之比之比 。V1V2n1n2=m1 /d1m2 /d2m1 /M1m2 /M2d1d2M1M2=m1 、 m2 气体质量气体质量M1 、 M2 气体摩尔质量气体摩尔质量因为所以得到= DD : 第一种气体对第二种气体的相

14、对密度第一种气体对第二种气体的相对密度 在在 H2 + Cl2 = 2 HCl 反应中，各物质反应中，各物质的系数表示什么意义的系数表示什么意义？表示三种物质的表示三种物质的分子数分子数之比为之比为 1：1：2表示三种物质的表示三种物质的物质的量物质的量之比为之比为 1：1：2表示三种物质表示三种物质(气体气体)的的体积体积比为比为 1：1：2 下列说法是否正确下列说法是否正确 ？为什么？为什么？ （1）1L N2 和和 1L O2 在同温同压下所含分子数相同在同温同压下所含分子数相同（2） 1g N2 和和 1g O2所含分子数相同所含分子数相同（3） 1mol N2 和和 1mol O2

15、所占体积相同所占体积相同（4） 1mol N2 和和 1mol O2 所含分子数相同所含分子数相同（5） 1mol N2 和和 1mol O2 在标准状况下混合，体积约为在标准状况下混合，体积约为44.8L。说法正确。同温同压同体积气体所含分子数相同说法正确。同温同压同体积气体所含分子数相同 说法错误。两种气体物质的量不同。说法错误。两种气体物质的量不同。说法错误。说法错误。 未指明气体所处状态。未指明气体所处状态。 说法正确。说法正确。 物质的量相同的物质所含微粒数相同。物质的量相同的物质所含微粒数相同。 说法正确。说法正确。 混合后气体的物质的量为混合后气体的物质的量为 2mol。 小结小

16、结：在标准状况下，在标准状况下，1 mol 任何气体的体积都任何气体的体积都约为约为22.4L，此体积称为气体摩尔体积此体积称为气体摩尔体积 。用。用Vm表示。表示。 物质的量（摩）物质的量（摩） = 标准状况下气体体积（升）标准状况下气体体积（升）气体摩尔体积（升气体摩尔体积（升/摩）摩）符号表示：符号表示： n = V/Vm单位单位: 升升/摩摩 符号：符号：L/mol 同温同压同体积任何气体所含分子数相同。同温同压同体积任何气体所含分子数相同。 推论推论1：同温同压下，气体体积比等于分子数比，等于：同温同压下，气体体积比等于分子数比，等于物质的量比。物质的量比。 推论推论2：同温同压下，

17、气体密度比等于摩尔质量比。：同温同压下，气体密度比等于摩尔质量比。 例例 2 在实验室里使稀盐酸跟锌起反应，在标准状在实验室里使稀盐酸跟锌起反应，在标准状况时生成况时生成 3. 36L氢气，计算需要多少摩的氢气，计算需要多少摩的 HCl 和和 Zn？解：解：1mol1mol : x = 22. 4L : 3. 36L 设需要设需要Zn的物质的量为的物质的量为x , 需要需要HCl的物的物质的量为质的量为 y Zn + 2HCl = ZnCl2 + H22mol22. 4Lxx = 0. 15mol答：需答：需0.15 mol Zn 和和 0.30 mol HCly3. 36L2mol : y

18、= 22. 4L : 3. 36L y = 0. 30mol 练习练习 3 用用 0.1mol Zn 与足量稀硫酸反应与足量稀硫酸反应，生成的氢气在，生成的氢气在标准状下的体积是多少？产生的氢气最多能还原标准状下的体积是多少？产生的氢气最多能还原CuO多少克？多少克？解：解：1mol1mol : 0.1mol = 22. 4L : x 设生成的设生成的 H2 在标准状况下的体积为在标准状况下的体积为 x , 被还原的被还原的 CuO质量为质量为 y Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 22. 4L80g0. 1molx = 2. 24L答：产生答：产生 H2 2.24L，最多能还原

19、，最多能还原 CuO 8g。xy1mol : 0.1mol = 80g : y y = 8g H2 + CuO = H2O + Cu Zn H2 CuO 气体摩尔质量气体摩尔质量 气体质量气体质量气体物质的量气体物质的量 气体质量气体质量气体体积气体体积 / 气体摩尔体积气体摩尔体积对在标准状况的气体来说 ( 气体密度气体密度 ) ( 气体摩尔体积气体摩尔体积 ) 例例 3 在标准状况时在标准状况时, 0. 2 L的容器里所含一氧化的容器里所含一氧化碳的质量为碳的质量为 0. 25g , 计算一氧化碳的式量。计算一氧化碳的式量。解：解：= 28g /mol思路：一氧化碳摩尔质量的数值等于它的式

20、量。= 0.25g0.2L22. 4 L/mol 答：一氧化碳的的式量为答：一氧化碳的的式量为 28。 一氧化碳的摩尔质量一氧化碳的摩尔质量 = 一一氧化碳的密度氧化碳的密度 一氧化碳的摩尔体积一氧化碳的摩尔体积 练习练习 4 在标准状况时在标准状况时, 2. 24 L NOx 气体的质气体的质量为量为 4.6g , 求气体的化学式。求气体的化学式。解：解：= 46g /mol= 4. 6g2.24L22. 4 L/mol 答：气体的化学式为答：气体的化学式为 NO2 。 M ( NOx )NOx 的分子量为的分子量为 4614 + 16x = 46 x = 2 练习练习 1 下列五种气体中，

21、在同温同压下，等质下列五种气体中，在同温同压下，等质量时所占体积最大的是量时所占体积最大的是 （ ）（A）NO （B）HCl （C）CO2 （D）Ne (E) Cl2分析：分析： 同温同压下，等质量的各种气体，同温同压下，等质量的各种气体，分子量最小的气体所占体积最大。分子量最小的气体所占体积最大。 30 36.5 44 20 71D 练习练习 2 两个体积相同的容器，一个盛有一氧化氮，两个体积相同的容器，一个盛有一氧化氮，另一个盛有氮气和氧气。在同温同压下两容器内的气体一定具另一个盛有氮气和氧气。在同温同压下两容器内的气体一定具有相同的是有相同的是 （ ） （A）原子总数原子总数 （B）质子

22、总数质子总数 （C）分子总数分子总数 （D）质量质量分析：分析： 同温同压下，同体积的两种气体所含分子总数相同同温同压下，同体积的两种气体所含分子总数相同。AC N2 和和 O2 都是双原子分子，只要其总物质的量不变，都是双原子分子，只要其总物质的量不变，无论无论 N2 和和 O2 的物质的量各是多少，总原子数都不变。的物质的量各是多少，总原子数都不变。NO 也是双原子分子，故由两容器中分子总数相同可推知也是双原子分子，故由两容器中分子总数相同可推知A正确。正确。 练习练习 3 在一定温度和压强下，在一定温度和压强下，1体积体积 X2（气）（气）和和 3体积体积 Y2（气）化合生成两体积气体化

23、合物，则该（气）化合生成两体积气体化合物，则该化合物的分子式是化合物的分子式是 （ ） （A）XY3 （B）XY （C）X3Y （D）X2Y3分析：分析： X2 + 3 Y2 = 2 XmYnA同温同压下，气体的体积比等于物质的量之比。同温同压下，气体的体积比等于物质的量之比。根据质量守恒定律：根据质量守恒定律：2 =2m m = 1(3)(2) = 2n n = 3 练习练习 4 现有纯度为现有纯度为 98 的的 NaCl （杂质不参加反应）（杂质不参加反应）12g，与与 10g 浓度为浓度为 98的的 H2SO4 在微热的条件下反应，求在微热的条件下反应，求生成的气体在标准状况下的体积多少

24、升？生成的气体在标准状况下的体积多少升？解：解：58. 5g(12g)(98%)(98g) (10g)(98%)(58.5g) 设生成的氯化氢气体在标准状况下体积为设生成的氯化氢气体在标准状况下体积为 x NaCl + H2SO4 = NaHSO4 + HCl98g22. 4L(12g)(98%)答：在标准状况下生成氯化氢气体答：在标准状况下生成氯化氢气体 2.24L 。x(10g)(98%)98g : (10g)(98%) = 22.4L : x x = 2.24L氯化钠过量氯化钠过量注意：注意： 微热条件下生成什么？微热条件下生成什么？ 何种反应物过量？何种反应物过量？ 例例 1 使使 1

25、.12L 氯气和氮气的混和气体通过浓氨水，反应氯气和氮气的混和气体通过浓氨水，反应后逸出的气体含氯气和氮气，体积为后逸出的气体含氯气和氮气，体积为 0. 672L。求反应中被氧化。求反应中被氧化的氨的质量为多少克？的氨的质量为多少克？3L2L : x = 2L : (1.12L - 0. 672L) 解：解： 设被氧化的氨的体积为设被氧化的氨的体积为 x 3Cl2 + 8NH3 = 6NH4Cl + N22L（被氧化）（被氧化）2 L答：被氧化的氨的质量为答：被氧化的氨的质量为 0. 34g 。xn (NH3) = 0. 448L / 22. 4 L. mol-1 = 0. 02 molx =

26、 0. 448L注意：注意： 求被氧化的氨的质量求被氧化的氨的质量反应前后体积已知，用差量法反应前后体积已知，用差量法气体体积差气体体积差1L1. 12L - 0. 672Lm (NH3) = (0. 02 mol) (17g/mol) = 0. 34 g 例例 2 氢气和氧气的混和气体，在氢气和氧气的混和气体，在 120 oC 和一大气压下和一大气压下体积为体积为 a L，点燃后发生反应，待气体恢复至原来温度和压强时，点燃后发生反应，待气体恢复至原来温度和压强时，其体积为其体积为 b L。问原混和气体中氢气和氧气各多少升？。问原混和气体中氢气和氧气各多少升？2L2L : x = 1L : (

27、 aL - bL ) (1) 氢气和氧气完全反应氢气和氧气完全反应 2H2 + O2 = 2H2O1L1 Lx1L : y = 1L : ( aL -bL ) x = 2 ( a - b ) L分析：分析：(1) 120oC， 水为气态。水为气态。 (2)反应前后体积已知，用差量法反应前后体积已知，用差量法气体体积差气体体积差2LaL - bLy = ( a- b) L y(3) 因因 a 和和 b 不是一个具体的数值，反应有三种情况。不是一个具体的数值，反应有三种情况。 解：解： 设混和气中氢气的体积为设混和气中氢气的体积为 x，氧气的体积为，氧气的体积为 y 例例 2 氢气和氧气的混和气体

28、，在氢气和氧气的混和气体，在 120 oC 和一大气压下和一大气压下体积为体积为 a L，点燃后发生反应，待气体恢复至原来温度和压强时，点燃后发生反应，待气体恢复至原来温度和压强时，其体积为其体积为 b L。问原混和气体中氢气和氧气各多少升？。问原混和气体中氢气和氧气各多少升？2L1L : y = 1L : ( aL - bL ) (2) 氢气过量氢气过量 2H2 + O2 = 2H2O1L1 L x = aL - ( a - b )L = b L y = ( a - b ) L气体体积差气体体积差2LaL - bLy （接上页）（接上页） 设混和气中氢气的体积为设混和气中氢气的体积为 x，氧

29、气的体积为，氧气的体积为 y 例例 2 氢气和氧气的混和气体，在氢气和氧气的混和气体，在 120 oC 和一大气压下和一大气压下体积为体积为 a L，点燃后发生反应，待气体恢复至原来温度和压强时，点燃后发生反应，待气体恢复至原来温度和压强时，其体积为其体积为 b L。问原混和气体中氢气和氧气各多少升？。问原混和气体中氢气和氧气各多少升？2L2L : x = 1L : ( aL - bL ) (3) 氧气过量氧气过量 2H2 + O2 = 2H2O1L1 L y = aL - 2 ( a - b )L = (2b -a ) L x = 2 ( a - b ) L气体体积差气体体积差2LaL -

30、bLx（接上页）（接上页） 设混和气中氢气的体积为设混和气中氢气的体积为 x，氧气的体积为，氧气的体积为 y 答：（略）答：（略） 例例 3 标准状况下标准状况下CO和和CO2的混和气体的混和气体 5g 所占体积为所占体积为 3. 36L。求。求CO的质量、的质量、CO2的体积及混和气体的平均式量。的体积及混和气体的平均式量。解：解：(28g/mol)x +(44g/mol)y = 5g 设混和气体中设混和气体中CO的物质的量为的物质的量为 x ，CO2的物质的量为的物质的量为 y 平均摩尔质量平均摩尔质量 = 5g / (0.1mol + 0.05 mol) = 33.3 g/molm (C

31、O) = (0. 1mol)(28g / mol) = 2.8g V (CO2) = (0. 05 mol) (22. 4L/mol ) = 1.12 Lx = 0. 1moly = 0. 05mol答：答：CO的质量为的质量为 2.8g，CO2的体积为的体积为1.12L, 混和气体式量为混和气体式量为 33.3(x + y ) (22.4L/mol) = 3.36L 例例 4 某无毒不燃气体某无毒不燃气体A对氢气的相对密度对氢气的相对密度为为14, 写出该气体的化学式。写出该气体的化学式。解：解：M (A)M (H2)M (A) = M (H2) (14) 答：气体答：气体A的化学式为的化学

32、式为 N2d (A)d (H2)= 14 (相对密度）相对密度） = ( 2 g /mol) (14) = 28 g /mol 分子量为分子量为28，可能是，可能是N2，CO，C2H4等气体等气体,因因A为无毒不燃气体，故为无毒不燃气体，故A是是 N2 。 练习练习 5 碳酸铵在碳酸铵在150 oC完全分解生成氨、二完全分解生成氨、二氧化碳和水蒸气，问生成混合物的密度是相同条件氧化碳和水蒸气，问生成混合物的密度是相同条件下氢气密度的多少倍。下氢气密度的多少倍。解：解：(NH4)2CO3 = 2NH3 + H2O + CO2 答：生成的混合物的密度是氢气密度的答：生成的混合物的密度是氢气密度的12倍。倍。d (混和物混和物)d (H