2023年高中化学第1章认识化学科学第3节第2课时气体摩尔体积学案鲁科版必修1

2019年高中化学第1章认识化学科学第3节第2课时气体摩尔体积学案鲁科版必修1PAGEPAGE28第2课时气体摩尔体积[核心素养开展目标]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，能表达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之间计算的模型，熟悉阿伏加德罗定律的应用。一、气体摩尔体积1.决定物质体积大小的因素(1)物质体积大小的影响因素(2)粒子数目相同的物质的体积关系2.气体摩尔体积(1)标准状况下的气体摩尔体积Vm＝22.4L·mol－1，那么Vm＝22.4L·mol－1时一定是标准状况下吗？提示不一定，同时改变温度和压强，气体摩尔体积Vm仍可能保持不变，如升高温度的同时增加压强。(2)标准状况下0.2molH2与0.8molO2的混合气体的体积也是22.4L吗？提示是，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。标准状况下的气体摩尔体积3.标准状况下气体体积的计算(1)计算关系①气体的物质的量n＝eq\f(V,22.4)mol；②气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4ρg·mol－1；③气体的分子数N＝n·NA＝eq\f(V,22.4)·NA；④气体的质量m＝n·M＝eq\f(V,22.4)·Mg。(2)计算填空34.0g氨气的物质的量是________，标准状况下氨气的体积是________，所含的氨气分子数是________。答案2.0mol44.8L1.204×1024解析根据气体相关计算公式n＝eq\f(m,M)＝eq\f(N,NA)＝eq\f(V,Vm)(标准状况)可知：n(NH3)＝eq\f(34.0g,17g·mol－1)＝2.0mol。V(NH3)＝n(NH3)·Vm＝2.0mol×22.4L·mol－1＝44.8L。N(NH3)＝n(NH3)·NA＝2.0mol×6.02×1023mol－1＝1.204×1024。相关链接数据分析与探究(1)分析表格中的有关数据：状态物质密度1mol该物质的质量1mol该物质的体积结论固态Fe7.86g·cm－3(20℃)56g7.12cm3相同条件下1mol固体、液体的体积差异较大Al2.70g·cm－3(20℃)27g10cm3液态H2O0.998g·cm－3(20℃)18g18.04cm3H2SO41.83g·cm－3(20℃)98g53.55cm3气态O21.429g·L－1(0℃、101kPa)(标准状况)32g22.39L相同条件下，1mol气体的体积近似相等，在标准状况下约为22.4LH20.0899g·L－1(0℃、101kPa)(标准状况)2.016g22.42L(2)分析解释上述结论：①在温度和压强一定时，任何1mol固态物质或液态物质所含粒子数目相同。粒子之间的距离很小，但因为粒子的大小不同，所以1mol固态物质或液态物质的体积往往是不同的。②对气态物质来说：通常情况下粒子之间的距离要比粒子本身的直径大很多倍，当粒子数相同时，气态物质体积的大小那么主要取决于气体粒子间的距离。③在温度和压强一定时，气体粒子间的距离近似相等，在相同温度和压强下，任何具有相同粒子数的气体都具有大致相同的体积。二、阿伏加德罗定律1.定律内容同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同的分子数。2.特别提示(1)阿伏加德罗定律适用于任何气体，包括混合气体，不适用于非气体。(2)同温、同压、同体积、同分子数，共同存在，相互制约，且“三同定一同〞。(3)标准状况下的气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的一个特例。3.有关推论(1)同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比。(2)同温同体积时，气体的压强之比等于其物质的量之比。(3)同温同压下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比。(4)同温同压下，同体积的任何气体的质量之比等于其摩尔质量之比。(1)同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的原子数吗？提示不一定。同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子数，但分子中所含有的原子数不一定相同，如稀有气体He、Ne等是单原子分子，H2是双原子分子，O3是多原子分子。(2)结合气体体积的影响因素，思考分析“假设两种气体体积相同，所含分子数也一定相同〞的说法正确吗？提示不正确。因为气体体积受温度和压强的影响较大，当温度和压强不同时，体积相同的两气体的物质的量不一定相同，故所含的分子数也不一定相同。(3)同温、同压下，向两密闭容器中分别充满等质量的O2和O3气体，那么①两容器的体积比为________。②两种气体的密度比为________。提示①3∶2②2∶3解析①同温、同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比，即48∶32＝3∶2。②同温、同压下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比，即32∶48＝2∶3。相关链接(1)阿伏加德罗定律的推论相同条件结论公式语言表达同温同压eq\f(V1,V2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(N1,N2)同温同压下，体积之比等于物质的量之比，等于分子数之比同温同体积eq\f(p1,p2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(N1,N2)同温同体积下，压强之比等于物质的量之比，等于分子数之比同温同压eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(M1,M2)同温同压下，密度之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，其质量与摩尔质量成正比(2)阿伏加德罗定律推论的理解①气体的体积与温度、压强有关。相同温度下，单位物质的量的气体压强越小，气体体积越大；相同压强下，单位物质的量的气体温度越高，气体体积越大。②气体的压强与气体分子数、温度有关。相同分子数时，相同体积的气体温度越高，气体压强越大；相同温度下，相同体积的气体分子数越多，气体压强越大。1.(2022·福清市华侨中学期中)以下有关气体体积的表达中，正确的选项是()A.一定温度和压强下，各种气态物质的体积大小由构成气体的分子大小决定B.一定温度和压强下，各种气态物质的体积大小由构成气体的分子数和分子间距离决定C.不同的气体，假设体积不同，那么它们所含的分子数也不同D.气体摩尔体积指1mol任何气体所占的体积约为22.4L答案B解析对于气体物质，在一定温度和压强下，分子间的距离远大于分子本身的大小，因此其体积的大小主要由分子数的多少和分子间距离来决定，故A错误、B正确；气体的体积随温度和压强的变化而变化，体积不同的气体，在不同的条件下，其分子数可能相同，也可能不同，C错误；气体摩尔体积会随着温度、压强的变化而变化，22.4L·mol－1是标准状况下的气体摩尔体积，故D错误。2.以下表达正确的选项是()A.1mol任何气体的体积都为22.4LB.1mol任何物质在标准状况下所占的体积都为22.4LC.只有在标准状况下，气体摩尔体积才约为22.4L·mol－1D.标准状况下，22.4L任何气体的物质的量都约为1mol答案D解析A中没有指明该物质所处温度、压强；B中没有指明该物质的状态；C中在非标准状况下，气体的摩尔体积也可能是22.4L·mol－1。3.设NA表示阿伏加德罗常数的值，以下表达中正确的选项是()A.常温常压下，11.2LCO2所含的原子数为1.5NAB.常温常压下，48gO3含有的氧原子数为3NAC.标准状况下，22.4LH2O所含分子数为NAD.标准状况下，22.4LH2所含原子数为NA答案B解析常温、常压(非标准状况)下11.2LCO2的物质的量不是0.5mol，所含原子数不是1.5NA；48gO3的物质的量为1mol，所含氧原子数为3NA；标准状况下H2O为液态，不能用气体摩尔体积计算其物质的量；标准状况下22.4LH2的物质的量为1mol，所含氢原子数为2NA。4.(2022·贵州高一检测)以下说法正确的选项是()A.20℃、1.01×105Pa时，同体积的氧气和氮气含有相同数目的分子B.1mol气态物质，当体积为22.4L时，该气体一定处于标准状况C.同温同压下，相同体积的氧气和氨气，前者质量小于后者D.同温同压下，相同体积的任何气体单质所含分子数和原子数都相同答案A解析同温同压下，同体积的任何气体含有的分子数相同，所含的原子数不一定相同，选项A正确，选项D错误；在非标准状况时1mol气态物质的体积也有可能为22.4L，选项B错误；C中氧气和氨气的物质的量相同，摩尔质量前者大于后者，质量前者大于后者，选项C错误。5.两个体积相同的密闭容器，一个盛有氯化氢，另一个盛有H2和Cl2的混合气体，在同温同压下，两个容器内的气体一定具有相同的()①质量②密度③分子总数④原子总数A.①② B.②④C.③④ D.①③答案C解析同温同压下，两个容器体积相同，那么所含的分子数相同，又因HCl、H2、Cl2都是双原子分子，故原子总数也相同，但质量、密度不一定相同。6.标准状况下，假设11.2L氧气含有n个氧原子，那么阿伏加德罗常数的数值可表示为()A.4nB.3nC.2nD.n答案D解析NA＝eq\f(n×22.4L·mol－1,2×11.2L)＝nmol－1。7.在同温同压下，11.5g气体A所占的体积和8gO2所占的体积相同，那么气体A的相对分子质量为()A.46 B.28C.44 D.64答案A解析eq\f(11.5g,MA)＝eq\f(8g,32g·mol－1)，M(A)＝eq\f(11.5g×32g·mol－1,8g)＝46g·mol－1。拓展延伸计算气体摩尔质量可以用以下方法：(1)定义式法：M＝eq\f(m,n)。(2)标准状况下气体密度法：M＝Vmρ＝22.4L·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(即eq\f(M,M1)＝eq\f(ρ,ρ1)＝D相对)。8.现有mg某气体，它由双原子分子构成，它的摩尔质量为Mg·mol－1。假设阿伏加德罗常数的值用NA表示，那么：(1)该气体的物质的量为________。(2)该气体所含原子总数为________。(3)该气体在标准状况下的体积为________。(4)该气体在标准状况下的密度为________。(5)该气体一个分子的质量为________。答案(1)eq\f(m,M)mol(2)eq\f(2mNA,M)(3)eq\f(22.4m,M)L(4)eq\f(M,22.4)g·L－1(5)eq\f(M,NA)g解析根据标准状况下，气体体积相关计算关系n＝eq\f(m,M)＝eq\f(N,NA)＝eq\f(V,Vm)进行求解；由质量和标准状况下的体积可求气体的密度，也可由M＝Vm·ρ求气体的密度；气体摩尔质量(Mg·mol－1)与阿伏加德罗常数(NA)的比值，即为一个分子的质量。题组一气体摩尔体积1.(2022·福建师大附中期中)现有以下四种因素：①温度②压强③气体微粒数④气体微粒大小，只改变一种因素时对气体摩尔体积(Vm)有显著影响的是()A.③④B.①②③C.①②D.全部答案C解析对于气体来说，温度和压强不同，气体分子之间的距离不同，而微粒本身大小远小于微粒间的距离，那么微粒本身大小可忽略不计，所以影响气体摩尔体积的因素主要有温度和压强，应选C。2.以下有关气体摩尔体积的描述中，正确的选项是()A.在一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积B.气体摩尔体积一定是22.4L·mol－1C.1mol气体体积为22.4L，那么一定是标准状况D.相同物质的量的气体的气体摩尔体积也相同答案A解析气体体积受温度、压强的影响，随着条件的不同，气体摩尔体积对应的数值有无数种，不一定是22.4L·mol－1，B错误；非标准状况通过调节温度和压强也可以使1mol气体体积到达22.4L，C错误；气体摩尔体积与物质的量无关，当条件不同时气体摩尔体积不一定相同，D错误。3.以下物质的体积约为22.4L的是()A.标准状况下1molH2OB.20℃、101kPa时36.5gHClC.常温常压下17gNH3D.标准状况下0.4molH2和0.6molO2的混合气体答案D解析A项中水在标准状况下为液态，B、C中气体都为1mol，但不处于标准状况下。4.1g氮气所占有的体积为VL，那么氮气的气体摩尔体积为()A.22.4L·mol－1 B.28VL·mol－1C.eq\f(28,V)L·mol－1 D.eq\f(V,28)L·mol－1答案B解析氮气的气体摩尔体积＝VL÷eq\f(1g,28g·mol－1)＝28VL·mol－1。5.有一份气体样品的质量是14.2g，标准状况下的体积为4.48L，该气体的摩尔质量是()A.28.4g B.28.4g·mol－1C.71g·mol－1 D.14.2g·mol－1答案C解析该气体的物质的量＝eq\f(4.48L,22.4L·mol－1)＝0.2mol，其摩尔质量＝eq\f(14.2g,0.2mol)＝71g·mol－1。6.用NA表示阿伏加德罗常数的值，以下表达正确的选项是()A.18g冰水混合物中有NA个原子和10NA个电子B.常温常压下，16g氧气和臭氧的混合气体含有NA个氧原子C.标准状况下，33.6L水含有1.5NA个水分子D.2.24L二氧化碳中含有0.3NA个原子答案B解析冰水混合物中原子的物质的量＝eq\f(18g,18g·mol－1)×3＝3mol，冰水混合物中电子的物质的量＝eq\f(18g,18g·mol－1)×10＝10mol；氧气和臭氧的混合气体含有氧原子的物质的量＝eq\f(16g,16g·mol－1)＝1mol；标准状况下，水为液态，不能用气体摩尔体积(22.4L·mol－1)计算；二氧化碳的体积没有指明在标准状况下，不能用22.4L·mol－1计算。题组二阿伏加德罗定律7.(2022·黄石三中期中)以下表达正确的选项是()A.同温同压下，相同体积的气体，其分子数一定相等，原子数也一定相等B.任何条件下，等物质的量的甲烷(CH4)气体和CO气体所含的原子数一定相等C.同压同体积的氧气和氮气的分子数相等D.同温同压下的CO和N2，假设它们体积相同，那么它们的质量也一定相等答案D解析据阿伏加德罗定律，同温、同压、同体积的气体，其分子数一定相等，但原子数不一定相等，A错误；等物质的量的甲烷(CH4)气体和CO气体所含有的分子数一定相等，原子数一定不等，B错误。8.(2022·河南济源四中期中)同温同压下，相同体积的CO和CO2：①质量相等②密度相等③分子数相等④碳原子数相等⑤电子数相等，其中正确的选项是()A.①②③④ B.①②③④⑤C.③④ D.③④⑤答案C解析同温同压下，等体积的CO和CO2，二者物质的量相同，CO与CO2的摩尔质量不相等，①根据m＝nM可知，二者质量不相等，故①错误；同温同压下，密度之比等于摩尔质量之比，二者密度不相等，故②错误；1个CO分子与CO2分子虽然二者物质的量相等，但含有的电子数不相等，故⑤错误。9.(2022·诸暨中学期中)等物质的量的氢气和氦气在同温同压下具有相等的()A.原子数 B.质子数C.密度 D.质量答案B解析氢气和氦气均含有2个质子，两种气体的物质的量相等，那么两种气体所含质子数相等，故B正确。10.(2022·山西范亭中学期中)同温同压下，相同体积的SO2和O3气体，以下表达中错误的选项是()A.质量比4∶3 B.电子数比1∶1C.密度比4∶3 D.氧原子数比2∶3答案B解析1molSO2和O3，所含的电子数分别为32NA、24NA，所以同温同压下，相同体积的SO2和O3气体，所含的电子数之比为eq\f(32NA,24NA)＝4∶3，故B错误。11.标准状况下，相同质量的以下气体体积最大的是()A.CO2B.O2C.N2D.CH4答案D解析相同状况下，气体的质量相同时，其摩尔质量越小，物质的量越大，气体的体积越大。甲烷的摩尔质量最小，体积最大。12.在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体，当这两个容器内温度和气体密度相等时，以下说法正确的选项是()A.两种气体的压强相等 B.O2比O3的质量小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答案D解析氧气和臭氧等温度、等体积、等密度时，其质量一定相等；因二者的摩尔质量不等，其物质的量一定不相等，压强不相等，分子数不相等，但含有的氧原子数相等。13.一氧化碳和二氧化碳的混合气体18g，完全燃烧后测得二氧化碳的体积为11.2L(标准状况)。试答复：(1)混合气体中一氧化碳的质量是________。(2)混合气体中二氧化碳在标准状况下的体积是______。(3)混合气体在标准状况下的密度是________。答案(1)7g(2)5.6L(3)1.607g·L－1解析燃烧后二氧化碳的物质的量＝11.2L÷22.4L·mol－1＝0.5mol，设原混合气体中一氧化碳的物质的量为x，二氧化碳的物质的量为y，x×28g·mol－1＋y×44g·mol－1＝18g，x＋y＝0.5mol，解得x＝0.25mol，y＝0.25mol，一氧化碳的质量＝0.25mol×28g·mol－1＝7g，标况下，混合气体中二氧化碳的体积＝0.25mol×22.4L·mol－1＝5.6L，原混合气体的密度＝eq\f(18g,11.2L)≈1.607g·L－1。14.1.28g某气体氧化物(化学式为RO2)在标准状况下的体积为448mL。(1)该氧化物的摩尔质量为________。(2)R的相对原子质量为________。(3)与3.6g水含有相同数目氧原子的该气体在标准状况下的体积为________。答案(1)64g·mol－1(2