气体摩尔体积高一上学期化学人教版（2019）必修1

气体摩尔体积学习目标：1.了解气体摩尔体积及阿伏加德罗定律的含义和应用,体会定量研究对化学科学的重要作用。2.能基于物质的量认识物质组成及其化学变化,运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积之间的相互关系进行简单计算。⁠分点突破(一)

决定物质体积大小的因素及阿伏加德罗定律1.分析决定物质体积大小的因素在一定条件下,1mol不同物质的体积如下表所示。观察并分析表中的数据,你能得出哪些结论?与同学讨论。气体0℃、101kPa时的体积/L液体20℃时的体积/cm3固体20℃时的体积/cm3H222.4H2O18.0Fe7.12O222.4H2SO453.6Al10.0结论:(1)同温同压下,1mol气体的体积

近似相等⁠,在标准状况下约为

22.4L

⁠。(2)同温同压下,1mol不同的固态物质或液态物质的体积

不相同(或差别较大)

⁠。

近似相等22.4L

不相同(或差别较大)

2.3.阿伏加德罗定律(1)阿伏加德罗定律的内容相同的温度和压强下,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。(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”。相同的体积⁠根据表格中的数据,用计算器计算1mol下列不同物质的体积,并填写下表:状态物质密度1mol该物质的质量1mol该物质的体积固态Fe7.86g·cm-3(20℃)56g7.1cm3Al2.70g·cm-3(20℃)27g

10.0

⁠cm310.0

状态物质密度1mol该物质的质量1mol该物质的体积液态H2O1g·cm-3(20℃)18g

18.0

⁠cm3H2SO41.83g·cm-3(20℃)98g53.6cm3气态O21.429g·L-1(标准状况)32g

22.4

⁠LH20.0893g·L-1(标准状况)2g

22.4

⁠L18.0

22.4

22.4

1.在温度、压强一定的条件下,1mol固态碘和1mol气态水所含的分子数相同吗?它们的体积相同吗?提示:1mol固体碘和1mol气态水所含的分子数均为6.02×1023,二者所含分子数相同,但由于分子之间的距离不同,且不同分子的大小不同,所以1mol固态碘和1mol气态水的体积不相同。2.32gO2、2gH2的物质的量分别是多少?为什么标准状况下二者的体积基本是相同的?提示:32gO2和2gH2的物质的量均为1mol,二者所含的分子数相同,当温度和压强相同时(标准状况),不同气体分子之间的距离相同。因此1mol不同气体在相同条件下的体积相同,即1mol气体在标准状况下的体积都约为22.4L。⁠1.下列说法正确的是(

)A.1mol固体或液体的体积主要由粒子间距离决定B.1mol气体的体积主要由粒子的大小决定C.在相同的温度和压强下,相同体积的物质物质的量相同D.气体粒子间的距离受温度、压强影响大,固体或液体粒子间的距离受温度、压强影响小解析:D

1mol固体或液体的体积主要由粒子的大小决定,A错误;气体的体积大小受粒子数目、粒子之间距离影响,因此在相同条件下,1mol气体的体积主要由粒子间距离决定,B错误;相同温度和压强下,相同体积的气体物质的量相同,相同体积的固体或液体体积不一定相同,C错误。2.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离B.相同条件下,分子数相同的任何气体的体积基本相同C.同温同压下,1mol任何物质所占用的体积均相同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

根据阿伏加德罗定律,同温同压下,1mol任何气体所占用的体积均相同,而1mol固体或液体所占用的体积不相同,C错误。分点突破(二)

气体摩尔体积1.概念

2.标准状况下气体摩尔体积3.理解气体摩尔体积应注意的几个问题(1)标准状况下的气体摩尔体积Vm＝22.4L·mol-1,非标准状况时不能使用。

⁠1.(1)标准状况下,33.6LCl2的物质的量是

⁠,16gO2所占体积约是

⁠。

答案:(1)1.5mol

11.2L

(2)标准状况下,含有1.5molH2和0.5molO2的混合气体所占体积约是

⁠。

答案:(2)44.8L

(3)标准状况下,11.2L二氧化碳和氧气的混合气体中含有的氧原子数是

⁠。

答案:(3)NA2.(1)标准状况下,某气体的密度为1.43g·L-1,则该气体的摩尔质量约为

⁠。

解析:(1)气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4L·mol-1×1.43g·L-1≈32g·mol-1。答案:(1)32g·mol-1

(2)标准状况下,0.51g某气体的体积为672mL,则该气体的摩尔质量为

⁠。

答案:(2)17g·mol-1⁠标准状况下气体摩尔体积的有关计算

②气体的摩尔质量:M＝Vm·ρ＝22.4ρg·mol-1;

⁠1.下列物质的体积约为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,1molO2解析:D

A项,标准状况下H2O不是气体,不能使用气体摩尔体积22.4L·mol-1计算H2O的体积,错误;B项,36.5gHCl的物质的量为1mol,氯化氢所处状态不是标准状况,错误;C项,常温常压下17gNH3的物质的量为1mol,但NH3所处状态为常温常压,不是标准状况,错误。2.标准状况下11.2L下列气体,质量最大的是(

)A.Cl2B.N2C.CH4D.H2

3.(1)标准状况下,11gCO2的物质的量为

⁠,体积为

⁠。

答案:(1)0.25mol

5.6L

(2)已知4.8g某混合气体含分子数为0.15NA,该气体的平均摩尔质量为

⁠。

答案:(2)32g·mol-1

(3)等物质的量的SO2和SO3含有的氧原子个数比为

⁠;气体的质量比为

⁠。

解析:(3)设SO2和SO3的物质的量都是1mol,所含氧原子数之比为2∶3;气体质量比为(1mol×64g·mol-1)∶(1mol×80g·mol-1)＝4∶5。答案:(3)2∶3

4∶5

(4)12gCH4和O2的混合气体在标准状况下的体积为11.2L,则混合气体中CH4与O2的物质的量之比为

⁠。

答案:(4)1∶1分点突破(三)

阿伏加德罗定律的推论及应用1.阿伏加德罗定律的含义同温同压下,相同体积的任何气体都含有

相同数目⁠的粒子。2.适用范围只适用于

气体⁠,可以是单一气体,也可以是混合气体。相同数目气体⁠在同温同压(以0℃,101kPa即标准状况为例)下,完成下列问题。

由此可推知:同温同压下,气体的体积之比等于其

⁠之比。

提示:(1)22.4L

44.8L

物质的量

由此可推知:同温同压下,同体积的气体的质量之比等于其

⁠之比。

提示:(2)2mol

64g

2mol

4g

摩尔质量

由此可推知:①同温同压下,气体的密度之比等于其

⁠之比。

提示:(3)32g

22.4L

2g

22.4L

①摩尔质量⁠1.阿伏加德罗定律(1)内容(2)适用范围阿伏加德罗定律适用于气体,可以是单一气体,也可以是混合气体,但对于固体和液体则不适用。2.阿伏加德罗定律的三条重要推论相同条件结论公式语言叙述同温同压同温同压下,气体的体积之比等于物质的量之比,等于分子数之比同温同体积同温同体积下,气体的压强之比等于物质的量之比,等于分子数之比同温同压同温同压下,气体的密度之比等于摩尔质量之比⁠1.如图是两瓶体积相等的气体,在同温同压时瓶内气体的关系一定正确的是(

)A.气体质量相等B.气体密度相等C.所含原子数相等D.摩尔质量相等解析:C

同温同压下,气体的体积之比等于物质的量之比,两瓶体积相等的气体,则两瓶气体的物质的量相等。左瓶中氮气和氧气的物质的量之比为1∶1时,相当于NO,与右瓶内NO的质量、密度、摩尔质量相等,但左瓶中氮气和氧气的物质的量之比不一定为1∶1,故质量不一定相等、密度不一定相等、摩尔质量不一定相等,A、B、D错误;都是双原子分子,物质的量相等的气体含有的原子数目相等,C正确。2.如图表示1gO2与1gX气体在相同容积的密闭容器中压强(p)与温度(T)的关系,则X气体可能是(

)A.NH3B.CH4C.SO2D.NO解析:C

从图中可知,同温同体积时,O2的压强比X气体的大,根据阿伏加德罗定律可知,同温同体积下,气体的压强与物质的量成正比,等质量的气体的物质的量与摩尔质量成反比,故可知X气体的摩尔质量比氧气的大,即X的摩尔质量大于32g·mol-1,而氨气的摩尔质量为17g·mol-1,甲烷的摩尔质量为16g·mol-1,二氧化硫的摩尔质量为64g·mol-1,NO的摩尔质量为30g·mol-1。3.同温、同压下,A、B两容器分别充满O2和O3。(1)若两容器所含O2和O3分子总数相等,则A容器和B容器的容积之比是

⁠。

解析:(1)同温、同压下气体的体积与其分子数成正比,故两容器所含气体的体积相等,即A容器和B容器的容积之比是1∶1。答案:(1)1∶1

(2)若两容器中所含原子总数相等,则A容器和B容器的容积之比是

⁠。

解析:(2)若两容器中所含原子总数相等,则两容器所含O2和O3分子总数之比为3∶2,故A容器和B容器的容积之比是3∶2。答案:(2)3∶2

(3)若两容器的容积之比为3∶2,则O2和O3物质的量之比为

⁠,质量之比为

⁠。

解析:(3)若两容器的容积之比为3∶2,则两容器所含O2和O3分子总数之比为3∶2,O2和O3物质的量之比为3∶2,又由于O2和O3摩尔质量之比为2∶3,则二者的质量之比为1∶1。答案:(3)3∶2

1∶1⁠阿伏加德罗常数正误判断(理解与辨析)设NA为阿伏加德罗常数。下列叙述错误的是(

)A.标准状况下,11.2LCO和H2的混合气体中分子数为0.5NAB.23gNa与足量H2O反应生成的H2分子数目为0.5NAC.22.4L氢气中,H2分子的数目为NAD.180g葡萄糖(分子式C6H12O6)中,C原子的数目为6NA解析:C

标准状况下,11.2LCO和H2混合气体的物质的量为0.5mol,含分子数为0.5NA,A项正确;23gNa的物质的量为1mol,依据Na与水反应的方程式可知,生成H2的分子数为0.5NA,B项正确;C项未知H2所处的状况,故无法确定其物质的量,C项错误;180g葡萄糖的物质的量为1mol,故含C原子数目为6NA,D项正确。⁠抓“两看”突破NA正误判断的陷阱命题者常在气体摩尔体积的使用条件上设置陷阱进行命题,其主要命题点有以下两点:一看“气体”是否处于“标准状况”,即0℃、101kPa。二看“标准状况下物质是否为气体”,如CCl4、H2O、酒精、SO3、苯等在标准状况下均不是气体。⁠1.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(

)A.18gH2O中含有的中子数为10NAB.1molNaHCO3固体中含有的离子数为3NAC.标准状况下,22.4LO2中含有的分子数为NAD.1molFe与足量Cl2反应,转移的电子数为2NA解析:C

1分子水中含有8个中子,18gH2O的物质的量为1mol,含有的中子数为8NA,A错误;1molNaHCO3固体中含有的离子数为2NA,B错误;标准状况下22.4L氧气的物质的量为1mol,含有的分子数为NA,C正确;1molFe与足量Cl2反应,生成Fe3＋,转移的电子数为3NA,D错误。2.NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(

)A.标准状况下,0.1NA个水分子所占的体积约为2.24LB.11.2LCO2的物质的量为0.5molC.NH3的摩尔质量等于NA个氨分子的质量之和D.101kPa、4℃时18mL水和202kPa、27℃时32g