气体摩尔体积阿伏伽德罗定律

2.3.2气体摩尔体积、阿伏伽德罗定律核心素养发展目标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之间计算的模型，熟悉阿伏加德罗定律的应用。考点梳理考点梳理一、决定物质体积大小的因素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)粒子数目相同物质的体积关系2、物质体积大小的影响因素：从微观来角度来看，物质体积的大小取决于构成物质的粒子的数目、粒子的大小和粒子之间的距离3、决定固体或液体体积的主要因素固态、液态物质粒子之间的距离是非常小的，因此决定固体或液体体积的主要因素则是构成物质的粒子的数目和粒子的大小。1mol不同固态物质或液态物质含有的粒子数相同，这就使得固态物质或液态物质的体积主要取决于粒子的大小。由于构成不同固态、液态物质的粒子本身的大小不同，所以1mol固态、液态物质的体积不同4、决定气体体积的主要因素对于气体来说，分子之间的平均距离远远大于分子本身的直径，因此决定气体体积的主要因素则是构成气体的分子的数目和分子之间的距离，在分子数相同(如：1mol)的条件下，其体积主要决定于分子之间的距离，而分子间的距离与温度、压强有密切关系，而在相同的温度、压强下，任何气体分子间的距离可以看成是相等的。因而，在相同的温度和压强下，分子数相同的任何气体都具有相同的体积【微点拨】①在0℃、101KPa(标准状况)②在温度和压强一定时，任何气体的体积只随分子数的大小而变化=3\*GB3③温度和压强一定时，1mol任何气体的体积都约为一个定值=4\*GB3④对于气体的体积一定要标明状态(温度、压强)4、标准状况的定义(1)定义：将温度为0℃、压强为101KPa的状态规定为标准状况，简写为：标况下或STP二、气体摩尔体积数值：=1\*GB3①在标准状况(温度为0℃，压强为101KPa)下，气体摩尔体积为22.4L·mol－1=2\*GB3②在通常状况(温度为25℃，压强为101KPa))下，气体摩尔体积为24.5L·mol－1③当温度和压强一定时，气体的摩尔体积为一定值7、标准状况下气体体积的计算计算关系公式①气体的物质的量n＝eq\f(V,22.4)mol②气体的摩尔质量M＝Vm·ρρg·mol－1③气体的分子数N＝n·NA＝eq\f(V,22.4)·NA④气体的质量m＝n·M＝eq\f(V,22.4)·Mg标准状况下的气体摩尔体积使用气体摩尔体积要特别注意：①要看所处条件：必须为标准状况。非标准状况下，1mol气体的体积不一定是22.4L。②要看物质状态：必须为气态。如标准状况下水、酒精、四氯化碳等为非气态物质。③看数值单位：单位是L·mol－1，而不是L；数值“22.4”为近似值二、阿伏加德罗定律1．气体体积与物质的量关系的实验探究(1)实验观察电解水的实验装置如下图所示：由图可知：A试管中收集到的气体是氢气，B试管中收集到的气体是氧气，二者的体积之比是2∶1。(2)计算推理若有1.8g水电解，产生氢气的质量为g，物质的量为mol；产生氧气的质量为g，物质的量为mol；二者物质的量之比为2∶1。(3)相关结论①同温同压下，气体的物质的量之比等于体积之比。②同温同压下，1mol的不同气体，其体积相同。2．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)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，相同体积中气体温度越高，气体压强越大；相同温度下，相同体积中气体分子数越多，气体压强越大。即学即练即学即练一、单选题1．为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是A．常温下，60g含有的分子数为C．密闭容器中，1.0mol和1.0mol充分反应后分子总数为2D．1mol铁单质与足量的硫单质充分反应，转移电子的数目为3【答案】C【详解】A．二氧化硅为共价晶体，不存在分子，A错误；B．标况下氯仿不是气体，不确定其物质的量，B错误；C．H2和I2于密闭容器中发生反应：H2+I222于密闭容器中充分反应后分子总数为2NA，C正确；D．铁与硫单质反应生成二价铁，故1mol铁单质与足量的硫单质充分反应，转移电子的数目为2NA，D错误。故选C。2．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是NAB．12gNaHSO4A个阳离子+的数目为NAD．常温常压下，124gP4所含P—P键数目为6NA【答案】D【详解】A．不是标准状况，不能计算，A错误；B．NaHSO4固体中阳离子只有Na+A，B错误；C．HCl气体中没有H+，C错误；D．124gP4的物质的量为，1molP4中含P—P键数目为6mol，D正确；故选D。3．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列正确的是A．6gD216O(重水)含中子数为3NAB．标准状况下，2.24L一氯甲烷中含sp3s型σ键数为0.4NAC．室温下，1L0.1mol·L1Na2CO3溶液中CO、HCOAD．pH=2的HF溶液中含有的H＋数目为0.01NA【答案】A【详解】A．1分子重水分子D216O中的中子数为10，则6gD216O（为0.3mol）中含有的中子3mol，数目为3NA，故A正确；B．1个一氯甲烷分子中含有3个sp3—s型σ键，则标准状况下2.24L一氯甲烷（为0.1mol）含有的sp3A，故B错误；C．由物料守恒可知，1L0.1mol·L1Na2CO3溶液中含碳酸分子、碳酸氢根离子、碳酸根离子的总数为0.1NA，故C错误，D．没有溶液的体积，不能计算氢离子的物质的量，故D错误；故选A。4．NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是AAC．常温常压下，14g由N2与CO组成的混合气体中含有的原子数为NAD．常温下，0.5mol·L1Na2CO3溶液中含有的Na+数为2NA【答案】C【详解】A．标准状况下，22.4L空气中气体的总物质的量为1mol，含有的单质有N2、O2、稀有气体等，但还含有CO2、CO、水蒸气等化合物，所以单质分子数小于NA，A错误；B．标准状况下，乙醇呈液态，不知其密度，无法计算2.24L乙醇中含有的氢原子数，B错误；C．常温常压下，14g由N2与CO组成的混合气体的物质的量为0.5mol，二者都是双原子分子，所以含有的原子数为NA，C正确；D．常温下，0.5mol·L1Na2CO3溶液不知其体积，所以钠离子的数目无法计算，D错误；故选C。5．向三个密闭容器中分别充入H2、O2、CO2，下列有关说法错误的是A．同温、同压、同体积时，气体的密度：(CO2)>(O2)>(H2)B．同温、同压、同质量时，气体的体积：V(H2)>V(O2)>V(CO2)C．同温、同压、同体积时，气体的分子数：N(CO2)>N(O2)>N(H2)D．同温、同压、同体积时，气体的质量：m(CO2)>m(O2)>m(H2)【答案】C【详解】A．根据阿伏加德罗定律可知，同温、同压、同体积时，三种气体的密度比为相对分子质量比，则(CO2)>(O2)>(H2)，A正确；B．同温、同压、同质量时，三种气体的物质的量为n(CO2)<n(O2)<n(H2)，则体积关系：V(H2)>V(O2)>V(CO2)，B正确；C．同温、同压、同体积时，三种气体的物质的量相同，则分子数关系：N(CO2)=N(O2)=N(H2)，C错误；D．同温、同压、同体积时，三种气体的物质的量相同，三种摩尔质量关系为M(CO2)>M(O2)>M(H2)，则三种气体的质量关系：m(CO2)>m(O2)>m(H2)，D正确；故选C。6．同温同压下，同体积的和两种气体中，其中正确的是A．分子数比为：7：16 B．原子数比为：32：21C．密度比为：7：16 D．质子数比为：16：7【答案】C【分析】根据阿伏伽德罗定律可知，同温同压下，同体积的和两种气体的物质的量相同；【详解】A．分子数比为物质的量之比，为1:1，A错误；B．原子数比为（1×2）：(1×3）=2:3，B错误；C．根据阿伏伽德罗定律可知，密度比为相对分子质量之比，为28:64=7:16，C正确；D．1分子氮气、二氧化硫的质子数分别为14、32，则质子数比为14:32=7:16，D错误；故选C。7．同温同压下，相同质量的下列气体中，体积最大的是A．N2 B．SO2 C．Cl2 D．CO2【答案】A【分析】同温同压下，相同质量的气体，其体积与摩尔质量成反比，摩尔质量越小，占有的体积越大；【详解】A．氮气的摩尔质量为28g/mol；B．二氧化硫的摩尔质量为64g/mol；C．氯气的摩尔质量为71g/mol；D．二氧化碳的摩尔质量为44g/mol，因此同温同压下，相同质量的气体，氮气的体积最大，故选A。8．标准状况下，质量相等的N2和CO2相比较，下列叙述正确的是A．电子数之比为7∶11 B．气体分子数之比为7∶11C．气体体积之比为11∶7 D．摩尔质量之比为11∶7【答案】C【详解】A．二者物质的量之比为，故电子数之比为，故A错误；B．气体分子数之比等于物质的量之比，应为，故B错误；C．气体体积之比等于物质的量之比，为，故C正确；D．摩尔质量之比为，故D错误；故选C。分层训练分层训练夯实基础一、单选题2的混合气体的体积为11.2L，则此混合气体中CO和CO2的物质的量之比是A．2∶3 B．3∶2 C．1∶1 D．3∶4【答案】A2的混合气体，体积为11.2L，则混合气体的平均摩尔质量为：=37.6g/mol，设CO物质的量为xmol，二氧化碳物质的量为ymol，则：=37.6，解得x∶y=2∶3。答案选A。2．用NA代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是2 4A2O2A D．常温常压下，28gN2中所含原子个数为NA【答案】C【详解】A．氢气所处的状态不明确，即气体摩尔体积的数值不明确，则生成的氢气的体积不明确，故A错误；B．标准状况下，四氯化碳为液体，不能根据气体摩尔体积来计算其物质的量，故B错误；2O2A，故C正确；D．28gN2为1mol，1mol氮气分子中含有2molN原子，所含原子个数为2NA，故D错误；故选C。3．设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述中正确的是A．1molNH3所含有的原子数为NAA2O所含的分子数为2NA2SO4A【答案】B【详解】A．1分子氨气中含有4个原子，则1molNH3所含有的原子数为4NA，故A错误；A，故B正确；C．标准状况下，水不是气体，不能根据气体摩尔体积来计算其物质的量，故C错误；D．没有溶液的体积，不确定其物质的量，故D错误；故选B。4．下列示意图中，白球代表氢原子，黑球代表氦原子，方框代表容器，容器中间有一个可以左右自由滑动的隔板(其质量忽略不计)。其中能表示相同温度时，等质量的氢气与氦气的是A．

B．

C．

D．

【答案】A【详解】A．白球代表氢原子，黑球代表氮原子，等质量的氢气与氦气，其物质的量之比===2：1，相同条件下其体积之比为2：1，A符合题意；B．白球代表氢原子，黑球代表氦原子，物质的量之比=8：2=4：1，且氦气是单原子构成的分子，不满足条件，故B错误；C．白球代表氢原子，黑球代表氦原子，物质的量之比2：1，而图中体积之比为1：2，故C错误；D．白球代表氢原子，黑球代表氦原子，物质的量之比为2：1，而图中体积之比为1：1，故D错误。答案选A。5．下列说法正确的是A．同温同压下的两种气体，只要所含微粒数目相等，则所占体积一定相等B．质量相等，密度不相等的N2和C2H4分子数目一定相等AD．两个体积相同的容器，若气体物质的量相等，则两容器的压强一定相等【答案】B【详解】A．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，A错误；B．N2和C2H4的摩尔质量相等，由于质量相等，所以物质的量相等，所以分子数相等，B正确；C．标准状况下11.2L混合气体的物质的量为0.5mol，甲烷中含有4个H原子，而氨中含有3个H原子，所以氢原子数目不一定为2NA，C错误；D．若两个容器的温度不同，压强不一定相同，D错误；故选B。二、填空题6．有关物质的量的计算是中学化学的重要部分，请回答下列有关物质的量的计算问题。是，质量为g，含有个分子，含有氧原子。(用表示阿伏伽德罗常数)L，它与同条件下含有相同的氢原子数。(3)某气态氧化物化学式为，则氧化物的摩尔质量，R的相对原子质量为。(4)含有相同氢原子数目的，和，其分子的物质的量之比为；其原子总数比为；其摩尔质量比为。【答案】(1)31323NA6(3)32(4)16:17:18【详解】（1）在标准状况下，二氧化碳的物质的量，含有3NA个分子，其质量为3mol×44g/mol=132g，其中含有3mol×2=6mol氧原子；（2）1.7g氨气物质的量为，在标准状况下体积为0.1mol×22.4L/mol=2.24L，设H2S有amol，则根据氢原子守恒可知：0.1mol×3=a×2，a=0.15mol；（3）某气态氧化物化学式为，则其物质的量为，氧化物的摩尔质量，R的相对原子质量为6416×2=32；（4）含有相同氢原子数目的，和，其分子的物质的量之比为；其原子总数比为；其摩尔质量比为16:17:18。7．回答下列问题：(1)同温同压下，同体积的甲烷(CH4)和二氧化碳物质的量之比为，原子总数之比为，密度之比为。(2)在标准状况下，CO和CO2的混合气体共8.96L，质量为14.4g，则两种混合气体中氧原子数为NA，其中CO的体积分数为。【答案】(1)1∶15∶34∶11(2)0.650%【详解】（1）根据阿伏伽德罗定律可知，同温同压下，同体积的甲烷(CH4)和二氧化碳物质的量相同，则物质的量之比为1:1；1分子甲烷和1分子二氧化碳分别含有5个原子、3个原子，故原子总数之比为5:3；同温同压下，密度之比等于摩尔质量之比，故为16:44=4:11；（2）两种气体的物质的量之和为A，其中CO的体积分数为。能力提升一、单选题1．以“物质的量”为中心的计算是化学计算的基础，下列与“物质的量”相关的计算正确的是A．有CO、、三种气体，它们各含有1molO，则三种气体物质的量之比为B．两种物质的物质的量相同，则它们在标准状况下的体积也相同C．常温下，aL氧气和氮气的混合物含有的分子数约为个D．在同温同体积时，气体的物质的量越大，则压强越大【答案】D【详解】A．含1molO的CO、CO2、O3的物质的量分别是1mol、0.5mol、mol，三种气体物质的量之比为6∶3∶2，A错误；B．两种物质的物质的量相同，但他们的状态不一定相同，所以它们在标准状况下的体积并不一定相同，B错误；C．常温下气体的摩尔体积大于22.4L/mol，aL氧气和氮气的混合物含有的分子数不是个，C错误；D．由知，同温同体积时，压强与物质的量成正比，气体的物质的量越大，则压强越大，D正确；故选D。2．如图所示，①和②为两个体积相同的固定容器，图中“

”和“

”分别表示氢原子和氧原子。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A．若②中的O2为2mol，则①中H2所含原子总数为4NAB．①和②中气体的质量之比为1∶8C．H2不能发生置换反应D．两容器内气体密度相同【答案】B【详解】A．若②中的O2为2mol，则①中H2为4mol，所含原子总数为8NA，A不正确；B．①和②中气体的质量之比为4mol×2g/mol:2mol×32g/mol=1∶8，B正确；C．H2与CuO可发生置换反应，所以H2能发生置换反应，C不正确；D．两容器的体积相同，则气体密度之比等于气体的质量之比，即为4mol×2g/mol:2mol×32g/mol=1∶8，D不正确；故选B。3．设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是中，所含的C．100g36.5%的盐酸溶液中所含的D．等物质的量的和的混合气体中，所含的分子数为【答案】B【详解】A．常温下，为液态，无法通过体积计算物质的量，A项错误；B．A，B正确；C．m(HCl)=36.5g，n(HCl)=1mol，总数为，C项错误；D．等物质的量不一定是1，D项错误；故答案为：B。4．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A．C50与C60AB．常温常压下，14g由N2与CO组成的混合气体中含有的原子数为NAC．标准状况下，2.24LH2O

AD．1molCl2完全溶于水中，生成的HClO分子数为NA【答案】B【详解】A．C50与C60A，A错误；B．常温常压下，14g由N2与CO组成的混合气体的物质的量为0.5mol，二者都是双原子分子，所以含有的原子数为NA，B正确；C．标况下水为液体，不能用气体摩尔体积衡量，2.24LH2A，C错误；2完全溶于水后，氯气和水的反应为可逆反应，溶液中含有Cl2、Cl、HClO、ClO，HClO分子数小于NA，D错误；故选B。二、多选题5．设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A．个的体积是B．标准状况下，氧原子总数为的和的混合气体，其体积为C．溶液中含个D．乙醇溶液中所含氧原子数目为【答案】BD【详解】A．个的物质的量为1mol，由于题干未告知N2所处的状态是否为标准状况，无法计算其体积，A错误；B．已知一分子CO2和一分子SO2中均含有2个O原子，故标准状况下，氧原子总数为的和的混合气体，其体积为=，B正确；C．题干未告知，溶液的体积，无法计算溶液中含的数目，C错误；D．乙醇溶液中所含氧原子数目为=，D正确；故答案为：BD。三、填空题6．室温下，某密闭容器中盛有、、的混合气体，通过电火花点燃后，发生反应、。容器内三种气体恰好完全反应，冷却至室温后得到质量分数为7.3%的盐酸，则容器中、、的体积比为。【答案】210∶103∶4【详解】在密闭容器中盛有H2、O2、Cl2的混合气体，通过电火花点燃后，发生反应H2+Cl22HCl、2H2+O22H2O，恰好完全反应，设生成HCl的物质的量为xmol，生成H2O的物质的量为ymol，则：，解得y=25.75x，令x=1mol，y=25.75mol，根据方程式可知n（H2）=0.5mol+25.75mol=26.25mol，n（O2）=12.875mol，n（Cl2）=0.5mol，所以n（H2）∶n（O2）∶n（Cl2）=26.25mol∶12.875mol∶0.5mol=210∶103：4，在相同状况下，气体的物质的量之比等于其体积比，所以V（H2）∶V（O2）∶V（Cl2）=210∶103∶4。7．某液态化合物，在一定量中恰好完全反应：冷却后在标准状况下，测得生成物的体积为，则(l表示液态，表示气态)：(1)反应前在标况下的体积是。(2)在分子中，X、Y两元素的质量比为，则X、Y两元素的相对原子质量之比为。【答案】(1)672(2)3∶8【详解】（1）根据方程式可知，反应前后气体的总体积不变，所以反应前氧气的体积也是672mL，故答案为：672mL；（2）XY2分子中X、Y两元素的质量比是3∶16，3+16=19，设XY2的摩尔质量为Mg/mol，则X、Y的相对原子质量之比为(3×)∶(16×)=3∶8。培优专练一、单选题1．一种紫外线作用下产生光化学烟雾的部分物质的反应过程如图所示，设为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是A．标准状况下，乙醛中含有的分子数目为B．和的混合气体中含有的氧原子数目为C．标准状况下，丙烯所含的共用电子对的数目为D．臭氧与丙烯充分反应，标准状况下，丙烯转移个电子【答案】B【详解】A．标准状况下，乙醛为液态，22.4L乙醛不是1mol，故A错误；B．和均由氧原子构成，32g氧原子物质的量为，数目为，故B正确；C．标准状况下，丙烯物质的量为1mol，1个丙烯分子含有9个共用电子对，即丙烯所含的共用电子对的数目为，故C错误；D．标准状况下，丙烯为1mol，由图可知，臭氧和丙烯反应，生成甲醛和乙醛，反应方程式为，1mol丙烯参加反应，转移的电子数为，故D错误；故选B。2．设为阿伏伽德罗常数的值。下列说法正确的是A．常温常压下，二氧化硅中Si—O键数为B．标准状况下，含有的C—H键数为C．乙酸与足量乙醇发生酯化反应，生成的乙酸乙酯分子数为D．和的混合气体完全燃烧，消耗的分子数为【答案】D【详解】A．常温常压下，二氧化硅中Si—O键数为，A错误；B．有多种同分异构体，无法计算的物质的量，B错误；C．乙酸与足量乙醇发生的酯化反应是可逆反应，因此生成的乙酸乙酯分子数为小于，C错误；D．根据燃烧反应计量系数关系

，因此和的混合气体完全燃烧，消耗的分子数为，D正确；故选D。3．表示阿伏伽德罗常数的值，下列说法正确的是数目为B．2molNO与1mol在密闭容器中充分反应后的分子数目为和的混合气体中含原子数目为转移电子数目为【答案】D【详解】A．标准状况下，HCl气体是纯净物，不能自身电离出H+，A错误；B．由于存在2NO2N2O4，故最终容器中分子数小于2NA，B错误；2和O3的混合气体所含原子数介于2NA和3NA之间，C错误；D．存在A，D正确；故选D。4．某密闭刚性容器油可动活塞隔成甲、乙两室，室温下向甲中充入由和组成的混合气体，向乙中充入空气，此时活塞的位置如图所示。下列有关说法正确的是A．甲室混合气体的分子总数为B．甲室的物质的量之比为C．甲室混合气体的密度是同温同压时D．若将甲室气体点燃引爆并恢复至室温，忽略生成水的体积，活塞最终停留在刻度2处【答案】D【详解】A．甲、乙两室压强与温度相同，气体的物质的量之比等于其体积之比，则甲室中气体物质的量为，分子总数为，故A错误；B．设甲中和的物质的量分别为x、y，x+y=2，2x+32y=19，解得x=1.5mol，y=0.5mol，甲室的物质的量之比为，故B错误；C．甲室中混合气体的平均摩尔质量，同温同压下气体的密度之比等于其摩尔质量之比，故该混合气体的密度是同温同压条件下氢气密度的倍，故C错误；D．由，可知反应后氢气有剩余，剩余氢气为，恢复原温度后最终两室中压强相等，体积之比等于其物质的量之比，则A、B两室的体积之比为0.5mol:1mol=1:2，则活塞停留在刻度2处，故D正确；故选：D。5．一个密闭容器中有一可自由滑动的隔板(厚度不计)将容器分成两部分，当左边充入4molN2，右边充入CO和CO2的混合气体共32g时，隔板处于如下图位置(保持温度不变)，下列说法错误的是A．右边CO与CO2分子数之比为3∶1B．左边抽出1molN2时，隔板向左移动，左右两边体积比为3∶1C．右侧气体密度是相同条件下氧气密度的2倍D．若改变右边CO和CO2的充入量而使隔板处于距离右端处，保持温度不变