高考化学高分培养计划一轮全国创新版高分讲义第2讲气体摩尔体积阿伏加德罗定律

第2讲气体摩尔体积阿伏加德罗定律1．影响物质体积大小的因素(1)在相同条件下，粒子数相同时eq\x(固体或液体的体积)eq\o(→,\s\up17(主要),\s\do15(取决于))eq\x(\a\al(粒子的大小,物质的本性))(2)气体粒子本身大小远小于分子间距离2．气体摩尔体积3．阿伏加德罗定律(1)内容可总结为“三同”定“一同”，即同温、同压、同体积的气体，具有相同的分子数。(2)如图所示三只气球，其中A、B的体积均为1.12L，则A、B中气体的物质的量不一定是0.05mol(填“一定”或“不一定”)；标准状况下，A、B气球中的分子个数比是1∶1；在相同温度和压强下，A、C气球中气体的质量相同，则两气球的体积之比是2∶1。(3)阿伏加德罗定律的推论(可通过pV＝nRT及n＝eq\f(m,M)、ρ＝eq\f(m,V)导出)1．正误判断，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)在标准状况下，1molO2与1molSO3的体积相同。()(2)在标准状况下，1mol气体的体积约是22.4L，在非标准状况下，1mol气体的体积则一定不是22.4L。()(3)在相同条件下，相同物质的量的CO、N2的混合气体与O2的分子个数相同，所包含的原子个数也相同。()(4)标准状况下，22.4L己烷中含有的共价键数目为19NA。()(5)同温同压下等质量的12C18O2和16O3所含的中子数相等。()(6)标准状况下22.4L的H2和NH3所含原子数目之比为1∶2。()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√2．教材改编题(据人教必修一P20T4)下列各组物质中，所含分子数相同的是()A．2gH2和22.4LO2B．常温常压下，9gH2O和0.5molBr2C．11gCO2和4.48LN2(标准状况)D．2.24LCCl4(标准状况)和0.1molNH3(标准状况)答案B解析物质的质量、物质的量、微粒个数不受温度、压强的影响。考点1气体摩尔体积典例1下列说法正确的是()①标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4L②0.5molH2所占体积为11.2L③标准状况下，1molH2O的体积为22.4L④标准状况下，28gCO与N2的混合气体的体积约为22.4L⑤各种气体的气体摩尔体积都约为22.4L·mol－1⑥标准状况下，体积相同的气体的分子数相同A．①③⑤B．④⑥C．③④⑥D．①④⑥解析①物质不一定是气体；②不一定在标准状况下；③水在标准状况下不是气体；⑤气体摩尔体积与温度、压强有关。答案B名师精讲1．气体摩尔体积的解题思路eq\x(\a\al(是否为标,准状况？))⇒eq\x(\a\al(是否为,气体？))⇒eq\x(\a\al(计算结果,是否正确？))⇒eq\x(结论)2．应用气体摩尔体积时应注意的四点(1)适用“条件”：一般指标准状况，即0℃、1.01×105Pa。(2)适用对象：必须是气体物质，可以是单一气体，也可以是混合气体。水、酒精、SO3、CCl4、苯、己烷等物质在标准状况下不是气体。(3)在标准状况下，气体摩尔体积约为22.4L·mol－1。(4)22.4L气体，在标准状况下是1mol，在非标准状况下，可能是1mol，也可能不是1mol。1．下列两种气体的分子数一定相等的是()A．质量相等、密度不同的N2和C2H4B．体积相等的CO和N2C．等温、等体积的O2和N2D．等压、等体积的N2和CH4答案A解析A项，由n＝eq\f(m,M)，M(N2)＝M(C2H4)＝28g/mol，故等质量的N2和C2H4分子数相等；B项，温度压强不确定，故等体积的CO和N2物质的量不确定；由阿伏加德罗定律，“三同”才能定“一同”，故C、D两项错误。2．设NA为阿伏加德罗常数的值，如果ag某气态双原子分子的分子数为p，则bg该气体在标准状况下的体积V(L)是()A.eq\f(22.4ap,bNA)B.eq\f(22.4ab,pNA)C.eq\f(22.4NAb,a)D.eq\f(22.4pb,aNA)答案D解析解法一：公式法ag双原子分子的物质的量为eq\f(p,NA)mol，该双原子分子的摩尔质量为eq\f(ag,\f(p,NA)mol)＝eq\f(aNA,p)g·mol－1，所以bg气体在标准状况下的体积为eq\f(bg,\f(aNA,p)g·mol－1)×22.4L·mol－1＝eq\f(22.4pb,aNA)L。解法二：比例法同种气体其分子数与质量成正比，设bg气体的分子数为Nag～pbg～N则：N＝eq\f(bp,a)，双原子分子的物质的量为eq\f(pb,aNA)，所以bg该气体在标准状况下的体积为eq\f(22.4pb,aNA)L。考点2阿伏加德罗定律典例2下列关于同温同压下的两种气体12C18O和14N2的判断正确的是()A．体积相等时密度相等B．原子数相等时具有的中子数相等C．体积相等时具有的电子数相等D．质量相等时具有的质子数相等解析依据阿伏加德罗定律：在同温同压下的两种气体体积相同，分子数相同，而12C18O和14N2分子中所含电子数相同，C正确。同温同压同体积条件下密度之比等于其摩尔质量之比，12C18O的摩尔质量为30g·mol－1，14N2的摩尔质量为28g·mol－1，A错误；1个12C18O分子中所含中子数为16,1个14N2分子中所含中子数为14，B错误；12C18O和14N2分子中所含质子数相同，n＝eq\f(m,M)，m相同、M不同，n不同，故等质量的两种气体所具有的质子数不同，D错误。答案C名师精讲阿伏加德罗定律理解(1)阿伏加德罗定律适用于任何气体(包括混合气体)。(2)气体体积主要受温度和压强的影响。(3)同温、同压、同体积、同分子数，这“四同”相互制约，只要其中“三同”成立，第“四同”也成立，即“三同”定“一同”。(4)应用阿伏加德罗定律及推论时不宜死记硬背，要熟记相关化学计量的定义式，并结合相互关系进行推导。3．如图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．所含原子数相等 B．气体密度相等C．气体质量相等 D．摩尔质量相等答案A解析左瓶与右瓶中气体的物质的量相等，N2、O2分子均为双原子分子，A正确；N2、O2的比例不固定，气体的质量不一定相等，密度不一定相等；当N2与O2的物质的量相等时，摩尔质量相等，其余情况摩尔质量不相等。4．等温等压下，有质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，下列叙述中正确的是()A．体积之比为13∶13∶14 B．密度之比为14∶14∶13C．质量之比为1∶1∶1 D．原子数之比为1∶1∶1答案B解析三种气体分子的质子数分别为14、14、14，质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，物质的量相等，等温等压下，气体的体积与其物质的量成正比，所以三者体积之比为1∶1∶1，A错误；CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·mol－1、28g·mol－1、26g·mol－1，等温等压下，气体摩尔体积相同，根据ρ＝eq\f(nM,nVm)＝eq\f(M,Vm)知，密度与摩尔质量成正比，则密度之比为28∶28∶26＝14∶14∶13，B正确；三种气体分子的物质的量相等，CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·mol－1、28g·mol－1、26g·mol－1，根据m＝nM知：质量之比与摩尔质量成正比为28∶28∶26＝14∶14∶13，C错误；1分子CO、N2、C2H2分别含原子数为2、2、4，所以三种气体原子数之比为1∶1∶2，D错误。微专题气体体积的测量及读数答题模板(1)将××××恢复至室温。(2)调节×××与×××两端液面相平。(3)视线与×××在同一水平线上。典例(2017·河北定州模拟)某同学设计如下图所示装置分别进行如下实验探究(夹持装置已略去)，请回答下列问题：实验药品制取气体量气管中液体ⅠCu、稀HNO3NOH2OⅡ镁铝合金、NaOH溶液H2H2O本实验应对量气管多次读数，读数时应注意：_____________________________________________________。抽样评析抽样试卷①使量气管与干燥管两端液面相平②视线与凹液面相切分析点评①气体的体积受温度影响较大，读数时应将气体冷却至室温后再读数②“相切”表达语意不准确，仰视、俯视的情况下，视线都能与凹液面相切规范答案将实验装置恢复到室温，调节量气管与干燥管两端液面相平，视线与凹液面最低处在同一水平线上踩点得分解答此类题目要注意的得分点是：(1)将加热后的仪器装置恢复至室温。(2)调节量气管，使两端液面相平。(3)读数时视线与凹液面最低处在同一水平线上。(建议用时：40分钟)一、选择题(每题6分，共48分)1．(2017·潍坊质检)下列说法正确的是()A．1mol任何气体的气体摩尔体积都约为22.4L·mol－1B．20℃、1.0×105Pa时，同体积的O2与CO2含有相同的分子数C．当1mol气态物质的体积为22.4L时，该气体一定处于标准状况D．2mol气体的体积约为44.8L答案B解析没有给出气体所处的温度和压强，标准状况下气体摩尔体积约为22.4L·mol－1，A错误；根据阿伏加德罗定律，同温、同压下，同体积的任何气体都含有相同的分子数，B正确；1mol气态物质在非标准状况时，体积也有可能等于22.4L，C错误；没有给出气体所处的温度和压强，D错误。2．下列有关C2H2和C6H6的叙述错误的是()A．二者的碳元素的质量分数相同B．在标准状况下，等体积的两种物质含有的分子数相等C．等物质的量时，二者质量之比为eq\f(mC2H2,mC6H6)＝eq\f(1,3)D．等质量时，二者完全燃烧消耗相同状况下的氧气体积相等答案B解析C2H2与C6H6的最简式均为CH，故二者的碳元素的质量分数相同，A正确；标准状况下，C6H6为非气体，等体积的两种物质的物质的量不相等，所以含有的分子数也不相等，B错误；假设二者均为1mol，则C2H2的质量为26g，C6H6的质量为78g，质量之比eq\f(mC2H2,mC6H6)＝eq\f(26g,78g)＝eq\f(1,3)，C正确；假设二者质量均为78g，则C2H2为3mol，C6H6为1mol,3molC2H2完全燃烧消耗7.5molO2，1molC6H6完全燃烧也消耗7.5molO2，D正确。3．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，则下列说法正确的是()A．若①中的H2为1mol，则②中所含原子总数为3.01×1023个B．①和②中气体的质量之比为1∶8C．H2、O2均能发生化合反应，但不能发生置换反应D．两容器的温度和压强均相同答案B解析根据图示可知，①和②中H2与O2的分子个数之比为2∶1，若H2为1mol，则O2为0.5mol，故O原子数目为6.02×1023个，A错误；①和②中H2与O2的分子个数之比为2∶1，所以其物质的量之比为2∶1，质量之比为1∶8，B正确；H2能发生置换反应，如H2与CuO反应，O2也能发生置换反应，如O2与H2S反应，C错误；根据阿伏加德罗定律，①和②两容器体积相同，但气体分子个数不同，所以两容器的温度和压强不可能均相同，D错误。4．下列与阿伏加德罗常数有关的说法正确的是()A．NA个Fe(OH)3胶体粒子的质量为107gB．8.0gCu2S和CuO的混合物中含有铜原子数为0.1NAC．标准状况下，2.24LCl2溶于水中达到饱和，可得到HClO分子的数目是0.1NAD．2.3gNa与氧气完全反应，反应中转移的电子数在0.1NA～0.2NA之间答案B解析Fe(OH)3胶体粒子是许多Fe(OH)3微粒的聚合体，NA个Fe(OH)3胶体粒子的质量远大于107g，A错误；Cu2S和CuO中铜的质量分数相同，计算可知，B正确；氯气溶于水只有部分与水反应，C错误；反应中每个钠原子失去1个电子，故2.3gNa与氧气完全反应，反应中转移的电子数为0.1NA，D错误。5．利用太阳能分解水制氢，若光解0.02mol水，下列说法正确的是()A．可生成H2的质量为0.02gB．可生成氢的原子数为2.408×1023个C．可生成H2的体积为0.224L(标准状况)D．生成H2的量理论上等于0.04molNa与水反应产生H2的量答案D解析根据方程式2H2O=2H2↑＋O2↑，光解0.02molH2O，可产生0.02molH2和0.01molO2，则得：可生成H2的质量为0.02mol×2g/mol＝0.04g，故A错误；可生成氢的原子数为0.02mol×2×6.02×1023mol－1＝2.408×1022，故B错误；可生成标准状况下H2的体积为0.02mol×22.4L/mol＝0.448L，故C错误；钠与H2O反应发生2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，则0.04molNa与H2O反应生成0.02molH2，故D正确。6．如图所示，在同温同压下，分别用氯化氢和四种混合气体吹出体积相等的五个气球。A、B、C、D四个气球中，与充有氯化氢的气球所含原子数一定相等的是()答案C解析同温同压下，体积相等的气球中，气体的物质的量相等。HCl是双原子分子，因此混合气体分子的平均原子数一定等于2时才符合要求。A项中有可能等于2，B项中一定大于2，C项中一定等于2，D项中一定大于2，故选C。7．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是()A．10℃时，pH＝1.0的1LH2SO4溶液中含H＋的数目为0.1NAB．常温下，14g14C含中子的数目为6NAC．标准状况下，11.2LNO与11.2LO2混合后，气体中所含原子总数小于2NAD．0.1mol苯乙烯含碳碳双键的数目为0.4NA答案A解析10℃时，pH＝1.0的1LH2SO4溶液中含H＋的物质的量为0.1mol，即含H＋的数目为0.1NA，A正确。常温下，14g14C的物质的量为1mol，含中子数目为(14－6)mol×NAmol－1＝8NA，B错误；标准状况下，11.2LNO的原子总数为NA,11.2LO2的原子总数为NA，根据原子守恒，气体混合前后原子总数不变，都为2NA，故C错误；苯环中不含碳碳双键，所以0.1mol苯乙烯含碳碳双键的数目为0.1NA，D错误。8．设NA表示阿伏加德罗常数。下列说法中错误的是()A．标准状况下，22.4L由H2和O2组成的混合气体所含分子总数为NAB．1molCl2参加反应，转移的电子数一定为2NAC．常温常压下，1mol氖气含有的原子数为NAD．1L1mol·L－1FeCl3溶液中Fe3＋的数目小于NA答案B解析标准状况下，22.4L由H2和O2组成的混合气体的物质的量为eq\f(22.4L,22.4L·mol－1)＝1mol，所含分子总数为NA，故A正确；1molCl2参加反应，若与氢氧化钠溶液反应，1mol氯气完全反应转移了1mol电子，转移的电子数为NA，故B错误；常温常压下，1mol氖气含有1mol原子，含有氖原子数为NA，故C正确；1L1mol·L－1FeCl3溶液中含有氯化铁的物质的量为1mol·L－1×1L＝1mol，由于铁离子部分水解，则溶液中Fe3＋的数目小于NA，故D正确。二、非选择题(共52分)9．(10分)臭氧比氧气具有更强的氧化性，可用氧气通过高压放电管来制取臭氧：3O2eq\o(=,\s\up17(放电))2O3。(1)若上述反应的转化率为30%，所得混合气的平均摩尔质量为________(保留一位小数)，若上述反应的转化率增至40%，则混合气的平均摩尔质量________(填“增大”“不变”或“减小”)。(2)将8L氧气通过放电管后，恢复到原状况，得到气体6.5L，其中臭氧为________L。(3)实验室将氧气和臭氧的混合气体0.896L(标准状况)通入盛有20.0g铜粉的反应器中，充分加热后，粉末的质量变为21.6g，则原混合气中臭氧的体积分数为_______。答案(1)35.6g·mol－1增大(2)3(3)50%解析(1)假设有1molO2，反应的转化率为30%，发生反应的O2为1mol×30%＝0.3mol，则：3O2eq\o(=,\s\up17(放电))2O3320.3mol0.2mol故反应后所得气体为0.2molO3和0.7molO2，平均摩尔质量M＝eq\f(0.7mol×32g·mol－1＋0.2mol×48g·mol－1,0.7mol＋0.2mol)≈35.6g·mol－1；反应正向进行，混合气体的质量不变，总物质的量减小，所以平均摩尔质量增大。(2)3O2eq\o(=,\s\up17(放电))2O3ΔV21V(O3)(8－6.5)L＝1.5L解得：V(O3)＝2×1.5L＝3L。(3)n＝eq\f(0.896L,22.4L·mol－1)＝0.04mol，反应后固体质量增重21.6g－20g＝1.6g，气体全部参与反应。设氧气、臭氧的物质的量分别为xmol、ymol，则eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＋y＝0.04,32x＋48y＝1.6))，得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝0.02,y＝0.02))故臭氧的体积分数为eq\f(0.02mol,0.04mol)×100%＝50%。10．(12分)在标准状况下15gCO与CO2的混合气体，体积为11.2L。则：(1)混合气体的密度是________________。(2)混合气体的平均摩尔质量是________________。(3)CO2和CO的体积之比是________________。(4)CO的体积分数是________________。(5)CO2和CO的质量之比是________________。(6)CO的质量分数是________________。(7)混合气体中所含氧原子的物质的量是________。(8)混合气体中所含碳原子的物质的量是________。答案(1)1.339g·L－1(2)30g·mol－1(3)1∶7(4)87.5%(5)11∶49(6)81.7%(7)0.5625mol(8)0.5mol解析(1)ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(15g,11.2L)≈1.339g·L－1。(2)解法一：n＝eq\f(11.2L,22.4L·mol－1)＝0.5mol，M＝eq\f(m,n)＝eq\f(15g,0.5mol)＝30g·mol－1。解法二：M＝ρ·Vm＝1.339g·L－1×22.4L·mol－1≈30g·mol－1。(3)根据阿伏加德罗定律：体积之比＝物质的量之比，最简单的方法是用十字交叉法计算：(4)CO的体积分数＝CO的物质的量分数＝eq\f(7,8)×100%＝87.5%。(5)eq\f(mCO2,mCO)＝eq\f(nCO2×MCO2,nCO×MCO)＝eq\f(1×44,7×28)＝11∶49。(6)CO的质量分数＝eq\f(49,11＋49)×100%≈81.7%。(7)n(O)＝2n(CO2)＋n(CO)＝2×0.5mol×eq\f(1,8)＋0.5mol×eq\f(7,8)＝0.5625mol。(8)n(C)＝n(CO2)＋n(CO)＝0.5mol。11．(10分)(1)在标准状况下，CO和CO2的混合气体共39.2L，质量为61g，则两种气体的物质的量之和为________mol，其中CO2为________mol，CO占总体积的________%。(2)在某温度时，一定量的元素A的氢化物AH3，在恒温恒压的密闭容器中完全分解为两种气态单质，此时容器的体积变为原来的eq\f(7,4)，则A单质的分子式为____________，此分解反应的化学方程式为_________________________________________________________。答案(1)1.750.7557.1(2)A44AH3=A4＋6H2解析(1)任何气体在标准状况下的摩尔体积都是22.4L·mol－1，所以，题中两气体的物质的量之和为eq\f(39.2L,22.4L·mol－1)＝1.75mol。设混合气体中CO的物质的量为x，CO2的物质的量为y，则有：x＋y＝1.75mol,28g·mol－1·x＋44g·mol－1·y＝61g，解得：x＝1mol，y＝0.75mol。CO的体积分数即为物质的量分数，即eq\f(1mol,1.75mol)×100%＝57.1%。(2)容器的体积变为原来的eq\f(7,4)，所以气体分子数也为原来的eq\f(7,4)，A的氢化物AH3完全分解为两种气态单质，其中一种必然为H2，另一种设为Ax，根据反应前后原子守恒可得到答案。12．(10分)现有14.4gCO和CO2的混合气体，在标准状况下所占的体积约为8.96L。回答下列问题：(1)该混合气体的平均摩尔质量：________。(2)混合气体中碳原子的个数：________。(用NA表示阿伏加德罗常数的值)(3)将混合气体依次通过如图装置，最后收集在气球中。①气球中收集到的气体摩尔质量：________；②标况下气球中收集到的气体的体积为________；③气球中收集到的气体的电子总数为________。(用NA表示阿伏加德罗常数的值)答案(1)36g·mol－1(2)0.4NA(3)①28g·mol－1②4.48L③2.8NA解析(1)混合气体的体积为8.96L，则其物质的量为n＝eq\f(V,