新高一化学暑假讲义（新人教版）讲义13 气体摩尔体积（教师版含解析）

第十三讲气体摩尔体积1.在已有知识的基础上理解气体摩尔体积的概念及相关计算。2.理解决定物质体积的因素及其体积差异的原因。3.通过气体摩尔体积的学习，培养探究反应或问题实质的意识。4.通过分析物质体积大小的影响因素，加强对宏观与微观的联系，培养对抽象问题的分析、归纳、推理和总结的能力。一．气体摩尔体积1.影响物质体积的因素决定固体、液体体积大小决定气体体积大小决定固体、液体体积大小决定气体体积大小物质的体积粒子的数目 粒子间的距离1mol不同的固态物质或液态物质含有的粒子数相同，而粒子之间的距离是非常小的，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。但因为不同物质的粒子大小是不相同的，所以，1mol不同的固态物质或液态物质的体积是不相同的。对于气体来说，粒子之间的距离（一般指平均距离）远远大于粒子本身的直径，所以，当粒子数相同时，气体的体积主要取决于气体粒子之间的距离。而在相同的温度和压强下，任何气体粒子之间的距离可以看成是相等的，因此，粒子数相同的任何气体都具有相同的体积。四同定律：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.气体摩尔体积（1）定义：一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积。符号：Vm。：单位L/mol。（2）在标准状况下（0℃，101kPa时），气体的摩尔体积约为22.4L/mol。标准状况下，1mol任何气体所占体积为22.4L。注意：①Vm适用的对象是气体，单一气体或混合气体均适用。解题时常因忽视物质的状态而误入陷阱。如水、酒精、SO3、CCl4等物质在标准状况下不是气体，则不能使用Vm22.4L·mol-1。②Vm与温度和压强有关，22.4L/mol不一定是标况，标况一定是22.4L/mol。③常温常压下，1mol气体所占的体积大于22.4L。二．阿伏加德罗定律及其推论应用1.阿伏加德罗定律：在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。（或气体物质的量相同）2.阿伏加德罗定律的推论相同条件结论公式语言叙述T、p相同eq\f(n1,n2)＝eq\f(V1,V2)同温、同压下，气体的体积与其物质的量成正比T、V相同eq\f(p1,p2)＝eq\f(n1,n2)温度、体积相同的气体，其压强与其物质的量成正比T、p相同eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(M1,M2)同温、同压下，气体的密度与其摩尔质量(或相对分子质量)成正比可通过理想气体状态方程：pV=nRT进行推导。注意：当题目出现“体积”、“L”等字样时(除溶液)，按以下步骤：①看条件：标准状况/0℃，101kPa/273K，101kPa非标准状况/常温常压/25℃，101kPa/298K，101kPa②看对象：只限于气体，可以是单一气体，也可以是不反应的混合气体。标况下非气体的无机物：H2O③看数据：“1mol”约为“22.4L”。三.求气体摩尔质量M的常用方法1.根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝eq\f(m,n)。2.根据一定质量(m)的物质中微粒数目(N)和阿伏加德罗常数(NA)：M＝eq\f(NA·m,N)。3.根据标准状况下气体的密度ρ：M＝ρ×22.4L·mol－1。4.根据气体的相对密度(D＝eq\f(ρ1,ρ2))：eq\f(M1,M2)＝D。5.对于混合气体，求其平均摩尔质量，上述计算式仍然成立；还可以用下式计算：M＝M1×a%＋M2×b%＋M3×c%……，a%、b%、c%……指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分1．决定气体体积的主要因素有()①气体的分子个数②气体分子的大小③气体分子间的平均距离④气体分子的相对分子质量A．①② B．①③ C．②③ D．②④【答案】B【详解】由于气体粒子间距离较大，远大于粒子的直径，所以粒子大小可以忽略不计，故决定气体体积的因素主要为构成气体的粒子数和粒子间的距离，与气体的相对分子质量无关，故①③正确，答案选B。2．标准状况下，11g气体A分子数和5.6LH2分子数相同，则A的摩尔质量为（）A．11 B．44 C．11g/mol D．44g/mol【答案】D【详解】分子数相等时，则物质的量相等，11g/M=5.6L/22.4mol/L，M=11g×22.4L/5.6L=44g/mol，答案为D。【点睛】摩尔质量的单位为g/mol。3．室温下质量相等的下列四种气体中体积最小的是A．Cl2 B．NH3 C．H2S D．H2【答案】A【详解】氯气、氨气、硫化氢、氢气的摩尔质量分别是71g/mol、17g/mol、34g/mol、2g/mol，室温下，不同气体的气体摩尔体积相等，根据n==知V=×Vm，相同质量的不同气体，体积与摩尔质量成反比，摩尔质量最大的气体的体积最小，故选A。4．同温同压下，在两个容积相同的容器中，一个盛有C2H4气体，另一个盛有N2和CO的混合气体。两容器内的气体一定具有相同的（）①分子数②密度③质量④质子数⑤原子数⑥电子数A．①④⑥ B．①②⑤ C．③④⑥ D．①②③【答案】D【详解】①在同温同压下，相同体积的任何气体含有相同的分子数，C2H4与N2和CO的总分子数目相同，故①正确；②N2和CO的相对分子质量都是28，故混合气体平均相对分子质量为28，C2H4的相对分子质量为28，同温同压下，气体密度之比等于相对分子质量之比，故两容器内气体的密度相等，故②正确；③CO、N2和C2H4的摩尔质量都是28g/mol，C2H4物质的量与N2和CO的总物质的量相等时，质量一定相等，故③正确；④CO分子中质子数为14，N2分子中质子数为14，C2H4分子中质子数为16，故C2H4分子数目与N2和CO的总分子数相等时，质子数一定不相等，故④错误；⑤CO、N2是双原子分子、C2H4是6原子分子，C2H4分子数目与N2和CO的总分子数相等时，原子数一定不相等，故⑤错误；⑥CO分子中电子数为14，N2分子中电子数为14，C2H4分子中电子数为16，故C2H4分子数目与N2和CO的总分子数相等时，电子数一定不相等，故⑥错误；故答案选D。5．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【详解】A、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，错误；B、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，正确；C、1mol气态物质在非标准状况时，体积也有可能等于22.4L，错误；D、没有给出气体所处的温度和压强，错误。答案选项B。6．同温同压，相同体积的CO和C2H4具有相同的：①分子数

②原子总数

③碳原子数

④质量A．①②③④ B．②③④ C．①②③ D．①④【答案】D【解析】①根据阿伏加德罗定律，同温同压下，相同体积的气体所含分子数相同，故①正确；②根据①的分析，两种气体的物质的量相同，1molCO中含有2mol原子，1molC2H4中含有6mol原子，因此这两种气体的原子总数不相等，故②错误；③1molCO中含有1mol碳原子，1molC2H4中含有2mol碳原子，故③错误；④1molCO的质量为28g，1molC2H4的质量为28g，故④正确；综上所述，选项D正确。7．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)（1）标准状况下，气体摩尔体积为22.4________（2）标准状况下，NA个H2O分子的体积约为22.4L________（3）1mol某气体的体积若为22.4L，该气体必定处于标准状况下________（4）标准状况下，1molH2和N2的混合气体的体积约为22.4L________（5）1molCO和1molO2所含的分子数相同，体积也相同________（6）同温同压下，同体积的物质所含的分子数一定相等________（7）同温同压下，1mol任何气体的体积相同________（8）相同体积的密闭容器中，1molN2比2molO2产生的压强小________【答案】（1）×（2）×（3）×（4）√（5）×（6）×（7）√（8）×【详解】（1）标准状况下，气体摩尔体积约为22.4L/mol，不是22.4，说法错误；（2）标准状况下水不是气态，NA个H2O分子的物质的量是1mol，但体积不是22.4L，说法错误；（3）根据PV＝nRT可知1mol某气体的体积若为22.4L，则该气体不一定处于标准状况下，说法错误；（4）标准状况下气体摩尔体积约为22.4L/mol，1molH2和N2的混合气体的体积约为22.4L，说法正确；（5）1molCO和1molO2所含的分子数相同，但所处的状态不一定相同，因此其体积不一定相同，说法错误；（6）同温同压下，同体积的气态物质所含的分子数一定相等，固体和液体不一定，说法错误；（7）根据阿伏加德罗定律可知同温同压下，1mol任何气体的体积相同，说法正确；（8）由于温度不确定，相同体积的密闭容器中，1molN2不一定比2molO2产生的压强小，说法错误。【点睛】明确气体摩尔体积、阿伏加德罗定律的含义、使用条件范围、条件是解答的关键，需要注意的是阿伏加德罗定律既适合于单一气体，也适合于混合气体，而气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的特例。8．现有CO2和N2两种气体(1)当二者的质量相等时，在相同状况下，体积比为___________，密度之比为___________，分子数之比为____(2)在相同状况下，当二者的体积相同时，质量比为___________，密度之比为___________，分子数之比为____【答案】（1）7：1111：77：11（2）11：711：71：1【详解】(1)现有CO2和N2两种气体，当二者的质量相等时，依据可知物质的量之比与摩尔质量之比成反比，所以二者物质的量之比为28:44=7:11，依据可知在相同状况下，气体体积之比等于物质的量之比等于7:11，依据N=nNA，分子数之比等于物质的量之比等于7:11，依据,相同状况下，密度之比等于摩尔质量之比等于11:7；(2)依据阿伏伽德罗定律可知，在相同状况下，当二者的体积相同时，二者物质的量相同，则：依据m=nM可知，质量之比等于摩尔质量之比等于11:7，依据，相同状况下，密度之比等于摩尔质量之比等于11:7，依据N=nNA，分子数之比等于物质的量之比等于1:1；9．根据所学知识填空(NA表示阿伏加德罗常数):(1)0.2molCl2含有_______molCl。(2)1.5molH2O中，氢原子与氧原子个数之比为_______，质量比为_______。(3)1.204×1022个CO2分子，含O的质量为_______。(4)1molOH-中含有_______mol电子。(5)同温同压下，同体积的N2和SO2分子数之比为_______，物质的量之比为_______，质量之比为_______。【答案】（1）0.4（2）2:11:8（3）0.64g（4）10（5）1:11:17:16【详解】(1)0.2mol

Cl2含有Cl的物质的量为:0.2mol×2=0.4mol，故答案为：0.4；(2)1.5mol

H2O中氢原子与氧原子个数之比为2:1；含有H、O的质量之比=(2×1):(1×16)=1:8，故答案为：2:1；1:8；(3)1.204×1022个CO2分子的物质的量为:，含有O的物质的量为:0.02mol×2=0.04mol，含有O的质量为16g/mol×0.04mol=0.64g，故答案为：0.64g；(4)1个OH-中含有的电子数为8+1+1=10，则1mol

OH-中含有电子的物质的量为1mol×10=10mol，故答案为：10；(5)同温同压下，同体积的N2和SO2分子数之比为等于物质的量之比，等于体积之比，等于1:1；质量之比等于摩尔质量之比，等于28:64=7:16，故答案为：1:1；1:1；7:16。10．常见气体在标准状况下的密度为1.25g·L－1。(1)该气体的相对分子质量为________。(2)若该气体的分子式为A2型，其名称为________；若该气体的分子式为AB型，其名称为________。【答案】（1）28（2）氮气一氧化碳【分析】1mol气体在标准状况下的体积为22.4L，根据，可以求出1mol气体所具有的质量，其数值即为该物质的摩尔质量。【详解】(1)该气体在标准状况下的密度为1.25g·L－1，1mol的该气体在标准状况下所占体积为22.4L，则1mol的该气体质量为，该物质的摩尔质量为28g/mol；则A的相对分子质量为28；(2)若气体的化学式为A2型，则为氮气；若该气体的化学式为AB型，则为一氧化碳。1．下列各组物质中，分子数相同的是A．5LCl2与5LHClB．36gH2O与常温常压下44.8LCO2C．在25℃和1.01×105Pa时，等体积的空气与H2D．0.2molO2与标准状况下2.24L水【答案】C【详解】A．缺少温度和压强的条件，虽然气体体积相同，但是分子数不一定相同，A错误；B．常温常压下，44.8LCO2的物质的量不是2mol，其分子数与36gH2O含有的分子数不同，B错误；C．同温、同压下，等体积的气体含有相同的分子数，因此，等体积的空气与H2所含的分子数相同，C正确；D．标况下，2.24L水大于0.2mol，与0.2molO2的分子数不同，D错误；答案选C。2．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上下滑动的隔板(其质量可忽略不计)。其中能表示等质量的氢气与氦气的是A． B． C． D．【答案】A【详解】等质量的H2与He的物质的量的关系为n(H2)∶n(He)＝=2∶1，相同条件下气体的物质的量与体积成正比，所以其体积关系为V(H2)∶V(He)＝2∶1，C、D均不正确；氦气分子为单原子分子，B不正确，因此A符合题意；答案选A。3．下列叙述中正确的是A．16gO2和O3的混合气体中含有1mol氧原子B．0.5molN2的体积为11.2LC．NaOH的摩尔质量为40gD．在同温同压下，相同体积的任何气体单质所含的原子数相同【答案】A【详解】A．O2和O3中只含氧原子，16gO2和O3的混合气体中含有氧原子的物质的量是，故A正确；B．0.5molN2在标准状况下的体积为11.2L，在非标准状况下的体积不一定是11.2L，故B错误；C．摩尔质量的单位是g/mol，NaOH的摩尔质量为40g/mol，故C错误；D．在同温同压下，相同体积的任何气体单质所含的分子数相同，原子数不一定相等，如同温同压下，相同体积的He、H2所含的分子数相同，原子数不同，故D错误；选A。4．两个容积相同的瓶子，同温同压时，一个装有CO和C2H4的混合气体，另一个装CO和N2的混合气体，则两气体不相等的是A．质量 B．分子总数 C．密度 D．原子总数【答案】D【详解】A．根据阿伏伽德罗定律及其推论可知，同温同压时，气体的体积与物质的量成正比，体积相等时两容器中气体的物质的量相同，C2H4、CO和N2的摩尔质量都是28g/mol，因此质量一定相等，故不选A项；B．根据阿伏伽德罗定律及其推论可知，同温同压时，相同体积的任何气体含有相同的分子数，因此两个容器中的分子总数相同，故不选B项；C．C2H4、CO和N2的相对分子质量均为28，因此两瓶混合气体的平均相对分子质量为28，根据阿伏伽德罗定律及其推论可知，同温同压时，气体密度之比等于相对分子质量之比，因此两容器内气体的密度相等，故不选C项。D．CO和N2是双原子分子，C2H4是6原子分子，因此两个容器中的分子总数相等时，原子数一定不相等，故选D项；综上所述，本题正确答案为D。5．NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A．在常温常压下，11.2LN2含有的分子数为0.5NAB．在常温常压下，1molO2含有的原子数为2NAC．在常温常压下，11.2LO2所含的原子数目为NAD．在同温同压下，相同体积的任何气体所含的原子数相同【答案】B【详解】A．在常温常压下，气体摩尔体积大于22.4L/mol，因此该条件下11.2LN2的物质的量小于0.5mol，则其中含有的分子数小于0.5NA，A错误；B．O2是双原子分子，1个分子中含有2个O原子，则1molO2中含有的原子数为2NA，B正确；C．在常温常压下，气体摩尔体积大于22.4L/mol，因此该条件下11.2LO2的物质的量小于0.5mol，但O2是双原子分子，1个分子中含有2个O原子，则其中含有的O原子数目小于NA，C错误；D．在同温同压下，相同体积的任何气体所含的分子数相同，但由于物质分子中含有的原子数可能不同，因此气体分子数相同时所含有的原子数目不一定相同，D错误；故合理选项是B。6．下列两种气体的分子数一定相等的是A．等压等体积的N2和CO2B．质量相等、密度不等的N2和C2H4C．等温等体积的N2和O2D．体积不等、密度相等的CO和C2H4【答案】B【详解】A．等温等压下，体积相同的气体具有相同的分子数，未给等温，二者气体分子数不一定相等，A不符题意；B．N2和C2H4的摩尔质量均是28g/mol，质量相等的N2和C2H4物质的量相等，则分子数必然相等，B符合题意；C．等温等压下，体积相同的气体具有相同的分子数，未给等压，二者气体分子数不一定相等，C不符题意；D．CO和C2H4的摩尔质量均是28g/mol，体积不等、密度相等的CO和C2H4质量不相等，因此物质的量不相等，分子数不相等，D不符题意；答案选B。7．下列叙述正确的是（）①标准状况下，1L和1L的物质的量相同；②标准状况下，1g和14g的体积相同；③28g的体积为22.4L；④两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；⑤在同温同体积时，气体物质的物质的量越大，则压强越大；⑥同温同压下，气体的密度与气体的摩尔质量成正比。A．②⑤⑥ B．①②③ C．②③⑥ D．④⑤⑥【答案】A【详解】①标准状况下，为气态，不是气态，等体积的气体与液体的物质的量不相等，故错误；②1g和14g的物质的量均为0.5mol，同温同压下等物质的量的气体的体积相等，故正确；③缺少标准状况，无法计算28g的体积，故错误；④不确定物质的状态，无法确定在标准状况下物质体积的相对大小，故错误；⑤由可知，体积V和温度T一定，p随n的增大而增大，故正确；⑥由阿伏加德罗定律的推论可知，同温同压下气体的密度与气体的摩尔质量成正比，关系式为：，故正确；②⑤⑥正确，故选A。8．相同温度下，在体积相同的两个密闭容器内充入等质量的CO2和SO2气体，则下列说法正确的是A．CO2和SO2的物质的量相同B．CO2和SO2的压强比为16：11C．CO2和SO2的密度比为11：16D．CO2和SO2中所含氧原子的个数比为1：1【答案】B【详解】A．，CO2和SO2的摩尔质量分别为44g/mol、64g/mol，

则物质的量不相同，A项错误；B．由，，得，温度、体积、质量相等时，p与M成反比，CO2和SO2的摩尔质量之比为44：64=11：16，则CO2和SO2的压强比为16：11，B项正确；C．CO2和SO2气体的质量、体积均相等，，所以密度相等，C项错误；D．由及CO2和SO2分子构成可知，CO2和SO2中所含氧原子的个数比为CO2和SO2的物质的量之比，均为，D项错误；答案选B。9．同温、同压下，若A容器中充满O2，B容器中充满O3。（1）若所含分子总数相等，则A容器和B容器的容积之比是_______________________。（2）若两容器中所含原子总数相等，则A容器和B容器的容积比是___________________________。（3）若两容器的体积比为3∶2，则O2和O3物质的量之比为________________，质量之比为_____________，密度之比为___________________。【答案】（1）1∶1（2）3∶2（3）3∶21∶12∶3【分析】n==分析解答(1)和(2)；(3)根据n=计算物质的量，根据m=nM计算质量，根据ρ＝计算密度。【详解】(1)同温同压下，气体的Vm相等，根据n==可知：气体的分子数之比等于气体的体积之比，若所含分子总数相等，则A容器和B容器的容积之比为1∶1，故答案为1∶1；(2)若两容器中所含原子总数相等，则根据分子组成可知，两容器中的分子数之比等于3∶2，根据n==可知：气体的体积之比等于气体的分子数之比=3：2，故答案为3∶2；(3)若两容器的体积比为3∶2，根据n=可知O2和O3物质的量之比为3∶2，质量之比为3mol×32g/mol∶2mol×48g/mol=1∶1，根据ρ＝，密度之比为∶=2∶3，故答案为3∶2；1∶1；2∶3。10．对一定量气体体积的探究。已知1mol不同气体在不同条件下的体积：化学式条件1mol气体体积/LH20℃，101kPa22.4O20℃，101kPa22.4CO0℃，101kPa22.4H20℃，202kPa11.2CO20℃，202kPa11.2N2273℃，202kPa22.4NH3273℃，202kPa22.4（1）从表分析得出的结论：①1mol任何气体，在标准状况下的体积都约为____。②1mol不同的气体，在不同的条件下，体积____(填“一定”、“一定不”或“不一定”)相等。（2）理论依据：相同条件下，1mol任何气体的体积几乎相等，原因是：①____，②___。（3）应用：在标准状况下，4gO2的体积为____。（4）等温、等压下，等体积的O2和O3所含分子个数比___，质量比为__。（5）已知16gA和20gB恰好完全反应生成0.04molC和31.76gD，则C的摩尔质量为___。（6）在三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体，当它们的温度和密度都相同时，这三种气体的压强(p)分别用p(Ne)、p(H2)、p(O2)表示，由大到小的顺序是__。【答案】（1）22.4L不一定气体分子数目相等相同条件下，气体分子间的平均距离几乎相等2.8L