第09讲 气体摩尔体积和阿伏伽德罗定律
知识图谱
气体摩尔体积
知识精讲
一.物质体积的大小的决定因素
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,并总结结论
(1)同温同压条件下,1mol(粒子数相同)不同液体或固体体积不相同。
(2)同温同压条件下,1mol(粒子数相同)不同气体体积相同。
1.影响固体和液体物质体积的因素:
固体和液体结构微粒间距离很小,而气体结构微粒间距很大,对于气体来说,粒子之间的距离(平均距离)远远大于粒子本身的直径。当粒子数目相同时,气体体积主要取决于粒子之间的距离。
当温度、压强一定时,气体中微粒间的距离近似相等,故在温度、压强一定时,任何具有相同微粒数的气体都具有大致相同的体积。
二.气体摩尔体积
1.定义:单位物质的量的气体所占体积。符号为Vm ,单位为L/mol (或L·mol-1)
2.关系: 或(V是气体的体积)。
3.特例:标准状况(0℃和101kPa)下,任何气体的摩尔体积(Vm)约为 22.4 L/mol。
4.影响因素:温度与压强。
【注意事项】
(1)使用Vm = 22.4 L·mol-1时,一定特别注意:
条件:在标准状态下
对象:只限于气体,可以是单一气体,也可以是混合气体,如水、SO3、CCl4在标况下不是气体,不适用
两个关键数:“1 mol”、约“22.4 L”
(2)当1 mol气体的体积是22.4 L时,不一定是标准状态下。非标准状态下,1 mol气体的体积也可能是 22.4 L。
(3)气体摩尔体积的数值随温度、压强的改变而改变。
5.各个量之间的关系
三个基础公式:,,
NA=6.02×1023 mol-1,标况时,Vm = 22.4 L·mol-1
(1)M与Vm:M=Vm·ρ=22.4ρ g/mol(标准状况)
(2)n与Vm:;标况时,Vm = 22.4 L·mol-1
(3)m与Vm:m=n·M=
(4)N与Vm:N= n·NA=
三.阿伏伽德罗定律
1.内容: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。
总结:“三同”定“一同”,即同温、同压下,同体积的气体具有相同的分子数。
2.阿伏伽德罗定律的常见推论
【注意】阿伏伽德罗定律的推论可适用于任何气体,也包括混合气体,但不适用于非气体。以上推论及气态方程,在有关气体的化学计算中具有广泛的应用。
3.知识延伸——求混合气体的平均摩尔质量
(1)摩尔质量定义法:
(2)标准状况下, M=22.4ρ(ρ为标况下的密度)
(3)因为相对密度(d为气体的密度)
(4)物质的量或体积分数法:
影响气体大小的因素
例题1、 决定气体的体积的因素有( )
①气体分子数;②环境温度;③环境压强;④环境风力;⑤太阳光的照射.
A.①②③ B.②③④ C.③④⑤ D.①③⑤
随练1、 从微观角度看,影响一定质量某气体体积大小的决定因素是( )
A.气体分子数 B.气体分子的体积
C.气体分子间的平均距离 D.气体分子的质量
随练2、 外界条件相同的理想气体,决定其所占体积大小的主要因素是( )
A.分子直径的大小 B.分子数目的多少
C.组成分子的原子个数 D.分子间距离的大小
气体摩尔体积
例题1、 维生素C是一种水溶性维生素,熔点为190℃,其分子式为C6H8O6。下列有关维生素C的说法不正确的是( )
A.维生素C的摩尔质量为176g mol-1
B.标准状况下,维生素C的摩尔体积为22.4L mol-1
C.维生素C中C、O两种元素的质量比为3:4
D.维生素C中C、H、O原子个数比为3:4:3
例题2、 下列关于粒子数的判断正确的是( )
A.32 g O2和O3组成的混合气体中含有的氧原子数为2×6.02×1023
B.常温常压下,22.4 L乙醇含有的分子数为6.02×1023
C.1 mol Na变为Na+时得到的电子数为6.02×1023
D.44 g14C16O2含氧原子数为2×6.02×1023
例题3、 下列叙述正确的是( )
A.1mol H2O的质量为18g/mol
B.CH4的摩尔质量为16g
C.3.01×1023个SO2分子的质量为32g
D.标准状况下,1mol任何物质体积均为22.4L
例题4、 下列关于SO2的叙述中,正确的是( )
A.SO2的摩尔质量是64g
B.1mol SO2中含氧原子数约为6.02×1023
C.常温常压下,1mol SO2的体积约为22.4L
D.常温常压下,64g SO2的物质的量为1mol
例题5、 (1)0.5mol CO2质量为________g,约含有的________个CO2分子。
(2)1.204×1024个CH4分子是________mol,标准状况下其气体体积约为________L。
随练1、 关于1 mol H2O的下列说法中,不正确的是( )
A.质量为18g B.含氧原子数约为6.02×1023
C.含电子数约为10×6.02×1023 D.标准状况下的体积约为22.4L
随练2、 下列各组物质中分子数相同的是( )
A.2L CO和2L CO2
B.18g H2O和标准状况下22.4L CO2
C.标准状况下1mol O2和22.4L H2O
D.0.2mol H2和4.48L HCl气体
随练3、 下列说法正确的是( )
A.1 mol O2所占体积约为22.4 L
B.40 g SO3中含有的分子数约为3.01×1023
C.1 mol NH3的质量为10 g
D.标准状况下,22.4 L H2中所含原子数约为6.02×1023
随练4、 关于NH3的叙述中,正确的是( )
A.NH3的摩尔质量是17g
B.17gNH3的物质的量是1mol
C.1molNH3中含氢原子数约为6.02×1023
D.常温常压下,1molNH3的体积为22.4L
随练5、 在标准状况下,42g氮气所占的体积约为( )
A.67.2L B.44.8L C.33.6L D.22.4L
阿伏伽德罗定律
例题1、 甲烷和丙烷混合气的密度与同温同压下乙烷的密度相同,混合气中甲烷和丙烷的体积比是( )
A.2︰1 B.3︰1 C.1︰3 D.1︰1
例题2、 关于同温、同压下等体积的CO2和CO的叙述:①质量相等;②密度相等;③所含分子个数相等;④所含碳原子个数相等,其中正确的是( )
A.①②③④ B.只有②③④ C.只有③④ D.只有③
例题3、 取五个相同的气球,同温同压下,分别充入CO和以下四种混合气体,吹出体积相等的状况,如图所示。A、B、C、D四个气球内,与CO所含原子数一定相等的是( )
A.A B.B C.C D.D
例题4、 下列两种气体的分子数一定相等的是( )
A.质量相等、密度不等的N2和C2H4 B.等体积等密度的CO2和N2
C.等温度等体积的O2和N2 D.等压强等体积的N2和CO2
随练1、 下列各组物质中,所含分子数相同的是( )
A.10g H2和10g O2
B.标况下5.6L N2和11g CO2
C.10g H2和10g O2
D.标况下224mL N2和0.1mol N2
随练2、 现有同温同压下相同体积的C2H4和CO两种气体,不是1:1的是( )
A.分子数之比 B.原子数之比 C.质量比 D.密度比
随练3、 下列有关阿伏伽德罗定律的说法不正确的是( )
A.同温同压下,相同质量的NO和C2H4(气体)体积相同
B.同温同压下,气体的密度之比等于摩尔质量之比
C.同温同压下,相同体积的H2和CO2的原子数之比为2:3
D.同温同体积的气体,若物质的量相同,则压强相同
答案解析
气体摩尔体积
影响气体大小的因素
例题1、
【答案】 A
【解析】 影响气体的体积的因素有:温度,压强,分子大小,数目以及分子之间的距离,同温同压下,气体的分之间距离相等,分子大小与分子之间的距离相比较可忽略,决定气体体积的主要因素是气体的分子数,当温度压强改变,气体体积随之发生改变,所以①气体分子数、②环境温度、③环境压强是决定气体体积的因素,而④环境风力、⑤太阳光的照射不是决定气体体积的因素;
随练1、
【答案】 C
【解析】 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,决定气体体积的因素主要为构成物质的粒子数和粒子间的距离.一定质量的气体,气体的分子数目一定,故一定温度下,影响一定质量气体体积大小的决定因素是气体分子间的平均距离,
随练2、
【答案】 B
【解析】 暂无解析
气体摩尔体积
例题1、
【答案】 B
【解析】 A.维生素C的分子式为C6H8O6,式量为176,摩尔质量为176g mol-1,故A正确;
B.标准状况下,维生素C为固态,摩尔体积不等于22.4L mol-1,故B错误;
C.维生素C的分子式为C6H8O6,分子中C、O两种元素的质量比为6×12:6×16=3:4,故C正确;
D.维生素C的分子式C6H8O6,分子中C、H、O原子个数比为3:4:3,故D正确;
例题2、
【答案】 A
【解析】 暂无解析
例题3、
【答案】 C
【解析】 A.水的摩尔质量是18g/mol,1mol水的质量为18g,故A错误;
B.甲烷的摩尔质量为16g/mol,1mol甲烷的质量是16g,故B错误;
C.3.01×1023个SO2分子的物质的量=0.5mol,二氧化硫的质量=0.5mol×64g/mol=32g,故C正确;
D.气体摩尔体积使用对象是气体,标准状况下任何物质,不一定都是气体,故D错误。
例题4、
【答案】 D
【解析】 暂无解析
例题5、
【答案】 (1)22;3.011023
(2)2;44.8
【解析】 暂无解析
随练1、
【答案】 D
【解析】 A.水的摩尔质量为18g/mol,故1mol H2O的质量为18g,故A正确;
B.1mol H2O含有1mol O原子,根据N=nNA可知,含氧原子数约为6.02×1023,故B正确;
C.每个水分子含有10个电子,根据N=nNA可知,含电子数约为10×6.02×1023,故C正确;
D.标况下水不是气体,1mol水的体积远小于22.4L,故D错误。
随练2、
【答案】 B
【解析】 A、两气体的物质的量的大小(等同于分子数大小)和二者所处的温度压强有关,温度压强不知道,无法计算分子数,故A错误;
B、18g H2O的分子数,标准状况下22.4L CO2的分子数,分子数相同,故B正确;
C、标准状况下22.4L H2O不是气体,无法计算分子数,故C错误;
D、根据N=nNA得到0.2mol H2分子数为0.2NA,4.48LHCl气体所处的温度压强不知道,无法计算分子数,故D错误。
随练3、
【答案】 B
【解析】 A.气体状况未知,Vm未知,无法计算氧气的体积,故A错误;
B.40g三氧化硫的物质的量为:=0.5mol,含有的分子数约为3.01×1023,故B正确;
C.氨气的摩尔质量为17g/mol,则1mol NH3的质量为1mol×17g/mol=17 g,故C错误;
D.标准状况下,22.4L H2中所含原子数约为:×2×6.02×1023=1.204×1024,故D错误。
随练4、
【答案】 B
【解析】 A、NH3的摩尔质量是17g/mol,故A错误;
B、17gNH3的物质的量是,故B正确;
C、1molNH3中含氢原子数约为3×6.02×1023,故C错误;
D、常温常压下,摩尔体积不是22.4L/mol,1molNH3的体积不是22.4L,故D错误。
随练5、
【答案】
【解析】 暂无解析
阿伏伽德罗定律
例题1、
【答案】 D
【解析】 甲烷和丙烷混合气的密度与同温同压下乙烷的密度相同,则甲烷与丙烷混合气体的平均相对分子质量与乙烷相等为30,
设甲烷的体积分数为,则丙烷的体积分数为,则:
,
解得
故混合气中甲烷和丙烷的体积比为。
例题2、
【答案】 C
【解析】 暂无解析
例题3、
【答案】 C
【解析】 A.含有HCl和O3,1mol混合气体含有的原子的物质的量大于2mol,故A错误;
B.含有H2和NH3,二者原子的物质的量大于2mol,故B错误;
C.含有N2和O2,都为双原子分子,则1mol混合气体含有2mol原子,故C正确;
D.含有Ne和NO2,二者的物质的量比为1:1时才符合,故D错误。
例题4、
【答案】 A
【解析】 暂无解析
随练1、
【答案】 B
【解析】 A.氢气与氧气的摩尔质量分别为2g/mol、32g/mol,根据n可知,10g H2和10g O2的物质的量不相等,则二者含有分子数目不相等,故A错误;
B.标况下5.6L N2的物质的量为=0.25mol,11g CO2的物质的量为=0.25mol,二者含有分子数目相等,故B正确;
C.氢气与氧气的摩尔质量分别为2g/mol、32g/mol,根据n可知,10g H2和10g O2的物质的量不相等,则二者含有分子数目不相等,故C错误;
D.标况下224mL N2的物质的量为=0.01mol,与0.1mol N2含有的分子数目不相等,故D错误。
随练2、
【答案】 B
【解析】 同温同压下相同体积的C2H4和CO两种气体,二者的物质的量相等,
A.结合N=nNA可知,物质的量相等的C2H4和CO含有分子数相同,二者分子数之比为1:1,故A不选;
B.C2H4和CO分子中含有原子数不同,物质的量相等的C2H4和CO含有分子数相同,但含有原子数不同,二者原子数之比不是1:1,故B选;
C.C2H4和CO的摩尔质量都是28g/mol,结合m=nM可知,物质的量相等的C2H4和CO具有相等质量,二者的质量比为1:1,故C不选;
D.C2H4和CO的摩尔质量都是28g/mol,结合可知,二者的密度相等,其密度之比为1:1,故D不选;
随练3、
【答案】 A
【解析】 暂无解析
(北京)股份有限公司