2022-2023学年人教版2019高中化学必修1 第二章 第三节 第2课时 气体摩尔体积（学案+课时对点练 word版含解析）
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| 名称 | 2022-2023学年人教版2019高中化学必修1 第二章 第三节 第2课时 气体摩尔体积（学案+课时对点练 word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 438.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-07-14 16:57:41 | ||
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文档简介
第2课时 气体摩尔体积
[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之间的计算模型，熟悉阿伏加德罗定律的应用。
一、决定物质体积大小的因素
1．数据分析
在一定条件下，1 mol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 ℃、101 kPa时的体积/L 液体 20 ℃时的体积/cm3 固体 20 ℃时的体积/cm3
H2 22.4 H2O 18.0 Fe 7.12
O2 22.4 H2SO4 53.6 Al 10.0
结论：(1)同温同压下，1 mol气体的体积近似相等，在标准状况下约为22.4 L。
(2)同温同压下，1 mol不同的固态物质或液态物质的体积不相同(或差别较大)。
2．决定物质体积大小的因素
(1)一定温度、压强下，气体体积由其分子的大小和数目决定( )
(2)固态物质和液态物质的体积决定于粒子大小和粒子数目( )
(3)同温同压下，若两种气体所占体积不同，其主要原因是气体分子间平均距离不同( )
(4)1 mol一氧化碳和1 mol氧气所含的分子数相同，体积也相同( )
(5)同温同压下，同体积的物质所含的分子数一定相等( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
1．在同温同压下，粒子数相同的不同固态或液态物质的体积为什么不相同？
提示 固态、液态物质的体积主要取决于粒子大小和粒子数目，粒子数目相同的不同物质的粒子大小不同，体积不同。
2．对一定量气体体积的探究。
已知1 mol不同气体在不同条件下的体积：
化学式 条件 1 mol气体体积/L
H2 0 ℃，101 kPa 22.4
O2 0 ℃，101 kPa 22.4
CO 0 ℃，101 kPa 22.4
H2 0 ℃，202 kPa 11.2
CO2 0 ℃，202 kPa 11.2
N2 273 ℃，202 kPa 22.4
NH3 273 ℃，202 kPa 22.4
(1)从上表分析得出结论：
①1 mol任何气体，在标准状况下的体积都约为 。
②1 mol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，1 mol任何气体的体积几乎相等，原因是① ，② 。
答案 (1)①22.4 L ②不一定 (2)①气体的粒子数目相同 ②粒子间的距离相同
二、气体摩尔体积
1．气体摩尔体积
2．标准状况下的气体摩尔体积
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＝22.4 L·mol－1，非标准状况时不能使用。
(2)n＝，只适用于气态物质(单一或者混合气体)，对于标准状况下的固态和液态物质(如水、酒精、碳、三氧化硫等)，均不适用。
(1)1 mol任何气体的体积都为22.4 L( )
(2)1 mol任何物质在标准状况下所占的体积都为22.4 L( )
(3)标准状况下，1 mol水所占的体积是22.4 L( )
(4)在常温常压下，11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA( )
(5)标准状况下的Vm＝22.4 L·mol－1，那么Vm＝22.4 L·mol－1时也一定是标准状况( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
1．下列说法正确的是( )
A．在常温常压下，1 mol氦气含有的原子数为2NA
B．在标准状况下，H2的气体摩尔体积约为22.4 L
C．在标准状况下，1 mol H2和1 mol C所占的体积都约为22.4 L
D．在标准状况下，22.4 L由N2、N2O组成的混合气体中所含有的氮原子的物质的量约为2 mol
答案 D
2．(1)标准状况下，33.6 L Cl2的物质的量是 ，16 g O2所占体积约是 。
(2)标准状况下，含有1.5 mol H2和0.5 mol O2的混合气体所占体积约是 。
(3)标准状况下，11.2 L二氧化碳和氧气的混合气体中含有的氧原子数是 。
答案 (1)1.5 mol 11.2 L (2)44.8 L (3)NA
3．(1)标准状况下，某气体的密度为1.43 g·L－1，则该气体的摩尔质量约为 。
(2)标准状况下，0.51 g某气体的体积为672 mL，则该气体的摩尔质量为 。
答案 (1)32 g·mol－1 (2)17 g·mol－1
解析 (1)气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4ρ g·mol－1；代入数据求得M≈32 g·mol－1。
(2)标准状况下，0.51 g某气体的体积为672 mL，该气体的物质的量为＝0.03 mol，该气体的摩尔质量为＝17 g·mol－1。
标准状况下，气体摩尔体积的有关计算
①气体的物质的量n＝ mol；
②气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4ρ g·mol－1；
③气体的分子数N＝n·NA＝·NA；
④气体的质量m＝n·M＝·M g。
三、阿伏加德罗定律
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粒子。
特别提醒 ①阿伏加德罗定律适用于任何气体，包括混合气体。②同温、同压、同体积、同分子数，“四同”相互制约，即“三同定一同”。
2．阿伏加德罗定律的推论
(1)数据分析
在同温同压(以0 ℃，101 kPa即标准状况为例)下，完成下列问题。
①1 mol O2的体积是22.4 L,2 mol H2的体积是44.8 L，＝。
由此可推知：同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比。
②44.8 L O2的物质的量是2 mol，质量是64 g,44.8 L H2的物质的量是2 mol，质量是4 g，＝。
由此可推知：同温同压下，同体积的气体的质量之比等于其摩尔质量之比。
③1 mol O2的质量是32 g，体积是22.4 L，ρ(O2)＝＝ g·L－1(列式不化简，下同)。
1 mol H2的质量是2 g，体积是22.4 L，ρ(H2)＝＝ g·L－1。
由此可推知：
同温同压下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比。
在标准状况下，气体的密度＝ g·L－1。
(2)阿伏加德罗定律的推论
相同条件 结论
语言叙述 公式
同温同压 同温同压下，气体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，气体密度之比等于摩尔质量之比 ＝
(1)同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的原子( )
(2)同温同压下，相同体积的氧气和氨气，前者质量小于后者( )
(3)同温同压下，1 mol氢气与1 mol氧气，它们的分子数相同，质量不同( )
(4)同温同压下，CO与CO2的密度之比为7∶11( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√
1．在两个容积相同的容器中，一个盛装氯化氢气体，另一个盛装氢气和氯气的混合气体。在同温同压下，两容器内的气体一定具有相同的( )
A．原子数 B．密度
C．质量 D．相对分子质量
答案 A
解析 同温同压下，气体密度与其摩尔质量成正比，两个容器中气体的平均摩尔质量不一定相等，所以其密度不一定相等，故B错误；根据m＝nM知，物质的量相等时，二者的质量与其摩尔质量成正比，二者的摩尔质量不一定相等，所以其质量不一定相等，故C错误；混合气体的相对分子质量是介于氢气的相对分子质量和氯气的相对分子质量之间的，氯化氢气体的相对分子质量为36.5，故D错误。
2．在一个密闭容器中盛有11 g X气体(X的摩尔质量为44 g·mol－1)时，压强为1×104 Pa。如果在相同温度下，把更多的气体X充入容器，使容器内压强增至5×104 Pa，这时容器内气体X的分子数约为( )
A．3.3×1025 B．3.3×1024
C．7.5×1023 D．7.5×1022
答案 C
解析 11 g X气体的物质的量n1＝＝0.25 mol，由同温同体积下，＝得＝，n2＝1.25 mol，N＝1.25 mol×6.02×1023 mol－1≈7.5×1023。
3．同温同压下等质量的SO2气体和CO2气体，下列有关比较的叙述正确的是( )
①密度比为16∶11 ②密度比为11∶16 ③体积比为16∶11 ④体积比为11∶16
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
答案 B
解析 同温同压下，＝＝＝＝，故①正确；＝＝，所以＝＝，故④正确。
1．下列有关气体体积的叙述正确的是( )
A．一定温度和压强下，各种气态物质的体积大小，由构成气体的分子大小决定
B．一定温度和压强下，各种气态物质的体积大小由构成气体的分子数决定
C．不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数也不同
D．气体摩尔体积指1 mol任何气体所占的体积约为22.4 L
答案 B
解析 对于气体，在一定温度和压强下，分子间的距离远大于分子本身的大小，因此其体积的大小主要由分子数的多少来决定，故A错误、B正确；气体的体积随温度和压强的变化而变化，体积不同的气体，在不同的条件下，其分子数可能相同，也可能不同，C错误；气体摩尔体积会随着温度、压强的变化而变化，22.4 L·mol－1是标准状况下的气体摩尔体积，故D错误。
2．设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是( )
A．常温常压下，11.2 L CO2所含的原子数为1.5NA
B．常温常压下，48 g O3含有的氧原子数为3NA
C．标准状况下，22.4 L H2O所含分子数为NA
D．标准状况下，22.4 L H2所含原子数为NA
答案 B
解析 常温常压(非标准状况)下，11.2 L CO2的物质的量不是0.5 mol，所含原子数不是1.5NA；48 g O3的物质的量为1 mol，所含氧原子数为3NA；标准状况下的H2O为液态，不能用气体摩尔体积计算其物质的量；标准状况下，22.4 L H2的物质的量为1 mol，所含氢原子数为2NA。
3．在同温同压下，11.5 g气体A所占的体积和8 g O2所占的体积相同，则气体A的相对分子质量为( )
A．46 B．28 C．44 D．64
答案 A
解析 ＝，
M(A)＝＝46 g·mol－1。
4．现有m g某气体，它由双原子分子构成，它的摩尔质量为M g·mol－1。若阿伏加德罗常数的值用NA表示，则：
(1)该气体的物质的量为 。
(2)该气体所含原子总数为 。
(3)该气体在标准状况下的体积为 。
(4)该气体在标准状况下的密度为 。
(5)该气体一个分子的质量为 。
答案 (1) mol (2) (3) L (4) g·L－1 (5) g
解析 根据标准状况下气体体积相关计算关系n＝＝＝进行求解。由质量和标准状况下的体积可求气体的密度，也可由M＝Vm·ρ求气体的密度；气体摩尔质量(M g·mol－1)与阿伏加德罗常数(NA)的比值，即为一个分子的质量。
题组一 决定物质体积大小的因素
1．下列说法正确的是( )
A．1 mol固体或液体的体积主要由微粒间距离决定
B．1 mol气体的体积主要由微粒的大小决定
C．O2的气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1
D．气体微粒间的距离受温度、压强影响大，固体或液态微粒间的距离受温度、压强影响小
答案 D
解析 物质三态中气体分子之间的间隔最大，固体或液体中粒子间隔小，则1 mol固体或液体的体积主要由粒子的大小决定，A错误；气体的体积受粒子数目、粒子之间距离及粒子大小影响，相同条件下气体微粒间的距离远大于粒子的大小，则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，1 mol气体的体积主要由粒子间距离决定，B错误；状况未知，气体的摩尔体积不确定，在标准状况下O2的气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1，C错误；物质三态中气体微粒之间的间隔大，固体或液体中粒子间间隔小，因此气体微粒间的距离受温度、压强影响大，固体或液体微粒间的距离受温度、压强影响小，D正确。
2．现有下列四种因素：①温度 ②压强 ③气体微粒数 ④气体微粒大小，只改变一种因素时对气体摩尔体积(Vm)有显著影响的是( )
A．③④ B．①②③
C．①② D．全部
答案 C
解析 对于气体来说，温度和压强不同，气体分子之间的距离不同，而微粒本身的大小远小于微粒间的距离，则微粒本身的大小可忽略不计，所以影响气体摩尔体积的因素主要有温度和压强，故选C。
题组二 气体摩尔体积
3．下列关于气体摩尔体积的说法正确的是( )
A．标准状况下，1 mol H2O的体积是22.4 L
B．22 g CO2的物质的量是0.5 mol，其体积为11.2 L
C．只有标准状况下的气体摩尔体积是22.4 L·mol－1，其他条件下一定不是该值
D．标准状况下，1摩尔任何气体的体积都约是22.4 L
答案 D
解析 标准状况下，水是非气态，1 mol H2O的体积远远小于22.4 L，A错误；没有指明气体所处的温度与压强，不能确定CO2的体积，B错误。
4．(2022·北京人大附中月考)2020年11月24日长征五号火箭成功发射嫦娥五号探测器。偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能液态燃料，其燃烧产生的巨大能量可作为航天运载火箭的推动力。下列叙述正确的是( )
A．偏二甲肼的摩尔质量为60 g
B．标准状况下，1 mol偏二甲肼的体积约为22.4 L
C．6 g偏二甲肼分子中含有0.1NA个N2分子
D．NA个偏二甲肼分子的质量为60 g
答案 D
解析 摩尔质量的单位是g·mol－1，A错误；偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能液态燃料，不能使用气体摩尔体积，B错误；偏二甲肼分子中不含氮气分子，C错误；偏二甲肼的摩尔质量为60 g·mol－1，NA个偏二甲肼分子的物质的量为1 mol,1 mol偏二甲肼的质量为60 g，D正确。
5．用NA代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．0.5 mol锌粒与足量盐酸反应产生11.2 L H2
B．标准状况下，11.2 L CCl4所含分子数为0.5NA
C．0.1 mol CH4所含氢原子数为0.4NA
D．常温常压下，28 g N2中所含原子个数为NA
答案 C
解析 没有标明是不是标准状况，A错误；标准状况下，四氯化碳不是气体，B错误；n(H)＝4×0.1 mol＝0.4 mol，氢原子个数为0.4NA，C正确；含有N的物质的量为 mol＝2 mol，氮原子个数为2NA，D错误。
6．标准状况下，若11.2 L氧气含有N个氧原子，则阿伏加德罗常数的数值可表示为( )
A．4N B．3N C．2N D．N
答案 D
解析 标准状况下，根据恒等式＝可知，×2＝，NA＝＝N mol－1。
7．有一份气体样品的质量是14.2 g，标准状况下的体积为4.48 L，该气体的摩尔质量是( )
A．28.4 g B．28.4 g·mol－1
C．71 g·mol－1 D．14.2 g·mol－1
答案 C
解析 该气体的物质的量为＝0.2 mol，其摩尔质量为＝71 g·mol－1。
题组三 阿伏加德罗定律及推论
8．标准状况下，相同质量的下列气体体积最大的是( )
A．CO2 B．O2
C．N2 D．CH4
答案 D
解析 相同状况下，气体的质量相同时，其摩尔质量越小，物质的量越大，气体的体积越大；则甲烷的摩尔质量最小，体积最大。
9．如图所示为两瓶体积相等的气体，在同温同压时两瓶内气体( )
A．所含原子数相等 B．气体密度相等
C．所含质子数相等 D．摩尔质量相等
答案 A
解析 在同温同压下，两瓶体积相等的气体，其分子数相同。由于两瓶中的气体分子都是双原子分子，所以其原子数也相同。由于氮气和氧气的比例未知，所以无法判断两瓶气体所含的质子数、密度、摩尔质量是否相等。
10．下列各组物质中，所含分子数一定相同的是( )
A．2 g H2和16 g O2
B．0.1 mol HCl和2.24 L Ar
C．150 ℃ 、1.01×105 Pa时，1 L CO2和1 L H2O
D．28 g CO和6.02×1022个O3
答案 C
解析 A项，n(H2)＝＝1 mol，n(O2)＝＝0.5 mol，故N(H2)∶N(O2)＝2∶1；B项，没有注明2.24 L Ar所处的状况；C项，同温同压下，n(CO2)∶n(H2O)＝N(CO2)∶N(H2O)＝V(CO2)∶V(H2O)；D项，N(CO)＝×NA＝6.02×1023。
11．下列说法正确的是( )
A．同温同压下，相同数目的分子必具有相同的体积
B．等质量的O2 和H2 的物质的量之比为16∶1
C．不同的气体若体积不等，则它们所含的分子数一定不等
D．同温同体积下，两种气体的物质的量之比等于压强之比
答案 D
解析 A项，未指明是气体，错误；B项，假设质量都是1 g，n(O2)∶n(H2)＝ mol∶ mol＝1∶16，错误；C项，未限定温度与压强，无法判断，错误。
12．在同温同压下，a g气体A与b g气体B的分子数相同，下列说法不正确的是( )
A．A与B两种气体的相对分子质量之比为a∶b
B．在同温同压的条件下，A与B两种气体的密度之比为b∶a
C．同质量的A、B两种气体的分子个数之比为b∶a
D．相同条件下，同体积的A气体与B气体的质量之比为a∶b
答案 B
解析 a g气体A与b g气体B的分子数相同，即物质的量相等，在同温同压的条件下，体积相等。A项，由n(A)＝，n(B)＝，n(A)＝n(B)可得M(A)∶M(B)＝a∶b；B项，ρ(A)＝，ρ(B)＝，ρ(A)∶ρ(B )＝M(A)∶M(B)＝a∶b；C项，x g气体A的分子数N1＝·NA，x g气体B的分子数N2＝·NA，N1∶N2＝M(B)∶M(A)＝b∶a；D项，同温同压同体积的A、B气体的物质的量相同，则m(A)∶m(B)＝M(A)∶M(B)＝a∶b。
13．(2022·黑龙江大庆中学高一上期末)同温同压下，有质量相同的CO2、H2、O2、CH4、SO2五种气体，下列有关说法错误的是( )
A．气体的体积由大到小的顺序是H2>CH4>O2>CO2>SO2
B．所含分子数由多到少的顺序是H2>CH4>O2>CO2>SO2
C．密度由大到小的顺序是SO2>CO2>O2>CH4>H2
D．所含电子数由多到少的顺序是CO2>SO2>CH4>O2>H2
答案 D
解析 A项，根据n＝可知，质量相同时，摩尔质量越大，物质的量越小，同温同压下气体的体积与物质的量成正比，质量相同的CO2、H2、O2、CH4、SO2五种气体的体积由大到小的顺序是H2>CH4>O2>CO2>SO2，正确；B项，根据n＝可知，质量相同时，摩尔质量越大，物质的量越小，所含分子数越少，同温同压下，质量相同的CO2、H2、O2、CH4、SO2所含分子数由多到少的顺序是H2>CH4>O2>CO2>SO2，正确；C项，根据阿伏加德罗定律推论：同温同压下，密度之比等于摩尔质量之比，CO2、H2、O2、CH4、SO2五种气体的摩尔质量由小到大的顺序是H2CH4>CO2＝O2＝SO2，错误。
14．(1)0.5 mol (NH4)2S的质量为 g。
(2)标准状况下，1.6 g某气态氧化物RO2的体积为0.56 L，该气体的物质的量为 mol，RO2的相对分子质量为 。
(3)与0.2 mol H2含有相同电子数的氦气分子的物质的量为 。
(4)标准状况下，NH3与CH4组成的混合气体的平均密度为0.75 g·L－1，该混合气体的平均摩尔质量为 ，该混合气体与氢气的相对密度为 ，NH3的体积分数为 。
(5)同温同压下，等体积的CO和CO2的物质的量之比为 。
答案 (1)34 (2)0.025 64 (3)0.2 mol (4)16.8 g·mol－1 8.4 80% (5)1∶1
解析 (1)0.5 mol (NH4)2S的质量为0.5 mol×68 g·mol－1＝34 g。(2)标准状况下，1.6 g某气态氧化物RO2的体积为0.56 L，该气体的物质的量为＝0.025 mol，所以RO2的摩尔质量为＝64 g·mol－1，相对分子质量为64。(3)0.2 mol H2含有0.4 mol电子，1分子He含有2个电子，则与0.2 mol H2含有相同电子数的氦气分子的物质的量为＝
0.2 mol。(4)标准状况下，NH3与CH4组成的混合气体的平均密度为0.75 g·L－1，则该混合气体的平均摩尔质量为0.75 g·L－1×22.4 L·mol－1＝16.8 g·mol－1。同温同压条件下气体的密度之比等于相对分子质量之比，则该气体与氢气的相对密度为＝8.4。设混合气体中NH3和CH4的物质的量分别为x mol、y mol，则＝16.8，解得x∶y＝4∶1，所以NH3的体积分数为80%。(5)根据阿伏加德罗定律可知，同温同压下，等体积的CO和CO2的物质的量之比为1∶1。
15．现有14.4 g CO和CO2的混合气体，在标准状况下其体积为8.96 L。回答下列问题：
(1)混合气体中碳原子的个数为 (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(2)将混合气体依次通过如图所示装置，最后收集在气球中(实验数据在标准状况下测定)。
①气球中收集到的气体的摩尔质量为 。
②气球中收集到的气体中，电子总数为 (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
③气球的体积为 L。
答案 (1) 0.4NA (2)①28 g·mol－1 ②2.8NA ③4.48
解析 (1)标准状况下，混合气体(CO和CO2)的物质的量为＝0.4 mol。0.4 mol CO和CO2的混合气体中，碳原子个数为0.4 mol，即0.4NA。
(2)①将混合气体依次通过NaOH溶液和浓硫酸，则最后收集到的气体是CO。②设原混合气体中CO的物质的量为n1，CO2的物质的量为n2。
则
解得
因此气球中收集到0.2 mol CO，含有2.8 mol电子。
③0.2 mol CO在标准状况下的体积为4.48 L。
[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之间的计算模型，熟悉阿伏加德罗定律的应用。
一、决定物质体积大小的因素
1．数据分析
在一定条件下，1 mol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 ℃、101 kPa时的体积/L 液体 20 ℃时的体积/cm3 固体 20 ℃时的体积/cm3
H2 22.4 H2O 18.0 Fe 7.12
O2 22.4 H2SO4 53.6 Al 10.0
结论：(1)同温同压下，1 mol气体的体积近似相等，在标准状况下约为22.4 L。
(2)同温同压下，1 mol不同的固态物质或液态物质的体积不相同(或差别较大)。
2．决定物质体积大小的因素
(1)一定温度、压强下，气体体积由其分子的大小和数目决定( )
(2)固态物质和液态物质的体积决定于粒子大小和粒子数目( )
(3)同温同压下，若两种气体所占体积不同，其主要原因是气体分子间平均距离不同( )
(4)1 mol一氧化碳和1 mol氧气所含的分子数相同，体积也相同( )
(5)同温同压下，同体积的物质所含的分子数一定相等( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
1．在同温同压下，粒子数相同的不同固态或液态物质的体积为什么不相同？
提示 固态、液态物质的体积主要取决于粒子大小和粒子数目，粒子数目相同的不同物质的粒子大小不同，体积不同。
2．对一定量气体体积的探究。
已知1 mol不同气体在不同条件下的体积：
化学式 条件 1 mol气体体积/L
H2 0 ℃，101 kPa 22.4
O2 0 ℃，101 kPa 22.4
CO 0 ℃，101 kPa 22.4
H2 0 ℃，202 kPa 11.2
CO2 0 ℃，202 kPa 11.2
N2 273 ℃，202 kPa 22.4
NH3 273 ℃，202 kPa 22.4
(1)从上表分析得出结论：
①1 mol任何气体，在标准状况下的体积都约为 。
②1 mol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，1 mol任何气体的体积几乎相等，原因是① ，② 。
答案 (1)①22.4 L ②不一定 (2)①气体的粒子数目相同 ②粒子间的距离相同
二、气体摩尔体积
1．气体摩尔体积
2．标准状况下的气体摩尔体积
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＝22.4 L·mol－1，非标准状况时不能使用。
(2)n＝，只适用于气态物质(单一或者混合气体)，对于标准状况下的固态和液态物质(如水、酒精、碳、三氧化硫等)，均不适用。
(1)1 mol任何气体的体积都为22.4 L( )
(2)1 mol任何物质在标准状况下所占的体积都为22.4 L( )
(3)标准状况下，1 mol水所占的体积是22.4 L( )
(4)在常温常压下，11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA( )
(5)标准状况下的Vm＝22.4 L·mol－1，那么Vm＝22.4 L·mol－1时也一定是标准状况( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
1．下列说法正确的是( )
A．在常温常压下，1 mol氦气含有的原子数为2NA
B．在标准状况下，H2的气体摩尔体积约为22.4 L
C．在标准状况下，1 mol H2和1 mol C所占的体积都约为22.4 L
D．在标准状况下，22.4 L由N2、N2O组成的混合气体中所含有的氮原子的物质的量约为2 mol
答案 D
2．(1)标准状况下，33.6 L Cl2的物质的量是 ，16 g O2所占体积约是 。
(2)标准状况下，含有1.5 mol H2和0.5 mol O2的混合气体所占体积约是 。
(3)标准状况下，11.2 L二氧化碳和氧气的混合气体中含有的氧原子数是 。
答案 (1)1.5 mol 11.2 L (2)44.8 L (3)NA
3．(1)标准状况下，某气体的密度为1.43 g·L－1，则该气体的摩尔质量约为 。
(2)标准状况下，0.51 g某气体的体积为672 mL，则该气体的摩尔质量为 。
答案 (1)32 g·mol－1 (2)17 g·mol－1
解析 (1)气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4ρ g·mol－1；代入数据求得M≈32 g·mol－1。
(2)标准状况下，0.51 g某气体的体积为672 mL，该气体的物质的量为＝0.03 mol，该气体的摩尔质量为＝17 g·mol－1。
标准状况下，气体摩尔体积的有关计算
①气体的物质的量n＝ mol；
②气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4ρ g·mol－1；
③气体的分子数N＝n·NA＝·NA；
④气体的质量m＝n·M＝·M g。
三、阿伏加德罗定律
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粒子。
特别提醒 ①阿伏加德罗定律适用于任何气体，包括混合气体。②同温、同压、同体积、同分子数，“四同”相互制约，即“三同定一同”。
2．阿伏加德罗定律的推论
(1)数据分析
在同温同压(以0 ℃，101 kPa即标准状况为例)下，完成下列问题。
①1 mol O2的体积是22.4 L,2 mol H2的体积是44.8 L，＝。
由此可推知：同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比。
②44.8 L O2的物质的量是2 mol，质量是64 g,44.8 L H2的物质的量是2 mol，质量是4 g，＝。
由此可推知：同温同压下，同体积的气体的质量之比等于其摩尔质量之比。
③1 mol O2的质量是32 g，体积是22.4 L，ρ(O2)＝＝ g·L－1(列式不化简，下同)。
1 mol H2的质量是2 g，体积是22.4 L，ρ(H2)＝＝ g·L－1。
由此可推知：
同温同压下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比。
在标准状况下，气体的密度＝ g·L－1。
(2)阿伏加德罗定律的推论
相同条件 结论
语言叙述 公式
同温同压 同温同压下，气体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，气体密度之比等于摩尔质量之比 ＝
(1)同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的原子( )
(2)同温同压下，相同体积的氧气和氨气，前者质量小于后者( )
(3)同温同压下，1 mol氢气与1 mol氧气，它们的分子数相同，质量不同( )
(4)同温同压下，CO与CO2的密度之比为7∶11( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√
1．在两个容积相同的容器中，一个盛装氯化氢气体，另一个盛装氢气和氯气的混合气体。在同温同压下，两容器内的气体一定具有相同的( )
A．原子数 B．密度
C．质量 D．相对分子质量
答案 A
解析 同温同压下，气体密度与其摩尔质量成正比，两个容器中气体的平均摩尔质量不一定相等，所以其密度不一定相等，故B错误；根据m＝nM知，物质的量相等时，二者的质量与其摩尔质量成正比，二者的摩尔质量不一定相等，所以其质量不一定相等，故C错误；混合气体的相对分子质量是介于氢气的相对分子质量和氯气的相对分子质量之间的，氯化氢气体的相对分子质量为36.5，故D错误。
2．在一个密闭容器中盛有11 g X气体(X的摩尔质量为44 g·mol－1)时，压强为1×104 Pa。如果在相同温度下，把更多的气体X充入容器，使容器内压强增至5×104 Pa，这时容器内气体X的分子数约为( )
A．3.3×1025 B．3.3×1024
C．7.5×1023 D．7.5×1022
答案 C
解析 11 g X气体的物质的量n1＝＝0.25 mol，由同温同体积下，＝得＝，n2＝1.25 mol，N＝1.25 mol×6.02×1023 mol－1≈7.5×1023。
3．同温同压下等质量的SO2气体和CO2气体，下列有关比较的叙述正确的是( )
①密度比为16∶11 ②密度比为11∶16 ③体积比为16∶11 ④体积比为11∶16
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
答案 B
解析 同温同压下，＝＝＝＝，故①正确；＝＝，所以＝＝，故④正确。
1．下列有关气体体积的叙述正确的是( )
A．一定温度和压强下，各种气态物质的体积大小，由构成气体的分子大小决定
B．一定温度和压强下，各种气态物质的体积大小由构成气体的分子数决定
C．不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数也不同
D．气体摩尔体积指1 mol任何气体所占的体积约为22.4 L
答案 B
解析 对于气体，在一定温度和压强下，分子间的距离远大于分子本身的大小，因此其体积的大小主要由分子数的多少来决定，故A错误、B正确；气体的体积随温度和压强的变化而变化，体积不同的气体，在不同的条件下，其分子数可能相同，也可能不同，C错误；气体摩尔体积会随着温度、压强的变化而变化，22.4 L·mol－1是标准状况下的气体摩尔体积，故D错误。
2．设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是( )
A．常温常压下，11.2 L CO2所含的原子数为1.5NA
B．常温常压下，48 g O3含有的氧原子数为3NA
C．标准状况下，22.4 L H2O所含分子数为NA
D．标准状况下，22.4 L H2所含原子数为NA
答案 B
解析 常温常压(非标准状况)下，11.2 L CO2的物质的量不是0.5 mol，所含原子数不是1.5NA；48 g O3的物质的量为1 mol，所含氧原子数为3NA；标准状况下的H2O为液态，不能用气体摩尔体积计算其物质的量；标准状况下，22.4 L H2的物质的量为1 mol，所含氢原子数为2NA。
3．在同温同压下，11.5 g气体A所占的体积和8 g O2所占的体积相同，则气体A的相对分子质量为( )
A．46 B．28 C．44 D．64
答案 A
解析 ＝，
M(A)＝＝46 g·mol－1。
4．现有m g某气体，它由双原子分子构成，它的摩尔质量为M g·mol－1。若阿伏加德罗常数的值用NA表示，则：
(1)该气体的物质的量为 。
(2)该气体所含原子总数为 。
(3)该气体在标准状况下的体积为 。
(4)该气体在标准状况下的密度为 。
(5)该气体一个分子的质量为 。
答案 (1) mol (2) (3) L (4) g·L－1 (5) g
解析 根据标准状况下气体体积相关计算关系n＝＝＝进行求解。由质量和标准状况下的体积可求气体的密度，也可由M＝Vm·ρ求气体的密度；气体摩尔质量(M g·mol－1)与阿伏加德罗常数(NA)的比值，即为一个分子的质量。
题组一 决定物质体积大小的因素
1．下列说法正确的是( )
A．1 mol固体或液体的体积主要由微粒间距离决定
B．1 mol气体的体积主要由微粒的大小决定
C．O2的气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1
D．气体微粒间的距离受温度、压强影响大，固体或液态微粒间的距离受温度、压强影响小
答案 D
解析 物质三态中气体分子之间的间隔最大，固体或液体中粒子间隔小，则1 mol固体或液体的体积主要由粒子的大小决定，A错误；气体的体积受粒子数目、粒子之间距离及粒子大小影响，相同条件下气体微粒间的距离远大于粒子的大小，则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，1 mol气体的体积主要由粒子间距离决定，B错误；状况未知，气体的摩尔体积不确定，在标准状况下O2的气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1，C错误；物质三态中气体微粒之间的间隔大，固体或液体中粒子间间隔小，因此气体微粒间的距离受温度、压强影响大，固体或液体微粒间的距离受温度、压强影响小，D正确。
2．现有下列四种因素：①温度 ②压强 ③气体微粒数 ④气体微粒大小，只改变一种因素时对气体摩尔体积(Vm)有显著影响的是( )
A．③④ B．①②③
C．①② D．全部
答案 C
解析 对于气体来说，温度和压强不同，气体分子之间的距离不同，而微粒本身的大小远小于微粒间的距离，则微粒本身的大小可忽略不计，所以影响气体摩尔体积的因素主要有温度和压强，故选C。
题组二 气体摩尔体积
3．下列关于气体摩尔体积的说法正确的是( )
A．标准状况下，1 mol H2O的体积是22.4 L
B．22 g CO2的物质的量是0.5 mol，其体积为11.2 L
C．只有标准状况下的气体摩尔体积是22.4 L·mol－1，其他条件下一定不是该值
D．标准状况下，1摩尔任何气体的体积都约是22.4 L
答案 D
解析 标准状况下，水是非气态，1 mol H2O的体积远远小于22.4 L，A错误；没有指明气体所处的温度与压强，不能确定CO2的体积，B错误。
4．(2022·北京人大附中月考)2020年11月24日长征五号火箭成功发射嫦娥五号探测器。偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能液态燃料，其燃烧产生的巨大能量可作为航天运载火箭的推动力。下列叙述正确的是( )
A．偏二甲肼的摩尔质量为60 g
B．标准状况下，1 mol偏二甲肼的体积约为22.4 L
C．6 g偏二甲肼分子中含有0.1NA个N2分子
D．NA个偏二甲肼分子的质量为60 g
答案 D
解析 摩尔质量的单位是g·mol－1，A错误；偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能液态燃料，不能使用气体摩尔体积，B错误；偏二甲肼分子中不含氮气分子，C错误；偏二甲肼的摩尔质量为60 g·mol－1，NA个偏二甲肼分子的物质的量为1 mol,1 mol偏二甲肼的质量为60 g，D正确。
5．用NA代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．0.5 mol锌粒与足量盐酸反应产生11.2 L H2
B．标准状况下，11.2 L CCl4所含分子数为0.5NA
C．0.1 mol CH4所含氢原子数为0.4NA
D．常温常压下，28 g N2中所含原子个数为NA
答案 C
解析 没有标明是不是标准状况，A错误；标准状况下，四氯化碳不是气体，B错误；n(H)＝4×0.1 mol＝0.4 mol，氢原子个数为0.4NA，C正确；含有N的物质的量为 mol＝2 mol，氮原子个数为2NA，D错误。
6．标准状况下，若11.2 L氧气含有N个氧原子，则阿伏加德罗常数的数值可表示为( )
A．4N B．3N C．2N D．N
答案 D
解析 标准状况下，根据恒等式＝可知，×2＝，NA＝＝N mol－1。
7．有一份气体样品的质量是14.2 g，标准状况下的体积为4.48 L，该气体的摩尔质量是( )
A．28.4 g B．28.4 g·mol－1
C．71 g·mol－1 D．14.2 g·mol－1
答案 C
解析 该气体的物质的量为＝0.2 mol，其摩尔质量为＝71 g·mol－1。
题组三 阿伏加德罗定律及推论
8．标准状况下，相同质量的下列气体体积最大的是( )
A．CO2 B．O2
C．N2 D．CH4
答案 D
解析 相同状况下，气体的质量相同时，其摩尔质量越小，物质的量越大，气体的体积越大；则甲烷的摩尔质量最小，体积最大。
9．如图所示为两瓶体积相等的气体，在同温同压时两瓶内气体( )
A．所含原子数相等 B．气体密度相等
C．所含质子数相等 D．摩尔质量相等
答案 A
解析 在同温同压下，两瓶体积相等的气体，其分子数相同。由于两瓶中的气体分子都是双原子分子，所以其原子数也相同。由于氮气和氧气的比例未知，所以无法判断两瓶气体所含的质子数、密度、摩尔质量是否相等。
10．下列各组物质中，所含分子数一定相同的是( )
A．2 g H2和16 g O2
B．0.1 mol HCl和2.24 L Ar
C．150 ℃ 、1.01×105 Pa时，1 L CO2和1 L H2O
D．28 g CO和6.02×1022个O3
答案 C
解析 A项，n(H2)＝＝1 mol，n(O2)＝＝0.5 mol，故N(H2)∶N(O2)＝2∶1；B项，没有注明2.24 L Ar所处的状况；C项，同温同压下，n(CO2)∶n(H2O)＝N(CO2)∶N(H2O)＝V(CO2)∶V(H2O)；D项，N(CO)＝×NA＝6.02×1023。
11．下列说法正确的是( )
A．同温同压下，相同数目的分子必具有相同的体积
B．等质量的O2 和H2 的物质的量之比为16∶1
C．不同的气体若体积不等，则它们所含的分子数一定不等
D．同温同体积下，两种气体的物质的量之比等于压强之比
答案 D
解析 A项，未指明是气体，错误；B项，假设质量都是1 g，n(O2)∶n(H2)＝ mol∶ mol＝1∶16，错误；C项，未限定温度与压强，无法判断，错误。
12．在同温同压下，a g气体A与b g气体B的分子数相同，下列说法不正确的是( )
A．A与B两种气体的相对分子质量之比为a∶b
B．在同温同压的条件下，A与B两种气体的密度之比为b∶a
C．同质量的A、B两种气体的分子个数之比为b∶a
D．相同条件下，同体积的A气体与B气体的质量之比为a∶b
答案 B
解析 a g气体A与b g气体B的分子数相同，即物质的量相等，在同温同压的条件下，体积相等。A项，由n(A)＝，n(B)＝，n(A)＝n(B)可得M(A)∶M(B)＝a∶b；B项，ρ(A)＝，ρ(B)＝，ρ(A)∶ρ(B )＝M(A)∶M(B)＝a∶b；C项，x g气体A的分子数N1＝·NA，x g气体B的分子数N2＝·NA，N1∶N2＝M(B)∶M(A)＝b∶a；D项，同温同压同体积的A、B气体的物质的量相同，则m(A)∶m(B)＝M(A)∶M(B)＝a∶b。
13．(2022·黑龙江大庆中学高一上期末)同温同压下，有质量相同的CO2、H2、O2、CH4、SO2五种气体，下列有关说法错误的是( )
A．气体的体积由大到小的顺序是H2>CH4>O2>CO2>SO2
B．所含分子数由多到少的顺序是H2>CH4>O2>CO2>SO2
C．密度由大到小的顺序是SO2>CO2>O2>CH4>H2
D．所含电子数由多到少的顺序是CO2>SO2>CH4>O2>H2
答案 D
解析 A项，根据n＝可知，质量相同时，摩尔质量越大，物质的量越小，同温同压下气体的体积与物质的量成正比，质量相同的CO2、H2、O2、CH4、SO2五种气体的体积由大到小的顺序是H2>CH4>O2>CO2>SO2，正确；B项，根据n＝可知，质量相同时，摩尔质量越大，物质的量越小，所含分子数越少，同温同压下，质量相同的CO2、H2、O2、CH4、SO2所含分子数由多到少的顺序是H2>CH4>O2>CO2>SO2，正确；C项，根据阿伏加德罗定律推论：同温同压下，密度之比等于摩尔质量之比，CO2、H2、O2、CH4、SO2五种气体的摩尔质量由小到大的顺序是H2
14．(1)0.5 mol (NH4)2S的质量为 g。
(2)标准状况下，1.6 g某气态氧化物RO2的体积为0.56 L，该气体的物质的量为 mol，RO2的相对分子质量为 。
(3)与0.2 mol H2含有相同电子数的氦气分子的物质的量为 。
(4)标准状况下，NH3与CH4组成的混合气体的平均密度为0.75 g·L－1，该混合气体的平均摩尔质量为 ，该混合气体与氢气的相对密度为 ，NH3的体积分数为 。
(5)同温同压下，等体积的CO和CO2的物质的量之比为 。
答案 (1)34 (2)0.025 64 (3)0.2 mol (4)16.8 g·mol－1 8.4 80% (5)1∶1
解析 (1)0.5 mol (NH4)2S的质量为0.5 mol×68 g·mol－1＝34 g。(2)标准状况下，1.6 g某气态氧化物RO2的体积为0.56 L，该气体的物质的量为＝0.025 mol，所以RO2的摩尔质量为＝64 g·mol－1，相对分子质量为64。(3)0.2 mol H2含有0.4 mol电子，1分子He含有2个电子，则与0.2 mol H2含有相同电子数的氦气分子的物质的量为＝
0.2 mol。(4)标准状况下，NH3与CH4组成的混合气体的平均密度为0.75 g·L－1，则该混合气体的平均摩尔质量为0.75 g·L－1×22.4 L·mol－1＝16.8 g·mol－1。同温同压条件下气体的密度之比等于相对分子质量之比，则该气体与氢气的相对密度为＝8.4。设混合气体中NH3和CH4的物质的量分别为x mol、y mol，则＝16.8，解得x∶y＝4∶1，所以NH3的体积分数为80%。(5)根据阿伏加德罗定律可知，同温同压下，等体积的CO和CO2的物质的量之比为1∶1。
15．现有14.4 g CO和CO2的混合气体，在标准状况下其体积为8.96 L。回答下列问题：
(1)混合气体中碳原子的个数为 (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(2)将混合气体依次通过如图所示装置，最后收集在气球中(实验数据在标准状况下测定)。
①气球中收集到的气体的摩尔质量为 。
②气球中收集到的气体中，电子总数为 (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
③气球的体积为 L。
答案 (1) 0.4NA (2)①28 g·mol－1 ②2.8NA ③4.48
解析 (1)标准状况下，混合气体(CO和CO2)的物质的量为＝0.4 mol。0.4 mol CO和CO2的混合气体中，碳原子个数为0.4 mol，即0.4NA。
(2)①将混合气体依次通过NaOH溶液和浓硫酸，则最后收集到的气体是CO。②设原混合气体中CO的物质的量为n1，CO2的物质的量为n2。
则
解得
因此气球中收集到0.2 mol CO，含有2.8 mol电子。
③0.2 mol CO在标准状况下的体积为4.48 L。