第二章 第三节 第2课时 气体摩尔体积
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| 名称 | 第二章 第三节 第2课时 气体摩尔体积 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-07-07 15:30:23 | ||
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文档简介
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第二章 第三节 物质的量
第2课时 气体摩尔体积
【学习目标】
1．了解气体摩尔体积的含义和应用。
2．能运用气体摩尔体积进行简单计算。
【素养目标】
1．根据1 mol常见物质体积的有关数据推得物质体积的影响因素，并了解有关规律。培养学生“证据推理与模型认知”的核心素养。
2．了解气体摩尔体积的含义和有关计算，培养学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养。
必备知识与关键能力
知识点一：影响物质体积的因素
典例1．下列四种因素：①温度和压强 ②所含粒子数 ③粒子本身大小 ④粒子间的距离，其中对气态物质体积有显著影响的是( )
A．②③④ B．②④ C．①③④ D．①②④
【答案】D
【解析】气态物质粒子之间的距离要比粒子本身的直径大很多倍，故粒子本身的大小对气态物质体积无显著影响。
典例2．相同物质的量的各固体或液体的体积并不相同，其主要原因是( )
A．微粒大小不同 B．微粒质量不同
C．微粒间距离不同 D．微粒间作用力不同
【答案】A
【解析】固体、液体物质体积的大小主要由微粒数目和微粒大小决定，因微粒数相同，所以其体积由微粒大小决定。
知识点二：气体摩尔体积
1．标准状况下的气体摩尔体积
【点拨】①使用对象：必须是气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。如水、酒精、SO3、CCl4等在标准状况下不是气体，不能用气体摩尔体积计算。
②22.4 L·mol－1的理解：气体摩尔体积的数值与温度、压强有关；非标准状况下气体摩尔体积可能是22.4 L·mol－1，也可能不是22.4 L·mol－1。故1 mol气体的体积若为22.4 L，它所处的状况不一定是标准状况，如气体在273 ℃和202 kPa时，Vm也为22.4 L·mol－1。
2．标准状况下，气体各物理量的计算
利用公式n＝＝＝进行换算。
(1)气体物质的量与体积：n＝。
(2)气体的摩尔质量：M＝Vm·ρ＝ρ标×22.4 L·mol－1。
(3)气体的分子数与体积：N＝n·NA＝·NA。
(4)气体质量与体积：m＝n·M＝·M＝ρ标·V。
典例3．下列说法不正确的是( )
A．22.4 L任何气体的物质的量不一定是1 mol
B．0.1 mol H2、0.2 mol O2、0.3 mol N2和0.4 mol CO2组成的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L
C．非标准状况下，1 mol任何气体的体积必定不是22.4 L
D．任何状况下1 mol CO2和18 g H2O所含的分子数和原子数都相等
【答案】C
【解析】A项，没有指明气体所处状况，22.4 L任何气体的物质的量不能确定，正确；B项，标准状况下，气体的体积仅与气体的物质的量有关，与单一气体还是混合气体无关，只要符合物质的量为1 mol，体积就约为22.4 L，正确；C项，气体在非标准状况下，只要温度和压强适当，1 mol气体的体积也可能为22.4 L，错误；D项，18 g H2O在任何状况下的物质的量都是1 mol，它与1 mol CO2所含的分子和原子的物质的量都相等，正确。
典例4．(2021·湖北荆门检测)下列说法正确的是( )
A．1 mol O2和1 mol N2所占的体积都约为22.4 L
B．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 Fe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
【解析】A项，没有明确温度和压强，无法确定气体的体积；B项，气体摩尔体积的单位不是“L”，而是“L·mol－1”，另外未指明气体的温度和压强，22.4 L这个数值也是无意义的；C项，Fe是固态物质，1 mol Fe所占的体积不为22.4 L；D项，该气体的物质的量约为1 mol，再结合化学式，可得混合气体中所含有的氮原子的物质的量约为2 mol。
知识点三：阿伏加德罗定律及推论
1．阿伏加德罗定律(三同定一同)
2．阿伏加德罗定律的推论
公式 语言叙述
T、p相同 ＝ 同温、同压下，气体的体积与其物质的量成正比
＝ 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
T、V相同 ＝ 温度、体积相同的气体，其压强与其物质的量成正比
n、T 相同 ＝ 物质的量相等、温度相同的气体，其压强与体积成反比
T、p、V相同 = 同温、同压下，体积相同的气体，其摩尔质量与质量成正比
【点拨】①同温、同压、同体积的任何气体的分子数相等，但原子数不一定相等。
②阿伏加德罗定律既适用于单一气体，也适用于混合气体。
③在同温同压条件下，可利用气体的相对分子质量大小判断气体密度的大小，如ρ(空气)<ρ(Cl2)。
典例5．下列说法正确的是( )
A．同温、同压下，相同质量的气体都占有相同的体积
B．同温、同压下，相同体积的气体都含有相同数目的分子
C．在标准状况下，1 mol任何物质的体积都约是22.4 L
D．1 mol某气体的体积约为22.4 L，该气体所处的状况一定是标准状况
【答案】B
【解析】同温、同压下，质量相同的不同气体的物质的量不一定相同，所以不一定占有相同的体积，故A项错误；由阿伏加德罗定律知，B项正确；水在标准状况下不是气体，1 mol H2O的体积也不为22.4 L，故C项错误；1 mol某气体若处于高温、高压或低温、低压的情况下，气体体积也可能约为22.4 L，故D项错误。
典例6．一定温度和压强下，用m g的CH4、CO2、O2、SO2四种气体分别吹出四个体积大小不同的气球，下列说法中正确的是( )
A．气球②中装的是O2
B．气球①和气球③中气体分子数相等
C．气球①和气球④中气体物质的量之比为4∶1
D．气球③和气球④中气体密度之比为2∶1
【答案】D
【解析】相同质量(m g)，M越大，n越小，体积越小；①②③④气球装的依次是SO2、CO2、O2、CH4。
典例7．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13∶14∶14
C．质量之比为1∶1∶1 D．分子数之比为1∶1∶1
【答案】D
【解析】CO、N2、C2H2三种气体中每个分子的质子数均为14，摩尔质量分别为28 g·mol－1、28 g·mol－1、26 g·mol－1。质子数相等的三种气体物质的量相等，体积之比为1∶1∶1，分子数之比为1∶1∶1，密度与摩尔质量成正比，则密度之比为28∶28∶26＝14∶14∶13，质量与摩尔质量成正比，则质量之比为14∶14∶13。
知识点五：求解气体摩尔质量(M)的常用方法
1．根据标准状况下气体的密度ρ：M＝ρ×22.4(g·mol－1)。
2．根据气体的相对密度：＝D。
3．根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝。
4．根据一定质量(m)的物质中粒子数目(N)和阿伏加德罗常数(NA)：M＝。
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：＝M1×a%＋M2×b%＋M3×c%＋……，其中a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
典例8．在一定条件下，m g NH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g)，按要求填空。
(1)若所得混合气体对H2的相对密度为d，则混合气体的物质的量为________________。NH4HCO3的摩尔质量为____________(用含m、d的代数式表示)。
(2)若所得混合气体的密度折合成标准状况为ρ g·L－1，则混合气体的平均摩尔质量为____________(用含ρ的代数式表示)。
(3)若在该条件下，所得NH3、CO2、H2O(g)的体积分数分别为a%、b%、c%，则混合气体的平均相对分子质量为________________(用含a、b、c的代数式表示)。
【答案】(1) mol 6d g·mol－1 (2)22.4ρ g·mol－1 (3)17a%＋44b%＋18c%
【解析】因为NH4HCO3(s)NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(g)
(1)ρ(混)＝2d n(混)＝ mol M(NH4HCO3)＝2d×3 g·mol－1＝6d g·mol－1。
(2)(混)＝22.4ρ g·mol－1。
(3)n(NH3)∶n(CO2)∶n(H2O)＝a%∶b%∶c%。(混)＝17a%＋44b%＋18c%。
核心价值与学科素养
【知识结构化】
深刻理解各物理量和物质的量的换算公式，并加强各物理量之间的联系和转化，初步建构“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养，为后面进一步研究分子、原子及离子间的相互作用打下基础。
典例9．某研究性学习小组同学为了探究“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”，他们以教材中相关科学探究为基础，设计了如图实验装置并记录相关实验数据。
部分实验数据：
温度 压强 时间 水槽中H2O的质量 H2体积 O2体积
30 ℃ 101 kPa 0 300 g 0 0
30 ℃ 101 kPa 4分钟 298.2 g 1.243 L
请回答下列问题：
(1)4分钟时H2、O2的物质的量分别是 mol、 mol。
(2)该温度、压强下，气体摩尔体积是 L/mol。
(3)在该实验条件下，3 mol O2的体积为 L。
【答案】(1) 0.1 0.05 (2) 24.86 (3) 74.58
【解析】电解水的化学方程式为2H2O2H2↑＋O2↑，由方程式可知，每2 mol H2O参与反应，生成2 mol H2和1 mol O2。
(1)4分钟时，被电解的水的质量m(H2O)＝300 g－298.2 g＝1.8 g，n(H2O)＝＝0.1 mol，则n(H2)＝n(H2O)＝0.1 mol，n(O2)＝n(H2O)＝×0.1 mol＝0.05 mol。(2)在该温度、压强下，0.05 mol O2的体积是1.243 L，则该温度、压强下的气体摩尔体积Vm＝＝＝24.86 L/mol。(3)在该温度、压强下，气体摩尔体积为24.86 L/mol, 则3 mol O2的体积V＝3 mol×24.86 L/mol＝ 74.58 L。
【跟踪练习】 基础过关
1． 同温同压下，甲、乙两容器分别盛有甲烷(CH4)和氧气(O2)，已知它们所含原子数相同，则甲、乙两容器的体积比为( )
A．2∶5 B．5∶2
C．2∶1 D．1∶1
【答案】A
【解析】因CH4和O2分子中原子个数比为5∶2，若二者所含原子数相同，则二者物质的量之比为2∶5，则在同温同压下，甲、乙两容器的体积之比为2∶5。
2． 下列叙述不正确的是( )
A．同温同压下，1 mol H2SO4和1 mol H2O具有相同体积
B．同温同压下，同体积的O2和H2物质的量相同
C．同温同压下，O2和H2的密度之比为16∶1
D．同温同压下，同体积的两个容器，一个盛有NO，另一个盛有N2和O2，两容器内的气体一定具有相同的分子总数
【答案】A
【解析】同温同压下，H2SO4和H2O一定不为气体，体积不相同，A项错误；根据阿伏加德罗定律：同温、同压、同体积的气体，分子数相等，其物质的量也相等，B项正确；同温同压下，O2和H2的密度之比等于其摩尔质量之比，即O2和H2的密度之比＝32 g·mol－1∶2 g·mol－1＝16∶1，C项正确；阿伏加德罗定律既适用于单一气体，也适用于混合气体，故D项正确。
3． 同温同压下，等质量的SO2和CO2相比较，下列叙述正确的是( )
A．密度比为16∶11 B．分子个数比为16∶11
C．体积比为1∶1 D．氧原子个数比为1∶1
【答案】A
【解析】设两种物质的质量都为1 g，则SO2和CO2的物质的量之比为∶＝11∶16。同温同压下，气体的体积之比等于物质的量之比，则SO2和CO2的体积之比为11∶16，故密度之比为∶＝16∶11，A项正确，C项错误；根据N＝nNA可知，气体的物质的量之比等于分子数目之比，则比值为11∶16，B项错误；SO2和CO2的物质的量之比为11∶16，氧原子的个数比为(2×11)∶(2×16)＝11∶16，D项错误。
4． 如果a g某气体中含有该气体的分子数为b，则c g该气体在标准状况下的体积是(NA为阿伏加德罗常数的值)( )
A． L B． L C． L D． L
【答案】A
【解析】a g该气体的分子数为b，则物质的量为 mol，摩尔质量M＝＝ g/mol，c g该气体的物质的量为n＝＝ mol。c g该气体在标准状况下的体积V＝n·Vm＝ mol×22.4 L/mol＝ L。
5． 在标准状况下有：①6.72 L CH4；②3.01×1023个HCl分子；③13.6 g H2S；④0.2 mol NH3。下列对这四种气体的描述正确的是( )
a．体积：②>③>①>④ b．密度：②>③>④>①
c．质量：②>③>①>④ d．氢原子个数：①>③>④>②
A．abc B．bcd C．cbd D．abcd
【答案】D
【解析】先把题中提供的量都分别转化为各物质的物质的量，然后再比较它们的体积、密度等。标准状况下6.72 L CH4的物质的量为0.3 mol，3.01×1023个HCl分子的物质的量为0.5 mol，13.6 g H2S的物质的量为0.4 mol，然后进行比较即可得出结论。
能力达成
6． 在甲、乙两个体积不同的密闭容器中，分别充入质量相等的CO、CO2气体时，两容器的温度和压强均相同，则下列说法正确的是( )
A．充入的CO分子数比CO2分子数少
B．甲容器的体积比乙容器的体积小
C．CO的摩尔体积比CO2的摩尔体积小
D．若将压强相同改为体积相同，则甲容器中的压强比乙容器的压强大
【答案】D
【解析】A项，n(CO)＝ mol，n(CO2)＝ mol，故N(CO)>N(CO2)，错误；B项，温度和压强均相同，n(CO)>n(CO2)，故V(甲)>V(乙)，错误；C项，同温同压下，摩尔体积相同，错误；D项，n(CO)>n(CO2)，在V相同时，p(甲)>p(乙)，正确。
7． (1)在标准状况下，CO与CO2的混合气体共39.2 L，质量为61 g。则两种气体的物质的量之和为
mol，其中CO的体积分数是 ，CO2的质量分数是 。
(2)同温同压下的氧气和氢气，两种气体的密度之比为 ；若质量相等，两种气体的体积之比为 。
【答案】(1) 1.75 57.1% 54.1% (2) 16∶1 1∶16。
【解析】(1)标准状况下，CO与CO2混合气体的物质的量为＝1.75 mol。假设CO的物质的量为x，则CO2的物质的量为1.75 mol－x，由此可得质量关系如下：28 g·mol－1×x＋44 g·mol－1×(1.75 mol－x)＝61 g，求得x＝1 mol，即CO为1 mol，CO2为0.75 mol；相同条件下体积分数等于物质的量分数，所以CO的体积分数为×100%≈57.1%；CO2的质量分数为×100%≈54.1%。(2)同温同压下，氧气和氢气的密度之比等于它们的摩尔质量之比，即为16∶1；当质量相等时，体积之比等于物质的量之比，即为1∶16。
8．一定量的液态化合物XY2，在一定量的O2中恰好完全燃烧，反应方程式为：XY2(液)＋3O2(气) XO2(气)＋2YO2(气)，冷却后，在标准状况下测得生成物的体积是672 mL，密度是2.56 g·L－1。
(1)反应前O2的体积是 mL(标准状况下)。
(2)化合物XY2的摩尔质量是 。
(3)若XY2分子中X、Y两元素的质量比是3∶16，则X、Y两元素分别为 和 (填元素符号)。
【答案】(1) 672 (2) 76 g·mol－1 (3) C S
【解析】(1)观察反应方程式可知，反应前后气体体积不变，故V(O2)＝672 mL。(2)根据质量守恒定律，有m(XY2)＝0.672 L×2.56 g·L－1－32 g·mol－1×≈0.76 g，物质的量n(XY2)为×n(O2)＝0.01 mol，故M(XY2)＝＝76 g·mol－1。(3)由＝及Ar(X)＋2Ar(Y)＝76，解得Ar(X)＝12，Ar(Y)＝32，故X为碳元素，Y为硫元素。
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第二章 第三节 物质的量
第2课时 气体摩尔体积
【学习目标】
1．了解气体摩尔体积的含义和应用。
2．能运用气体摩尔体积进行简单计算。
【素养目标】
1．根据1 mol常见物质体积的有关数据推得物质体积的影响因素，并了解有关规律。培养学生“证据推理与模型认知”的核心素养。
2．了解气体摩尔体积的含义和有关计算，培养学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养。
必备知识与关键能力
知识点一：影响物质体积的因素
典例1．下列四种因素：①温度和压强 ②所含粒子数 ③粒子本身大小 ④粒子间的距离，其中对气态物质体积有显著影响的是( )
A．②③④ B．②④ C．①③④ D．①②④
【答案】D
【解析】气态物质粒子之间的距离要比粒子本身的直径大很多倍，故粒子本身的大小对气态物质体积无显著影响。
典例2．相同物质的量的各固体或液体的体积并不相同，其主要原因是( )
A．微粒大小不同 B．微粒质量不同
C．微粒间距离不同 D．微粒间作用力不同
【答案】A
【解析】固体、液体物质体积的大小主要由微粒数目和微粒大小决定，因微粒数相同，所以其体积由微粒大小决定。
知识点二：气体摩尔体积
1．标准状况下的气体摩尔体积
【点拨】①使用对象：必须是气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。如水、酒精、SO3、CCl4等在标准状况下不是气体，不能用气体摩尔体积计算。
②22.4 L·mol－1的理解：气体摩尔体积的数值与温度、压强有关；非标准状况下气体摩尔体积可能是22.4 L·mol－1，也可能不是22.4 L·mol－1。故1 mol气体的体积若为22.4 L，它所处的状况不一定是标准状况，如气体在273 ℃和202 kPa时，Vm也为22.4 L·mol－1。
2．标准状况下，气体各物理量的计算
利用公式n＝＝＝进行换算。
(1)气体物质的量与体积：n＝。
(2)气体的摩尔质量：M＝Vm·ρ＝ρ标×22.4 L·mol－1。
(3)气体的分子数与体积：N＝n·NA＝·NA。
(4)气体质量与体积：m＝n·M＝·M＝ρ标·V。
典例3．下列说法不正确的是( )
A．22.4 L任何气体的物质的量不一定是1 mol
B．0.1 mol H2、0.2 mol O2、0.3 mol N2和0.4 mol CO2组成的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L
C．非标准状况下，1 mol任何气体的体积必定不是22.4 L
D．任何状况下1 mol CO2和18 g H2O所含的分子数和原子数都相等
【答案】C
【解析】A项，没有指明气体所处状况，22.4 L任何气体的物质的量不能确定，正确；B项，标准状况下，气体的体积仅与气体的物质的量有关，与单一气体还是混合气体无关，只要符合物质的量为1 mol，体积就约为22.4 L，正确；C项，气体在非标准状况下，只要温度和压强适当，1 mol气体的体积也可能为22.4 L，错误；D项，18 g H2O在任何状况下的物质的量都是1 mol，它与1 mol CO2所含的分子和原子的物质的量都相等，正确。
典例4．(2021·湖北荆门检测)下列说法正确的是( )
A．1 mol O2和1 mol N2所占的体积都约为22.4 L
B．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 Fe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
【解析】A项，没有明确温度和压强，无法确定气体的体积；B项，气体摩尔体积的单位不是“L”，而是“L·mol－1”，另外未指明气体的温度和压强，22.4 L这个数值也是无意义的；C项，Fe是固态物质，1 mol Fe所占的体积不为22.4 L；D项，该气体的物质的量约为1 mol，再结合化学式，可得混合气体中所含有的氮原子的物质的量约为2 mol。
知识点三：阿伏加德罗定律及推论
1．阿伏加德罗定律(三同定一同)
2．阿伏加德罗定律的推论
公式 语言叙述
T、p相同 ＝ 同温、同压下，气体的体积与其物质的量成正比
＝ 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
T、V相同 ＝ 温度、体积相同的气体，其压强与其物质的量成正比
n、T 相同 ＝ 物质的量相等、温度相同的气体，其压强与体积成反比
T、p、V相同 = 同温、同压下，体积相同的气体，其摩尔质量与质量成正比
【点拨】①同温、同压、同体积的任何气体的分子数相等，但原子数不一定相等。
②阿伏加德罗定律既适用于单一气体，也适用于混合气体。
③在同温同压条件下，可利用气体的相对分子质量大小判断气体密度的大小，如ρ(空气)<ρ(Cl2)。
典例5．下列说法正确的是( )
A．同温、同压下，相同质量的气体都占有相同的体积
B．同温、同压下，相同体积的气体都含有相同数目的分子
C．在标准状况下，1 mol任何物质的体积都约是22.4 L
D．1 mol某气体的体积约为22.4 L，该气体所处的状况一定是标准状况
【答案】B
【解析】同温、同压下，质量相同的不同气体的物质的量不一定相同，所以不一定占有相同的体积，故A项错误；由阿伏加德罗定律知，B项正确；水在标准状况下不是气体，1 mol H2O的体积也不为22.4 L，故C项错误；1 mol某气体若处于高温、高压或低温、低压的情况下，气体体积也可能约为22.4 L，故D项错误。
典例6．一定温度和压强下，用m g的CH4、CO2、O2、SO2四种气体分别吹出四个体积大小不同的气球，下列说法中正确的是( )
A．气球②中装的是O2
B．气球①和气球③中气体分子数相等
C．气球①和气球④中气体物质的量之比为4∶1
D．气球③和气球④中气体密度之比为2∶1
【答案】D
【解析】相同质量(m g)，M越大，n越小，体积越小；①②③④气球装的依次是SO2、CO2、O2、CH4。
典例7．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13∶14∶14
C．质量之比为1∶1∶1 D．分子数之比为1∶1∶1
【答案】D
【解析】CO、N2、C2H2三种气体中每个分子的质子数均为14，摩尔质量分别为28 g·mol－1、28 g·mol－1、26 g·mol－1。质子数相等的三种气体物质的量相等，体积之比为1∶1∶1，分子数之比为1∶1∶1，密度与摩尔质量成正比，则密度之比为28∶28∶26＝14∶14∶13，质量与摩尔质量成正比，则质量之比为14∶14∶13。
知识点五：求解气体摩尔质量(M)的常用方法
1．根据标准状况下气体的密度ρ：M＝ρ×22.4(g·mol－1)。
2．根据气体的相对密度：＝D。
3．根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝。
4．根据一定质量(m)的物质中粒子数目(N)和阿伏加德罗常数(NA)：M＝。
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：＝M1×a%＋M2×b%＋M3×c%＋……，其中a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
典例8．在一定条件下，m g NH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g)，按要求填空。
(1)若所得混合气体对H2的相对密度为d，则混合气体的物质的量为________________。NH4HCO3的摩尔质量为____________(用含m、d的代数式表示)。
(2)若所得混合气体的密度折合成标准状况为ρ g·L－1，则混合气体的平均摩尔质量为____________(用含ρ的代数式表示)。
(3)若在该条件下，所得NH3、CO2、H2O(g)的体积分数分别为a%、b%、c%，则混合气体的平均相对分子质量为________________(用含a、b、c的代数式表示)。
【答案】(1) mol 6d g·mol－1 (2)22.4ρ g·mol－1 (3)17a%＋44b%＋18c%
【解析】因为NH4HCO3(s)NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(g)
(1)ρ(混)＝2d n(混)＝ mol M(NH4HCO3)＝2d×3 g·mol－1＝6d g·mol－1。
(2)(混)＝22.4ρ g·mol－1。
(3)n(NH3)∶n(CO2)∶n(H2O)＝a%∶b%∶c%。(混)＝17a%＋44b%＋18c%。
核心价值与学科素养
【知识结构化】
深刻理解各物理量和物质的量的换算公式，并加强各物理量之间的联系和转化，初步建构“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养，为后面进一步研究分子、原子及离子间的相互作用打下基础。
典例9．某研究性学习小组同学为了探究“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”，他们以教材中相关科学探究为基础，设计了如图实验装置并记录相关实验数据。
部分实验数据：
温度 压强 时间 水槽中H2O的质量 H2体积 O2体积
30 ℃ 101 kPa 0 300 g 0 0
30 ℃ 101 kPa 4分钟 298.2 g 1.243 L
请回答下列问题：
(1)4分钟时H2、O2的物质的量分别是 mol、 mol。
(2)该温度、压强下，气体摩尔体积是 L/mol。
(3)在该实验条件下，3 mol O2的体积为 L。
【答案】(1) 0.1 0.05 (2) 24.86 (3) 74.58
【解析】电解水的化学方程式为2H2O2H2↑＋O2↑，由方程式可知，每2 mol H2O参与反应，生成2 mol H2和1 mol O2。
(1)4分钟时，被电解的水的质量m(H2O)＝300 g－298.2 g＝1.8 g，n(H2O)＝＝0.1 mol，则n(H2)＝n(H2O)＝0.1 mol，n(O2)＝n(H2O)＝×0.1 mol＝0.05 mol。(2)在该温度、压强下，0.05 mol O2的体积是1.243 L，则该温度、压强下的气体摩尔体积Vm＝＝＝24.86 L/mol。(3)在该温度、压强下，气体摩尔体积为24.86 L/mol, 则3 mol O2的体积V＝3 mol×24.86 L/mol＝ 74.58 L。
【跟踪练习】 基础过关
1． 同温同压下，甲、乙两容器分别盛有甲烷(CH4)和氧气(O2)，已知它们所含原子数相同，则甲、乙两容器的体积比为( )
A．2∶5 B．5∶2
C．2∶1 D．1∶1
【答案】A
【解析】因CH4和O2分子中原子个数比为5∶2，若二者所含原子数相同，则二者物质的量之比为2∶5，则在同温同压下，甲、乙两容器的体积之比为2∶5。
2． 下列叙述不正确的是( )
A．同温同压下，1 mol H2SO4和1 mol H2O具有相同体积
B．同温同压下，同体积的O2和H2物质的量相同
C．同温同压下，O2和H2的密度之比为16∶1
D．同温同压下，同体积的两个容器，一个盛有NO，另一个盛有N2和O2，两容器内的气体一定具有相同的分子总数
【答案】A
【解析】同温同压下，H2SO4和H2O一定不为气体，体积不相同，A项错误；根据阿伏加德罗定律：同温、同压、同体积的气体，分子数相等，其物质的量也相等，B项正确；同温同压下，O2和H2的密度之比等于其摩尔质量之比，即O2和H2的密度之比＝32 g·mol－1∶2 g·mol－1＝16∶1，C项正确；阿伏加德罗定律既适用于单一气体，也适用于混合气体，故D项正确。
3． 同温同压下，等质量的SO2和CO2相比较，下列叙述正确的是( )
A．密度比为16∶11 B．分子个数比为16∶11
C．体积比为1∶1 D．氧原子个数比为1∶1
【答案】A
【解析】设两种物质的质量都为1 g，则SO2和CO2的物质的量之比为∶＝11∶16。同温同压下，气体的体积之比等于物质的量之比，则SO2和CO2的体积之比为11∶16，故密度之比为∶＝16∶11，A项正确，C项错误；根据N＝nNA可知，气体的物质的量之比等于分子数目之比，则比值为11∶16，B项错误；SO2和CO2的物质的量之比为11∶16，氧原子的个数比为(2×11)∶(2×16)＝11∶16，D项错误。
4． 如果a g某气体中含有该气体的分子数为b，则c g该气体在标准状况下的体积是(NA为阿伏加德罗常数的值)( )
A． L B． L C． L D． L
【答案】A
【解析】a g该气体的分子数为b，则物质的量为 mol，摩尔质量M＝＝ g/mol，c g该气体的物质的量为n＝＝ mol。c g该气体在标准状况下的体积V＝n·Vm＝ mol×22.4 L/mol＝ L。
5． 在标准状况下有：①6.72 L CH4；②3.01×1023个HCl分子；③13.6 g H2S；④0.2 mol NH3。下列对这四种气体的描述正确的是( )
a．体积：②>③>①>④ b．密度：②>③>④>①
c．质量：②>③>①>④ d．氢原子个数：①>③>④>②
A．abc B．bcd C．cbd D．abcd
【答案】D
【解析】先把题中提供的量都分别转化为各物质的物质的量，然后再比较它们的体积、密度等。标准状况下6.72 L CH4的物质的量为0.3 mol，3.01×1023个HCl分子的物质的量为0.5 mol，13.6 g H2S的物质的量为0.4 mol，然后进行比较即可得出结论。
能力达成
6． 在甲、乙两个体积不同的密闭容器中，分别充入质量相等的CO、CO2气体时，两容器的温度和压强均相同，则下列说法正确的是( )
A．充入的CO分子数比CO2分子数少
B．甲容器的体积比乙容器的体积小
C．CO的摩尔体积比CO2的摩尔体积小
D．若将压强相同改为体积相同，则甲容器中的压强比乙容器的压强大
【答案】D
【解析】A项，n(CO)＝ mol，n(CO2)＝ mol，故N(CO)>N(CO2)，错误；B项，温度和压强均相同，n(CO)>n(CO2)，故V(甲)>V(乙)，错误；C项，同温同压下，摩尔体积相同，错误；D项，n(CO)>n(CO2)，在V相同时，p(甲)>p(乙)，正确。
7． (1)在标准状况下，CO与CO2的混合气体共39.2 L，质量为61 g。则两种气体的物质的量之和为
mol，其中CO的体积分数是 ，CO2的质量分数是 。
(2)同温同压下的氧气和氢气，两种气体的密度之比为 ；若质量相等，两种气体的体积之比为 。
【答案】(1) 1.75 57.1% 54.1% (2) 16∶1 1∶16。
【解析】(1)标准状况下，CO与CO2混合气体的物质的量为＝1.75 mol。假设CO的物质的量为x，则CO2的物质的量为1.75 mol－x，由此可得质量关系如下：28 g·mol－1×x＋44 g·mol－1×(1.75 mol－x)＝61 g，求得x＝1 mol，即CO为1 mol，CO2为0.75 mol；相同条件下体积分数等于物质的量分数，所以CO的体积分数为×100%≈57.1%；CO2的质量分数为×100%≈54.1%。(2)同温同压下，氧气和氢气的密度之比等于它们的摩尔质量之比，即为16∶1；当质量相等时，体积之比等于物质的量之比，即为1∶16。
8．一定量的液态化合物XY2，在一定量的O2中恰好完全燃烧，反应方程式为：XY2(液)＋3O2(气) XO2(气)＋2YO2(气)，冷却后，在标准状况下测得生成物的体积是672 mL，密度是2.56 g·L－1。
(1)反应前O2的体积是 mL(标准状况下)。
(2)化合物XY2的摩尔质量是 。
(3)若XY2分子中X、Y两元素的质量比是3∶16，则X、Y两元素分别为 和 (填元素符号)。
【答案】(1) 672 (2) 76 g·mol－1 (3) C S
【解析】(1)观察反应方程式可知，反应前后气体体积不变，故V(O2)＝672 mL。(2)根据质量守恒定律，有m(XY2)＝0.672 L×2.56 g·L－1－32 g·mol－1×≈0.76 g，物质的量n(XY2)为×n(O2)＝0.01 mol，故M(XY2)＝＝76 g·mol－1。(3)由＝及Ar(X)＋2Ar(Y)＝76，解得Ar(X)＝12，Ar(Y)＝32，故X为碳元素，Y为硫元素。
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