第2课时 气体摩尔体积(基础课)
素养 目标 1．通过对1 mol气体的体积的交流研讨，理解气体摩尔体积的概念及与物质的量、气体体积之间的关系。 2．通过对相同状况下不同气体的体积的研究，理解阿伏加德罗定律及推论，并能解决实际问题。
初高 衔接 物质三态变化的实质是构成物质微粒间距离的变化
一、物质体积的影响因素
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(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微粒大小和微粒数目。 ( )
(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。 ( )
二、气体摩尔体积
1．气体摩尔体积
(1)概念：在一定的温度和压强下，__________的气体所占有的体积。
(2)符号：__________。
(3)单位：__________或m3·mol-1。
(4)物质的量、气体的体积与气体摩尔体积之间的关系：n＝或者V＝__________。
2．标准状况下的气体摩尔体积
(1)标准状况的含义：温度为 __________、压强为 __________。
(2)标准状况下气体的摩尔体积约为 __________。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(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，H2的气体摩尔体积是22.4 L。 ( )
三、阿伏加德罗定律
1．内容：在同温、同压下，相同体积的任何气体都含有__________数目的分子。
2．内容总结：“三同”定“一同”
气体摩尔体积的理解与相关计算
[问题1] 气体摩尔体积的适用范围是气体，是否必须为纯净的气体？
[问题2] 当1 mol气体的体积为22.4 L时，能否说明该气体一定处于标准状况？
[问题3] 标准状况下，1 000 L汽车尾气的物质的量约为多少？
1．正确理解气体摩尔体积
。
(1)条件：标准状况，即0 ℃、101 kPa。
(2)标准：1 mol，即分子数为6.02×1023。
(3)对象：气体，可为单一气体，也可为混合气体。
(4)数值：约为22.4 L，非精确值。
2．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＝。
(2)气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4 L·mol-1·ρ。
(3)气体的分子数N＝n·NA＝·NA。
(4)气体的质量m＝n·M＝·M。
1．下列说法正确的是( )
A．0.5 mol H2所占的体积为11.2 L
B．标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L
C．标准状况下，1 mol酒精的体积约为22.4 L
D．标准状况下，28 g N2的体积约为22.4 L
2．(1)标准状况下，33.6 L氧气的物质的量为______mol；标准状况下，2 mol氢气的体积为________L。
(2)标准状况下，6 g氢气的体积为______L；标准状况下，体积为11.2 L的CO2的质量为______g。
(3)标准状况下，11.2 L氯气的分子数目是____________；标准状况下，1.204×1023个氧气分子的体积是________L。
(4)标准状况下，某气体的密度为1.25 g·L-1，则其摩尔质量为________g·mol-1。
摩尔质量的计算方法
(1)已知任意状态物质的质量与物质的量时：M＝(定义式)。
(2)已知一个分子的质量时：M＝m(分子)×NA。
(3)已知某气体在标准状况下的密度时：M＝ρ×22.4 L·mol-1。
阿伏加德罗定律及其推论
东东买回一瓶可乐，瓶子硬硬的，打开喝了几口，瓶子就变得有点软，盖上盖子，不久瓶子又变硬了，东东的好友小雪解释说这是瓶内的CO2造成的，可以用阿伏加德罗定律进行解释。
[问题1] 小雪的解释对吗？阿伏加德罗定律的内容是什么？
[问题2] 两种气体体积相同，所含的分子数一定相同吗？
[问题3] 标准状况下，对于相同质量的N2O和CO2，体积之比是多少？密度之比是多少？
阿伏加德罗定律及其推论
条件 结论
公式 语言叙述
T、p相同 在同温、同压下，气体的体积与物质的量成正比
T、V相同 在同一温度下，体积相同的气体，压强与其物质的量成正比
T、p、m相同 同温、同压下，相同质量的气体的体积与其摩尔质量成反比
T、p相同 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
1．等质量的甲烷与氨气相比较，下列结论中错误的是( )
A．两种气体的分子数之比为17∶16
B．同温同压下，两种气体的体积之比为17∶16
C．两种气体的氢原子个数之比为17∶12
D．同温同压下，两种气体的密度之比为17∶16
2．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________，原子总数之比为________________，摩尔质量之比为________，质量之比为________，密度之比为________。
1．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是( )
A．非标准状况下，1 mol NH3的体积不可能是22.4 L
B．含有NA个氦原子的氦气在标准状况下的体积为11.2 L
C．11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA
D．标准状况下，11.2 L H2中含有的分子数为0.5NA
2．同温、同压下的1 mol H2和1 mol O2，它们的( )
A．质量相同，体积不同
B．分子数相同，质量不同
C．体积相同，分子数不同
D．体积相同，原子数不同
3．在标准状况下，2.8 g CO、0.2 mol O2和0.7 mol N2混合气体的体积约为( )
A．2.24 L B．22.4 L
C．1.12 L D．无法计算
4．瓦斯中甲烷与氧气的质量比为1∶4时极易发生爆炸，此时甲烷与氧气的体积比为( )
A．1∶4 B．1∶2
C．1∶1 D．2∶1
5．请回答下列问题。
(1)同温、同压下，等物质的量的两种气体SO2和CO2，分子个数之比为________；氧原子个数之比为______；密度之比为______；相同条件下的体积之比为________。
(2)标准状况下，1.7 g NH3的体积为______L，它与标准状况下________L H2S含有相同数目的氢原子。
(3)某气态氧化物的化学式为RO2，在标准状况下，1.28 g该氧化物的体积为448 mL，则该氧化物的摩尔质量为________，R的相对原子质量为________。
6/6第2课时 气体摩尔体积(基础课)
素养 目标 1．通过对1 mol气体的体积的交流研讨，理解气体摩尔体积的概念及与物质的量、气体体积之间的关系。 2．通过对相同状况下不同气体的体积的研究，理解阿伏加德罗定律及推论，并能解决实际问题。
初高 衔接 物质三态变化的实质是构成物质微粒间距离的变化
一、物质体积的影响因素
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(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微粒大小和微粒数目。 (√)
(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。 (×)
二、气体摩尔体积
1．气体摩尔体积
(1)概念：在一定的温度和压强下，单位物质的量的气体所占有的体积。
(2)符号：Vm。
(3)单位：L·mol-1或m3·mol-1。
(4)物质的量、气体的体积与气体摩尔体积之间的关系：n＝或者V＝nVm。
2．标准状况下的气体摩尔体积
(1)标准状况的含义：温度为 0 ℃、压强为 101 kPa。
(2)标准状况下气体的摩尔体积约为 22.4 L·mol-1。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(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，H2的气体摩尔体积是22.4 L。 (×)
三、阿伏加德罗定律
1．内容：在同温、同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。
2．内容总结：“三同”定“一同”
气体摩尔体积的理解与相关计算
[问题1] 气体摩尔体积的适用范围是气体，是否必须为纯净的气体？
提示：不是。气体摩尔体积的适用范围是气体，可以是单一气体，也可以是混合气体，并且混合气体中气体之间不能发生化学反应。如标准状况下，和0.8 mol N2组成的混合气体的体积约为22.4 L。
[问题2] 当1 mol气体的体积为22.4 L时，能否说明该气体一定处于标准状况？
提示：不能。标准状况下，1 mol气体的体积约为22.4 L，但1 mol气体的体积为22.4 L时，并不一定说明该气体处于标准状况下，比如适当的升高温度(气体膨胀)、增大压强(压缩气体)，也能使1 mol气体的体积变为22.4 L。
[问题3] 标准状况下，1 000 L汽车尾气的物质的量约为多少？
提示：n＝≈44.6 mol。
1．正确理解气体摩尔体积
。
(1)条件：标准状况，即0 ℃、101 kPa。
(2)标准：1 mol，即分子数为6.02×1023。
(3)对象：气体，可为单一气体，也可为混合气体。
(4)数值：约为22.4 L，非精确值。
2．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＝。
(2)气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4 L·mol-1·ρ。
(3)气体的分子数N＝n·NA＝·NA。
(4)气体的质量m＝n·M＝·M。
1．下列说法正确的是( )
A．0.5 mol H2所占的体积为11.2 L
B．标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L
C．标准状况下，1 mol酒精的体积约为22.4 L
D．标准状况下，28 g N2的体积约为22.4 L
D [A项中没有说明是否在标准状况下，故0.5 mol H2的体积不一定为11.2 L；B项中没有说明微粒的状态，若该微粒为固态或液态，标准状况下，1 mol分子所占体积不是22.4 L；C项中标准状况下，酒精不是气态；D项中N2的摩尔质量为28 g·mol-1，28 g N2为1 mol，故标准状况下体积约为22.4 L。]
2．(1)标准状况下，33.6 L氧气的物质的量为______mol；标准状况下，2 mol氢气的体积为________L。
(2)标准状况下，6 g氢气的体积为______L；标准状况下，体积为11.2 L的CO2的质量为______g。
(3)标准状况下，11.2 L氯气的分子数目是____________；标准状况下，1.204×1023个氧气分子的体积是________L。
(4)标准状况下，某气体的密度为1.25 g·L-1，则其摩尔质量为________g·mol-1。
[答案] (1)1.5 44.8 (2)67.2 22 (3)3.01×1023 4.48 (4)28
摩尔质量的计算方法
(1)已知任意状态物质的质量与物质的量时：M＝(定义式)。
(2)已知一个分子的质量时：M＝m(分子)×NA。
(3)已知某气体在标准状况下的密度时：M＝ρ×22.4 L·mol-1。
阿伏加德罗定律及其推论
东东买回一瓶可乐，瓶子硬硬的，打开喝了几口，瓶子就变得有点软，盖上盖子，不久瓶子又变硬了，东东的好友小雪解释说这是瓶内的CO2造成的，可以用阿伏加德罗定律进行解释。
[问题1] 小雪的解释对吗？阿伏加德罗定律的内容是什么？
提示：小雪的解释正确，可乐瓶体积不变，气体增多，压强增大。阿伏加德罗定律的内容是同温、同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。
[问题2] 两种气体体积相同，所含的分子数一定相同吗？
提示：不一定，因为气体体积受温度和压强的影响，若温度和压强不同，体积相同的两种气体的物质的量不一定相同，故所含的分子数也不一定相同。
[问题3] 标准状况下，对于相同质量的N2O和CO2，体积之比是多少？密度之比是多少？
提示：N2O和CO2的摩尔质量相等，都是44 g·mol-1，质量相等的两种气体物质的量相等，标准状况下，体积之比是1∶1。根据阿伏加德罗定律的推论：同温、同压下，气体的密度之比等于摩尔质量之比，则密度之比是1∶1。
阿伏加德罗定律及其推论
条件 结论
公式 语言叙述
T、p相同 在同温、同压下，气体的体积与物质的量成正比
T、V相同 在同一温度下，体积相同的气体，压强与其物质的量成正比
T、p、m相同 同温、同压下，相同质量的气体的体积与其摩尔质量成反比
T、p相同 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
1．等质量的甲烷与氨气相比较，下列结论中错误的是( )
A．两种气体的分子数之比为17∶16
B．同温同压下，两种气体的体积之比为17∶16
C．两种气体的氢原子个数之比为17∶12
D．同温同压下，两种气体的密度之比为17∶16
D [等质量的甲烷与氨气的物质的量之比为17∶16，则两种气体的分子数之比为17∶16；同温同压下，气体体积之比等于物质的量之比，则两种气体的体积之比为17∶16；两者的物质的量之比为17∶16，则氢原子个数之比为(17×4)∶(16×3)＝17∶12；同温同压下，气体密度之比等于摩尔质量之比，为16∶17；故选D。]
2．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________，原子总数之比为________________，摩尔质量之比为________，质量之比为________，密度之比为________。
[解析] 根据阿伏加德罗定律知：同温、同压下，同体积的N2和SO2具有相同的分子数，故；；二者原子数之比为；；；。
[答案] 1∶1 1∶1 2∶3 7∶16 7∶16 7∶16
1．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是( )
A．非标准状况下，1 mol NH3的体积不可能是22.4 L
B．含有NA个氦原子的氦气在标准状况下的体积为11.2 L
C．11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA
D．标准状况下，11.2 L H2中含有的分子数为0.5NA
D [改变温度与压强，在非标准状况下，1 mol NH3的体积也可能是22.4 L，A项错误；氦气为单原子分子，故含有NA个氦原子的氦气的物质的量为1 mol，在标准状况下的体积为22.4 L，B项错误；未指明气体所处状态，不能确定11.2 L Cl2的物质的量，C项错误；标准状况下，11.2 L H2的物质的量为0.5 mol，D项正确。]
2．同温、同压下的1 mol H2和1 mol O2，它们的( )
A．质量相同，体积不同
B．分子数相同，质量不同
C．体积相同，分子数不同
D．体积相同，原子数不同
B [同温、同压下，1 mol H2和1 mol O2具有相同的分子数、原子数和体积，但质量不同。]
3．在标准状况下，2.8 g CO、0.2 mol O2和0.7 mol N2混合气体的体积约为( )
A．2.24 L B．22.4 L
C．1.12 L D．无法计算
B [n(CO)＝＝0.1 mol，混合气体的物质的量为(0.1＋0.2＋0.7)mol＝1 mol，在标准状况下的体积约为22.4 L。]
4．瓦斯中甲烷与氧气的质量比为1∶4时极易发生爆炸，此时甲烷与氧气的体积比为( )
A．1∶4 B．1∶2
C．1∶1 D．2∶1
B [甲烷与氧气的质量比为1∶4，令甲烷与氧气的质量分别为1 g、4 g，则：1 g甲烷的物质的量为4 g氧气的物质的量为 mol，同温、同压下，甲烷与氧气的体积之比等于物质的量之比为 mol∶ mol＝1∶2。]
5．请回答下列问题。
(1)同温、同压下，等物质的量的两种气体SO2和CO2，分子个数之比为________；氧原子个数之比为______；密度之比为______；相同条件下的体积之比为________。
(2)标准状况下，1.7 g NH3的体积为______L，它与标准状况下________L H2S含有相同数目的氢原子。
(3)某气态氧化物的化学式为RO2，在标准状况下，1.28 g该氧化物的体积为448 mL，则该氧化物的摩尔质量为________，R的相对原子质量为________。
[答案] (1)1∶1 1∶1 16∶11 1∶1 (2)2.24 3.36 (3)64 g·mol-1 32
数智分层作业(五) 气体摩尔体积
(选择题只有一个选项符合题目要求，选择题每小题3分，本试卷共60分)
1．已知三种因素：①所含微粒数 ②微粒大小 ③微粒间的平均距离，其中对气态物质体积有显著影响的正确组合是( )
A．②③ B．①②
C．①②③ D．①③
D [气态物质微粒之间的平均距离要比微粒本身的直径大很多倍，故微粒本身的大小对气态物质体积无显著影响。]
2．下列物质的体积约为22.4 L的是( )
A．标准状况下，44 g CO2
B．1 L 1 mol·L-1的食盐水
C．标准状况下，1 mol H2O
D．含有NA个分子的N2
[答案] A
3．在标准状况下，与12 g H2的体积相等的N2的( )
A．质量为12 g
B．物质的量为6 mol
C．体积为22.4 L·mol-1
D．物质的量为12 mol
B [在标准状况下，气体的摩尔体积约为22.4 L·mol-1，体积相等时，气体的物质的量也相等。的物质的量是6 mol，因此氮气的物质的量是6 mol。6 mol N2的质量为6 mol×28 g·mol-1＝168 g，6 mol H2或6 mol N2在标准状况下的体积约为22.4 L·mol-1×6 mol＝134.4 L。]
4．下列关于气体摩尔体积的说法中，正确的是( )
A．1 mol O2和1 mol N2所占的体积都约为22.4 L
B．若1 mol CH4的体积约为22.4 L，则一定处于标准状况
C．在标准状况下，1 mol H2O的体积约为22.4 L
D．在标准状况下，11.2 L N2中含有1 mol N原子
[答案] D
5．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。则A、B、C、D四个气球内，与CO所含原子数一定相等的是( )
C [设气球中CO的物质的量为1 mol。A项，含有HCl和O3，1 mol混合气体含有的原子的物质的量大于2 mol，错误；B项，含有H2和NH3，1 mol混合气体含有的原子的物质的量大于2 mol，错误；C项，含有N2和O2，都为双原子分子，则1 mol混合气体含有2 mol原子，正确；D项，含有He和NO2，二者的物质的量比为1∶1时才符合题意，错误。]
6．一种气体的质量是14.2 g，在标准状况下的体积为4.48 L，则该气体的摩尔质量是( )
A．28.4 B．71
C．28.4 g·mol-1 D．71 g·mol-1
D [该气体在标准状况下的体积为4.48 L，则其物质的量为＝0.2 mol，又知气体的质量是14.2 g，则其摩尔质量为＝71 g·mol-1。]
7．下列说法一定正确的是( )
A．1 mol气体的体积约为22.4 L
B．25 ℃、101 kPa下，44.8 L H2的物质的量小于2 mol
C．标准状况下，任何气体的体积都约为22.4 L
D．同温同压下，相同体积的两种气体O2和O3所含的原子数之比为1∶1
[答案] B
8．同温同压下，a g甲气体和2a g乙气体所占体积之比为1∶2，根据阿伏加德罗定律判断，下列叙述不正确的是( )
A．同温同压下甲和乙的密度之比为1∶1
B．甲与乙的相对分子质量之比为1∶1
C．同温同体积条件下等质量的甲和乙的压强之比为1∶1
D．等质量的甲和乙中的原子数之比一定为1∶1
[答案] D
9．(8分)(1)标准状况下，含有1.5 mol H2和的混合气体所占体积约是__________。(2分)
(2)标准状况下，34 g NH3的物质的量是________，所占体积约是________，所含的NH3分子数是________________。(3分)
(3)某常见气体在标准状况下的密度为1.25 g·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__________。(3分)
[答案] (1)44.8 L (2)2 mol 44.8 L 1.204×1024 (3)①28 ②氮气 一氧化碳
10．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(其质量忽略不计)。其中能表示等质量的氢气与氦气的是( )
A [等质量的He与H2的物质的量之比为1∶2，则H2的体积是He的2倍，H2的分子个数是He的2倍，且氢气为双原子分子，而He为单原子分子。]
11．NA表示阿伏加德罗常数的值。下列有关混合物的说法不正确的是( )
A．28 g N2和CO混合气体的分子数为NA
B．3.36 L CO2和N2O混合气体的物质的量一定为0.15 mol
C．分子数为3.01×1023的CH4和NH3的混合气体的物质的量为0.5 mol
D．含1 mol氧原子的O2和O3的混合气体的质量为16 g
B [N2和CO的摩尔质量均为28 g·mol-1，28 g N2和CO的混合气体的物质的量为1 mol，其分子数为NA，A正确；由于温度与压强未确定，故3.36 L CO2和N2O混合气体的物质的量不一定为0.15 mol，B不正确；由n＝可知，分子数为3.01×1023的CH4和NH3的混合气体的物质的量为0.5 mol，C正确；由m＝nM可知含1 mol氧原子的O2和O3的混合气体的质量为16 g，D正确。]
12．设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是( )
A．分子总数为NA的NO2和CO2的混合气体中含有的氧原子数为2NA
B．1 mol NaCl中所含电子总数为28NA
C．46 g NO2和N2O4的混合气体中含有的原子总数为3NA
D．常温常压下，22.4 L CO2中含有的CO2分子数为NA
D [分子总数为NA的NO2和CO2的混合气体中含有的氧原子数为2NA，A项正确；1 mol NaCl中所含电子总数为28NA，B项正确；46 g NO2中所含的原子总数为3NA，46 g N2O4中所含的原子总数也为3NA，则46 g NO2和N2O4的混合气体中所含的原子总数为3NA，C项正确；常温常压下，22.4 L CO2的物质的量小于1 mol，D项不正确。]
13．下列说法正确的是( )
A．同温同密度下，相同体积的O2、O3两种气体，O2比O3的质量小
B．同温同压下，相同质量的N2和C2H4两种气体，其原子数目一定相等
C．同温同压下，相同原子数目的N2和O2两种气体，其质量一定相等
D．同温同压下，相同物质的量的气体A和气体B，其体积一定相等
D [根据m＝ρV知，同温同密度下，同体积的气体质量相等，A错误；N2和C2H4的摩尔质量相同，故相同质量的N2和C2H4物质的量相等，而1个氮气分子中含2个原子，1个乙烯分子中含6个原子，相同物质的量的两种气体原子数目不相等，B错误；相同原子数目的N2和O2的物质的量相等，由于N2和O2的摩尔质量不同，所以两种气体的质量不相等，C错误；同温同压下，气体的物质的量相同，根据V＝nVm可知，气体的体积一定相等，D正确。]
14．(9分)现有C2H4(乙烯)和O2两种气体。
(1)两者的质量相等时，在标准状况下，体积比为______，密度比为________，分子数比为________。(3分)
(2)在相同状况下，当两者体积相同时，质量比为_______，密度比为_______，分子数比为________。(3分)
(3)在相同状况下，两者的物质的量相同时，体积比为______，密度比为________，质量比为________。(3分)
[解析] 利用公式n＝，V＝nVm，ρ＝，N＝nNA可以推导n、m、V、ρ等物理量之间的关系，得出答案。
[答案] (1)8∶7 7∶8 8∶7 (2)7∶8 7∶8 1∶1 (3)1∶1 7∶8 7∶8
15．(7分)(1)标准状况下，1.92 g某气体的体积为672 mL，则此气体的相对分子质量为________________________________________________。(1分)
(2)在25 ℃、101 kPa的条件下，同质量的CH4和A气体的体积之比是15∶8，则A的摩尔质量为________。(1分)
(3)两个相同容积的密闭容器X、Y，在25 ℃下，X中充入a g B气体，Y中充入a g CH4气体，X与Y内的压强之比是4∶11，则B的摩尔质量为____________________________________________________________________。
(1分)
(4)相同条件下，体积比为a∶b和质量比为a∶b的H2和O2的两种混合气体，其平均摩尔质量分别是______和______。(2分)
(5)在标准状况下，CO和CO2的混合气体共39.2 L，其质量为61 g，则两种气体的物质的量之和为______mol，CO的质量分数为________(保留三位有效数字)。(2分)
[答案] (1)64 (2)30 g·mol-1 (3)44 g·mol-1 (4) g·mol-1 g·mol-1 (5)1.75 45.9%
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