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第2课时 气体摩尔体积
第3节 化学中常用的物理量——物质的量
1．了解气体摩尔体积的概念。
2．了解物质的量、气体摩尔体积和气体的体积之间的关系。
3．了解物质的量、物质质量、气体体积和微粒个数之间的相互关系在化学计算中的应用。
一、气体摩尔体积
1．气体摩尔体积
(1)定义： 叫做气体摩尔体积。
(2)符号：
(3)数学表达式：
(4)单位：L·mol－1或m3·mol－1。
单位物质的量的气体所占的体积
Vm
Vm＝
2．标准状况(STP)下的气体摩尔体积概念剖析
(1)四条
(2)数值及单位：
温度:
压强 :
基准:
对象： （任何一种单一组分的气体或不相互反应的混合气体
0
22.4L·mol－1
101kpa
１mol
气体
℃
1.(1)相同条件下1 mol气体的体积相同，那么1 mol固体或液体体积是否相同？为什么？
(2)气体摩尔体积为22.4 L·mol－1的状况一定是标准状况吗？
【提示】 (1)不同。物质的体积大小决定于以下三个因素：微粒的数目、大小以及微粒间的距离。
对于固体和液体来说，物质微粒本身的大小比微粒间的距离要大得多，所以固体和液体的体积主要取决于微粒的数目和微粒本身的大小，又由于不同的固体、液体微粒本身的大小有较大差异，所以即使物质的微粒数相同(物质的量相同)，体积相差也较大。对于气体来说，微粒间的距离远大于微粒本身的大小，其体积大小取决于微粒数(物质的量)的多少和微粒间距离的大小。相同条件下，气体微粒间的距离相同，故等物质的量的气体体积相同。
(2)不一定是标准状况。
二、阿伏加德罗定律
1．内容：在 下，相同体积的任何气体都含有 的分子。
2．应用范围：适用于 。
相同温度和压强
相同数目
任何气体
2.阿伏加德罗定律研究的气体一定是标准状况下的纯净气体吗？
【提示】 不一定。阿伏加德罗定律研究的气体可以是纯净气体，也可以是混合气体；气体所处状况可以是标准状况，也可以是非标准状况。
一、阿伏加德罗定律
与阿伏加德罗定律有关的物理量有T、P、V、N(n)四个，若其中三个量相同，则第四个量必然相同。即三同定一同。
1．有关物理公式：(n——物质的量；ρ——气体的密度；M——气体的摩尔质量；V——气体的体积；m——气体的质量；N——气体的分子数)
(1) (理想气体状态方程)。
(2)pV＝nRT＝ (克拉伯龙方程，R为常数)。
2．阿伏加德罗定律的推论
(1)同温同压下： 。
(2)同温同体积下： 。
(3)同温同压下： 。
(4)同温同压同体积下： 。
以上公式不必死记硬背，可根据前提条件和克拉伯龙方程很快推导出。重要的是要正确理解阿伏加德罗定律。
标准状况下，有两个容积相同的贮气瓶，一个盛有氧气(O2)，另一个盛有甲烷(CH4)，则两瓶气体具有相同的( )
A．质量 B．原子总数
C．密度 D．分子总数
【思路点拨】
验证各选项。
【随堂笔记】 由阿伏加德罗定律可知，相同温度和压强
下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子，故两容
器中气体分子数相等；由于氧气是双原子分子，甲烷是五
原子分子，故两者所含原子总数不相等；由于氧气和甲烷
的相对分子质量不相等，尽管两气体的物质的量(n)相等，
但根据m＝nM可知，二者的质量不相等。根据阿伏加德罗
定律的推论，同温同压下，两气体的密度之比等于相对
分子质量之比。可知二者密度不同。
【答案】 D
1.下列条件下，两瓶气体所含原子数一定相等的是( )
A．同质量、不同密度的N2和 B．同温度、同体积的H2和N2
C．同体积、同密度的C2H4和C2H6 D．同压强、同体积的N2O和CO2
【解析】 因为N2和CO的摩尔质量相同，由n＝m/M可知同质量的N2和CO所含分子数相等而与密度无关，A符合题意；同温、同体积的H2和N2，其压强不一定相同，由阿伏加德罗定律可知，二者分子数不一定相等，B不符合题意；同理，同压强、同体积的N2O和CO2，其温度不一定相同，分子数和原子数也不一定相等，D不符合题意；同体积、同密度的C2H4和C2H6质量相同(m＝ρV)所含分子的物质的量分别为 、
所含原子的物质的量分别为 ×6、 ×8，C项不符合题意。
【答案】 A
二、关于气体摩尔体积的计算
1．已知标准状况下气体体积(V)，求气体物质的量(n)
n＝ ，反之V＝n×22.4 L·mol－1。
2．已知气体质量(m)，求标准状况下气体的体积(V)
V＝ ×22.4 L·mol－1，反之m＝ 。
3．已知气体摩尔质量(M)，求气体在标准状况下的密度(ρ)
ρ＝ ，反之M＝ρ×22.4 L·mol－1。
气体摩尔质量或相对分子质量的计算方法归纳：
(1)M＝22.4 L·mol－1·ρ g·L－1(ρ表示气体在标准状况下的密度)；
(2)M1＝M2·
(3)求混合气体的平均摩尔质量 (m为质量，n为总物质的量)；② ＝M1·n1%＋M2·n2%＋…(M1、M2等为各组分的相对分子质量，n1%、n2%等为各组分气体的物质的量百分含量，解题过程中也可用体积百分含量求算)。
下列叙述中，正确的是( )
A．1 mol H2的质量只有在标准状况下才约为2 g
B．在标准状况下某气体的体积是22.4 L，则可认为该气体的物质的量约是1 mol
C．在20 ℃时，1 mol任何气体的体积总比22.4 L大
D．1 mol H2和O2的混合气体的质量为24 g，则混合气体的相对分子质量无法确定
【思路点拨】 解题时要注意哪些物理量有适用条件，哪些没有。
【随堂笔记】 气体的质量与气体的温度、压强无关，A选项不正确；22.4 L·mol－1是在特定条件下的气体摩尔体积，所以在标准状况下，某气体的体积是22.4 L，则可以认为该气体的物质的量是1 mol，B选项正确；由于气体摩尔体积与气体的温度、压强有关，因此仅温度定，而压强不定，1 mol气体的体积自然不能确定，也就是说在20 ℃时，1 mol任何气体的体积可能比22.4 L大，也可能比22.4 L小，还可能等于22.4 L，C选项不正确；D项中M(混)＝ ＝24 g·mol－1，即Mr(混)＝24，故该项错误。
【答案】 B
2.下列说法正确的是( )
①标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L
②0.5 mol H2所占体积为11.2 L
③标准状况下，1 mol H2O的体积为22.4 L
④标准状况下，28 g CO与N2的混合气体的体积约为22.4 L
⑤各种气体的气体摩尔体积都约为22.4 L·mol－1
⑥标准状况下，体积相同的气体的分子数相同
A．①③⑤ B．④⑥
C．③④⑥ D．①④⑥
【解析】 ①有6.02×1023个分子的物质是1 mol没错，而且还是在标准状况下，但它的体积却不一定是22.4 L，因为这1 mol物质不一定是气体。②中氢气虽然是气体，但没有指明气体所处状态。因此，0.5 mol H2的体积也不一定是11.2 L。③中的水在标准状况下不是气体而是固液混合物，所以也是错误的。④中虽是混合气体，但N2和CO的摩尔质量相等，二者以任意比例混合，其摩尔质量数值不变，故28 g N2与CO的混合气体在标准状况下体积约为22.4 L。气体摩尔体积只有在标准状况下才是22.4 L·mol－1，故⑤错。
【答案】 B
1．相同物质的量的固体或液体的体积并不相同，其主要原因是( )
A．粒子大小不同 B．粒子质量不同
C．粒子间距离不同 D．粒子间作用力不同
【答案】 A
2．下列说法正确的是( )
A．1 mol氢气的体积约为22.4 L
B．标准状况下，1 mol氢氧化钠所占的体积约为22.4 L
C．标准状况下，任何气体的摩尔体积都约为22.4 L·mol－1
D．相同条件下，1 g CO和1 g CO2所占的体积不同，所含的分子数相同
【解析】 讨论气体的体积不能缺少温度和压强的条件，故A错。气体摩尔体积的适用对象是气体，标准状况下，氢氧化钠不是气体，故B错。C项符合气体摩尔体积的概念。D项两气体质量相同，摩尔质量不同，故物质的量不同，分子数也不同，D项错。
【答案】 C
3．(2010年泰安高一质检)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(其质量忽略不记)。将等质量的氢气与氦气同时充入容器，符合实际情况的是( )
【解析】 设气体的质量均为4 g，
则n(H2)＝ ＝2 mol，n(He)＝ ＝1 mol。
隔板静止后，上下压强相等，根据阿伏加德罗定律，
【答案】 A
4．设NA表示阿伏加德罗常数，下列物质中物质的量为1摩尔的是( )
A．通常状况下22.4 L氯气 B．18毫升水
C．NA个H2 D．标准状况下22.4 L H2O
【解析】 物质的量是联系宏观与微观的桥梁，它们之间的关系如下：(1)NA个微粒为1 mol；(2)标准状况下22.4 L的任何气体约为1 mol；(3)1 mol物质的质量，以克为单位时，数值上与物质的相对分子质量相等。A中不是标准状况，错。B中18毫升水不一定是18克水，故不一定是1 mol。D中水不是气体，故不成立。只有C正确。
【答案】 C
5．在标准状况下，体积为8.96 L的CO和CO2的混合气体共14.4 g。
(1)CO的质量为________g。 (2)CO的体积为________L。
(3)混合气体的平均摩尔质量为________g·mol－1。
(4)混合气体的密度为________g·L－1。
【解析】 n(混)＝ ＝0.4 mol
设混合气体中CO、CO2的物质的量分别为x、y
解得：x＝0.2 mol，y＝0.2 mol
(1)m(CO)＝0.2 mol×28 g·mol－1＝5.6 g
(2)V(CO)＝0.2 mol×22.4 L·mol－1＝4.48 L
(3)M(混)＝ ＝36 g·mol－1
(4)ρ(混)＝ ＝1.6 g·L－1
【答案】 (1)5.6 (2)4.48 (3)36 (4)1.6第3节 第2课时 气体摩尔体积
一、选择题
1．下列有关物理量相应的单位表达错误的是( )
A．摩尔质量g/mol B．气体摩尔体积L/mol
C．溶解度g/100 g D．密度g/cm3
【解析】 溶解度的单位为g。
【答案】 C
2．下列关于丙烷的说法中正确的是( )
A．1 mol C3H8的气体体积为22.4 L
B．常温常压下，11.2 L C3H8的物质的量为0.5 mol
C．5 L C3H8和5 L CO2的质量相等
D．丙烷在标准状况下的密度为1.96 g·L－1
【解析】 A项未说明状态，若在标准状况下，1 mol C3H8的体积为22.4 L，该
项不 正确；B项Vm≠22.4 L·mol－1，该项错误；C项中两种气体所处的状态不
一定相同，该项错误；ρ＝＝＝1.96 g·L－1，D项正确。
【答案】 D
3．(2010年昆明高一检测)在同温同压下，有同质量的气体X和Y。已知此时Y的
体积大于X的体积，则它们的摩尔质量关系是( )
A．M(X)>M(Y) B．M(X)C．M(X)＝M(Y) D．无法确定
【解析】 同温同压下，V(Y)>V(X)，则n(Y)>n(X)，所以＝＝<1，
即M(Y)【答案】 A
4．在相同的温度和压强下，4个容器分别装有4种气体。已知各容器中的气体和容器
的容积分别是a.CO2,100 mL；b.O2,200 mL；c.N2,400 mL；d.CH4,600 mL。则4个容
器中气体的质量由大到小的顺序是( )
A．a＞b＞c＞d B．b＞a＞d＞c
C．c＞d＞b＞a D．d＞c＞a＞b
【解析】 设气体摩尔体积Vm＝x L·mol－1
m(CO2)＝×44 g·mol－1＝g
m(O2)＝×32 g·mol－1＝g
m(N2)＝×28 g·mol－1＝g
m(CH4)＝×16 g·mol－1＝g
故C项正确。
【答案】 C
5．(2010年芜湖高一检测)如下图所示，两瓶体积相等的气体，在同温同压时瓶内气
体的关 系一定正确的是( )
A．所含原子数相等 B．气体密度相等
C．气体质量相等 D．平均摩尔质量相等
【解析】 根据阿伏加德罗定律知两瓶气体的物质的量相等，均取1 mol，则甲、乙中
原子的物质的量均为2 mol，A项正确；甲瓶中气体的质量介于28～32 g之间，而乙
瓶中气体的质量为30 g，又由于V(甲)＝V(乙)，故B、C、D项均不正确。
【答案】 A
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)由大到小的顺序是( )
A．p(Ne)>p(H2)>p(O2) B．p(O2)>p(Ne)>p(H2)
C．p(H2)>p(O2)>p(Ne) D．p(H2)>p(Ne)>p(O2)
【解析】 当三种容器中的温度和密度都相同时，相同体积气体的质量相同，相对分子
质量越小的气体的物质的量越大，所以物质的量的大小顺序是n(H2)>n(Ne)>n(O2)，
又因为气体的物质的量与压强成正比，所以压强的大小顺序：p(H2)>p(Ne)>p(O2)。
【答案】 D
7． 下列叙述正确的是( )
A．一定温度、压强下，气体体积由其分子的大小决定
B．一定温度、压强下，气体体积由其物质的量的多少决定
C．气体摩尔体积是指1 mol任何气体所占的体积为22.4 L
D．不同的气体，若体积不等，则它们所含的分子数一定不等
【解析】 选项A，一定温度、压强下，气体的体积主要由分子数多少决定，故不
正确；选项B，正确；选项C，气体摩尔体积是指1 mol任何气体所占的体积，不
一定是22.4 L，故不正确；选项D，不同的气体，若体积不等，它们的分子数可能
相等，因为气体体积还与温度和压强有关，故不正确。
【答案】 B
8．下列说法不正确的是( )
A．磷酸的摩尔质量与6.02×1023个磷酸分子的质量在数值上相等
B．6.02×1023个氮分子和6.02×1023个氢分子的质量比等于14∶1
C．32 g氧气所含的原子数目为2×6.02×1023
D．常温常压下，0.5×6.02×1023个一氧化碳分子所占的体积是11.2 L
【解析】 A中磷酸的摩尔质量为98 g·mol－1，而6.02×1023个磷酸分子为1 mol，
其质量为98 g，两者数值相等，A正确。分子数相等的N2与H2，质量比等于摩尔
质量比为28∶2＝14∶1，B正确。32 g O2为1 mol，含氧原子数为2×6.02×1023，
C正确。D项中应为标准状况下0.5×6.02×1023个一氧化碳分子所占的体积是
11.2 L，故D错。
【答案】 D
9．标准状况下有①6.72 L甲烷，②3.01×1023个氯化氢分子，
③13.6 g硫化氢，④0.2 mol NH3。下列对这四种气体的关系从小到大表示不正确
的是( )
A．体积：④<①<②<③ B．密度：①<④<③<②
C．质量：④<①<③<② D．氢原子数：②<④<③<①
【解析】 ①n(CH4)＝＝0.3 mol，
②n(HCl)＝＝0.5 mol，
③n(H2S)＝＝0.4 mol，
④n(NH3)＝0.2 mol。
在标准状况下，根据＝知，四种气体的体积从小到大的顺序是：④①③②；根
据＝知，四种气体密度从小到大的顺序是：①④③②；根据m＝nM可知，质
量从小到大的顺序是：④①③②；根据每种气体的物质的量及分子的组成可知，氢
原子个数从小到大的顺序是：②④③①。
【答案】 A
10．在标准状况下有m g气体A与n g气体B的分子数相同，下列说法不正确
的是( )
A．两种气体A、B的相对分子质量比为m∶n
B．同质量气体A与B的分子数比为n∶m
C．同温、同压下，A、B两气体的密度比为n∶m
D．相同状况下，同体积A、B两气体的质量比为m∶n
【解析】 标准状况下，m g气体A与n g气体B的分子数相同，即物质的量相同，
nA＝nB。A项中气体相对分子质量与状况无关，nA＝，nB＝，由nA＝nB得
出＝，A项正确；B项，质量相同时物质的量与相对分子质量成反比，
即＝＝；又根据微粒数之比等于物质的量之比，因此有＝＝；C项，
同温、同压时＝＝；D项，同温、同压、同体积时，nA＝nB，质量与相对分
子质量成正比，mA∶mB＝m∶n。
【答案】 C
二、非选择题
11．现有m g某气体，它由四原子分子构成，它的摩尔质量为M g·mol－1。则：
(1)该气体的物质的量为________mol。
(2)该气体中所含的原子总数为________个。
(3)该气体在标准状况下的体积为________L。
【解析】 (1)n＝＝mol
(2)N(原子)＝4n·NA＝mol×6.02×1023mol－1＝
(3)V＝n·Vm＝mol×22.4 L·mol－1＝ L
【答案】 (1) (2) (3)
12．如果a g某气体中含有的分子数为b，求c g该气体在标准状况下的体积是(设NA
为阿伏加德罗常数)________。
【解析】 a g气体的物质的量：mol，该气体的摩尔质量：a÷＝g/mol，
c g气体的物质的量：c÷＝mol，c g气体在标准状况下的体积：×22.4
＝L。
【答案】 L
13．(1)在同温同压下，CH4与气体A的密度之比为1∶4，求A的摩尔质量。
(2)在标准状况下，气体A的密度是3.170 g·L－1，求A的摩尔质量。
(3)在同温同压下，气体A对空气的密度是2，求A的摩尔质量。
【解析】 (1)ρ1∶ρ2＝M1∶M2,1∶4＝16 g·mol－1∶M(A)，M(A)＝64 g·L－1。
(2)M＝ρ×22.4 L·mol－1，M(A)＝3.170 g·L－1×22.4 L·mol－1＝71 g·mol－1。
(3)M(A)＝M(B)×D，M(A)＝29 g·mol－1×2＝58 g·mol－1。
【答案】 (1)64 g·mol－1 (2)71 g·mol－1
(3)58 g·mol－1
14．(1)等质量的O2和O3，它们的物质的量之比为________，所含分子数之比为______，
所含原子数之比为________，相同状况下的体积之比和密度之比分别为
______ _、 ________。
(2)在标准状况下，空气中N2和O2的体积比约为4∶1，则N2和O2的物质的量之
比为________，空气的密度约为________，空气的平均相对分子质量为________。
【解析】 空气的密度为
＝1.29 g·L－1
M＝1.29 g·L－1×22.4 L·mol－1＝29 g·mol－1，则空气的平均相对分子质量为29。
【答案】 (1)3∶2 3∶2 1∶1 3∶2 2∶3
(2)4∶1 1.29 g·L－1 29
15．已知m g A气体与n g B气体中含有的分子数相等，则：
(1)同温、同压下，等质量的A和B中含有的分子数之比为________。
(2)同温、同压下，A与B的密度之比为________。
(3)同温、同压下，等体积的A、B质量之比为________。
【解析】 由题意得＝，即＝。同温、同压下，等质量的A、B中含有的分子数之比等于其摩尔质量的反比，即n∶m；A和B的密度之比等于其摩尔质量之比，即m∶n；A、B的体积相同时，其质量之比就等于其密度之比，即m∶n。
【答案】 (1)n∶m (2)m∶n (3)m∶n
