人教版（2019）高中化学必修一 同步学案 2.3.2气体摩尔体积

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第二章
海水中的重要元素——钠和氯
第三节
物质的量
第2课时　气体摩尔体积
知识点一、影响物质体积的因素
1．思考
化学方程式的意义
宏观
36克水
4g氢气
32g氧气
微观
2个水分子
2个氢分子
1个氧分子
物质的量
2mol水分子
2mol氢分子
1mol氧分子
体积比
2：2：1？（错误）
2．分析
20℃
Fe
Al
H2O
H2SO4
H2
O2
密度（g/cm3）
7.86
2.7
0.998
1.83
密度（g/L）
0.0899
1.429
1mol物质的体积
7.12
10
18.04
53.35
1mol气体的体积
22.42
22.39
结论
相同条件下，等物质的量（如1mol
）固体或液体的体积一般不同，但气体的体积却几乎完全相同，且温度压强相同时，气体的物质的量之比等于体积之比。
物质体积大小的影响因素
物质体积的大小取决于：粒子大小、粒子数目、粒子间距。
（1）由于构成固体和液体的微观粒子间距较小
→所以微观粒子数目相同时，物质的体积主要取决于微观粒子的大小。
由于构成气体的微观粒子间距较大
→微观粒子的大小对物质体积的影响可忽略不计，所以微观粒子数目相同时，物质体积主要取决于粒子间距。
温度越高，气体的粒子间距越大，压强越大，气体的粒子间距越小。
同温同压下，气体的粒子间距相同。
【结论】在相同的温度和压强下，等物质的量的任何气体的体积相同。
【例1】同温同压下，下列关于氢气和氧气的叙述中，错误的是______
①等体积的氢气和氧气所含的分子数相等　
②氢分子间的平均距离和氧分子间的平均距离几乎是相等的　
③氢分子与氧分子大小相同　
④氢分子和氧分子本身的大小对于气体体积影响可以忽略不计
【例2】常温常压下，气体体积的大小取决于（
）
A．分子半径
B．分子质量
C．分子总数
D．分子间的平均距离
【例3】常温常压下，用等质量的CH4、CO2、O2、SO2分别吹出四个气球，其中气体为CH4的是（
）
【例4】同温同压下，1g
H2和88g
CO2的体积之比为____________。
知识点二、阿伏加德罗定律及其推论
1．阿伏加德罗定律
同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同的分子数。
2．依据
阿伏伽德罗定律及其推论都可由理想气体状态方程（PV＝nRT）及其变形推出。
3．推论
（1）同温同压下，气体的体积之比=其物质的量之比=其分子数之比，即
（2）同温同压下，气体的密度之比=其摩尔质量之比，即。
（3）同温同体积下，气体的压强之比=其物质的量之比，即。
（4）同温、同体积、同质量下，气体的体积与其摩尔质量成反比。
（5）同温时，等物质的量的气体的压强与体积成反比。
【例5】常温常压下，相同体积的下列气体密度最大的是（
）
A．O3
B．CH4
C．NH3
D．Ne
【例6】在相同的温度下，分别先后装入质量相同的气体到同一个瓶子中，压强大的是(
)
A．N2
B．CO
C．Cl2
D．H2
【例7】在一定温度和压强下，10体积气体A2跟30体积B2化合生成20体积某气体C，则C的化学式为__________。
【例8】在标准状况下，一个密闭容器中盛有11gCO2。如果在相同温度下，把更多的CO2充入容器中，使容器内压压强增至5×105Pa，这时容器内气体的分子数约为（
）
A．3.3×1025
B．3.3×1024
C．7.5×1023
D．7.5×1022
【例9】依照阿伏加德罗定律，下列叙述正确的是（
）
A．同温同压下，气体的体积之比等于摩尔质量之比
B．同温同压下，气体的物质的量之比等于密度之比
C．同温同压下，气体的摩尔质量与其密度成反比
D．同温同体积下，气体的物质的量之比等于压强之比
【例10】下列条件下，两种气体的分子数一定不相等的是(　
　)
A．相同质量、不同密度的N2和C2H4
B．相同体积、相同密度的N2O和CO2
C．相同温度、相同压强、相同体积的O2和N2
D．相同压强、相同体积、相同质量的O2和N2
知识点三、气体摩尔体积
1．定义：单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积，用符号Vm表示。
2．单位：升每摩尔（L/mol）。
3．相关公式：n=。
4．注意事项
（1）Vm的数值与温度和压强有关。
（2）温度压强一定时，Vm是定值。
标准状况（0℃，101
kPa）下，Vm约为22.4
L/mol。→标况下，1mol任何气体的体积约为22.4
L。
（3）用“22.4L/mol”作为气体摩尔体积进行计算时，必须确保是气体，且在标况下。
【例11】判断下列说法是否正确。
（1）常温常压下，NA个水分子的体积约为22.4L。
（
）
（2）标准状况下，1mol任何气体的体积都约为22.4升。
（
）
（3）常温常压下，32g
SO2气体含有0.5NA个分子。
（
）
（4）标准状况下，NA个水分子的体积约为22.4L。
（
）
（5）25℃，101
kPa下，NA个SO2分子构成的气体的体积大于22.4
L。
（
）
（6）0℃，101
kPa下，11.2L氦气含有的原子数为NA个。
（
）
【例12】下列说法正确的是（
）
A．1mol某气体的体积是22.4
L，该气体所处的状况不一定是标准状况
B．非标准状况下，1mol
O2的体积一定不是22.4
L
C．某物质含有阿伏加德罗常数个微粒，该物质在标准状况下的体积为22.4
L
D．标准状况下，1mol
H2和O2的混合气体的体积不一定为22.4
L
【例13】设NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(
　　)
A．0.5
mol
O3与11.2
L
O2所含的分子数一定相等
B．常温常压下，18
g
H2O中含有的原子总数为3NA
C．标准状况下，22.4
L的CCl4中含有的CCl4分子数为NA
D．常温常压下，22.4
L的NO2和CO2混合气体含有2NA个氧原子
【例14】下列各物质中所含原子个数由多到少的顺序是_____________。
①0.5mol的氯气
②标准状况下22.4L氢气
③4℃时9mL的水
④0.2mol的磷酸
【例15】标准状况下有①6.72LCH4
②3.01×1023个HCl分子
③13.6gH2S，下列对这三种气体的关系从小到大的排列顺序是：
（1）物质的量______________；
（2）体积___________________；
（3）质量__________________；
（4）氢原子数_______________。
【例16】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________。
（3）若该气体的分子式为
AB
型，其名称为________。
【例17】同温同压下，A容器中充满O2，B容器中充满O3。
（1）若所含分子总数相等，则A容器和B容器的容积之比是________。
（2）若两容器中所含气体原子总数相等，则A容器和B容器的容积之比是________。
（3）若两容器的容积之比为3∶2，则O2和O3的物质的量之比为________，质量之比为__________，密度之比为________。
【例18】在标准状况下，若V
L甲烷中含有的氢原子个数为n，则阿伏加德罗常数可表示为_________。
【例19】同温同压下，500mL气体R的质量为1.2g，1.5LO2的质量为2.4g，则R的相对分子质量为_________。
【例20】设阿伏加德罗常数为NA，标准状况下O2和N2的混合气体m
g，含有b个分子，则n
g
该混合气体在相同状况下所占的体积(L)应是_________。
答案：例1
③；
例2
C；
例3
D；
例4
1：4；
例5A；
例6
D
；
例7
AB3或B3A；
例8
C；
例9
D；
例10
D；
例11
×√√×√×；
例12
A；
例13
B；
例14
②④③①；
例15（1）①③②；（2）①③②；（3）①③②；（4）②③①
例16（1）28；（2）氮气；（3）一氧化碳；
例17（1）1：1；（2）3：2；（3）3：2
1：1
2：3；
例18
例19
48
例20
课后练习
1.同温同压下,两种气体的体积如果不相同,请你推测其主要原因是
(　　)
A.气体的分子大小不同
B.气体的物质的量不同
C.气体分子的化学性质不同
D.气体分子间的平均距离不同
解析:同温同压下,气体的体积取决于其物质的量,物质的量不同,则其体积不同。
答案:B
2.(双选)下列叙述中正确的是
(　　)
A.一定温度、压强下,气体体积由其分子数的多少决定
B.一定温度、压强下,气体体积由气体的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相等
答案:AB
3.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.等温等密度的CO和C2H4
C.等温等体积的O2和N2
D.等压等体积的N2和CO2
解析:N2和C2H4的摩尔质量相等,故质量相等时物质的量相等。
答案:A
4.设NA为阿伏加德罗常数的数值,下列说法中正确的是
(　　)
A.标准状况下,22.4
L的CCl4中含有的CCl4分子数为
NA
B.标准状况下,22.4
L空气含有
NA个单质分子
C.常温常压下,2.24
L
CO和CO2混合气体中含有的碳原子数目为0.1NA
D.常温下,23
g
NO2含有NA个氧原子
解析:CCl4在标准状况下为液态,22.4
L
CCl4的物质的量不是1
mol,A项错误;空气是由氧气、氮气和CO2等组成的混合物,B项错误;非标准状况下,不能使用标准状况下的气体摩尔体积,该体积的气体的物质的量小于0.1
mol,C项错误。
答案:D
5.如图两瓶体积相等的气体,在同温、同压下瓶内气体的关系一定正确的是
(　　)
A.原子数相等
B.密度相等
C.质量相等
D.摩尔质量相等
解析:由同温、同压可得Vm相同,再由公式n=可得两瓶内气体分子的物质的量相等,分子数相等,又都是双原子分子,所以两瓶内气体分子所含原子数相同,A项正确;两瓶内气体分子的物质的量相等,由m=n·M,M不一定相等,故m不一定相等,同时由ρ=也可得ρ不一定相等,B、C、D项错误。
答案:A
6.关于同温、同压下等体积的N2O气体和CO2气体的叙述中正确的是
(　　)
①质量相同
②所含碳原子数与氮原子数相等
③所含分子数相等
A.①②③
B.②③
C.①②
D.①③
解析:同温、同压下等体积的两种气体N2O和CO2,其物质的量相等,所含的分子数也相等,两者的摩尔质量均为44
g·mol-1,故两者的质量也相等;由于两者分子中所含的碳原子数与氮原子数不同,故②错误。
答案:D
【拓展提高】
7.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(其质量可忽略不计)。其中能表示等质量的氢气与氦气的是
(　　)
A
B
C
D
答案:A
8.同温同压下,若A容器中充满O2(气体),B容器中充满O3(气体)。
(1)若所含分子总数相等,则A容器和B容器的容积之比是　　　　。?
(2)若两容器中所含原子总数相等,则A容器和B容器的容积比是　　　　。?
(3)若两容器的容积之比为3∶2,则O2和O3的物质的量之比为　　　　,质量之比为　　　　,密度之比为　　　　。?
解析:
(1)根据阿伏加德罗定律:同温、同压、同体积的气体具有相同的分子数,A容器和B容器的容积之比是1∶1。
(2)原子总数相等,则分子总数之比为3∶2,物质的量之比为3∶2,两容器的容积之比是3∶2。
(3)两容器的容积之比为3∶2,则两气体的物质的量之比为3∶2,质量之比为(3×32)∶(2×48)=1∶1,密度之比为∶=2∶3。
答案:
(1)1∶1　(2)3∶2　(3)3∶2　1∶1　2∶3
9.(1)三种气体SO2、CO、NO的质量之比为16∶7∶6,分子数之比为　　　　；氧原子数之比为　　　　；相同条件下的气体体积之比为　　　　。?
(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)某气体氧化物的化学式为RO2,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　　　　。?
解析:
(1)三种气体的质量之比为16∶7∶6,说明SO2、CO、NO的物质的量之比为∶∶=5∶5∶4,所以其分子数之比为5∶5∶4,氧原子数之比为10∶5∶4,相同条件下的气体体积之比为5∶5∶4。
(2)1.7
g
NH3的物质的量为=0.1
mol,标准状况下的体积为0.1
mol×22.4
L·mol-1=2.24
L,0.1
mol
NH3含有0.3
mol
H,与0.15
mol
H2S含有相同数目的氢原子,则标准状况下0.15
mol
H2S的体积为0.15
mol×22.4
L·mol-1=3.36
L。
(3)标准状况下,1.28
g该氧化物的体积为448
mL,其物质的量为=0.02
mol,摩尔质量为=64
g·mol-1,R的相对原子质量为64-16×2=32。
答案:
(1)5∶5∶4　10∶5∶4　5∶5∶4　(2)2.24　3.36
(3)64
g·mol-1　32
【挑战创新】
10.一个密闭容器,中间有一可自由滑动的隔板(厚度可忽略)将容器分成两部分,当左侧充入1
mol
N2,右侧充入CO和CO2的混合气体共8
g
时,隔板处于如图位置(左、右两侧温度相同),下列说法中正确的是
(　　)
A.右侧CO与CO2分子数之比为1∶3
B.右侧气体密度是相同条件下氢气密度的18倍
C.右侧CO的质量为1.75
g
D.若隔板处于距离右端处,其他条件不变,则前后两次压强之比为25∶24
解析:当左侧充入1
mol
N2,右侧充入CO和CO2的混合气体共8
g时,左、右两侧的压强相等,则右侧中CO和CO2的总物质的量为1
mol×=0.25
mol,设CO和CO2的物质的量分别为x
mol、y
mol,则:解得x=
0.187
5,y=0.062
5。分子数之比等于物质的量之比,则右侧CO与CO2分子数之比为0.187
5
mol∶0.062
5
mol=3∶1,故A项错误;右侧气体的平均摩尔质量为=32
g/mol,相同条件下气体密度之比等于其摩尔质量之比,故右侧气体密度是相同条件下氢气密度的16倍,故B项错误;CO的质量为0.187
5
mol×28
g/mol=5.25
g,故C项错误;由pV=nRT可得p=cRT,则恒温条件下压强之比等于气体总浓度之比,若隔板处于距离右端处,则右侧气体的物质的量为1
mol×=0.2
mol,则前后两次压强之比为∶=
25∶24,故D项正确。
答案:D
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