高考化学 第1章化学计量在实验中的应用物质的量第1节 化学计量在实验中的应用物质的量 考点2.docx

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高考化学第1章化学计量在实验中的应用物质的量第1节化学计量在实验中的应用物质的量考点2

考点二　气体摩尔体积　阿伏加德罗定律

李仕才

1．影响物质体积的因素

2．气体摩尔体积

（1）定义：

一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积。

符号为Vm。

单位为L/mol（或L·mol－1）。

（2）标准状况下的气体摩尔体积：

在标准状况下（指温度为0_℃，压强为101_kPa）约为22.4_L·mol－1。

（3）计算公式：

物质的量n、气体体积V、气体摩尔体积Vm之间的关系：

Vm＝

。

（4）影响因素：

气体摩尔体积的数值决定于气体所处的温度和压强。

3．阿伏加德罗定律

可总结为：

在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体含有相同数目的分子（或气体的物质的量相同）。

（2）适用范围：

单一气体或相互不反应的混合气体。

判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

1．在标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4L。

（　×　）

2．同温同压下，等体积的两种单质气体一定具有相同的原子数。

（　×　）

3．标准状况下，1molH2与1molCCl4的体积相同。

（　×　）

4．标准状况下，22.4L任何气体都约含有6.02×1023个分子。

（　√　）

5．标准状况下，11.2LCO与N2的混合气体与11.2LO2所含分子数相同，原子数也相同。

（　√　）

6．同温同压同体积的12C18O和14N2具有相同的电子数。

（　√　）

7．同温同体积条件下，等质量的SO2和O2对应的压强之比为1∶2。

（　√　）

8．Na2O2与CO2反应生成22.4LO2，反应中转移的电子数为2NA。

（　×　）

1．气体体积受温度和压强的影响，当压强或温度改变时，气体体积随之改变，所以在描述Vm≈22.4L·mol－1时必须指明在0℃、101kPa条件下。

2．只限于气体，可以是单一气体，也可以是不反应的混合气体。

水、苯、SO3、HF、CCl4、己烷、CS2、CHCl3、Br2、HF、乙醇等物质在标准状况下不是气体。

碳原子数大于4的烃为液体或固体，但新戊烷（5个碳）是特例。

3．当1mol气体的体积是22.4L时，气体不一定处于标准状况，因若改变温度和压强，在非标准状况下，1mol气体的体积也可能为22.4L。

一、气体摩尔体积

1．下列说法中正确的是（　　）

A．22.4L二氧化碳的质量一定大于22.4L一氧化碳的质量

B．同温、同压、同体积的一氧化碳和乙烯含有的质子数相同

C．等体积、等密度的CO和C2H4所含原子数相等

D．等质量的①CH4、②H2、③HCl、④SO2，在标准状况下所占体积由大到小的排列顺序是②>①>③>④

解析：

A选项没有标明温度、压强，所以二氧化碳的质量可能比一氧化碳的小，错误；B选项，1molCO含有14mol质子，1molC2H4含有16mol质子，错误；C选项，CO和C2H4质量相等，物质的量相等，C2H4所含原子数多，错误；D选项，假设四种气体的质量均为1g，所以n（H2）＝

、n（CH4）＝

、n（HCl）＝

、n（SO2）＝

，正确。

答案：

D

2．设阿伏加德罗常数为NA，标准状况下，某O2和N2的混合气体mg含有b个分子，则ng该混合气体在相同状况下所占的体积（L）应是（　　）

A.

B.

C.

D.

解析：

mg含有b个分子，则ng该混合气体含有的分子数是

，则混合气体的物质的量是

，则混合气体的体积是

L，A项正确。

答案：

A

3．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22.4L

②0.5molH2所占体积为11.2L

③标准状况下，1molH2O的体积为22.4L

④标准状况下，28gCO与N2的混合气体的体积约为22.4L

⑤各种气体的气体摩尔体积都约为22.4L·mol－1

⑥标准状况下，体积相同的气体的分子数相同

A．①③⑤B．④⑥

C．②④⑥D．①④⑥

解析：

①中未注明标准状况下物质所处的状态；②未注明标准状况；③中H2O为非气态；⑤在相同温度和压强下，气体的摩尔体积几乎相等，在标准状况下，气体的摩尔体积约为22.4L·mol－1。

答案：

B

4．如图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．摩尔质量相等

解析：

左瓶与右瓶中气体的物质的量相等，N2、O2、NO分子均为双原子分子，A项正确；N2、O2的比例不固定，气体的质量不一定相等，密度不一定相等；当N2、O2物质的量相等时，摩尔质量相等，其余情况摩尔质量不相等。

答案：

A

二、阿伏加德罗定律

5．一定温度和压强下，用mg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

解析：

根据阿伏加德罗定律的推论：

同温同压下，同质量的气体体积与其摩尔质量成反比。

四种气体的摩尔质量的大小关系为M（SO2）>M（CO2）>M（O2）>M（CH4），所以气球①、②、③、④中的气体分别为SO2、CO2、O2、CH4，A错误；同质量的气体，分子数之比等于其物质的量之比，也等于其摩尔质量的反比，气球①和气球③中气体分子数不相等，气球①和气球④中气体物质的量之比为1∶4，B、C错误；同温同压下，气体的密度与其摩尔质量成正比，气球③和气球④中气体密度之比为2∶1，D正确。

答案：

D

6．

（1）2molO3和3molO2的质量之比为________，分子数之比为________；同温同压下的密度之比为________，含氧原子数之比为________，体积之比为________。

（2）在标准状况下，由CO和CO2组成的混合气体6.72L，质量为12g。

此混合物中CO和CO2分子数目之比是________，混合气体的平均摩尔质量是________，对氢气的相对密度是________。

（3）气体化合物A的化学式可表示为OxFy，已知同温同压下10mLA受热分解生成15mLO2和10mLF2，则A的化学式为________，推断的依据是______________________________________。

（4）在标准状况下，15.6gNa2O2投入足量水中，可产生O2的体积为________。

解析：

（3）根据阿伏加德罗定律知，2OxFy

3O2＋2F2，根据质量守恒定律（原子个数守恒）知，x＝3，y＝2，即A的化学式为O3F2。

（4）n（Na2O2）＝

＝0.2mol，由化学方程式2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑知，n（O2）＝0.1mol，则V（O2）＝2.24L。

答案：

（1）1∶1　2∶3　3∶2　1∶1　2∶3

（2）1∶3　40g·mol－1　20

（3）O3F2　阿伏加德罗定律和质量守恒定律

（4）2.24L

阿伏加德罗定律的推论及应用

1阿伏加德罗定律的推论

说明：

以上所有推论均可由理想气体状态方程：

pV＝nRT⇒pV＝

RT⇒pM＝

RT⇒pM＝ρRT来推出，因此，对以上推论应重理解、重推导，不必“死记”。

注：

以上用到的符号：

ρ为密度，p为压强，n为物质的量，M为摩尔质量，m为质量，V为体积，R为常数，T为热力学温度，上述定律及其推论仅适用于气体，不适用于固体或液体，仅用于定性推导，不用于定量计算。

2阿伏加德罗定律及其推论的应用

（1）气体密度和相对密度（M为气体摩尔质量，单位为g·mol－1）的求算方法

①标准状况下，气体的密度ρ＝

g·L－1。

②同温同压下，A气体的密度[ρ（A）]与B气体的密度[ρ（B）]之比叫A气体对B气体的相对密度（D），D＝

＝

＝

。

（2）摩尔质量的几种求算方法

①根据物质的质量（m）和物质的量（n）：

M＝

；

②根据一定质量（m）的物质中微粒数目（N）和阿伏加德罗常数（NA）：

M＝

；

③根据标准状况下气体的密度ρ：

M＝ρ×22.4（g·mol－1）；

④根据气体的相对密度D＝

＝

；

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%……，a%，b%，c%指混合气体中各成分的物质的量分数（或体积分数）。

（3）确定气体分子组成

一般思路是根据阿伏加德罗定律，由体积比推导出微粒个数比，再根据质量守恒定律确定化学式。

如2体积气体Ax与1体积气体By恰好完全反应生成2体积A2B，由阿伏加德罗定律可知，同温同压下，气体的分子数之比等于它们的体积之比，即N（Ax）∶N（By）∶N（A2B）＝2∶1∶2,2Ax（g）＋By（g）===2A2B（g），根据质量守恒定律可以推出两气体反应物分别为A2和B2。

1．下列关于同温同压下的两种气体12C18O和14N2的判断正确的是（　　）

A．体积相等时密度相等

B．原子数相等时具有的中子数相等

C．体积相等时具有的电子数相等

D．质量相等时具有的质子数相等

解析：

比较同温同压下的1mol两种气体：

由此可知体积相等时，密度不相等，A错误；原子数相等时中子数不相等，B错误；质量相等时质子数不相等，D错误。

答案：

C

2．下列说法不正确的是（　　）

A．温度相同、体积相同的O2（g）和N2（g）分子数相同

B．等温等压下，SO2气体与CO2气体的密度之比等于16∶11

C．温度和容积相同的两气罐中分别盛有5molO2（g）和2molN2（g），两气罐中的压强之比等于5∶2

D．等温等压条件下，5molO2（g）和2molH2（g）的体积之比等于5∶2

解析：

A项，温度相同、体积相同，但没有说压强是否相同，因此无法推出物质的量是否相同，错误；B项，等温等压下，密度之比等于摩尔质量之比，SO2和CO2的密度之比＝64∶44＝16∶11，正确；C项，等温等容下，气体物质的量之比等于压强之比，因此两者压强之比等于5∶2，正确；D项，等温等压下，气体体积之比等于物质的量之比，因此二者体积之比等于5∶2，正确。

答案：

A

3．下列选项中的物质所含指定原子数目一定相等的是（　　）

A．温度和压强不同，相同质量的N2O和CO2两种气体的总原子数

B．等温等压下，相同体积的C2H4和C2H2、C2H6的混合气体的总原子数

C．等温等压下，相同体积的O2和O3两种气体中的氧原子数

D．相同物质的量、不同体积的NH3和CH4两种气体中的氢原子数

解析：

质量相等，N2O和CO2的摩尔质量也相等，则气体的物质的量相等，且两者都是三原子分子，所以它们的总原子数一定相等，A项正确；B项中，碳原子数相等，但是C2H2和C2H6的组成比例不确定，不能判断氢原子数是否相等，B项错误；两种气体的物质的量相等，但两种气体的分子组成不同，故氧原子数不同，C项错误；D项，物质的量相等的NH3和CH4中氢原子数不同，D项错误。

答案：

A

4．在两个密闭容器中，分别充有质量相等的甲、乙两种气体，它们的温度和密度均相同。

根据甲、乙的摩尔质量（M）的关系判断，下列说法中正确的是（　　）

A．若M（甲）

甲<乙

B．若M（甲）>M（乙），则气体摩尔体积：

甲<乙

C．若M（甲）

甲>乙

D．若M（甲）>M（乙），则气体的体积：

甲<乙

解析：

等质量的气体，其摩尔质量与物质的量（或分子数）成反比，若M（甲）

甲>乙，A错误；若M（甲）>M（乙），则物质的量：

甲<乙，又气体体积相等，故气体摩尔体积：

甲>乙，B错误；同温同体积同质量的气体或混合气体，压强与摩尔质量成反比，C正确；由质量和密度相等可知气体体积相等，D错误。

答案：

C

5．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∶14B．密度之比为14∶14∶13

C．质量之比为1∶1∶1D．原子数之比为1∶1∶1

解析：

A项，三种气体分子的质子数分别为14、14、14，质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，物质的量相等，等温等压下，气体的体积与其物质的量成正比，所以三者体积之比为1∶1∶1，故A错误；B项，CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·mol－1、28g·mol－1、26g·mol－1，等温等压下，气体摩尔体积相同，根据ρ＝

＝

知，密度与摩尔质量成正比，则密度之比为28∶28∶26＝14∶14∶13，故B正确；C项，三种气体分子的质子数分别为14、14、14，质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，物质的量相等，CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·mol－1、28g·mol－1、26g·mol－1，根据m＝nM知：

质量之比与摩尔质量成正比为28∶28∶26＝14∶14∶13，故C错误；D项，三种气体分子的质子数分别为14、14、14，质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，物质的量相等，1分子CO、N2、C2H2分别含原子数为2、2、4，所以三种气体原子数之比为1∶1∶2，故D错误。

答案：

B

6．在一定条件下，mgNH4HCO3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）所得混合气体的密度折合成标准状况为ρg·L－1，则混合气体的平均摩尔质量为________。

（3）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________。

解析：

（1）由相对密度公式d＝

＝

可得：

（混）＝d·M（H2）＝2dg·mol－1，据公式n（混）＝

代入即得n（混）＝

mol；NH4HCO3的分解方程式为NH4HCO3

NH3↑＋H2O↑＋CO2↑，依据质量守恒定律，设NH4HCO3的摩尔质量为M，则M×1＝

（混）×3得M＝3×2d＝6dg·mol－1。

（2）已知标准状况下气体的密度为ρg·L－1，即M＝22.4ρg·mol－1。

（3）已知混合气体中各组分的体积分数，依据公式

＝M1×a%＋M2×b%＋M3×c%＋……代入数据可得：

＝17a%＋44b%＋18c%。

答案：

（1）

mol　6dg·mol－1

（2）22.4ρg·mol－1

（3）17a%＋44b%＋18c%