高中化学《气体摩尔体积》导学案+课后练习.docx
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高中化学《气体摩尔体积》导学案+课后练习
第二课时 气体摩尔体积
[明确学习目标] 1.了解气体摩尔体积的含义。
2.掌握标准状况下有关气体摩尔体积的计算。
3.理解阿伏加德罗定律及其推论。
一、气体摩尔体积
1．物质体积大小的影响因素
2．气体摩尔体积
（1）气体摩尔体积
（2）影响因素
气体摩尔体积的数值取决于气体所处的
温度和
压强。
二、阿伏加德罗定律
1．电解水的实验探究
（1）实验原理：
2H2O
2H2↑＋O2↑
（2）实验装置
（3）实验现象：
V（H2）∶V（O2）＝
2∶1
（4）计算推理（假设电解1.8gH2O）
2H2O
2H2↑＋O2↑
（5）实验结论
在同温同压下，电解水生成H2和O2的体积比等于它们的
物质的量之比。
即相同温度和压强下，相同体积的H2和O2的物质的量
相同。
2．阿伏加德罗定律
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粒子。
1．气体摩尔体积适用范围是气体，是否必须为纯净气体？
提示：
气体摩尔体积的适用范围是气体，可以是单一气体，也可为混合气体，如标准状况下0.2molH2和0.8molO2的混合气体约为22.4L，但要特别注意以混合气体中气体之间不发生化学反应为前提。
2．在同温、同压下1LH2和1LO2所含的分子数相同吗？
提示：
相同。
同温同压下，1LH2和1LO2的物质的量相同，则二者所含的分子数相同。
3．同温同压下，相同质量的H2和O2所占的体积相同吗？
其体积比是多少？
提示：
不相同。
其体积比为
∶
＝16∶1。
一、气体摩尔体积
1．气体摩尔体积的正确理解
2．有关计算（标准状况下）——“四公式”
①气体的物质的量n＝
。
②气体的摩尔质量M＝22.4L/mol·ρ。
③气体的分子数N＝n·NA＝
·NA。
④气体的质量m＝n·M＝
·M。
[即时练]
1．下列说法正确的是（ ）
A．在标准状况下，1mol水的体积是22.4L
B．1mol氢气所占的体积一定是22.4L
C．标准状况下，6.02×1023个Cu原子所占有的体积约是22.4L
D．标准状况下，28gN2与CO的混合气体体积约为22.4L
答案 D
解析 A项中的水、C项中的Cu均不是气体，而气体摩尔体积只适用于气体；B项未指明温度、压强；D项中N2和CO的摩尔质量均为28g·mol－1，则其体积V＝n·Vm＝
·Vm＝
×22.4L·mol－1＝22.4L，D正确。
2．下列说法正确的是（ ）
A．常温常压下，22.4LCO2中含有NA个CO2分子
B．标准状况下，4.48LCO含有0.2NA个原子
C．22.4LCl2中含有NA个Cl2分子
D．标准状况下，1.12LO2和1.12LCO2均含0.1NA个氧原子
答案 D
解析 A项，常温常压下，22.4LCO2的物质的量不是1mol；B项，因CO为双原子分子应含有0.4NA个原子；C项未指明标准状况；D项，标准状况下，1.12L气体物质的量为0.05mol，一个O2和CO2分子中均含2个氧原子，则氧原子的个数均为0.1NA。
方法规律
（1）不要看到“22.4L”就默认为“1mol”，要做到“两看”：
一看是否为标准状况；
二看该物质在标准状况下是否为气体。
若不是气体或为非标准状况均不能用22.4L·mol－1进行求解。
（2）气体的质量或物质的量与外界条件（温度、压强）无关。
二、阿伏加德罗定律
1．阿伏加德罗定律
（1）含义：
同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。
（2）适用范围：
任何气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。
（3）“三同定一同”规律：
同温、同压、同体积、同分子数中只要有“三同”则必有第“四同”。
2．阿伏加德罗定律的推论
[即时练]
3．下图为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
答案 A
解析 同T、同p下体积相等的两瓶气体，其分子的物质的量相等，又N2、O2、NO都是双原子分子，所以两瓶气体中原子的物质的量相等，由N＝n·NA可得两瓶气体中所含原子数相等，A正确；两瓶气体中分子的物质的量相等，由m＝n·M，M不一定相等，可知m不一定相等，C、D错误；由ρ＝
可得ρ不一定相等，B错误。
4．
（1）在同温同压下，同体积的甲烷（CH4）和二氧化碳分子数之比为________，物质的量之比为________，原子总数之比为________，质量之比为________，密度之比为________。
（2）在标准状况下，4gH2、11.2LO2、1molH2O中，所含分子数最多的是________，含原子数最多的是________，质量最大的是________，体积最小的是________。
答案
（1）1∶1 1∶1 5∶3 4∶11 4∶11
（2）H2 H2 H2O H2O
解析
（1）同温同压下相同体积的气体具有相同的物质的量，相同的分子数。
（2）相同状况下气体的物质的量越多体积就越大。
标准状况下水不是气体，体积最小。
方法规律
阿伏加德罗定律的理论依据
阿伏加德罗定律及其推论都可由理想气体状态方程及其变形推出。
pV＝nRT，pV＝
RT，pV＝
RT，pM＝ρRT，其中p——压强、V——体积、T——热力学温度、n——物质的量、R——理想气体常数、ρ——密度。
本课归纳总结
1.物质的体积大小主要取决于构成物质的粒子数目、粒子的大小和粒子之间的距离。
2．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。
3．气体摩尔体积是指单位物质的量的气体所占的体
积，符号为Vm。
气体摩尔体积的数值随温度和压强的改变而改变，在标准状况（0℃，101kPa）下，气体的摩尔体积约为22.4L/mol。
4．同温、同压下，气体的体积V＝Vm×n。
1．1mol下列物质在标准状况下体积为22.4L的是（ ）
A．水蒸气B．溴蒸气
C．三氧化硫气体D．一氧化氮气体
答案 D
解析 1mol物质若在标准状况下体积为22.4L，则此物质的摩尔体积为22.4L/mol，则此物质在标准状况下必须为气体。
水在标准状况下为非气态，故A错误；溴在标准状况下为液态，故B错误；三氧化硫标准状况下为固态，故C错误；NO标准状况下为气体，故D正确。
2．相同物质的量的各种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
解析 影响物质体积的因素有微粒数目、粒子本身大小以及粒子间的距离等因素；对于气体来说，温度、压强决定气体粒子间距，气体粒子间的距离远大于粒子本身的大小，粒子本身可以忽略不计。
所以在同温同压下，相同物质的量的气体体积约相等；对于固体、液体来说，粒子本身的大小远大于粒子间的距离，粒子间的距离可以忽略不计，不同的固体、液体物质粒子大小不同，所以相同物质的量的各种固体或液体的体积，取决于粒子本身的大小。
故选A。
3．下列叙述正确的是（ ）
A．标准状况下任何气体的摩尔体积都是22.4L
B．1mol气体的体积若是22.4L，它必定处于标准状况
C．两种气体的物质的量之比等于其原子个数比
D．标准状况下，1molH2和O2的混合气体的体积是22.4L
答案 D
解析 标准状况下，1mol气体的体积为22.4L，气体的摩尔体积是22.4L/mol，故A错误；物质的量一定时，影响气体体积的因素有压强、温度，1mol气体的体积是22.4L，状态不一定是标准状况，故B错误；物质的量相同，若气体分子含有相同的原子数目，则两种气体的物质的量之比等于其原子个数比，但气体分子含有的原子数目不一定相等，两种气体的物质的量之比不一定等于其原子个数比，故C错误；气体摩尔体积适用于混合气体，标准状况下，气体摩尔体积为22.4L/mol，1molH2和O2的混合气体的体积是22.4L，故D正确。
4．在标准状况下，若VL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（ ）
A.
B.
C.
D.
答案 D
解析 标准状况下甲烷的物质的量＝
mol，甲烷分子中含有4个氢原子，则N（H）＝4×NA×
＝n，NA＝
。
5．在标准状况下①6.72LCH4，②3.01×1023个HCl分子，③17.6gCO2，④0.2molNH3，下列对这四种气体的关系从大到小表达正确的是（ ）
a．体积②＞③＞①＞④ b．密度③＞②＞④＞①
c．电子总数②＞③＞①＞④ d．原子总数①＞③＞②＞④
A．abcdB．bcd
C．acdD．abc
答案 A
解析 ①6.72LCH4物质的量为
＝0.3mol；②3.01×1023个HCl分子的物质的量为0.5mol；③17.6gCO2的物质的量为
＝0.4mol；④0.2molNH3；根据V＝nVm知，相同条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，所以体积②＞③＞①＞④，故a正确；气体密度＝
，各物质的摩尔质量分别为①CH4为16g/mol，②HCl为36.5g/mol，③CO2为44g/mol，④NH3为17g/mol，相同条件下，密度之比等于摩尔质量之比，所以密度③＞②＞④＞①，故b正确；根据N＝nNA知，分子数与物质的量成正比，所以分子总数②＞③＞①＞④，甲烷分子中含有10个电子、HCl中含有18个电子、CO2分子中含有22个电子、氨气分子中含有10个电子，所以电子的物质的量分别是3mol、9mol、8.8mol、2mol，所以电子总数②＞③＞①＞④，故c正确；根据N＝nNA知，分子数与物质的量成正比，所以分子总数②＞③＞①＞④，甲烷分子中含有5个原子、HCl分子中含有2个原子、CO2分子中含有3个原子、氨气分子中含有4个原子，所以原子的物质的量分别为1.5mol、1mol、1.2mol、0.8mol，所以原子总数①＞③＞②＞④，故d正确。
6．由三个原子构成的某气体分子，其摩尔质量为Mg/mol，该气体的体积为VL（标准状况），设阿伏加德罗常数的值为NA，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密度为________g/L。
（4）该气体的一个分子的质量为________g。
答案
（1）
（2）
（3）
（4）
解析
（1）该气体的物质的量＝
＝
mol。
（2）由三个原子构成的某气体分子，气体中所含的原子总数＝
mol×3×NA＝
。
（3）气体在标准状况下的密度＝
＝
＝
g/L。
A篇 知识对点训练
知识点1 气体摩尔体积
1．下列有关气体体积的叙述中，正确的是（ ）
A．一定温度和压强下，各种气态物质体积的大小，由构成气体的分子大小决定
B．一定温度和压强下，各种气态物质体积的大小，由构成气体的分子数决定
C．不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数也不同
D．气体摩尔体积是指1mol任何气体所占的体积约为22.4L
答案 B
解析 A中气态物质体积与构成气体的分子大小无关；C中比较气体的体积一定要在相同状况下；D中未指明温度和压强，气体摩尔体积数值不确定。
B正确。
2．下列物质的体积一定是22.4L的是（ ）
A．1mol水蒸气
B．17g氨气
C．标准状况下44g二氧化碳
D．0℃、2×105Pa时2g氢气
答案 C
解析 A、B项未指明温度、压强；D项不是标准状况，体积不是22.4L。
3．下列关于气体摩尔体积的说法中正确的是（ ）
A．标准状况下，1molH2O的体积是22.4L
B．22gCO2的物质的量是0.5mol，其体积为11.2L
C．只有标准状况下的气体摩尔体积是22.4L·mol－1，其他条件下一定不是该值
D．标准状况下，1摩尔任何气体的体积都约是22.4L
答案 D
解析 标准状况下，水是非气态，1molH2O的体积远远小于22.4L，A错误；没有指明气体所处的温度与压强，不能确定CO2的体积，B错误；对于气体来说，温度升高，体积增大，压强增大，体积缩小，如在273℃、202kPa时，气体摩尔体积也是22.4L·mol－1，C错误；标准状况下，1mol任何气体的体积都约是22.4L，D正确。
4．有一种气体的质量是14.2g，体积是4.48L（标准状况），则该气体的摩尔质量是（ ）
A．28.4B．28.4g·mol－1
C．71D．71g·mol－1
答案 D
解析 根据公式m/M＝n＝V/（22.4L·mol－1），代入数值，14.2g/M＝4.48L/（22.4L·mol－1），解得M＝71g·mol－1。
知识点2 阿伏加德罗定律
5．下列情况中，气体分子数不一定相同的是（ ）
A．相同体积的CO和CO2
B．同温同压下1LCO和1LCO2
C．常温常压下1gCO和1gN2
D．在0℃时，同压下等体积的CO2和H2
答案 A
解析 没有指明温度和压强，只是体积相同，无法确定分子数。
6．同温同压下，下列关于氢气和氧气的叙述中，正确的是（ ）
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
A．①②③B．①②④
C．①④D．②③
答案 B
解析 同温同压条件下，等体积的不同气体所含分子数相同，故①正确；同温、同压下，不同气体分子间距离基本相同，故②正确；氢分子与氧分子大小不同，故③错误；气体粒子之间的距离远远大于粒子本身的直径，故气体分子本身的大小对气体体积的影响可以忽略不计，故④正确。
综上所述，选B。
7．同温同压下，向两个密闭容器中分别充入等质量的O2、O3气体，下列说法正确的是（ ）
A．两种气体的物质的量之比为3∶2
B．两种气体的体积之比为2∶3
C．两种气体的分子数相等
D．两种气体的密度之比是3∶2
答案 A
解析 A项，O2和O3的质量相等，物质的量与摩尔质量成反比，即3∶2，正确；B项，同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比，为3∶2，错误；C项，气体的分子数之比等于其物质的量之比，为3∶2，错误；D项，同温同压下气体的密度之比等于其摩尔质量之比，为2∶3，错误。
8．同温同压下，A容器中H2和B容器中NH3所含氢原子数相等，则两个容器的体积比是（ ）
A．3∶2B．1∶3
C．2∶3D．1∶2
答案 A
解析 由阿伏加德罗定律推论可知，含氢原子数相同的H2和NH3，其分子数之比为3∶2，则体积比为3∶2。
9．同温同压下，已知O2的密度为ρg·L－1，则NH3的密度为（ ）
A.
g·L－1B.
g·L－1
C.
g·L－1D.
g·L－1
答案 A
解析 同温同压下气体的密度之比等于其摩尔质量之比，ρ（O2）∶ρ（NH3）＝32∶17，ρ（NH3）＝
g·L－1。
B篇 综合提升训练
10．设NA表示阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是（ ）
A．0.5molO3与11.2LO2所含的分子数一定相等
B．常温常压下，18gH2O中含有的原子总数为3NA
C．标准状况下，22.4L的CCl4中含有的CCl4分子数为NA
D．常温常压下，22.4L的NO2和CO2混合气体含有2NA个氧原子
答案 B
解析 A项，因为不知道11.2LO2是否处于标准状况下，所以无法计算其物质的量，错误；B项，18g水为1mol，每个水分子中有3个原子，所以18g水所含的原子总数为3NA，正确；C项，标准状况下四氯化碳为液态，故无法用气体摩尔体积计算其物质的量，错误；D项中已知气体的体积求物质的量，必须是在标准状况下，所以条件错误。
11．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是（ ）
A．含有NA个氦原子的氦气在标准状况下的体积约为11.2L
B．298K、1.01×105Pa时64gSO2中含有的原子数为3NA
C．11.2LCl2含有的分子数为0.5NA
D．标准状况下，11.2LCCl4含有的分子数为0.5NA
答案 B
解析 含有NA个氦原子的氦气的物质的量为1mol，在标准状况下的体积约为22.4L，A错误；64gSO2的物质的量为1mol，含有1molS原子和2molO原子，B正确；C项未指明温度和压强，C错误；D项中CCl4在标准状况下不是气态，D错误。
12．在同温同压下，ag气体A与bg气体B的分子数相同，下列说法中不正确的是（ ）
A．A与B两种气体的相对分子质量之比为a∶b
B．在同温同压的条件下，A与B两种气体的密度之比为b∶a
C．同质量的A、B两种气体的分子个数之比为b∶a
D．相同条件下，同体积A气体与B气体的质量之比为a∶b
答案 B
解析 ag气体A与bg气体B的分子数相同，即物质的量相等，在同温同压的条件下，体积相等。
A项，由n（A）＝
，n（B）＝
，n（A）＝n（B）可得M（A）∶M（B）＝a∶b；B项，ρ（A）＝
，ρ（B）＝
，ρ（A）∶ρ（B）＝M（A）∶M（B）＝a∶b；C项，ag气体A的分子数N1＝
·NA，ag气体B的分子数N2＝
·NA，N1∶N2＝M（B）∶M（A）＝b∶a；D项，同温同压同体积的A、B气体的物质的量相同，则m（A）＝n·M（A），m（B）＝n·M（B），m（A）∶m（B）＝M（A）∶M（B）＝a∶b。
13．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________。
答案
（1）1∶1
（2）3∶2 （3）3∶2 1∶1 2∶3
解析
（1）根据阿伏加德罗定律的推论知，同温同压下，若气体分子数相等，即气体的物质的量相等，则其体积必相等。
（2）若两容器中所含原子总数相等，则分子数之比为3∶2，即物质的量之比为3∶2，故同温同压下气体的体积比为3∶2。
（3）根据阿伏加德罗定律的推论知，同温同压下，气体的体积比等于物质的量之比，即3∶2；此时O2和O3两种气体的原子数相等，故气体质量相等；密度与气体体积成反比，为2∶3。
14．现有14.4gCO和CO2的混合气体，在标准状况下其体积为8.96L。
（1）该混合气体的平均摩尔质量为________g·mol－1。
（2）混合气体中碳原子的个数为________（用NA表示阿伏加德罗常数）。
（3）将混合气体依次通过下列装置，最后收集在气球中（实验在标准状况下测定）。
①气球中收集到的气体的摩尔质量为________g·mol－1。
②气球的体积为________L。
答案
（1）36
（2）0.4NA （3）①28 ②4.48
解析
（1）混合气体的物质的量为
＝0.4mol，
＝
＝36g·mol－1。
（2）0.4molCO和CO2的混合气体中，碳原子为0.4mol。
（3）①将混合气体依次通过氢氧化钠溶液和浓硫酸，则气球中收集到的气体是CO。
CO的摩尔质量是28g·mol－1。
②设原混合气体中CO的物质的量为n1mol，CO2的物质的量为n2mol，则有：
，解得
因此气球中收集到0.2molCO，在标准状况下的体积为4.48L。
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