学年高中化学专题1化学家眼中的物质世界第一单元第3课时物质的聚集状态学案苏教版必修Word文件下载.docx
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Vm=2.0mol×
22.4L·
mol-1=44.8L。
N(NH3)=n(NH3)·
NA=2.0mol×
6.02×
1023mol-1=1.204×
1024。
(1)标准状况下的气体摩尔体积
(2)计算公式
n=
(标准状况)
例1
下列叙述正确的是( )
A.1mol任何气体的体积都为22.4L
B.1mol任何物质在标准状况下所占的体积都为22.4L
C.只有在标准状况下,气体摩尔体积才约为22.4L·
mol-1
D.标准状况下,22.4L任何气体的物质的量都是1mol
答案 D
解析 A中没有指明该物质所处温度、压强;
B中没有指明该物质的状态;
C中在非标准状况下,气体的摩尔体积也可能是22.4L·
选项D正确。
例2
设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述中正确的是( )
A.常温常压下,11.2LCO2所含的原子数为1.5NA
B.常温常压下,48gO3含有的氧原子数为3NA
C.标准状况下,22.4LH2O所含分子数为NA
D.标准状况下,22.4LH2所含原子数为NA
答案 B
解析 常温、常压(非标准状况)下11.2LCO2的物质的量不是0.5mol,所含原子数不是1.5NA;
48gO3的物质的量为1mol,所含氧原子数为3NA;
标准状况下H2O为非气态,不能应用气体摩尔体积计算其物质的量;
标准状况下22.4LH2的物质的量为1mol,所含氢原子数为2NA。
思维启迪——使用“22.4L·
mol-1”要“三看”
(1)看所处条件:
必须为标准状况。
非标准状况下,1mol气体的体积不一定是22.4L。
(2)看物质状态:
必须为气态。
如标准状况下水、酒精、四氯化碳等为非气体物质。
(3)看数值单位:
单位是L·
mol-1,而不是L;
数值“22.4”为近似值。
二、阿伏加德罗定律
1.气体体积与物质的量关系的实验探究
(1)实验观察
电解水的实验装置如下图所示:
由图可知:
A试管中收集到的气体是氢气,B试管中收集到的气体是氧气,二者的体积之比是2∶1。
(2)计算推理
若有1.8g水电解,产生氢气的质量为0.2g,物质的量为0.1mol;
产生氧气的质量为1.6g,物质的量为0.05mol;
二者物质的量之比为2∶1。
(3)相关结论
①同温同压下,气体的物质的量之比等于体积之比。
②同温同压下,1mol的不同气体,其体积相同。
2.阿伏加德罗定律
(1)定律内容:
同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同的分子数。
(2)特别提示:
①阿伏加德罗定律适用于任何气体,包括混合气体,不适用于非气体;
②同温、同压、同体积、同分子数,共同存在,相互制约,且“三同定一同”;
③标准状况下的气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的一个特例。
(3)有关推论:
①同温同压下,气体的体积之比等于其物质的量之比;
②同温同体积时,气体的压强之比等于其物质的量之比;
③同温同压下,气体的密度之比等于其摩尔质量之比;
④同温同压下,同体积的任何气体的质量之比等于其摩尔质量之比。
例3
A.同温同压下,相同体积的物质,其物质的量必然相等
B.任何条件下,等物质的量的氧气和一氧化碳所含的分子数必然相等
C.1L一氧化碳气体一定比1L氧气的质量小
D.同温同压下,等体积的物质所含的分子数一定相等
解析 只有气体物质才符合阿伏加德罗定律——在同温同压下,具有相同体积的气体的物质的量相等;
具有相同物质的量的两种由分子构成的物质具有相同的分子数;
因温度、压强不能确定,1L一氧化碳和1L氧气的物质的量大小不能确定,二者的质量大小无法比较。
例4
同温同压下,1mol氢气与1mol氧气,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
解析 同温同压下,物质的量相同的氢气和氧气,其分子数和体积都相同;
它们都是双原子分子,含有的原子数也相同;
它们的摩尔质量不同,其质量一定不同。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×
”)
(1)标准状况下,气体摩尔体积为22.4L( )
(2)标准状况下,阿伏加德罗常数个四氯化碳分子的体积约为22.4L( )
(3)1mol某气体的体积若为22.4L,该气体必定处于标准状况下( )
(4)标准状况下,1mol氢气和氮气的混合气体的体积约为22.4L( )
(5)1mol一氧化碳和1mol氧气所含的分子数相同,体积也相同( )
(6)同温同压下,同体积的物质所含的分子数一定相等( )
(7)同温同压下,1mol(或分子数相同的)任何气体的体积相同( )
(8)相同体积的密闭容器中,1mol氮气比2mol氧气产生的压强小( )
(9)标准状况下,16g氧气与2g氢气的体积比是1∶2( )
(10)标准状况下,1g氢气的体积大于10g氧气的体积( )
答案
(1)×
(2)×
(3)×
(4)√ (5)×
(6)×
(7)√ (8)×
(9)√ (10)√
2.(2019·
福清市华侨中学期末)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,各种气态物质的体积大小,由构成气体的分子大小决定
B.一定温度和压强下,各种气态物质的体积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.气体摩尔体积指1mol任何气体所占的体积约为22.4L
解析 对于气体物质,在一定温度和压强下,分子间的距离远大于分子本身的大小,因此其体积的大小主要由分子数的多少来决定,故A错误,B正确;
气体的体积随温度和压强的变化而变化,体积不同的气体,在不同的条件下,其分子数可能相同,也可能不同,故C错误;
气体摩尔体积会随着温度、压强的变化而变化,22.4L·
mol-1是标准状况下的气体摩尔体积,故D错误。
3.下列说法正确的是( )
A.22.4L氧气中含有NA个氧气分子
B.标准状况下,0.5mol水的体积约为11.2L
C.44g二氧化碳的体积约是22.4L
D.标准状况下,2mol氮气的体积约为44.8L
解析 A、C中都没有指明为标准状况;
B中水为非气态,其体积不可能为11.2L。
4.下列说法正确的是( )
A.20℃、1.01×
105Pa时,同体积的氧气和氮气含有相同数目的分子数
B.1mol气态物质,当体积为22.4L时,该气体一定处于标准状况
C.同温同压下,相同体积的氧气和氨气,前者质量小于后者
D.同温同压下,相同体积的任何气体单质所含分子数和原子数都相同
答案 A
解析 同温同压下,同体积的任何气体含有的分子数相同,所含的原子数不一定相同,选项A正确,选项D错误;
在非标准状况时1mol气态物质的体积也有可能为22.4L,选项B错误;
C中氧气和氨气的物质的量相同,摩尔质量前者大于后者,质量前者大于后者,选项C错误。
5.标准状况下,若11.2L氧气含有n个氧原子,则阿伏加德罗常数的数值可表示为( )
A.4nB.3nC.2nD.n
解析 NA=
=nmol-1。
6.现有mg某气体,它由双原子分子构成,它的摩尔质量为Mg·
mol-1。
若阿伏加德罗常数的值用NA表示,则:
(1)该气体的物质的量为________。
(2)该气体所含原子总数为________。
(3)该气体在标准状况下的体积为________。
(4)该气体在标准状况下的密度为________。
(5)该气体一个分子的质量为________。
答案
(1)
mol
(2)
(3)
L (4)
g·
L-1 (5)
g
解析 根据标准状况下,气体体积相关计算关系n=
进行求解;
由质量和标准状况下的体积可求气体的密度,也可由M=Vm·
ρ求气体的密度;
气体摩尔质量(Mg·
mol-1)与阿伏加德罗常数(NA)的比值,即为一个分子的质量。
题组一 气体摩尔体积
1.(2018·
郑州高一期中)决定气体体积的主要因素有( )
①气体的分子个数 ②气体分子的大小 ③气体分子间的平均距离 ④气体分子的相对分子质量
A.①②B.①③C.②③D.②④
解析 由于气体粒子间距离较大,远大于粒子的直径,所以粒子大小可以忽略不计,故决定气体体积的因素主要为构成气体的粒子数和粒子间的距离,与气体的相对分子质量无关,故B正确。
2.下列有关气体摩尔体积的描述中,正确的是( )
A.单位物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积
B.气体摩尔体积一定是22.4L·
C.1mol气体体积为22.4L,则一定是标准状况
D.相同物质的量的气体的气体摩尔体积也相同
解析 气体体积受温度、压强的影响,随着条件的不同,气体摩尔体积对应的数值有无数种,不一定是22.4L·
mol-1,B错误;
非标准状况通过调节温度和压强也可以使1mol气体体积达到22.4L,C错误;
气体摩尔体积与物质的量无关,当条件不同时气体的气体摩尔体积不一定相同,D错误。
3.(2018·
洛阳高一月考)下列物质的体积约为22.4L的是( )
A.标准状况下1molH2O
B.20℃、101kPa时36.5gHCl
C.常温常压下17gNH3
D.标准状况下0.4molH2和0.6molO2的混合气体
解析 A项中水在标准状况下为非气态,B、C中气体都为1mol,但不处于标准状况下。
4.1g氮气所占有的体积为VL,则氮气的摩尔体积为( )
A.22.4L·
mol-1B.28VL·
C.
L·
mol-1D.
解析 氮气的摩尔体积=VL÷
(1g÷
28g·
mol-1)=28VL·
5.有一份气体样品的质量是14.2g,标准状况下的体积为4.48L,该气体的摩尔质量是 ( )
A.28.4gB.28.4g·
C.71g·
mol-1D.14.2g·
答案 C
解析 该气体的物质的量=4.48L÷
22.4L·
mol-1=0.2mol,其摩尔质量=14.2g÷
0.2mol=71g·
6.用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是( )
A.18g冰水混合物中有NA个原子和10NA个电子
B.常温常压下16g氧气和臭氧的混合气体含有NA个氧原子
C.标准状况下,33.6L水含有1.5NA个水分子
D.2.24L二氧化碳中含有0.3NA个原子
解析 冰水中原子的物质的量=18g÷
18g·
mol-1×
3=3mol,冰水中电子的物质的量=18g
÷
10=10mol;
氧气和臭氧的混合气体含有氧原子的物质的量=16g÷
16g·
mol-1=1mol;
标准状况下,水为非气态,不能用气体摩尔体积(22.4L·
mol-1)计算;
二氧化碳的体积没有指明在标准状况下,不能用22.4L·
mol-1计算。
题组二 阿伏加德罗定律
7.下列叙述正确的是( )
A.同温同压下,相同体积的物质,其物质的量一定相等
B.任何条件下,等物质的量的甲烷和一氧化碳所含的分子数一定相等
C.1L一氧化碳气体的质量一定比1L氧气的质量小
D.质量相等的一氧化碳和氮气,体积也相等
解析 选项A中的物质没有指明为气体;
选项C、D中没有指明同温同压。
8.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 同温同压下,等体积的氮气、氧气的混合气体和一氧化氮,其物质的量和所含的分子数相等,所含的原子数相等(气体分子均为双原子分子);
其质量和密度不一定相等,摩尔质量不一定相等(左瓶中氮气与氧气的物质的量之比不一定为1∶1)。
9.(2018·
武汉高一月考)下列两种气体的分子数一定不相等的是( )
A.质量相等、密度不等的N2和C2H4
B.等体积、等密度的CO和C2H4
C.等温、等压、等体积的O2和N2
D.常温常压下,等质量的NO和CO
解析 选项A中两种气体的摩尔质量相等,质量相等时所含分子数相等;
选项B中两种气体的摩尔质量相等,体积、密度都相等时其质量相等,所含分子数相等;
选项C中两种气体在同温同压下,体积相等时所含分子数相等;
选项D中两种气体的摩尔质量不相等,质量相等时所含的分子数不相等。
10.同温同压下,等质量的氧气和二氧化碳相比较,下列叙述正确的是( )
A.质子数之比为1∶1B.密度比为11∶8
C.物质的量之比为8∶11D.原子个数比为1∶1
解析 同温同压下,等质量的氧气和二氧化碳,其物质的量之比与相对分子质量成反比(44∶32),密度比等于相对分子质量之比(32∶44),质子数之比为(44×
16)∶(32×
22),原子个数比为(44×
2)∶(32×
3)。
11.标准状况下,相同质量的下列气体体积最大的是( )
A.CO2B.O2C.N2D.CH4
解析 相同状况下,气体的质量相同时,其摩尔质量越小,物质的量越大,气体的体积越大。
甲烷的摩尔质量最小,体积最大。
12.在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体,当这两个容器内温度和气体密度相等时,下列说法正确的是( )
A.两种气体的压强相等
B.O2比O3的质量小
C.两种气体的分子数目相等
D.两种气体的氧原子数目相等
解析 氧气和臭氧等温度、等体积、等密度时,其质量一定相等;
因二者的摩尔质量不等,其物质的量一定不相等,压强不相等,分子数不相等,但含有的氧原子数相等。
13.一氧化碳和二氧化碳的混合气体18g,完全燃烧后测得二氧化碳的体积为11.2L(标准状况)。
试回答:
(1)混合气体中一氧化碳的质量是________。
(2)混合气体中二氧化碳在标准状况下的体积是______。
(3)混合气体在标准状况下的密度是________。
答案
(1)7g
(2)5.6L (3)1.607g·
L-1
解析 燃烧后二氧化碳的物质的量=11.2L÷
mol-1=0.5mol,设原混合气体中一氧化碳的物质的量为x,二氧化碳的物质的量为y,x×
mol-1+y×
44g·
mol-1=18g,x+y=0.5mol,x=0.25mol,y=0.25mol,一氧化碳的质量=0.25mol×
mol-1=7g,标况下,混合气体中二氧化碳的体积=0.25mol×
mol-1=5.6L,原混合气体的密度=18g
11.2L≈1.607g·
L-1。
14.已知1.28g某气体氧化物(化学式为RO2)在标准状况下的体积为448mL。
(1)该氧化物的摩尔质量为________。
(2)R的相对原子质量为________。
(3)与3.6g水含有相同数目氧原子的该气体在标准状况下的体积为________。
答案
(1)64g·
mol-1
(2)32 (3)2.24L
解析
(1)该气体的物质的量=0.448L÷
mol-1=0.02mol,其摩尔质量=1.28g÷
0.02mol=64g·
(2)R的相对原子质量=64-32=32。
(3)水的物质的量=3.6g÷
18g·
mol-1=0.2mol,该气体的体积=0.2mol÷
2×
mol-1=2.24L。
15.计算填空:
(1)同温同压下,同体积的甲烷(CH4)和二氧化碳的物质的量之比为__________,原子总数之比为__________,密度之比为__________。
(2)在标准状况下,4g氢气、11.2L氧气、1mol水中,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 5∶3 4∶11
(2)H2 H2 H2O H2O
解析
(1)同温同压下,同体积甲烷、二氧化碳的物质的量相同,原子总数之比等于分子中原子个数之比,即5∶3;
相同状况下,气体密度之比等于相对分子质量之比,即4∶11。
(2)3种物质的物质的量分别为n(H2)=
=2mol,n(O2)=
=0.5mol,n(H2O)=1mol。
物质的量越大,所含分子数越多,故所含分子数最多的是氢气;
所含原子数分别为2mol×
2=4mol,0.5mol×
2=1mol,1mol×
3=3mol,故所含原子数最多的是氢气;
质量分别为4g,0.5mol×
32g·
mol-1=16g,1mol×
mol-1=18g,故质量最大的是水;
体积分别为V(H2)=22.4L·
2mol=44.8L,V(O2)=11.2L,而水在标准状况下其体积只有18mL,故体积最小的是水。
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