高中化学新教材《气体摩尔体积》导学案+课后练习题.docx
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高中化学新教材《气体摩尔体积》导学案+课后练习题
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。
学生自主学习
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。
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,设两者质量均为1g,同温同压下,气体的物质的量之比等于体积之比,则其体积比为
∶
=16∶1。
课堂互动探究
知识点一 气体摩尔体积
1.气体摩尔体积的正确理解
(1)气体体积与气体摩尔体积是两个不同的概念,使用时要避免混淆。
如标准状况下,1molO2的体积是22.4L,O2的气体摩尔体积是22.4L·mol-1。
(2)使用22.4L·mol-1时应该注意的问题:
①条件必须是标准状况(0℃,101kPa)。
②物质必须是气体,可以是单一气体也可以是混合气体。
(3)条件对气体摩尔体积的影响
温度与压强都影响气体的体积,不同温度和压强下,气体摩尔体积的数值可能不同。
改变温度和压强,在非标准状况下气体摩尔体积也可能是22.4L·mol-1。
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。
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
[批注点拨]
[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。
[答案] D
[练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。
[练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。
知识点二 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”。
4.阿伏加德罗定律的推论
2 同温同压下,体积相同的两种气体C2H6和NO,二者不同的是( )
A.物质的量B.密度
C.质量D.含有的原子数
[批注点拨]
[解析] 题中限定条件下的C2H6和NO具有相同的分子数,即物质的量相同,二者的摩尔质量相同,则具有相同的质量,由于体积相同,则两气体的密度相同,1个C2H6、NO分子中分别含有8个原子和2个原子,故含有的原子数不相同。
[答案] D
[练3] 如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。
[练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
(1)阿伏加德罗定律中的“分子数”相同,“原子数”不一定相同。
(2)标准状况下气体的m、N、V之间的换算关系:
n=
=
=
。
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。
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1.1mol下列物质在标准状况下体积为22.4L的是( )
A.水B.溴
C.三氧化硫D.一氧化氮
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 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.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。
5.标准状况下,相同质量的下列气体体积最大的是( )
A.CO2B.O2
C.N2D.CH4
答案 D
解析 根据n=
和V=n·Vm可知,质量相同时,气体的摩尔质量越小,对应的物质的量越大,气体体积也就越大。
选项中CH4的摩尔质量最小,则其对应的气体体积最大。
6.下列叙述正确的是( )
A.标准状况下,两种气体的体积之比等于摩尔质量之比
B.常温常压下,两种气体的物质的量之比等于密度之比
C.同温同压下,两种气体的摩尔质量之比等于密度反比
D.同温同体积时,两种气体的物质的量之比等于压强之比
答案 D
解析 解答本题的关键是正确运用阿伏加德罗定律的推论。
A项,气体的体积之比等于物质的量之比。
B项,气体的物质的量之比等于分子数之比,也等于体积之比。
C项,气体的摩尔质量之比等于密度之比。
D项,同温同体积时,气体的物质的量之比等于压强之比。
7.
(1)等质量的O2和SO2,物质的量之比为________,在相同条件下的体积之比为________,原子数之比为________。
(2)同温同压下,相同体积的CO2和O2的质量比为________。
答案
(1)2∶1 2∶1 4∶3
(2)11∶8
解析
(1)设二者质量均为mg,物质的量之比为
∶
=2∶1,在相同条件下的体积之比等于物质的量之比,原子个数之比为(2×2)∶(1×3)=4∶3。
(2)在该条件下,气体的分子数相同,即物质的量相同,则质量之比等于摩尔质量之比,即为44∶32=11∶8。
课时作业
A篇·知识对点训练
知识点
1 气体摩尔体积
1.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
答案 C
解析 在一定温度和压强下,气体的体积大小是由气体的分子总数决定的。
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
=n=
,代入数值,
=
,解得M=71g·mol-1。
5.
(1)标准状况下,33.6LN2的物质的量为________mol,其分子数约为________。
(2)0.4mol某气体的体积为9.8L,则该气体的摩尔体积为________,气体所处的条件________(填“是”或“不是”)标准状况。
答案
(1)1.5 9.03×1023
(2)24.5L·mol-1 不是
解析
(1)n=
=1.5mol,N=1.5mol×6.02×1023mol-1=9.03×1023。
(2)根据Vm=
可得,Vm=
=24.5L·mol-1。
由于标准状况下的气体摩尔体积Vm为22.4L·mol-1,故该气体所处的条件不是标准状况。
知识点
2 阿伏加德罗定律
6.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。
7.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 ①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;②同温、同压下,不同气体分子间距离基本相同,故②正确;③氢分子与氧分子大小不同,故③错;④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。
8.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。
9.下列叙述不正确的是( )
A.10mLO2与10mLCO2含有相同的分子数
B.0.5molH2O与0.5molCO含有相同的分子数
C.同温同压下,10mLN2和10mLNO含有相同的原子数
D.1molFe和1molCu在常温下所含的原子数相同,但体积不同
答案 A
解析 A项,虽然气体体积相同,但没有指明二者是否处在相同条件下,故无法确定分子数是否相同。
B项,二者的物质的量相同,其分子数相同。
C项,该条件下两气体具有相同的分子数,且每个分子都含有2个原子,则原子数也相同。
D项,构成Fe、Cu的粒子大小不同,粒子间距也不同,故1molFe和1molCu的体积不同。
10.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。
B篇·综合提升训练
11.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。
12.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=
。
13.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。
14.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。
15.有一真空瓶的质量为m1,该瓶充入空气后质量为m2。
在相同状况下,若改为充入A气体,总质量为m3。
则A的相对分子质量是( )
A.
B.
C.
D.
答案 B
解析 由题意可知瓶中充入空气与充入A气体的分子数相等(物质的量相等),假设A气体的相对分子质量为M,n(空气)=
,n(A)=
,可得
=
,则M=
。
16.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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