新课标版学年高中化学第一章从实验学化学第二节第2课时气体摩尔体积学案新人教版必修1.docx

新课标版学年高中化学第一章从实验学化学第二节第2课时气体摩尔体积学案新人教版必修1.docx

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新课标版学年高中化学第一章从实验学化学第二节第2课时气体摩尔体积学案新人教版必修1

第2课时　气体摩尔体积

[核心素养发展目标]　1.能从宏观和微观相结合的角度理解影响物质体积大小的因素，知道气体摩尔体积的含义，能叙述阿伏加德罗定律的内容。

2.能基于物质的量认识物质的组成及变化，建立n、m、Vm之间计算的模型，熟悉阿伏加德罗定律的应用。

一、气体摩尔体积

1．决定物质体积大小的因素

（1）物质体积大小的影响因素

（2）粒子数目相同物质的体积关系

2．图解气体摩尔体积

3．标准状况下气体体积的计算

（1）计算关系

①气体的物质的量n＝

mol；

②气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4ρg·mol－1；

③气体的分子数N＝n·NA＝

·NA；

④气体的质量m＝n·M＝

·Mg。

（2）计算填空

34．0g氨气的物质的量是________，标准状况下氨气的体积是________，所含的氨气分子数是________。

答案　2.0mol　44.8L　1.204×1024

解析　根据气体相关计算公式n＝

＝

＝

（标准状况）可知：

n（NH3）＝

＝2.0mol。

V（NH3）＝n（NH3）·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的温度、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·mol－1；选项D正确。

【考点】气体摩尔体积

【题点】气体摩尔体积概念辨析

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为液态，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。

【考点】气体摩尔体积

【题点】气体摩尔体积概念辨析

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。

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数据分析与探究

（1）根据表格中的数据完成下列填空：

状态

物质

密度

1mol该物质的质量

1mol该物质的体积

结论

固态

Fe

7.86g·cm－3（20℃）

56g

7.12cm3

相同条件下1mol固体、液体的体积差别较大

Al

2.70g·cm－3（20℃）

27g

10cm3

液态

H2O

0.998g·cm－3（20℃）

18g

18.04cm3

H2SO4

1.83g·cm－3（20℃）

98g

53.55cm3

气态

O2

1.429g·L－1（0℃、101kPa）（标准状况）

32g

22.39L

相同条件下，1mol气体的体积近似相等，在标准状况下约为22.4L

H2

0.0899g·L－1（0℃、101kPa）（标准状况）

2.016g

22.42L

（2）分析解释上述结论：

①在温度和压强一定时，任何1mol固态物质或液态物质所含粒子数目相同。

粒子之间的距离很小，但粒子的大小不同，所以1mol固态物质或液态物质的体积往往是不同的。

②对气态物质来说：

通常情况下粒子之间的距离要比粒子本身的直径大很多倍，当粒子数相同时，气态物质体积的大小则主要取决于气体粒子间的距离。

③在温度和压强一定时，粒子间的距离近似相等，在相同温度和压强下，任何具有相同粒子数的气体都具有大致相同的体积。

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

　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

答案　B

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。

【考点】阿伏加德罗定律

【题点】阿伏加德罗定律理解应用

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

答案　B

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。

【考点】阿伏加德罗定律

【题点】相同条件下等体积气体的比较

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（1）阿伏加德罗定律的推论

相同条件

结论

公式

语言叙述

同温同压

＝

＝

同温同压下，体积之比等于物质的量之比，等于分子数之比

同温同体积

＝

＝

同温同体积下，压强之比等于物质的量之比，等于分子数之比

同温同压

＝

同温同压下，密度之比等于摩尔质量之比

同温同压同体积

＝

同温同压下，体积相同的气体，其质量与摩尔质量成正比

（2）阿伏加德罗定律推论的理解

①气体的体积与温度、压强有关。

相同温度下，单位物质的量的气体压强越小，气体体积越大；相同压强下，单位物质的量的气体温度越高，气体体积越大。

②气体的压强与气体分子数、温度有关。

相同分子数时，相同体积中气体温度越高，气体压强越大；相同温度下，相同体积中气体分子数越多，气体压强越大。

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）√

【考点】气体摩尔体积

【题点】气体摩尔体积的相关综合

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

答案　B

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，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。

【考点】气体摩尔体积

【题点】决定物质体积大小的因素

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

答案　D

解析　A、C中都没有指明为标准状况；B中水为液态，其体积不可能为11.2L。

【考点】气体摩尔体积

【题点】气体摩尔体积概念辨析

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，A正确，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，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，C错误。

【考点】阿伏加德罗定律

【题点】阿伏加德罗定律理解应用

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

答案　D

解析　NA＝

＝nmol－1。

【考点】气体摩尔体积

【题点】气体体积、质量、粒子数间的关系

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。

【考点】气体摩尔体积

【题点】气体体积、质量、粒子数间的关系

题组一　气体摩尔体积

1．（2019·福建师大附中月考）现有下列四种因素：

①温度　②压强　③气体微粒数　④气体微粒大小，只改变一种因素时对气体摩尔体积（Vm）有显著影响的是（　　）

A．③④B．①②③C．①②D．全部

答案　C

解析　对于气体来说，温度和压强不同，气体分子之间的距离不同，而微粒本身大小远小于微粒间的距离，则微粒本身大小可忽略不计，所以影响气体摩尔体积的因素主要有温度和压强，故选C。

【考点】气体摩尔体积

【题点】决定物质体积大小的因素

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·mol－1

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

答案　A

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。

【考点】气体摩尔体积

【题点】气体摩尔体积概念辨析

3．（2018·郑州高一月考）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

答案　D

解析　A项中水在标准状况下为液态，B、C中气体都为1mol，但不处于标准状况下。

【考点】气体摩尔体积

【题点】气体摩尔体积概念辨析

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·mol－1

C.

L·mol－1D.

L·mol－1

答案　B

解析　氮气的摩尔体积为VL÷（1g÷28g·mol－1）＝28VL·mol－1。

【考点】气体摩尔体积

【题点】气体体积、质量、粒子数间的关系

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·mol－1

C．71g·mol－1D．14.2g·mol－1

答案　C

解析　该气体的物质的量为4.48L÷22.4L·mol－1＝0.2mol，其摩尔质量为14.2g÷0.2mol＝71g·mol－1。

【考点】气体摩尔体积

【题点】计算气体的摩尔质量

6．（2019·贵州织金一中质检）用NA表示阿伏加德罗常数的值。

下列叙述中正确的是（　　）

A．分子总数为NA的二氧化硫和二氧化碳混合气体中含有的原子数为3NA

B．任何条件下，20L氧气含有的分子数都不可能为NA

C．在标准状况下，2g氖气含有NA个氖原子

D．物质的量相等的任何气体中都含有相同的原子数

答案　A

解析　不在标准状况下，20L氧气物质的量可能为1mol，分子数可能为NA，B错误；2g氖气中氖原子的物质的量为

＝0.1mol，含有0.1NA个氖原子，C错误；若组成气体物质的原子个数不同，则物质的量相等的不同气体，不一定含有相同的原子数，D错误。

【考点】气体摩尔体积

【题点】气体摩尔体积的相关综合

题组二　阿伏加德罗定律

7．（2019·黄石三中质检）下列叙述正确的是（　　）

A．同温同压下，相同体积的气体，其分子数一定相等，原子数也一定相等

B．任何条件下，等物质的量的甲烷（CH4）气体和CO气体所含有的原子数一定相等

C．1LCO气体一定比1LO2的质量小

D．同温同压下的CO和N2，若它们体积相同，那么它们的质量也一定相等

答案　D

解析　据阿伏加德罗定律，同温同压同体积的气体，其分子数一定相等，但原子数不一定相等，A错误；等物质的量的甲烷（CH4）气体和CO气体所含有的分子数一定相等，原子数一定不等，B错误；不知气体的温度、压强，不能比较1LCO和1LO2的质量，C错误。

【考点】阿伏加德罗定律

【题点】阿伏加德罗定律理解应用

8．（2019·河南济源四中期末）同温同压下，相同体积的CO和CO2：

①质量相等；②密度相等；③分子数相等；④碳原子数相等；⑤电子数相等，其中正确的是（　　）

A．①②③④B．①②③④⑤

C．③④D．③④⑤

答案　C

解析　同温同压下，等体积的CO和CO2，二者物质的量相同，CO与CO2的摩尔质量不相等，①根据m＝nM可知，二者质量不相等，故①错误；②同温同压下，密度之比等于摩尔质量之比，二者密度不相等，故②错误；⑤CO分子与CO2分子含有的电子数目不相等，二者物质的量相等，含有的电子数不相等，故⑤错误。

【考点】阿伏加德罗定律

【题点】相同条件下等体积气体的比较

9．（2019·诸暨中学检测）等物质的量的氢气和氦气在同温同压下具有相等的（　　）

A．原子数B．质子数C．密度D．质量

答案　B

解析　氢气和氦气均含有2个质子，两种气体物质的量相等，则两种气体所含质子数相等，故B正确。

【考点】阿伏加德罗定律

【题点】某一限定条件下气体的比较

10．（2019·山西范亭中学月考）同温同压下，相同体积的SO2和O3气体，下列叙述中错误的是（　　）

A．质量比4∶3B．电子数比1∶1

C．密度比4∶3D．氧原子数比2∶3

答案　B

解析　1molSO2和O3，所含的电子数分别为32NA、24NA，所以同温同压下，相同体积的SO2和O3气体，所含的电子数之比为：

32NA∶24NA＝4∶3，故B错误。

【考点】阿伏加德罗定律

【题点】气体比较中的比值关系

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

答案　D

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。

【考点】阿伏加德罗定律

【题点】气体比较中的大小关系

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

答案　D

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。

【考点】阿伏加德罗定律

【题点】气体比较中的大小关系

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为11.2L÷22.4L·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×28g·mol－1＋y×44g·mol－1＝18g，x＋y＝0.5mol，x＝0.25mol，y＝0.25mol，一氧化碳的质量为0.25mol×28g·mol－1＝7g，标况下，混合气体中二氧化碳的体积为0.25mol×22.4L·mol－1＝5.6L，原混合气体的密度为18g÷11.2L≈1.607g·L－1。

【考点】气体摩尔体积

【题点】气体体积、质量、粒子数间的关系

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）该气体的物质的量为0.448L÷22.4L·mol－1＝0.02mol，其摩尔质量为1.28g÷0.02mol＝64g·mol－1。

（2）R的相对原子质量为64－32＝32。

（3）水的物质的量为3.6g÷18g·mol－1＝0.2mol，该气体的体积为0.2mol÷2×22.4L·mol－1＝2.24L。

【考点】气体摩尔体积

【题点】气体体积相关计算的综合

15．计算填空：

（1）同温同压下，同体积的甲烷（CH4）和二氧化碳物质的量之比为__________，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×18g·mol－1＝18g，故质量最大的是水；体积分别为V（H2）＝22.4L·mol－1×2mol＝44.8L，V（O2）＝11.2L，而水在标准状况下为液态，其体积只有18mL，故体积最小的是水。