高一化學(xué)第4講：氣體摩爾體積（教師版）

第4講氣體摩爾體積一、氣體摩爾體積

1、影響物質(zhì)體積的因素從微觀來(lái)看有：（1）（2）（3）2、1mol固體或液體的體積不同的緣由：3、對(duì)于氣體來(lái)說(shuō)，氣體粒子間距離很大，通常狀況下，是氣體粒子直徑的倍左右。因此氣體體積取決于粒子間距離，氣體粒子間平均距離與溫度和壓強(qiáng)有關(guān)。當(dāng)溫度和壓強(qiáng)肯定時(shí)，不同氣體粒子間的平均距離幾乎是相等的。所以1摩爾任何氣體在相同條件下（同溫同壓）的體積相同，這個(gè)體積叫氣體摩爾體積，即：?jiǎn)挝晃镔|(zhì)的量的氣體所占的體積叫做氣體摩爾體積，符號(hào)Vm。數(shù)學(xué)表達(dá)式：Vm通常將0℃，1.01×105Pa時(shí)的狀況稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)狀況。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下任何氣體的摩爾體積都約是22.4L/mol，這是在特定條件下的氣體摩爾體積。4、在應(yīng)用氣體摩爾體積22.4L/mol時(shí)應(yīng)留意以下三個(gè)問(wèn)題：（1）四要素：（2）“約”字的含義：一是數(shù)值不是精確的數(shù)值而是個(gè)約數(shù)；二是事實(shí)上氣體分子的固有體積不能完全忽視，氣體分子間的引力也不能完全不考慮。所以1mol不同氣體的分子占有的體積是有差別的，不能肯定地說(shuō)1mol任何氣體的體積正好為22.4L。（3）適用對(duì)象：（1）（2）二、阿伏加德羅定律由于在肯定溫度，肯定壓強(qiáng)下，氣體分子間的平均距離相等，所以同溫同壓下，氣體體積的大小只隨分子數(shù)的多少而改變，相同體積的氣體含有相同的分子數(shù)。1、阿伏加德羅定律：(“四同”定律)在相同的溫度和壓強(qiáng)下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子。可以理解為“三同定一同”，即：對(duì)隨意兩組氣體，P、T、V、N(n)四個(gè)量中只要有三個(gè)量相同，則這兩組氣體的另一個(gè)量也相同。2、阿伏加德羅定律的推論：（1）同溫同壓條件下，不同氣體的體積之比等，也等于設(shè)兩種氣體體積分別為V1、V2；分子數(shù)為N1、N2；物質(zhì)的量分別為n1、n2。上述推論可表示為：（2）同溫同體積條件下，兩種氣體的壓強(qiáng)之比等于之比，即：同T同V下，上述推論可表示為：（3）同溫同壓不同氣體的摩爾質(zhì)量之比等于密度之比。摩爾質(zhì)量分別為M1，M2；密度分別ρ1，ρ2。則：同T同P下，M1M2=推導(dǎo)過(guò)程：（4）同溫，同壓，同體積條件下，不同氣體的質(zhì)量比等于比。設(shè)兩種氣體質(zhì)量分別為m1、m2，摩爾質(zhì)量為M1，M2，同T同P同V下，上述推論可表示為：三、有關(guān)氣體摩爾體積的計(jì)算1．物質(zhì)的量、粒子數(shù)、物質(zhì)的質(zhì)量、氣體體積之間的比較與換算。

以物質(zhì)的量為核心，各種化學(xué)計(jì)量之間的換算如下：2．求混合氣體的平均式量、各成份的質(zhì)量、體積。

混合氣體的平均式量，等于混合氣體中各組成氣體的體積分?jǐn)?shù)與該組分氣體的式量乘積的總和。即：平均式量M=M1×a%+M2×b%+……（M1、M2為混合氣體中各組分氣體的式量，a%、b%為混合氣體中各組成氣體的體積分?jǐn)?shù)）3．有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算依據(jù)阿伏加德羅定律，反應(yīng)中若有氣體參與或生成，化學(xué)方程式中相關(guān)量不僅代表物質(zhì)的量，物質(zhì)的質(zhì)量，還代表氣體體積之間的關(guān)系。例如：

120℃時(shí)2H2+O22H2O

質(zhì)量：4g32g36g

物質(zhì)的量：2mol1mol2mol

相同條件下體積：2體積1體積2體積

即化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于它們的分子個(gè)數(shù)比，物質(zhì)的量之比，相同條件下氣體的體積之比；所以依據(jù)化學(xué)方程式反映出的這些量的關(guān)系，可以進(jìn)行多種計(jì)算。為了計(jì)算便利，應(yīng)依據(jù)題意選擇相關(guān)量的單位。列比例時(shí)，不同物質(zhì)相關(guān)的單位可以不同，同一物質(zhì)的相關(guān)單位必需一樣。1、氣體摩爾體積的計(jì)算。2、阿伏加德定律及應(yīng)用【例1】設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，假如ag某氣態(tài)雙原子分子的分子數(shù)為p，則bg該氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積V(L)是()A.eq\f(22.4ap,bNA)B.eq\f(22.4ab,pNA)C.eq\f(22.4NAb,bNA)D.eq\f(22.4pb,aNA)[解析]ag該氣態(tài)雙原子分子的分子數(shù)為p，則bg該氣態(tài)雙原子分子的分子數(shù)為eq\f(bp,a)，bg該氣態(tài)雙原子分子的物質(zhì)的量為eq\f(bp,aNA)(mol)，則bg該氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為eq\f(22.4pb,aNA)(L)。[答案]D[點(diǎn)評(píng)]本類(lèi)計(jì)算題往往以物質(zhì)的量為中心綻開(kāi)，而且一般涉及到兩個(gè)或三個(gè)基本公式聯(lián)合應(yīng)用才能解答出來(lái)，故肯定要熟知n＝eq\f(N,NA)＝eq\f(m,M)＝c×V，并能夠嫻熟運(yùn)用其變式?！纠?】下列選項(xiàng)中所涉及的兩個(gè)量肯定相等的是()A．11.2LCl2與4.25gNH3所含有的原子數(shù)B．18.0g重水(D2O)與20gNe所含有的電子數(shù)C．標(biāo)準(zhǔn)狀況下36gH2O與1.204×1024個(gè)O2分子所占的體積D．等物質(zhì)的量的Al分別與足量的鹽酸、NaOH溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)解析：A項(xiàng)中11.2LCl2是什么條件下的體積并未說(shuō)明，所以無(wú)法確定Cl2的物質(zhì)的量；B項(xiàng)中D2O的相對(duì)分子質(zhì)量為20,18.0gD2O的物質(zhì)的量為eq\f(18.0g,20.0g·mol－1)＝0.9mol，所含電子數(shù)為0.9×10NA＝9NA，而20gNe中所含電子數(shù)為10NA；C項(xiàng)中兩物質(zhì)的物質(zhì)的量雖然相等，但在標(biāo)準(zhǔn)狀況下?tīng)顟B(tài)不同。答案：D【例3】在三個(gè)密閉容器中分別充入Ne、H2、O2三種氣體，當(dāng)它們的溫度和密度都相同時(shí)，這三種氣體的壓強(qiáng)(p)從大到小的依次是()A．p(Ne)>p(H2)>p(O2)B．p(O2)>p(Ne)>p(H2)C．p(H2)>p(O2)>p(Ne)D．p(H2)>p(Ne)>p(O2)[解析]解法一：依據(jù)阿伏加德羅定律的推論可知，當(dāng)氣體的溫度和密度都相同時(shí)，氣體的壓強(qiáng)和摩爾質(zhì)量成反比，因摩爾質(zhì)量M(H2)<M(Ne)<M(O2)，故有p(H2)>p(Ne)>p(O2)。解法二：依據(jù)氣體定律pV＝nRT＝mRT/M，變形為pM＝ρRT。當(dāng)它們的溫度和密度都相同時(shí)，壓強(qiáng)(p)與摩爾質(zhì)量成反比。已知Ne、H2、O2的摩爾質(zhì)量依次是20g/mol、2g/mol、32g/mol，故壓強(qiáng)(p)從大到小的依次是p(H2)>p(Ne)>p(O2)。[答案]D[點(diǎn)評(píng)]阿伏加德羅定律的推論可由氣體狀態(tài)方程和相關(guān)概念推導(dǎo)，不必死記?！纠?】(2019·江蘇卷)設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，下列敘述正確的是()A．常溫下，1L0.1mol·L－1的NH4NO3溶液中氮原子數(shù)為0.2NAB.1mol羥基中電子數(shù)為10NAC．在反應(yīng)KIO3＋6HI=KI＋3I2＋3H2O中，每生成3molI2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為6NAD．常溫常壓下，22.4L乙烯中C—H鍵數(shù)為4NA[解析]本題考查阿伏加德羅常數(shù)學(xué)問(wèn)，意在考查考生的綜合計(jì)算實(shí)力。A項(xiàng)，正確；B項(xiàng)，1mol羥基中的電子數(shù)為9NA，不正確；C項(xiàng)，每生成3molI2，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為5NA，不正確；D項(xiàng)，常溫常壓下，22.4L乙烯中C—H鍵數(shù)小于4NA，不正確。[答案]A【例5】設(shè)nA為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值，下列說(shuō)法正確的是()A．16gCH4中含有4nA個(gè)C—H鍵B．1mol·L－1NaCl溶液含有nA個(gè)Na＋C．1molCu和足量稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生nA個(gè)NO分子D．常溫常壓下，22.4LCO2中含有nA個(gè)CO2分子解析：本題考查阿伏加德羅常數(shù)，意在考查考生對(duì)有關(guān)物質(zhì)的量的計(jì)算實(shí)力。1個(gè)CH4中含有4個(gè)C—H鍵，則16gCH4中的C—H鍵數(shù)為：eq\f(16g,16g/mol)×4×nA＝4nA，A項(xiàng)正確；由于沒(méi)有供應(yīng)1mol/LNaCl溶液的體積，則溶液所含Na＋數(shù)目無(wú)法確定，B項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)Cu與稀硝酸的反應(yīng)：3Cu＋8HNO3=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，則反應(yīng)生成的n(NO)＝eq\f(2,3)n(Cu)，其分子數(shù)目為eq\f(2,3)nA，C項(xiàng)錯(cuò)誤；常溫常壓下氣體的摩爾體積不為22.4L/mol，因此22.4LCO2所含分子數(shù)不是nA，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A1.下列說(shuō)法中，正確的是()A．硫酸的摩爾質(zhì)量是98gB．1mol水的質(zhì)量是18g·mol－1C．氯化氫的摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于它的相對(duì)分子質(zhì)量D．22g二氧化碳的物質(zhì)的量是0.5mol解析：摩爾質(zhì)量的單位是g·mol－1，質(zhì)量的單位是g，故選項(xiàng)A、B都是錯(cuò)誤的；氯化氫的摩爾質(zhì)量，以g·mol－1為單位時(shí)，才在數(shù)值上等于它的相對(duì)分子質(zhì)量，選項(xiàng)C也是錯(cuò)誤的。答案：D2．如圖所示，兩個(gè)連通容器用活塞分開(kāi)，左右兩室(體積相同)各充入肯定量NO和O2，且恰好使兩容器內(nèi)氣體密度相同。打開(kāi)活塞，使NO與O2充分反應(yīng)。下列推斷正確的是(不考慮NO2轉(zhuǎn)化為N2O4)()A．起先時(shí)左右兩室分子數(shù)相同B．反應(yīng)前后NO室壓強(qiáng)相同C．最終容器內(nèi)密度與原來(lái)相同D．最終容器內(nèi)無(wú)O2存在解析：由左右兩室體積相同，兩容器內(nèi)氣體密度相同可知，兩容器中氣體的質(zhì)量肯定相等，而NO和O2的摩爾質(zhì)量不相等，故其物質(zhì)的量不相等，起先時(shí)左右兩室分子數(shù)不相同，故A錯(cuò)誤。由于反應(yīng)前后NO室的氣體物質(zhì)的量要減小，故壓強(qiáng)要減小，B錯(cuò)誤。由于NO與O2反應(yīng)，O2過(guò)量，故最終容器內(nèi)有O2存在，D錯(cuò)誤。答案：C3．用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說(shuō)法正確的是()A．1molNa2O2與水完全反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為NAB．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4L水中含有水分子的數(shù)目為NAC．將0.1molFeCl3水解制成膠體，所得膠體粒子數(shù)為0.1NAD．1L0.1mol·L－1乙酸中H＋數(shù)為0.1NA解析：1molNa2O2與水完全反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為NA，A對(duì)；標(biāo)準(zhǔn)狀況下水為液體，22.4L水的物質(zhì)的量不為1mol，B錯(cuò)；由0.1molFeCl3制得的膠體所含膠體粒子數(shù)小于0.1NA，C錯(cuò)；乙酸為弱電解質(zhì)，只能部分電離，1L0.1mol/L乙酸中H＋數(shù)小于0.1NA，D錯(cuò)。答案：A4．1gN2中含有x個(gè)原子，則阿伏加德羅常數(shù)是()A．x/28mol－1B．x/14mol－1C．14xmol－1D．28xmol－1解析：N2的摩爾質(zhì)量為28g/mol,1gN2的物質(zhì)的量為n(N2)＝eq\f(1g,28g/mol)＝1/28mol，N的物質(zhì)的量為：n(N)＝2n(N2)＝2×eq\f(1,28)mol＝1/14mol，阿伏加德羅常數(shù)為：NA＝eq\f(NN,nN)＝x÷eq\f(1,14)mol＝14xmol－1。答案：C5．只給出下列甲中和乙中對(duì)應(yīng)的量，可以組成一個(gè)求物質(zhì)的量的公式的是()①②③④⑤甲物質(zhì)粒子數(shù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體摩爾體積固體體積非標(biāo)準(zhǔn)狀況下物質(zhì)的質(zhì)量溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)乙阿伏加德羅常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積固體密度物質(zhì)的摩爾質(zhì)量溶液體積A．①②B．①②③C．①②④D．①②⑤解析：①中n＝eq\f(N,NA)正確；②n＝eq\f(V,Vm)也正確；③中由固體的ρ和V只能求得固體的質(zhì)量；④中n＝eq\f(m,M)正確；⑤由w和V(aq)無(wú)法求n，因?yàn)閚＝cV(aq)。答案：C6．(1)0.3molNH3分子中所含氫原子數(shù)與________個(gè)H2O分子中所含氫原子數(shù)相等。(2)含0.4molAl3＋的Al2(SO4)3中所含的SOeq\o\al(2－,4)的物質(zhì)的量是________。(3)已知16gA和20gB恰好完全反應(yīng)生成0.04molC和31.76gD，則C的摩爾質(zhì)量為_(kāi)_______。(4)2.3gNa中含________mole－，在跟足量水反應(yīng)中失去________mole－。(5)假如ag某氣體中含有的分子數(shù)為b，則cg該氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù))________。解析：(1)0.3molNH3含氫原子0.9mol，與0.45molH2O分子所含氫原子數(shù)相同，其個(gè)數(shù)為0.45×6.02×1023＝2.709×1023。(2)含0.4molAl3＋的Al2(SO4)3的物質(zhì)的量為0.2mol，含SOeq\o\al(2－,4)0.6mol。(3)0.04molC的質(zhì)量為16g＋20g－31.76g＝4.24g，故C的摩爾質(zhì)量為eq\f(4.24g,0.04mol)＝106g/mol。(4)2.3gNa的物質(zhì)的量為0.1mol，含1.1mole－，與足量水反應(yīng)失去0.1mole－。(5)ag氣體所占的體積為eq\f(b,NA)×22.4L，則cg該氣體所占的體積為eq\f(22.4bc,aNA)L。1．相同條件下，下列各組中分子數(shù)相同的是 ()A.14gN2與32gNO2B.34gNH3與4gH2C.2LCO2與2LH2O D.11.2LCO與0.5molO22．在同溫同壓下，甲容器的H2和乙容器的NH3所含的氫原子個(gè)數(shù)相等，則這兩容器的體積比為()A.3:2B.2:3C.1:1D.3:13．150℃時(shí)，(NH4)2CO3完全分解，生成的氣態(tài)混合物其密度是相同條件下H2密度的()倍A.96 B.48 C.24 D.124．液態(tài)二硫化碳(CS2)能夠在氧氣中燃燒生成CO2和SO2。今用0.228gCS2在448mL氧氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)中完全燃燒，反應(yīng)后氣體混合物在標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的體積是 ()A.112mL B.224mLC.336mL D.448mL5．將①氫氣；②氧氣；③甲烷三種氣體分別盛放在三個(gè)容器中，并保持三個(gè)容器內(nèi)氣體的溫度和密度均相等，這三種氣體對(duì)容器所施加壓強(qiáng)的大小關(guān)系是 ()A.①>②=③B.①<②<③ C.①>③>②D.①<③<②6．影響肯定量氣體占有氣體大小的主要因素是 ()A.氣體分子的微粒數(shù)B.微粒本身的大小C.微粒的質(zhì)量D.微粒間的平均距離7．肯定質(zhì)量的無(wú)水乙醇完全燃燒時(shí)放出的熱量為Q，它所生成的CO2用過(guò)量的飽和石灰水完全汲取可得100gCaCO3沉淀，則完全燃燒1mol無(wú)水乙醇時(shí)放出的熱量是 ()A.0.5Q B.QC.2Q D.5Q8．在273℃、101kPa下，將1.40gN2、1.60gO2和4.00gAr混合，該混合氣體的體積約為()A.3.36LB.6.72LC.8.96LD.4.48L一、選擇題1．用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，下列敘述正確的是（）A．含有NA個(gè)氦原子的氦氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為11.2LB．25℃，1.01×105Pa，64gSO2中含有的原子數(shù)為3NAC．在常溫常壓下，11.2LCl2含有的分子數(shù)為0.5NAD．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2LH2O含有的分子數(shù)為0.5NA2．等物質(zhì)的量的氫氣和氦氣在同溫同壓下具有相等的（）A．原子數(shù)B．密度C．質(zhì)子數(shù)D．質(zhì)量3．相同狀況下，下列氣體所占體積最大的是（）A．80gSO3B．16gO2C．32gH2SD．3gH24．下列各物質(zhì)所含原子數(shù)目，按由大到小依次排列的是（）①0.5molNH3②標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LHe③4℃9mL水④0.2molH3PO4A．①④③②B．④③②①C．②③④①D．①④③②5．下列說(shuō)法正確的是（）A．標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L/mol就是氣體摩爾體積B．非標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1mol任何氣體的體積不行能為22.4LC．標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L任何物質(zhì)都含有約6.02×1023個(gè)分子D．1molH2和O2的混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為22.4L6．在0℃1.01×105Pa下，有關(guān)H2、O2、CH4三種氣體的敘述正確的是（）A．其密度之比等于物質(zhì)的量之比B．其密度之比等于摩爾質(zhì)量之比C．等質(zhì)量的三種氣體，其體積比等于相對(duì)分子質(zhì)量之比D．等體積的三種氣體，其物質(zhì)的量之比等于相對(duì)分子質(zhì)量之比7．A氣體的摩爾質(zhì)量是B氣體的n倍，同溫同壓下，B氣體的質(zhì)量是同體積空氣的m倍，則A的相對(duì)分子質(zhì)量為（）A．m/nB．29m/nC．29mnD．29n/m8．24mLH2和O2的混合氣體，在肯定條件下點(diǎn)燃，反應(yīng)后剩余3mL氣體，則原混合氣體中分子個(gè)數(shù)比為（）A．1:16B．16:1C．17:7D．5:79．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下①6.72LCH4②3.01×1023個(gè)HCl分子③13.6gH2S④0.2molNH3,下列對(duì)這四種氣體的關(guān)系從大到小表達(dá)正確的是（）a．體積②＞③＞①＞④b．密度②＞③＞④＞①c．質(zhì)量②＞③＞①＞④d．氫原子個(gè)數(shù)①＞③＞④＞②A．a(chǎn)bcB．bcdC．cbaD．a(chǎn)bcd10．0.2gH2、8.8gCO2、5.6gCO組成的混合氣體，其密度是相同條件下O2的密度的（）A．0.913倍B．1.852倍C．0.873倍D．1.631倍11．同溫同壓下，某瓶充溢O2時(shí)為116g，充溢CO2時(shí)為122g，充溢氣體A時(shí)為114g，則A的式量為（）A．60B．32C．44D．2812．在肯定溫度和壓強(qiáng)下，1體積X2氣體與3體積Y2氣體化合生成2體積氣體化合物，則該化合物的化學(xué)式為（）A．XY3B．XYC．X3YD．X2Y313．混合氣體由N2和CH4組成，測(cè)得混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為0.821g/L，則混合氣體中N2和CH4的體積比為（）A．1:1B．1:4C．4:1D．1:214.1molO2在放電條件下發(fā)生下列反應(yīng)：3O22O3，如有30%O2轉(zhuǎn)化為O3，則放電后混合氣體對(duì)H2的相對(duì)密度是（）A．16B．17.8C．18.4D．35.615．將20.8g兩種金屬的混合物投入足量的鹽酸中，將反應(yīng)完全后得到氫氣11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，該混合物的組成可能是（）A．銀和鋅B．鎂和銅C．鋁和鎂D．鋅和鐵16．將乙烯（C2H4），一氧化碳、氮?dú)馊N氣體分別盛放在三個(gè)容器中，并保持三個(gè)容器內(nèi)氣體的溫度和質(zhì)量均相等，這三種氣體對(duì)容器壁所施壓強(qiáng)的大小關(guān)系是（）A．C2H4＞CO＞N2B．C2H4=C