高考一轮复习第2讲：气体摩尔体积

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知识介绍
◒决定物质体积大小的因素及阿伏加德罗定律
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．阿伏加德罗定律
在相同的温度和压强下，任何气体粒子之间的距离可以看成是相等的，这是理解气体体积的理论基础。
(1)阿伏加德罗定律的内容
相同的温度和压强下，粒子数相同的任何气体都具有相同的体积，也可以说，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。
(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”。
◓气体摩尔体积
1．气体摩尔体积
2．标准状况下的气体摩尔体积
所以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．理解气体摩尔体积应注意的几个问题
(1)适用范围：气态物质，可以是单一气体，也可以是混合气体。
(2)物质在标准状况下为气体，若不是气体或非标准状况均不能用22.4 L·ml－1进行计算。
(3)1 ml气体在非标准状况下的体积，可能是22.4 L，也可能不是22.4 L。
标准状况下，气体摩尔体积的有关计算
①气体的物质的量n＝eq \f(V,22.4) ml；
②气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4ρ g·ml－1；
③气体的分子数N＝n·NA＝eq \f(V,22.4)·NA；
④气体的质量m＝n·M＝eq \f(V,22.4)·M g。
◉阿伏加德罗定律的推论及应用
在同温同压(以0 ℃，1.01×105Pa即标准状况为例)下，完成下列问题。
(1)1 ml O2的体积是22.4 L,2 ml H2的体积是44.8 L，eq \f(VO2,VH2)＝eq \f(1,2)，由此可推知：同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比。
(2)44.8 L O2的物质的量是2 ml，质量是64 g,44.8 L H2的物质的量是2 ml，质量是4 g，eq \f(mO2,mH2)＝eq \f(16,1)，由此可推知：同温同压下，同体积的气体的质量之比等于其摩尔质量之比。
(3)1 ml O2的质量是32 g，体积是22.4 L，ρ(O2)＝eq \f(m,V)＝eq \f(32,22.4) g·L－1(列式不化简，下同)。
1 ml H2的质量是2 g，体积是22.4 L，ρ(H2)＝eq \f(m,V)＝eq \f(2,22.4) g·L－1。eq \f(ρO2,ρH2)＝eq \f(16,1)，由此可推知：
①同温同压下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比。
②在标准状况下，气体的密度＝eq \f(M,22.4) g·L－1。
阿伏加德罗定律的推论
探讨分析
1.设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是
A.1 ml CH2CH2分子中含有的共价键数为6NA
B.500 mL 0.5 ml·L-1的NaCl溶液中微粒数大于0.5 NA
C.30 g HCHO与CH3COOH混合物中含C原子数为NA
D. 2.3 g Na与O2完全反应，反应中转移的电子数介于0.1 NA和0.2 NA之间 
【答案】D
【解析】本题考查与阿伏加德罗常数相关的计算。1个CH2CH2分子中包含4个单键和1个双键，而1个双键中有2个共价键，故1 ml CH2CH2分子中含有的共价键数为6 NA，A项正确；500 mL 0.5 ml·L-1的NaCl溶液中含有的微粒包括Na+、Cl-、H2O、H+、OH-，故微粒数大于0.5 NA，B项正确；HCHO和CH3COOH的最简式均为CH2O，故30 g HCHO和CH3COOH混合物中含“CH2O”的物质的量为1 ml，含C原子数为NA，C项正确；2.3 g Na与O2完全反应，不论生成Na2O还是Na2O2，转移的电子数均为0.1 NA，D项不正确，故选D。
2.NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1 NA
B．22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA
C．92.0 g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA
D．1.0 ml CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA
【答案】B
【解析】A项，16.25gFeCl3的物质的量为0.1ml，但一个胶粒是由多个氢氧化铁分子组成的，故形成的胶粒数目小于0.1NA，错误；B项，标况下22.4LAr为1ml，含有的质子数为18ml，正确；C项，92g甘油为1ml，含有3ml羟基，错误；D项，CH4与Cl2的反应为连续反应，1mlCH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl小于0.1ml，错误。
【名师点睛】在运用气体摩尔体积求出物质的物质的量时，一定要处于标况下；另外即使是在标况下，还要注意一些物质在标况下是否为气体，如SO3、CH2Cl2、苯、CCl4等；；另外掌握一些特殊物质的结构，比如本题中氩气是单原子分子，甘油是三元醇等。
3.NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1 NA
B．22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA
C．92.0 g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA
D．1.0 ml CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA
【答案】B
【解析】A项，16.25gFeCl3的物质的量为0.1ml，但一个胶粒是由多个氢氧化铁分子组成的，故形成的胶粒数目小于0.1NA，错误；B项，标况下22.4LAr为1ml，含有的质子数为18ml，正确；C项，92g甘油为1ml，含有3ml羟基，错误；D项，CH4与Cl2的反应为连续反应，1mlCH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl小于0.1ml，错误。
【名师点睛】在运用气体摩尔体积求出物质的物质的量时，一定要处于标况下；另外即使是在标况下，还要注意一些物质在标况下是否为气体，如SO3、CH2Cl2、苯、CCl4等；；另外掌握一些特殊物质的结构，比如本题中氩气是单原子分子，甘油是三元醇等。
好题精做
1．下列叙述中正确的是
A．一定温度、压强下，气体体积由其分子的大小决定
B．一定温度、压强下，气体体积由其物质的量的多少决定
C．气体摩尔体积是指1 ml任何气体所占的体积为22.4 L
D．不同的气体，若体积不等，则它们所含的分子数一定不等
2．(云南省泸水市第一中学2017−2018学年高一上学期期中考试)下列说法正确的是
A．1 ml任何气体的体积都是22.4 L
B．1 mlH2的质量是2 g·ml−1，它所占的体积是22.4 L·ml−1
C．标准状况下，1 ml任何物质所占的体积都约为22.4 L
D．标准状况下，1 ml任何气体所占的体积都约为22.4 L
3．下列说法正确的是
A．常温常压下，22.4 L CO2中含有NA个CO2分子
B．标准状况下，22.4 L空气含有NA个单质分子
C．22.4 L Cl2中含有NA个Cl2分子
D．标准状况下，1.12 L O2和1.12 L CO2均含0.1 NA个氧原子
4．(云南省泸水市第一中学2017−2018学年高一上学期期中考试)下列说法正确的是
A．22.4 L任何气体的物质的量均为1 ml
B．非标准状况下，1 ml任何气体不可能占有22.4 L的体积
C．0.3 ml O2、0.3 ml N2和0.4 ml CO2组成的混合气体，在标准状况下的体积约为22.4 L
D．标准状况下，1 ml CO和1 ml CO2的体积比为1∶2
5．同温同压下，等质量的O2和CO2相比较，下列叙述正确的是
A．体积比为8∶1
B．分子个数之比为11∶12
C．密度之比为8∶11
D．原子个数之比为12∶11
6．在标准状况下，与12 g H2的体积相等的N2的
A．质量为12 g B．物质的量为6 ml
C．体积为22.4 L D．物质的量为12 ml
7.设NA为阿伏加德罗常数值。下列有关叙述正确的是( )
A．14 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA
B．1 ml N2与4 ml H2反应生成的NH3分子数为2NA
C．1 ml Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA
D．标准状况下，2.24 L CCl4含有的共价键数为0.4NA
8．(河南省平顶山市、许昌市2017−2018学年高一上学期期中联考)已知6.0 g气体G在标准状况下的体积为4.48 L，则气体G可能是
A．CH4 B．O2 C．NO D．NH3
9．如果a g某气体中含有的分子数为b，则c g该气体在标准状况下的体积是(NA为阿伏加德罗常数的值)
A． B． QUOTE
C． D． QUOTE
10．(云南省泸水市第一中学2017−2018学年高一上学期期中考试)下列两瓶气体所含分子数一定相等的是
A．同质量的N2和CO2
B．同质量的H2和N2
C．同体积的O2和N2
D．相同物质的量的NO和CO2
11．在两个密闭容器中，分别充有质量相同的甲、乙两种气体，若两容器的温度和压强均相同，且甲的密度大于乙的密度，则下列说法正确的是
A．甲的分子数比乙的分子数多
B．甲的物质的量比乙的物质的量少
C．甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小
D．甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小
12．以“物质的量”为中心的计算是化学计算的基础，下列与“物质的量”相关的计算正确的是
A．现有CO、CO2、O3三种气体，它们分别都含有1 ml O，则三种气体的物质的量之比为3∶2∶1
B．n g Cl2中有m个Cl原子，则阿伏加德罗常数NA的数值可表示为
C．标准状况下，11.2 L X气体分子的质量为16 g，则X气体的摩尔质量是32
D．5.6 g CO和22.4 L CO2中含有的碳原子数一定相等
13．某同学设计了测定气体摩尔体积的探究实验，利用氯酸钾分解制O2。
实验步骤如下：
①连接好实验装置，检查装置的气密性。
②把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀，放入干燥的试管中，准确称量试管和药品的总质量为15.95 g。
③加热，开始反应，直到不再有气体产生为止。
④测量排入量筒中水的体积为285.0 mL，换算成标准状况下氧气的体积为279. 7 mL。
⑤准确称量试管和残留物的质量为15. 55 g。
根据上述实验过程，回答下列问题：
(1)如何检查装置的气密性？____________________________________________。
(2)以下是测量收集的气体体积必须包括的几个步骤：
①调整量筒的高度使广口瓶和量筒内的液面高度相同；
②使试管和广口瓶内气体都冷却至室温；
③读取量筒内液体的体积。
这三步操作的正确顺序是_________________(请填写步骤代号)。
进行③的实验操作时，若仰视读数，则读取氧气的体积_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)实验过程中产生氧气的物质的量是_____ml；实验测得氧气的气体摩尔体积是______(保留小数点后两位)。
参考答案
【答案】B
解析：决定气体体积大小的因素是气体数目的多少和气体分子间的距离。一定温度下、压强下，气体体积之比等于其物质之比，故A项错误，B正确，说明某气体的摩尔体积时必须知名所处的状况，C错误，不同的气体，若体积不等，但在不同的特定温度和压强下，他们所含的分子数也可能相等，D项错误。
22.【答案】D
【解析】A、没有已知温度和压强时不能确定气体体积，故A错误；B、质量的单位为g，气体体积的单位为L，故B错误；C、标准状况，1 ml气体所占体积为22.4 L，固体和液体不符合气体摩尔体积的计算，故C错误；D、依据气体摩尔体积概念分析判断，标准状况下，1 ml任何气体所占的体积都约为22.4 L，故D正确。故选D。
3．【答案】D
【解析】A项，常温常压下，22.4 L CO2的物质的量不是1 ml，CO2分子数不是NA个，故说法错误；项，空气是多种成分组成的混合物，不只含有单质，故说法错误；C项，没有指出条件是否为标准状况，故说法错误；D项，标准状况下，1.12 L O2和1.12 L CO2的物质的量均为0.05 ml，含氧原子数均为0.1NA，故说法正确。
4．【答案】C
【解析】A、气体摩尔体积的大小与温度和压强有关，气体摩尔体积不一定都是22.4 L/ml，则22.4 L气体的物质的量不一定为1 ml，故A错误；B、标准状况(0℃、101 kPa)气体摩尔体积为22.4 L/ml，如果在升高温度的同时减小压强，气体摩尔体积也可能为22.4 L/ml，1 ml气体可能占有22.4 L体积，故B错误；C、标况下气体摩尔体积为22.4 L/ml，适用于单一气体或混合气体，而混合气体总共为1 ml，则在标准状况下的体积约为22.4 L，故C正确；D．相同条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，则1 ml CO和1 ml CO2的体积比为1∶1，故D错误。故选C。
5．【答案】C
【解析】解等质量的O2和CO2的物质的量之比：n(O2)∶n(CO2)=∶=11∶8，则在同温同压下，其分子数之比为11∶8，B不正确；体积比为11∶8，A不正确；原子个数之比为(11×2)∶(8×3)=11∶12，D不正确；依据公式ρ=，则ρ(O2)∶ρ(CO2)=∶=M(O2)∶M(CO2)=32∶44=8∶11，C正确。
6．【答案】B
【解析】12 g H2的物质的量为=6 ml，标准状况下，V(H2)=n·Vm=6 ml×22.4 L·ml−1=134.4 L。故标准状况时与12 g H2体积相等的N2的物质的量为6 ml，体积为134.4 L，质量为6 ml×28 g·ml−1=168 g。
8．【答案】C
【解析】标准状况下G的体积为4.48 L，其物质的量为=0.2 ml，则摩尔质量为=30 g/ml，A、CH4的摩尔质量为16 g/ml，不符合；B、O2的摩尔质量为32 g/ml，不符合；C、NO的摩尔质量为30 g/ml，符合；D、NH3的摩尔质量为17 g/ml，不符合。答案选C。
9．【答案】B
【解析】设该气体的摩尔质量为M，则 QUOTE =b，所以M=g· ml−1。c g该气体在标准状况下的体积为 QUOTE ×22.4L·ml−1= QUOTE L。
10．【答案】D
【解析】根据n=可知，分子数与物质的量成正比。A、根据n=可知，质量相等时，物质的量与摩尔质量成反比，N2和CO2的摩尔质量不同，所以其物质的量不同，分子数不同，故A错误；B、同质量的H2和N2，二者同质量，摩尔质量不相同，则物质的量不同，故B错误；C、根据pV=nRT可知，二者体积相同，由于压强和温度不一定相同，所以物质的量不一定相等，故C错误；D、相同物质的量的N2O和CO2，也就是分子数相同，故D正确。故选D。
【答案】B
解析：两容器的温度和压强军相同，且气体质量相等，而甲的密度大于乙的密度，由密度公式可知V甲；同温同压下，气体的物质的量与体积成正比，故n甲M乙
12．【答案】B
【解析】含1 ml O的CO、CO2、O3的物质的量分别是1 ml、ml、ml，三者之比为6∶3∶2，A错误；n g Cl2物质的量为ml，含Cl原子数×NA×2＝m，NA＝，B正确；摩尔质量的单位为g·ml−1，C错误；未说明温度、压强状况，不能进行气体体积与物质的量的一切相关计算和比较，D错误。
13．【答案】(1)往广口瓶中注满水，塞紧橡胶塞，按装置图连接好装置，用手将试管底部捂热，若观察到广口瓶中长玻璃管内液面上升，松开手后，过一会儿长玻璃管内的液面下降，则证明该装置不漏气
(2) ②①③ 偏小
(3) 0.012 5 22. 38 L/ml
【解析】(1)往广口瓶中装满水，使装置左侧形成密闭体系，通过捂热试管看广口瓶中长导管液面高度的变化来判断装置气密性。
(2) 在测量收集到O2的体积时，先将装置中的气体冷却至室温，然后调整量筒高度，使量筒内液面和广口瓶中液面相平，最后再读取量筒内水的体积。读数时若仰视量筒内的液面，会使读取O2的体积偏小。
(3) 根据质量守恒定律，产生O2的质量为：15.95 g−15.55 g=0.4 g。n(O2)==0.0125 m1，则Vm= QUOTE =22.38 L/ml。相同条件
结论
语言叙述
公式
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
eq \f(V1,V2)＝eq \f(n1,n2)＝eq \f(N1,N2)
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
eq \f(p1,p2)＝eq \f(n1,n2)＝eq \f(N1,N2)
同温同压
同温同压下，密度之比等于摩尔质量之比
eq \f(ρ1,ρ2)＝eq \f(M1,M2)
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
eq \f(m1,m2)＝eq \f(M1,M2)