高中化学必修一 课时2.9 气体摩尔体积20202021学年精品讲义）

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课时2.9  气体摩尔体积【学习目标】1、掌握气体摩尔体积的含义和应用2、能运用气体摩尔体积与物质的量之间的简单计算【主干知识梳理】一、决定物质体积大小的因素【思考与讨论】下表列出了20℃时几种固体和液体的密度，请计算出1 mol这几种物质的体积状态物质粒子数1 mol该物质的质量密度( g·cm－3)1 mol该物质的体积( cm3)固态Fe6.02×102356 g7.867.12Al6.02×102327 g2.7010液态H2O6.02×102318g0.99818.04 H2SO46.02×102398 g1.8353.55 结论相同条件下1 mol固体、液体的体积差别较大【思考与讨论】下表列出了0℃、101 KPa(标准状况)时O2和H2密度，请计算出1 molO2和H2的体积状态物质粒子数1 mol该物质的质量密度( g·L－1)1 mol该物质的体积(L)固态O26.02×102332 g1.42922.39 LH26.02×10232.016 g0.089922.42 L结论相同条件下，1 mol气体的体积近似相等，在标准状况下约为22.4 L1、物质体积大小的影响因素：从微观来角度来看，物质体积的大小取决于构成这种物质的粒子的数目、粒子的大小和粒子之间的距离2、决定固体或液体体积的主要因素固态、液态物质粒子之间的距离是非常小的，因此决定固体或液体体积的主要因素则是构成物质的粒子的数目和粒子的大小。1mol不同固态物质或液态物质含有的粒子数相同，这就使得固态物质或液态物质的体积主要取决于粒子的大小。由于构成不同固态、液态物质的粒子本身的大小不同，所以1mol固态、液态物质的体积不同3、决定气体体积的主要因素对于气体来说，分子之间的距离(一般指平均距离)远远大于分子本身的直径，因此决定气体体积的主要因素则是构成气体的分子的数目和分子之间的距离，在分子数相同(如：1mol)的条件下，其体积主要决定于分子之间的距离，而分子间的距离与温度、压强有密切关系，而在相同的温度、压强下，任何气体分子间的距离可以看成是相等的。因而，在相同的温度和压强下，分子数相同的任何气体都具有相同的体积【微点拨】①在0℃、101 KPa(标准状况)时，1mol任何气体的体积都约为22.4L②在温度和压强一定时，任何气体的体积只随分子数的大小而变化③温度和压强一定时，1mol任何气体的体积都约为一个定值④对于气体的体积一定要标明状态(温度、压强)4、标准状况的定义(1)定义：将温度为0℃、压强为101 KPa的状态规定为标准状况，简写为：标况下或STP(2)在标准状况下，1mol任何气体的体积都约为22.4L【即学即练1】1、四种因素：①温度和压强；②所含微粒数；③微粒本身大小；④微粒间的距离。其中对气态物质体积有显著影响的是(　　)A．②③④        B．②④            C．①③④     D．①②④2、当温度和压强一定时，决定气体体积大小的主要因素是(　　)  A．分子直径的大小         B．分子间距离的大小    C．分子间引力的大小    D．分子数目的多少3、影响一定数量气体体积大小的主要因素是(　　)  A．气体分子的摩尔质量     B．微粒本身的大小      C．微粒的质量         D．微粒间的平均距离二、气体摩尔体积1、定义：单位物质的量的气体所占有的体积，叫做气体的摩尔体积2、符号：Vm3、单位：L·mol－1(或L/mol)4、计算公式：Vm＝  5、影响气体摩尔体积的因素：气体摩尔体积的数值取决于气体所处的温度和压强6、数值：①在标准状况(温度为0℃，压强为101 KPa)下，气体摩尔体积为22.4 L·mol－1②在通常状况(温度为25℃，压强为101 KPa))下，气体摩尔体积为24.5L·mol－1③当温度和压强一定时，气体的摩尔体积为一定值7、标准状况下气体体积的计算计算关系公式①气体的物质的量n＝ mol②气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4ρ  g·mol－1③气体的分子数N＝n·NA＝·NA④气体的质量m＝n·M＝·M g【微点拨】(1)气体摩尔体积只适用于气态物质，对于固态物质和液态物质来讲是不适用的(2)气体摩尔体积与气体的种类也无关，不仅适用于纯气体，也适用于混合气体如：0.3molH2与0.7molO2的混和气在标准状况下的体积约为22.4 L(3)气体摩尔体积并不都约等于22.4 L·mol－1，22.4 L·mol－1只是气体摩尔体积在标准状况下的一个特例如：如果1mol气体为22.4L，则它        (填”一定”或”不一定”)处于标准状况(4)气体摩尔体积受温度和压强的影响，若温度和压强保持一定，那么气体摩尔体积也保持不变    (5)使用标况下气体摩尔体积应注意     ①看所处条件：必须为标准状况。非标准状况下，1 mol气体的体积不一定是22.4 L②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【即学即练2】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22.4 L(　　)(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22.4 L(　　)(3)1 mol某气体的体积若为22.4 L，该气体必定处于标准状况下(　　)(4)标准状况下，1 mol氢气和氮气的混合气体的体积约为22.4 L(　　)(5)1 mol一氧化碳和1 mol氧气所含的分子数相同，体积也相同(　　)(6)1mol任何气体的体积都是22.4L(    )(7)标准状况下，1mol任何物质所占有的体积都约是22.4L(    )(8)标准状况下，1mol任何气体的体积都约是22.4L(    )(9)标准状况下，1L H2和1L水的物质的量相同(    )(10)1molSO2在20℃时的体积比22.4L大(    )(11)1molHCl在3.03×105Pa时的体积比22.4L小(    ) 2、下列叙述正确的是(　　)A．1 mol任何气体的体积都为22.4 LB．1 mol任何物质在标准状况下所占的体积都为22.4 LC．只有在标准状况下，气体摩尔体积才约为22.4 L·mol－1 D．标准状况下，22.4 L任何气体的物质的量都是1 mol3、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22.4 L·mol－1C．1 mol气体体积为22.4 L，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4、1 g 氮气所占有的体积为V L，则氮气的摩尔体积为(　　)A. 22.4 L·mol－1       B. 28V L·mol－1            C.  L·mol－1    D. L·mol－15、有一份气体样品的质量是14.2 g，标准状况下的体积为4.48 L，该气体的摩尔质量是　(　　)A．28.4 g     B．28.4 g·mol－1              C．71 g·mol－1     D．14.2 g·mol－16、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(式中NA为阿伏加德罗常数的值)(　　)A. L       B. L           C. L        D. L7、现有m g某气体，它由双原子分子构成，它的摩尔质量为M g·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________【课后作业】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1 mol任何气体所占的体积约为22.4 L2、下列说法正确的是(　　)A．一定条件下，单位物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积B．通常状况下的气体摩尔体积约为22.4 LC．标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 LD．相同物质的量的气体，摩尔体积也相同3、下列说法正确的是(　　)A．22.4 L氧气中含有NA个氧气分子      B．标准状况下，0.5 mol水的体积约为11.2 L C．44 g二氧化碳的体积约是22.4 L       D．标准状况下，2 mol氮气的体积约为44.8 L 4、下列说法正确的是(　　)A．20 ℃、1.01×105 Pa时，同体积的氧气和氮气含有相同数目的分子数B．1 mol气态物质，当体积为22.4 L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5、下列说法正确的是(　　)A．22.4 L氧气中含有NA个氧气分子      B．标准状况下，0.5 mol水的体积约为11.2 LC．44 g二氧化碳的体积约是22.4 L       D．标准状况下，2 mol氮气的体积约为44.8 L6、下列说法正确的是(　　)①标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L      ②0.5 mol H2所占体积为11.2 L③标准状况下，1 mol酒精的体积为22.4 L④标准状况下，28 g CO与N2的混合气体的体积约为22.4 L⑤各种气体的气体摩尔体积都约为22.4 L·mol－1⑥标准状况下，体积相同的气体所含的分子数相同    A．①③⑤         B．④⑥        C．③④⑥        D．①④⑥7、标准状况下，若11.2 L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．4n             B．3n           C．2n               D．n8、下列物质的体积约为22.4 L的是(　　)A．标准状况下1 mol H2O       B．20 ℃、101 kPa时36.5 g HClC．常温常压下17 g NH3             D．标准状况下0.4 mol H2和0.6 mol O2的混合气体9、下列说法正确的是(　　)A．在标准状况下，1 mol水的体积是22.4 LB．1 mol氢气所占的体积一定是22.4 LC．标准状况下，6.02×1023个Cu原子所占有的体积约是22.4 LD．标准状况下，28 g N2与CO的混合气体，体积为22.4 L10、在标准状况下，与12 g H2的体积相等的N2(　　)A．质量为12 g　　  B．物质的量为6 mol        C．体积为22.4 L      D．分子数为6.02×102311、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3NAB．任何条件下，20 L 氧气含有的分子数都不可能为NAC．在标准状况下，2 g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12、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，11.2 L CO2所含的原子数为1.5NA    B．常温常压下，48 g O3含有的氧原子数为3NA C．标准状况下，22.4 L H2O所含分子数为NA           D．标准状况下，22.4 L H2所含原子数为NA13、下列说法中正确的是(　　)A．在标准状况下，1 mol H2SO4的体积约为22.4 LB．在常温常压下，11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NAC．在标准状况下，28 g CO和N2的混合气体的体积约为22.4 LD．在标准状况下，NA个分子所占的体积约为22.4 L14、下列叙述中，正确的是(NA代表阿伏加德罗常数的值)(　　)A．标准状况下，22.4 L酒精所含的乙醇分子数为NAB．1 molFeCl3中所含Cl－的数目为NAC．25 ℃、1.01×105 Pa下，14 g氮气所含的氮原子数为NAD．1 mol Na2SO4溶于水，所得溶液中Na＋的数目为NA15、在标准状况下，由0.5 g H2、11 g CO2和4 g O2组成的混合气体，其体积约为(　　)  A．8.4 L                B．11.2 L          C．14.0 L               D．16.8 L16、下列物质中，含氢原子数目最多的是(　　)  A．0.9 mol H2O         B．0.3 mol H2SO4     C．0.2 mol NH3             D．0.4 mol CH417、在0℃和1.01×105 Pa条件下，将0.1 g H2、3.2 g SO2、2.2 g CO2混合，该混合气的体积是(　　)  A．2.24 L                  B．3.36 L                C．4.48 L                  D．6.72 L18、在标准状况下，W L氮气含有n个氮气分子，则阿伏加德罗常数可表示为(　　)  A．Wn                   B．22.4n              C.                   D.19、一氧化碳和二氧化碳的混合气体18 g，完全燃烧后测得二氧化碳的体积为11.2 L(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________20、已知1.28 g某气体氧化物(化学式为RO2)在标准状况下的体积为448 mL(1)该氧化物的摩尔质量为________(2)R的相对原子质量为________(3)与3.6 g 水含有相同数目氧原子的该气体在标准状况下的体积为________21、Ⅰ.标准状况下有：①6.72 L甲烷，②3.01×1023个氯化氢分子，③13.6 g硫化氢，④0.2 mol NH3。对这四种气体的关系从小到大的顺序，请用序号填空。(1)体积：__________________________   (2)密度：__________________________(3)质量：__________________________   (4)N(H)：__________________________Ⅱ.(1)与17 g NH3所含有分子数相同的氧气的体积(标准状况)是________L，氧原子数是________(2)某3.65 g气体在标准状况下的体积是2.24 L，则其摩尔质量是________22、某常见气体在标准状况下的密度为1.25 g·L－1。(1)该气体的相对分子质量为________。(2)若该气体的分子式为A2型，其名称为________；若该气体的分子式为AB型，其名称为________。       【气体摩尔体积】答案【即学即练1】1、D。解析：气态物质微粒之间的距离要比微粒本身的直径大很多倍，故微粒本身的大小对气态物质体积无显著影响。2、D3、D。解析：物质体积由微粒本身的大小、微粒的数目、微粒间的平均距离决定，气体物质当粒子数目一定时，由于分子大小对体积影响很小，所以主要因素为微粒间的平均距离。故D正确。【即学即练2】1、(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×  (6)×   (7)×   (8)√   (9)×   (10)×   (11)×   2、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22.4 L·mol－1；选项D正确。3、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22.4 L·mol－1，B错误；非标准状况通过调节温度和压强也可以使1 mol气体体积达到22.4 L，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。4、B。解析：氮气的摩尔体积为V L÷(1 g÷28 g·mol－1)＝28V L·mol－1。5、C。解析：该气体的物质的量为4.48 L÷22.4 L·mol－1＝0.2 mol，其摩尔质量为14.2 g÷0.2 mol＝71 g·mol－1。6、B。解析：设该气体的摩尔质量为M，则＝b，所以M＝ g·mol－1。c g该气体在标准状况下的体积为×22.4 L·mol－1＝ L。7、(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(M g·mol－1)与阿伏加德罗常数(NA)的比值，即为一个分子的质量。【课后作业】1、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，22.4 L·mol－1是标准状况下的气体摩尔体积，故D错误。2、A。解析：气体摩尔体积在标准状况下约为22.4 L·mol－1，B、C均不正确；气体摩尔体积与温度、压强有关，故D不正确。3、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11.2 L。4、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1 mol气态物质的体积也有可能为22.4 L，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。5、D。解析：A项中，非标准状况下Vm不等于22.4 L·mol－1，无法计算，故错误；B项，标准状况下，H2O呈液态；C项中，非标准状况下，Vm不一定为22.4 mol·L－1，无法计算；D项，标准状况下，V＝n·Vm＝2 mol·22.4 L·mol－1＝44.8 L。6、B。解析：①中6.02×1023个分子在标准状况下所占体积不一定是22.4 L，因为这1 mol分子不一定是气体；②中没有指明气体所处状况，因此，0.5 mol H2的体积不一定是11.2 L；③中的酒精在标准状况下不是气体，错误；④中是混合气体，N2和CO的摩尔质量相等，二者以任意比例混合，其摩尔质量数值不变，28 g N2与CO的混合气体在标准状况下体积约为22.4 L；气体摩尔体积在标准状况下才是22.4 L·mol－1，故⑤错。7、D。解析：NA＝＝n mol－1。8、D。解析：A项中水在标准状况下为液态， B、C中气体都为1 mol，但不处于标准状况下。9、D。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28 g·mol－1，则其体积V＝n·Vm＝·Vm＝×22.4 L·mol－1＝22.4 L，D正确。10、B。解析：12 g H2的物质的量为6 mol，则N2的物质的量也应为6 mol；6 mol N2的质量为168 g，体积为134.4 L(标准状况)，分子数为3.612×1024。故应选B。11、A。解析：不在标准状况下，20 L氧气物质的量可能为1 mol，分子数可能为NA，B错误；2 g氖气中氖原子的物质的量为＝0.1 mol，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。12、B。解析：常温、常压(非标准状况)下11.2 L CO2的物质的量不是0.5 mol，所含原子数不是1.5NA；48 g O3的物质的量为1 mol，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22.4 L H2的物质的量为1 mol，所含氢原子数为2NA。13、C。解析：标准状况下，H2SO4是液体，A项错误；11.2 L Cl2在标准状况下(0 ℃、101 kPa)的物质的量为0.5 mol，常温常压相对于标准状况而言，温度升高了，因此气体分子间的距离变大了，则单位体积内气体的分子数变少了，故常温常压下，11.2 L Cl2含有的分子数小于0.5NA，B项错误；28 g CO和N2的混合气体的物质的量为1 mol，因此在标准状况下的体积约为22.4 L，C项正确；D项未给出物质的状态，错误。14、C。解析：标准状况下乙醇不是气体，A项错误；FeCl3溶液的体积未知，无法计算溶液中氯离子的数目，B项错误；14 g氮气的物质的量为0.5 mol，氮原子的物质的量为1 mol，所含的氮原子数为NA，C项正确；1 mol Na2SO4溶于水，所得溶液中Na＋的物质的量为2 mol，Na＋的数目为2NA，D项错误。 15、C。解析：求标准状况下互不反应的混合气体的体积与单一气体求法相同，只要求出总物质的量，然后乘以22.4 L/mol即可。]16、A。解析：(1)两种气体的物质的量之和为：＝1.75 mol。(2)设混合气中CO的物质的量为x，CO2的物质的量为y，则有x＋y＝1.75,28 g/mol·x＋44 g/mol·y＝61 g，解得：x＝1 mol，y＝0.75 mol。　(3)CO的体积分数即为物质的量分数，为×100%≈57.1%。17、B。解析：标准状况下，气体的体积与气体的总的物质的量有关，与气体的种类无关，n(总)＝ mol＋ mol＋ mol＝0.15 mol，V＝n(总)×22.4 L/mol＝3.36 L。]18、C19、(1)7 g　(2)5.6 L　(3)1.607 g·L－1解析：燃烧后二氧化碳的物质的量为11.2 L÷22.4 L·mol－1＝0.5 mol，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×28 g·mol－1＋y×44 g·mol－1＝18 g，x＋y＝0.5 mol，x＝0.25 mol，y＝0.25 mol，一氧化碳的质量为0.25 mol×28 g·mol－1＝7 g，标况下，混合气体中二氧化碳的体积为0.25 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L，原混合气体的密度为18 g÷11.2 L≈1.607 g·L－1。20、(1) 64 g·mol－1　(2)32　(3) 2.24 L解析：(1)该气体的物质的量为0.448 L÷22.4 L·mol－1＝0.02 mol，其摩尔质量为1.28 g÷0.02 mol＝64 g·mol－1。(2)R的相对原子质量为64－32＝32。(3)水的物质的量为3.6 g÷18 g·mol－1＝0.2 mol，该气体的体积为0.2 mol÷2×22.4 L·mol－1＝2.24 L。21、Ⅰ.(1)④<①<③<②  (2)①<④<③<②   (3)④<①<③<②   (4)②<④<③<①Ⅱ.(1)22.4　1.204×1024  (2)36.5 g·mol－1解析：Ⅰ.①n(CH4)＝＝0.3 mol；②n(HCl)＝＝0.5 mol；③n(H2S)＝＝0.4 mol；④n(NH3)＝0.2 mol。在标准状况下，物质的量大的气体体积也大，四种气体的体积由小到大的顺序为：④<①<③<②；密度的大小与摩尔质量成正比，故密度从小到大的顺序为：①<④<③<②；据m＝nM可知，质量从小到大的顺序为：④<①<③<②；根据每种气体的物质的量及分子组成可知氢原子数从小到大的顺序为：②<④<③<①。Ⅱ.(1)气体分子数相同，则物质的量相同。n(NH3)＝＝1 mol，所以n(O2)＝1 mol，则标准状况下O2体积V(O2)＝1 mol×22.4 L/mol＝22.4 LN(O)＝2 mol×6.02×1023mol－1＝1.204×1024(2)n＝＝＝0.1 molM＝＝＝36.5 g/mol22、(1)28　(2)氮气　一氧化碳解析：(1)ρ＝，M＝ρ×22.4 L·mol－1＝1.25 g·L－1×22.4 L·mol－1＝28 g·mol－1。(2)因该气体的相对分子质量为28，可推断若气体的化学式为A2型，则为氮气；若该气体的化学式为AB型，则为一氧化碳。