第08讲 气体摩尔体积-2023-2024学年新高一化学暑假精品课（沪科版必修第一册）

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第08讲  气体摩尔体积1．气体摩尔体积（1）定义：单位物质的量的气体所占有的体积，叫做气体摩尔体积。（2）符号：Vm（3）单位：L·mol-1（或L/mol）（4）数值：在标准状况（温度为0℃，压强为101 kPa）下，气体摩尔体积为22.4L/mol（5）计算公式：V＝n·Vm说明：①气体摩尔体积只适用于气体，不适用于固体和液体；②22.4 L/mol指的是标准状况下的气体摩尔体积，是气体摩尔体积的一个特例；③在非标准状况下不能使用22.4 L/mol，但同时改变温度和压强，气体摩尔体积也有可能是22.4 L/mol。【例1】下列说法正确的是A．气体的摩尔体积为22.4L·mol-1B．1 mol H2的质量是2 g，它所占的体积是22.4 LC．在标准状况下，22.4 L酒精的物质的量为1 molD．在标准状况下，1 mol空气的体积约为22.4 L【答案】D【解析】A项错，没指明状况；B项错，没指明温度和压强；C项错，酒精在标准状况时是液体，不能使用22.4；D正确。【例2】填写下表：【答案】1.5NA   66g   33.6L       2mol   2NA   44.8L      1 mol   71g   22.4L 2．影响物质体积的微观因素从微观来角度看，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。（1）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是构成物质的粒子的数目和粒子的大小。（2）气态分子之间的距离远远大于分子本身的大小，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。【例3】已知阿伏加德罗常数、物质的摩尔质量及摩尔体积，下列物理量中，尚不能全部计算出其近似值的是    A．固体物质分子的大小和质量        B．液体物质分子的大小和质量C．气体物质分子的大小和质量        D．气体物质分子的质量【答案】C【解析】使用摩尔质量和阿伏加德罗常数，可以算出任何状况下一个分子的质量。但使用摩尔体积和阿伏加德罗常数，只能算出固体和液体一个分子体积的近似值，而不能算出一个气体分子体积的近似值，因为决定气体体积的因素主要是分子个数与分子间距，与分子本身的大小几乎无关。【例4】下列五种因素：①温度和压强；②微粒数目；③微粒本身大小；④微粒间的距离；⑤气体分子的相对分子质量，其中决定气态物质体积的主要因素有A. ②③④        B. ②④⑤        C. ①③④        D. ①②④【答案】D3．阿伏加德罗定律  同温、同压下，相同体积的任何气体都含有相同的分子数（即相同的物质的量）。说明：阿伏加德罗定律既适用于单一气体，也适用于混合气体。【例5】很多食品包装袋内填充有氮气或二氧化碳以延长食品的保质期。在相同体积的食品包装袋内分别填充同温、同压的N2和CO2，则其中的N2和CO2具有相同的A．质量        B．原子数        C．密度        D．分子数【答案】D【解析】由于是同温、同压、同体积，所以气体的分子数也相同。答案为D。【例6】在一定温度和压强下，每消耗10体积气体A2与30体积气体B2，能化合生成20 体积气体X。能否据此推导出X的化学式?你在推导过程中运用了什么定律?【答案】AB3  阿伏加德罗定律、质量守恒定律【解析】因为气体A2、B2、X的体积比为1∶3∶2，所以它们的物质的量之比也是1∶3∶2（依据是阿伏加德罗定律）。即：A2 + 3B2 = 2X，根据质量守恒定律，可得出，X的化学式为AB3。 4．平均相对分子质量和相对密度（1）气体密度（ρ）和相对密度（D）的计算：①任何状况下，ρ = m/V；②标准状况下，=；③气体的相对密度：D ==。（2）气体的相对分子质量的计算方法：①已知标准状况下气体密度（ρ），M = 22.4ρ；②已知两气体的相对密度（D），MA = D·MB；③已知混合气体的总质量和总物质的量，=；④已知各气体的体积分数，= MA·φA + MB·φB + ……（φA、φB为MA、MB的体积分数）【例7】在标准状况下，8.96L的甲烷和一氧化碳的混合气体的质量为7.6g，则该混合气体的平均相对分子质量为      ，相对于H2的密度为       。将该混合气完全燃烧，需要相同条件下的O2     L。【答案】19    9.5    14.56【解析】（1）均相对分子质量在数值上等于平均摩尔质量：=== 19 (mol·L-1)（2）由于密度与摩尔质量成正比，所以该混合气体相对于H2的密度= 19/2 = 9.5；（3）求CH4和CO的体积比可用十字交叉法：，所以，CH4的体积为3/4×8.96 = 6.72升，CO的体积为1/4×8.96 = 2.24升，由CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O，2CO + O2 → 2CO2知，需O2为6.72×2 + 2.24×1/2 = 14.56（升）。【例8】在体积为1L的干燥容器中充入HCl气体后，测得容器中气体对氧气的相对密度为1.082。将此盛气体的容器倒扣在水中，进入容器中液体的体积为A．0.25L      B．0.5L      C．0.75L      D．1L【答案】C【解析】设HCl的体积为x L，则空气的体积为（1－x）L，则36.5x + 29 (1－x) = 32×1.082，解得x = 0.75（L）。答案为C。 1．“标准状况”是指A．0℃，101.3kPa B．0℃，101.3PaC．20℃，101.3kPa D．20℃，101.3Pa【答案】A2．标准状况下，2.8 L O2含有n个氧分子，则阿伏加德罗常数的值为A．n/8         B. n/16       C. 16n          D. 8n【答案】D【解析】2.8 L O2的物质的量为0.125 mol，阿伏加德罗常数的值为n/0.125=8n。答案为D。3．下列不是决定物质体积的因素A．微粒类别      B．微粒大小      C．微粒间距      D．微粒多少【答案】A4．下列有关气体摩尔体积的描述正确的是A．单位物质的量的物质所占的体积就是气体摩尔体积B．通常状况下，气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1C．标准状况下，气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1D．标准状况下，1摩尔水的体积约为22.4 L【答案】C【解析】选项A的“物质”未必是气体，A错。选项B应在标准状况下，B错。选项D，标准状况下，水不是气体，D错。答案为C。5．常温常压下，下列体积最大的是A．1mol H2SO4            B．6.02×1024个N2分子       C．36.5 g HCl       D．30.0 g H2【答案】D【解析】选项A是液体，体积应最小。选项B、C、D气体的物质的量分别是10 mol、1 mol、15 mol。答案为D。6．在同温同压下，10 mL气体A2和30 mL气体B2完全化合生成20 mL气体C，则气体C的化学式为  A．AB3             B．A2B             C．A2B6             D．AB6 【答案】A【解析】根据阿伏加德罗定律，A2、B2、C的物质的量之比为10﹕30﹕20=1﹕3﹕2，则该反应的化学方程式为A2+3B2=2C，再根据质量守恒定律，C的化学式为AB3。答案为A。7．在标准状况下，一氧化碳和二氧化碳的混合气体5.6 L，如果一氧化碳的质量为5.6 g，则二氧化碳的质量为A．4.4g　　      B．2.2g　　        C．0.44g　　       D．0.22g【答案】B【解析】混合气体的物质的量为5.6/22.4=0.25 mol，其中CO为5.6 g/28 g·mol-1=0.2 mol，则CO2为0.25 mol -0.2 mol =0.05 mol，CO2的质量为0.05mol×44 g·mol-1=2.2g。答案为B。8．在同温同压下，等质量的二氧化硫和二氧化碳相比，下列叙述正确的是A．体积之比: 11:16             B．密度之比：11:16  C．物质的量之比：1:1          D．分子数之比：1:1【答案】A【解析】设两种气体的质量均为m g，则n(SO2)= m/64 mol，n(CO2)= m/44 mol，所以n(SO2)﹕n(CO2)= 11:16。选项A，两气体的体积比等于它们的物质的量之比，为11:16，A正确。选项B，两气体的密度比等于它们的摩尔质量之比，为16:11，B错。选项C和D，都等于两气体的物质的量之比，为11:16，C、D都错。答案为A。9．在标准状况下，下列物质中所含分子数最多的是A．6.72 L H2O     B．16 g SO2          C．4.4 g CO2       D．3.36 L O2【答案】A【解析】选项A是液体，6.72 L H2O的质量为6720 g，其物质的量约为6720/18 = 373 mol，远大于另外三个选项。答案为A。10. 同温同压下，甲容器充满了H2，乙容器充满了NH3，如果两者氢原子个数相等，则这两个容器的体积比为A. 3:2        B. 2:3         C. 1:1          D. 3:1【答案】A【解析】两气体中氢原子个数相等时，两气体的物质的量之比为3:2，根据阿伏加德罗定律，这两个容器的体积比也是3:2。答案为A。11．在标准状况下，两个容积相同的储气瓶中分别盛有氧气和甲烷，则两瓶气体具有相同的A. 质量      B. 原子总数       C. 密度     D. 分子数【答案】D【解析】根据阿伏加德罗定律，同温、同压、同体积时，气体的分子数也相同。答案为D。12．下列叙述正确的是A. 同温同压下，相同体积的物质，它们的物质的量必相等 B. 任何条件下，等物质的量的乙烯和一氧化碳所含的分子数必相等 C. 1 L一氧化碳气体一定比1 L氧气的质量小 D. 等体积、等物质的量浓度的强酸中所含的H+数一定相等 【答案】B【解析】同温同压下，相同体积的气态物质的物质的量才相等，A项错误。给定物质的量的物质与其分子数之间的关系是确定的，与所处条件无关，B项正确。C项忽视了温度与压强对气体体积的影响，错误。D项忽视了有一元酸、二元酸等，D错误。答案为B。13．下列说法错误的是A．1 g O2和1 g O3所含有的原子数相同 B．1 mol SO2在20 ℃时的体积比22.4 L大 C．标准状况下,22.4 L由N2和N2O组成的混合气体中含有的氮原子数约为2NA D．任何状况下,1 mol CO2与1 mol H2O所含分子数和原子总数相等 【答案】B【解析】O2、O3是氧的两种同素异形体，故等质量的O2、O3的物质的量虽然不等，但是所含原子数相等，A项正确。B项忽视了压强也是影响气体体积的重要因素，错误。每分子N2、N2O都含有两个氮原子，C项正确。物质的量是表示粒子数目多少的物理量，温度、压强等外界因素对其无任何影响，D项正确。答案为B。 14．在一定温度和压强下，1 L X气体和1 L Y气体完全反应后生成1 L水蒸气和1 L氮气。X、Y两种气体是A．H2、N2O4　　　　　　B．H2、N2O3C．H2、N2O             D．H2、NO2【答案】C【解析】由题知：X＋Y===H2O(g)＋N2，由质量守恒知1 mol X和1 mol Y中共含有2 mol H、1 mol O、2 mol N，分析各选项中物质的组成，只有C项符合。15．相同物质的量的各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．粒子的状态不同【答案】A【解析】影响固体或液体体积的主要因素是微粒的数目和微粒的大小，A正确；答案选A。16．下列有关气体体积的叙述中，正确的是A．在一定的温度和压强下，各种气态物质体积大小由构成气体分子大小决定B．在一定的温度和压强下，各种气态物质体积的大小由物质的量多少决定C．不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数一定不同D．气体摩尔体积是指1 mol任何气体所占的体积约为22.4L【答案】B【解析】气体体积是由气体分子数目多少及气体分子间平均距离决定的，与气体分子本身的大小无关，而气体分子间的平均距离又是由外界因素中的温度与压强决定的；故A错而B对；相同分子数目的气体若外界温度、压强不同，其体积就可以不同，C错；气体摩尔体积是指一定温度、压强下单位物质的量的气体所占的体积，但其数值不一定为22.4升，D错。答案为B。17．温度和压强相同时，在体积相同的两个密闭容器甲和乙，甲中充满O2气体，乙中充满O2和O3的混合气体，下列说法正确的是A．两容器中气体的质量相等          B．两容器中气体的分子数目相等C．两容器中气体的氧原子数目相等    D．两容器中气体的密度相等【答案】B【解析】根据m=nM知，二者物质的量相等时，气体质量与其摩尔质量成正比，二者摩尔质量不等，所以其质量不等，A错误；根据N=nNA知，二者物质的量相等，则其分子数相等，B正确；物质的量相等时，二者分子数相等，但氧气和臭氧分子的构成不同，所以其原子个数不等，C错误；根据ρ=M/Vm知，气体摩尔体积相等时，二者密度与其摩尔质量成正比，二者摩尔质量不等，所以其密度不等，D错误。18．在标准状况下，18 g CO与CO2的混合气体，体积为11.2 L。则：(1)混合气体的密度是________；(2)混合气体的平均摩尔质量是_______；(3)CO与CO2的体积之比是_________；(4)CO与CO2的质量之比是__________；(5)混合气体中所含碳原子的物质的量是________。【答案】1.6g/L    36g/mol    1∶1    7∶11    0.5mol    【解析】在标准状况下，18g CO与CO2的混合气体，体积为11.2L。(1)混合气体的密度为：ρ==1.6 g/L，故答案为：1.6 g/L；(2)混合气体的物质的量为=0.5mol，混合气体平均摩尔质量为=36g/mol，故答案为：36g/mol；(3)设CO与CO2的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量及物质的量，则x+y=0.5、28x+44y=18，解得：x=0.25、y=0.25，故CO2和CO的体积之比等于物质的量之比为0.25mol∶0.25mol=1∶1，故答案为：1∶1；(4)CO2和CO的质量之比为（0.25mol×44g/mol）∶(0.25 mol×28g/mol)=7∶11，故答案为：7∶11；(5)根据分子式CO、CO2可知，碳原子的物质的量与混合气体的物质的量相等，所以混合气体中碳原子的物质的量为0.5mol，故答案为：0.5mol。19．CO和CO2的混合气体18 g，完全燃烧后测得CO2体积为11.2 L（标准状况）。试回答：（1）混合气体中CO的质量是         g（2）混合气体中CO2在标准状况下的体积是多少         L（3）等质量CO和CO2分子个数比是            ；原子个数比是             ；等温等压下体积比是               。【答案】（1）7    （2）5.6    （3）11:7    22:21    11:7【解析】每燃烧1 mol CO会生成1 mol CO2，所以原混合气体的物质的量为11.2/22.4 =0.5 mol。设CO为x mol，则CO2为(0.5-x) mol，依题意，有：28x+44(0.5-x)=18，得x=0.25。