1、第2课时 气体摩尔体积 课前自主学习 学习任务一 气体摩尔体积 任务驱动:单位物质的量的物质所具有的质量称为摩尔质量,那么对于气体来说,什么是摩尔体积呢?1.影响物质体积大小的因素(1)影响物质体积大小的主要因素。(2)结论。同温同压下,1 mol不同的固态物质或液态物质的体积是_。同温同压下,任何气体粒子之间的距离相等,1 mol任何气体的体积_。2.气体摩尔体积(1)含义:单位物质的量的气体所占的体积,符号:_。(2)公式:体积、气体摩尔体积、物质的量三者之间的关系:_。(3)单位:_。(4)因素。温度越高,Vm_。压强越大,Vm_。(5)特殊值:标准状况(_)下,Vm=_。不相同的 相同
2、 Vm mVVnLmol-1 越大 越小 0 和101 kPa 22.4 Lmol-1【想一想】气体摩尔体积适用范围是气体,是否必须为纯净气体?提示:气体摩尔体积的适用范围是气体,可以是单一气体,也可为混合气体,如标准状况下0.2 mol H2和0.8 mol O2的混合气体约为22.4 L,但要特别注意以混合气体中气体之间不发生化学反应为前提。学习任务二 阿伏加德罗定律 任务驱动:1811年阿伏加德罗在化学中引入了分子的概念,提出了阿伏加德罗假说,即阿伏加德罗定律,其主要内容有哪些?1.含义:同温同压下,相同体积的任何气体都含有_的粒子。2.适用范围:只适用于_,可以是单一气体也可以是混合气
3、体。相同数目 气体 【情境思考】有两个容积相同的集气瓶,一个在青藏高原上装满空气,一个在海南岛上装满空气,两集气瓶中气体体积相同,所含的分子数一定相同吗?提示:不一定。因为气体体积受温度和压强的影响较大,温度和压强不同时,体积相同的两种气体的物质的量不一定相同,故所含的分子数也不一定相同。课堂合作探究 探究任务一 气体摩尔体积及有关计算【生活情境】在科学研究和实际生产中,涉及气态物质时测量体积往往比称量质量更方便。例如,我们家庭中用的天然气就是按体积进行计量的。【问题探究】1.在标准状况下,1 mol H2、1 mol 水、1 mol 四氯化碳、1 mol 酒精所占的体积都约为22.4 L,是
4、否正确?提示:不正确。标准状况下必须是1 mol气体的体积才约为22.4 L。而水、酒精、四氯化碳等物质在标准状况下不是气体。2.标准状况下O2的密度如何计算?提示:(O2)=1.43 gL-1。1211M O32 g mol22.4 L mol22.4 L mol 1.标准状况下,0.2 mol H2与0.8 mol O2的混合气体的体积为多少?提示:等于22.4 L。气体摩尔体积的适用范围是气体,可以是单一气体,也可以是混合气体。2.在标准状况下的气体摩尔体积是22.4 Lmol-1,那么Vm=22.4 Lmol-1一定是处在标准状况下吗?提示:不一定。同时改变温度和压强,气体摩尔体积Vm
5、仍可能保持不变,如升高温度的同时增加压强、降低温度的同时减小压强。【探究总结】注意气体摩尔体积的适用条件(1)标准状况下气体摩尔体积约为22.4 Lmol-1,与气体的种类无关,即与气体是单一气体还是混合气体无关;但讨论气体中原子数目时要注意气体分子的组成,如稀有气体是单原子分子。(2)不要看到“22.4 L”或“11.2 L”就默认为“1 mol”或“0.5 mol”,应用Vm=22.4 Lmol-1时需注意:物质的聚集状态一定为气态(可以是单质或化合物,也可以是纯净物或混合物);条件必须是标准状况下(0、101 kPa)。(3)气体的质量或物质的量与外界条件(温度、压强)无关。【拓展提升】
6、气体摩尔体积的计算 气体的物质的量n=气体的密度=气体的分子数N=nNA=NA。气体的质量m=nM=M。mVVmmmmMVn VVmVVmVV【探究特训】1.(2020台州高一检测)下列说法中正确的是()A.1 mol任何气体的体积都约为22.4 L B.1 mol气态物质,当体积约为22.4 L时,该气体一定处于标准状况下 C.在标准状况下,2 mol酒精的体积约为44.8 L D.常温常压下,质量为32 g的O2含有的分子数为NA【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)使用Vm=22.4 Lmol-1时,需“二看”看是否是标准状况下,当温度、压强改变,气体的摩尔体积可能改变。是否是气体,
7、如H2O、CCl4、N2O4、NO2、溴、SO3、己烷、HF、苯等在标准状况下为非气体。(2)质量不受温度和压强影响。【延伸探究】(1)常温常压下,32 g氧气的体积是否是22.4 L?提示:不是,体积大于22.4 L。(2)标准状况下0.1 mol CO和0.4 mol CO2混合气体的体积是多少?提示:11.2 L。混合气体的体积V=nVm=0.5 mol22.4 Lmol-1=11.2 L。2.(2020吉安高一检测)标准状况下V L NH3含有a个原子,则阿伏加德罗常数是 ()【解析】选A。首先根据公式n=计算出NH3的物质的量,再根据NA=计算出 阿伏加德罗常数。标准状况下V L N
8、H3物质的量为 mol,含有原子的物质的 量为4 ,所以NA=mol-1。11115.6a22.4aA.mol B.molVV11.2aC.22.4a mol D.molVmVVNnV22.4 V22.4Na5.6aVnV422.4【补偿训练】1.下列叙述正确的是()A.1 mol任何气体的体积一定是22.4 L B.标准状况下,22.4 L的任何气体中都约含有6.021023个分子 C.在标准状况下,体积为22.4 L的物质都是1 mol D.当温度高于0 时,1 mol任何气体的体积都大于22.4 L【解析】选B。A项,没有注明气体所处的状况,不能确定气体的体积;B项,标准状况下,22.4
9、 L任何气体的物质的量均为1 mol,都约含有6.021023个分子;C项,必须是气体才符合题意;D项,未指明压强,当在一定压强时,其体积可能为22.4 L,也可能小于22.4 L。2.某化学兴趣小组在关于气体摩尔体积运用时,小组成员各自提出了一个关于这方面的说法,你认为正确的是()A.1 mol O2和1 mol N2所占的体积约为22.4 L B.标准状况下,H2的气体摩尔体积约为22.4 L C.在标准状况下,1 mol H2和1 mol H2O所占的体积都约为22.4 L D.在标准状况下,22.4 L由N2、N2O组成的混合气体中所含有的氮原子的物质的量约为2 mol 3.(2019
10、衡水高一检测)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NA 探究任务二 阿伏加德罗定律及推论【教材情境】粒子数相同的任何气体都具有相同的体积。这一规律在19世纪初就已经被发现了。(意大利化学家阿伏加德罗于1811年提出的一条假说,当时称为“阿伏加德罗假说”,后经大量实验证实为定律。)【问题探究】1.同温、同压下,体积相同的H2、O2、H2和O2的混合气体中所含分子数是否
11、相同?物质的量是否相同?提示:相同。因同温、同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子,含有相同的物质的量。2.结合阿伏加德罗定律讨论同温同压同体积的O2和O3的分子数相同吗?能说原子数目也相同吗?提示:分子数相同,原子数不相同。由阿伏加德罗定律可知,同温同压下,体积相同的O2和O3分子数相同,又因为一个O2分子中有2个氧原子,一个O3分子中有3个氧原子,所以同温同压下,体积相同的O2和O3原子数目不同。【探究总结】对阿伏加德罗定律的“四点”理解(1)阿伏加德罗定律的适用条件不仅仅是标准状况下,也可以是其他温度和压强条件下,只要物质的状态是气态即可。(2)阿伏加德罗定律及推论仅仅适用于气体
12、,可以是单一气体,也可以是混合气体,对固体和液体不适用。(3)阿伏加德罗定律的条件是“三同”定“一同”,即任意三个量相同,另一个量必相同。(4)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。【拓展提升】1.计算混合气体摩尔质量的方法:(1)已知混合物质的总质量m(混)和总物质的量n(混):(2)已知标准状况下混合气体的密度(混):(混)=22.4(混)(3)已知同温同压下混合气体的密度(混)是一种简单气体A的密度(A)的 倍数d(也常叫相对密度法):d=,即有:(混)=dM(A)m()M()n()混混混M ()M()AM A混混M(4)已知混合物各成分的摩尔质量和在混合体系内的物质的量分
13、数或体积分数:(混)=MaA%+MbB%+McC%M2.阿伏加德罗定律的推论【探究特训】阿伏加德罗定律揭示了气体反应的体积关系。下列叙述不正确的是()A.同温同压下,1 mol H2和1 mol H2O具有相同的体积 B.同温同压下,同体积的O2和H2的物质的量相同 C.同温同压下,O2和H2的密度之比为161 D.同温同压下,同体积的两个容器,一个盛有NO,另一个盛有N2和O2,两容器内的气体一定具有相同的分子总数【延伸探究】(1)A项中“1 mol H2和1 mol H2O”在什么条件下才具有相同的体积?提示:同温同压下,当二者都是气体时,如常压、100 以上时,具有相同的体积。(2)将D
14、项中的“分子总数”改为“质量”,D项是否正确?提示:不正确。NO的物质的量与N2和O2的物质的量之和相等,但质量不一定相等,只有当N2和O2的物质的量之比为11时质量才一定相等。【补偿训练】1.下列条件下,两瓶气体所含原子数一定相等的是()A.同质量、不同密度的N2和CO B.同温度、同体积的H2和N2 C.同体积、同密度的C2H4和C2H6 D.同压强、同体积的N2O和CO2 2.(2020济宁高一检测)向同温、同容积的两密闭容器中分别充入CO、CO2,使两容器的压强相等。下列说法不正确的是()A.两种气体所含的碳原子物质的量相等 B.两种气体的质量相等 C.两种气体所含的原子数目不相等 D
15、.两种气体的分子数目相等【解析】选B。恒温恒容时,压强之比等于气体的物质的量之比,故当压强相同时,两容器中气体的物质的量相同。物质的量相同时,质量之比等于摩尔质量之比,故两者的质量之比为711,故B错误。3.(2019梅河口高一检测)2019年4月3日,江苏泰兴中丹技术化工有限公司发生 爆炸。硫化氢、氨气是化工厂常用原料,均具有一定的毒性、刺激性、麻醉性或 窒息性。(1)同温同压下,同体积的氨气(NH3)和硫化氢(H2S)气体的质量比为多少?提示:根据阿伏加德罗定律,同温、同压、同体积的气体,物质的量相同,m=nM,故 质量之比等于摩尔质量之比,即 171342。(2)同温同压下,氨气和硫化氢
16、气体的密度比为多少?提示:同温同压下,即 (3)在标准状况下,0.01 mol某气体的质量为0.44 g,则该气体的密度为多少?(保留两位小数)提示:标准状况下,0.01 mol某气体的体积为0.01 mol22.4 Lmol-1=0.224 L,=1.96 gL-1。1122MM，171342。m0.44 gV0.224 L1.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 mol C.体积为 22.4 L D.物质的量为 12 mol【解析】选B。12 g H2的物质的量为6 mol,因二者体积相等,所以N2的物质的量也为6 mol,B正确、D错误
17、,N2的质量为28 gmol-16 mol=168 g,A错误;体积为 22.4 Lmol-16 mol=134.4 L,C错误。课堂素养达标【补偿训练】1.下列各组物质中,分子数相同的是()A.5 L Cl2与5 L HCl B.18 g H2O与标准状况下44.8 L CO2 C.在25 和1.01105 Pa时,等体积的空气与H2 D.0.2 mol O2与标准状况下2.24 L水【解析】选C。缺少温度和压强的条件,虽然体积相同,但是分子数不一定相同,A错误;18 g H2O的物质的量为1 mol,标准状况下44.8 L CO2的物质的量是2 mol,二者分子数不等,B错误;同温、同压下
18、,等体积的气体含有相同的分子数,C正确;2.24 L水大于0.2 mol,D错误。2.在研究气体摩尔体积时,22.4 L是一个很重要的数据。下列物质的体积一定是22.4 L的是()A.1 mol水蒸气 B.17 g氨气 C.标准状况下44 g二氧化碳 D.0、2105 Pa压强时2 g氢气【解析】选C。A、B项未指明温度、压强;D项不是标准状况,体积不是22.4 L。【易错提醒】标准状况指的是0、1.01105 Pa。3.下列叙述正确的是()A.同温同压下,相同体积的物质,其物质的量一定相等 B.等物质的量的甲烷和一氧化碳所含的分子数前者大于后者 C.1 L一氧化碳气体一定比1 L氧气的质量小
19、 D.相同条件下的一氧化碳和氮气,若气体体积相等,则质量也相等【解析】选D。同温同压下,相同体积的气体,其物质的量一定相等,题中没有指明物质状态,A项错误;等物质的量的甲烷和一氧化碳所含的分子数一定相等,B项错误;两种气体不一定是处于相同条件下,无法判断二者的物质的量,则无法比较二者的质量大小,C项错误;相同条件下的一氧化碳和氮气,若气体体积相等,则二者的物质的量相等,根据m=nM可知二者的质量也相等,D项正确。4.(双选)(2020金华高一检测)一定温度和压强下,30 L某种气态纯净物中含有6.021023个分子,这些分子由1.2041024个原子组成,下列有关说法中不正确的是()A.该温度
20、和压强可能是标准状况 B.标准状况下该纯净物若为气态,其体积约是22.4 L C.不能确定该气体中每个分子所含的原子数目 D.若O2在该条件下为气态,则1 mol O2在该条件下的体积也为30 L 2.下列说法中,正确的是()A.一定状况下,N2的摩尔体积可能恰好为11.2 Lmol-1 B.在标准状况下,1 mol N2的体积是22.4 Lmol-1 C.1 mol N2的体积约是22.4 L,则N2是处于标准状况 D.在标准状况下,H2O的摩尔体积约是22.4 Lmol-1【补偿训练】同温同压下,用等质量的CH4、CO2、O2、SO2四种气体分别吹出四个气球,其中气体为CH4的是()3.2017年5月18日,在距离祖国大陆300多千米的我国南海神狐海域“蓝鲸一号”海上钻井平台,国土资源部部长宣布,我国进行的首次可燃冰(天然气水合物)试采实现连续稳定产气,取得天然气水合物试开采的历史性突破,首次可燃冰试采宣告成功。CH4是21世纪的重要能源,NH3是重要的工业原料,请回答下列问题。现工业生产中需要一定量的CH4和NH3:(1)若有等物质的量的两种气体,试完成下表:质量比分子 个数比原子 个数比氢原子 个数比CH4NH3(2)若有等质量的两种气体,试完成下表:物质的 量比分子 个数比原子 个数比氢原子 个数比CH4NH3