1、第2课时气体摩尔体积一、探究气体的体积与物质的量的关系1电解水产生气体的体积关系装置：现象：产生H2与O2的体积比约为21。2电解水产生气体的物质的量关系若电解1.8 g水，则产生氢气的质量为0.2_g，氢气的物质的量为0.1_mol，产生氧气的质量为1.6_g，氧气的物质的量为0.05_mol，二者物质的量之比为21。3气体的体积与物质的量关系同温同压下，气体的体积之比等于物质的量之比。二、物质体积的影响因素物质体积的大小取决于构成这种物质的粒子数目、粒子大小和粒子之间的距离。1固态或液态物质固态或液态物质粒子之间的距离是非常小的，故1 mol固态或液态物质的体积主要取决于粒子的大小，不同的
2、固态或液态物质，粒子的大小是不相同的，因此，1 mol不同的固态或液态物质的体积是不相同的。2气态物质对于气体来说，粒子之间的距离远大于粒子本身的直径，所以1 mol气体的体积主要取决于气体粒子之间的距离。而在同温同压下，任何气体粒子之间的距离可以看成是相等的，1 mol任何气体都具有相同的体积。三、气体摩尔体积1概念：单位物质的量的气体所占的体积。2符号及单位：符号为Vm，常用单位有L/mol(或Lmol1)和m3/mol(或m3mol1)。3气体摩尔体积的数值。气体摩尔体积的数值决定于气体所处的温度和压强。例如标准状况下，气体摩尔体积约为22.4_Lmol1(较常用)；在25 和101 k
3、Pa的条件下，气体摩尔体积约为24.5 Lmol1。4物质的量(n)、气体体积(V)和气体摩尔体积(Vm)的关系为Vm。四、阿伏加德罗定律内容：同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同的分子数。知识点一气体摩尔体积及相关计算一、气体摩尔体积1气体摩尔体积的适用范围是气态物质。2气体的体积与温度、压强有关，在标准状况下(0、1.01105 Pa)1 mol任何气体的体积约是22.4 L。(标准状况可用STP表示)3“22.4 L”这个数值是近似值，但在计算时就取22.4 Lmol1即可。4气体摩尔体积不仅适用于纯气体，也适用于混合气体。如0.3 mol H2与0.7 mol O2的混合气在标准状
4、况下的体积约为22.4 L。51 mol气体的体积为22.4 L，则它可能处在标准状况下也可能处在非标准状况下。6通常状况下，气体分子之间的距离是其分子直径大小的10倍左右。二、标准状况下的气体摩尔体积及有关计算1标准状况下的气体摩尔体积(1)标准状况是指0 、1.01105 Pa的状况。例如：1 mol H2O在标准状况下的体积是22.4 L是错误的。(2)气体摩尔体积Vm的常用单位是Lmol1。(3)适用于标准状况下任何气体，包括混合气体。(4)并不一定只有在标准状况下1 mol气体的体积才是22.4 L，在非标准状况下，1 mol气体也有可能是22.4 L。2标准状况下气体体积的计算(1
5、)气体的物质的量n(2)气体的摩尔质量MVm22.4 Lmol1(标准状况)(3)气体的分子数NnNANA(4)气体的质量mnMMV1.两种气体体积相同，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，当温度和压强不同时，体积相同的两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。21 mol气体的体积是22.4 L，该气体所处的状态一定是标准状况下吗？提示：不一定，1 mol气体处于高温、高压或低温、低压的情况下，也可能是22.4 L。3标准状况下，1 mol水的体积约为22.4 L，对吗？提示：不对，标准状况下，水是固体，而气体摩尔体积是针对气体而言。4气体
6、微粒之间的距离与温度、压强有何关系？提示：(1)温度一定，增大压强，气体微粒之间的距离减小。反之，压强减小，气体微粒之间的距离增大。(2)压强一定，升高温度，气体微粒之间的距离增大。反之，温度降低，气体微粒之间的距离减小。(3)当温度、压强一定时，不同气态物质微粒之间的距离近似相等，因此，在温度、压强一定时，任何具有相同微粒数目的气体都具有大致相同的体积。例11(双选)下列说法正确的是()A在0 、101 kPa条件下，某气体的体积为22.4 L，则该气体的物质的量约为1 molB1 mol某气体体积为22.4 L，则该气体所处状态为标准状况C1 mol H2和O2的混合气体，在标准状况下体积
7、约为22.4 LD固态CO2又叫干冰，含1 mol CO2的干冰在标准状况下体积必定小于22.4 L思路分析使用“22.4 Lmol1”时应注意：(1)条件：必须为标准状况，因此使用时，一定要看清气体所处的状况。(2)物质状态：必须为气体。如水、酒精、CCl4等物质在标准状况下不是气体。解析选项判断分项解析A()0 、101 kPa为标准状况，22.4 L气体的物质的量约为1 mol，正确B()温度、压强的升高或降低对气体体积影响效果是相反的，1 mol气体体积为22.4 L，该气体并不一定处于标准状况C()气体摩尔体积对混合气体同样适用D()干冰为固态，但是在标准状况下CO2为气体，1 mo
8、l CO2在标准状况下体积约为22.4 L答案AC下列说法正确的是(B)A22.4 L任何气体的物质的量均为1 molB0.2 mol H2和0.8 mol CO2组成的混合物气体在标准状况下的体积约为22.4 LC标准状况下，1 mol任何物质的体积必定是22.4 LD22.4 L CO2和18 g H2O所含的分子数相等解析：没有指明标准状况，A项错误；气体摩尔体积适用于单一气体，也可以是混合物气体，只要符合气体物质的量为1 mol，且为标准状况下，体积就约为22.4 L，B项正确；标准状况下，1 mol任何气体的体积必定是22.4 L，C项错误；18 g H2O是1 mol H2O，但2
9、2.4 L CO2不一定是1 mol，因为其条件不确定，D项错误。例12设NA为阿伏加德罗常数，标准状况下某种O2和N2的混合气体m g含有b个分子，则n g该混合气体在相同状况下所占的体积应是()A. LB. LC. L D. L思路分析气体摩尔体积既适用于单一气体又适用于混合气体。解析方法一：在相同条件下，相同气体的物质的量之比等于质量比，m g混合气体的物质的量为 mol，n(混) mol。故n g混合气体在标准状况下的体积为：Vn(混)22.4 Lmol1，即V L。方法二：n g混合气体的分子数为：Nn g。n g混合气体的物质的量为：n(混) mol。故n g混合气体的体积为：Vn
10、(混)22.4 L/mol L。方法三：混合气体的平均摩尔质量为： gmol1。n g混合气体的物质的量为：n(混) mol。故n g混合气体的体积是：V mol22.4 Lmol1 L。答案A在标准状况下，将1 g H2、11 g CO2和4 g O2混合，该混合气体的体积约为(C)A16.8 L B14 LC19.6 L D8.4 L解析：混合气体的总的物质的量为0.5 mol0.25 mol0.125 mol0.875 mol，标准状况下的体积为0.875 mol22.4 L/mol19.6 L。气体的体积与其种类无关。知识点二阿伏加德罗定律1总结一个口诀阿伏加德罗定律可总结为“四同定律
11、”，即“三同得一同”：在相同温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。2防范三个易错点易错点一适用范围：任何气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。易错点二定律中的同温同压，不一定指在标准状况下；气体摩尔体积为22.4 Lmol1只是一种特殊情况。易错点三定律中包含四同(同温、同压、同体积、同物质的量)，只要其中有任意三个相同，则必有第四个相同，即“三同定一同”；若只有两个相同，则另外两个必定成比例，即“二同定比例”。3掌握三个规律阿伏加德罗定律及推论都可由理想气体状态方程及其变形推出(pVnRT，pVRT，pMRT，其中p压强、V体积、T热力学温度、n物质的量、R气体常数、密度)
12、。由定律可推出：“一连比、三正比、三反比”的规律。规律一一连比同温同压下，同体积的任何气体的质量之比等于其摩尔质量(或相对分子质量)之比，等于其密度之比。即。规律二三正比(1)同温同压下，两气体的体积之比等于其物质的量之比，等于其分子数之比。即T、p相同时，。(2)同温同体积下，两气体的压强之比等于其物质的量之比，等于其分子数之比。即T、V相同时，。(3)同温同压下，两气体的密度之比等于其摩尔质量(或相对分子质量)之比。即T、p相同时，。规律三三反比(1)同温同压同质量下，两气体的体积与其摩尔质量(或相对分子质量)成反比。即T、p、m相同时，。(2)同温同分子数(或等物质的量)下，两气体的压强
13、与其体积成反比。即T、N(或n)相同时，。(3)同温同体积同质量下，两气体的压强与其摩尔质量(或相对分子质量)成反比。即T、V、m相同时，。1.相同体积的两个容器，一个盛放氧气，一个盛放氢气，在同温、同压下，两容器中气体分子的数目有何关系？提示：同温同压下，同体积的不同气体具有相同的粒子数。2相同体积的甲、乙两个容器，甲中盛放1 mol氮气，乙中盛放2 mol氮气，则在相同温度下，甲、乙两容器中压强之比是多少？提示：同温同体积时，气体的压强与其物质的量成正比，故甲、乙两容器中压强之比是12。31 mol氮气和1 mol氧气的体积一定相同吗？提示：不一定。因为不一定在相同条件下(同温同压)。例2
14、在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体，当这两个容器内温度和气体密度相等时，下列说法正确的是()A两种气体的压强相等BO2比O3的质量小C两种气体的分子数目相等D两种气体的氧原子数目相等思路分析解答此类题目时注意两点：(1)阿伏加德罗定律也适用于混合气体。(2)注意分析分子的组成，如Ar为单原子分子，O2为双原子分子，O3为三原子分子。解析体积和密度相等时，O2和O3的质量相同，二者物质的量的关系为n(O2)n(O3)32，所以O2与O3的压强之比为32，分子数目之比为32，但O2与O3所含的氧原子数目相等。答案D(双选)同温同压下两个容积相等的贮气瓶，一个装有NO气体，另一个装有N
15、2和O2的混合气体，两瓶内的气体一定具有相同的(BC)A质量 B原子总数C分子总数 D密度解析：根据阿伏加德罗定律，相同温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。同条件下气体体积的大小只与气体分子数有关，与气体的种类无关，所以两贮气瓶中的气体具有相同的分子数。NO是双原子分子，N2和O2也是双原子分子，所以两瓶气体也具有相同的原子数。而质量和密度与气体的摩尔质量有关，N2和O2混合气体的平均摩尔质量与两者的组成有关，本题中N2与O2的体积比是不确定值，所以质量和密度也就不能确定。1下列叙述正确的是(D)A气体的摩尔体积为22.4 Lmol1B1 mol H2的质量为2 g，它所占的
16、体积是22.4 LC标准状况下，1 mol H2O所占的体积是22.4 LD标准状况下，22.4 L的任何气体的物质的量都约为1 mol解析：在标准状况下，气体的摩尔体积约为22.4 Lmol1，A项没有指明所处的状况，错误；B项没有指明所处的状况，1 mol H2的质量为2 g，但它所占的体积不一定是22.4 L，错误；C项气体摩尔体积仅适用于气体，水在标准状况下不是气体，错误。2下列说法正确的是(B)A在常温、常压下，11.2 L N2含有的分子数为0.5NAB标准状况下，22.4 L H2和O2的混合气体所含分子数为NAC标准状况下，18 g H2O的体积是22.4 LD1 mol SO
17、2的体积是22.4 L解析：常温、常压下的气体摩尔体积大于22.4 L/mol，N2分子数小于0.5NA，A错误；标准状况下，1 mol任何气体的体积都约为22.4 L，其分子数为NA，B正确；标准状况下，H2O为液体，所以C不正确；未指明标准状况，所以D不正确。3下列叙述中，正确的是(B)A1 mol H2的质量只有在标准状况下才约为2 gB在标准状况下，某气体的体积是22.4 L，则可认为该气体的物质的量约是1 molC在20 时，1 mol任何气体的体积总比22.4 L大D1 mol H2和O2的混合气体，在标准状况下的体积大于22.4 L解析：气体的质量只与气体的摩尔质量和气体的物质的
18、量有关，与气体的温度、压强无关，A选项不正确；22.4 Lmol1是在特定条件下的气体摩尔体积，所以在标准状况下，某气体的体积是22.4 L，则可以认为该气体的物质的量约是1 mol，B选项正确；由于气体摩尔体积与气体的温度、压强有关，因此仅温度定，而压强不定，1 mol任何气体的体积自然不能确定，也就是说在20 时，1 mol任何气体的体积可能比22.4 L大，也可能比22.4 L小，还可能等于22.4 L，C选项不正确；在标准状况下，1 mol任何气体(可以是纯净气体，也可以是混合气体)的体积都约是22.4 L，D选项不正确。4三个密闭容器中分别充入N2、H2、O2三种气体，以下各种情况下
19、排序正确的是(B)A当它们的温度和压强均相同时，三种气体的密度：(H2)(N2)(O2)B当它们的温度和密度都相同时，三种气体的压强：p(H2)p(N2)p(O2)C当它们的质量和温度、压强均相同时，三种气体的体积：V(O2)V(N2)V(H2)D当它们的压强和体积、温度均相同时，三种气体的质量：m(H2)m(N2)m(O2)解析：氢气的摩尔质量是2 g/mol，氮气的摩尔质量是28 g/mol，氧气的摩尔质量是32 g/mol，当温度和压强相同时，气体摩尔体积相同，根据知，气体密度与摩尔质量成正比，根据摩尔质量知，三种气体的密度大小顺序是(H2)(N2)p(N2)p(O2)，B正确；根据pV
20、nRTRT得V，当它们的质量、温度和压强均相同时，气体体积与摩尔质量成反比，所以这三种气体体积大小顺序是V(O2)V(N2)V(H2)，C错误；根据pVnRTRT得m，当它们的压强、体积和温度均相同时，气体质量与摩尔质量成正比，所以三种气体的质量大小顺序是m(H2)m(N2)m(O2)，D错误。5(双选)下列说法不正确的是(AC)A22.4 L任何气体的物质的量均为1 molB0.1 mol H2、0.2 mol O2、0.3 mol N2和0.4 mol CO2组成的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 LC14 g一氧化碳一定比20 g氧气的体积小D任何状况下1 mol CO2和18 g
21、 H2O所含的分子数和原子数都相等解析：A项，没有指明气体所处状况，错误；B项，标准状况下，气体的体积仅与气体的物质的量有关，与单一气体还是混合气体无关，只要符合物质的量为1 mol，体积就约为22.4 L，正确；C项，虽然14 g CO比20 g O2的物质的量小，但若在不同条件下，无法判断体积的大小，错误；D项，18 g H2O在任何状况下的物质的量都是1 mol，它与1 mol CO2所含的分子和原子的物质的量都相等。6标准状况下，a g气体A和b g气体B的体积相同，下列叙述正确的是(C)AA和B的原子个数比是11BA和B的密度之比为baCA和B的摩尔质量比是abDA和B的摩尔质量比是ba解析：A项，体积相同，分子数相同无法确定其原子数的关系；B项，体积相同，密度之比等于质量之比ab，C项，体积相同，则物质的量相同、摩尔质量之比等于质量之比ab。7下列情况中，气体分子数不一定相同的是(A)A相同体积的CO和CO2B同温同压下，1 L CO和1 L CO2C常温常压下，1 g CO和1 g N2D在0 时，同压下等体积的CO2和H2解析：因未指明是否为同温同压，所以相同体积的CO和CO2其气体分子数不一定相同。B、D两项中均指明同温、同压、同体积，故分子数一定相同。CO和N2的摩尔质量均为28 gmol1，物质的量相同，分子数也相同。