24秋-25春人教版化學(xué)必修第一冊(cè) 13 第二章 第三節(jié) 第2課時(shí) 氣體摩爾體積

第二章海水中的重要元素——鈉和氯第三節(jié)物質(zhì)的量第2課時(shí)氣體摩爾體積學(xué)習(xí)任務(wù)目標(biāo)1.了解氣體摩爾體積的含義和應(yīng)用，掌握物質(zhì)的量、氣體摩爾體積、氣體體積之間的關(guān)系，提高從數(shù)據(jù)中分析、解決問題的能力。2.能運(yùn)用氣體摩爾體積進(jìn)行簡單計(jì)算，能從問題和假設(shè)出發(fā)，學(xué)會(huì)用氣體摩爾體積解決實(shí)際問題。一、決定物質(zhì)體積大小的因素1.分析數(shù)據(jù)物質(zhì)的量條件物質(zhì)體積1mol0℃、101kPaH222.4LO222.4L20℃H2O18.0cm3H2SO453.6cm3Fe7.12cm3Al10.0cm3結(jié)論：(1)1mol氣體在相同溫度和壓強(qiáng)下，體積相同；在0℃、101kPa(通常稱為標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)約為22.4L。(2)1mol固體或液體在相同溫度下，體積不相同。(3)物質(zhì)體積的大小取決于構(gòu)成這種物質(zhì)的粒子數(shù)目、粒子大小和粒子之間的距離三個(gè)因素。2.等物質(zhì)的量的固體、液體和氣體體積的決定因素物質(zhì)固體、液體氣體粒子之間的距離非常小遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粒子本身的直徑在相同的溫度和壓強(qiáng)下，任何氣體粒子之間的距離相等粒子大小不相等不相等等物質(zhì)的量物質(zhì)的體積的決定因素粒子大小粒子之間的距離二、氣體摩爾體積1.氣體體積規(guī)律(阿伏加德羅定律)在相同的溫度和壓強(qiáng)下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的粒子。2.氣體摩爾體積(1)含義：單位物質(zhì)的量的氣體所占的體積叫做氣體摩爾體積，符號(hào)為Vm。(2)表達(dá)式：Vm＝Vn(3)單位：L/mol(或L·mol－1)和m3/mol(或m3·mol－1)。(4)標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積①標(biāo)準(zhǔn)狀況是指溫度為0℃，壓強(qiáng)為101kPa。②標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氣體摩爾體積約為22.4L·mol－1。氣體摩爾體積的理解與相關(guān)計(jì)算[探究活動(dòng)]燃油對(duì)環(huán)境的危害是全球公認(rèn)的一個(gè)問題。汽車尾氣中含有CO、NO、NO2等有毒氣體，因此汽車尾氣是否達(dá)標(biāo)是衡量汽車性能的重要指標(biāo)之一。活動(dòng)1標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1000L汽車尾氣的物質(zhì)的量約為多少？提示：約為44.6mol?；顒?dòng)2與4.6gNO2中氧原子個(gè)數(shù)相等的CO氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是多少？提示：4.48L。4.6gNO2中氧原子的物質(zhì)的量為4.6g46g·mol－1×2＝0.2mol，因此CO的物質(zhì)的量為0.2mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.2mol×22.4[評(píng)價(jià)活動(dòng)]1.某條件下H2S氣體的體積與質(zhì)量的關(guān)系如圖所示，則該條件下的氣體摩爾體積為()A.22.0L·mol－1 B.22.4L·mol－1C.22.8L·mol－1 D.23.2L·mol－1C解析：27.2gH2S的物質(zhì)的量n＝27.2g34g·mol－1＝0.8mol，則Vm＝2.下列說法正確的是()A.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1mol乙醇的體積是22.4LB.1molH2所占的體積一定是22.4LC.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，6.02×1023個(gè)任何分子所占的體積都約為22.4LD.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，質(zhì)量為28g的CO和N2混合氣體，其體積約為22.4LD解析：標(biāo)準(zhǔn)狀況下，乙醇為液體，1mol乙醇的體積不是22.4L，故A錯(cuò)誤；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1molH2所占的體積一定是22.4L，溫度和壓強(qiáng)未知，1molH2所占的體積不一定是22.4L，故B錯(cuò)誤；在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氣體摩爾體積為22.4L·mol－1，1mol固體、液體的體積不是22.4L，所以在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，6.02×1023個(gè)氣體分子所占的體積約為22.4L，故C錯(cuò)誤；CO與N2的摩爾質(zhì)量均為28g·mol－1，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，28gCO與N2混合氣體的體積約為28g28g·mol－1×22.4L·mol－13.如圖所示為一定量理想氣體壓強(qiáng)與氣體摩爾體積的關(guān)系，下列關(guān)于圖像的分析錯(cuò)誤的是()A.粒子間距：B＜AB.實(shí)現(xiàn)A→B：恒溫加壓C.實(shí)現(xiàn)B→C：恒壓降溫D.一定量的理想氣體，決定氣體摩爾體積的主要因素是粒子間距C解析：恒溫條件下，隨壓強(qiáng)增大，氣體摩爾體積減小，粒子間距離減小，粒子間距：B＜A，故A正確；A、B兩點(diǎn)的溫度相同，壓強(qiáng)：B＞A，所以恒溫加壓可實(shí)現(xiàn)A→B，故B正確；B、C兩點(diǎn)壓強(qiáng)相同，氣體摩爾體積與溫度成正比，所以T1＞T2，溫度：C＞B，恒壓升溫可實(shí)現(xiàn)B→C，故C錯(cuò)誤；一定量的理想氣體，分子數(shù)相同，決定氣體摩爾體積的主要因素是粒子間距，故D正確。使用“22.4L·mol－1”的兩個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)忽視使用條件必須為標(biāo)準(zhǔn)狀況，即0℃，101kPa。(2)忽視使用對(duì)象：氣體，可為單一氣體，也可為混合氣體，切記H2O、SO3、苯、CCl4在標(biāo)準(zhǔn)狀況下均為非氣態(tài)物質(zhì)。阿伏加德羅定律及其應(yīng)用[探究活動(dòng)]某同學(xué)在元旦晚會(huì)上表演的化學(xué)節(jié)目為猜氣球——他先在實(shí)驗(yàn)室中用等質(zhì)量的CH4、CO2、O2、SO2分別吹出四個(gè)氣球，然后在晚會(huì)的現(xiàn)場讓同學(xué)猜測氣球是用哪種氣體吹起的?；顒?dòng)1等質(zhì)量的CH4、CO2、O2、SO2的物質(zhì)的量大小順序如何？含有的分子數(shù)大小順序如何？同種狀況下的體積最小的是哪種氣體？提示：n(CH4)＞n(O2)＞n(CO2)＞n(SO2)；N(CH4)＞N(O2)＞N(CO2)＞N(SO2)；SO2。由n＝mM知，等質(zhì)量的物質(zhì)摩爾質(zhì)量越大，物質(zhì)的量越小，含有的分子數(shù)越少，活動(dòng)2上述氣球A、B、C、D依次相應(yīng)吹入的氣體是什么？為什么？提示：SO2、CO2、O2、CH4，在相同的溫度和壓強(qiáng)下，等質(zhì)量的SO2、CO2、O2、CH4的物質(zhì)的量：n(SO2)＜n(CO2)＜n(O2)＜n(CH4)，故體積：V(SO2)＜V(CO2)＜V(O2)＜V(CH4)。活動(dòng)3上述氣球中氣體的密度最大的是哪一種氣體？由此可以得出什么結(jié)論？提示：四種氣體質(zhì)量相等，但充入SO2的氣球的體積最小，故密度最大。由此得出，在相同的溫度和壓強(qiáng)下，氣體的密度之比等于氣體的摩爾質(zhì)量之比(或相對(duì)分子質(zhì)量之比)?；顒?dòng)4若往上述氣球中通入等物質(zhì)的量的四種氣體，氣球的體積如何？提示：相等。在相同的溫度和壓強(qiáng)下，氣體的物質(zhì)的量相等，氣體的體積相等。[評(píng)價(jià)活動(dòng)]1.同溫同壓下，等質(zhì)量的N2O4和NO2兩種氣體相比較，下列說法正確的是()A.體積之比為2∶1B.分子個(gè)數(shù)之比為1∶1C.原子個(gè)數(shù)之比為1∶1D.氮原子個(gè)數(shù)之比為2∶1C解析：同溫同壓下，氣體的Vm相同，且M(N2O4)＝2M(NO2)，n(N2O4)∶n(NO2)＝192∶146＝1∶2，氣體的Vm相同，由n＝VVm可知，體積之比為1∶2，A錯(cuò)誤；物質(zhì)的量之比為1∶2，則分子數(shù)之比為1∶2，B錯(cuò)誤；分子數(shù)之比為1∶2，則原子數(shù)之比為(1×6)∶(2×3)＝1∶1，C正確；分子數(shù)之比為1∶2，則氮原子個(gè)數(shù)之比為1∶2.下列圖示中，表示在同溫同壓下質(zhì)量之比為1∶4的氫氣與氧氣的混合氣體的是()ABCDB解析：同溫同壓下質(zhì)量之比為1∶4的氫氣與氧氣，其物質(zhì)的量之比＝12∶432＝41，即兩者分子數(shù)之比為4∶1，且氫氣和氧氣都是雙原子分子，3.在通常條件下，分別向三個(gè)氣球(同一規(guī)格，忽略氣球自身的重量)吹入兩種按體積比1∶1混合的氣體，吹出體積相等的①、②、③三個(gè)氣球。下列判斷不正確的是()A.三個(gè)氣球中所含氣體的分子數(shù)相等B.三個(gè)氣球中所含氣體的原子數(shù)不相等C.三個(gè)氣球中氣體分子間的平均距離相等D.三個(gè)氣球放在空氣中，只有一個(gè)往下沉D解析：相同的溫度和壓強(qiáng)下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的粒子，A正確；三個(gè)氣球中有單原子分子、雙原子和多原子分子，分子數(shù)相同，但原子數(shù)不相等，B正確；相同的溫度和壓強(qiáng)下，任何氣體粒子之間的距離可以看成是相等的，C正確；三個(gè)等體積的氣球含有的是兩種按體積比1∶1混合的氣體，M＝m(混)n(混)，②和③的平均摩爾質(zhì)量分別是30g·mol－1和36.5g·mol－1，都大于空氣的摩爾質(zhì)量(29g·mol－1)阿伏加德羅定律三個(gè)推論相同條件結(jié)論公式語言敘述同溫同壓V1V2＝同溫同壓下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比等于粒子數(shù)之比同溫同壓ρ1ρ同溫同壓下，氣體的密度之比等于摩爾質(zhì)量之比同溫同容p1p2＝同溫同容下，氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比等于粒子數(shù)之比課后素養(yǎng)評(píng)價(jià)(十二)知識(shí)點(diǎn)1氣體摩爾體積1.下列關(guān)于決定物質(zhì)體積的因素的說法不正確的是（）A.物質(zhì)的體積取決于粒子數(shù)目、粒子大小和粒子間距B.相同條件下，分子數(shù)相同的任何氣體的體積基本相同C.同溫同壓下，1mol任何物質(zhì)所占有的體積均相同D.等質(zhì)量的H2，壓強(qiáng)越小，溫度越高，氣體所占體積越大C解析：從微觀角度來說，物質(zhì)的體積由粒子數(shù)目、粒子大小和粒子間距決定，A正確；分子數(shù)相同的氣體的物質(zhì)的量相同，則相同條件下體積基本相同，B正確；同溫同壓下，1mol氣態(tài)物質(zhì)所占有的體積大致相同，C錯(cuò)誤；等質(zhì)量的H2，壓強(qiáng)越小，溫度越高，分子間距越大，氣體體積越大，D正確。2.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，由0.5gH2、11gCO2和4gO2組成的混合氣體，其體積約為（）A.8.4L B.11.2LC.14.0L D.16.8LC解析：氣體的總體積＝（0.52＋1144＋432）mol×22.4L·mol－1＝14.03.我國宇航員成功實(shí)現(xiàn)在太空泡茶，茶裝在特制包裝袋中，注水后用加熱器進(jìn)行加熱就可以喝了，但要插上吸管以防止水珠飄起來。下列說法正確的是（）A.宇航員喝茶時(shí)注入的2molH2O的摩爾質(zhì)量是36B.1molH2O的質(zhì)量是18gC.1molH2O含有3mol電子D.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1mol冰水混合物的體積約是22.4LB解析：H2O的摩爾質(zhì)量是18g·mol－1，A錯(cuò)誤；1molH2O的質(zhì)量為1mol×18g·mol－1＝18g，B正確；1個(gè)H2O中含有10個(gè)電子，則1molH2O中含有10mol電子，C錯(cuò)誤；在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，水不是氣態(tài)，因此不能用氣體摩爾體積計(jì)算1mol冰水混合物的體積，D錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)2阿伏加德羅定律4.下列物質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積最大的是（）A.2molN2B.11.2L氫氣C.36g水D.6.02×1023個(gè)氯分子A解析：A項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，2molN2的體積為44.8L；B項(xiàng)，氫氣的體積為11.2L；C項(xiàng)，36g水的體積約為36g1g·mL－1＝36mL；D項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，6.02×1023個(gè)氯分子的物質(zhì)的量為1mol，體積為22.45.同溫同壓下，同體積的甲、乙兩種氣體的質(zhì)量比是17∶14。若乙氣體是CO，則甲氣體是（）A.H2S B.HCl C.NH3 D.Cl2A解析：同溫同壓下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，同體積的甲、乙兩種氣體的物質(zhì)的量相同，質(zhì)量比是17∶14，根據(jù)m＝nM可知，甲與乙的摩爾質(zhì)量之比為17∶14，若乙氣體是CO，則M（甲）∶28g·mol－1＝17∶14，故M（甲）＝34g·mol－1，各選項(xiàng)中只有H2S符合，故選A。6.臭氧的分子式為O3，又稱三原子氧、超氧，因其有類似魚腥味的臭味而得名，在常溫下可以自行還原為O2，密度比O2大，易溶于水，易分解。臭氧作為氧化劑時(shí)，產(chǎn)物沒有污染。關(guān)于O2與O3氣體，下列比值一定為2∶3的是（）A.若兩種氣體所占體積相同，兩種氣體的質(zhì)量之比B.若溫度和壓強(qiáng)相同，兩種氣體的密度之比C.若兩種氣體原子數(shù)相同，兩種氣體的質(zhì)子數(shù)之比D.若兩種氣體的質(zhì)量相同，兩種氣體的分子數(shù)之比B解析：若不在相同條件下，相同體積的兩種氣體的物質(zhì)的量不一定相同，則質(zhì)量比不一定等于2∶3，A錯(cuò)誤；溫度和壓強(qiáng)相同，Vm相同，由ρ＝mV＝MVm可知，兩種氣體的密度之比等于摩爾質(zhì)量之比（即ρ1ρ2＝M1M2），等于2∶3，B正確；兩種氣體都由氧原子組成，則兩種氣體的原子數(shù)相同，兩種氣體的質(zhì)子數(shù)相同，C錯(cuò)誤；兩種氣體的質(zhì)量相同，由n＝mM＝NN7.同溫同壓下，質(zhì)量忽略不計(jì)的兩氣球A和B，分別充入X氣體和Y氣體，且充氣后兩氣球的體積相同。若相同條件下，A氣球放在CO中靜止不動(dòng)，B氣球放在O2中上浮。下列說法正確的是（）A.X氣體的相對(duì)分子質(zhì)量比Y氣體的相對(duì)分子質(zhì)量大B.X可能是N2，Y可能是CH4C.X氣體的密度小于Y氣體的密度D.充氣后A氣球質(zhì)量比B氣球質(zhì)量大B解析：A氣球放在CO中靜止不動(dòng)，B氣球放在O2中上浮，說明X氣體的密度和CO的密度接近，Y的密度小于O2，根據(jù)ρ＝MVm知，同溫同壓下，密度與摩爾質(zhì)量成正比，所以X的相對(duì)分子質(zhì)量與CO的相似，接近28，Y的相對(duì)分子質(zhì)量小于O2，即小于32。通過以上分析知，X的相對(duì)分子質(zhì)量接近CO，Y相對(duì)分子質(zhì)量小于O2，但X氣體的相對(duì)分子質(zhì)量不一定比Y大，故A錯(cuò)誤；N2的相對(duì)分子質(zhì)量為28，CH4的相對(duì)分子質(zhì)量為16，所以X可能是N2，Y可能是CH4，故B正確；X的密度接近CO，但不一定小于Y的密度，故C錯(cuò)誤；相同條件下，等體積的兩種氣體其物質(zhì)的量相等，因?yàn)槠淠栙|(zhì)量相對(duì)大小未知，所以無法確定其質(zhì)量相對(duì)大小，故8."人造空氣"（氧氣與氦氣的混合氣）可用于減輕某些病痛或供深水潛水員使用。標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2L"人造空氣"的質(zhì)量是4.8g，其中氧氣與氦氣的質(zhì)量比是（）A.1∶1 B.2∶1C.1∶4 D.2∶3B解析："人造空氣"的物質(zhì)的量是11.2L÷22.4L·mol－1＝0.5mol，設(shè)氧氣與氦氣的物質(zhì)的量分別是x、y，則x＋y＝0.5mol、32g·mol－1×x＋4g·mol－1×y＝4.8g，解得x＝0.1mol、y＝0.4mol，則二者的質(zhì)量之比是3.2g∶1.6g＝2∶1，B項(xiàng)正確。9.下列兩種氣體的分子數(shù)一定相等的是（）A.質(zhì)量相等、密度不等的O2和COB.等體積等密度的CO和N2C.等溫等體積的O2和N2D.等壓等體積的N2和CO2B解析：O2和CO的摩爾質(zhì)量不相等，質(zhì)量相等時(shí)，根據(jù)n＝mM＝VVm＝NNA可知分子數(shù)不相等，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；體積相等、密度相等的CO和N2的質(zhì)量相等，由于M（CO）＝M（N2），則物質(zhì)的量相等，分子數(shù)相等，故B項(xiàng)正確；根據(jù)pV＝nRT可知，如果壓強(qiáng)不相等，溫度相同，體積相同的O2和N2的物質(zhì)的量不相等，則分子數(shù)不相等，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；如果溫度不同，壓強(qiáng)相同，體積相同的O2和N2的物質(zhì)的量不相等，10.一個(gè)集氣瓶的質(zhì)量為20.0g，在相同狀況下，裝滿O2時(shí)質(zhì)量為21.0g，裝滿A氣體時(shí)質(zhì)量為22.0g，則A氣體的摩爾質(zhì)量為（）A.16g·mol－1 B.32g·mol－1C.64g·mol－1 D.128g·mol－1C解析：已知集氣瓶的質(zhì)量為20.0g，則O2的質(zhì)量為21.0g－20.0g＝1g，則n＝mM＝1g32g·mol－1＝132mol，氣體的體積相同，則氣體的物質(zhì)的量相同，所以A的摩爾質(zhì)量M＝mn＝22.011.（雙選）一個(gè)密閉容器，中間有一可自由滑動(dòng)的隔板（厚度不計(jì)）將容器分成兩部分，當(dāng)左邊充入1molN2，右邊充入一定量的CO時(shí)，隔板處于如圖所示位置（保持溫度不變），下列說法正確的是（）A.右邊與左邊分子數(shù)之比為1∶4B.右側(cè)CO的質(zhì)量為5.6gC.右側(cè)氣體的密度是相同條件下氫氣密度的14倍D.若改變右邊CO的充入量而使隔板處于容器正中間（保持溫度不變），則應(yīng)充入0.2molCOAC解析：左右兩側(cè)氣體溫度、壓強(qiáng)相同，體積之比等于物質(zhì)的量之比，左右體積之比為4∶1，所以右側(cè)氣體的物質(zhì)的量為1mol4＝0.25mol。氣體的分子數(shù)與物質(zhì)的量成正比，則右邊與左邊分子數(shù)之比為1∶4，A正確；右側(cè)CO的質(zhì)量為28g·mol－1×0.25mol＝7g，B錯(cuò)誤；相同條件下氣體的密度之比等于氣體摩爾質(zhì)量之比，所以右側(cè)氣體CO的密度是相同條件下氫氣密度的282＝14倍，C正確；相同條件下氣體體積與物質(zhì)的量成正比，隔板處于容器正中間時(shí)，左右兩側(cè)氣體的物質(zhì)的量相等，則需要充入的CO的物質(zhì)的量為1mol－0.25mol＝0.75mol，12.已知ag氣體X2中含有b個(gè)X原子，那么cg該氣體在0℃、1.01×105Pa條件下的體積是（設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值）（）A.11.2bcaNAL BC.11.2acbNAL DA解析：b個(gè)X原子的物質(zhì)的量為bNAmol－1＝bNAmol，X2的物質(zhì)的量為12×bNAmol，X2的摩爾質(zhì)量為ag12×bNAmol＝2aNAbg·mol－1，cgX2的物質(zhì)的量為cg2aNA13.我國力爭在2030年實(shí)現(xiàn)"