2022年高一化學(xué) 11第三章 物質(zhì)的量 第三節(jié) 氣體摩爾體積培優(yōu)教案

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1、第三章 2022年高一化學(xué) 11第三章 物質(zhì)的量 第三節(jié) 氣體摩爾體積培優(yōu)教案 （一）網(wǎng)上課堂 1．本講主要內(nèi)容 ①理解氣體摩爾體積的概念。 ②掌握有關(guān)氣體摩爾體積的計(jì)算。 ③通過(guò)氣體摩爾體積的有關(guān)計(jì)算，培養(yǎng)分析、推理、歸納、總結(jié)的能力。 2．學(xué)習(xí)指導(dǎo) （1）1mol任何物質(zhì)的體積為： （V：1mol物質(zhì)的體積，M：物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，ρ：物質(zhì)的密度） 物質(zhì)體積大小取決于構(gòu)成這種物質(zhì)的粒子數(shù)目，粒子的大小，粒子間的距離。當(dāng)粒子數(shù)目一定時(shí)，固態(tài)和液態(tài)物質(zhì)的體積決定于結(jié)構(gòu)粒子的大小，而氣體物質(zhì)體積大小主要決定于氣體分子之間的距離。而氣態(tài)物質(zhì)分子之間的距離，受外界溫度、壓強(qiáng)

2、的影響。 （2）氣體的摩爾體積： 單位物質(zhì)的量氣體所占的體積叫作氣體摩爾體積。符號(hào)為，（V氣體體積，n：氣體的物質(zhì)的量）。常用的單位有：L/mol，m3/mol。 如上所述，氣體的體積受溫度和壓強(qiáng)的影響，不談溫度和壓強(qiáng)，就不能談氣體的體積。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，在0℃，101Kpa下（稱為標(biāo)準(zhǔn)狀況），1mol任何氣體的體積約為22.4L。即在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氣體的摩爾體積約為22.4L/mol。 （3）氣體的體積（V）跟氣體的物質(zhì)的量（n），氣體的質(zhì)量（m）和氣體中的微粒數(shù)目（N）之間的關(guān)系： ÷M ×M ×Vm ÷Vm m n V ×NA ÷NA

3、 N 標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的密度： （4）阿伏加德羅定律： 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氣體的摩爾體積約為22.4L/mol，因此我們可以認(rèn)為22.4L/mol是在特定條件下的氣體摩爾體積。那么在非標(biāo)準(zhǔn)狀況下，如何來(lái)認(rèn)識(shí)氣體的體積、壓強(qiáng)、密度、質(zhì)量與物質(zhì)的量之間的關(guān)系呢？ 相同溫度、相同壓強(qiáng)下，相同體積的氣體中含有相同的分子數(shù)，叫阿伏加德羅定律。阿伏加德羅是意大利物理學(xué)家。我們學(xué)習(xí)的1mol氣體中約含有6.02×1023個(gè)分子，稱其為阿伏加德羅常數(shù)，符號(hào)用NA表示，由阿伏加德羅定律導(dǎo)出如下推論： ①同溫同壓下：氣體體積之比=物質(zhì)的量之比 ②同溫同體積下：氣體壓

4、強(qiáng)之比=物質(zhì)的量之比 ③同溫同壓下：氣體密度之比=摩爾質(zhì)量之比 為了解題的需要，有時(shí)也求混合氣體的平均摩爾質(zhì)量，其計(jì)算方法是： m混：混合氣體總質(zhì)量，n混：混合氣體總物質(zhì)的量，M1M2…Mi混合氣體各成分的摩爾質(zhì)量，x1x2……xi混合氣體各成分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。 3．例題精講 例1：下列說(shuō)法正確的是（ ） A．常溫常壓下，11.2L氯氣所含的原子數(shù)為NA B．常溫常壓下，1mol氦氣含有的核外電子數(shù)為4NA C．17g氨氣所含的電子數(shù)目為10NA D．同溫同壓下，相同體積的任何氣體單質(zhì)所含的原子數(shù)目相同 [解析]：A中常溫常壓下，11.2L氯氣的物質(zhì)的

5、量不是0.5mol，當(dāng)你要使用22.4L/mol時(shí)，要立即想到：必須是標(biāo)準(zhǔn)狀況，否則，1mol氣體的體積很可能不是22.4L了。所以A不正確。B中1mol氦氣中含有的核外電子數(shù)為2NA，B不正確。C中17g氨氣的物質(zhì)的量為1mol，1molNH3所含電子的物質(zhì)的量為10mol，其數(shù)目為10NA，C正確。D中同溫同壓下，相同體積的任何氣體單質(zhì)所含分子的數(shù)目相等，所含原子數(shù)目不一定相同，D不正確。 答案：C 例2：標(biāo)準(zhǔn)狀況下，下列物質(zhì)體積最大的是（ ） A．2gH2 B．20gSO2 C．23gNa

6、 D．160gBr2 [解析]標(biāo)況時(shí)，物質(zhì)體積的大小與物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)，也和物質(zhì)的量多少有關(guān)，A、C、D選項(xiàng)中的物質(zhì)均為1mol，而A是氣體，體積比Na、Br2的大。A、B選項(xiàng)中的H2和SO2標(biāo)況下都是氣體，但SO2是20g，其物質(zhì)的量小于1mol，故體積不如A大，故選A。 答案：A 例3：在同溫同壓下，A容器中盛有H2，B容器中盛有NH3，若使它們所含的原子總數(shù)相等，則這兩個(gè)容器的體積之比是（ ） A．2:1 B．1:2 C．2:3 D．1:3 [解析]據(jù)題意n(A)×2=n(B)×4 ∴，則 答案：A 例4：在標(biāo)準(zhǔn)狀況

7、下，15.0gCO和CO2組成的混合氣體體積為10.08L，在此混合氣體中，CO和CO2的質(zhì)量各是多少？體積又各是多少？ [解析]： 解法（Ⅰ）： M(CO)×n(CO)+M(CO2)×n(CO2)=15.0g n(CO)+n(CO2)= 解之 n(CO)=0.3mol n(CO2)=0.15mol m(CO)=28g/mol×0.3mol=8.4g m(CO2)=44g/mol×0.15mol=6.6g V(CO)=22.4L/mol×0.3mol=6.72L V(C

8、O2)=22.4L/mol×0.15mol=3.36L 解法（Ⅱ）： ∵n混= M混= 同解法（Ⅰ）列出二元一次方程： M(CO)×x(CO)+M(CO2)×x(CO2)=M x(CO)+x(CO2)=1 （x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)） 28g/mol×x(CO)+44g/mol×x(CO2)=33.3g/mol x(CO)+x(CO2)=1 解之 x(CO)=66.7% x(CO2)=33.3% m(CO)=8.4g m(CO2)=6.6g V(CO)=6.72L V(CO2)=3.

9、36L 另解：據(jù)“十字交叉法” M(CO) 28 10.7 33.3 —— = M(CO2) 44 5.3 即： ∴n(CO)=0.45mol=0.3mol n(CO2)=0.45mol=0.15mol m(CO)=8.4g m(CO2)=6.6g V(CO)=6.72L V(CO2)=3.36L （二）網(wǎng)上能力訓(xùn)練題 1．能力訓(xùn)練部分 A．基礎(chǔ)性訓(xùn)練題： 選擇題： 1．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，等質(zhì)量的CO和N2比較，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（

10、 ） A．體積相同 B．密度相同 C．所含質(zhì)子數(shù)相同 D．所含的電子數(shù)不同 2．在一定溫度和壓強(qiáng)下，影響氣體體積大小的主要因素是（ ） A．分子直徑的大小 B．分子間距離的大小 C．分子間引力的大小 D．分子數(shù)目的多少 3．同溫同壓下，等質(zhì)量的SO2和CO2相比較，下列敘述正確的是（ ） ①密度比為16:11 ②分子個(gè)數(shù)比為 11:16 ③體積比為1:1 ④物質(zhì)的量之比為1:1 A．①②

11、③ B．①② C．③④ D．全部 4．在相同溫度下，相同質(zhì)量的下列氣體通入相同容積的容器中，容器內(nèi)壓強(qiáng)最小的是（ ） A．Cl2 B．SO2 C．Ar D．HF 5．a(chǎn)g某氣體中含有分子數(shù)為b，該氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為ρg/L，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為（ ） A． B． C． D． 6．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將2體積O2和3體積

12、N2相混合，所得混合氣體的平均式量為（ ） A．29.6 B．32 C．28 D．無(wú)法計(jì)算 7．在同溫同壓下，相同容積的兩容器甲和乙中分別充滿N2和O2，若已知甲容器中氣體質(zhì)量為ag，則乙容器中氣體質(zhì)量為（ ） A．a(chǎn)g B．a(chǎn)g C．a(chǎn)g D．32ag 8．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，100毫升某種氣體的質(zhì)量是0.179克，則這種氣體的相對(duì)分子質(zhì)量為（ ） A．40.1 B．40.1g C．17.9 D

13、．17.9g 填空： 1．13gA氣體與14gCO所含的分子數(shù)相等，那么1gA氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_(kāi)_______。 2．某氣體與相同狀況下同體積空氣的質(zhì)量比為0.966，該氣體的相對(duì)分子質(zhì)量為_(kāi)_____，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度為_(kāi)_____。 3．標(biāo)況下，O2與CO2的混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為39.2，則混合氣體中O2的體積分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______。 計(jì)算題 1．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，H2和CO的混合氣體共4.48升，測(cè)得其質(zhì)量為4.3克。試計(jì)算H2和CO各多少克？各多少升？ 2．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氫氣和一氧化碳混合氣體密度為1g/L，則該混合氣體中氫氣和一氧化碳的體積比為多少？質(zhì)量比為多

14、少？ B．提高性訓(xùn)練題： 選擇題： 1．下列有關(guān)氣體的敘述中，正確的是（ ） A．一定溫度和壓強(qiáng)下，各種氣態(tài)物質(zhì)的體積的大小，由構(gòu)成氣體的分子大小決定。 B．一定溫度和壓強(qiáng)下，各種氣態(tài)物質(zhì)的體積的大小，由構(gòu)成氣體的分子數(shù)決定。 C．不同的氣體，若體積不同，則它們所含的分子數(shù)也不同。 D．氣體摩爾體積是指1mol任何氣體所占的體積約為22.4L 2．在同溫同壓下，相同質(zhì)量的氣體x和Y，已知Y的體積大于x，則它們摩爾質(zhì)量之間關(guān)系是（ ） A．M(x)>M(Y) B．M(x)

15、 D．無(wú)法確定 3．某溫度下，在體積一定的密閉容器中，適量的NH3（氣）和Cl2（氣）恰好完全反應(yīng)。若反應(yīng)產(chǎn)物只有N2（氣）和NH4Cl（固），則反應(yīng)前后容器中壓強(qiáng)比應(yīng)接近于（ ） A．1:11 B．11:1 C．7:11 D．11:7 4．兩種金屬的混合粉末15.0g，跟足量鹽酸反應(yīng)時(shí)，生成11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氫氣，下列各組金屬能構(gòu)成符合上述條件的混合物的是（ ） A．Mg、Ag B．Cu、Zn C．Al、Fe

16、 D．Mg、Al 5．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，ag氣體x與bg氣體Y的分子數(shù)相同，下列說(shuō)法正確的是（ ） A．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，等質(zhì)量的x和Y體積之比為b:a B．同溫同壓下，氣體x和氣體Y的密度之比為b:a C．25℃時(shí)，1g氣體x和1g氣體Y的分子數(shù)之比為b:a D．同物質(zhì)的量的氣體X和氣體Y的分子數(shù)之比為b:a 6．實(shí)驗(yàn)測(cè)得CO和O2的混合氣體對(duì)H2的相對(duì)密度為14.5，則O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是（ ） A．25.0% B．27.6% C．72.4% D．75.0% 7．某混合氣體中，各組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O2占3

17、2%，N2占28%，CO2占22%，CH4占16%，H2占2%，此混合氣體對(duì)H2的相對(duì)密度是（ ） 電火花 A．32 B．30 C．11.1 D．22.2 8．在臭氧發(fā)生器中裝入氧氣100毫升，經(jīng)反應(yīng)3O2 2O3，最后氣體體積變?yōu)?5毫升（體積均為標(biāo)況下測(cè)得），則混合氣體的密度為（ ） A．1.3g/L B．1.5g/L C．1.7g/L D．2.0g/L 填空題： 1．測(cè)得在CO和CO2的氣體混合物中，碳氧元素的質(zhì)量比為1:2，則CO2所占的質(zhì)量分

18、數(shù)為_(kāi)_____，而CO所占的體積分?jǐn)?shù)為_(kāi)_____。當(dāng)兩種氣體不能同時(shí)存在時(shí)，碳與氧的質(zhì)量比為_(kāi)_____或者_(dá)_____。 2．在150℃時(shí)，碳酸銨完全分解產(chǎn)生的氣態(tài)混合物，其密度是相同條件下氫氣密度的______倍。 3．將乙烯(C2H4)、一氧化碳、氮?dú)馊N氣體分別盛放在3個(gè)容器中，并保持3個(gè)容器內(nèi)氣體的溫度和密度均相等，這三種氣體對(duì)容器壁所施壓強(qiáng)的大小關(guān)系是__________。 計(jì)算題： 1．同溫同壓下，A升甲烷(CH4)與H2的混合氣體恰好與A升O2完全反應(yīng)生成CO2和H2O，則原混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為多少？ 2．A、B兩種金屬元素的相對(duì)原子質(zhì)量之比是8:9。將這

19、兩種金屬單質(zhì)按物質(zhì)的量之比為3:2組成1.26g混合物，跟足量稀硫酸溶液反應(yīng)，放出1.344L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）氫氣。若這兩種金屬單質(zhì)在反應(yīng)中生成氫氣的體積相等。則A、B兩元素的摩爾質(zhì)量是多少？ C．研究性習(xí)題： 已知CO與H2的混合氣體中H2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)35%，求該氣體在標(biāo)況下的密度？ 2．能力訓(xùn)練題點(diǎn)撥與解答 A．基礎(chǔ)性訓(xùn)練題： 選擇題： 1．D ∵M(jìn)(CO)=M(N2)=28g/mol ∴在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，等質(zhì)量的CO與N2，其物質(zhì)的量相等，即n(CO)=n(N2) ∴V(CO)=V(N2)，ρ(CO)=ρ(N2) 從微觀角度來(lái)看CO分子中，質(zhì)子數(shù)=6+8=14，電子

20、數(shù)=6+8=14，同理N2分子中，質(zhì)子數(shù)=7+7=14，電子數(shù)=7+7=14。 ∴D錯(cuò) 2．D 物質(zhì)體積大小取決于構(gòu)成這種物質(zhì)的粒子數(shù)目，粒子的大小，粒子間的距離，在氣體中，分子之間的距離要比分子本身的體積大很多倍，因此，當(dāng)分子數(shù)目相同時(shí)，氣體體積的大小主要決定于氣體分子之間的距離，而不是分子本身體積的大小。而分子間的距離受著外界因素如溫度、壓強(qiáng)的直接影響。所以在一定溫度和壓強(qiáng)下的氣體，其分子間距離幾乎是相等的，其體積的大小主要由分子數(shù)目的多少來(lái)決定。 3．B ∵M(jìn)(SO2)=64g/mol M(CO2)=44g/mol ∴同溫同壓下，等質(zhì)量的SO2和CO2 n(SO2)

21、 n(CO2) ∴ 故選B。 4．A ∵相同溫度下，相同容器中，壓強(qiáng)的大小由所含的分子數(shù)目成正比。而等質(zhì)量的四種其摩爾質(zhì)量越大，分子數(shù)目越少，所產(chǎn)生的壓強(qiáng)越小。故選A。 5．B ∵M(jìn)(x)=，M(x)= ∴ 6．A ∵在標(biāo)準(zhǔn)狀況下， ∴M混=M(O2)×x(O2)+M(N2)×x(N2) =32g/mol×+28g/mol =29.6g/mol ∴Mr混=29.6 7．C ∵在同溫同壓下，，∴同體積的N2和O2，其物質(zhì)的量相等。n(N2)=n(O2)又∵m(N2)=ag ∴m(O2)=n(O2)×M(O2)

22、 8．A ∵在標(biāo)準(zhǔn)狀況下 ∴ ∴M=40.1g/mol 則Mr=40.1 填空題： 1．0.86L 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，14gCO物質(zhì)的量為n(CO)=，據(jù)題意13gA氣體中，∴n(A)=n(CO)=0.5mol ∴V(A)=n(A)×22.4L/mol=0.5mol×22.4L/mol=11.2L ∴1gA氣體所占體積為 2．28 1.25g/L 相同狀況下，同體積的氣體，n1=n2 ∴ ∴ ∴Mr=28 標(biāo)準(zhǔn)狀況下 3．40% 據(jù)十字交叉法 O2 32 4.8

23、 39.2 —— = CO2 44 7.2 ∴ ∴標(biāo)況下 ∴混合氣體中O2的體積分?jǐn)?shù)為 計(jì)算題： 1．本題可有三種解法： 解法（I）：設(shè)H2的質(zhì)量為x，CO的質(zhì)量為y x+y=4.3g x=0.1g V(H2)=1.12L y=4.2g V(CO)=3.36L 解法（Ⅱ）：設(shè)H2的體積為V1，CO的體積為V2 V1+V2=4.48L V1=1.12L m(H2)=0.1g V2=3.36L m(CO)=4.2g

24、解法（Ⅲ）：設(shè)H2的物質(zhì)的量為n1，CO的物質(zhì)的量為n2 n1×22.4L/mol+n2×22.4L/mol=4.48L n1×2g/mol+n2×28g/mol=4.3g n1=0.05mol n2=0.15mol ∴ m(H2)=0.1g V(H2)=1.12L m(CO)=4.2g V(CO)=3.36L 2．解：∵M(jìn)混=ρ×22.4L/mol=1g/L×22.4L/mol=22.4g/mol 利用十字交叉法 H2 2 5.6 22.4 —— = C

25、O 28 20.4 ∴！@ 則 又∵在標(biāo)況下 ∴ 答：混合氣體中，H2和CO的體積比為，質(zhì)量比為。 B．提高性訓(xùn)練題： 選擇題： 1．B 一定溫度和壓強(qiáng)下，各種氣態(tài)物質(zhì)體積的大小由其所含分子數(shù)的多少來(lái)決定。C中沒(méi)有指明“在相同狀況下”。D中應(yīng)是“在標(biāo)準(zhǔn)狀況下”。 2．A 在同溫同壓下，對(duì)于同質(zhì)量的氣體x，Y 又∵V(Y)>V(x) ∴M(x)>M(Y) 故選A。 3．B ∵由題意得：8NH3(氣)+3Cl2(氣)=N2(氣)+6NH4Cl(固) 在一定溫度，一定體積的密閉容器中 而NH4Cl為固體，對(duì)壓強(qiáng)無(wú)影響。

26、 4．A、C 此題生成H2的體積相等，即生成H2的物質(zhì)的量相同 ∴金屬失去電子數(shù)相同，而失去1mole-的不同金屬物質(zhì)的量不同，質(zhì)量也不同。各金屬分別為Na～23g，Mg～12g，Al～9g，Zn～32.5g Fe～28g（Fe～Fe2+）而題中所給，標(biāo)況下生成11.2LH2（0.5molH2，失去1mole-）混合物消耗15g，符合此條件的有A：Mg和Ag，雖然Ag不與酸反但Mg所耗質(zhì)量12g<15g?！嗫梢詽M足條件；C：Al和Fe，也可滿足條件。 5．A、C ∵標(biāo)況下agx與bgY的分子數(shù)相同。 ∴n(x)=n(Y) 即： ∴ A中，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，∵n(x)=n(Y)∴V

27、(x)=V(Y) 又∵質(zhì)量相等 ∴a=b ∴ B中，同溫同壓下， C中，25℃下， D中，同物質(zhì)的量的氣體x、Y， ∴ 6．B ∵M(jìn)混=14.5×2g/mol=29g/mol 設(shè)1mol的混合氣體，O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x ∴ ∴ 7．C 幾種氣體無(wú)論以什么比例混合，其平均相對(duì)分子質(zhì)量必介于最大的相對(duì)分子質(zhì)量和最小的相對(duì)分子質(zhì)量之間。所以，本題所給混合氣體對(duì)H2的相對(duì)密度介于～（即1～22）之間，故C正確。 8．B ∵據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后容器的氣體質(zhì)量不變，為100mlO2的質(zhì)量。則混合氣體的密度為 填空題： 1．61.1% 50% 3:4 3:

28、8 設(shè)CO的質(zhì)量為m，CO2的質(zhì)量為n， ∴ ∴ 又∵ ∴CO所占的體積分?jǐn)?shù)為50% 兩種氣體不能共存時(shí)，一則為CO。C:O=3:4另一則為CO2 C:O=3:8 2．12 ∵(NH4)2CO3（固）2NH3（氣）+CO2（氣）+H2O（氣） 質(zhì)量守恒?！郙混 ∴ 3．C2H4=CO=N2 ∵三個(gè)容器內(nèi)氣體的溫度和密度均相等，三種氣體的摩爾質(zhì)量均為28g/mol，∴單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)相同，三種氣體對(duì)容器壁所施壓強(qiáng)相同。 計(jì)算題： 1．解：∵CH4+2O2CO2+2H2O 2H2+O22H2O n(CH4):n1(O2)=1:2，n(H

29、2):n2(O2)=2:1 即V(CH4):V1(O2)=1:2，V(H2):V2(O2)=2:1 又∵V(CH4)+V(H2)=V(O2)=V1(O2)+V2(O2) ∴2V(CH4)=V(H2) 即V(CH4):V(H2)=1:2 ∴M混=M(CH4)×x1+M(H2)×x2 =16g/mol×+2g/mol× =g/mol=6.67g/mol ∴Mr混=6.67 答：混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為6.67。 2．解：設(shè)n(A)=3x，n(B)=2x M(A)=8y，M(B)=9y ∴A+aH+=Aa++H2↑ 1

30、 3x B+bH+=Bb++H2↑ 1 2x ∵3ax=2bx ∵ 又∵常見(jiàn)金屬化合價(jià)一般小于4 ∴a=2 b=3 ∴+= ∴x=0.01mol ∴n(A)=3x=0.03mol n(B)=2x=0.02mol 又∵M(jìn)(A)×n(A)+M(B)×n(B)=1.26g ∴8y×0.03mol+9y×0.02mol=1.26g ∴y=3g/mol ∴M(A)=8y=24g/mol M(B)=9y=27g/mol 答：A的摩爾質(zhì)量為24g/mol，B的摩爾質(zhì)量為27g/mol。 C．研究性習(xí)題： 解析：此題是質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)的換算。其關(guān)鍵是混合物的摩爾質(zhì)量。 解法（Ⅰ）：設(shè)取1molCO與H2的混合氣體，則 ∴ 解法（Ⅱ）：設(shè)取1LCO與H2的混合氣體，則 ∴.