2018-2019學年高中化學 第一章 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律 第二節(jié) 第2課時《氣體摩爾體積》知識點歸納及例題解析 新人教版必修2.doc

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第2課時　氣體摩爾體積 [學習目標定位]　1.知道決定氣體體積的主要因素，能敘述阿伏加德羅定律的內(nèi)容。2.知道氣體摩爾體積的含義，記住標準狀況下的氣體摩爾體積。3.能進行氣體體積、物質(zhì)的量、微粒數(shù)目之間的換算。 一　決定物質(zhì)體積大小的因素 1.在溫度和壓強一定時，決定物質(zhì)體積大小的主要因素有：微粒的數(shù)目、微粒的大小、微粒間的距離。 2.根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)完成下列填空： 狀態(tài) 物質(zhì) 密度 1 mol該物質(zhì)的質(zhì)量 1 mol該物質(zhì)的體積 結(jié)論 固態(tài) Fe 7.86 gcm－3(20 ℃) 56 g 7.12 cm3 相同條件下1 mol固體、液體的體積差別較大 Al 2.70 gcm－3(20 ℃) 27 g 10 cm3 液態(tài) H2O 0.998 gcm－3(20 ℃) 18 g 18.04 cm3 H2SO4 1.83 gcm－3(20 ℃) 98 g 53.55 cm3 氣態(tài) O2 1.429 gL－1(0 ℃、101 kPa) (標準狀況) 32 g 22.39 L 相同條件下，1 mol 氣體的體積近似相等，在標準狀況下約為22.4 L H2 0.089 9 gL－(0 ℃、101 kPa)1(標準狀況) 2.016 g 22.42 L 3.分析出現(xiàn)上述結(jié)論的原因。 (1)在溫度和壓強一定時，任何1 mol固態(tài)物質(zhì)或液態(tài)物質(zhì)所含微粒數(shù)目相同。微粒之間的距離很小，但微粒的大小不同，所以1 mol固態(tài)物質(zhì)或液態(tài)物質(zhì)的體積往往是不同的。 (2)對氣態(tài)物質(zhì)來說：通常情況下微粒之間的距離要比微粒本身的直徑大很多倍，因此，當微粒數(shù)相同時，氣態(tài)物質(zhì)體積的大小則主要取決于氣體微粒間的距離。 (3)溫度和壓強會較大程度地影響氣體體積，當壓強一定時，升高溫度則微粒之間的距離變大，氣體體積增大。反之，體積縮小(即通常所說的熱脹冷縮)；當溫度一定時增大壓強，微粒之間的距離減小，氣體體積縮小。 (4)在溫度和壓強一定時，微粒間的距離近似相等，因此，在相同溫度和壓強下，任何具有相同微粒數(shù)的氣體都具有大致相同的體積。 歸納總結(jié) 1.物質(zhì)體積大小的影響因素 2.粒子數(shù)目相同物質(zhì)的體積關系 1.同溫同壓下，若兩種氣體所占體積不同，其主要原因是(　　) A.氣體分子的大小不同 B.氣體分子間平均距離不同 C.氣體的物質(zhì)的量不同 D.氣體的摩爾質(zhì)量不同 答案　C 二　氣體摩爾體積 1.氣體摩爾體積是單位物質(zhì)的量的氣體所占的體積，符號是Vm，常用的單位是Lmol－1。標準狀況下，氣體摩爾體積約為22.4 Lmol－1。對于氣體摩爾體積的理解，應注意以下幾點： (1)氣體摩爾體積的適用范圍是氣態(tài)物質(zhì)。在標準狀況下，1 mol 氣體所占的體積約是22.4 L。 (2)氣體的體積與溫度、壓強有關。相同溫度下，單位物質(zhì)的量的氣體壓強越小，氣體體積越大；相同壓強下，單位物質(zhì)的量的氣體溫度越高，氣體體積越大。 (3)氣體摩爾體積不僅適用于純氣體，也適用于混合氣體。如0.3 mol H2與0.7 mol O2的混合氣在標準狀況下的體積約為22.4 L。 (4)1 mol氣體在非標準狀況下的體積，可能是22.4 L，也可能不是22.4 L。 2.標準狀況下，氣體摩爾體積的有關計算 ①氣體的物質(zhì)的量n＝ mol； ②氣體的摩爾質(zhì)量M＝Vmρ＝22.4ρ gmol－1； ③氣體的分子數(shù)N＝nNA＝NA； ④氣體的質(zhì)量m＝nM＝M g。 歸納總結(jié) 1.標準狀況下的氣體摩爾體積 2.計算公式 n＝＝＝(標準狀況) 2.下列敘述正確的是(　　) A.1 mol任何氣體的體積都為22.4 L B.1 mol任何物質(zhì)在標準狀況下所占的體積都為22.4 L C.標準狀況下，1 mol水所占的體積是22.4 L D.標準狀況下，22.4 L任何氣體的物質(zhì)的量都是1 mol 答案　D 解析　A中沒有指明該物質(zhì)所處的狀況，即溫度、壓強，錯誤；B中沒有指明該物質(zhì)的狀態(tài)，錯誤；C中水在標準狀況下不是氣體，錯誤；D中是對氣體摩爾體積概念的應用，正確。 3.設NA代表阿伏加德羅常數(shù)，下列說法正確的是(　　) A.在常溫常壓下，11.2 L Cl2含有的分子數(shù)為 0.5NA B.在常溫常壓下，1 mol氦氣含有的原子數(shù)為NA C.32 g氧氣含原子數(shù)為NA D.NA個O2的質(zhì)量只有在標準狀況下才是32 g 答案　B 解析　在A中，標準狀況下，11.2 L Cl2含有的分子數(shù)為0.5NA，而題中為常溫常壓，故A錯誤；B中氦氣為單原子分子，1 mol氦氣含有原子數(shù)目為NA，B正確；C中O2的摩爾質(zhì)量為32 gmol－1 ，且O2為雙原子分子，所以32 g O2含原子數(shù)為2NA＝2NA，C錯誤；NA個O2的質(zhì)量為32 g，與狀態(tài)無關，與外界條件無關，D錯誤。 理解感悟　在有關阿伏加德羅常數(shù)的正誤判斷題目中，?？疾闃藴薁顩r下的氣體摩爾體積，常見問題如下： (1)忽視外界條件是標準狀況，如常溫常壓下，1 mol H2的體積不是22.4 L。 (2)忽視研究對象是氣體，如標準狀況下H2O、酒精、SO3等不是氣體。 (3)將1 mol氣體的體積與氣體摩爾體積的單位混淆，前者單位為L，后者單位為Lmol－1。 三　阿伏加德羅定律 1.判斷下列說法的正誤，正確的劃“√”，錯誤的劃“” (1)標準狀況下，1 mol任何氣體的體積都約是22.4 L(√) (2)同溫同壓下，1 mol(含有相同的粒子數(shù))任何氣體的體積相同(√) (3)同溫同壓下，相同體積的任何氣體含有相同數(shù)目的分子數(shù)(√) (4)標準狀況下，16 g氧氣與2 g氫氣的體積比是1∶2(√) 2.實驗探究氣體的體積與物質(zhì)的量的關系 (1)下圖為電解水的實驗裝置。圖中A試管中收集到的氣體是H2，B試管中收集到的氣體是O2，二者的體積比是2∶1。 (2)物質(zhì)的量比與氣體體積比的關系 若有1.8 g H2O電解，產(chǎn)生H2的質(zhì)量為0.2 g，物質(zhì)的量為0.1 mol；產(chǎn)生O2的質(zhì)量為1.6 g，物質(zhì)的量為0.05 mol；二者物質(zhì)的量之比為2∶1。 (3)實驗結(jié)論 ①在同溫同壓下，氣體的物質(zhì)的量比等于體積比。 ②在同溫同壓下，1 mol的不同氣體，其體積相同。 歸納總結(jié) 阿伏加德羅定律 (1)阿伏加德羅定律：相同溫度相同壓強下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的粒子(分子)。 (2)相同條件下的氣體，同體積時，分子數(shù)相同；反之，分子數(shù)相同時，體積也相同；氣體的體積比等于分子數(shù)比(或物質(zhì)的量比)。 4.下列說法不正確的有(　　) A.NA個氧分子與NA個氫分子的質(zhì)量比等于16∶1 B.標準狀況下，22.4 L以任意比混合的氫氣和一氧化碳混合物所含原子數(shù)為2NA C.標準狀況下，0.5NA個H2O分子所占體積約為11.2 L D.16 g O2和O3的混合物中共含有NA個氧原子 答案　C 解析　分子數(shù)相同時，質(zhì)量比等于相對分子質(zhì)量比，Mr(O2)∶Mr(H2)＝32∶2＝16∶1，A項對；阿伏加德羅定律也適用于混合氣體，B項中含1 mol分子，所以H2與CO共含2 mol原子，對；C項中H2O不是氣體，錯；D項，O2、O3都是由氧原子組成的，質(zhì)量相同時，必含相同的原子數(shù)，16 g O是1 mol 氧原子，所以D項對。 5.兩個體積相同的密閉容器，一個盛有氯化氫，另一個盛有H2和Cl2的混合氣體，在同溫同壓下，兩個容器內(nèi)的氣體一定具有相同的(　　) ①質(zhì)量?、诿芏取、鄯肿涌倲?shù)?、茉涌倲?shù) A.①② B.②④ C.③④ D.①③ 答案　C 解析　同溫同壓下兩個容器體積相同，則所含的分子數(shù)相同，又因HCl、H2、Cl2都是雙原子分子，故原子總數(shù)也相同，質(zhì)量、密度不一定相同。 6.在體積相同的兩個密閉容器中分別充滿O2、O3氣體，當這兩個容器內(nèi)溫度和氣體密度相等時，下列說法正確的是(　　) A.兩種氣體的物質(zhì)的量相等 B.O2比O3的質(zhì)量小 C.兩種氣體的分子數(shù)目相等 D.兩種氣體的氧原子數(shù)目相等 答案　D 解析　由題意知O2與O3的質(zhì)量相等，所以其物質(zhì)的量之比等于其摩爾質(zhì)量的反比。即： n(O2)∶n(O3)＝M(O3)∶M(O2)＝3∶2，A不對； B項二者的質(zhì)量相等，B不對； C項兩種氣體的分子數(shù)目N(O2)∶N(O3)＝n(O2)∶n(O3)＝3∶2，C不對； D項兩種氣體的氧原子數(shù)目為N(O2)∶N(O3)＝[n(O2)2]∶[n(O3)3]＝6∶6相等，故D對。 1.阿伏加德羅定律可適用于任何氣體(純凈的或是互不反應的混合氣體)，但不適用于液體或固體。 2.同溫、同壓、同體積、同分子數(shù)稱為“四同”，四“同”共同存在，相互制約，只要有三個“同”成立，第四個“同”就必定成立，在實際應用中往往是知道三“同”而求導另一“同”。 3.標準狀況下氣體的摩爾體積是阿伏加德羅定律的特例，與m、N、V之間的換算關系是 n＝＝＝。 1.下列有關氣體體積敘述正確的是(　　) A.一定溫度、壓強下，氣體體積由其分子的大小決定 B.一定溫度、壓強下，氣體體積由其物質(zhì)的量的多少決定 C.氣體摩爾體積是指1 mol任何氣體所占的體積約為22.4 L D.不同的氣體，若體積不等，則它們所含的分子數(shù)一定不等 答案　B 解析　氣體的體積在溫度、壓強一定時，體積與其物質(zhì)的量成正比；當分子數(shù)目相同時，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，所以A、D錯誤，B正確；非標準狀況下氣體摩爾體積不一定為22.4 Lmol－1，C錯誤。 2.下列說法正確的是(　　) A.1 mol任何氣體的體積都約是22.4 L B.20 ℃、1.01105 Pa時，同體積的O2和CO2含有相同數(shù)目的分子數(shù) C.1 mol氣態(tài)物質(zhì)，當體積為22.4 L時，該氣體一定處于標準狀況 D.2 mol任何氣體體積都約為44.8 L 答案　B 解析　A中缺少標準狀況的條件；B中根據(jù)阿伏加德羅定律，同溫同壓下，同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子數(shù)，故B正確；C中，1 mol氣態(tài)物質(zhì)在非標準狀況時，體積也有可能等于22.4 L；D中缺少標準狀況條件。 3.下列關于同溫同壓下的兩種氣體12C18O和14N2的判斷正確的是(　　) A.體積相等時密度相等 B.原子數(shù)相等時具有的中子數(shù)相等 C.體積相等時具有的電子數(shù)相等 D.質(zhì)量相等時具有的質(zhì)子數(shù)相等 答案　C 解析　依據(jù)阿伏加德羅定律：在同溫同壓下的兩種氣體體積相同，分子數(shù)相同，而CO和N2分子所含電子數(shù)相同，C項正確；同溫同壓同體積條件下密度之比等于摩爾質(zhì)量之比，12C18O的摩爾質(zhì)量為30 gmol－1,14N2的摩爾質(zhì)量為28 gmol－1，A項錯誤；1個12C18O分子中所含中子數(shù)為16,1個14N2分子中所含中子數(shù)為14，B項錯誤；12C18O和14N2分子中所含質(zhì)子數(shù)相同，n＝，m相同、M不同，n不同，故等質(zhì)量的兩種氣體所具有的質(zhì)子數(shù)不同，D項錯誤。 4.現(xiàn)有m g某氣體，它由雙原子分子構(gòu)成，它的摩爾質(zhì)量為M gmol－1。若阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，則： (1)該氣體的物質(zhì)的量為 mol。 (2)該氣體所含原子總數(shù)為 個。 (3)該氣體在標準狀況下的體積為 L。 (4)該氣體在標準狀況下的密度為 gL－1。 (5)該氣體一個分子的質(zhì)量為 g。 答案　(1)　(2)　(3)　(4) (5) 解析　(1)由n＝m/M可求。(2)由物質(zhì)的量可求得該氣體的分子數(shù)，進一步可求得原子數(shù)。(3)由V＝nVm可求得該氣體在標準狀況下的體積。(4)由質(zhì)量和已求得的標準狀況下的體積可求得密度，也可以由M＝Vmρ求得密度。(5)由摩爾質(zhì)量為M gmol－1，知每一個分子的質(zhì)量為 g。 5.相同條件下，同質(zhì)量的X、Y兩種氣體，相對分子質(zhì)量分別為A、B；則： (1)X與Y的體積比為 ，分子個數(shù)比為 ，密度比為 。 (2)相同條件下的X、Y兩種氣體體積相同，則X與Y的質(zhì)量比為 ，物質(zhì)的量比為 。 (3)標準狀況下的甲烷和一氧化碳的混合氣體8.96 L，其質(zhì)量為7.60 g，則混合氣體平均相對分子質(zhì)量為 ；混合氣體中甲烷的體積為 ；一氧化碳的質(zhì)量為 。 答案　(1)B∶A　B∶A　A∶B　(2)A∶B　1∶1 (3)19 gmol－1　6.72 L　2.8 g 解析　(1)二者的摩爾質(zhì)量之比為A∶B，等質(zhì)量時物質(zhì)的量之比為B∶A，由阿伏加德羅定律可推出體積之比和分子數(shù)之比均為B∶A，密度之比為A∶B。(2)相同條件下的X、Y兩種氣體體積相同，則X、Y的物質(zhì)的量相同，故質(zhì)量比等于其摩爾質(zhì)量之比A∶B。(3)混合氣體的物質(zhì)的量為＝0.4 mol，＝＝＝19 gmol－1，平均相對分子質(zhì)量為19，設CO的物質(zhì)的量為x，則有：7.60 g＝x28 gmol－1＋(0.4 mol－x)16 gmol－1，求得x＝0.1 mol。n(CH4)＝0.3 mol，V(CH4)＝6.72 L，m(CO)＝0.1 mol28 gmol－1＝2.8 g。