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邳州市第二中学高中化学必修1课件1-2-2气体摩尔体积


第一章
从实验学化学

第二节

化学计量在实验中的应用(共3课时)

第2课时
气体摩尔体积

新情境·激趣入题

新考题·随堂自测 方法警示探究
新知识·导学探究

新提升·达标作业
新思维·名师讲堂


新情境· 激趣入题

在标准状况下,1mol气体的体积与1只篮球的体积的比 较

在1mol不同的固态物质或液态物质中,虽然含有相同的 粒子数,但由于粒子的大小是不同的,同时在固态物质或液 态物质中粒子之间的距离是很小的,这就使得固态物质或液 态物质的体积主要决定于粒子的大小,所以1mol不同的固态 物质或液态物质的体积是不同的。那么1mol气态物质的体积 是不是也不相同呢?

新知识· 导学探究

●新知导学 1 1.物质体积的大小取决于构成这种物质的 □ _______ 2 _、粒子的大小和□________这三个因素。 3 2.影响气体体积的因素有气体的物质的量、温度和 □ ________。

3.气体摩尔体积是指

4 □

________,符号为

5 □

6 7 ________,常用单位有□________,公式为□________。 8 (4)同温同压下, □ ________的任何气体都含有相同数 目的粒子。

参考答案: 1 2 3 4 □ 粒子数目 □ 粒子之间的距离 □ 压强 □ 单位 物质的量的气体所占的体积 和m /mol(或m · mol )
3 3
-1

5 6 □ Vm □ L/mol(或L· mol 8 ?□相同体积

-1

)

V 7 Vm= □ n

●自主探究 1.决定物质体积大小的因素有哪些?为何在相同的条 件(指温度和压强)下,粒子数相同气体的体积近似相等而固 体、液态却不相等?

提示:有三个因素:物质粒子数多少;粒子大小;粒子 间距。对气态物质而言,分子间距远大于分子直径大小,故 气体体积的大小只决定于分子数的多少和分子间距两个因 素。在相同温度和压强时,气体分子之间的平均距离是相同 的,因而体积也是相同的。而固体和液体物质,其粒子之间 距离非常小,可认为是相同的;在粒子数相同的条件下,体 积只决定于粒子的大小了,而构成不同固体和液体物质的粒 子大小是不同的,所以其体积是不同的。这也是气体摩尔体 积相同的原因。

2.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(阿伏加德罗定律)。由这一结论,你还能推 出哪些结论?

提示:(1)同温同压下,气体的体积之比等于其物质的量 之比,等于粒子数之比。 (2)在同温度、同体积的条件下,气体的压强之比等于其 分子数之比,等于其物质的量之比。

(3)在同温同压下,气体的密度之比等于其摩尔质量之 比。 用公式表示分别是: V1 N1 n1 ①同温同压时, = = ; V2 N2 n2 p1 N1 n1 ②在同温度、同体积的条件下, = = ; p2 N2 n2 ρ 1 M1 ③在同温下, = ρ 2 M2

新思维· 名师讲堂

知识点1

气体摩尔体积

●思维导图

●细品教材 1.物质体积的求算 (1)电解水实验(教材P13科学探究1) ①电解水时生成的H2与O2的体积比约为2:1。 ②电解1.8gH2O,生成H2、O2的量的关系如下表:

物质 质量 物质的量 H2 0.2g 0.1mol

H2和O2的物质的 量之比 2:1

③实验结论:在同温、同压下,H2和O2的体积之比等于 它们的物质的量之比,也可理解成在相同温度和压强下, 1mol O2和1mol H2的体积相同。

(2)不同物质的体积计算(教材P13科学探究2) ①0℃、101kPa(标准状况)时,O2和H2的密度与体积 物质 O2 H2 密度/g· -1 L 1.429 0.0899 1mol物质的体积/L 32g÷ 1.429g/L=22.4 L 2g÷ 0.0899g/L=22.2 L

②20℃时,几种固体和液体的密度与体积 物质 Fe Al H2 O H2SO4 密度/g· -3 cm 7.86 2.70 0.998 1.83 1mol物质的体积/cm3 7.12 cm3 10.00 cm3 18.04 cm3 53.55 cm3

③相关结论 a.相同条件下,1mol O2和1mol H2的体积近似相同。 b.相同条件下,1mol固体和1mol液体的体积不同。 c.相同条件下,1mol气体的体积要大于1mol固体或液 体的体积。

2.决定物质体积大小的因素 (1)粒子数目、粒子的大小、粒子之间的距离是决定物质 体积大小的三个因素。 (2)1mol任何物质的粒子数均为6.02×1023个,此时, 1mol物质体积的大小取决于构成物质的粒子的大小和粒子之 间的距离:

①固态物质或液态物质的体积取决于粒子的大小。 ②气态物质的体积取决于气态粒子之间的距离。 (3)在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有 相同数目的粒子。

3.气体摩尔体积 (1)定义:单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔 体积。 (2)符号:Vm。 (3)单位:L/mol(或L· -1)和m3/mol(或m3· -1)。 mol mol V (4)公式:Vm= n 。

(5)影响因素:Vm受温度、压强的影响,即温度和压强 不同时,Vm不同。 (6)特例:在0℃、101kPa(标准状况)的条件下,Vm约为 22.4 L· -1。 mol

(7)相关理解 ①描述对象是气态物质。 ②衡量标准是1mol气体,既可以是纯净气体,也可以是 混合气体。 ③不同温度和压强下,气体摩尔体积的数值不同,如在 25℃、101kPa时,Vm=24.5 L· mol 1。因此在讨论气体摩尔 体积时,必须注明气体的状态。


④标准状况下,22.4 L· mol 1是一个近似值。 ⑤物质的量、质量不受任何条件影响。如任何条件下, 2g H2的物质的量必定是1mol,所含分子数为NA。1mol H2在 任何条件下,其质量为2g,所含分子数为NA。



●典例剖析 【例1】 正确的是( 电解 已知2H2O===== 2H2↑+O2↑,下列说法中不 )

A.相同条件下,H2O电解产物H2和O2的物质的量之比 为2:1 B.相同条件下,H2O电解产物H2和O2的质量之比为2:1

C.相同条件下,1mol H2与1mol O2的体积相同 D.相同条件下,1mol H2与1mol O2的质量不相同

【解析】

根据H2O电解的化学方程式,每消耗2mol H2(4g)和1mol O2(32g),相同条件

H2O(即36g),生成2mol

下,生成的H2和O2的体积比为2:1。

【答案】

B

【例2】

(2011· 海南海口摸底)下列有关气体摩尔体积 )

的说法中正确的是(

A.在标准状况下,0.5mol任何气体的体积都必定是11.2 L B.在标准状况下,1mol任何物质的体积都约是22.4 L C.常温常压下,1mol任何气体的体积都约是22.4 L D.在标准状况下,0.5mol CO2所占有的体积约是11.2 L

【解析】

对于气体来讲,其体积与温度、压强有关,

标准状况下,1mol任何气体的体积都约是22.4 L,故A、C两 项不正确。而固体与液体的体积主要决定于微粒体积的大 小,故B项不正确。

【答案】

D

【指点迷津】

①气体摩尔体积的适用范围是气态物 H2 与

质,可以是单一气体,也可以是混合气体,如0.2mol 0.8mol O2的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L。

②气体的体积与温度和压强有关。相同温度下,单位物 质的量的气体压强越小,气体体积越大;相同压强下,单位 物质的量的气体温度越高,气体体积越大。

③在标准状况下,只有1mol气体所占有的体积才约为 22.4 L;1mol液态或固态物质所占有的体积远小于22.4 L。 ④在标准状况下,气体摩尔体积为22.4 L· -1,当气体 mol 摩尔体积不为22.4 L· -1时,一定是非标准状况;而气体摩 mol 尔体积等于22.4 L· -1时,不一定是标准状况。 mol

●活学巧练 1.(2011· 吉林长春外国语学校高一月考)下列有关气体 摩尔体积的描述中正确的是( )

A.单位物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积 B.通常状况下的气体摩尔体积约为22.4 L C.标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L D.相同物质的量的气体摩尔体积也相同

【答案】

A

【点拨】

B、C中应为在标准状况下的气体摩尔体积

约为22.4L· -1。D应加在相同的条件下。 mol

2.(2011· 云南昆明一中高一期末)下列气体中体积最大 的是( )

A.22.4L H2 B.含3.01×1023个分子的Cl2 C.10g NH3 D.无法确定

【答案】

D

【点拨】

因为不知道三种气体所处的状况,故无法判

断它们体积的大小。

知识点2

有关气体摩尔体积的计算

●思维导图 1.有关气体摩尔体积的计算

2.阿伏加德罗定律及其推论是什么?

●细品教材 1.关于气体摩尔体积的计算 (1)已知标准状况下气体体积(V),求气体物质的量(n): V n= mol-1 -1,反之V=n×22.4L· 22.4 L· mol 请注意:①气体摩尔体积只适用于气体。②许多场合比 较气体的有关问题,必须在同温、同压下才有意义。

(2)已知气体的质量(m),求标准状况下气体的体积(V): m VM -1 V=M×22.4L· mol ,反之m= - 22.4 L· mol 1 (3)已知气体摩尔质量(M),求气体在标准状况下的密度 (ρ): m M M ρ= V = = , Vm 22.4 L· -1 mol 反之M=ρ· 22.4L· -1 mol ρ A MA (4)气体的相对密度:D= = ρ B MB

2.阿伏加德罗定律及其推论 (1)阿伏加德罗定律 同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的粒 子。 对阿伏加德罗定律的理解要明确两点: ①阿伏加德罗定律仅适用于气体,可以是单一气体,也 可以是混合气体。

②阿伏加德罗定律的条件是三个“同”,只有在同温、 同压、同体积的条件下,才有分子数相等这一结论。(三同定 一同)

(2)阿伏加德罗定律推论 ①同温、同压下,两种气体的体积比等于物质的量之 比,也等于其分子数之比:V1/V2=n1/n2=N1/N2 ②同温、同压下,两种气体的密度比等于摩尔质量之 比:ρ1/ρ2=M1/M2 ③同温、同体积的两种气体的压强比等于物质的量之 比:p1/p2=n1/n2

④同温、同压、同体积下,两种气体的质量比等于摩尔 质量之比:m1/m2=M1/M2 ⑤同温、同压、同质量下,两种气体的体积与其摩尔质 量成反比:V1/V2=M2/M1

特别提醒:(1)阿伏加德罗定律的适用条件不仅仅是标准 状况,也可以是其他温度和压强条件下,只要物质的存在状 态是气态即可。 (2)阿伏加德罗定律的推论不必死记公式,可通过阿伏加 德罗定律或公式pV=nRT进行推导,在理解基础上记忆。

●典例剖析 【例3】 如果ag某气体中含有的分子数为b,则cg该气 ) 22.4ab B. L cNA 22.4bc D. L aNA

体在标准状况下的体积是( 22.4b A. L acNA 22.4ac C. L bNA

【解析】

该题主要考查气体摩尔体积、质量、分子

数、体积之间的换算关系。

【答案】

D

【例4】

某容器充满O2时质量为116g,充满CO2时质

量为122g,若充满某气体时质量为114g,则该气体的相对分 子质量为( A.28 C.32 ) B.60 D.44

【解析】

方法一:设容器质量为m,某气体的摩尔质

量为M。根据阿伏加德罗定律推论,同温、同压下,相同体 积的气体其物质的量相等。 116 g-m 122 g-m - = - ,解得m=100g。 32 g· mol 1 44 g· mol 1 116 g-100 g 114 g-100 g 然后再建立方程: = M 32 g· -1 mol

122 g-100 g 114 g-100 g 或 = - M 44 g· mol 1 解得:M=28g· -1。 mol 方法二:利用差量法计算。根据同温、同压、同体积 下,气体质量之差和相对分子质量之差存在正比关系,可 得:

122 g-116 g 122 g-114 g - - = - 44 g· mol 1-32 g· mol 1 44 g· mol 1-M 解得M=28g· -1 mol

【答案】

A

●活学巧练 3.(2011· 陕西宝鸡检测)下列示意图中,白球代表氢原 子,黑球代表氦原子,方框代表一个温度恒定的容器,容器 中间有一个可以上下滑动的隔板(其质量忽略不计)。其中能 表示氢气和氦气的是( )

【答案】

A

【点拨】

①氦是单原子分子;②同温同压下,相同

体积的任何气体都会有相同数目的分子。 氦是单原子分子,H2是双原子分子,B项不正确。由于 容器中的隔板可以上下移动,因此上下两个空间的压强是 相同的,同时上下方的温度又恒定,根据阿伏加德罗定律 V上 的推论,气体体积之比等于物质的量之比,A项中, = V下

n上 V上 n上 V上 ,A项正确;C项中 ≠ ,C项错误;D项中, n下 V下 n下 V下 n上 ≠ ,D项错误。 n下

4.在标准状况下,CO和CO2的混合气体共39.2L,质量 为61g。则两种气体的物质的量之和为________mol,其中 CO2为________mol,CO占总体积的________%。

【答案】

1.75 0.75 57.1

【点拨】

(1)任何气体在标准状况下的摩尔体积都是

22.4L/mol,所以,题中两气体的物质的量之和为: 39.2 L =1.75mol。 22.4 L/mol (2)设混合气体中CO物质的量为x,CO2物质的量为y, 则有x+y=1.75mol,28g· mol 1x+44g· mol 1y=61g· mol 1, 解得:x=1mol,y=0.75mol。
- - -

(3)CO的体积分数即为物质的量分数,即: 1 ×100%=57.1%。 1.75

新考题· 随堂自测

1.(2011· 黑龙江拜泉高一期末)下列有关气体的体积叙 述正确的是( )

A.1mol任何气体的体积都约为22.4L B.非标准状况下,1mol任何气体的体积都不可能为 22.4L

C.标准状况下,1mol H2和1mol H2O所占的体积都约 为22.4L D.在温度和压强相同的状况下,相同质量的一氧化碳 和氮气体积相同

【答案】

D

【点拨】

在标准状况下,1mol任何气体的体积约为

22.4L,但是在非标准状况下,1mol气体的体积也可能为 22.4L,故A、B两项错误;标准状况下H2O是液体,C选项 错误。

2.(2011· 福建闽江学院附中上学期期中考试)气体的体 积主要由以下什么因素决定的( ①气体分子的直径 ②气体物质的量的多少 ③气体分子间的平均距离 ④气体分子的相对分子质量 A.①② C.②③ B.①③ D.②④ )

【答案】

C

【点拨】

气体的体积主要决定于气体分子数的多少和

分子间的平均距离两个因素。故选项C正确。

3.(2012· 试题调研)在标准状况下,容积为1L的密闭容 器中刚好可以盛放a个N2分子和b个H2分子组成的混合气体, 则阿伏加德罗常数的近似值可以表示为( A.a+b 22.4?a+b? C. 6.02×1023 B.22.4(a+b) D.22.4(a+b)×6.02×1023 )

【答案】

B

【点拨】

1 在标准状况下,1L N2和H2的物质的量为 22.4 NA

a+b 1 mol,含有a个N2分子和b个H2分子可列式: = NA 22.4 =22.4(a+b)。

4.(2011· 四川成都石室中学上学期期中考试)在下列条 件下,两瓶气体所含的原子数一定相等的是( A.具有同压强、同体积的N2O和CO2 B.具有同温度、同体积的CO和N2 C.具有同体积、同密度的SO2和NO2 D.具有同质量、不同密度的O2和O3 )

【答案】

D

【点拨】

A中缺少同温的条件,B中缺少同压的条

件,C中同体积,同密度的SO2和NO2的质量相同,但物质的 量不同,故所含原子数一定不相等,D中同质量的O2和O3, 虽密度不同,但所含氧原子的物质的量相等,故原子数一定 相等。

5.(2011· 乌鲁木齐市第八中学第一学期期中)若50滴水 正好是mmL,水在该条件下密度为1g/mL。则1滴水所含的 分子数是( )
23

A.m×50×18×6.02×10 18m C. ×6.02×1023 50

m B. ×6.02×1023 50×18 18×50×m D. 6.02×1023

【答案】

B

6.(2011· 山东临沂检测)下列说法正确的是(

)

A.同温、同压下,相同质量的气体都占有相同的体积 B.同温、同压下,相同体积的气体都含有相同数目的 分子 C.在标准状况下,1mol任何物质的体积均约是22.4L D.1mol某气体的体积约为22.4L,该气体所处的状况一 定是标准状况

【答案】

B

【点拨】

同温、同压下,质量相同的不同气体物质的

量不一定相同,所以不一定占有相同的体积,故A项错误; 由阿伏加德罗定律知,B项正确;水在标准状况下不是气 体,体积也不为22.4L,故C项错误;1mol某气体若处于高 温、高压或低温、低压的情况下,气体体积也可能约为 22.4L,故D项错误。


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