高一化学第4讲：气体摩尔体积(教师版)

高一化学第4讲：气体摩尔体积（教师版）
气体分子间的引力也不能完全不考虑。

所以1mol 不同气体的分子占有的体积是有差别的，不能绝对地说1mol任何气体的体积正好为22.4L。

（3）适用对象：（1）（2）
二、阿伏加德罗定律
由于在一定温度，一定压强下，气体分子间的平均距离相等，所以同温同压下，气体体积的大小只随分子数的多少而变化，相同体积的气体含有相同的分子数。

1、阿伏加德罗定律：(“四同”定律)
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分子。

可以理解为“三同定一同”，即：对任意两组气体，P、T、V、N(n)四个量中只要有三个量相同，则这两组气体的另一个量也相同。

2、阿伏加德罗定律的推论：
（1）同温同压条件下，不同气体的体积之比等，也等于
设两种气体体积分别为V1、V2；分子数为N1、N2；物质的量分别为n1、n2。

上述推论可表示为：
（2）同温同体积条件下，两种气体的压强之比等于之比，即：同T同V下，上述推论可表示为：
（3）同温同压不同气体的摩尔质量之比等于密度之比。

摩尔质量分别为M1，M2；密度分别ρ1，ρ2。

则：
同T同P下，M1
M2=ρ1
ρ2
=D （D为相对密度）
推导过程：
（4）同温，同压，同体积条件下，不同气体的质量比等于比。

设两种气体质量分别为m1、m2，摩尔质量为M1，M2，同T同P同V下，上述推论可表示为：
三、有关气体摩尔体积的计算
1．物质的量、粒子数、物质的质量、气体体积之间的比较与换算。

以物质的量为核心，各种化学计量之间的换算如下：2．求混合气体的平均式量、各成份的质量、体积。

混合气体的平均式量，等于混合气体中各组成气体的体积分数与该组分气体的式量乘积的总和。

即：平均式量M̅=M1×a%+M2×b%+……
（M1、M2为混合气体中各组分气体的式量，a%、b%为混合气体中各组成气体的体积分数）
3．有关化学方程式的计算
依据阿伏加德罗定律，反应中若有气体参加或生成，化学方程式中相关量不仅代表物质的量，物质的质量，还代表气体体积之间的关系。

例如：
120℃时 2H 2 + O 2 2H 2O
质量： 4g 32g 36g 物质的量： 2mol 1mol 2mol 相同条件下体积：2体积 1体积 2体积 即化学方程式中各物质化学式前的化学计量数之比等于它们的分子个数比，物质的量之比，相同条件下气体的体积之比；所以根据化学方程式反映出的这些量的关系，可以进行多种计算。

为了计算方便，应根据题意选择相关量的单位。

列比例时，不同物质相关的单位可以不同，同一物质的相关单位必须一致。

1、气体摩尔体积的计算。

2、阿伏加德定律及应用
【例1】 设N A 为阿伏加德罗常数的值，如果a g 某气态双原子分子的分子数为p ，则b g 该气体在标准状况下的体积V (L)是( )
A.22.4ap bN A
B.22.4ab pN A
C.22.4N A b bN A
D.22.4pb aN A
[解析] a g 该气态双原子分子的分子数为p ，则b g
该气态双原子分子的分子数为bp
a
，b g该气态双原子分子
的物质的量为bp
aN A(mol)，则b g该气体在标准状况下的体
积为22.4pb
aN A(L)。

[答案] D
[点评]本类计算题往往以物质的量为中心展开，而且一般涉及到两个或三个基本公式联合应用才能解答出
来，故一定要熟知n＝N
N A ＝m
M
＝c×V，并能够熟练使用其
变式。

【例2】下列选项中所涉及的两个量一定相等的是()
A．11.2 L Cl2与4.25 g NH3所含有的原子数
B．18.0 g重水(D2O)与20 g Ne所含有的电子数
C．标准状况下36 g H2O与1.204×1024个O2分子所占的体积
D．等物质的量的Al分别与足量的盐酸、NaOH溶液反应转移的电子数
解析：A项中11.2 L Cl2是什么条件下的体积并未说明，所以无法确定Cl2的物质的量；B项中D2O的相对分子质量为20,18.0 g D2O的物质的量为18.0 g
＝
20.0 g·mol－1 0.9 mol，所含电子数为0.9×10N A＝9N A，而20 g Ne中所含电子数为10N A；C项中两物质的物质的量虽然相等，但在标准状况下状态不同。

答案：D
【例3】在三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体，当它们的温度和密度都相同时，这三种气体的压强(p)从大到小的顺序是()
A．p(Ne)>p(H2)>p(O2) B．p(O2)>p(Ne)>p(H2)
C．p(H2)>p(O2)>p(Ne)
D．p(H2)>p(Ne)>p(O2)
[解析]解法一：根据阿伏加德罗定律的推论可知，当气体的温度和密度都相同时，气体的压强和摩尔质量成反比，因摩尔质量M(H2)<M(Ne)<M(O2)，故有p(H2)>p(Ne)>p(O2)。

解法二：根据气体定律pV＝nRT＝mRT/M，变形为pM＝ρRT。

当它们的温度和密度都相同时，压强(p)与摩尔质量成反比。

已知Ne、H2、O2的摩尔质量依次是20 g/mol、2 g/mol、32 g/mol，故压强(p)从大到小的顺序是p(H2)>p(Ne)>p(O2)。

[答案] D
[点评]阿伏加德罗定律的推论可由气体状态方程和相关概念推导，不必死记。

【例4】(2019·江苏卷)设N A为阿伏加德罗常数的值，
下列叙述正确的是()
A．常温下，1 L 0.1 mol·L－1的NH4NO3溶液中氮原子数为0.2N A
B. 1 mol羟基中电子数为10N A
C．在反应KIO3＋6HI===KI＋3I2＋3H2O中，每生成3 mol I2转移的电子数为6N A
D．常温常压下，22.4 L乙烯中C—H键数为4N A
[解析]本题考查阿伏加德罗常数知识，意在考查考生的综合计算能力。

A项，正确；B项，1 mol羟基中的电子数为9N A，不正确；C项，每生成3 mol I2，转移的电子数为5N A，不正确；D项，常温常压下，22.4 L乙烯中C—H键数小于4N A，不正确。

[答案] A
【例5】设n A为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是()
A．16 g CH4中含有4n A个C—H键
B ．1 mol·L －1NaCl 溶液含有n A 个Na ＋
C ．1 mol Cu 和足量稀硝酸反应产生n A 个NO 分子
D ．常温常压下，22.4 L CO 2中含有n A 个CO 2分子 解析：本题考查阿伏加德罗常数，意在考查考生对有关物质的量的计算能力。

1个CH 4中含有4个C —H
键，则16 g CH 4中的C —H 键数为：16 g 16 g/mol
×4×n A ＝4n A ，A 项正确；由于没有提供1 mol/L NaCl 溶液的体积，则溶液所含Na ＋数目无法确定，B 项错误；根据Cu 与稀硝酸的反应：3Cu ＋8HNO 3===3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O ，
则反应生成的n (NO)＝23n (Cu)，其分子数目为23
n A ，C 项错误；常温常压下气体的摩尔体积不为22.4 L/mol ，因此22.4 L CO 2所含分子数不是n A ，D 项错误。

答案：A
1.下列说法中，正确的是( )
A．硫酸的摩尔质量是98 g
B．1 mol水的质量是18 g·mol－1
C．氯化氢的摩尔质量在数值上等于它的相对分子质量
D．22 g二氧化碳的物质的量是0.5 mol
解析：摩尔质量的单位是g·mol－1，质量的单位是g，故选项A、B都是错误的；氯化氢的摩尔质量，以g·mol －1为单位时，才在数值上等于它的相对分子质量，选项C也是错误的。

答案：D
2．如图所示，两个连通容器用活塞分开，左右两室(体积相同)各充入一定量NO和O2，且恰好使两容器内气体密度相同。

打开活塞，使NO与O2充分反应。

下列判断正确的是(不考虑NO2转化为N2O4)()
A．开始时左右两室分子数相同
B．反应前后NO室压强相同
C．最终容器内密度与原来相同
D．最终容器内无O2存在
解析：由左右两室体积相同，两容器内气体密度相同可知，两容器中气体的质量一定相等，而NO和O2的摩尔质量不相等，故其物质的量不相等，开始时左右两室分子数不相同，故A错误。

由于反应前后NO室的气体物质的量要减小，故压强要减小，B错误。

由于NO 与O2反应，O2过量，故最终容器内有O2存在，D错误。

答案：C
3．用N A表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是()
A．1 mol Na2O2与水完全反应时转移电子的数目为N A
B．标准状况下，22.4 L水中含有水分子的数目为N A
C．将0.1 mol FeCl3水解制成胶体，所得胶体粒子
数为0.1N A
D．1 L 0.1 mol·L－1乙酸中H＋数为0.1 N A
解析：1 mol Na2O2与水完全反应时转移的电子数为N A，A对；标准状况下水为液体，22.4 L水的物质的量不为1 mol，B错；由0.1 mol FeCl3制得的胶体所含胶体粒子数小于0.1N A，C错；乙酸为弱电解质，只能部分电离，1 L 0.1 mol/L乙酸中H＋数小于0.1N A，D错。

答案：A
4．1 g N2中含有x个原子，则阿伏加德罗常数是() A．x/28 mol－1B．x/14 mol－1
C．14x mol－1D．28x mol－1
解析：N2的摩尔质量为28 g/mol,1 g N2的物质的量
＝1/28 mol，N的物质的量为：n(N)为n(N2)＝ 1 g
28 g/mol
＝2n(N2)＝2×1
28mol＝1/14 mol，阿伏加德罗常数为：N A
＝N N
n N ＝x÷1
14mol＝14x mol
－1。

答案：C
5．只给出下列甲中和乙中对应的量，可以组成一个求物质的量的公式的是()
①②③④⑤
甲物质粒
子数
标准状
况下气
体摩尔
体积
固体
体积
非标准
状况下
物质的
质量
溶质质
量分数
乙阿伏加
德
罗常数
标准状
况下
气体体
积
固体
密度
物质的
摩
尔质量
溶液
体积
A．①②B．①②③C．①②④D．①②⑤
解析：①中n＝N
N A
正确；②n＝V
V m
也正确；③中由固
体的ρ和V只能求得固体的质量；④中n＝m
M
正确；⑤由w和V(aq)无法求n，因为n＝cV(aq)。

答案：C
6．(1)0.3 mol NH3分子中所含氢原子数与________个H2O分子中所含氢原子数相等。

(2)含0.4 mol Al3＋的Al2(SO4)3中所含的SO2－4的物质的量是________。

(3)已知16 g A和20 g B恰好完全反应生成0.04 mol C和31.76 g D，则C的摩尔质量为________。

(4)2.3 g Na中含________mol e－，在跟足量水反应中失去________mol e－。

(5)如果a g某气体中含有的分子数为b，则c g该气体在标准状况下的体积是(设N A为阿伏加德罗常数)________。

解析：(1)0.3 mol NH3含氢原子0.9 mol，与0.45 mol
H2O分子所含氢原子数相同，其个数为0.45×6.02×1023＝2.709×1023。

(2)含0.4 mol Al3＋的Al2(SO4)3的物质的量为0.2 mol，含SO2－40.6 mol。

(3)0.04 mol C的质量为16 g＋20 g－31.76 g＝4.24
g，故C的摩尔质量为4.24 g
0.04 mol
＝106 g/mol。

(4)2.3 g Na的物质的量为0.1 mol，含1.1 mol e－，与足量水反应失去0.1 mol e－。

(5)a g气体所占的体积为b
N A×22.4 L，则c g该气体所
占的体积为22.4bc
aN A L。

1．相同条件下，下列各组中分子数相同的是( )
A. 14gN2与32gNO2
B. 34gNH3与4gH2
C. 2LCO2与2LH2O
D.
11.2LCO与0.5molO2
2．在同温同压下，甲容器的H2和乙容器的NH3所含的氢原子个数相等，则这两容器的体积比为( )
A. 3:2
B. 2:3
C. 1:1
D. 3:1
3．150℃时，(NH4)2CO3完全分解，生成的气态混合物其密度是相同条件下H2密度的( )倍
A. 96
B. 48
C. 24
D. 12
4．液态二硫化碳(CS2)能够在氧气中燃烧生成CO2和SO2。

今用0.228gCS2在448mL氧气(标准状况)中完全燃烧，反应后气体混合物在标准状况时的体积是
( )
A. 112mL
B. 224mL
C. 336mL
D. 448mL
5．将①氢气；②氧气；③甲烷三种气体分别盛放在三个容器中，并保持三个容器内气体的温度和密度均相等，这三种气体对容器所施加压强的大小关系是
( )
A. ①>②=③
B. ①<②<③
C. ①>
③>② D. ①<③<②
6．影响一定量气体占有气体大小的主要因素是( )
A. 气体分子的微粒数
B. 微粒本身的大小
C. 微粒的质量
D. 微粒间的平均距离
7．一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出的热量为Q，它所生成的CO2用过量的饱和石灰水完全吸收可得100gCaCO3沉淀，则完全燃烧1mol无水乙醇时放出的热量是( )
A. 0.5Q
B. Q
C. 2Q
D. 5Q
8．在273℃、101kPa下，将1.40gN2、1.60gO2和4.00gAr 混合，该混合气体的体积约为( )
A. 3.36L
B. 6.72L
C. 8.96L
D. 4.48L
一、选择题
1．用N A表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是（）
A．含有N A个氦原子的氦气在标准状况下的体积约为11.2L
B．25℃，1.01×105Pa，64gSO2中含有的原子数为3N A
C．在常温常压下，11.2L Cl2含有的分子数为0.5N A
D．标准状况下，11.2LH2O含有的分子数为0.5N A 2．等物质的量的氢气和氦气在同温同压下具有相等的（）
A．原子数B．密度C．质子数D．质量
3．相同状况下，下列气体所占体积最大的是（）A．80g SO3B．16g O2C．32g H2S D．3g H2
4．下列各物质所含原子数目，按由大到小顺序排列的是（）
①0.5mol NH3②标准状况下22.4L He ③4℃9mL 水④0.2mol H3PO4
A．①④③②B．④③②①
C．②③④①D．①④③②
5．下列说法正确的是（）
A．标准状况下22.4L/mol就是气体摩尔体积
B．非标准状况下，1mol任何气体的体积不可能为22.4L
C．标准状况下22.4L任何物质都含有约6.02×1023个分子
D．1mol H2和O2的混合气体在标准状况下的体积约为22.4L
6．在0℃ 1.01×105 Pa下，有关H2、O2、CH4三种气体的叙述正确的是（）
A．其密度之比等于物质的量之比
B．其密度之比等于摩尔质量之比
C．等质量的三种气体，其体积比等于相对分子质量之比
D．等体积的三种气体，其物质的量之比等于相对分子质量之比
7．A气体的摩尔质量是B气体的n倍，同温同压下，B 气体的质量是同体积空气的m倍，则A的相对分子质量为（）
A．m/n B．29m/n C．29mn D．29n/m
8．24mL H2和O2的混合气体，在一定条件下点燃，反应后剩余3mL气体，则原混合气体中分子个数比为（）
A．1:16 B．16:1 C．17:7 D．5:7
9．在标准状况下①6.72L CH4②3.01×1023个HCl分子③13.6g H2S ④0.2mol NH3, 下列对这四种气体的关系从大到小表达正确的是（）
a．体积②＞③＞①＞④
b．密度②＞③＞④＞①
c．质量②＞③＞①＞④d．氢原子个数①＞③＞④＞②
A．abc B．bcd C．cba D．abcd
10．0.2g H2、8.8g CO2、5.6gCO组成的混合气体，其密度是相同条件下O2的密度的（）
A．0.913倍B．1.852倍C．0.873倍D．1.631倍
11．同温同压下，某瓶充满O2时为116g，充满CO2时为122g，充满气体A时为114g，则A的式量为（）A．60 B．32 C．44 D．28
12．在一定温度和压强下，1体积X2气体与3体积Y2气体化合生成2体积气体化合物，则该化合物的化学式为（）
A．XY3B．XY C．X3Y D．X2Y3
13．混合气体由N2和CH4组成，测得混合气体在标准状况下的密度为0.821g/L，则混合气体中N2和CH4的体积比为（）
A．1:1 B．1:4 C．4:1
D．1:2
14.1mol O2在放电条件下发生下列反应：3O2放电2O3，如有30%O2转化为O3，则放电后混合气体对H2的相对密度是（）
A．16 B．17.8 C．18.4 D．35.6
15．将20.8g两种金属的混合物投入足量的盐酸中，将反应完全后得到氢气11.2L(标准状况)，该混合物的组成可能是（）
A．银和锌B．镁和铜C．铝和镁D．锌和铁
16．将乙烯（C2H4），一氧化碳、氮气三种气体分别盛放在三个容器中，并保持三个容器内气体的温度和质量均相等，这三种气体对容器壁所施压强的大小关系是（）
A．C2H4＞CO＞N2B．C2H4=CO=N2
C．CO＞C2H4＞N2D．N2＞C2H4＞CO
17．在标准状况下，1L的密闭容器中恰好可盛放n个N2分子和m个H2分子组成的混合气体，则阿伏加德罗常数可近似表示为（）
A．22.4(m+n)
B ．22.4×6.02×1023(m+n)
C ．23
1002.6)(4.22⨯+n m D ．m+n 18．二硫化碳（CS 2）能够在氧气中完全燃烧生成CO 2和SO 2，今用0.228g CS 2在448mL O 2（在标准状况下）中完全燃烧，反应后气体混合物在标准状况下的体积是（ ）
A ．112mL
B ．224mL
C ．336mL
D ．448mL
二、填空题
19．阿伏加德罗定律是指：“在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都 。

由阿伏加德罗定律可以推导出：
（1）同温同压下：
a ．同体积的两种气体的质量与式量关系为 。

b ．两种气体的体积与物质的量关系为 。

c ．两种气体等质量时，体积与式量关系为 。

d ．两种气体密度与式量关系 。

（2）同温同体积时，不同压强的任何气体，与其物质的量的关系为。

20．一种不纯的铁，已知它含有铜、铝、钙或镁等一种或几种金属杂质，5.6g这样的铁跟足量的稀H2SO4作用，生成H2 2.24L（标准状况），则此铁块中一定含有的金属杂质是。

21．A、B两种金属元素的相对原子质量之比是8:9，将这两种金属单质按物质的量之比为3:2组成1.26g混合物，跟足量稀H2SO4溶液反应，放也1.334L（标准状况）H2，若这两种金属单质在反应中生成H2的体积相等。

则A的摩尔质量是，B的摩尔质量是。

三、计算题
22．把11体积的H2，5体积氧气和1体积氯气在密闭容器中用电火花点燃，恰好完全反应，所得溶液溶质的质量分数为多少？
23．在标准状况下，H2和O2混合气体A L，引爆冷却到原始状态时，体积减少为B L，则原混合气体中H2占有的体积可能为多少L？。