气体摩尔体积 优质课讲课思路

气体摩尔体积
生活经验告诉我们：固体有一定的形状，液体没有固定的形状，但是有固定的体积。

气体没有固定的形状和体积，气体溶液被压缩，而固体和液体不易被压缩。

这是因为气体分子间间距较大，外界条件（如：温度，压强）改变时，很容易引起分子间距的改变而引起体积的改变。

液体和固体相对分子间紧密接触，一般有固定的体积。

气体体积我们不陌生，可是为什么要在中间加上摩尔（mol）二字呢？一个概念的诞生，总是伴随着对事物规律的高度总结。

让我们一起去学习吧~ 首先让我们来锻炼下计算能力，请求出一下物质的体积。

注：固体、液体密度均为室温测定值，气体密度为101kpa，0℃时的测定值。

【问题1】气体的体积由那些因素决定呢？
宏观因素：温度和压强（热胀冷缩，压强越大体积越小）
微观因素：微粒的数目、微粒的大小和微粒之间的距离
由上表计算结果可知，相同微粒个数的气体体积要比固体和液体的体积大很多。

这是为什么呢？主要是因为分子之间的距离很大引起的。

当然，距离大
小是相对的。

相对于距离来讲分子的大小可以忽略，所以是什么气体分子，对气体的体积几乎没有影响。

只要给定了微粒的个数，确定了分子之间的距离，不管是相同气体，不同气体还是混合气体，它们的体积应该是一定的。

（感觉自己总结出来了一条很腻害的规律额…）
只要温度和压强一定，即分子间的距离确定了。

相同微粒个数（同物质的量）的分子所占有的体积是相同的。

其实这就是传说中的阿伏伽德罗定律。

【阿伏伽德罗定律】同温，同压，同气体体积，则同物质的量！我们也可以亲切的称之为“四同定律”。

任意三同可推导出另外一同！
【学科拓展】：阿伏伽德罗定律的伟大之处在于“宏观”确定了“微观”！即同T，同P，同V（宏观）→同n（微观）。

①阿伏伽德罗定律：当T，p一定时V，n成正比，即V∝n
其实其他三同推导另一同也对应着叱咤风云的人物。

②玻义耳定律：当n，T一定时V，p成反比，即V∝（1/p）
③盖-吕萨克定律：当p，n一定时V，T成正比，即V∝T
④查理定律：当n，V一定时T，p成正比，即p∝T
19世纪中叶法国科学家克拉伯龙综合了上述规律提出了一个方程：PV＝nRT（R为理想气体常数，R＝8.31Pa·m3·mol-1·K-1）。

不过当时并未引起人们的重视，直到19世纪末在门捷列夫等科学家的支持和提倡下，人们开始普遍的使用克拉伯龙方程。

突然很想励志一波，又不知道说点什么好。

额…如果你很勤奋，但是现实中你没有那么的出类拔萃，那就继续做一只加油鸭吧！
【气体摩尔体积】一定条件下，单位物质的量的气体所占有的体积。

符号：V m，单位：L/mol（或L·mol-1）
定义式：n m V V ＝
根据P T R V RT PV =→
=n n
因为R 为定值，所以只要温度和压强一定，任何气体的气体摩尔体积（V m ）相同！
【标准状况】简称“标况”（0℃，101kpa ）它将盘你三年。

在标况下，1mol 任何气体的体积为22.4L 。

（标况下，任何气体的气体摩尔体积为22.4L/mol ）emmmmm ，22.4是怎么来的呢？
a
10127331.8m n n KP K
V P T R V RT PV ⨯=→=→
=（R 取R ＝8.31Pa ·m 3·mol -1·K -1） 计算得：Vm=22.4 L/mol
使用注意：①标况 ②标况下（0℃）状态一定要是气体（gas ，gas ，gas ） 【真问题】0℃，101KPa 对应Vm=22.4 L/mol 。

那么当Vm=22.4 L/mol 时，外界条件一定是0℃，101KPa 吗？
标况下，Vm=22.4 L/mol 。

是因为0℃，101KPa 时，确定了气体分子间的距离。

则气体的体积仅由微粒个数决定，与微粒种类无关。

所以Vm 其实是由分子间的间距所决定。

如果温度高一些，压强大一些也有可能使分子间间距与标况下分子间间距相等。

所以当Vm=22.4 L/mol 时，外界条件不一定是0℃，101KPa 。

【夯实基础1】下列说法正确的是( )
A.在标准状况下,1 mol 酒精的体积是22.4 L
B.1 mol 氢气所占的体积一定是22.4 L
C.标准状况下,6.02×1023个水分子所占有的体积约是22.4 L
D.标准状况下,28 g N 2与CO 的混合气体,体积为22.4 L 答案:D
【夯实基础2】下列两种气体的分子数一定相等的是( )
A.体积相等、质量不等的CO 和N 2
B.等温等体积的O 2和N 2
C.等体积等密度的CO 和N 2
D.等压等体积的O 2和N 2 答案:C
【夯实基础3】在一定条件下,某化合物X 受热分解:2X
A↑+2B↑+4C↑,测
得反应后生成的混合气体对H 2的相对密度为11.43,在相同条件下,X 的相对分子质量是
( )
A.11.43
B.22.85
C.80.01
D.160.02 答案:C
RT PM RT V PM RT M PV RT PV ρ=→=→=
→=m
m n
同T ，同P ，R 是定值。

则相对密度21
21M M =
ρρ
【挑战自我1】如果a g 某气体中含b 个分子,则c g 该气体在标准状况下的体积是(N A 为阿伏加德罗常数的值)( )
A.
L B.
L C.
L D.
L
解析:a g 气体含有b 个分子,则c g 气体中含有
个分子,其物质的量为n=
mol,在标准状况下的体积为V=
mol ×22.4 L ·mol-1=
L 。

答案:A
【挑战自我2】同温、同压下,某容器充满O 2质量为116 g,若充满CO 2质量为122 g,现充满某气体质量为114 g,则该气体的相对分子质量为( ) A.28
B.60
C.32
D.44
解析:方法一:按常规思路,设瓶质量为m。

同温、同压下,,因为容器体积不
变,所以有
--,得m=100 g,然后由
-某
,得
M(某)=28 g·mol-1,即相对分子质量为28。

方法二:差量法。

同温、同压下,气体质量之差和相对分子质量之差之间存在着正比关系,因此可以不计算容器的质量,直接由气体质量差和相对分子质量差的正比关系求得。

即:
-----某
M(某)=28 g·mol-1。

方法三:估算法。

由阿伏加德罗定律可知n(O2)=n(CO2)=n(气体),m=n·M,m 与M成正比。

故M(某)<M(O2),M(某)<M(CO2),即M(某)<32 g·mol-1。

答案:A
【挑战自我3】一定量的液态化合物XY2在一定量的O2中恰好完全燃烧,反应方程式为:
XY2(液)+3O2(气)XO2(气)+2YO2(气)
测得生成物的总体积为672 mL,密度为2.56 g·L-1(标准状况)。

则:
(1)反应前O2的体积为mL(标准状况);
(2)化合物XY2的摩尔质量为;
(3)若XY2分子中X、Y两元素的质量比为3∶16,则X、Y分别为、。

解析:根据反应方程式可知该反应是气体体积不变的反应,故反应前O2的体积为
672 mL,即-
-
=0.03 mol,则n(XY2)=n(O2)=0.01 mol,再据质量守恒
得:m(XY2)=m(生成物)-m(O2)=0.672 L×2.56 g·L-1-0.03 mol×32 g·mol-1≈0.76 g,所以M(XY2)==76 g·mol-1,X的相对原子质量为76×=12,即碳,Y的相对原子
质量为76×=32,即硫。

答案:(1)672(2)76 g·mol-1(3)C S
【反馈练习】
1常温、常压下,用等质量的CH4、CO2、O2、SO2四种气体分别吹出四个气球,其中气体为CH4的是()
答案:D
2下列两种气体的分子数一定相等的是()
A.体积相等、质量不等的CO和N2
B.等温等体积的O2和N2
C.等体积等密度的CO和N2
D.等压等体积的O2和N2
答案:C
3下列示意图中,白球代表氢原子,黑球代表氦原子,方框代表容器,容器中间有一个可以上下滑动的隔板(其质量忽略不计)。

其中能表示等质量的氢气与氦气的是
()
答案:A
4下列说法正确的是()
A.在标准状况下,1 mol酒精的体积是22.4 L
B.1 mol氢气所占的体积一定是22.4 L
C.标准状况下,6.02×1023个水分子所占有的体积约是22.4 L
D.标准状况下,28 g N2与CO的混合气体,体积为22.4 L
解析:注意22.4 L所适用的条件——1 mol气体在标准状况下的体积,同时注意CO和N2的摩尔质量相同。

答案:D
5下列说法正确的是()
A.1 mol任何气体的气体摩尔体积都约是22.4 L·mol-1
B.20 ℃、1.0×105 Pa,同体积的O2与CO2含有相同的分子数
C.1 mol气态物质,当体积为22.4 L时,该气体一定处于标准状况
D.2 mol气体的体积约为44.8 L
解析:A项,缺少标准状况的条件;B项,根据阿伏加德罗定律,同温、同压下,同体积的任何气体都含有相同数目的分子,故B项正确;C项,1 mol气态物质在非标准状况时,体积也有可能等于22.4 L;D项缺少标准状况条件。

答案:B
6关于同温、同压下等体积的N2O(气体)和CO2的下列叙述中正确的是()
①质量相同②所含碳原子数与氮原子数相等③所含分子数相等
A.①②③
B.②③
C.①②
D.①③
解析:同温、同压下等体积的两种气体N2O和CO2,其物质的量相等,所含的分子数也相等,二者的摩尔质量均为44 g·mol-1,故二者的质量也相等;由于二者分子中所含的碳原子数与氮原子数不同,故②错误。

答案:D
7由H2、N2和O2组成的混合气体在同温、同压下与CO的密度相同,则该混合气体中H2、N2和O2的体积比为()
A.1∶1∶1
B.2∶1∶13
C.13∶1∶2
D.1∶16∶14
解析:由于M(CO)=M(N2),所以H2、O2的平均摩尔质量为28 g·mol-1。

用十字交叉法易求H2、O2的体积比为2∶13。

答案:B
8(1)现有34 g某气体,摩尔质量为17 g·mol-1,则:
①该气体为mol。

②该气体所含分子数为N A。

③该气体在标准状况下的体积为L。

(2)g H2O中的氧原子数目与标准状况下22.4 L CO2中的氧原子数目相同。

解析:(1)该气体的物质的量为
=2 mol,分子数为2N A,在标准状况下的体积
-
为22.4 L·mol-1×2 mol=44.8 L。

(2)标准状况下22.4 L CO2是1 mol,氧原子的物质的量是2 mol,故水是2 mol,即36 g。

答案:(1)①2②2③44.8(2)36
9标准状况下的甲烷和一氧化碳的混合气体8.96 L,其质量为7.60 g,则混合气体平均相对分子质量为;混合气体中甲烷的体积为;一氧化碳的质量为。

=0.4 mol,=19 g·mol-1,平均解析:混合气体的物质的量为
-
相对分子质量为19,设CO的物质的量为x,则有:
7.60 g=x×28 g·mol-1+(0.4 mol-x)×16 g·mol-1,求得x=0.1 mol。

n(CH4)=0.3 mol,V(CH4)=6.72 L,m(CO)=0.1 mol×28 g·mol-1=2.8 g。

答案:19 g·mol-1 6.72 L 2.8 g
10(1)质量之比为16∶7∶6的三种气体SO2、CO、NO,分子个数之比为;
氧原子个数之比为;相同条件下的体积之比为。

(2)标准状况下,1.7 g NH3的体积为L,它与标准状况下L H2S含有相同数目的氢原子。

(3)某气体氧化物的化学式为RO2,在标准状况下,1.28 g该氧化物的体积为448 mL,则该氧化物的摩尔质量为,R的相对原子质量为。

解析:(1)质量之比为16∶7∶6,说明其物质的量之比为=5∶5∶4,所以其分子数之比为5∶5∶4,氧原子数之比为10∶5∶4,相同条件下的体积之比为5∶5∶4。

(2)1.7 g NH3的物质的量为1.7 g÷17 g·mol-1=0.1 mol,在标准状况下的体积为0.1 mol×22.4 L·mol-1=2.24 L,0.1 mol NH3含有0.3 mol H,与0.15 mol H2S 含有相同数目的氢原子,标准状况下0.15 mol H2S的体积为0.15 mol×22.4 L·mol-1=3.36 L。

(3)在标准状况下,1.28 g该氧化物的体积为448 mL,其物质的量为0.448 L÷22.4 L·mol-1=0.02 mol,摩尔质量为1.28 g÷0.02 mol=64 g·mol-1,R的相对原子质量为64-16×2=32。

答案:(1)5∶5∶410∶5∶45∶5∶4
(2)2.24 3.36
(3)64 g·mol-132。