[新教材]新人教版必修1第2章 第3节 课时2 气体摩尔体积学案

课时2气体摩尔体积
发
展目标体系构建
1.根据1 mol常见物质体积的有关
数据推得物质体积的影响因素，并
了解有关规律。

培养学生“证据推
理与科学探究”的核心素养。

2．了解气体摩尔体积的含义和有关
计算，培养学生“宏观辨识与模型
认知”的核心素养。

一、物质体积的影响因素
1．分析数据
1 mol下列物质在一定条件下的体积如下：
(1)0 ℃、101 kPa:H2：22。

4 L，O2：22。

4 L
(2）20 ℃：H2O：18。

0 cm3，H2SO4：53。

6 cm3（3)20 ℃：Fe:7.12 cm3，Al：10。

0 cm3
2．结论
(1)1 mol气体在相同温度和压强下，体积相同；
(2)1 mol固或液体，在相同温度下，体积不相同。

3．物质体积影响因素
4．规律——阿伏加德罗定律
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粒子(分子）。

（1）在同温同压下,1 L O2与1 L O3含有的原子数相同吗?为什么？
［提示］不相同；含有的分子数相同,因O2与O3中原子数不同。

(2）气体分子之间的距离与温度、压强有什么关系？
［答案]温度越高,压强越小，分子之间的距离越大。

二、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，符号为V m。

2．定义式：V m＝V
n，单位：L·mol
－1（或L/mol)和m3·mol－1（或m3/mol）。

3．影响因素:温度越高，V m越大,压强越大，V m越小.
4．数据：（1)标准状况：V m＝22.4 L/mol.
(2）25 ℃，101 kPa：V m＝24。

5 L/mol。

5．适用范围：所有气体，可以是单一气体也可以是混合气体.
气体摩尔体积为22.4 L/mol时一定是标准状况吗？请分析。

[提示]不一定。

因为升高温度，V m增大，增大压强，V m减小，在高于0 ℃和高于101 kPa时，V m也可能为22.4 L/mol.
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1)在相同条件下，1 mol任何物质的体积均相同。

(）（2）在同温同压下，相同体积任何物质含有相同数目的粒子. (）（3）在标准状况下，1 mol任何物质的体积都约为22.4 L。

（）（4）在标准状况下，1 mol H2与1 mol N2、O2混合气体体积均约为22.4 L。

(）[答案］（1)×(2)×（3）×(4)√
2．下列说法中，正确的是(）
A．一定状况下，N2的摩尔体积可能恰好为11。

2 L·mol－1
B．在标准状况下1 mol N2的体积是22。

4 L·mol－1
C．1 mol N2的体积约是22。

4 L，则N2是处于标准状况
D．在标准状况下H2O的摩尔体积约是22。

4 L·mol－1
［答案]A
3．常温下,34.0 g氨气的物质的量是________,标准状况下氨气的体积是________，所含的氨气分子数是________，所含原子数是________.
［解析］根据气体相关计算公式n＝m
M
＝错误!＝错误!（标准状况）可知：
n(NH3)＝错误!＝2.0 mol。

V（NH3)＝n(NH3)·V m＝2。

0 mol×22.4 L·mol－1＝44。

8 L。

N（NH3）＝n（NH3）·N A＝2.0 mol×6。

02×1023 mol－1＝1。

204×1024。

N(原子）＝1.204×1024×4＝4。

816×1024
[答案] 2.0 mol44。

8 L 1.204×1024 4.816×1024
阿伏加德罗定律及推
论
某同学在元旦晚会上表演的化学节目为猜气球—-他先在实验室中用等质量的CH4、CO2、O2、SO2分别吹出四个气球，然后在晚会的现场让同学猜测气球是用哪种气体吹起的。

请探究下列问题：
（1）等质量的CH4、CO2、O2、SO2的物质的量大小顺序为________，含有的分子数大小顺序________。

［答案]CH4＞O2＞CO2＞SO2CH4＞O2＞CO2＞SO2
（2）上述气球A、B、C、D依次相应的吹入的气体是什么？为什么？
［答案]SO2、CO2、O2、CH4，在相同的温度和压强下，SO2、CO2、O2、CH4的物质的量SO2＜CO2＜O2＜CH4故体积SO2＜CO2＜O2＜CH4.
1．阿伏加德罗定律
（1)内容：同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。

（2)适用范围：阿伏加德罗定律及其推论适用于气体,可以是单一气体,也可以是混合气体，对固体和液体不适用。

（3)“三同定一同”规律：同温、同压、同体积、同分子数中只要有“三同”，则必有“第四同”。

2．阿伏加德罗定律三个推论
相同
条件
结论
公式语言叙述
同温
同压
错误!＝错误!＝
错误!
同温同压下，体积比等于物质的量之比，等
于粒子数之比
同温
同压
错误!＝错误!同温同压下，密度比等于摩尔质量之比同温
同容
p1
p2＝错误!＝
错误!
同温同容下，压强比等于物质的量之比，等
于粒子数之比
1．同温同压下,等质量的SO2气体和SO3气体相比较，下列叙述中正确的是（)
A．密度之比为4∶5B．物质的量之比为4∶5
C．体积之比为1∶1 D．原子数之比为3∶4
A［由n＝错误!＝错误!可知，ρ＝错误!＝错误!,在相同条件下气体的相对分子质量之比等于其密度之比，所以两种气体的密度之比为64∶80＝4∶5,A项正确;设气体的质量均为m g，则n(SO2)＝错误!mol，n(SO3）＝错误!mol，所以二者物质的量之比为错误!∶错误!＝80∶64＝5∶4，B项错误；根据V＝n·V m可知，同温同压下,气体的体积之比等于物质的量之比，所以两种气体的体积之比为5∶4，C项错误；根据分子组成可知，两种气体的原子数之比为（5×3）∶(4×4）＝15∶16，D项错误.]
2．在相同温度下，向容积相同的两容器中通入O2和O3，两容器的压强之
比为1∶2，则容器中O2和O3的分子数之比为________,原子数之比为________。

[解析］在同温同容条件下，错误!＝错误!,故O2、O3的分子数之比为1∶2，原子数之比为1×2∶2×3＝1∶3。

［答案］1∶21∶3
气体摩尔体积的理解
与有关计算
判断下列说法是否正确？不正确的说明理由.
(1)在常温常压下,11。

2 L N2含有的分子数为0。

5N A. （）
(2）标准状况下，22。

4 L H2和O2的混合气体所含分子数为N A。

(）(3）标准状况下，18 g H2O的体积是22.4 L。

() （4）0。

5 mol CO2的体积是11.2 L。

(）（5)V m＝22.4 L/mol的气体一定处于标准状况. (）［答案］（1)×常温常压，11.2 L N2的物质的量不是0.5 mol。

(2)√
（3)×标准状况下，H2O为非气态.
(4)×没有指明温度和压强.
(5)×高于0 ℃或高于101 kPa的气体V m也可能为22。

4 L/mol。

1．标准状况下的气体摩尔体积
(1）1个条件:必须为标准状况。

非标准状况下，1 mol气体的体积不一定是22。

4 L。

因此在使用气体摩尔体积时,一定要看清气体所处的状态.
(2）1种状态：必须为气体。

如水、酒精、CCl4等物质在标准状况下不是气体.
(3）2个数据:“1 mol”“约22。

4 L”.
2．气体摩尔体积的有关计算
(1）
（2)气体密度ρ＝错误!
(3）n＝错误!＝错误!＝错误!
3．理解气体摩尔体积注意的问题
(1）气体摩尔体积只适用于气态物质且与气体种类无关,只要温度和压强一定,气体摩尔体积就一定。

(2）同温同压下:任何气体的摩尔体积V m都相同，但不一定等于22.4 L·mol －1。

（3)不能混淆标准状况和常温常压，两者压强相同,但温度不同。

因为温度升高气体分子之间的距离变大，所以常温常压下的气体摩尔体积比标准状况下的气体摩尔体积大。

(4）气体摩尔体积不能理解为体积,体积的单位是L或m3，而气体摩尔体积的单位是L·mol－1或m3·mol－1。

【典例】CO和CO2的混合气体18 g，完全燃烧后测得CO2体积为11。

2 L(标准状况)。

(1）混合气体中CO的质量是________g。

(2）混合气体中CO2在标准状况下的体积是________L。

(3）混合气体在标准状况下的密度是________g·L－1.
（4）混合气体的平均摩尔质量是________g·mol－1。

[解析]CO燃烧发生反应:2CO＋O2错误!2CO2,CO的体积与生成CO2的体积相等，燃烧后CO2的总体积为11.2 L，故18 g CO和CO2的混合气体的总体积为11。

2 L，在标准状况下，18 g CO和CO2的混合气体的物质的量为0。

5 mol，设CO的物质的量为x mol，CO2的物质的量为y mol，则错误!,解得x＝0.25，y ＝0.25。

(1)混合气体中CO的质量＝28 g·mol－1×0.25 mol＝7 g;
（2）故原混合气体中，CO2的体积为0.25 mol×22.4 L·mol－1＝5。

6 L;
（3）原混合气体的密度＝18 g
－1；
11.2 L≈1。

61 g·L
（4)解法一:错误!＝ρ×22。

4 L·mol－1＝1。

61 g·L－1×22.4 L·mol－1≈36 g·mol －1；
解法二:错误!＝错误!＝36 g·mol－1;
解法三：M＝28 g·mol－1×50%＋44 g·mol－1×50％＝36 g·mol－1;
故平均摩尔质量为36 g·mol－1。

［答案］(1)7(2）5。

6(3）1.61(4)36
求解气体摩尔质量“五”方法
(1)根据物质的质量(m)和物质的量（n）：M＝m/n。

(2)根据一定质量（m）的物质中粒子数（N）和阿伏加德罗常数（N A）:M ＝N A·m/N.
(3）根据标准状况下气体的密度ρ: M＝ρ×22。

4（g·mol－1）。

（4)根据同温同压下气体的相对密度（D＝ρ1/ρ2）：M1/M2＝D。

（5）对于混合气体，求其平均摩尔质量，上述计算式仍然成立;还可以用下式计算：M＝M1×a%＋M2×b％＋M3×c％……a%、b％、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数）。

3．N A代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是()
A．在常温常压下，28 g N2与CO混合物气体中所含的分子数目一定为N A B．标准状况下，17 g氨气所含原子数目为N A
C．在常温常压下，11.2 L氮气所含的原子数目为N A
D．通常状况下,N A个CO2分子占有的体积为22。

4 L
A[温度和压强并不能影响气体的质量。

因为N2和CO的摩尔质量相等均
是28 g·mol－1,所以28 g混合气体的物质的量为1 mol，分子数目一定为N A,A正确；17 g NH3的物质的量为1 mol,分子数目一定为N A，原子数目应为4N A，B 错误；常温常压下气体的摩尔体积大于22.4 L·mol－1，则11.2 L N2所含的原子数目小于N A,C错误；N A个CO2分子的物质的量为1 mol，但通常状况不是标准状况，1 mol气体的体积不是22.4 L，D项错误。

]
4．(1）标准状况下，33。

6 L Cl2的物质的量是________mol,16 g O2所占体积是________L；
(2）标准状况下,含有 1 mol Cl2和 1.5 mol O2的混合气体所占体积是________L，该混合气体的平均相对分子质量为________。

［解析］（1）n＝33。

6 L
22.4 L·mol－1
＝1.5 mol,
V(O2)＝错误!×22。

4 L·mol－1＝11。

2 L
（2)V(混）＝1 mol×22。

4 L·mol－1＋1。

5 mol×22。

4 L·mol－1＝56 L
M＝错误!＝47。

6 g·mol－1
［答案]（1)1.511。

2(2)5647.6
1．气体的体积主要是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．①②B．①③C．②③D．②④
C［气体体积大小主要受粒子数和分子之间的距离影响.]
2．1 g 氮气所占有的体积为V L，则氮气的摩尔体积为(）
A．22。

4 L·mol－1B．28V L·mol－1
C．错误!L·mol－1D．错误!L·mol－1
B[氮气的摩尔体积＝V L÷（1 g÷28 g·mol－1)＝28V L·mol－1。

］
3．下列说法正确的是（)
A．22。

4 L任何气体的物质的量均为1 mol
B．0.2 mol H2和0。

8 mol CO2组成的混合气体在标准状况下的体积约为22。

4 L
C．标准状况下,1 mol任何物质的体积必定是22。

4 L
D．22。

4 L CO2和18 g H2O所含的分子数相等
B[没有指明标准状况，A错误;气体摩尔体积既适用于单一气体，也可以是混合气体，只要符合物质的量为1 mol，且为标准状况下,体积就约为22。

4 L，B正确；标准状况下，1 mol任何气体的体积必定是22。

4 L,C错误；18 g H2O 是1 mol H2O，但22。

4 L CO2不一定是1 mol，因为其他条件不确定，D错误。

］4．设N A表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述中正确的是（）
A．常温常压下,11.2 L CO2所含的原子数为1.5N A
B．常温常压下，48 g O3含有的氧原子数为3N A
C．标准状况下，22.4 L H2O所含分子数为N A
D．标准状况下,22。

4 L H2所含原子数为N A
B[常温、常压（非标准状况)下，11.2 L CO2的物质的量不是0.5 mol，所含原子数不是1。

5N A；48 g O3的物质的量为1 mol，所含氧原子数为3N A；标准状况下H2O为液态,不能应用气体摩尔体积计算其物质的量；标准状况下22.4 L H2的物质的量为1 mol,所含氢原子数为2N A.］
5．（1）同温同压下，同体积的氨气和硫化氢（H2S)气体的质量比为________；同质量的氨气和硫化氢气体体积比为________,其中含有的氢原子数目比为________；若二者氢原子数相等，则它们的体积比为________.
(2)在标准状况下，3.36 L CH4气体的物质的量为________,质量为________，含有的原子数为________。

[答案]（1)1∶22∶13∶12∶3
(2)0。

15 mol 2.4 g 4.515×1023或0.75N A。