2023年高中化學(xué)第1章認(rèn)識化學(xué)科學(xué)第3節(jié)第2課時氣體摩爾體積學(xué)案魯科版必修1

2019年高中化學(xué)第1章認(rèn)識化學(xué)科學(xué)第3節(jié)第2課時氣體摩爾體積學(xué)案魯科版必修1PAGEPAGE28第2課時氣體摩爾體積[核心素養(yǎng)開展目標(biāo)]1.能從宏觀和微觀相結(jié)合的角度理解影響物質(zhì)體積大小的因素，知道氣體摩爾體積的含義，能表達阿伏加德羅定律的內(nèi)容。2.能基于物質(zhì)的量認(rèn)識物質(zhì)的組成及變化，建立n、m、Vm之間計算的模型，熟悉阿伏加德羅定律的應(yīng)用。一、氣體摩爾體積1.決定物質(zhì)體積大小的因素(1)物質(zhì)體積大小的影響因素(2)粒子數(shù)目相同的物質(zhì)的體積關(guān)系2.氣體摩爾體積(1)標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積Vm＝22.4L·mol－1，那么Vm＝22.4L·mol－1時一定是標(biāo)準(zhǔn)狀況下嗎？提示不一定，同時改變溫度和壓強，氣體摩爾體積Vm仍可能保持不變，如升高溫度的同時增加壓強。(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.2molH2與0.8molO2的混合氣體的體積也是22.4L嗎？提示是，氣體摩爾體積的適用范圍是氣體，可以是單一氣體，也可以是混合氣體。標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積3.標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積的計算(1)計算關(guān)系①氣體的物質(zhì)的量n＝eq\f(V,22.4)mol；②氣體的摩爾質(zhì)量M＝Vm·ρ＝22.4ρg·mol－1；③氣體的分子數(shù)N＝n·NA＝eq\f(V,22.4)·NA；④氣體的質(zhì)量m＝n·M＝eq\f(V,22.4)·Mg。(2)計算填空34.0g氨氣的物質(zhì)的量是________，標(biāo)準(zhǔn)狀況下氨氣的體積是________，所含的氨氣分子數(shù)是________。答案2.0mol44.8L1.204×1024解析根據(jù)氣體相關(guān)計算公式n＝eq\f(m,M)＝eq\f(N,NA)＝eq\f(V,Vm)(標(biāo)準(zhǔn)狀況)可知：n(NH3)＝eq\f(34.0g,17g·mol－1)＝2.0mol。V(NH3)＝n(NH3)·Vm＝2.0mol×22.4L·mol－1＝44.8L。N(NH3)＝n(NH3)·NA＝2.0mol×6.02×1023mol－1＝1.204×1024。相關(guān)鏈接數(shù)據(jù)分析與探究(1)分析表格中的有關(guān)數(shù)據(jù)：狀態(tài)物質(zhì)密度1mol該物質(zhì)的質(zhì)量1mol該物質(zhì)的體積結(jié)論固態(tài)Fe7.86g·cm－3(20℃)56g7.12cm3相同條件下1mol固體、液體的體積差異較大Al2.70g·cm－3(20℃)27g10cm3液態(tài)H2O0.998g·cm－3(20℃)18g18.04cm3H2SO41.83g·cm－3(20℃)98g53.55cm3氣態(tài)O21.429g·L－1(0℃、101kPa)(標(biāo)準(zhǔn)狀況)32g22.39L相同條件下，1mol氣體的體積近似相等，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下約為22.4LH20.0899g·L－1(0℃、101kPa)(標(biāo)準(zhǔn)狀況)2.016g22.42L(2)分析解釋上述結(jié)論：①在溫度和壓強一定時，任何1mol固態(tài)物質(zhì)或液態(tài)物質(zhì)所含粒子數(shù)目相同。粒子之間的距離很小，但因為粒子的大小不同，所以1mol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：通常情況下粒子之間的距離要比粒子本身的直徑大很多倍，當(dāng)粒子數(shù)相同時，氣態(tài)物質(zhì)體積的大小那么主要取決于氣體粒子間的距離。③在溫度和壓強一定時，氣體粒子間的距離近似相等，在相同溫度和壓強下，任何具有相同粒子數(shù)的氣體都具有大致相同的體積。二、阿伏加德羅定律1.定律內(nèi)容同溫同壓下，相同體積的任何氣體都含有相同的分子數(shù)。2.特別提示(1)阿伏加德羅定律適用于任何氣體，包括混合氣體，不適用于非氣體。(2)同溫、同壓、同體積、同分子數(shù)，共同存在，相互制約，且“三同定一同〞。(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積是阿伏加德羅定律的一個特例。3.有關(guān)推論(1)同溫同壓下，氣體的體積之比等于其物質(zhì)的量之比。(2)同溫同體積時，氣體的壓強之比等于其物質(zhì)的量之比。(3)同溫同壓下，氣體的密度之比等于其摩爾質(zhì)量之比。(4)同溫同壓下，同體積的任何氣體的質(zhì)量之比等于其摩爾質(zhì)量之比。(1)同溫同壓下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的原子數(shù)嗎？提示不一定。同溫同壓下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子數(shù)，但分子中所含有的原子數(shù)不一定相同，如稀有氣體He、Ne等是單原子分子，H2是雙原子分子，O3是多原子分子。(2)結(jié)合氣體體積的影響因素，思考分析“假設(shè)兩種氣體體積相同，所含分子數(shù)也一定相同〞的說法正確嗎？提示不正確。因為氣體體積受溫度和壓強的影響較大，當(dāng)溫度和壓強不同時，體積相同的兩氣體的物質(zhì)的量不一定相同，故所含的分子數(shù)也不一定相同。(3)同溫、同壓下，向兩密閉容器中分別充滿等質(zhì)量的O2和O3氣體，那么①兩容器的體積比為________。②兩種氣體的密度比為________。提示①3∶2②2∶3解析①同溫、同壓下，氣體的體積之比等于其物質(zhì)的量之比，即48∶32＝3∶2。②同溫、同壓下，氣體的密度之比等于其摩爾質(zhì)量之比，即32∶48＝2∶3。相關(guān)鏈接(1)阿伏加德羅定律的推論相同條件結(jié)論公式語言表達同溫同壓eq\f(V1,V2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(N1,N2)同溫同壓下，體積之比等于物質(zhì)的量之比，等于分子數(shù)之比同溫同體積eq\f(p1,p2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(N1,N2)同溫同體積下，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，等于分子數(shù)之比同溫同壓eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(M1,M2)同溫同壓下，密度之比等于摩爾質(zhì)量之比同溫同壓同體積eq\f(m1,m2)＝eq\f(M1,M2)同溫同壓下，體積相同的氣體，其質(zhì)量與摩爾質(zhì)量成正比(2)阿伏加德羅定律推論的理解①氣體的體積與溫度、壓強有關(guān)。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。②氣體的壓強與氣體分子數(shù)、溫度有關(guān)。相同分子數(shù)時，相同體積的氣體溫度越高，氣體壓強越大；相同溫度下，相同體積的氣體分子數(shù)越多，氣體壓強越大。1.(2022·福清市華僑中學(xué)期中)以下有關(guān)氣體體積的表達中，正確的選項是()A.一定溫度和壓強下，各種氣態(tài)物質(zhì)的體積大小由構(gòu)成氣體的分子大小決定B.一定溫度和壓強下，各種氣態(tài)物質(zhì)的體積大小由構(gòu)成氣體的分子數(shù)和分子間距離決定C.不同的氣體，假設(shè)體積不同，那么它們所含的分子數(shù)也不同D.氣體摩爾體積指1mol任何氣體所占的體積約為22.4L答案B解析對于氣體物質(zhì)，在一定溫度和壓強下，分子間的距離遠大于分子本身的大小，因此其體積的大小主要由分子數(shù)的多少和分子間距離來決定，故A錯誤、B正確；氣體的體積隨溫度和壓強的變化而變化，體積不同的氣體，在不同的條件下，其分子數(shù)可能相同，也可能不同，C錯誤；氣體摩爾體積會隨著溫度、壓強的變化而變化，22.4L·mol－1是標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積，故D錯誤。2.以下表達正確的選項是()A.1mol任何氣體的體積都為22.4LB.1mol任何物質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下所占的體積都為22.4LC.只有在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氣體摩爾體積才約為22.4L·mol－1D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4L任何氣體的物質(zhì)的量都約為1mol答案D解析A中沒有指明該物質(zhì)所處溫度、壓強；B中沒有指明該物質(zhì)的狀態(tài)；C中在非標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氣體的摩爾體積也可能是22.4L·mol－1。3.設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，以下表達中正確的選項是()A.常溫常壓下，11.2LCO2所含的原子數(shù)為1.5NAB.常溫常壓下，48gO3含有的氧原子數(shù)為3NAC.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4LH2O所含分子數(shù)為NAD.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4LH2所含原子數(shù)為NA答案B解析常溫、常壓(非標(biāo)準(zhǔn)狀況)下11.2LCO2的物質(zhì)的量不是0.5mol，所含原子數(shù)不是1.5NA；48gO3的物質(zhì)的量為1mol，所含氧原子數(shù)為3NA；標(biāo)準(zhǔn)狀況下H2O為液態(tài)，不能用氣體摩爾體積計算其物質(zhì)的量；標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LH2的物質(zhì)的量為1mol，所含氫原子數(shù)為2NA。4.(2022·貴州高一檢測)以下說法正確的選項是()A.20℃、1.01×105Pa時，同體積的氧氣和氮氣含有相同數(shù)目的分子B.1mol氣態(tài)物質(zhì)，當(dāng)體積為22.4L時，該氣體一定處于標(biāo)準(zhǔn)狀況C.同溫同壓下，相同體積的氧氣和氨氣，前者質(zhì)量小于后者D.同溫同壓下，相同體積的任何氣體單質(zhì)所含分子數(shù)和原子數(shù)都相同答案A解析同溫同壓下，同體積的任何氣體含有的分子數(shù)相同，所含的原子數(shù)不一定相同，選項A正確，選項D錯誤；在非標(biāo)準(zhǔn)狀況時1mol氣態(tài)物質(zhì)的體積也有可能為22.4L，選項B錯誤；C中氧氣和氨氣的物質(zhì)的量相同，摩爾質(zhì)量前者大于后者，質(zhì)量前者大于后者，選項C錯誤。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②密度③分子總數(shù)④原子總數(shù)A.①② B.②④C.③④ D.①③答案C解析同溫同壓下，兩個容器體積相同，那么所含的分子數(shù)相同，又因HCl、H2、Cl2都是雙原子分子，故原子總數(shù)也相同，但質(zhì)量、密度不一定相同。6.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，假設(shè)11.2L氧氣含有n個氧原子，那么阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值可表示為()A.4nB.3nC.2nD.n答案D解析NA＝eq\f(n×22.4L·mol－1,2×11.2L)＝nmol－1。7.在同溫同壓下，11.5g氣體A所占的體積和8gO2所占的體積相同，那么氣體A的相對分子質(zhì)量為()A.46 B.28C.44 D.64答案A解析eq\f(11.5g,MA)＝eq\f(8g,32g·mol－1)，M(A)＝eq\f(11.5g×32g·mol－1,8g)＝46g·mol－1。拓展延伸計算氣體摩爾質(zhì)量可以用以下方法：(1)定義式法：M＝eq\f(m,n)。(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體密度法：M＝Vmρ＝22.4L·mol－1×ρ標(biāo)(ρ標(biāo)的單位是g·L－1)。(3)氣體相對密度法：M＝M1D相對(即eq\f(M,M1)＝eq\f(ρ,ρ1)＝D相對)。8.現(xiàn)有mg某氣體，它由雙原子分子構(gòu)成，它的摩爾質(zhì)量為Mg·mol－1。假設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示，那么：(1)該氣體的物質(zhì)的量為________。(2)該氣體所含原子總數(shù)為________。(3)該氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________。(4)該氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為________。(5)該氣體一個分子的質(zhì)量為________。答案(1)eq\f(m,M)mol(2)eq\f(2mNA,M)(3)eq\f(22.4m,M)L(4)eq\f(M,22.4)g·L－1(5)eq\f(M,NA)g解析根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氣體體積相關(guān)計算關(guān)系n＝eq\f(m,M)＝eq\f(N,NA)＝eq\f(V,Vm)進行求解；由質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積可求氣體的密度，也可由M＝Vm·ρ求氣體的密度；氣體摩爾質(zhì)量(Mg·mol－1)與阿伏加德羅常數(shù)(NA)的比值，即為一個分子的質(zhì)量。題組一氣體摩爾體積1.(2022·福建師大附中期中)現(xiàn)有以下四種因素：①溫度②壓強③氣體微粒數(shù)④氣體微粒大小，只改變一種因素時對氣體摩爾體積(Vm)有顯著影響的是()A.③④B.①②③C.①②D.全部答案C解析對于氣體來說，溫度和壓強不同，氣體分子之間的距離不同，而微粒本身大小遠小于微粒間的距離，那么微粒本身大小可忽略不計，所以影響氣體摩爾體積的因素主要有溫度和壓強，應(yīng)選C。2.以下有關(guān)氣體摩爾體積的描述中，正確的選項是()A.在一定溫度和壓強下，單位物質(zhì)的量的氣體所占的體積就是氣體摩爾體積B.氣體摩爾體積一定是22.4L·mol－1C.1mol氣體體積為22.4L，那么一定是標(biāo)準(zhǔn)狀況D.相同物質(zhì)的量的氣體的氣體摩爾體積也相同答案A解析氣體體積受溫度、壓強的影響，隨著條件的不同，氣體摩爾體積對應(yīng)的數(shù)值有無數(shù)種，不一定是22.4L·mol－1，B錯誤；非標(biāo)準(zhǔn)狀況通過調(diào)節(jié)溫度和壓強也可以使1mol氣體體積到達22.4L，C錯誤；氣體摩爾體積與物質(zhì)的量無關(guān)，當(dāng)條件不同時氣體摩爾體積不一定相同，D錯誤。3.以下物質(zhì)的體積約為22.4L的是()A.標(biāo)準(zhǔn)狀況下1molH2OB.20℃、101kPa時36.5gHClC.常溫常壓下17gNH3D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.4molH2和0.6molO2的混合氣體答案D解析A項中水在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為液態(tài)，B、C中氣體都為1mol，但不處于標(biāo)準(zhǔn)狀況下。4.1g氮氣所占有的體積為VL，那么氮氣的氣體摩爾體積為()A.22.4L·mol－1 B.28VL·mol－1C.eq\f(28,V)L·mol－1 D.eq\f(V,28)L·mol－1答案B解析氮氣的氣體摩爾體積＝VL÷eq\f(1g,28g·mol－1)＝28VL·mol－1。5.有一份氣體樣品的質(zhì)量是14.2g，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48L，該氣體的摩爾質(zhì)量是()A.28.4g B.28.4g·mol－1C.71g·mol－1 D.14.2g·mol－1答案C解析該氣體的物質(zhì)的量＝eq\f(4.48L,22.4L·mol－1)＝0.2mol，其摩爾質(zhì)量＝eq\f(14.2g,0.2mol)＝71g·mol－1。6.用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，以下表達正確的選項是()A.18g冰水混合物中有NA個原子和10NA個電子B.常溫常壓下，16g氧氣和臭氧的混合氣體含有NA個氧原子C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，33.6L水含有1.5NA個水分子D.2.24L二氧化碳中含有0.3NA個原子答案B解析冰水混合物中原子的物質(zhì)的量＝eq\f(18g,18g·mol－1)×3＝3mol，冰水混合物中電子的物質(zhì)的量＝eq\f(18g,18g·mol－1)×10＝10mol；氧氣和臭氧的混合氣體含有氧原子的物質(zhì)的量＝eq\f(16g,16g·mol－1)＝1mol；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，水為液態(tài)，不能用氣體摩爾體積(22.4L·mol－1)計算；二氧化碳的體積沒有指明在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，不能用22.4L·mol－1計算。題組二阿伏加德羅定律7.(2022·黃石三中期中)以下表達正確的選項是()A.同溫同壓下，相同體積的氣體，其分子數(shù)一定相等，原子數(shù)也一定相等B.任何條件下，等物質(zhì)的量的甲烷(CH4)氣體和CO氣體所含的原子數(shù)一定相等C.同壓同體積的氧氣和氮氣的分子數(shù)相等D.同溫同壓下的CO和N2，假設(shè)它們體積相同，那么它們的質(zhì)量也一定相等答案D解析據(jù)阿伏加德羅定律，同溫、同壓、同體積的氣體，其分子數(shù)一定相等，但原子數(shù)不一定相等，A錯誤；等物質(zhì)的量的甲烷(CH4)氣體和CO氣體所含有的分子數(shù)一定相等，原子數(shù)一定不等，B錯誤。8.(2022·河南濟源四中期中)同溫同壓下，相同體積的CO和CO2：①質(zhì)量相等②密度相等③分子數(shù)相等④碳原子數(shù)相等⑤電子數(shù)相等，其中正確的選項是()A.①②③④ B.①②③④⑤C.③④ D.③④⑤答案C解析同溫同壓下，等體積的CO和CO2，二者物質(zhì)的量相同，CO與CO2的摩爾質(zhì)量不相等，①根據(jù)m＝nM可知，二者質(zhì)量不相等，故①錯誤；同溫同壓下，密度之比等于摩爾質(zhì)量之比，二者密度不相等，故②錯誤；1個CO分子與CO2分子雖然二者物質(zhì)的量相等，但含有的電子數(shù)不相等，故⑤錯誤。9.(2022·諸暨中學(xué)期中)等物質(zhì)的量的氫氣和氦氣在同溫同壓下具有相等的()A.原子數(shù) B.質(zhì)子數(shù)C.密度 D.質(zhì)量答案B解析氫氣和氦氣均含有2個質(zhì)子，兩種氣體的物質(zhì)的量相等，那么兩種氣體所含質(zhì)子數(shù)相等，故B正確。10.(2022·山西范亭中學(xué)期中)同溫同壓下，相同體積的SO2和O3氣體，以下表達中錯誤的選項是()A.質(zhì)量比4∶3 B.電子數(shù)比1∶1C.密度比4∶3 D.氧原子數(shù)比2∶3答案B解析1molSO2和O3，所含的電子數(shù)分別為32NA、24NA，所以同溫同壓下，相同體積的SO2和O3氣體，所含的電子數(shù)之比為eq\f(32NA,24NA)＝4∶3，故B錯誤。11.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，相同質(zhì)量的以下氣體體積最大的是()A.CO2B.O2C.N2D.CH4答案D解析相同狀況下，氣體的質(zhì)量相同時，其摩爾質(zhì)量越小，物質(zhì)的量越大，氣體的體積越大。甲烷的摩爾質(zhì)量最小，體積最大。12.在體積相同的兩個密閉容器中分別充滿O2、O3氣體，當(dāng)這兩個容器內(nèi)溫度和氣體密度相等時，以下說法正確的選項是()A.兩種氣體的壓強相等 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解析氧氣和臭氧等溫度、等體積、等密度時，其質(zhì)量一定相等；因二者的摩爾質(zhì)量不等，其物質(zhì)的量一定不相等，壓強不相等，分子數(shù)不相等，但含有的氧原子數(shù)相等。13.一氧化碳和二氧化碳的混合氣體18g，完全燃燒后測得二氧化碳的體積為11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。試答復(fù)：(1)混合氣體中一氧化碳的質(zhì)量是________。(2)混合氣體中二氧化碳在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是______。(3)混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度是________。答案(1)7g(2)5.6L(3)1.607g·L－1解析燃燒后二氧化碳的物質(zhì)的量＝11.2L÷22.4L·mol－1＝0.5mol，設(shè)原混合氣體中一氧化碳的物質(zhì)的量為x，二氧化碳的物質(zhì)的量為y，x×28g·mol－1＋y×44g·mol－1＝18g，x＋y＝0.5mol，解得x＝0.25mol，y＝0.25mol，一氧化碳的質(zhì)量＝0.25mol×28g·mol－1＝7g，標(biāo)況下，混合氣體中二氧化碳的體積＝0.25mol×22.4L·mol－1＝5.6L，原混合氣體的密度＝eq\f(18g,11.2L)≈1.607g·L－1。14.1.28g某氣體氧化物(化學(xué)式為RO2)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為448mL。(1)該氧化物的摩爾質(zhì)量為________。(2)R的相對原子質(zhì)量為________。(3)與3.6g水含有相同數(shù)目氧原子的該氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________。答案(1)64g·mol－1(2