2022年秋高中化學(xué) 初高中銜接 專題04 氣體摩爾體積學(xué)案

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1、2022年秋高中化學(xué) 初高中銜接 專題04 氣體摩爾體積學(xué)案 【知識回放】 影響物質(zhì)體積的因素 （1）宏觀因素：溫度、壓強(qiáng) （2）微觀因素：微粒的數(shù)目、微粒的大小、微粒的平均距離 （3）決定固體或液體體積的主要因素：微粒的數(shù)目、微粒的大小 （4）決定氣體體積的主要因素：微粒的平均距離、溫度、壓強(qiáng) 【新知精講】 一、決定物質(zhì)體積大小的因素 1.影響物質(zhì)體積大小的因素 2.阿伏加德羅定律 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。 二、氣體摩爾體積 【科學(xué)探究】 探究一對氣體摩爾體積的理解 問題導(dǎo)引 標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的氣體摩爾體積示意圖 1.

2、氣體摩爾體積的適用對象是氣體,是否必須為純凈氣體? 提示 不一定?？梢允羌儍魵怏w,也可以是混合氣體。 2.標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積Vm=22.4 L·mol-1,那么Vm=22.4 L·mol-1時(shí)一定是標(biāo)準(zhǔn)狀況下嗎? 提示 不一定。同時(shí)改變溫度和壓強(qiáng),氣體摩爾體積Vm仍可能保持不變。如:升高溫度的同時(shí)增大壓強(qiáng)或降低溫度的同時(shí)減小壓強(qiáng)。 探究二阿伏加德羅定律及其推論 問題導(dǎo)引 1.結(jié)合氣體體積的影響因素,思考分析“若兩種氣體體積相同,所含分子數(shù)也一定相同”的說法是否正確? 提示 不一定,因?yàn)闅怏w體積受溫度和壓強(qiáng)的影響較大,若溫度和壓強(qiáng)不同時(shí),體積相同的兩種氣體的物質(zhì)的量不一定

3、相同,故所含的分子數(shù)也不一定相同。 2.結(jié)合阿伏加德羅定律討論同溫同壓同體積的O2和O3的分子數(shù)相同嗎?能說原子數(shù)目也相同嗎? 提示 由阿伏加德羅定律可知,同溫同壓下,體積相同的O2和O3分子數(shù)相同,又因?yàn)橐粋€(gè)O2分子中有2個(gè)氧原子,一個(gè)O3分子中有3個(gè)氧原子,所以同溫同壓下,體積相同的O2和O3原子數(shù)目不同。 【重點(diǎn)突破】 1.氣體摩爾體積的適用范圍 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,如0.2 mol H2與0.8 mol O2的混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為22.4 L。 2.標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積 (1)定義: (2)計(jì)算: ①氣體的物質(zhì)

4、的量:n=。 ②氣體的摩爾質(zhì)量:M=。 ③氣體的分子數(shù):N=n·NA=·NA。 ④氣體的質(zhì)量:m=n·M=·M。 3.阿伏加德羅定律的推論 推論 公式 同溫同壓下,氣體的體積之比等于其物質(zhì)的量之比 同溫同體積時(shí),氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比 同溫同壓下,相同體積的任何氣體的質(zhì)量之比等于其摩爾質(zhì)量之比 同溫同壓下,任何氣體的密度之比等于其摩爾質(zhì)量之比 同溫同物質(zhì)的量的氣體,壓強(qiáng)之比等于體積的反比 4.對阿伏加德羅定律及推論的“三點(diǎn)”理解 (1)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,

5、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(gè)特例。 【典題探究】 典例1 用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列敘述正確的是 (　　) A.含有NA個(gè)氦原子的氦氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為11.2 L B.25 ℃,1.01×105 Pa,64 g SO2中含有的原子數(shù)為3NA C.11.2 L Cl2含有的分子數(shù)為0.5NA D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,11.2 L CCl4含有的分子數(shù)為0.5NA 【答案】:B 錯(cuò)誤。 易錯(cuò)警示 在有關(guān)阿伏加德羅常數(shù)的正誤判斷題目中,?？疾闃?biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積,常見問題有: (1)忽視外界條件是標(biāo)準(zhǔn)狀況,如常溫、常壓下,1m

6、olH2的體積不是22.4L。 (2)忽視研究對象是氣體,如標(biāo)準(zhǔn)狀況下,H2O、酒精等不是氣體。 (3)將1mol氣體的體積與氣體摩爾體積的單位混淆,前者單位為L,后者單位為L·mol-1 變式訓(xùn)練1-1下列敘述正確的是(　　) A.氣體的摩爾體積為22.4 L·mol-1 B.1 mol O2的質(zhì)量為32 g,它所占的體積是22.4 L C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 L水的質(zhì)量約為18 g D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 L的任何氣體的物質(zhì)的量都約是1 mol 【答案】:D 【解析】:在標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的摩爾體積約為22.4L·mol-1,A項(xiàng)沒有指出所處的狀態(tài),A項(xiàng)錯(cuò)誤;1molO2

7、的質(zhì)量為32g,B項(xiàng)未指明是否在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,故它所占的體積不一定是22.4L,B項(xiàng)錯(cuò)誤;氣體摩爾體積僅適用于氣體,水在標(biāo)準(zhǔn)狀況下不是氣體,C項(xiàng)錯(cuò)誤。 變式訓(xùn)練1-2.下列敘述中正確的是(　　) A.一定溫度、壓強(qiáng)下,氣體體積由其分子的大小決定 B.一定溫度、壓強(qiáng)下,氣體體積由其物質(zhì)的量的多少?zèng)Q定 C.氣體摩爾體積是指1 mol任何氣體所占的體積為22.4 L D.不同的氣體,若體積不等,則它們所含的分子數(shù)一定不等 【答案】:B 22.4L;由阿伏加德羅定律及其推論知,不同氣體,若體積不等,則所含的分子數(shù)可能不相等。 變式訓(xùn)練1-3.下列說法中正確的是(　　) A.0.5 mo

8、l H2所占的體積為11.2 L B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,6.02×1023個(gè)分子所占的體積約是22.4 L C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol H2O的體積約為22.4 L D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,28 g CO和N2的混合氣體的體積約是22.4 L 【答案】:D 【解析】:A項(xiàng)沒有指明氣體所處狀況,故0.5molH2的體積不一定是11.2L;B項(xiàng)沒有指明物質(zhì)為氣態(tài),不能確定其體積;C項(xiàng)中的H2O在標(biāo)準(zhǔn)狀況下不是氣體;D項(xiàng)中,由于CO與N2的摩爾質(zhì)量相等,二者以任意比例混合其平均摩爾質(zhì)量不變,故CO和N2的混合氣體的物質(zhì)的量為1mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積約是22.4L,D正確。 典例2同溫同壓下,向兩個(gè)密閉

9、容器中分別充滿等質(zhì)量的O2、O3氣體,下列說法正確的是(　　) A.兩氣體的物質(zhì)的量之比為3∶2 B.兩種容器的體積比為2∶3 C.兩種氣體的分子數(shù)目相等 D.兩種氣體的密度之比是3∶2 【答案】:A 【解析】:因O2和O3質(zhì)量相等,故其物質(zhì)的量與摩爾質(zhì)量成反比,即48∶32=3∶2,A正確;同溫同壓下,氣體的體積之比等于其物質(zhì)的量之比,即3∶2,B錯(cuò)誤;分子數(shù)目之比等于其物質(zhì)的量之比,即3∶2,C錯(cuò)誤;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,D錯(cuò)誤。 方法技巧 (1)阿伏加德羅定律的適用條件不僅僅是標(biāo)準(zhǔn)狀況,也可以是其他同溫同壓條件下,只要物質(zhì)

10、的存在狀態(tài)是氣態(tài)即可。 (2)同溫、同壓、同體積和同分子數(shù),共同存在、相互制約,只要三“同”成立,第四“同”必定成立。 變式訓(xùn)練2-1 同溫同壓下,A容器中H2和B容器中NH3所含氫原子數(shù)相等,則兩個(gè)容器的體積比是(　　) A.3∶2 B.1∶3 C.2∶3 D.1∶2 【答案】:A 【解析】:1molH2含氫原子2mol,1molNH3含氫原子3mol,若H2和NH3所含氫原子數(shù)相等,則H2和NH3的物質(zhì)的量之比為3∶2,同溫同壓下氣體的體積比等于其物質(zhì)的量之比,兩個(gè)容器的體積比是3∶2。 變式訓(xùn)練2-2在兩個(gè)容積相同的容器中,一個(gè)盛有HCl氣體,另一個(gè)盛有H2和Cl2的混合

11、氣體。在同溫同壓下,兩容器內(nèi)的氣體一定具有相同的(　　) A.原子數(shù) B.密度 C.質(zhì)量 D.質(zhì)子數(shù) 【答案】:A 變式訓(xùn)練2-3.如圖所示,相同狀況下,分別用氯化氫和四種不同的混合氣體吹出體積相等的五個(gè)氣球。A、B、C、D四個(gè)氣球中所含原子數(shù)與氯化氫氣球中所含原子數(shù)一定相等的是(　　) 【答案】:C 【解析】:相同狀況下,五個(gè)氣球的體積相同,則所含氣體的物質(zhì)的量相等,氣體的分子數(shù)相同;HCl、N2、O2都為雙原子分子,故C中所含原子數(shù)一定與HCl相同,而A中所含原子數(shù)因Ar與O3的混合比例不同而變化,不一定與HCl相同;B、D中氣體無論以怎樣的比例混合,都大于HCl氣球中所

12、含原子數(shù)。 變式訓(xùn)練2-4.同溫同壓下,若A容器中充滿O2,B容器中充滿O3。 (1)若所含分子總數(shù)相等,則A容器和B容器的容積比是　　　　。? (2)若兩容器中所含原子總數(shù)相等,則A容器和B容器的容積比是　　　　。? (3)若兩容器的容積比為3∶2,則O2和O3物質(zhì)的量之比為　　　　,質(zhì)量之比為　　　　,密度之比為　　　　。? 【答案】:(1)1∶1　 (2)3∶2　 (3)3∶2　1∶1　2∶3 (3)兩容器的容積比為3∶2,則兩氣體的物質(zhì)的量之比為3∶2,質(zhì)量之比為(3×32)∶(2×48)=1∶1,密度之比為2∶3。 【基礎(chǔ)題組】 1.常溫、常壓下,用等質(zhì)量的CH

13、4、CO2、O2、SO2四種氣體分別吹出四個(gè)氣球,其中氣體為CH4的是( ) 2.下列兩種氣體的分子數(shù)一定相等的是( ) A.體積相等、質(zhì)量不等的CO和N2 B.等溫等體積的O2和N2 C.等體積等密度的CO和N2 D.等壓等體積的O2和N2 3.下列示意圖中,白球代表氫原子,黑球代表氦原子,方框代表容器,容器中間有一個(gè)可以上下滑動(dòng)的隔板(其質(zhì)量忽略不計(jì))。其中能表示等質(zhì)量的氫氣與氦氣的是( ) 4.下列說法中正確的是( ) A.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol水的體積是22.4 L B.1 mol任何氣體體積均為22.4 L

14、C.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,0.3 mol N2和0.7 mol O2混合氣體總體積約為22.4 L D.通常狀況下,1 mol N2的體積約為22.4 L 5.下列說法正確的是(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值) ( ) A.在常溫、常壓下,11.2 L N2含有的分子數(shù)是0.5NA B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,18 g水所占的體積約是22.4 L C.32 g O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約是22.4 L D.在同溫、同壓下,相同體積的任何氣體所含的原子數(shù)相等 6.下列說法正確的是( ) A.同溫、同壓下,相同質(zhì)量的氣體都占有相同的體積 B.同溫、同壓下,相同體積的氣體都含有相同數(shù)目的分子 C.在標(biāo)

15、準(zhǔn)狀況下,1 mol任何物質(zhì)的體積均約是22.4 L D.1 mol某氣體的體積約為22.4 L,該氣體所處的狀況一定是標(biāo)準(zhǔn)狀況 7.在體積相同的兩個(gè)密閉容器中分別充滿O2、O3氣體,當(dāng)這兩個(gè)容器內(nèi)溫度和氣體密度相等時(shí),下列說法正確的是 ( ) A.兩種氣體的壓強(qiáng)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.兩種氣體所含的氧原子數(shù)目相等 8.關(guān)于同溫、同壓下等體積的N2O(氣體)和CO2的敘述,其中正確的是( ) ①質(zhì)量相同 ②所含碳原子數(shù)與氮原子數(shù)相等 ③所含分子數(shù)相等 A.①②③ B.②③ C.①② D.①③ 9

16、.下列說法正確的是( ) A.32 g O2占有的體積約為22.4 L B.22.4 L N2含有阿伏加德羅常數(shù)個(gè)氮分子 C.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 L水的質(zhì)量約為18 g D.22 g二氧化碳與標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L HCl含有相同的分子數(shù) 10.(1)現(xiàn)有34 g某氣體,摩爾質(zhì)量為17 g·mol-1,則: ①該氣體為 mol。 ②該氣體所含分子數(shù)為 NA。 ③該氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為 L。 (2) g H2O中的氧原子數(shù)目與標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4 L CO2中的氧原子數(shù)目相同。 11.一定溫度和壓強(qiáng)下,30 L某種氣態(tài)純凈物中含有6.02

17、×1023個(gè)分子,這些分子由1.204×1024個(gè)原子構(gòu)成。 (1)該氣體的物質(zhì)的量為 ,該氣體中每個(gè)分子含有 個(gè)原子。 (2)該溫度和壓強(qiáng) 標(biāo)準(zhǔn)狀況(填“是”或“不是”),此條件下的氣體摩爾體積為 。若O2在該條件下為氣態(tài),則2 mol O2在該條件下的體積為 L。 (3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下該純凈物若為氣態(tài),其體積約是 L。 【提升題組】 1.在一定條件下,某化合物X受熱分解:2XA↑+2B↑+4C↑,測得反應(yīng)后生成的混合氣體對H2的相對密度為11.43,在相同條件下,X的相對分子質(zhì)量是( ) A.11.43 B.22.85 C.80

18、.01 D.160.02 2.同溫、同壓下,某容器充滿O2質(zhì)量為116 g,若充滿CO2質(zhì)量為122 g,現(xiàn)充滿某氣體質(zhì)量為114 g,則該氣體的相對分子質(zhì)量為( ) A.28 B.60 C.32 D.44 3.有CO與CO2的混合氣體共33.6 L,其密度為1.726 g·L-1,已知混合氣體共有9.03×1023個(gè)分子,則該混合氣體的平均摩爾質(zhì)量是( ) A.58.00 g·mol-1 B.36.09 g·mol-1 C.36.00 g·mol-1 D.38.67 g·mol-1 4.一定量的液態(tài)化合物XY2在一定量的O2中恰

19、好完全燃燒,反應(yīng)方程式為: XY2(液)+3O2(氣)XO2(氣)+2YO2(氣) 測得生成物的總體積為672 mL,密度為2.56 g·L-1(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。則: (1)反應(yīng)前O2的體積為 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況); (2)化合物XY2的摩爾質(zhì)量為 ; (3)若XY2分子中X、Y兩元素的質(zhì)量比為3∶16,則X、Y分別為 、 。 5.(1)質(zhì)量之比為16∶7∶6的三種氣體SO2、CO、NO,分子個(gè)數(shù)之比為 ;氧原子個(gè)數(shù)之比為 ;相同條件下的體積之比為 。 (2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1.7 g NH3的體積為 L,它與標(biāo)準(zhǔn)狀況下 L H2S含有相

20、同數(shù)目的氫原子。 (3)某氣體氧化物的化學(xué)式為RO2,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1.28 g該氧化物的體積為448 mL,則該氧化物的摩爾質(zhì)量為 ,R的相對原子質(zhì)量為 。 【答案與解析】 基礎(chǔ)題組 2. 【答案】:C 【解析】:CO和N2的相對分子質(zhì)量相同,質(zhì)量相等時(shí),兩者物質(zhì)的量相同,所以一定含有相同的分子數(shù)。A項(xiàng)中,質(zhì)量不等;B選項(xiàng)中缺少等壓這一條件;C選項(xiàng)中等體積等密度也就相當(dāng)于等質(zhì)量,所以含有相同的分子數(shù);D選項(xiàng)中缺少等溫這一條件。 3. 【答案】:A 【解析】:氫氣屬于雙原子分子,而氦屬于單原子分子。根據(jù)它們的相對原子質(zhì)量容易算出,它們的分子個(gè)數(shù)比為2∶1。根據(jù)阿伏加德

21、羅定律,在同溫、同壓下,分子個(gè)數(shù)比即是體積比,因此,A是正確的。 4.【答案】:C 【解析】:A項(xiàng)水為液體,不適用氣體摩爾體積;B項(xiàng)未指明氣體所處狀況;C項(xiàng)N2、O2可共存,故正確;D項(xiàng)通常狀況下,1 mol N2體積不是22.4 L,錯(cuò)誤。 5.【答案】:C 【解析】: 選項(xiàng) 分析 結(jié)論 A 條件不是標(biāo)準(zhǔn)狀況 × B 標(biāo)準(zhǔn)狀況下水不是氣體 × C 32?g?O2為1?mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積約為22.4?L √ D 相同條件下,氣體所含分子數(shù)相同,但原子數(shù)不一定相同 × 6.【答案】:B 【解析】:同溫、同壓下,質(zhì)量相同的不同氣體物質(zhì)的量不一定相

22、同,所以不一定占有相同的體積,A錯(cuò)誤;由阿伏加德羅定律知,B正確;水在標(biāo)準(zhǔn)狀況下不是氣體,體積也不為22.4 L,C錯(cuò)誤;1 mol某氣體若處于高溫、高壓或低溫、低壓的情況下,氣體體積也可能約為22.4 L,D錯(cuò)誤。 7.【答案】:D 【解析】:根據(jù)題意,因等溫度、等體積、等密度,則兩者等質(zhì)量,B錯(cuò)誤;等質(zhì)量的O2和O3物質(zhì)的量不相等,則壓強(qiáng)和分子數(shù)不相等,則A、C錯(cuò)誤;O2和O3都是由氧原子構(gòu)成的,所以等質(zhì)量的O2和O3原子數(shù)相等,D正確。 9.【答案】:D 【解析】:A、B兩項(xiàng)都沒有指明是“標(biāo)準(zhǔn)狀況”下,錯(cuò)誤;C項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)狀況下水不是氣體,所以22.4 L水不是1 mol,故也不是18

23、 g;D項(xiàng)中22 g CO2的物質(zhì)的量為0.5 mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L HCl的物質(zhì)的量也為0.5 mol,兩種氣體的物質(zhì)的量相同,所以含有的分子數(shù)也相同。 10.【答案】:(1)①2 ②2 ③44.8 (2)36 【解析】:(1)該氣體的物質(zhì)的量為=2 mol,分子數(shù)為2NA,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.4 L·mol-1×2 mol=44.8 L。(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4 L CO2是1 mol,氧原子的物質(zhì)的量是2 mol,故水是2 mol,即36 g。 11.【答案】:(1)1 mol 2 (2)不是 30 L·mol-1 60 L (3)22.4 L 【

24、解析】:(1)含有6.02×1023個(gè)分子,可知?dú)怏w的物質(zhì)的量為1 mol,含有1.204×1024個(gè)原子,說明分子為雙原子分子。 (2)在此溫度和壓強(qiáng)下,1 mol氣體的體積是30 L,故其氣體摩爾體積為30 L·mol-1,不是標(biāo)準(zhǔn)狀況。若O2在該條件下為氣態(tài),則2 mol O2在該條件下的體積為30 L·mol-1×2 mol=60 L。 (3)1 mol該純凈物若為氣態(tài),標(biāo)準(zhǔn)狀況下其體積約是22.4 L。 提升題組 1.【答案】:C 【解析】:根據(jù)質(zhì)量守恒定律,2 mol X生成7 mol混合氣體,X的摩爾質(zhì)量為=80.01 g·mol-1。 2.【答案】:A 【解析】:

25、方法一:按常規(guī)思路,設(shè)容器的質(zhì)量為m。同溫、同壓下,,因?yàn)槿萜黧w積不變,所以有,得m=100 g,然后由,得M(某)=28 g·mol-1,即相對分子質(zhì)量為28,選A。 方法二:差量法。同溫、同壓下,氣體質(zhì)量之差和相對分子質(zhì)量之差之間存在著正比關(guān)系,因此可以不計(jì)算容器的質(zhì)量,直接由氣體質(zhì)量差和相對分子質(zhì)量差的正比關(guān)系求得。即:=M(某)=28 g·mol-1,選A。 方法三:估算法。由阿伏加德羅定律可知n(O2)=n(CO2)=n(氣體),m=n·M,m與M成正比。 故M (某)

26、總)=1.726 g·L-1×33.6 L≈58 g, n(總)==1.5 mol, 平均摩爾質(zhì)量=m/n≈38.67 g·mol-1。 4.【答案】:(1)672 (2)76 g·mol-1 (3)C S 5.【答案】:(1)5∶5∶4 10∶5∶4 5∶5∶4 (2)2.24 L 3.36 L (3)64 g·mol-1 32 【解析】:(1)質(zhì)量之比為16∶7∶6,說明其物質(zhì)的量之比為=5∶5∶4,所以其分子數(shù)之比為5∶5∶4,氧原子數(shù)之比為10∶5∶4,相同條件下的體積之比為5∶5∶4。(2)1.7 g NH3的物質(zhì)的量為=0.1 mol,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.1 mol×22.4 L·mol-1=2.24 L,0.1 mol NH3含有0.3 mol H,與0.15 mol H2S含有相同數(shù)目的氫原子,標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.15 mol H2S的體積為0.15 mol×22.4 L·mol-1=3.36 L。(3)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1.28 g該氧化物的體積為448 mL,其物質(zhì)的量為=0.02 mol,摩爾質(zhì)量為=64 g·mol-1,R的相對原子質(zhì)量為64-16×2=32。