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1、第2课时气体摩尔体积一、影响物质体积大小的因素结论:(1)在相同条件下粒子数相同的不同固态或液态物质的体积_;(2)在同温同压条件下,粒子数相同的任何气体的体积都_。 不相同相同【巧判断】(1)1 mol不同的固体物质,体积大小不相同,主要原因是粒子大小不同。()提示:。固体物质的体积主要取决于构成粒子的大小和粒子数目的多少。(2)当压强一定时,温度越高气体分子间的距离越大;温度一定时,压强越大,分子间的距离越大。()提示:。温度一定时,压强越大,气体分子间的距离越小。(3)常温常压下,1 mol O2和1 mol CO2的体积几乎相同。 ()提示:。同温同压下,气体的分子间距离几乎相等,因此
2、1 mol O2和1 mol CO2的体积几乎相同。【情境思考】篮球起源于美国马萨诸塞州,1891年12月21日由詹姆士奈史密斯创造,是奥运会核心比赛项目,是以手为中心的身体对抗性体育运动。用打气筒给篮球打气时,气体源源不断地被打进去,而篮球的体积却不发生很大变化。 气体体积与什么因素有关?两种气体体积相同,所含的分子数一定相同吗? 提示:影响气体体积大小的主要因素是气体分子之间的距离,给篮球打气时,篮球的体积不会发生很大变化是因为气体分子之间的距离在不断缩小。两种气体体积相同,所含的分子数不一定相同。因为气体体积受温度和压强的影响较大,温度和压强不同时,体积相同的两种气体的物质的量不一定相同
3、,故所含的分子数也不一定相同。二、气体摩尔体积【巧判断】(1)气体摩尔体积是一定值,无论什么条件一定是22.4 Lmol-1。 ()提示:。气体摩尔体积受温度、压强影响,不同的温度、压强下数值不同。(2)标准状况下1 mol CCl4所占的体积为22.4 L。()提示:。标准状况下CCl4为液体,不能套用气体摩尔体积。【情境思考】CO2是植物光合作用的必需原料。某研究机构测定CO2含量如图所示。则本次测定样品每立方米气体中CO2的体积是多少?提示:44.8 L。从图示中可以得出测量是在标准状况下进行的,CO2的含量为88 gm-3,因此含有的CO2的体积为 22.4 Lmol-1=44.8 L
4、。三、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仅仅适用于气体,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”。【巧判断】(1)同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的原子。()提示:。同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子,不同分子所含原子可能不同。(2)同温同压下,相同体积的物质含有相同数目的分子。()提示:。阿伏加德罗定律只适用于气体物质,对液体、固体物质不适用。知识点一气体摩尔体积及相关计算【重点释疑】1.标
5、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.气体摩尔体积的适用范围气体摩尔体积的适用范围是气体,可以是单一气体,也可以是混合气体,如0.2 mol H2与0.8 mol O2的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L。需要注意的是混合气体中气体之间不能发生化学反应。3.气体摩尔体积的计算气体的物质的量n= 气体的密度= 气体的分子数N=nNA= N
6、A。气体的质量m=nM= M。【易错提醒】(1)在气体分子个数、温度、压强一定时,气体体积的大小决定于气体分子间的平均距离,与分子种类无关。(2)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。 (3)同温同压下:任何气体的摩尔体积Vm都相同,但不一定等于22.4 Lmol-1。(4)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。(5)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Lmol-1或m3mol-1。【知识拓展】求解气体
7、摩尔质量“五”方法(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n):M= 。(2)根据一定质量(m)的物质中微粒数目(N)和阿伏加德罗常数(NA):M=NA 。 (3)根据标准状况下气体的密度:M=22.4(gmol-1)。(4)根据同温同压下气体的相对密度(D= ): =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=M1a%+M2b%+M3c%a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。【思考讨论】(1)1 mol任何气体在标准状况下的体积基本相等,都约为22.4 L,Vm为22.4 Lmol-1一定是标准状况,对吗? 提示:不对,1 mol
8、任何气体在标准状况下所占的体积约为22.4 L,反之,1 mol任何气体在所占的体积约为22.4 L时,不一定是标准状况,可以通过升温加压或降温减压实现。(2)相同温度和压强下,1 mol O2和1 mol空气的体积相同吗?为什么?提示:相同温度和压强下,1 mol O2和1 mol空气的体积相同,因为当温度和压强相同时,任何气体分子的间距都近似相等,所以不管1 mol单一气体还是混合气体的体积都近似相等。【案例示范】【典例1】(2019信阳高一检测)下列说法正确的是()A.在常温常压下,11.2 L N2含有的分子数为0.5NAB.标准状况下,22.4 L H2和O2的混合气体所含分子数为N
9、AC.标准状况下,18 g H2O的体积是22.4 LD.1 mol SO2的体积是22.4 L【思维建模】解答关于气体摩尔体积正误判断的思路如下:【解析】选B。常温常压下的气体摩尔体积大于22.4 Lmol-1,N2分子数小于0.5 NA,A错误;标准状况下,1 mol任何气体的体积都约为22.4 L,其分子数为NA,B正确;标准状况下,H2O为液体,C错误;未指明标准状况,D错误。【母题追问】(1)A选项改为“在常温常压下,14 g N2含有的分子数为0.5NA”,是否正确?提示:正确。因为14 g N2的物质的量为0.5 mol,因此分子数为0.5NA。(2)B选项中标准状况下,22.4
10、 L H2和O2的混合气体所含的原子数为多少?提示:2NA。因为H2和O2均为双原子分子,因此1 mol气体中含有2 mol原子。【误区警示】气体摩尔体积的适用条件(1)标准状况下气体摩尔体积约为22.4 Lmol-1,与气体的种类无关,即与气体是单一气体还是混合气体无关;但讨论气体中原子数目时要注意气体分子的组成,如稀有气体是单原子分子。 (2)不要看到“22.4 L”或“11.2 L”就默认为“1 mol”或“0.5 mol”,要做到“两看”:一看是否为标准状况;二看该物质在标准状况下是否为气体。若不是气体或为非标准状况均不能用22.4 Lmol-1进行求解。(3)气体的质量或物质的量与外
11、界条件(温度、压强)无关。【典例2】(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。【思维建模】解答关于气体体积的计算问题的思路如下:【解析】(1)标准状况下,n= =1.5mol,V(O2)=nVm= Vm= 22.4 Lmol-1=0.5 mol22.4 Lmol-1=11.2 L;(2)同温同压下的混合气体体积等于各成分气体体积之和,所以V(混)=V(Cl2)+V(O2)=1 mol22.4 Lmol-1+1.5 mol22.4 Lmol-1=56 L。答案
12、:(1)1.511.2(2)56【母题追问】(1)第(2)问中混合气体在标准状况下的密度是多少?提示:2.125 gL-1。1 mol Cl2和1.5 mol O2的混合气体的质量为1 mol71 gmol-1+1.5 mol32 gmol-1=119 g,因此混合气体的密度为= =2.125 gL-1。 (2)第(2)问中混合气体的平均摩尔质量是多少?提示:47.6 gmol-1。混合气体的总质量为1 mol71 gmol-1+1.5 mol32 gmol-1=119 g,因此混合气体的平均摩尔质量为 =47.6 gmol-1。【迁移应用】1.(2019苏州高一检测)下列说法正确的是()A.
13、22.4 L任何气体的物质的量均为1 molB.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 LC.标准状况下,1 mol任何物质的体积必定是22.4 LD.22.4 L CO2和18 g H2O所含的分子数相等 【解析】选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。2.
14、设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是世纪金榜导学号()A.在常温常压下,11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NAB.在常温常压下,25.5 g NH3所含的原子数为6NAC.标准状况下,11.2 L水所含的分子数为0.5NAD.在同温同压下,相同体积的任何气体单质所含的原子数相同【解析】选B。0.5 mol Cl2所含的分子数是0.5NA,但在常温常压下11.2 L Cl2的物质的量不是0.5 mol,A项错;根据n= ,n(NH3)= =1.5 mol,1 mol NH3含有4 mol原子,1.5 mol NH3所含的原子数为6NA,B项对;水在标准状况下不是气体,C项错;在
15、同温同压下,相同体积的任何气体单质都含有相同数目的分子,但不同气体单质的分子所含的原子数不一定相同,如He(氦)、Ne(氖)分子都含1个原子,H2、O2分子都含2个原子,O3(臭氧)分子含3个原子,D项错。【补偿训练】1.设NA为阿伏加德罗常数,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()【解析】选D。a g双原子分子的物质的量= mol,双原子分子的摩尔质量= gmol-1,所以b g气体在标准状况下的体积为 22.4 Lmol-1= L。2.(2019天津武清区高一检测)NA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 N
16、2与CO混合物气体中所含的分子数目一定为NAB.标准状况下,17 g氨气所含原子数目为NAC.在常温常压下,11.2 L氮气所含的原子数目为NAD.通常状况下,NA个CO2分子占有的体积为22.4 L【解析】选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 gmol-1,所以28 g混合气体的物质的量为1 mol,分子数目一定为NA,A正确; 17 g NH3的物质的量为1 mol,分子数目一定为NA,原子数目应为4NA,B错误;常温常压下气体的摩尔体积大于22.4 Lmol-1,则11.2 L N2所含的原子数目小于NA,C错误; NA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。3.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_gL-1;(4)混合气体的平均摩尔质量是_ gmol-1。【解析】CO燃烧发生反应:2CO+O2 2CO2,CO的体
