第二课时气体摩尔体积与阿伏伽德罗定律 复习目标 1、掌握气体摩尔体积的概念。 2、掌握阿伏伽德罗定律的应用。 基础知识: 、气体的摩尔体积 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 ②表示符号:V ③单位:Lmo(或Lmol-) ④标准状况下,气体摩尔体积约为224L/mo ⑤数学表达式:气体的摩尔体积=气体的物质的量’即vy 气体所占的体积 ⑥气体摩尔体积的一个特例就是标准状况下的气体摩尔体积(V)。在标准状况下,1mol 任何气体的体积都约等于224L。在理解标准状况下的气体摩尔体积时,不能简单地认为 “2.4L就是气体摩尔体积”,因为这个22.4L是有特定条件的。这些条件就是 ①标准状况,即0℃和101.325kPa,气体的物质的量为1mol,只有符合这些条件的气 体的体积才约是224L。因此,22.4L是1mol任何气体在标准状况下的体积。 ②这里所说的标准状况指的是气体本身所处的状况,而不指其他外界条件的状况。例如 “1molH2O(g)在标准状况下的体积为224L”是不正确的,因为在标准状况下,我们是无法 得到气态水的。 ③lmol任何气体的体积若为24L,它所处的状况不一定就是标准状况。根据温度 压强对气体分子间平均距离的影响规律知,温度升高一倍或压强降低一半,分子间距将增大 倍;温度降低一半或压强增大一倍,分子间距将减小一半。由此可知,1mo任何气体在 0℃、101kPa条件下的体积与273℃、202kPa条件下的体积应相等,都约为224L 二、阿伏伽德罗定律 1.阿伏加德罗定律: 在同温同压下,同体积的气体含有相同的分子数。即:T1=T2;P1=P2;V1=V2→n1=n2 2.阿伏加德罗定律的推论: 原理:同T、P下 2N2n2 N 气体状态方程P=nRT (1)三正比 同温同压下,气体的体积比等于它们的物质的量之比 同温同体积下,气体的压强比等于它们的物质的量之 同温同压下,气体的密度比等于它们的相对分子质量之比 M2
6 第二课时 气体摩尔体积与阿伏伽德罗定律 复习目标： 1、 掌握气体摩尔体积的概念。[来源:Z* x x *k.Com] 2、 掌握阿伏伽德罗定律的应用。 基础知识： 一、气体的摩尔体积 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。 ②表示符号：Vm ③单位：L/mol（或 L·mol-1） ④标准状况下，气体摩尔体积约为 22.4L/mol ⑤数学表达式：气体的摩尔体积＝气体所占的体积 气体的物质的量 ， 即 Vm= V n ⑥气体摩尔体积的一个特例就是标准状况下的气体摩尔体积(V0)。在标准状况下，1mol 任何气体的体积都约等于 22.4 L。在理解标准状况下的气体摩尔体积时，不能简单地认为 “22.4 L 就是气体摩尔体积”，因为这个 22.4 L 是有特定条件的。这些条件就是： ①标准状况，即 0℃和 101.325 kPa，气体的物质的量为 1 mol，只有符合这些条件的气 体的体积才约是 22.4 L。因此，22.4 L 是 1 mol 任何气体在标准状况下的体积。 ②这里所说的标准状况指的是气体本身所处的状况，而不指其他外界条件的状况。例如， “1 mol H2O(g )在标准状况下的体积为 22.4 L”是不正确的，因为在标准状况下，我们是无法 得到气态水的。 ③1mol 任何气体的体积若为 22.4 L，它所处的状况不一定就是标准状况。根据温度、 压强对气体分子间平均距离的影响规律知，温度升高一倍或压强降低一半，分子间距将增大 一倍；温度降低一半或压强增大一倍，分子间距将减小一半。由此可知，1 mol 任何气体在 0℃ 、101 kPa 条件下的体积与 273℃ 、202kPa 条件下的体积应相等，都约为 22.4L。 二、阿伏伽德罗定律 1．阿伏加德罗定律： 在同温同压下，同体积的气体含有相同的分子数。即：T1=T2；P1=P2 ；V1=V2 n1 = n2 2．阿伏加德罗定律的推论： 原理：同 T、P 下，V1 V2 = N1 N2 = n1 n2 ① n= N NA = m M = V Vm ② 气体状态方程 PV=nRT ③ (1)三正比： 同温同压下，气体的体积比等于它们的物质的量之比V1 V2 = n1 n2 同温同体积下，气体的压强比等于它们的物质的量之比P1 P2 = n1 n2 同温同压下，气体的密度比等于它们的相对分子质量之比M1 M2 = ρ1 ρ2
(2)二反比 同温同压下,相同质量的任何气体的体积与它们的相对分子质量成反 V M2 同温同体积时,相同质量的任何气体的压强与它们的摩尔质量的反比 (3)连比: 同温同压下,同体积的任何气体的质量比等于它们的相对分子质量之比,也等于它们的 密度之比。 m2 M2 P2 (注:以上用到的符号:p为密度,p为压强,n为物质的量,M为摩尔质量,m为质量 Ⅴ为体积,T为温度:上述定律及其推论仅适用于气体,不适用于固体或液体。) 【强调】阿伏伽德罗定律及推论的复习不在于死记硬背,要能够推导,灵活运用。 3、混合气体的平均摩尔质量 (1)已知混合物质的总质量m(泪和总物质的量m(混:Mm=m (2)已知混合物各成分的摩尔质量和在混合体系内的物质的量分数或体积分数 M混)=M(A)x(A+M(B)×(B)+ (3)已知标准状况下混合气体的密度:Ma=224p(2) 4、已知同温同压下与单一气体A的相对密度。M滋_叫(淘 M4p(4 例题精讲: 【例1】判断下列说法是否正确?并说明理由 1.常温常压下,11.2L氧气所含的原子数为N 2.在25℃,压强为1.01×105Pa时,11.2L氮气所含的原子数目为N 3.标准状况下的22.4L辛烷完全燃烧,生成CO2分子数为8N 4.标准状况下,11.2L四氯化碳所含分子数为0.5N 5.标准状况下,1L水所含分子数为(1/22.4)N 6.标准状况下,11.2LS03中含1.5N个氧原子 〖解析〗1、标准状况下,112L氧气为0.5mol,其所含原子数为NA。而常温常压(25℃ 101×105Pa)下,1.2L氧气物质的量小于0.5mol,其所含原子数必小于NA,故叙述错误。 2、本题叙述错误,分析方法同上。 3、4、5题中的辛烷、四氯化碳、水在标准状况下均为液体,第6题中SO3在标准状况下为 固体。故都不正确 【例2】(2007全国I理综)在三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体,当它们的温度和密度都
7 (2)二反比： 同温同压下，相同质量的任何气体的体积与它们的相对分子质量成反比V1 V2 = M2 M1 同温同体积时，相同质量的任何气体的压强与它们的摩尔质量的反比ρ1 ρ2 = M2 M1 。 (3)一连比： 同温同压下，同体积的任何气体的质量比等于它们的相对分子质量之比，也等于它们的 密度之比。 m1 m2 = M1 M2 = ρ1 ρ2 [来源:学科网] (注：以上用到的符号：ρ 为密度，p 为压强，n 为物质的量，M 为摩尔质量，m 为质量， V 为体积，T 为温度；上述定律及其推论仅适用于气体，不适用于固体或液体。) 【强调】阿伏伽德罗定律及推论的复习不在于死记硬背，要能够推导，灵活运用。 3、混合气体的平均摩尔质量 （1）已知混合物质的总质量 m(混)和总物质的量 n(混)：M(混)＝ m(混) n(混) （2）已知混合物各成分的摩尔质量和在混合体系内的物质的量分数或体积分数。 M(混)＝ M (A)(A) + M (B)(B) + （3）已知标准状况下混合气体的密度：M(混)＝22.4ρ(混) 4、已知同温同压下与单一气体 A 的相对密度：M(混) M(A) ＝ ρ(混) ρ(A) 例题精讲： 【例 1】判断下列说法是否正确？并说明理由 1.常温常压下，11.2L 氧气所含的原子数为 NA 2.在 25℃，压强为 1.01×105 Pa 时,11.2L 氮气所含的原子数目为 NA 3．标准状况下的 22.4L 辛烷完全燃烧，生成 CO2 分子数为 8NA 4．标准状况下，11.2L 四氯化碳所含分子数为 0.5NA 5．标准状况下，1L 水所含分子数为(1/22.4)NA 6．标准状况下，11.2L SO3 中含 1.5NA 个氧原子 〖解析〗1、标准状况下，11.2L 氧气为 0.5mol，其所含原子数为 NA。而常温常压（25℃， 1.01×105 Pa）下，11.2L 氧气物质的量小于 0.5mol，其所含原子数必小于 NA，故叙述错误。 2、本题叙述错误，分析方法同上。 3、4、5 题中的辛烷、四氯化碳、水在标准状况下均为液体，第 6 题中 SO3 在标准状况下为 固体。故都不正确。 【例 2】（2007·全国Ⅰ理综）在三个密闭容器中分别充入 Ne、H2、O2三种气体，当它们的温度和密度都
相同时,这三种气体的压强(p)从大到小的顺序是() A. P(Ne)>p(H2)>p(O2) B P(O2)>p(Ne)>p(H2 C P(H2)>p(O2)>P(Ne) D P(H2)>p(Ne)>p(O2) 〖答案〗D 〖解析〗依据阿伏加德罗定律,同温度、同体积的气体的压强与气体的物质的量成正比,解 题的关键是比较三种气体物质的量。设三个密闭容器体积相同当密度都相同时由m=pV 可知三种气体的质量相同,设每种气体的质量都是1g,则其物质的量分别为:n(Ne)= 18gm0-1,n(H22Bmo-/n(02)=1g,则:n(H)>n(Ne)>n (O2),所以:p(H2)>p(Ne)>p(O2 〖点拔〗比较气体压强大小,同学们习惯于用阿伏加德罗定律及其常见的几个推论来分析, 但本题不能直接用阿伏加德罗定律及其推论解答,试题有一定难度。本题可用理想气体状 态方程来解,pV= nRTEpV=Rp= IRTs p=Rr,所以在温度和密度都相同时, 气体的压强(p)与分子量成反比。 【例3】标准状况下,mgA气体和ngB气体的分子数相同,下列说法不正确的是() A.同体积的气体A和气体B的质量比为mn B.25℃时,1Kg气体A和气体B的分子数之比为nm C.同温同压下,气体A和气体B的密度之比为nm D.标准状况下,等质量的气体A和气体B的体积之比为nm 〖答案〗C 【例4】由CO、H2和O2组成的混合气体60ml,在一定的条件下恰好完全反应,测得生成 物在101KPa,120℃下对空气的相对密度为1293,则混合气体中H2所含的体积分数为() 〖答案〗A 课后练习: (2007海南4)下列叙述正确的是() A.一定温度、压强下,气体体积由其分子的大小决定 B.一定温度、压强下,气体体积由其物质的量的多少决定
8 相同时，这三种气体的压强（p）从大到小的顺序是（ ） A．p（Ne）＞p（H2）＞p（O2） B．p（O2）＞p（Ne）＞p（H2） C．p（H2）＞p（O2）＞p（Ne） D．p（H2）＞p（Ne）＞p（O2） 〖答案〗D 〖解析〗依据阿伏加德罗定律，同温度、同体积的气体的压强与气体的物质的量成正比，解 题的关键是比较三种气体物质的量。设三个密闭容器体积相同，当密度都相同时，由 m＝ρV， 可知三种气体的质量相同，设每种气体的质量都是 1g，则其物质的量分别为：n（Ne）＝ 1g 20.18 g·mol–1 ，n（H2）＝ 1g 2 g·mol–1 ，n（O2）＝ 1g 32 g·mol–1 ，则：n（H2）＞n（Ne）＞n （O2），所以：p（H2）＞p（Ne）＞p（O2）。 〖点拨〗比较气体压强大小，同学们习惯于用阿伏加德罗定律及其常见的几个推论来分析， 但本题不能直接用阿伏加德罗定律及其推论解答，试题有一定难度。本题可用理想气体状 态方程来解， pV＝nRTpV＝ m M RT p＝ m VMRT p＝ ρ M RT，所以在温度和密度都相同时， 气体的压强（p）与分子量成反比。 【例 3】标准状况下，mg A 气体和 ngB 气体的分子数相同，下列说法不正确的是 （ ） A．同体积的气体 A 和气体 B 的质量比为 m:n B．25℃时，1Kg 气体 A 和气体 B 的分子数之比为 n:m C．同温同压下，气体 A 和气体 B 的密度之比为 n:m D．标准状况下，等质量的气体 A 和气体 B 的体积之比为 n:m 〖答案〗C 【例 4】由 CO、H2 和 O2 组成的混合气体 60ml，在一定的条件下恰好完全反应，测得生成 物在 101KPa，120℃下对空气的相对密度为 1.293，则混合气体中 H2 所含的体积分数为 （） A.1 6 B. 2 3 C. 1 4 D. 1 3 〖答案〗A 课后练习： 1．（2007 海南·4）下列叙述正确的是（ ） A．一定温度、压强下，气体体积由其分子的大小决定 B．一定温度、压强下，气体体积由其物质的量的多少决定
C.气体摩尔体积是指lmol任何气体所占的体积为22.4L D.不同的气体,若体积不等,则它们所含的分子数一定不等 〖答案〗B 〖考点〗本题考查了阿伏加德罗定律及其应用。 〖解析〗由PV=nRT可知:气体的体积在温度、压强一定时,体积与物质的量成正比;当 分子数目相同时,气体体积的大小主要决定于气体分子之间的距离,而不是分子本身体积的 大小。所以A、D错;B正确;只有标况下气体摩尔体积才近似为22.4L/mol 2.(08年海南化学3)在两个密闭容器中,分别充有质量相同的甲、乙两种气体,若两容 器的温度和压强均相同,且甲的密度大于乙的密度,则下列说法正确的是() A.甲的分子数比乙的分子数多 B.甲的物质的量比乙的物质的量少 C.甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小D.甲的相对分子质量比乙的相对分子质量 小 〖答案〗B p(甲) 〖解析〗根据阿伏加德罗定律可知同温同压下气体的密度之比等于摩尔质量之比 p(乙) 由于—>1,所以M甲)>M乙);由于它们的质量相等,所以甲的物质的量比乙 的物质的量少,甲的分子数比乙少;由于它们的外界条件相同,所以它们的摩尔体积相同。 3.(08年海南化学·5)设M为阿伏加德罗常数,下列说法正确的是: A.标准状况下,56L四氯化碳含有的分子数为0.25N4 B.标准状况下,14g氮气含有的核外电子数为5N4 C.标准状况下,22.4L任意比的氢气和氯气的混合气体中含有的分子总数均为N4 D.标准状况下,铝跟氢氧化钠溶液反应生成1mol氢气时,转移的电子数为N 〖答案〗C 〖解析〗选项A中CCl4在标准状况下为液体,所以其物质的量时不能用n=V2.4计算, 选项B中n(N2)=05mol, I moIN2中含有14mo电子,所以0.5moN2含有7NA;选项C中在 标准状况下,224L的气体为1mol,不管是混合气体还是纯净的气体,所含的分子数均为 NA;选项D中生成 Mold2,转移的电子数必定为2NA
9 C．气体摩尔体积是指 1mol 任何气体所占的体积为 22.4L D．不同的气体，若体积不等，则它们所含的分子数一定不等 〖答案〗B 〖考点〗本题考查了阿伏加德罗定律及其应用。 〖解析〗由 PV=nRT 可知：气体的体积在温度、压强一定时，体积与物质的量成正比；当 分子数目相同时，气体体积的大小主要决定于气体分子之间的距离，而不是分子本身体积的 大小。 所以 A、D 错；B 正确；只有标况下气体摩尔体积才近似为 22.4L/mol。 2．（08 年海南化学·3）在两个密闭容器中，分别充有质量相同的甲、乙两种气体，若两容 器的温度和压强均相同，且甲的密度大于乙的密度，则下列说法正确的是 （ ） A．甲的分子数比乙的分子数多 B．甲的物质的量比乙的物质的量少 C．甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小 D．甲的相对分子质量比乙的相对分子质量 小 〖答案〗B 〖解析〗根据阿伏加德罗定律可知同温同压下气体的密度之比等于摩尔质量之比，即 ρ(甲) ρ(乙) ＝ M(甲) M(乙) ，由于 ρ(甲) ρ(乙) ＞1，所以 M(甲)＞M(乙)；由于它们的质量相等，所以甲的物质的量比乙 的物质的量少，甲的分子数比乙少；由于它们的外界条件相同，所以它们的摩尔体积相同。 3．（08 年海南化学·5）设 NA 为阿伏加德罗常数，下列说法正确的是： A．标准状况下，5.6 L 四氯化碳含有的分子数为 0.25NA B．标准状况下，14 g 氮气含有的核外电子数为 5NA C．标准状况下，22.4 L 任意比的氢气和氯气的混合气体中含有的分子总数均为 NA D．标准状况下，铝跟氢氧化钠溶液反应生成 1 mol 氢气时，转移的电子数为 NA 〖答案〗C 〖解析〗选项 A 中 CCl4 在标准状况下为液体，所以其物质的量时不能用 n＝V/22.4 计算， 选项 B 中 n(N2)=0.5mol，1molN2 中含有 14mol 电子，所以 0.5molN2 含有 7NA；选项 C 中在 标准状况下，22.4L 的气体为 1mol，不管是混合气体还是纯净的气体，所含的分子数均为 NA；选项 D 中生成 1molH2，转移的电子数必定为 2NA
4.(09年宁夏理综7)将224L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后,气体体积 112L(体积均在相同条件下测定),则该氮氧化合物的化学式为 A. NO B. N20 C. N20 D. N2 O4 〖答案〗A 〖解析〗根据2NO+2yCu=2 yUo-+xN2,以及题中数据反应后气体体积为反应前气体体积 的一半,可以得到x=1,因此只有A选项符合题意 【点评】本题主要考查气体摩尔体积,阿伏伽德罗常数等知识,题目较为老套,而且这种题 目在若干年前就已经经常出现了 5.(2010·模拟精选,广东佛山检测)在两个密闭容器中,分别充有质量相同的甲、乙两种气 体,若两容器的温度和压强均相同,且甲的密度大于乙的密度,则下列说法正确的是() A.甲的分子数比乙的分子数多 B.甲的物质的量比乙的物质的量小 C.甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小 D.甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小 〖解析〗同温同压下甲的密度大于乙的密度,说明甲分子的相对分子质量大,故在等质量的 前提下,甲的物质的量少 〖答案〗B 6.在三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体,当它们的温度和密度都相同时,这 三种气体的压强(P)从大到小的顺序是() A. P(Ne)>p(H2)>P(O) B. P(Ozp(Ne)>p(H2) C. P(H2> p(op(Ne) D. p(H2)>P(Ne)p(oz) 〖解析〗根据阿伏加德罗定律可知,当气体的温度和密度相同时,压强与摩尔质量成反比, 摩尔质量由小到大的顺序为H2<Ne<O 〖答案〗D 7.将25gA、5gB和10gC的混合物加热,充分反应后,分析混合物成分,其中含A10g、 C21g,还有一种新物质D,则该反应中反应物的质量比为,若A、B、C、D四 种物质的式量分别为30、20、4448。则该反应的化学方程式为: 〖解析〗由题意知,反应消耗15gA和5gB,根据质量守恒定律生成1gC的同时生成9g
10 4．（09 年宁夏理综·7）将 22.4L 某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积 11.2L（体积均在相同条件下测定），则该氮氧化合物的化学式为 A．NO2 B．N2O2 C．N2O D．N2O4 〖答案〗A 〖解析〗根据 2NxOy+2yCu=2yCuO+xN2，以及题中数据反应后气体体积为反应前气体体积 的一半，可以得到 x=1，因此只有 A 选项符合题意。 【点评】本题主要考查气体摩尔体积，阿伏伽德罗常数等知识，题目较为老套，而且这种题 目在若干年前就已经经常出现了。 5．(2010·模拟精选，广东佛山检测)在两个密闭容器中，分别充有质量相同的甲、乙两种气 体，若两容器的温度和压强均相同，且甲的密度大于乙的密度，则下列说法正确的是( ) A．甲的分子数比乙的分子数多 B．甲的物质的量比乙的物质的量小 C．甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小 D．甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小 〖解析〗同温同压下甲的密度大于乙的密度，说明甲分子的相对分子质量大，故在等质量的 前提下，甲的物质的量少。 〖答案〗B 6．在三个密闭容器中分别充入 Ne、H2、O2 三种气体，当它们的温度和密度都相同时，这 三种气体的压强(p)从大到小的顺序是( ) A．p(Ne)>p(H2)>p(O2) B．p(O2)>p(Ne)>p(H2) C．p(H2)>p(O2)>p(Ne) D．p(H2)>p(Ne)>p(O2) 〖解析〗根据阿伏加德罗定律可知，当气体的温度和密度相同时，压强与摩尔质量成反比， 摩尔质量由小到大的顺序为 H2<Ne<O2。 〖答案〗D 7．将 25 g A、5 g B 和 10 g C 的混合物加热，充分反应后，分析混合物成分，其中含 A 10 g、 C 21 g，还有一种新物质 D，则该反应中反应物的质量比为________，若 A、B、C、D 四 种物质的式量分别为 30、20、44、18。则该反应的化学方程式为：________________________。 〖解析〗由题意知，反应消耗 15 g A 和 5 g B，根据质量守恒定律生成 11 g C 的同时生成 9 g