2019年高中化学第02讲气体摩尔体积(含解析)

【引导】我们在日常生活中，经常接触到很多物质，比如我们呼吸需要的氧气、补充水份的白开水、建筑用的砖头等等。它们并不是由单个原子或分子构成的，而是它们的聚集体。聚集体常有哪些形式呢？这是我们所要认识的内容。

【新课知识梳理】

生活经验告诉我们：固体有一定的形状，液体没有固定的形状，但有固定的体积，气体没有固定的形状和体积；气体容易被压缩，而固体、液体不易被压缩。

1．物质体积大小的影响因素

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不相同。 (2)在同温同压条件下，粒子数相同的任何气体的体积都相同。

[特别提醒] 决定气体体积大小的因素是分子的数目和分子之间的距离。 2．气体摩尔体积

(1)概念：单位物质的量的气体所占的体积，符号为Vm。 (2)单位：L·mol或L/mol。

气体所占的体积V(3)表达式：气体摩尔体积＝，即Vm＝。

气体的物质的量n(4)标准状况下，气体摩尔体积约为22.4 L·mol。 【思考】

1．标准状况下，1 mol任何物质的体积都约是22.4 L吗？

提示：不是。物质的状态有气体、固体或液体，在标准状况下，1 mol气体的体积约为22.4 L，而1 mol固体或液体的体积均不是22.4 L。

2．当1 mol气体的体积为22.4 L时，能否说明该气体一定处于标准状况下？

提示：不能。标准状况下，1 mol气体的体积均约为22.4 L，但1 mol气体的体积为22.4 L时，并不一定说明该气体处于标准状况下，比如适当的升高温度(气体膨胀)、增大压强(压缩气体)，也能使1 mol气体的体积变为22.4 L。

3．气体摩尔体积适用范围是气体，是否必须为纯净气体？

提示：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，但是以混合气体中气

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－1

体之间不发生化学反应为前提。如标准状况下0.2 mol H2和0.8 mol O2的混合气体约为22.4 L。

【小结】

1．气体摩尔体积的适用条件 (1)标准状况(0 ℃、1.01×10 Pa)。

(2)物质在标准状况下为气体，若不是气体或非标准状况均不能用22.4 L·mol进行计算。 (3)气体可以是单一气体也可以是混合气体。 2．标准状况下，气体摩尔体积的相关计算

－1

5

①气体的物质的量n＝。 ②气体的密度ρ＝＝VVm

mmM＝。

Vn·VmVm

VVm

③气体的分子数N＝n·NA＝·NA。 ④气体的质量m＝n·M＝·M。 【例1】下列说法正确的是( )

A．在标准状况下，1 mol水的体积是22.4 L B．1 mol氢气所占的体积一定是22.4 L

C．标准状况下，6.02×10个Cu原子所占有的体积约是22.4 L D．标准状况下，28 g N2与CO的混合气体，体积为22.4 L

【解析】选D A项中的水、C项中的Cu均不是气体，而气体摩尔体积只适用于气体；B项未指明温度、压强；D项中N2和CO的摩尔质量均为28 g·mol，则其体积V＝n·Vm＝·Vm＝

－1

－1

23

VVm

mM28 g

L·mol－1×22.4

28 g·mol

＝22.4 L，D正确。

【例2】下列说法正确的是( )

A．常温常压下，22.4 L CO2中含有NA个CO2分子 B．标准状况下，4.48 L CO含有0.2NA个原子 C．22.4 L Cl2中含有NA个Cl2分子

D．标准状况下，1.12 L O2和1.12 L CO2均含0.1NA个氧原子

【解析】选D A项，常温常压下，22.4 L CO2的物质的量不是1 mol；B项，因CO为双原子分子应含

有0.4NA个原子；C项未指明标准状况；D项，标准状况下，1.12 L气体物质的量为0.05 mol，一分子O2和CO2中均含2个氧原子，则氧原子的个数均为0.1NA。

2.阿伏加德罗定律 【探究】电解水的实验探究 通电

1．实验原理：2H2O===== 2H2↑＋O2↑ 2．实验装置

3．实验现象：V(H2)∶V(O2)＝2_∶1 4．计算推理(假设电解1.8 g H2O) 通电2H2O===== 2H2↑＋O2↑

H2 O2 5.实验结论 在同温同压下，电解水生成H2和O2的体积比等于它们的物质的量之比。即相同温度和压强下，相同体积的H2和O2的物质的量相同。

【思考】1．在同温、同压下1 L H2和1 L O2所含的分子数相同吗？

提示：相同。同温同压下，1 L H2和1 L O2的物质的量相同，则二者所含的分子数相同。 2．同温同压下，相同质量的H2和O2所占的体积相同吗？其体积比是多少？ 11

提示：不相同。其体积比为∶＝16∶1。

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3．相同温度下，向相同容积的密闭容器中分别充入1 mol H2和2 mol O2，容器中气体的压强比是多少？ 提示：同温同容下，气体的压强比等于气体的物质的量之比，即容器中气体的压强比为1∶2。 【小结】

1．阿伏加德罗定律——“三同定一同”

在相同温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。 2．阿伏加德罗定律的推论

相同条件 结论 公式 语言叙述 同温、同压下，气体的体积与物质的量成正比 质量 0.2 g 1.6 g 物质的量 0.1 mol 0.05 mol n(H2)∶n(O2) V(H2)∶V(O2)(相同状况) 2∶1 2∶1 T、p相同 n1V1＝ n2V2T、V相同 n、T相同 T、p相同 T、p、V 相同

p1n1＝ p2n2p1V2＝ p2V1ρ1M1＝ ρ2M2温度、体积相同的气体，压强与物质的量成正比 物质的量相等、温度相同的气体，其压强与体积成反比 同温、同压下，气体的密度与其摩尔质量成正比 同温、同压下，体积相同的气体，其摩尔质量与质量成正比 M1m1＝ M2m2【例3】下列叙述正确的是( )

A．同温同压下，相同体积的物质，其物质的量必然相等

B．任何条件下，等物质的量的氧气和一氧化碳所含的分子数必然相等 C．1 L一氧化碳气体一定比1 L氧气的质量小 D．同温同压下，等体积的物质所含的分子数一定相等

【解析】选B 只有气体物质才符合阿伏加德罗定律——在同温同压下，具有相同体积的气体的物质的量相等。具有相同物质的量的两种由分子构成的物质具有相同的分子数。因温度、压强不能确定，故1 L CO和1 L O2的物质的量大小也不能确定，即二者的质量大小无法比较。

【例4】标准状况下，两个容积相等的贮气瓶，一个装有O2，另一个装有CH4，则两瓶气体具有相同的( ) A．质量 C．密度

B．原子总数 D．分子数

【解析】选D 两瓶内的气体具有同温同压同体积的关系，由阿伏加德罗定律可知，两瓶内气体的分子数相同，即物质的量相等。又由于O2的摩尔质量与CH4的摩尔质量不同，故两者的质量和密度不相等。O2与CH4分子内原子数目不等，故等物质的量的O2和CH4所含原子总数不同。

【随堂练习】

1．下列说法中，正确的是( ) A．气体的摩尔体积约为22.4 L·mol

B．1 mol H2的质量是2 g，它所占的体积约是22.4 L·mol C．在标准状况下，1 mol任何物质所占的体积都约为22.4 L·mol D．在标准状况下，1 mol任何气体所占的体积都约为22.4 L

【解析】选D A项没有指明是否是标准状况。B项没有指明是否是标准状况，且气体体积的单位为L或m等，而不是L·mol，气体摩尔体积的单位才是L·mol。C项“任何物质”不一定是气体，且单位不正确。

2．下列说法中正确的是( )

3

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A．32 g O2占有的体积约为22.4 L B．22.4 L N2含阿伏加德罗常数个氮分子 C．在标准状况下，22.4 L水的质量约为18 g

D．22 g二氧化碳与标准状况下11.2 L HCl含有相同的分子数

【解析】选D A、B项都没有指明在标准状况下，因而是错误的；C项在标准状况下水是液体；D项中22 g CO2的物质的量与标准状况下11.2 L HCl的物质的量相等，均为0.5 mol，所含分子数也相等。

3．在标准状况下，2.8 g CO、0.2 mol O2和0.7 mol N2混合气体的体积约为( ) A．2.24 L C．1.12 L

B．22.4 L D．无法计算

2.8 g

【解析】选B n(CO)＝－1＝0.1 mol，混合气体的物质的量为(0.1＋0.2＋0.7)＝

28 g·mol1 mol，在标准状况下的体积为22.4 L。

4．在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体，当这两个容器内温度和气体密度相等时，下列说法正确的是( )

A．两种气体的压强相等 B．O2比O3的质量小 C．两种气体的分子数目相等 D．两种气体的氧原子数目相等

【解析】选D 根据题意，因等温度、等体积、等密度，则两者等质量，B项错误；等质量的O2和O3

物质的量不相等，则压强和分子数不相等，则A、C两项错误，O2和O3都是由氧原子构成的，所以等质量的O2和O3原子数相等。

5．某常见气体在标准状况下的密度为1.25 g·L。 (1)该气体的相对分子质量为________。

(2)若该气体的分子式为A2型，其名称为_____________________________________； 若该气体的分子式为AB型，其名称为________。

【解析】ρ＝－1，M＝ρ×22.4 L·mol＝1.25 g·L×22.4 L·mol＝28 g·mol。

22.4 L·mol【答案】(1)28 (2)氮气 一氧化碳 【课后练习】

1．同温同压下，两种气体的体积不同，其主要原因是( ) A．气体的分子大小不同 B．气体分子间的距离不同 C．气体的物质的量不同 D．气体的性质不同

【解析】选C 同温同压时，气体分子之间的距离相等，而分子本身的大小又远小于气体分子之间的距

－1

M－1－1－1－1

离，故体积不同的主要原因是气体的物质的量不同。

2．下列说法正确的是( ) A．1 mol O2与1 mol H2的体积相同 B．1 mol O2与2 mol CH4的质量相等 C．1 mol H2的体积是22.4 L

D．相同体积的H2和O2所含有的分子数相同

【解析】选B 对气体，要比较体积的大小，除知道分子数多少外，还必须强调气体所处的状态，A选项二者分子数肯定相等，但体积只能在相同条件下才一定相等。C、D选项中也与气体的状态(温度、压强)有关。

3．在标准状况下，0.4 mol HCl气体的体积是( ) A．22.4 L C．4.48 L

B．8.96 L D．11.2 L

－1

【解析】选B V＝0.4 mol×22.4 L·mol＝8.96 L。

4．下列物质中，所含分子数最多的是(NA表示阿伏加德罗常数)( ) A．10 g H2 C．1.5NA CO2

B．2 mol Cl2

D．22.4 L O2(标准状况)

10 g

【解析】选A A项，10 g氢气的物质的量＝－1＝5 mol；B项，2 mol Cl2；C项，1.5NA CO2

2 g·mol22.4 L

的物质的量为1.5 mol；D项，标准状况下，22.4 L氧气的物质的量＝－1＝1 mol，由N＝nNA

22.4 L·mol可知，10 g氢气含有的分子数目最多。

5．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是( ) A．含有NA个氦原子的氦气在标准状况下的体积约为11.2 L

B．25 ℃，1.01×10 Pa,32 g O2和O3的混合气体所含原子数为2.5NA C．标准状况下，11.2 L H2O含有的原子数为1.5NA D．常温常压下，44 g CO2含有的原子数为3NA

【解析】选D A项，氦为单原子分子，NA个氦原子在标准状况下的体积为22.4 L；B项，所含的氧原子数为2NA；C项，在标准状况下，水为液体。

6．下列各组物质中，分子数相同的是( ) A．5 L Cl2与5 L HCl

B．18 g H2O与标准状况下44.8 L CO2

C．在25 ℃和1.01×10 Pa时，等体积的空气与H2 D．0.2 mol O2与标准状况下2.24 L水

【解析】选C A项，缺少温度和压强的条件，虽然体积相同，但是分子数不一定相同，错误；B项，18 g H2O的物质的量为1 mol，标准状况下44.8 L CO2的物质的量是2 mol，二者分子数不等；C项，同温、

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同压下，等体积的气体含有相同的分子数；D项，2.24 L水大于0.2 mol，错误。

7．标准状况下，5.6 L某气体的质量为8 g，则该气体的相对分子质量是( ) A． C．32

B．48 D．16

5.6 L8 g

【解析】选C 5.6 L气体的物质的量为＝－1＝0.25 mol，该气体的摩尔质量M＝

22.4 L·mol0.25 mol32 g·mol，Mr＝32。

8．同温同压下，等质量的N2O4和NO2两种气体相比较，下列叙述正确的是( ) A．体积比为2∶1 C．原子个数之比为1∶1

B．分子个数之比为1∶1 D．氮原子个数之比为2∶1

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【解析】选C 同温同压下，气体的Vm相同，且M(N2O4)＝2M(NO2)，n(N2O4)∶n(NO2)＝∶＝1∶2，

9246气体的Vm相同，由n＝V/Vm可知，体积比为1∶2，A错误；物质的量之比为1∶2，则分子数之比为1∶2，B错误；分子数之比为1∶2，则原子数之比为1×6∶2×3＝1∶1，C正确；分子数之比为1∶2，则氮原子个数之比为1∶2，D错误。

9．同温同压下，相同体积的H2和CO2气体，具有相同的( ) A．分子数 C．质量

B．原子数 D．摩尔质量

【解析】选A 同温同压下，相同体积的气体，具有相同的分子数，A正确；每个H2分子中有2个原子，CO2分子中有3个原子，原子数目不相等，B不正确；H2和CO2的摩尔质量分别为2 g·mol、44 g·mol，其对应质量也不同，C、D不正确。

10．下列说法正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值)( ) A．在常温常压下，11.2 L N2含有的分子数为NA B．标准状况下，18 g H2O所占的体积约是22.4 L C．32 g O2在标准状况下所占的体积约为22.4 L

D．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C 本题中A为非标准状况下的体积，B中H2O标准状况下为液体，D中气体所含分子数相同，但原子数不一定相同。

11．(1)标准状况下，0.5 mol H2占有的体积约为________L。 (2)标准状况下，44.8 L H2的质量约为________g。

(3)标准状况下，3.01×10个氧气分子所占的体积约为________L。 (4)标准状况下，33.6 L氧气所含的氧分子数约为______个。

(5)标准状况下，16 g氧气和42 g N2的混合气体的体积约为________L。 【解析】(1)V＝0.5 mol×22.4 L·mol＝11.2 L。

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－1

－1

(2)44.8 L H2的物质的量为

23

44.8 L－1

－1＝2 mol，m(H2)＝2 mol×2 g·mol＝4 g。

22.4 L·mol

3.01×10－1

(3)n(O2)＝23－1＝0.5 mol，V(O2)＝0.5 mol×22.4 L·mol＝11.2 L。

6.02×10 mol(4)n(O2)＝

33.6 L

－1＝1.5 mol，

22.4 L·mol

N＝1.5×6.02×1023＝9.03×1023。

(5)n(O2)＝

16 g42 g

－1＝0.5 mol，n(N2)＝－1＝1.5 mol，故混合气体的体积为(0.5＋

32 g·mol28 g·mol

－1

1.5)mol×22.4 L·mol＝44.8 L。

【答案】(1)11.2 (2)4 (3)11.2 (4)9.03×10 (5)44.8

12．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________。

【解析】同温同压下，同体积的氨气和硫化氢(H2S)气体的物质的量相等，故质量比为17∶34＝1∶2；同质量的氨气和硫化氢气体物质的量之比为

11

∶＝2∶1；氢原子数目之比为(2×3)∶(1×2)＝3∶1；二1734

23

11

者氢原子数相等时，物质的量之比为∶＝2∶3。故同温同压下体积之比为2∶3。

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【答案】1∶2 2∶1 3∶1 2∶3