高中化学：3.2《气体摩尔体积》课件（旧人教版必修1）

气体摩尔体积和阿伏加德罗定律 教材导读一 决定物质体积大小的因素物质体积大小主要取决于 构成液态 固态物质的粒子间的距离是很小的 在粒子数目一定时 固态 液态物质的体积主要决定于 由于构成不同物质的是不同的 所以 它们的体积也就有所不同 气体分子间有 的距离 各种气体在一定温度和压强下 分子间的 几乎是相等的 因此 在一定的温度和压强下 气体体积的大小只随的多少而变化 粒子多少 粒子间距 粒子本身大小 粒子本身大小 粒子本身大小 间距 分子 较大 1 气体摩尔体积 Vm 定义 单位物质的量 即1mol 的气体具有的体积 在标准状况下 1mol的任何气体所占的体积都约是22 4L 这个体积叫做标准状况下气体的摩尔体积 符号 Vm单位 L mol 1公式 理解 1 它只适用于气体 单一或混合气体都可以 2 标准状况下 0 1 01 105Pa 3 气体的物质的量为 mol时 体积都约为22 4L 定义 在相同的温度和压强下 相同体积的任何气体都含有相同数目的分子数 即同T P时 当V相同时 N n 气体 相同 2 阿伏加德罗定律和推论 仅适用于气体 特别提醒 阿伏伽德罗定律主要是应用于不同气体之间的比较 也可以是同一种气体的比较 被比较的气体可以是纯净气体 也可以是混合气体 根据理想气体的状态方程推理 PV nRT mRT M R为常数 1 同T P V1 V2 n1 n2 N1 N2 2 同T V P1 P2 n1 n2 3 同T P 1 2 M1 M2 4 同T P V 5 同T P m V1 V2 M2 M1 1 2 n2 n1 6 同T V m P1 P2 M2 M1 强调 1 正确理解并灵活运用阿伏加德罗定律及其推论 m1 m2 M1 M2 d1 d2 D 2 气体的相对分子质量求算方法 1 标态密度法 Mr 22 4 2 摩尔质量法 Mr m n 3 相对密度法 同T P 1 2 M1 M2 4 物质的量分数或体积分数法 Mr Mr1 a1 Mr2 a2 Mr3 a3 其中a为物质的量分数 强调 实战演练 1 1molCl2和36 5gHCl气体相比较 两者的体积关系是 A 前者大B 后者大C 相等D 不能确定 解析 两气体的状态未定 无法比较体积大小 D 2 在标准状况下 6 72LNO2通过水后 收集到5 04L气体 则被氧化的NO2体积为 解析 3NO2 H2O 2HNO3 NO 每差2个体积 则被氧化的NO2为2个体积 所以被氧化的NO2为1 68L 1 68L 3 2003年宁波市理综试题 下列关于气体的说法中 正确的是 A 气体的体积等于气体分子的体积之和B 气体的温度升高说明它的所有分子的动能都增大C 一定质量的某种气体 温度不变 体积增大时 它的压强一定减小D 一定质量的某种气体 体积不变 压强增大时 它的温度可能不变 C 解析 气体的体积取决于分子间的平均距离 而不是本身分子的大小 A不正确 影响气体温度的因素有多种 温度升高 它的所有分子的动能不一定增大 B不正确 由阿伏加德罗定律及推论 可知C正确 D不正确 4 常温下把NH3 O2 HCl CO按体积比1 2 3 4混合 计算混合气体的密度是同条件下H2的多少倍 解析 气体混合后 NH3与HCl发生反应 剩余气体为O2 HCl CO 其体积比为 2 2 4即1 1 2 平均相对分子质量为 32 36 5 28 2 4 31 125 对H2的相对密度为 31 125 2 15 6 答案 15 6倍 能力 思维 方法 例1 全国高考题 根据阿伏加德罗定律判断 下列叙述中正确的是 A 同温同压下两种气体的体积之比等于摩尔质量之比B 同温同压下两种气体的物质的量之比等于密度之比C 同温同压下两种气体的摩尔质量之比等于密度之比D 同温同体积下两种气体的物质的量之比等于压强之比 CD 例2 全国高考题 在某温度时 一定量的元素A的氢化物AH3 在一定体积的密闭容器中可以完全分解成两种气态单质 此时压强增加了75 则A单质的一个分子中有个A原子 分解反应的化学方程式是 4AH3 A4 6H2 4 解析 AH3分解成两种气态单质后 在密闭容器内压强增加了75 是本题给出的惟一条件 在考虑解题途径时 要想到题目的要求是确定单质A的分子中原子数 微观的粒子数与物质的量有联系 而联系物质的量或粒子数与压强之间的关系是阿伏加德罗定律 这样 就决定了应用阿伏加德罗定律 结合题目所给出的压强改变 就成为解出此题的基本理论依据 按照阿伏加德罗定律 在温度 体积都不变的条件下 气态物质的压强与其物质的量成正比 答案 4 4AH3 A4 6H2 解题回顾 本题通过无机化合物的分解反应 来考查考生确定无机物的能力 比较灵活 有新意 题目中所给出的条件只是反应后压强增大了75 这个惟一的数据 要挖掘出隐藏在这个条件之后的是阿伏加德罗定律 并灵活运用阿伏加德罗定律解决新情境下的问题 例3 全国高考题 在一定体积的密闭容器中放入3L气体R和5L气体Q 在一定条件下发生反应 2R 5Q 4X nY反应完全后 容器温度不变 混合气体的压强是原来的87 5 则化学方程式中n值是 A 2B 3C 4D 5 解析 2R 5Q 4X nY3 余 54n同T V条件下 P正比于n 则87 5 1 4 n 1 8 n 2 解题回顾 同温同体积时 气体的压强比等于其物质的量之比 反应后的压强小于反应前 则该反应是气体的物质的量减小的反应 则有 2 5 4 n n 3 选A 1 由CO2 H2和CO组成的混合气在同温同压下与氮气的密度相同 则该混合气体中CO2 H2和CO的体积比为A 29 8 13B 22 1 14C 13 8 29D 26 16 57 解析 同温同压下混合气体与氮气的密度相同 则该混合气体的平均摩尔质量为28g mol 1 混合气体中CO的摩尔质量是28g mol 1 因此在混合气体中CO的体积可为任意值 CO2和H2混合后的平均摩尔质量为28g mol 1 求CO2和H2有两种方法 CD 巩固练习 方程法设混合气体中CO2和H2的体积分别为x y 44g mol 1 x x y 2g mol 1 y x y 28g mol 1 十字交叉法 2 体积相同的容器 一个盛有NO 另一个盛有N2和O2 在同温同压下两容器内的气体一定具有相同的A 原子总数B 质子总数C 分子总数D 质量 解析 NO N2和O2均为双原子分子 质子总数分别为15 14 16 相对分子质量分别为30 28 32 在同温同压下相同体积的气体中所含的分子数相同 故它们的分子总数相同 原子总数相同 而质子总数和质量不同 AC 3 在150 时碳酸铵可以受热完全分解 则其完全分解后所产生的气态混合物的密度是相同条件下氢气密度的几倍A 96倍B 48倍C 12倍D 32倍 解析 150 时碳酸铵受热完全分解的化学反应方程式为 NH4 2CO3 2NH3 H2O CO2 根据质量守恒定律 反应前1mol即96g碳酸铵受热完全分解 则反应后所生成混合气体的质量亦应为96g 所以 反应后生成混合气体的平均相对分子质量为M 混 96 4 24 又根据阿伏加德罗定律之推论 气体间的密度之比等于相对分子质量之比 则有 混 H2 Mr 混 Mr H2 24 2 12倍 混 C 4 一定量的液态化合物XY2 在一定量O2中恰好完全反应 XY2 l 3O2 g XO2 g 2YO2 g 冷却后在标准状况下 测得生成物的体积为672mL 密度为2 56g L 1 则 1 反应前O2的体积为 2 化合物XY2的摩尔质量是 3 在XY2分子中 X Y两元素质量比为3 16 则X Y两元素分别为 和 写元素名称 672ml 76g mol 1 碳硫 5 在一个密闭固定容积的容器中盛有11gX气体 X的摩尔质量为44g mol 时 压强为1 104Pa 如果在相同温度下 把更多的气体X充入容器 使容器内压强增至5 104Pa 这时容器内气体X的分子数约为 A 3 3 1025B 3 3 1024C 7 5 1023D 7 5 1022 解析 起始条件下气体的物质的量容易求出 即11g 44g mol 1 0 25mol 则终态的物质的量为 分子个数为1 25mol 6 02mol 1 1023 7 5 1023 C 例4 一个密闭容器 容积为2VL 中间用厚度不计的隔板把它隔成容积均为VL的两部分 分别装入温度都是150 的乙炔和氧气 如下图 已知乙炔的压强为P1 氧气的压强为P2 将隔板打开后引燃 使它们充分反应后再恢复到原来的温度时 容器内的压强变为P0 已知 氧气充足时 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O g 氧气不足时 2C2H2 g 3O2 g 4CO g 2H2O g 请通过计算将适当的数值填入下表的空格中 点燃 点燃 解析 P1 P2 2 5恰好按第一式反应体积分数为4 4 2 0 667P0 P1 6 2 2 3 2 这样理解 保持T V不变 则P与n成正比 设反应后的体积为VL 则反应后的气体6mol 分为2个3mol 另 由PV nRT得P02V 6RT P1V 2RTP0 P1 3 2 解题回顾 理解并运用阿伏加德罗定律 同T V时压强比即为物质的量之比 结合反应式确定可发生的反应 再依据方程式求解 延伸 拓展 例5 2000年全国理综试题 在25 101kPa条件下 将15LO2通入10LCO和H2的混合气体中 使其完全燃烧 干燥后 恢复至原来的温度和压强 1 若剩余气体的体积是15L 则原CO和H2的混合气体中 V CO V H2 2 若剩余气体的体积为aL 则原CO和H2的混合气体中V CO V H2 3 若剩余气体的体积为aL 则a的取值范围是 5L 5L a 10 20 a 10 a 20 解析 此题的命题意图 以H2 CO燃烧反应为载体考查化学计算能力及由具体到一般的推理能力 审题关键是 2CO O2 2CO2 2H2 O2 2H2O 反应物之间化学计量数比相同 推知完全燃烧 耗O2体积是H2 CO混合气体体积1 2 H2 CO比值与O2剩余无关 一定剩余10L 剩余气体混合物经干燥 一定不含H2O 混合气体成分为CO2 O2 1 剩余气体15L 其中O2为10L 则V CO2 5L V H2 10L V CO2 5L V CO2 V CO 5L 2 剩余气体为aL 则其中CO2为V CO2 aL 10L V CO V CO2 a 10 L V H2 10L V CO 10L a 10 L 20L aL V CO V H2 a 10 20 a 3 解法1 常规解法设10L混合气体中CO体积为xL 生成CO2体积为xL 剩余气体a 10 x 因为0 x 10 所以10 a 20 解法2 极端假设法假设CO为10L 则生成CO2为10L a 10L 10L 20L 假设H2为10L 则剩余气体只有O2 a 10L 而实际上10L是H2 CO混合气体 所以10 a 20 解题回顾 本题涉及CO和H2燃烧 其计算分三种情况讨论 是一道平缓的计算题 设问由具体到一般 考查思维全面性 给人的感觉是 基础而又灵活 简单而又不乏新意 本题三问具有层递关系 第一问是根据化学方程式进行计算 属于低级运算层次 第二问引入字母a 有代数运算的味道 第三问是分析讨论 层次较高 如果第一问关系建立错误 则 2 3