高一化学讲义：气体摩尔体积(教师版)

1、年 级：高一 辅导科目：化学 课时数：3课 题第二章 气体摩尔体积教学目的1理解气体摩尔体积的概念，掌握标准状况下气体摩尔体积的计算。2理解阿伏加德罗定律，了解学科间相关知识的联系。3掌握标准状况下气体的体积与气体的物质的量、气体的质量和气体中的粒子数目之间的关系。4初步学会研究问题的一般方法，培养分析、推理、归纳、总结的能力。教学内容一、知识梳理1、决定物质体积大小的因素：粒子数目、粒子的大小和粒子之间的距离。2、气体摩尔体积（1）概念：单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积。（2）符号：Vm（3）表达式：Vm = （4）单位：L/mol（5）特例：在标准状况下（0、压强为101kPa

2、），气体的摩尔体积约为22.4L/mol。【注意】气体摩尔体积仅仅是对气体而言的。在不同的状况下气体的气体摩尔体积是不同的，但在标准状况下的气体摩尔体积都约为22.4L/mol.同温同压下，气体的体积只与气体的分子数目有关，而与气体分子的种类无关。【思考】判断正误：标准状况下，1mol任何物质的体积都约为22.4L。 （ ）1mol气体的体积都约为22.4L。 （ ）标准状况下，1mol氧气和氮气的混合气体的体积约为22.4L。 （ ）22.4L气体所含的分子数一定大于11.2L气体所含的分子数。 （ ）任何条件下，气体的摩尔体积都约为22.4L/mol。 （ ）只有在标准状况下，气体的摩尔体

3、积才能是22.4L/mol。 （ ）在标准状况下，气体的摩尔体积一定是22.4L/mol。 （ ）【解析】，应为气体；，说明气体体积时，应有温度和压强的条件；，无论是同种气体，还是气体混合物，温度、压强一定的情况下其分子间距离大致相等；，在比较气体体积时需在同温同压下；，气体摩尔体积因温度和压强而不同；，在其他条件下，气体摩尔体积也可能为22.4L/mol；，22.4L是个约数，不是准确数值。3、阿伏加德罗定律同温同压下体积相同的任何气体都含有相同的分子数即阿伏加德罗定律。公式：同温同压： 【注意】阿伏加德罗定律适用于任何气体，包括混合气体，不适用于非气体。同温同压，同体积和同分子数，四“同”

4、共同存在；“三同定一同”。例：同温同压下，amolCl2和bmolO2（a=b）所含分子总数或原子数一定相等；单位体积内气体分子数一定相等；所占的体积一定相等，密度不等。标况下的气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的一个特例。4、气体相对分子质量的计算(1)根据摩尔质量的概念求算 相对分子质量的数值与该物质的摩尔质量数值相等，求出气体的摩尔质量，其数值就是该气体的相对分子质量。 摩尔质量(M，gmol)= (2)根据标准状况下气体的密度(0)求算 摩尔质量(M，gmol)=22.4(Lmol)0 (gL)(3)根据相同状况下同体积气态物质的质量比(又称为相对密度)求算设：有A和B两种气体，m(A)和m

5、(B)分别表示这两种气体在相同状况下同体积的质量，n是它们的物质的量，M(A)和M(B)表示它们的相对分子质量，则有： ，即有 根据上述关系式，可由一种已知气体的相对分子质量和相同状况相同体积两种气体的质量比求算另一种未知气体的相对分子质量。(4)根据混合气体中各组分气体的体积分数(或物质的量分数)求算混合气体的平均式量 设：由A、B两种气体组成混合气体，M(A)和M(B)分别表示各自的相对分子质量，nA和nB表示它们在混合气体中的体积分数(或物质的量分数)，混合气体的平均摩尔质量为： 平均摩尔质量(，gmol)=M(A)nA+M(B)nB【思考】(1)下列有关气体体积的叙述中，正确的是( )

6、 A一定温度和压强下，各种气态物质的体积大小，由构成气体的分子大小决定 B一定温度和压强下，各种气态物质的体积的大小，由构成气体的分子数决定 C不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数也不同 D气体摩尔体积是lmol任何气体所占的体积，其数值约为22.4L(2)下列说法正确的是( ) A在常温常压下，11.2L N2含有的分子数为0.5NA B在常温常压下，1mol Ne含有的原子数为NA C71g C12所含原子数为2NA D在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数相同(3)在同温、同压下，同质量的下列气体中，哪种分子数目最多?哪种体积最小?哪种原子数目最多?NH3；O2；CO2；

7、CH4；SO2；H2。(4)在标准状况下，测得1.92g某气体的体积为672mL。计算此气体的相对分子质量。【答案】（1）B；（2）BC； （3）分子数最多，体积最小，原子数最多。（4）64二、典型例题【例1】工业上用电解饱和食盐水的方法制取氢氧化钠、氯气和氢气。有关化学方程式是： NaCl+2H2O NaOH+C12+H2当制得112mL(STP)氢气时，得到氢氧化钠多少kg?氯气多少rn3(STP)?解析：设：得到NaOH x kg，C12 y rn3 NaCl+2H2O NaOH+C12+H2 240g 122.4L 32103g 112103L ，x=400kg 因为化学反应方程式中不

8、同气体的系数比也是它们的体积数之比，于是有： 1/y=1/112，y=112m3 答：得到氢氧化钠400kg，氯气112m3(STP)。【例2】空气的成分按体积计算，大致是O2：21% 、N2：78、CO2：003试计算空气的相对平均式量(精确到个位)。解析：M=3221+2878+4400329(gmol) 答：空气的相对平均式量为29。【例3】同温同压下，某气体对空气的相对密度为0965，求这种气体的相对分子质量。解析：M=096529280(gm01) 答：该气体的相对分子质量为280。【例4】加热分解5g某固体化合物，得到A气体07L(STP)和4g残渣，求A的相对分子质量。解析：m(

9、A)=54=1(g) 0(A)=1/0.7(gL) M(A)=2240(A)=224(1/0.7)=32(gmoI) 答：A的相对分子质量为32。【例5】将镁铝合金51g与足量的盐酸反应，得到标准状况下的氢气56L。求该镁铝合金中镁和铝各为多少克?解析：设合金中含镁xg、含铝yg Mg+2HClMgCl2 +H2 124g lmol xg x/24 mol 2A1+ 6HCl2A1C13 + 3H2 227g 3molyg y/18 molx十y=51 x/24 + y/18=5.6/22.4=0.25 x=24(g) y=27(g)答：该镁铝合金中镁为24g，铝为27g。【例6】将15g两种

10、金属的混合物粉末与足量的稀盐酸反应，反应完全后，得到标准状况下的氢气112L，则两种金属可能是( ) AMg和Cu BZn和Cu CAl和Fe DMg和Al解析：Mg、Zn、Fe和稀盐酸反应均生成+2价的金属离子，不妨先假定混合金属均显+2价，按得到氢气的体积可求出混合物粉末中两种金属的平均相对原子质量()。 根据反应方程式，有R+2HClRCl2+H2 g 22.4L 15g 112L =30 选项中+2价金属的相对原子质量：Mg：24、Fe：56、Zn：65。Al为+3价金属，现把它折合成+2价，其“相对原子质量”为2723=18。另外，铜不与酸反应，则将其相对原子质量看作无穷大。 两种金

11、属的平均相对原子质量为30，则必有一种金属相对原子质量大于30，另一种金属相对原子质量小于30。满足此条件的选项为A、C。三、课堂练习1下列说法中，正确的是( ) A1mol任何气体的体积都是22.4Lmol B1mol H2的质量是1g，它所占的体积是22.4Lmol C在标准状况下，1mol任何物质所占的体积都约为22.4Lmol D在标准状况下，1mol任何气体所占的体积都约为22.4L2在标准状况下，与12 gH2的体积相等的N2的( ) A质量为12g B物质的量为6mol C体积为22.4L D物质的量为12mol3在标准状况下，相同质量的下列气体中体积最大的是( ) AO2 BC

12、12 CN2 DCO24在相同条件下，22g下列气体中跟22gCO2的体积相等的是( ) AN2O BN2 CSO2 DCO 5在相同条件下，下列气体中所含分子数目最多的是( ) A1g H2 B10g O2 C30g C12 D17g NH36瓦斯中甲烷与氧气的质量比为1：4时极易爆炸，则此时甲烷与氧气的体积比为( ) A1：4 B1：2 C1：1 D2：17在相同条件下，两种物质的量相同的气体必然( ) A体积均为22.4L B具有相同的体积 C是双原子分子 D具有相同的原子数目8在标准状况下，0.5mol任何气体的体积都约为_。92mol O2和3mol O2的质量(填相等、不相等或无法

13、判断) _；分子数之比为_；含氧原子的数目之比为_；相同条件下气体的体积比为_。10在同温同压下，质量相同的N2、CO2、C12、CH4、O2等五种气体所占的体积由大到小的顺序排列为_。114g H2与22.4L(标准状况)CO2相比，所含分子数目多的是_；各1.5mol上述两种气体相比较，质量大的是_。12成年男子的肺活量约为35004000mL，成年女子的肺活量约为25003500mL，肺活量最大的男子与肺活量最小的女子所容纳气体的物质的量之比约为(在同温同压下) _。130.01mol某气体的质量为0.44g，该气体的摩尔质量为_；在标准状况下，该气体的密度是_。14在同温同压下，两个体

14、积相同的玻璃容器中分别盛满N2和O2： (1)计算容器中N2和O：2的物质的量之比和分子数目之比；(2)计算容器中N2和O2的质量比。15某物质A在一定条件下加热分解，产物都是气体。分解方程式为2AB+2C+2D。测得生成的混合气体对氢气的相对密度为d，则A的相对分子质量为_。16空气和二氧化碳按体积比5：1混合，将混合气体与足量的红热焦炭充分反应。设空气中氮气和氧气的体积比为4：1，不计其他成分，且体积都是在同温、同压下测定的，则反应后的气体中一氧化碳的体积分数是多少? 四、课堂总结（由学生回答，答案请见知识梳理部分）1氢气的相对分子质量比氯气小得多，为什么在标准状况下，1moI H2的体积

15、和1molCl2的体积却相同?2在标准状况下，1mol H2O的体积约多大?3在标准状况下，1mol气体的体积约是22.4L，若是在常温常压下，气体的摩尔体积如何变化呢?4对于气体的质量、物质的量和体积，两两之间如何换算?5什么是平均摩尔质量?固体和气体混合物的平均摩尔质量在计算过程中有何联系和区别?6比较阿伏加德罗定律与质量守恒定律。7阿伏加德罗定律的几个延伸关系：(n物质的量；气体密度；M气体的摩尔质量；V气体的体积；m气体的质量；N气体分子数) 同温、同压下：_。 同温、同体积下：_。 同温、同压、同体积下：_。 同温、同压、同质量下：_。 同温、同体积、同质量下：_。五、视野拓展理想气

16、体状态方程理想气体状态方程简称气体状态方程。理想气体指可以忽略分子本身所占空间和分子间作用力，完全符合波义耳定律(BoyIes Law)的气体。空气、氢气、氧气、氮气等极难液化的气体，在一般条件下可视为理想气体，较容易液化的气体，在压强很低或温度较高的情况下也可近似地看成理想气体。实际上由于气体分子本身不仅有一定的体积，而且分子间也存在着一定的相互作用力，所以理想气体仅是真实气体的一种近似。在高温、低压下，二者间近似的程度很高。理想气体的压强、体积和温度(用热力学温度)与气体物质的量之间的关系为：或pV=nRT这个关系式即称为理想气体状态方程式。式中P为压强，V为体积，n为物质的量，T为热力学

17、温度(T=273+t)，R为比例常数，亦称为气体常数，R的数值由P、V的单位所决定。如果P用标准大气压，V用升时，其数值为0.082；若P用帕(Pa)，V用立方米为单位时，其数值为8.315。理想气体状态方程式中的物质的量n可以用气体质量(m)和气体的摩尔质量(M)之比表示，即n=mM。所以也可以将理想气体状态方程写成： 利用这个关系式，当气体的质量、温度、压强、体积为已知时，即可求得气体的摩尔质量(M)，从而得出气体的相对分子质量。例：在96104Pa、87时，测得500mL乙醚蒸气(一种麻醉剂和溶剂)的质量是1.1866kg。求它的相对分子质量。解析：据得 M=73.99(gmol)74(

18、gmol) 答：乙醚的相对分子质量为74。六、课后作业1下列各因素，几乎不影响气体体积的是( )。A气体分子数 B气体分子的大小 C压强 D温度2下列说法中，正确的是( )。 A高温时，气体体积一定比低温时的体积大B压强大时，气体体积一定比压强小时的体积小 C分子数相同的气体，它们的体积一定相等D相同状况下，物质的量相同的两种气体的体积相同 3标准状况下，1 6 g氧气是_mol，它的体积是_L，这些氧气所含分子数约是_个。标准状况下，11.2L氮气的物质的量是_mol，它的质量是_g，其中约含有_个氮原子。46.4 g某气体在标准状况时体积为2240 mL，该气体的相对分子质量是_，已知它是元素x的氧化物，其中X元素占质量的50，又知X原子核内中子数占一半，则该气体的化学式是_。5在同温同压下，相同质量的气体X和Y，已知此时Y的体积大于X的体积。则它们的相对分子质量的关系是( )。AM(X)M(Y) BM(X)N2 O2 CO2 C1211H2 CO2 128：5 1344gmol 1.96gL 14(1)1：1 1：1 (2)7：8 155d 1650二、课后作业1B 2D解析：分子数相同的气体，它们的体积不一定相等，只有在相同状况下，气体体积才会相等30.