2022高考化学第1章化学计量在实验中的应用_物质的量第1节化学计量在实验中的应用_物质的量考点2气体摩尔体积阿伏加德罗定律讲与练含解析

考点二　气体摩尔体积　阿伏加德罗定律李仕才1．影响物质体积的因素2．气体摩尔体积(1)定义：一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积。符号为Vm。单位为L/mol(或L·mol－1)。(2)标准状况下的气体摩尔体积：在标准状况下(指温度为0_℃，压强为101_kPa)约为22.4_L·mol－1。(3)计算公式：物质的量n、气体体积V、气体摩尔体积Vm之间的关系：Vm＝。(4)影响因素：气体摩尔体积的数值决定于气体所处的温度和压强。3．阿伏加德罗定律可总结为：在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体含有相同数目的分子(或气体的物质的量相同)。(2)适用范围：单一气体或相互不反应的混合气体。10\n判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．在标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4L。(　×　)2．同温同压下，等体积的两种单质气体一定具有相同的原子数。(　×　)3．标准状况下，1molH2与1molCCl4的体积相同。(　×　)4．标准状况下，22.4L任何气体都约含有6.02×1023个分子。(　√　)5．标准状况下，11.2LCO与N2的混合气体与11.2LO2所含分子数相同，原子数也相同。(　√　)6．同温同压同体积的12C18O和14N2具有相同的电子数。(　√　)7．同温同体积条件下，等质量的SO2和O2对应的压强之比为1∶2。(　√　)8．Na2O2与CO2反应生成22.4LO2，反应中转移的电子数为2NA。(　×　)1．气体体积受温度和压强的影响，当压强或温度改变时，气体体积随之改变，所以在描述Vm≈22.4L·mol－1时必须指明在0℃、101kPa条件下。10\n2．只限于气体，可以是单一气体，也可以是不反应的混合气体。水、苯、SO3、HF、CCl4、己烷、CS2、CHCl3、Br2、HF、乙醇等物质在标准状况下不是气体。碳原子数大于4的烃为液体或固体，但新戊烷(5个碳)是特例。3．当1mol气体的体积是22.4L时，气体不一定处于标准状况，因若改变温度和压强，在非标准状况下，1mol气体的体积也可能为22.4L。一、气体摩尔体积1．下列说法中正确的是(　　)A．22.4L二氧化碳的质量一定大于22.4L一氧化碳的质量B．同温、同压、同体积的一氧化碳和乙烯含有的质子数相同C．等体积、等密度的CO和C2H4所含原子数相等D．等质量的①CH4、②H2、③HCl、④SO2，在标准状况下所占体积由大到小的排列顺序是②>①>③>④解析：A选项没有标明温度、压强，所以二氧化碳的质量可能比一氧化碳的小，错误；B选项，1molCO含有14mol质子，1molC2H4含有16mol质子，错误；C选项，CO和C2H4质量相等，物质的量相等，C2H4所含原子数多，错误；D选项，假设四种气体的质量均为1g，所以n(H2)＝、n(CH4)＝、n(HCl)＝、n(SO2)＝，正确。答案：D10\n2．设阿伏加德罗常数为NA，标准状况下，某O2和N2的混合气体mg含有b个分子，则ng该混合气体在相同状况下所占的体积(L)应是(　　)A.B.C.D.解析：mg含有b个分子，则ng该混合气体含有的分子数是，则混合气体的物质的量是，则混合气体的体积是L，A项正确。答案：A3．下列说法正确的是(　　)①标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4L②0.5molH2所占体积为11.2L③标准状况下，1molH2O的体积为22.4L④标准状况下，28gCO与N2的混合气体的体积约为22.4L⑤各种气体的气体摩尔体积都约为22.4L·mol－1⑥标准状况下，体积相同的气体的分子数相同A．①③⑤B．④⑥C．②④⑥D．①④⑥解析：①中未注明标准状况下物质所处的状态；②未注明标准状况；③中H2O为非气态；⑤在相同温度和压强下，气体的摩尔体积几乎相等，在标准状况下，气体的摩尔体积约为22.4L·mol－1。答案：B4．如图两瓶体积相等的气体，在同温同压时瓶内气体的关系一定正确的是(　　)A．所含原子数相等B．气体密度相等C．气体质量相等D．摩尔质量相等解析：左瓶与右瓶中气体的物质的量相等，N2、O2、NO分子均为双原子分子，A项正确；N2、O2的比例不固定，气体的质量不一定相等，密度不一定相等；当N2、O2物质的量相等时，摩尔质量相等，其余情况摩尔质量不相等。10\n答案：A二、阿伏加德罗定律5．一定温度和压强下，用mg的CH4、CO2、O2、SO2四种气体分别吹出四个体积大小不同的气球，下列说法中正确的是(　　)A．气球②中装的是O2B．气球①和气球③中气体分子数相等C．气球①和气球④中气体物质的量之比为4∶1D．气球③和气球④中气体密度之比为2∶1解析：根据阿伏加德罗定律的推论：同温同压下，同质量的气体体积与其摩尔质量成反比。四种气体的摩尔质量的大小关系为M(SO2)>M(CO2)>M(O2)>M(CH4)，所以气球①、②、③、④中的气体分别为SO2、CO2、O2、CH4，A错误；同质量的气体，分子数之比等于其物质的量之比，也等于其摩尔质量的反比，气球①和气球③中气体分子数不相等，气球①和气球④中气体物质的量之比为1∶4，B、C错误；同温同压下，气体的密度与其摩尔质量成正比，气球③和气球④中气体密度之比为2∶1，D正确。答案：D6．(1)2molO3和3molO2的质量之比为________，分子数之比为________；同温同压下的密度之比为________，含氧原子数之比为________，体积之比为________。(2)在标准状况下，由CO和CO2组成的混合气体6.72L，质量为12g。此混合物中CO和CO2分子数目之比是________，混合气体的平均摩尔质量是________，对氢气的相对密度是________。(3)气体化合物A的化学式可表示为OxFy，已知同温同压下10mLA受热分解生成15mLO2和10mLF2，则A的化学式为________，推断的依据是______________________________________。(4)在标准状况下，15.6gNa2O2投入足量水中，可产生O2的体积为________。解析：(3)根据阿伏加德罗定律知，2OxFy3O2＋2F2，根据质量守恒定律(原子个数守恒)知，x＝3，y＝2，即A的化学式为O3F2。(4)n(Na2O2)＝＝0.2mol，由化学方程式2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑知，n(O2)＝0.1mol，则V(O2)＝2.24L。10\n答案：(1)1∶1　2∶3　3∶2　1∶1　2∶3(2)1∶3　40g·mol－1　20(3)O3F2　阿伏加德罗定律和质量守恒定律(4)2.24L阿伏加德罗定律的推论及应用1阿伏加德罗定律的推论说明：以上所有推论均可由理想气体状态方程：pV＝nRT⇒pV＝RT⇒pM＝RT⇒pM＝ρRT来推出，因此，对以上推论应重理解、重推导，不必“死记”。10\n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，R为常数，T为热力学温度，上述定律及其推论仅适用于气体，不适用于固体或液体，仅用于定性推导，不用于定量计算。2阿伏加德罗定律及其推论的应用(1)气体密度和相对密度(M为气体摩尔质量，单位为g·mol－1)的求算方法①标准状况下，气体的密度ρ＝g·L－1。②同温同压下，A气体的密度[ρ(A)]与B气体的密度[ρ(B)]之比叫A气体对B气体的相对密度(D)，D＝＝＝。(2)摩尔质量的几种求算方法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＝；③根据标准状况下气体的密度ρ：M＝ρ×22.4(g·mol－1)；④根据气体的相对密度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：＝M1×a%＋M2×b%＋M3×c%……，a%，b%，c%指混合气体中各成分的物质的量分数(或体积分数)。(3)确定气体分子组成一般思路是根据阿伏加德罗定律，由体积比推导出微粒个数比，再根据质量守恒定律确定化学式。如2体积气体Ax与1体积气体By恰好完全反应生成2体积A2B，由阿伏加德罗定律可知，同温同压下，气体的分子数之比等于它们的体积之比，即N(Ax)∶N(By)∶N(A2B)＝2∶1∶2,2Ax(g)＋By(g)===2A2B(g)，根据质量守恒定律可以推出两气体反应物分别为A2和B2。1．下列关于同温同压下的两种气体12C18O和14N2的判断正确的是(　　)A．体积相等时密度相等B．原子数相等时具有的中子数相等C．体积相等时具有的电子数相等D．质量相等时具有的质子数相等10\n解析：比较同温同压下的1mol两种气体：由此可知体积相等时，密度不相等，A错误；原子数相等时中子数不相等，B错误；质量相等时质子数不相等，D错误。答案：C2．下列说法不正确的是(　　)A．温度相同、体积相同的O2(g)和N2(g)分子数相同B．等温等压下，SO2气体与CO2气体的密度之比等于16∶11C．温度和容积相同的两气罐中分别盛有5molO2(g)和2molN2(g)，两气罐中的压强之比等于5∶2D．等温等压条件下，5molO2(g)和2molH2(g)的体积之比等于5∶2解析：A项，温度相同、体积相同，但没有说压强是否相同，因此无法推出物质的量是否相同，错误；B项，等温等压下，密度之比等于摩尔质量之比，SO2和CO2的密度之比＝64∶44＝16∶11，正确；C项，等温等容下，气体物质的量之比等于压强之比，因此两者压强之比等于5∶2，正确；D项，等温等压下，气体体积之比等于物质的量之比，因此二者体积之比等于5∶2，正确。答案：A3．下列选项中的物质所含指定原子数目一定相等的是(　　)A．温度和压强不同，相同质量的N2O和CO2两种气体的总原子数B．等温等压下，相同体积的C2H4和C2H2、C2H6的混合气体的总原子数C．等温等压下，相同体积的O2和O3两种气体中的氧原子数D．相同物质的量、不同体积的NH3和CH4两种气体中的氢原子数解析：质量相等，N2O和CO2的摩尔质量也相等，则气体的物质的量相等，且两者都是三原子分子，所以它们的总原子数一定相等，A项正确；B项中，碳原子数相等，但是C2H2和C2H6的组成比例不确定，不能判断氢原子数是否相等，B项错误；两种气体的物质的量相等，但两种气体的分子组成不同，故氧原子数不同，C项错误；D项，物质的量相等的NH3和CH4中氢原子数不同，D项错误。答案：A4．在两个密闭容器中，分别充有质量相等的甲、乙两种气体，它们的温度和密度均相同。根据甲、乙的摩尔质量(M)的关系判断，下列说法中正确的是(　　)10\nA．若M(甲)<M(乙)，则分子数：甲<乙B．若M(甲)>M(乙)，则气体摩尔体积：甲<乙C．若M(甲)<M(乙)，则气体的压强：甲>乙D．若M(甲)>M(乙)，则气体的体积：甲<乙解析：等质量的气体，其摩尔质量与物质的量(或分子数)成反比，若M(甲)<M(乙)，则分子数：甲>乙，A错误；若M(甲)>M(乙)，则物质的量：甲<乙，又气体体积相等，故气体摩尔体积：甲>乙，B错误；同温同体积同质量的气体或混合气体，压强与摩尔质量成反比，C正确；由质量和密度相等可知气体体积相等，D错误。答案：C5．等温等压下，有质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，下列叙述中正确的是(　　)A．体积之比为13∶13∶14B．密度之比为14∶14∶13C．质量之比为1∶1∶1D．原子数之比为1∶1∶1解析：A项，三种气体分子的质子数分别为14、14、14，质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，物质的量相等，等温等压下，气体的体积与其物质的量成正比，所以三者体积之比为1∶1∶1，故A错误；B项，CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·mol－1、28g·mol－1、26g·mol－1，等温等压下，气体摩尔体积相同，根据ρ＝＝知，密度与摩尔质量成正比，则密度之比为28∶28∶26＝14∶14∶13，故B正确；C项，三种气体分子的质子数分别为14、14、14，质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，物质的量相等，CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·mol－1、28g·mol－1、26g·mol－1，根据m＝nM知：质量之比与摩尔质量成正比为28∶28∶26＝14∶14∶13，故C错误；D项，三种气体分子的质子数分别为14、14、14，质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，物质的量相等，1分子CO、N2、C2H2分别含原子数为2、2、4，所以三种气体原子数之比为1∶1∶2，故D错误。答案：B6．在一定条件下，mgNH4HCO3完全分解生成NH3、CO2、H2O(g)，按要求填空。(1)若所得混合气体对H2的相对密度为d，则混合气体的物质的量为________。NH4HCO3的摩尔质量为________(用含m、d的代数式表示)。(2)所得混合气体的密度折合成标准状况为ρg·L－1，则混合气体的平均摩尔质量为________。(3)在该条件下，所得NH3、CO2、H2O(g)的体积分数分别为a%、b%、c%，则混合气体的平均相对分子质量为________。解析：(1)由相对密度公式d＝＝可得：(混)＝d·M(H2)＝2dg·mol－1，据公式n(混)＝代入即得n(混)＝mol；NH4HCO3的分解方程式为NH4HCO3NH310\n↑＋H2O↑＋CO2↑，依据质量守恒定律，设NH4HCO3的摩尔质量为M，则M×1＝(混)×3得M＝3×2d＝6dg·mol－1。(2)已知标准状况下气体的密度为ρg·L－1，即M＝22.4ρg·mol－1。(3)已知混合气体中各组分的体积分数，依据公式＝M1×a%＋M2×b%＋M3×c%＋……代入数据可得：＝17a%＋44b%＋18c%。答案：(1)mol　6dg·mol－1(2)22.4ρg·mol－1(3)17a%＋44b%＋18c%10