2019-2020年高一化學(xué)魯科版必修1教學(xué)案：第1章 第3節(jié) 第2課時 氣體摩爾體積 Word版含解析.doc

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2019-2020年高一化學(xué)魯科版必修1教學(xué)案：第1章 第3節(jié) 第2課時 氣體摩爾體積 Word版含解析 細讀教材記主干 一、影響物質(zhì)體積的主要因素 二、氣體摩爾體積 1．概念 在一定的溫度和壓強下，單位物質(zhì)的量的氣體所占的體積叫做氣體摩爾體積，用 Vm表示，單位：Lmol－1或m3mol－1。 2．常用數(shù)值 標準狀況下(0 ℃，101 kPa)，氣體摩爾體積約為 22.4_Lmol－1。 3．Vm、V與n之間的關(guān)系式：Vm＝。 三、阿伏加德羅定律及推論 1．同溫同壓下，相同體積的任何氣體含有相同數(shù)目的分子。 2．同溫同壓下，相同體積的任何氣體的物質(zhì)的量相同。 3．同溫同壓下，不同氣體的體積比等于物質(zhì)的量之比，等于所含氣體分子數(shù)之比。 4．同溫同壓下，不同氣體的密度之比等于其摩爾質(zhì)量之比。 [重點剖析] 1．氣體分子之間的距離受溫度、壓強影響：溫度越高分子間距離越大，反之越小；壓強越大，分子間距離越小，反之越大。 2．氣體摩爾體積不僅適用于單一、純凈的氣體，也適用于混合氣體，如標準狀況下，1 mol空氣的體積約為22.4 L。 3．氣體摩爾體積與其它物理量的轉(zhuǎn)化。 (1)氣體的物質(zhì)的量n＝。 (2)氣體的質(zhì)量m＝nM＝M。 (3)氣體的分子數(shù)目N＝nNA＝NA。 (4)氣體的摩爾質(zhì)量：M＝＝＝ρVm， 標準狀況下，M(氣)＝22.4ρ (ρ的單位是gL－1)。 [特別提醒] (1)利用相對密度計算氣體的摩爾質(zhì)量，同溫同壓時，＝＝ρ(相對)。 (2)M(氣)＝，既適用于單一氣體，也適用于混合氣體，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量＝。 [典例印證] [例題1]　[雙選]設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)，下列敘述中正確的是(　　) A．常溫常壓下，11.2 L CO2所含的原子數(shù)為1.5NA B．常溫常壓下，48 g O3含有的氧原子數(shù)為3NA C．標準狀況下，22.4 L H2O所含分子數(shù)為NA D．標準狀況下，22.4 L H2中所含原子數(shù)為2NA [解析]　A項，常溫常壓下， Vm>22.4 Lmol－1，則11.2 L CO2的物質(zhì)的量n(CO2)<0.5 mol，所含原子數(shù)小于1.5 NA；B項，48 g O3的物質(zhì)的量n(O3)＝＝1 mol，n(O)＝3n(O3)，則N(O)＝3NA；C項，標準狀況下，H2O為液態(tài)，不適用氣體摩爾體積；D項，n(H2)＝＝1 mol，n(H)＝2n(H2)，則N(H)＝2NA。 [答案]　B、D 標準狀況下，氣體摩爾體積Vm＝22.4 Lmol－1，使用時一定要注意以下三方面： 1．下列物質(zhì)的體積約為22.4 L的是(　　) A．標準狀況下1 mol H2O B．20 ℃、101 kPa時36.5 g HCl C．常溫常壓下17 g NH3 D．0 ℃、101 kPa時0.4 mol H2和0.6 mol O2的混合氣體 解析：選D　A項，標準狀況下H2O為液態(tài)；B項，20 ℃、101 kPa不是標準狀況，且溫度比標準狀況高，故1 mol氣體在該狀況下大于22.4 L；C項，常溫常壓不是標準狀況。 [重點剖析] 1．阿伏加德羅定律及推論 (1)定義：在相同溫度和壓強下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子。 (2)推論： 相同條件 結(jié)論 公式 語言敘述 T、p相同 ＝ 同溫同壓下，氣體的分子數(shù)與其體積成正比 T、V相同 ＝ 溫度、體積相同的氣體，壓強與其分子數(shù)成正比 N、T相同 ＝ 分子數(shù)相等、溫度相同的氣體，壓強與其體積成反比 T、p相同 ＝ 同溫同壓下，氣體的密度與其相對分子質(zhì)量(實際是摩爾質(zhì)量)成正比 同T、p、V ＝ 同溫同壓下，相同體積的任何氣體的質(zhì)量與其摩爾質(zhì)量成正比 同T、V、m ＝ 同溫、同體積下，相同質(zhì)量的任何氣體的壓強與其摩爾質(zhì)量成反比 2.氣體摩爾體積與阿伏加德羅定律的關(guān)系 標況準況下的氣體摩爾體積是阿伏加德羅定律的特定情況，二者關(guān)系如下： 溫度 壓強 氣體體積 氣體所含分子數(shù)目 阿伏加德羅定律 同溫 同壓 相同體積 相同 1 mol氣體 0 ℃ 1.01105 Pa 22.4 L 6.021023個 [特別提醒] (1)氣體摩爾體積受溫度和壓強的影響，不同條件下，氣體摩爾體積可能不同。如標準狀況下，Vm＝22.4 Lmol－1，但不是標準狀況下也可能存在Vm＝22.4 Lmol－1。 (2)阿伏加德羅定律只適用于氣體，可以是單一氣體，也可以是混合氣體。 (3)同溫、同壓、同體積和同分子數(shù)之間相互制約，只要“三同”成立，第四“同”必定成立。 (4)注意分析分子的組成，如Ar是單原子分子，O2是雙原子分子，O3是三原子分子。 [典例印證] [例題2]　以下說法中，正確的是(　　) A．在標準狀況下1 mol N2的體積是22.4 Lmol－1 B．在標準狀況下H2O的摩爾體積約是 22.4 Lmol－1 C．同溫同壓下的兩種氣體，只要所含微粒數(shù)目相同，則所占體積一定相同 D．一定狀況下，N2的摩爾體積可能恰好為 22.4 Lmol－1 [解析]　標準狀況下，1 mol N2的體積是22.4 L，A錯。標準狀況下，H2O是液態(tài)，摩爾體積遠小于22.4 Lmol－1，B錯。同溫同壓下，分子數(shù)相等則體積相等，而微粒包括分子、原子、質(zhì)子、電子等，故C錯。在非標準狀況下，可能存在Vm＝22.4 Lmol－1。 [答案]　D 同溫同壓下兩種氣體比較體積、微粒數(shù)、質(zhì)量等時，須先由體積比等于物質(zhì)的量之比這一關(guān)系延伸得質(zhì)量或微粒數(shù)的關(guān)系。 2．下列條件下，兩瓶氣體所含原子數(shù)一定相等的是(　　) A．同質(zhì)量、不同密度的N2和CO B．同溫度、同體積的H2和N2 C．同體積、同密度的C2H4和C2H6 D．同壓強、同體積的N2O和CO2 解析：選A　A項N2和CO摩爾質(zhì)量相同，質(zhì)量相同時，物質(zhì)的量相同，分子數(shù)相同，所含原子數(shù)也相同；B項同溫、同體積而壓強不同時，H2和N2的物質(zhì)的量不同，原子數(shù)也不同；C項同體積、同密度時兩種氣體的質(zhì)量相同，但摩爾質(zhì)量不同，分子數(shù)不同，原子數(shù)也不同；D項當同壓、同體積時，其溫度和物質(zhì)的量不一定相同，則原子個數(shù)不一定相同。 題組一　氣體摩爾體積 1．判斷正誤 (1)標準狀況下，1 mol任何氣體所占的體積都約為22.4 L。(　　) (2)標準狀況下，1 mol O2和N2的混合氣體(按任意比混合)的體積約為22.4 L。(　　) (3)1 mol H2的體積約為22.4 L。(　　) (4)20 ℃時，1 mol任何氣體的體積總比22.4 L大。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)　(4) 2．下列敘述正確的是(　　) A．一定溫度、壓強下，氣體體積由其分子的大小決定 B．一定溫度、壓強下，氣體體積由氣體的物質(zhì)的量的多少決定 C．氣體摩爾體積是指1 mol任何氣體所占的體積為22.4 L D．不同的氣體，若體積相等，則它們所含的分子數(shù)一定相等 解析：選B　在一定溫度和壓強下，氣體體積由氣體的物質(zhì)的量多少決定，A錯，B正確。氣體摩爾體積是描述在一定溫度和壓強下單位物質(zhì)的量的氣體所占的體積，而在標準狀況下Vm＝22.4 Lmol－1，故C錯。不同的氣體，只有在同溫同壓下，同體積才等分子數(shù)，故D錯。 3．在指定的條件下，下列各物質(zhì)的體積由大到小的順序是________。 ①1 mol CO2氣體(常溫常壓) ②1.5 mol O2(常溫常壓) ③56 g鐵塊(常溫常壓) ④120 ℃，常壓下，5 mol水蒸氣 解析：同溫同壓下的氣體，微粒數(shù)目越多，所占體積越大。微粒數(shù)目相同時， V固體＜V氣體。 答案：④②①③ 題組二　阿伏加德羅定律及其推論 4．判斷正誤 (1)相同溫度和壓強下，相同體積的任何物質(zhì)都含有相同數(shù)目的分子。(　　) (2)標準狀況下，N2與H2的密度之比為14∶1。(　　) (3)相同溫度和壓強下，兩種氣體的體積比等于其分子數(shù)之比。(　　) (4)相同溫度、相同容積的兩容器的壓強之比等于其物質(zhì)的量的反比。(　　) 答案：(1)　(2)√　(3)√　(4) 5．下列示意圖中，白球代表氫原子，黑球代表氦原子，方框代表容器，容器中間有一個可以上下滑動的隔板(其質(zhì)量忽略不計)。其中能表示等質(zhì)量的氫氣與氦氣的是(　　) 解析：選A　氫氣屬于雙原子分子，而氦氣屬于單原子分子。根據(jù)它們的相對原子質(zhì)量容易算出，氫氣與氦氣的分子個數(shù)比為2∶1，根據(jù)阿伏加德羅定律，在同溫同壓下，分子個數(shù)比即體積比，因此，A是正確的。 6．同溫同壓條件下，等質(zhì)量的CO2與O2的體積比為____，分子數(shù)之比為________，原子數(shù)比為________，密度之比為________。 解析：等質(zhì)量的CO2與O2的物質(zhì)的量之比為32∶44，即8∶11，分子數(shù)之比、體積比都等于物質(zhì)的量之比，原子數(shù)之比為38∶112＝12∶11，密度之比等于摩爾質(zhì)量之比11∶8。 答案：8∶11　　8∶11　　12∶11　　11∶8 一、選擇題 1．下列有關(guān)氣體摩爾體積的描述中正確的是(　　) A．單位物質(zhì)的量的氣體所占的體積就是氣體摩爾體積 B．通常狀況下的氣體摩爾體積約為22.4 Lmol－1 C．標準狀況下的氣體摩爾體積約為22.4 L D．相同物質(zhì)的量的氣體，氣體摩爾體積也相同 解析：選A　氣體摩爾體積的影響因素是溫度和壓強，在標準狀況下，氣體摩爾體積約為22.4 Lmol－1。 2．[雙選]下列說法正確的是(　　) A．32 g O2占有的體積約為22.4 L B．22.4 L N2含有阿伏加德羅常數(shù)個氮分子 C．22 g CO2與標準狀況下11.2 L HCl含有相同的分子數(shù) D．質(zhì)量相同的N2和CO，在同溫同壓下所占氣體體積相同 解析：選C、D　32 g O2在標準狀況下所占體積約為22.4 L，A錯誤；標準狀況下，22.4 L N2為1 mol，含有阿伏加德常數(shù)個N2分子，B錯誤；22 g CO2的物質(zhì)的量為0.5 mol，含分子數(shù)目為0.5 NA，標準狀況下11.2 L HCl的物質(zhì)的量為0.5 mol，含HCl分子數(shù)目為0.5 NA，C正確；因M(N2)＝M(CO)，等質(zhì)量的N2和CO，物質(zhì)的量相等，在同溫同壓下所占氣體體積相同，D正確。 3．有一種氣體的質(zhì)量為14.2 g，體積是4.48 L(標準狀況)，該氣體的摩爾質(zhì)量是(　　) A．71 gmol－1　　　　　　　B．71 C．28.4 gmol－1 D．28.4 解析：選A　由M＝進行計算。 n＝＝＝0.2 mol， 則M＝＝71 gmol－1。 4．用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說法中正確的是(　　) A．1 mol N2所含有的原子數(shù)為NA B．標準狀況下，22.4 L氦氣含有2NA個原子 C．標準狀況下，22.4 L氯化氫所含的原子數(shù)為NA D．24 g O2分子和24 g O3分子所含的氧原子數(shù)目相等 解析：選D　1 mol N2含有2 mol N，即含2NA個N原子；標準狀況下，22.4 L He為1 mol，He為單原子分子，故1 mol He含有NA個原子；C項，n(HCl)＝＝1 mol，n(原子)＝2n(HCl)＝2 mol，即含2NA個原子；24 g O2和24 g O3所含n(O)＝＝1.5 mol，均含1.5NA個O原子。 5．在標準狀況下，與32 g O2的體積相等的N2(　　) A．質(zhì)量為14 g　　　　B．分子數(shù)為6.021024 C．體積為22.4 L D．物質(zhì)的量為2 mol 解析：選C　n(O2)＝＝1 mol，V(O2)＝22.4 L，因此n(N2)＝1 mol，m(N2)＝ 28 g， N(N2)＝6.021023，V(N2)＝22.4 L。 6．如果a g某氣體中含有的分子數(shù)為b，則c g該氣體在標準狀況下的體積是(式中NA為阿伏加德羅常數(shù))(　　) A. L B. L C. L D. L 解析：選A　審題時，首先要明確題目所給的條件及需要回答的物理量——一定質(zhì)量的氣體在標準狀況下的體積，然后根據(jù)各基本物理量的含義和相互關(guān)系形成清晰的解題思路。c g該氣體的物質(zhì)的量為n＝，則標準狀況下的體積V＝ L。 7．CO2和N2的混合氣體對氫氣的相對密度為20，則該混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為(　　) A．20 gmol－1 B．30 gmol－1 C．15 gmol－1 D．40 gmol－1 解析：選D?。剑?0，則＝20M(H2)＝202 gmol－1＝40 gmol－1。 8．如圖所示是表示物質(zhì)分子的示意圖，①和②為兩個體積相同的固定容器，圖中“○”和“●”分別表示氫原子和氧原子，則下列說法正確的是(　　) A．若①中的H2為1 mol，則①中所含氫原子為6.021023個 B．若①中的H2為1 mol，則它的體積約為22.4 L C．①和②中氣體的質(zhì)量比為1∶8 D．①和②中氣體的物質(zhì)的量比為1∶2 解析：選C　A項，1 mol H2所含氫原子為26.021023個，錯誤；B項，沒有指明①處于標準狀況下，錯誤；從圖可知，①和②中H2與O2的個數(shù)比為2∶1，所以物質(zhì)的量比為2∶1，質(zhì)量比為1∶8，C項正確，D項錯誤。 9．下列各組物質(zhì)中兩種物質(zhì)分子數(shù)相同的是(　　) A．1 g H2和8 g O2 B．1 mol HCl和11.2 L CO(標準狀況) C．18 g H2O和22.4 L CO2(標準狀況) D．6.021023個氯分子和0.5 mol N2 解析：選C　兩種物質(zhì)的物質(zhì)的量相同時，所含的分子數(shù)也相同。A項中1 g H2為0.5 mol,8 g O2為0.25 mol，故二者所含的分子數(shù)不相等；B項中標準狀況下11.2 L CO為0.5 mol，與HCl的物質(zhì)的量不相同；D項中6.021023個氯分子為1 mol，與N2的物質(zhì)的量不相同；只有C項中的兩物質(zhì)均為1 mol，所含分子數(shù)均為NA個。 10．如圖兩瓶體積相等的氣體，在同溫同壓下瓶內(nèi)氣體的關(guān)系一定正確的是(　　) A．原子數(shù)相等 B．密度相等 C．質(zhì)量相等 D．摩爾質(zhì)量相等 解析：選A　由同溫、同壓可得Vm相同，再由公式n＝，可得兩瓶內(nèi)分子的物質(zhì)的量相同，又都是雙原子分子，所以原子的物質(zhì)的量相同，由原子個數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比可得，兩瓶內(nèi)分子所含原子數(shù)相同，A項正確；由m＝nM，兩瓶內(nèi)分子的物質(zhì)的量相等，M不一定相等，故m不一定相等，同理由ρ＝也得ρ不一定相等。 11．以“物質(zhì)的量”為中心的計算是化學(xué)計算的基礎(chǔ)，下列與“物質(zhì)的量”相關(guān)的計算正確的是 (　　) A．現(xiàn)有CO、CO2、O3三種氣體，它們分別都含有1 mol O，則三種氣體的物質(zhì)的量之比為3∶2∶1 B．n g Cl2中有m個Cl原子，則阿伏加德羅常數(shù)NA的數(shù)值可表示為 C．標準狀況下，11.2 L X氣體分子的質(zhì)量為16 g，則X氣體的摩爾質(zhì)量是32 D．5.6 g CO和22.4 L CO2中含有的碳原子數(shù)一定相等 解析：選B　含1 mol O的CO、CO2、O3的物質(zhì)的量分別是1 mol、 mol、 mol，三者之比為6∶3∶2，A錯誤；n g Cl2物質(zhì)的量為 mol，含Cl原子數(shù) NA2＝m，NA＝，B正確；摩爾質(zhì)量的單位為 gmol－1，C錯誤；未說明溫度、壓強狀況，不能進行氣體體積與物質(zhì)的量的一切相關(guān)計算和比較，D錯誤。 12．已知m g A和n g B所含分子數(shù)相同，則下列說法不正確的是(　　) A．標準狀況下，同體積的氣體A、B的質(zhì)量比為m∶n B．25 ℃下，同質(zhì)量的氣體A、B的分子數(shù)比為n∶m C．同溫同壓下，氣體A、B的密度比為n∶m D．相同狀況下，同質(zhì)量的氣體A、B的體積比為n∶m 解析：選C　由A、B氣體的分子數(shù)相同知，兩氣體的物質(zhì)的量相等，則此時 ＝＝，A項正確；同質(zhì)量的A、B的物質(zhì)的量之比＝＝，即分子數(shù)之比為n∶m，相同狀況下，體積比為n∶m，B、D項正確；同溫同壓下，氣體的密度之比等于摩爾質(zhì)量之比，即 ＝＝，C項不正確。 二、非選擇題 13．標準狀況下有：①6.72 L甲烷，②3.011023個氯化氫分子，③13.6 g硫化氫，④0.2 mol NH3。對這四種氣體的關(guān)系從小到大的順序，請用序號填空： (1)體積：______________________________________________________________。 (2)密度：_______________________________________________________________。 (3)質(zhì)量：________________________________________________________________。 (4)N(H)：______________________________________________________________。 解析：①n(CH4)＝＝0.3 mol； ②n(HCl)＝＝0.5 mol； ③n(H2S)＝＝0.4 mol； ④n(NH3)＝0.2 mol。 在標準狀況下，物質(zhì)的量大的氣體體積也大，四種氣體的體積由小到大的順序為：④<①<③<②；密度的大小與摩爾質(zhì)量成正比，故密度從小到大的順序為：①<④<③<②；據(jù)m＝nM可知，質(zhì)量從小到大的順序為：④<①<③<②；根據(jù)每種氣體的物質(zhì)的量及分子組成可知氫原子數(shù)從小到大的順序為：②<④<③<①。 答案：(1)④<①<③<②　(2)①<④<③<② (3)④<①<③<②　(4)②<④<③<① 14．填空： (1)SO2的相對分子質(zhì)量為____________，其摩爾質(zhì)量為______________。 (2)標準狀況下，0.5 mol任何氣體的體積都約為________。　 (3)4 g H2與標準狀況下22.4 L SO2相比，所含分子數(shù)目較多的是________。 (4)0.01 mol某氣體的質(zhì)量為0.28 g，該氣體的摩爾質(zhì)量為________，標準狀況下該氣體的體積是________。 答案：(1)64　64 gmol－1　(2)11.2 L　(3)H2 (4)28 gmol－1　0.224 L 15．某雙原子分子構(gòu)成的氣體，其摩爾質(zhì)量為M gmol－1，該氣體的質(zhì)量為m g，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則： (1)該氣體在標準狀況下的體積為________ L。 (2)該氣體在標準狀況下的密度為________gL－1。 (3)該氣體所含的原子總數(shù)為________個。 (4)該氣體的一個分子的質(zhì)量為________ g。 解析：氣體的物質(zhì)的量為n＝＝ mol，在標準狀況下，Vm＝22.4 Lmol－1，V＝nVm＝ mol22.4 Lmol－1＝ L；標準狀況下，ρ＝＝＝ gL－1；氣體中含有原子數(shù)為 mol2NA＝；一個分子的質(zhì)量為：＝ g。 答案：(1)　(2)　(3)　(4) 16．現(xiàn)有14.4 g CO和CO2的混合氣體，在標準狀況下其體積為8.96 L。回答下列問題： (1)該混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為________。 (2)混合氣體中碳原子的個數(shù)為________(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。 (3)將混合氣體依次通過下列如圖所示裝置，最后收集在氣球中(實驗在標準狀況下測定)。 ①氣球中收集到的氣體的摩爾質(zhì)量為________。 ②氣球中收集到的氣體中，電子總數(shù)為________(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。 ③氣球的體積為________L。 解析：(1)混合氣體的物質(zhì)的量為＝0.4 mol，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量＝＝36 gmol－1。(2)0.4 mol CO和CO2的混合氣體中，碳原子為0.4 mol。(3)①將混合氣體依次通過NaOH溶液和濃硫酸，則最后收集到的氣體是CO。②設(shè)原混合氣體中CO的物質(zhì)的量為n1，CO2的物質(zhì)的量為n2。則， 解得，因此氣球中收集到0.2 mol CO，含有2.8 mol電子。③0.2 mol CO在標準狀況下的體積為4.48 L。 答案：(1)36 gmol－1　(2)0.4NA　(3)①28 gmol－1　 ②2.8NA　③4.48