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第二章 海水中的重要元素 —— 钠和氯
第三节 物质的量
2. 3. 2 气体摩尔体积
学习目标
1、了解物质的量的单位 —— 摩尔。
2、通过对比、类比、归纳、演绎等多种思维活动，了解摩尔质量、气体摩尔体积和物质的量浓度的含义，体会从物质的量层次定量研究化学问题的意义。
3、能基于物质的量认识物质组成及其化学变化；运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积和物质的量浓度之间的相互关系进行简单计算。知道从定量的角度认识宏观物质和微观粒子的相互关系是研究化学问题的科学方法之一。
2H2 + O2 = 2H2O
点燃
物质的量：
2mol
1mol
2mol
质量：
4g
32g
36g
V(g)
ρ
体积： ？
m
n
N
÷ M
× M
× NA
÷ NA
【思考与讨论】分析下列1mol物质在特定条件下所占有的体积，你能得出哪些结论？
物质 状态 1mol物质的质量 密度 1mol物质占的体积
Al 固体 27g 2.70 g · cm-3(20℃) 10.0cm3
Fe 固体 56g 7.86 g · cm-3(20℃) 7.12cm3
H2O 液体 18g 0.998 g · cm-3(20℃) 18.0cm3
H2SO4 液体 98g 1.83 g · cm-3(20℃) 53.6cm3
O2 气体 32.00g 1.429 g · L-1 (0℃、101KPa) 22.4L
H2 气体 2.016g 0.0899 g · L-1 (0℃、101KPa) 22.4L
结论：
① 相同条件下，1mol不同的固体和液体物质体积不同，1mol不同的气体物质体积基本相同
② 1mol气体物质的体积远大于1mol固体和液体物质的体积
从微观角度分析，物质的体积大小跟哪些因素有关？
粒子的数目
粒子的大小
粒子之间的距离
粒子的大小
粒子的数目
粒子之间的距离
决定物质体积大小的因素
从微观角度分析，物质的体积大小跟哪些因素有关？
粒子的大小
粒子的数目
粒子之间的距离
决定固体和液体物质
体积大小的因素
构成固态结构微粒间的
距离很小
构成液态结构微粒间的
距离也小
决定1mol固体和液体物质体积大小的因素
粒子的大小
固态
液态
气态
水的三态
气体粒子之间的距离(一般指平均距离)远远大于粒子本身的直径
分子直径
分子间
平均距离
分子的直径为0.4nm
分子之间的平均距离为4nm
分子的直径和分子之间平均距离的比较
粒子的大小
粒子的数目
粒子之间的距离
决定气体物质
体积大小的因素
构成气态结构微粒间的
距离很大
决定1mol气体物质体积大小的因素
粒子之间的距离
温度
压强
粒子的大小
粒子的数目
粒子之间的距离
决定气体物质
体积大小的因素
构成气态结构微粒间的
距离很大
决定1mol气体物质体积大小的因素
粒子之间的距离
温度
压强
【思考】气体微粒之间的距离受哪些因素影响？
P不变，T升高
粒子间距增大，气体体积增大
温度
T不变，P增大
压强
粒子间距减小，气体体积减小
粒子的大小
粒子的数目
粒子之间的距离
决定气体物质体积
大小的因素
构成气态结构微粒间的
距离很大
决定1mol气体物质体积大小的因素
粒子之间的距离
★ 同温同压下，任何气体分子的间距相同
★ 同温同压下，1mol任何气体所占的体积相等
温度
压强
【思考与讨论】在一定条件下，1mol不同物质的体积如下表所示。观察并分析表中的数据，你能得出哪些结论？
气体 00C、101kPa时的体积/L 液体 200C时的体积/cm3 固体 200C时的体积/cm3
H2 22.4 H2O 18.0 Fe 7.12
O2 22.4 H2SO4 53.6 Al 10.0
★ 在0℃、101kPa时，1mol任何气体所占的体积都约为22.4L
★ 同温同压下，1mol任何气体所占的体积相等
单一气体或混合气体
注意：讨论气体的体积时必须注明温度和压强
粒子的大小
粒子的数目
粒子之间的距离
决定气体物质体积
大小的因素
★ 同温同压下，相同体积的任何气体
都含有相同数目的粒子
1、定义： 的气体所占的体积
4、单位： （或 ）和 （或 ）
L/mol
2、符号： 。
Vm
L · mol-1
单位物质的量
一、气体摩尔体积
m3/mol
m3 · mol-1
3、公式：
5、数值： 。
标准状况下(0℃、101kPa)，Vm ≈ 22.4L/mol
一、气体摩尔体积
22.4L
(标准状况）
6.02 × 1023
分子
0.282m
标准状况下的气体摩尔体积示意图
6、注意：
① 物质状态必须是气态
② 既可是单一气体，也可是混合气体
③ 在不同的温度和压强下，Vm的值可能不同
在标准状况下，1mol任何气体所占的体积都约为22.4L
标准状况下(0℃、101kPa)，Vm ≈ 22.4L/mol
一、气体摩尔体积
25℃、101kPa时，Vm ≈ 24.5L/mol
1mol CO2的体积如果是22.4L，一定处在标况下？
不一定，同时升温加压或降温减压，都可以让1mol CO2的体积为22.4L，如273℃、202kPa
1、设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）
A. 常温常压下，22.4L SO2的物质的量是1mol
B. 标准状况下，11.2 L H2O的物质的量是0.5mol
C. 标准状况下，44.8 L CO2含有的分子数为2NA
D. 标准状况下，任何气体的体积都约为22.4L
C
计算1：标准状况下，64g O2所占的体积是多少？
解：V = n × Vm
= × 22.4L/mol
= 44.8L
64g
32g/mol
计算2：标准状况下，33.6L CO2所含有的分子数是多少？
解：N = n × NA
= × NA
= 1.5NA
33.6L
22.4L/mol
m
n
N
÷ M
× M
× NA
÷ NA
V(g)
ρ
【小结】
× Vm
÷ Vm
1、判断下列说法的正误。
（1）标准状况下，1mol任何物质的体积都约是22.4L（ ）
（2）气体摩尔体积约是22.4L（ ）
（3）22.4L气体所含分子数一定大于11.2L气体所含分子数（ ）
（4）当温度高于0℃时，1mol任何气体体积都大于22.4L（ ）
（5）1mol CO和1mol CO2所含分子数相同，体积也相同（ ）
（6）1mol H2O在标准状况下的体积为22.4L（ ）
（7）标准状况下，1mol O2和N2的混合气体(任意比)的体积一定约为22.4L（ ）
×
×
×
×
×
×
√
2、下列叙述正确的是（ ）
A. 标准状況下，1mol H2O的体积约为22.4L
B. 1mol任何气体所含分子数相同，其体积都约为22.4L
C. 等体积的不同气体，所含分子数一定相同
D. 常温常压下，1mol CO2的体积大于22.4L
D
3、amol N2与amol CO相比较，下列叙述中不正确的是（ ）
A. 质量一定相同
B. 所含原子数一定相同
C. 所含分子数一定相同
D. 气体体积一定相同
D
4、一定温度和压强下，决定气体体积大小的主要因素是（ ）
A. 气体的质量
B. 气体分子的物质的量
C. 气体分子间平均距离
D. 气体分子本身的大小
B
二、阿伏伽德罗定律
1、定律：在同温同压下，相同体积的任何气体所含分子数相同
P1 = P2
T1 = T2
V1 = V2
N1 = N2
（n1 = n2）
2、注意：
① 阿伏伽德罗定律只适用于气体
② “任何” —— 单一气体、混合气体
③ 在P、T、V、N(n)中任意三个量相同，另一个量必定相同
二、阿伏伽德罗定律
PV = nRT
—— 理想气体状态方程
【例】同温同压下，将1L CO2和2L CO进行比较，则CO2和CO的：
（1）物质的量之比为 ；
（2）分子数之比为 ；
（3）原子数之比为 ；
（4）质量之比为 。
1 : 2
1 : 2
3 : 4
11 : 14
推论1：
★ 同温同压下，
二、阿伏伽德罗定律
PV = nRT
—— 理想气体状态方程
推论2：
★ 恒温恒容时，
【例】已知空气的平均式量约为29，相同条件下的下列气体密度比空气密度大的是 。
① CO2 ② H2 ③ Cl2 ④HCl ⑤ N2
①③④
推论3：
★ 同温同压下，
3、推论
二、阿伏伽德罗定律
相同条件 结论 语言叙述 公式
同温同压 同温同压下，体积之比等于物质的量之比，等于分子数之比
同温同体积 同温同体积下，压强之比等于物质的量之比，等于分子数之比
同温同物质的量 同温同物质的量下，压强与体积成反比
同温同压 同温同压下，密度之比等于摩尔质量之比
PV = nRT
—— 理想气体状态方程
1、（双选）在常温常压下，amol N2和bmol CO相比较，下列叙述不正确的是（ ）
A. 气体的体积之比为a : b
B. 质量之比为a : b
C. 摩尔质量之比为a : b
D. 密度之比为a : b
CD
2、同温同压下，a g气体X和b g气体Y含有相同的分子数，下列说法中不正确的是（ ）
A. X与Y摩尔质量比为a : b
B. 同温同压下，X与Y的密度比为a : b
C. 相同质量的X与Y的分子数比为b : a
D. 相同质量的X与Y在同温同压下体积之比为a : b
D
理想气体状态方程发展史
玻意耳-马略特定(1662)
查理-吕萨克定律(1787)
道尔顿分压定律(1801)
理想气体定律(1834)
范德华方程(1873)
可能是第一个有关物质状态的方程表达。1662年，这位著名的爱尔兰物理学家、化学家罗伯特 波义耳利用一端封闭、管内装有气体的J形管进行了一系列实验
1787年，法国物理学家雅克 · 查理发现氧气、氮气、氢气、二氧化碳和其他气体，当温度升高80K、其他条件一致时，气体膨胀的体积相等
1801年由约翰 · 道尔顿所观察得到的。在任何容器内的气体混合物中，如果各组分之间不发生化学反应，则每一种气体都均匀地分布在整个容器内，它所产生的压强和它单独占有整个容器时所产生的压强相同
又称理想气体状态方程，是1834年法国物理学家埃米里 · 克拉珀龙综合波义耳和查里的发现得到的一个方程
1873年，荷兰物理学家范德华给出了有限体积被连续分子充满情况下的物态方程，他的这一新公式改革了对于物态方程的研究
【例】 0.1mol CO2 + 0.9mol H2
0.2mol CO2 + 1.8mol H2
1mol CO2 + 9mol H2
问：1mol该混合气体的质量分别为 。
★ 混合气体各组分的物质的量之比一定时，1mol该混合气体的质量一定
6.2g
混合气体的平均摩尔质量(或平均相对分子质量)
计算2：求空气的平均摩尔质量？（N2 80%，O2 20%）
解：M = 28g/mol × 80% + 32g/mol × 20%
= 28.8g/mol
计算1：4mol N2和1mol O2组成的混合气体的平均摩尔质量？
4mol × 28g/mol + 1mol × 32g/mol
4mol + 1mol
=
28.8g/mol
解：M =
m总
n总
=
计算3：若空气的平均分子量为28.8，请计算空气中N2与O2的体积比？
十字交叉法：
32
28
28.8
0.8
3.2
计算4：N2在标况下的密度？
16g/mol
22.4L/mol
=
0.714g/L
解： ρ =
M
Vm
=
★ 标况下，
计算5：CH4在标况下的密度？
28g/mol
22.4L/mol
=
1.25g/L
解：ρ =
M
Vm
=
计算5：64g O2和64g SO2组成的混合气体相对于相同状况下的H2的密度比为多少？
64g + 64g
32g/mol
64g
+
64g
64g/mol
≈
2g/mol
21.3
1、（双选）由H2、CO2、CO组成的混合气体，在同温同压下与氮气的密度相等。该混合气体中CO2、H2、CO的体积比可能是（ ）
A. 22 : 1 : 14
B. 13 : 8 : 29
C. 26 : 16 : 57
D. 无法确定
BC
2、实验测定CO与O2的混合气体的密度是相同状况下H2密度的14.5倍，则该气体的平均摩尔质量是 ，CO与O2的物质的量之比为 ， CO的质量分数是 。
29g/mol
3 : 1
72.4%
差量法：质量差量法和体积差量法
题型特征：反应前后有固体质量差或气体体积差
解题思路：
第一步，由反应方程式找出反应前后引起差量的两项，求出标准差量；
第二步，由实际差量与之对应成比例求解。
【例1】H2 + CuO = Cu + H2O　固体质量减轻
　　　　　 80g 64g　　　 　 16g
【例2】2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2　气体体积减小
　　　　　　 　 2L　　　　　 　 1L　 　 1L
1、标准状况下，一定量的CO通过50g灼热的CuO后，质量变为42g，通入CO的体积至少为 L，生成Cu为 mol。
2、常温下，将CO2和CO的混合气体5L通过足量炽热的C后，恢复至原状态，体积变为7L，原混合气体中CO的体积分数为 。
0.5
11.2
40%
1、（双选）下列说法中正确的是（ ）
A. 1mol O2和1mol N2所占的体积都约为22.4L
B. 标准状况下，H2的气体摩尔体积约为22.4L
C. 在标准状况下，1mol H2和1mol O2所占的体积都约为22.4L
D. 在标准状况下，22.4L由N2、N2O组成的混合气体中所含有N原子的物质的量为2mol
CD
2、下列有关气体体积的说法中正确的是（ ）
A. 一定温度、压强下，气体体积由其分子的大小决定的
B. 一定温度、压强下，气体体积由其物质的量的多少决定
C. 气体摩尔体积是指1mol任何气体所占的体积为22.4L
D. 不同的气体，若体积不变，则它们所含的分子数一定不等
B
3、在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体，
当这两个容器内气体的温度和密度相等时，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
D
4、有一空瓶，抽成真空时质量为276.802g，充满H2时质量为277.204g，相同条件下当充满某种气体时质量为285.244g，求该气体的相对分子质量？
PV = nRT
5、在某温度时，一定量的元素 A的气态氢化物AH3，在一定体积的密闭容器中完全分解成两种气体单质，此时压强增加了75%，则A单质的化学式为 。
A4

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