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气体摩尔体积
【学习目标】1、理解气体摩尔体积的含义。
2、掌握气体摩尔体积的有关计算。
【要点梳理】
要点一、 影响物质体积大小的因素
1．影响物质体积大小的因素：　　从微观来看，影响物质体积大小的因素有三个：微粒个数、微粒大小、微粒间距离。
1 mol任何物质中的粒子数目都是相同的，即约为6.02×1023。因此，1 mol物质的体积大小主要取决于构成物质的粒子的大小和粒子之间的距离。
2. 影响固体（或液体）物质体积大小的主要因素有两个：微粒个数和微粒自身大小
要点诠释：
固态或液态物质，粒子之间的距离是非常小的，故1 mol固态或液态物质的体积主要取决于粒子的大小，不同的固态或液态物质，粒子的大小是不相同的，因此，1 mol不同的固态或液态物质的体积是不相同的（见下图）。
/
固体 液体 气体
3.影响气体物质体积大小的主要因素有两个：微粒个数和微粒间距离 。
要点诠释：
对于气体来说，粒子之间的距离远大于粒子本身的直径，气体体积与微粒间的距离有关，与粒子本身的直径大小关系不大。当压强和温度一定时，气体微粒间距离一定，所以当气体分子数一定，则气体体积一定；反之，在压强和温度一定时，相同体积的任何气体分子数相等，这就是常说的阿伏加德罗定律。
如果气体的物质的量为1 mol，则其体积主要取决于气体粒子之间的距离。而在同温同压下，任何气体粒子之间的平均距离可以看成是相等的，1 mol任何气体都具有相同的体积（见上图）。
要点二、气体摩尔体积
1、气体摩尔体积的含义：在一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积，符号是Vm，它的常用单位是L·mol－1和m3·mol－1。
关于物质的量（n）、气体的体积（V）和气体摩尔体积（Vm）之间的计算公式为。可变形为V=n·Vm与。
2、标准状况下气体摩尔体积：在标准状况（指0℃、101 kPa，记作：STP）下，气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1。
要点诠释：
①气体摩尔体积和标准状况下气体摩尔体积是两个不同的概念。前者是指单位物质的量气体所占的体积。后者是指标准状况下，1 mol气体所占的体积，这个体积数值约为22.4 L。所以用到22.4 L·mol－1时，通常是标准状况下的气体。
②气体摩尔体积中的气体指任意气体，该气体可以是纯净物，也可以是混合物；纯净物中，可以是单质，也可以是化合物。如标准状况下。1 mol氢气和氯气的混合气体的体积约为22.4 L，所含的分子总数为NA个。
③在掌握气体摩尔体积时要注意4个要点：（1）标准状况；（2）1mol；（3）任何气体，（包括单一气体或混合气体）；（4）约22.4L。
3、气体体积（V）、气体摩尔体积（Vm）、气体的物质的量（n）之间关系为：/　　由n=N/NA和n=V/Vm，可将气体分子数与宏观气体体积之间联系起来。如标准状况下，11.2 L H2所含分子数为：
/。
　　由一定条件下的密度和气体摩尔体积可以求出气体的摩尔质量：M=Vm·ρ　如标准状况下，ρ(O2)=1.429 g·L―1，则M (O2)=Vm·ρ(O2)=22.4 L·mol―1×1.429 g·L―1=32 g·mol―1。
4、标准状况下的相关计算。
M与Vm的关系：M=Vm·=22.4 g／mol；
n与Vm的关系：；
m与Vm的关系：；
N与Vm的关系：。
要点三、阿伏加德罗定律及其推论　1、定律内容：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。这一规律称为阿伏加德罗定律。要点诠释：
　　（1）阿伏加德罗定律只适用气体，对固体、液体物质不适用。　　（2）只有温度、压强、体积都相同的气体，其分子数才相同。　　（3）气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的特殊情况和具体体现。2．几个重要的推论：　　（1）同温同压下，同体积的任何气体的质量比等于它们的相对分子质量之比。
（2）同温同压下，任何气体的体积比等于它们的物质的量之比。　　（3）同温同压下，相同质量的任何气体的体积比等于它们的相对分子质量的反比。
（4）同温同压下，任何气体的密度比等于它们的相对分子质量之比。　　（5）同温同容下，气体的压强比等于它们的物质的量之比。
规律总结：
①凡涉及物质的体积，要首先分辨出该物质是不是气体，看清条件是否为标准状况。
②同温同压下，相同体积的气体所含的分子数相同，但原子数不一定相同。
【典型例题】
类型一、气体摩尔体积
例1．（2019 海南农垦中学期末考）下列说法正确的是（ ）
A．32 g O2占有的体积约为22.4 L
B．22.4 L N2含阿伏加德罗常数个氮分子
C．在标准状况下，22.4 L水的质量约为18 g
D．22 g CO2与标准状况下11.2 L HCl所含的分子数相同
【思路点拨】22.4L的使用有特定的范围：①物质必须为气体；②在标准状况下。
【答案】D
【解析】A．气体摩尔体积值的大小与状态有关，不是标准状况，无法计算，故A错误；
B．非标准状况下，气体摩尔体积Vm不知道，所以不能根据体积求算物质的量和分子数，故B错误；
C．标准状况下水为液体，不能用气体摩尔体积求算，故C错误；
D．根据公式求算；；二者物质的量相等，所以分子数相等，故D正确。
【总结升华】只要用到体积，就要考虑温度、压强；只要用到“22.4 L·mol－1”，就要弄清是否是标准状况、是否是气体。审题一定要准。
举一反三：
【变式1】　下列说法中正确的是（　　 ）　　A、标准状况下，98克硫酸的体积约为22.4升　　B、1molO2的体积约为22.4升　　C、22克CO2在标准状况下的体积为11.2升　　D、分子数相同O2与SO2所占的体积相同 【答案】C
【变式2】下列说法中不正确的是(　　)
A．HCl的相对分子质量与6.02×1023个HCl分子的质量(以g为单位)在数值上相等
B．6.02×1023个氮分子和6.02×1023个氢分子的质量比等于14∶1
C．32 g氧气所含的原子数目为2×6.02×1023
D．常温常压下，0.5×6.02×1023个一氧化碳分子所占体积是11.2 L
【答案】D
【解析】摩尔质量在数值上等于该物质的相对原子质量或相对分子质量，也等于该物质所含6.02×1023个粒子的质量，A正确；相同数目的两种分子的质量比应等于其相对分子质量比，B正确；O2是双原子分子，32 g O2所含原子数是分子数的2倍，C正确；0.5×6.02×1023个CO分子即0.5 mol，所占体积在标准状况时才是11.2 L，D选项不正确。
【变式3】下列叙述正确的是
A.1 mol 任何气体的体积都约为22.4 L
B.1 mol 任何物质在标准状况下所占的体积都约是22.4 L
C.标准状况下，1 mol 水所占有的体积是22.4 L
D.标准状况下，22.4 L的任何气体的物质的量都约是1 mol
【答案】D
【变式4】下列叙述中，正确的是（ ）
A.在标准状况下，1molH2O的体积约为22.4L
B.在标准状况下，0.5molH2、0.5molN2组成的混合气体的体积约为22.4L
C.在非标准状况下，1mol任何气体的体积不可能为22.4L
D.标准状况下，气体的摩尔体积为22.4L
【答案】B
类型二、阿伏加德罗定律及其推论例2．下列两种气体的分子数一定相等的是（ ）
A．质量相等、密度不等的N2和CO
B．等体积、等密度的CO和NO
C．等温、等体积的O2和N2
D．等压、等体积的N2和CO2
【思路点拨】依据阿伏加德罗定律可知，相同条件（温度、压强）下，气体的体积相等则分子数（或物质的量）一定相等。
【答案】A
【解析】B中，由m=V可知二者质量相等，但M (CO)≠M (NO)，故二者物质的量n (CO)≠n (NO)，其分子数不相等；C中，压强不确定，则分子数不确定；D中，温度不确定，分子数也无法确定；而A中，由于二者摩尔质量相等，质量相等，则n (N2)=n (CO)。
【总结升华】只要用到体积，就要考虑温度、压强。
举一反三：
【变式1】（2019 福建省莆田二十四中期末考）同温同压下，收集两瓶相同体积CH4和CO2气体，下列叙述中正确的是（ ）
A．质量比1∶1 B．原子数比1∶1 C．分子数比1∶1 D．密度比1∶1
【答案】C
【解析】同温同压下，收集两瓶相同体积的CH4和CO2气体，物质的量相等，
A．根据m=n计算，其质量之比为：16∶44=4∶11，故A错误；
B．原子的物质的量之比为：5∶3，故B错误；
C．根据N=nNA计算所含分子数目，等于物质的量之比，即分子数比1∶1，故C正确；
D．根据判断其密度比之，体积相等等于质量之比：4∶11，故D错误。
【变式2】两个体积相同的容器，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
【答案】AC
【变式3】下列条件下，两种气体的分子数一定不相等的是(　　)
A．相同质量、不同密度的N2和C2H4
B．相同体积、相同密度的CO和C2H4
C．相同温度、相同压强、相同体积的O2和N2
D．相同压强、相同体积、相同质量的O2和N2
【答案】D
【解析】A项N2和C2H4的摩尔质量相同，相同质量的N2和C2H4，物质的量相同，分子数也相同；B项相同体积、相同密度的CO和C2H4，具有相同的质量，同时也具有相同的分子数；C项同温同压下同体积的任何气体具有相同的分子数；D项同质量的O2和N2，摩尔质量不同，物质的量不同，从而分子数不相等，故选D。
【气体摩尔体积练一练2】
【变式4】在同温、同压、相同质量的下列气体占有的体积由大到小的顺序是：
①Cl2 ②N2 ③ H2 ④ CO2 ⑤ O2
【答案】③＞②＞⑤＞④＞①
【解析】由阿伏伽德罗定律，在同温、同压下气体的体积与物质的量成正比，质量相同时物质的量与摩尔质量成反比。
【变式5】150 mL A2气体跟50 mL B2气体恰好完全反应，生成的气体体积为100 mL(同温、同压条件下)，试填空：
(1)生成物的化学式是________。
(2)推断化学式的依据是________。
【答案】(1)A3B　(2)阿伏加德罗定律和质量守恒定律
【解析】设生成物的化学式为AxBy，依题意反应物与生成物的体积比：V(A2)∶V(B2)∶V(AxBy)＝150∶50∶100＝3∶1∶2。根据阿伏加德罗定律，可知这个3∶1∶2既是体积比，又是物质的量之比，也是化学方程式的化学计量数之比，即可写出化学方程式的表示式：3A2＋B2===2AxBy，又根据质量守恒定律可知反应前后各元素的原子个数不变，即在反应物中A的原子数是2×3，B的原子数是2，所以2AxBy应为2A3B。
类型三、计算
例3、在标准状况下，0.20L的容器中含某气体0.25g，求该气体的相对分子质量。
【思路点拨】标准状况下1mol气体的质量即为22.4L气体的质量。
【答案】28
【解析】气体密度为ρ==1.25g·L-1，气体的摩尔质量为1.25g·L-1×22.4L·mol-1=28g·mol-1，所以气体的式量为28。
【总结升华】求气体的式量即求气体的摩尔质量，若已知标准状况下气体密度为ρg·L-1，则气体的摩尔质量为M=22.4ρ。
举一反三：
【气体摩尔体积练一练1】
【变式1】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】64
【解析】该气体物质的量为：0.672L÷22.4 L·mol-1=0.03 mol，此气体的摩尔质量为1.92g÷0.03 mol=64 g·mol-1。故此气体的相对分子质量为64。
【变式2】标准状况下，89.6LCO和44.8LCO2混合，求混合气体的平均式量。
【答案】33.3
【解析】n(CO)= =4mol, n(CO2)= =2mol.
混合气体总物质的量n=4mol+2mol=6mol, 混合气体平均摩尔质量==33.3g·mol-1。
所以混合气体平均式量为33.3。
将上述求混合气体平均摩尔质量的计算式改变一下：
=28g·mol-1×+44g·mol-1×=33.3g·mol-1可见，求混合物的平均式量等于各组分的式量乘以物质的量分数或气体体积分数的加合。=M1x1+M2x2+.M1,M2……各组分的式量，x1, x2……各组分物质的量分数或气体体积分数。
【巩固练习】
一．选择题（每小题有1～2个选项符合题意）
1．下列有关气体摩尔体积的描述中正确的是（ ）。
A．相同物质的量的气体摩尔体积也相同
B．通常状况下的气体摩尔体积约为22.4 L
C．标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 mol·L－1
D．一定物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积
2．下列说法正确的是（ ）。
A．1 mol任何气体所占体积都约是22.4 L
B．1 mol H2O(g)在标准状况下体积为22.4 L
C．1 mol气体体积为22.4 L，则一定是标准状况
D．气体摩尔体积不一定是22.4 mol·L－1
3．给定一定物质的量的理想气体，影响其所占体积大小的主要因素是（ ）。
A．分子直径的大小 B.分子间距离的大小
C．分子间引力的大小 D．分子数目的多少
4．（2019 内蒙古巴彦淖尔一中期中考）同温同压下，分子数相同的氨气和氢气，它们（ ）。
A．所占的体积相同 B．密度相同
C．所含原子数目相同 D．所占体积一定是22.4 L
5．下列说法正确的是（ ）。
A．在常温、常压下，11.2 L N2含有的分子数为0.5NA
B．标准状况下，22/.4 L H2和O2的混合物所含分子数为NA
C．标准状况下，18 g H2O的体积是22.4 L
D．1 mol SO2的体积是22.4 L
6．在0℃和1.01×105 Pa条件下，将0.1 g H2、3.2 g SO2、2.2 g CO2混合，该混合气的体积是（ ）。
A．2.24 L　　　　　　B．3.36 L
C．4.48 L D．6.72 L
7．在标准状况下，w L氮气含有x个N2分子，则阿伏加德罗常数可表示为（ ）。
A.wx mol－1 B.22.4x mol－1 C. mol－1 D. mol－1
8．在标准状况下，相同质量的下列气体中体积最大的是（ ）。
A．Cl2 B．N2 C．H2 D．CO2
9．同温同压下，等质量的SO2和CO2相比较，下列叙述中正确的是（ ）。
A．密度比为16∶11　　　　　　　B．密度比为11∶16
C．体积比为16∶11　　　　　　　D．体积比为11∶16
10．（2019 重庆长寿一中期中考）关于下列叙述中正确的是（ ）。
A．同温同压下，相同体积的任何物质，其物质的量必相等
B．相同条件下的一氧化碳气体和氮气，若体积相等，则质量也相等
C．不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数也不同
D．在不同条件下，等物质的量的甲烷和一氧化碳所含的分子数一定不等
11．同温、同压下，甲、乙两容器分别盛有甲烷和氨气，已知它们所含原子数相同，则甲、乙两容器的体积比是（ ）。
A．4∶3 B．5∶4 C．4∶5 D．1∶1
12．如果2g甲烷含有x个分子，那么22gCO2中所含分子数是（ ）。
A．x B．4x C．0.5x D．3x
13.一定温度和压强下，1体积X2（气）和3体积Y2（气）化合生成2体积气态化合物，则该化合物的化学式为（ ）。
A．XY3 B．XY C．X3Y D．X2Y3
14．（2019 郑州领航实验学校期中考）在标准状况下，a g气体A与b g气体B的分子数相同，下列说法中不正确的是（ ）。
A．两种气体A与B的相对分子质量之比为a∶b
B．同温同压下A、B两气体的密度之比为b∶a
C．同质量气体A与B的分子数之比为b∶a
D．相同状况下同体积A、B质量之比为a∶b
二、填空题
1． CO和CO2的混合气体18 g，完全燃烧后测得CO2的体积为11.2 L（标准状况）。试回答：
（1）混合气体中CO的质量是________。
（2）混合气体中CO2在标准状况下的体积是________。
（3）混合气体在标准状况下的密度是________。
2．一定量的液态化合物XY2，在一定量的O2中恰好完全燃烧，反应方程式为
XY2 (1)+3O2 (g)/XO2 (g)+2YO2 (g)
冷却后，在标准状况下测得生成物的体积是672 mL，密度是2.56 g·L－1。
（1）反应前O2的体积是________。
（2）化合物XY2的摩尔质量是________。
（3）若XY2分子中X、Y两元素质量比是3∶16，则X、Y两元素分别为________和________（填元素符号）。
【参考答案与解析】
1．【答案】C　
【解析】单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积，D项错误；气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它决定于气体所处的温度和压强，在标准状况下，气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1，故C项正确。
2．【答案】D　
【解析】22.4 L是1 mol气体在标准状况下的体积，A没有指明状态，所以错误；B中H2O在标准状况下是液体，所以错误；非标准状况通过调节温度和压强也可以使1 mol气体体积达到22.4 L，所以C错误。
3．【答案】B
4．【答案】A
【解析】A．同温同压下，气体分子间距约相等，气体分子大小可以忽略不计，故分子数相同的氨气和氢气占有的体积相等，故A正确；
B．同温同压下，气体的密度之比等于相对分子质量之比，氨气和氢气的密度之比为17∶2，故B错误；
C．分子数相同的氨气和氢气含有原子数目之比为4∶2=2∶1，故C错误；
D．二者物质的量不确定，且不一定为标况下，不能确定它们的体积，故D错误。
5．【答案】B
【解析】常温、常压下的气体摩尔体积是未知数，无法求出分子数，A错误；标准状况下，1 mol任何气体的体积都约为22.4 L，其分子数为NA，B正确；标准状况下，H2O为液体，所以C不正确；未指明标准状况，所以D不正确。
6.【答案】B　
【解析】标准状况下，气体的体积与气体的总的物质的量有关，与气体的种类无关，n(总)＝ mol＋ mol＋ mol＝0.15 mol，V＝n(总)×22.4 L·mol－1＝3.36 L。
7．【答案】C
8．【答案】C
9．【答案】AD
【解析】同温同压下，气体密度比等于相对分子质量之比：＝＝＝，同温同压下，等质量的气体体积比等于相对分子质量的反比，即＝。
10．【答案】B
【解析】A．阿伏加德罗定律只适用于气体，如不是气体，则不能确定物质的量的关系，故A错误；
B．相同条件下，气体摩尔体积相等，根据知，相同体积时，其质量之比等于摩尔质量之比，氮气和CO摩尔质量相等，所以其质量相等，故B正确；
C．若体积不同，不同状态下气体的Vm也不同，所以它们所含的分子数也可能相同，故C错误；
D．根据N=nNA知，气体分子数与物质的量成正比，物质的量相等，则气体分子数相等，故D错误。
11．【答案】C
【解析】因为CH4和NH3分子中原子个数比为5∶4，若二者所含原子数相同，则二者物质的量之比为4∶5，则在同温、同压下，甲、乙两容器的体积比为4∶5。
12．【答案】B
13.【答案】A
14．【答案】B
【解析】A．解：由可知，分子数相同的气体，物质的量相同，摩尔质量之比等于质量之比，即A与B摩尔质量之比为a g∶b g=a∶b，所以两种气体A与B的相对分子质量之比为a∶b，故A正确；
B．标准状况下，Vm相同，由可知，密度之比等于摩尔质量之比等于，即为a∶b，故B错误；
C．A与B相对分子质量之比为a∶b，同质量时由可知，分子数之比等于，故C正确；
D．相同状况下，同体积的A与B的物质的量相同，则质量之比等于摩尔质量之比，即为a∶b，故D正确。
二、填空题
1．（1）7 g （2）5.6 L （3）1.607 g·L―1
[解析]（1）设混合气体中CO的质量为x。
2CO + O2 / 2CO2
2×28 2×44
x
依题意，有。
解得 x=7 g。
（2）。
（3）。
2．（1）672 mL （2）76 g·mol―1 （3）C S
[解析]（1）观察反应方程式，因XY2为液态，由反应前后体积不变，知V (O2)=672 mL。
（2）根据质量守恒定律，有：m (XY2)=0.672 L×2.56 g / L－32 g / mol×=0.76 g。
故。
（3）由及Ar (X)+2Ar (Y)=76，解得：Ar (X)=12，Ar (Y)=32。故X为C元素，Y为S元素。

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