【最新】初升高高中化学衔接教材讲义专题16 气体的摩尔体积（讲解）

专题16 气体的摩尔体积

通过上一节课的学习，我们知道，1 mol任何物质的粒子个数都相等，都约为6.02×1023个，1 mol任何物质的质量都是以g为单位，在数值上等于构成该物质的粒子(分子，原子，离子等)的式量。那么，1 mol任何物质的体积又该如何确定呢？

【科学探究】

1、物质体积的求算

(1)电解水实验

①电解水时生成的H2与O2的体积比约为2︰1。

②电解1.8 g H2O，生成H2、O2的量的关系如下表：

③实验结论：在同温、同压下，H2和O2的体积之比等于它们的物质的量之比，也可理解成在相同温度和压强下，1 mol O2和1 mol H2的体积相同。

2、不同物质的体积计算

①0℃、101kPa(标准状况)时，O2和H2的密度与体积

②20℃时，几种固体和液体的密度与体积

③相关结论

a．相同条件下，1 mol O2和1 mol H2的体积近似相同。

b．相同条件下，1 mol固体和1 mol液体的体积不同。

c．相同条件下，1 mol气体的体积要大于1 mol固体或液体的体积。

3、决定物质体积大小的因素

(1)粒子数目、粒子的大小、粒子之间的距离是决定物质体积大小的三个因素。

(2)1 mol任何物质的粒子数均为6.02×1023个，此时，1 mol物质体积的大小取决于构成物质的粒子的大小和粒子之间的距离：

①固态物质或液态物质的体积取决于粒子的大小。

②气态物质的体积取决于气态粒子之间的距离。

【思维建模】

对于固体和液体来说，粒子间距离非常小，主要取决于粒子本身的大小，对于气态来说，粒子间大小相差无几，主要取决于粒子间的距离。

在固态和液态中，粒子本身的大小不同决定了其体积不同，而不同的气体在一定的外界条件下，分子间的距离可看作近似相同，

同时，由我们所学的物理知识可知，粒子间距离主要受环境也就是温度和压强的影响，因此，在谈到气体体积时必须注明外界条件。

典例1下列叙述正确的是                    （    ）

A．一定温度、压强下，气体体积由其分子的大小决定

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 [来源:学#科#网]

D．不同的气体，若体积不等，则它们所含的分子数一定不等

二、气体摩尔体积

1、定义：单位物质的量气体所占的体积

2、符号：Vm

3、定义式：Vm=。

4、单位：国际：m3/mol  常用：L/mol。

我们为了研究方便，通常将温度为O℃，压强101 kPa时的状况称为标准状态，根据大量实验事实证明，在标准状况下，1 mol任何气体的体积都约是22.4L。

5、气体在标准状况下的摩尔体积约是22.4L。

【注意】

1.为了研究的方便，科学上把温度为0°C、压强为101 kPa规定为标准状态，用S·T·P表示。

2.气体摩尔体积仅仅是针对气体而言。

3.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。

【练习】

⑴标况下，1 mol任何物质的体积都约为22.4 L。

⑵1 mol气体的体积约为22.4 L。

⑶标况下，1 mol O2和N2混合气(任意比)的体积约为22.4 L。

⑷22.4 L气体所含分子数一定大于11.2 L气体所含的分子数。

⑸任何条件下，气体的摩尔体积都是22.4 L。

⑹只有在标况下，气体的摩尔体积才能是22.4 L。

典例2下列叙述正确的是                    （    ）

A．1mol任何气体的体积一定是22.4L

B．同温同压下两种气体分子数相同，则它们所占体积也相同。

C．在标准状况下，体积为22.4L的物质都是1mol。

D．在非标准状况下，1mol任何气体的体积不可能约为22.4L。

6、阿伏加德罗定律：

因为气体分子间的平均距离随着温度、压强的变化而改变，各种气体在一定的温度和压强下，分子间的平均距离是相等的。所以，同温同压下，相同体积气体的物质的量相等。所含的分子个数也相等。这一结论最早是由意大利科学家阿伏加德罗发现的，并被许多的科学实验所证实，成为定律，叫阿伏加德罗定律。

【推论】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。

【注意】对这一定律的理解一定要明确，适用范围为气体。在定律中有四同：“同温”、“同压”、“同体积”、“同分子数目”，三同就可定为一同。

1、同温、同压下，同体积的两种气体必含有相同数目的分子

2、同T、P下，同分子数目的两种气体体积必然相同

3、同温下，两种气体体积相同，分子数也相同，则压强必然相等。

原理：同T、P下，==            ①

n===          ②

       气体状态方程  PV=nRT            ③

（1）三正比：

同温同压下，气体的体积比等于它们的物质的量之比=

同温同体积下，气体的压强比等于它们的物质的量之比=

同温同压下，气体的密度比等于它们的相对分子质量之比=[来源:学,科,网]

（2）二反比：

同温同压下，相同质量的任何气体的体积与它们的相对分子质量成反比=

同温同体积时，相同质量的任何气体的压强与它们的摩尔质量的反比=。

（3）一连比：

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，也等于它们的密度之比。

==

（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，T为温度；上述定律及其推论仅适用于气体，不适用于固体或液体。）

典例3同温同压下，等体积的两容器内分别充满由14N、13C、18O三种原子构成的一氧化氮和一氧化碳，下列说法正确的是                    （    ）

A．所含分子数和质量均不相同               B．含有相同的分子数和质子数

C．含有相同的质子数和中子数               D．含有相同数目的中子、原子和分子

典例4下列叙述正确的是                    （    ）

A．同温同压下，两种气体的体积之比等于摩尔质量之比

B．同温同压下，两种气体的物质的量之比等于密度之比

C．同温同压下，两种气体的摩尔质量之比等于密度之比

D．同温同容下，两种气体的质量之比等于压强之比

【总结】我们首先研究了影响物质的体积的因素有多种，对于气体，相同条件下，物质的量相同的气体含有相同的体积，为此，引入气体摩尔体积的概念。标准状况下，气体摩尔体积的数值约为22.4L/ mol。只要同学们掌握气体摩尔体积的概念和阿伏加德罗定律的涵义，很容易做气体的物质的量和体积之间的相关计算。

【方法精讲】

1、运用Vm＝22.4 L·mol－1时的注意事项

①一个条件：标准状况下。

②一个对象：只限于气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。

③两个数据：“1 mol”、约“22.4 L”。

④当1 mol气体的体积是22.4 L时，不一定是标准状况下；非标准状况下，1 mol气体的体积也可能是22.4 L。

⑤在做有关气体摩尔体积的题时，一定要注意单位：摩尔体积的单位为L·mol－1，不要写成L；气体体积的单位为L，不要写成L·mol－1。

2、运用阿伏伽德罗定律的方法归纳

（1）“三同定一同”，只要温度、压强、气体体积、分子数四项中有三项相同，则第四项相同。

（2）要注意几种常考的物质在标准状况下的状态：水为液态，SO3为固态，分子中碳原子数大于4的烃为液态。

（3）计算稀有气体的粒子数目时，须注意它们是单原子分子，而不是双原子分子。

（4）阿伏加德罗定律适用于任何气体(包括混合气体)。

（5）应用阿伏加德罗定律及其推论时不宜死记硬背，要熟记相关化学计量的定义式，并结合相互关系进行推导(可通过pV＝nRT及n＝、ρ＝导出)。

课后练习：

1．四种因素：①温度和压强　②所含微粒数　③微粒本身大小　④微粒间的距离，其中对气态物质体积有显著影响的是 (　　)

A．②③④   B．②④

C．①③④   D．①②④

2．下列有关气体体积的叙述中，正确的是 (　　)

A．一定温度和压强下，各种气态物质体积的大小由构成气体的分子大小决定

B．一定温度和压强下，各种气态物质体积的大小由构成气体的质量大小决定

C．不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数也不同

D．一定的温度和压强下，各种气体的物质的量决定它们的体积

3．在两个密闭容器中，分别充有质量相同的甲、乙两种气体，若两容器的温度和压强均相同，且甲的密度大于乙的密度，则下列说法正确的是 (　　)

A．甲的分子数比乙的分子数多

B．甲的物质的量比乙的物质的量少

C．甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小

D．甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小

4．下列两种气体的分子数一定相等的是(　　)

A．质量相等的N2和CO

B．体积相等的CO和C2H4

C．等温、等体积的O2和N2

D．等压、等体积的N2和CO2

5．标准状况下的甲烷和一氧化碳的混合气体8.96 L，其质量为7.60 g，则混合气体平均相对分子质量为________；混合气体中甲烷的体积为________；一氧化碳的质量为________。

6．同温同压下，同体积的氨气和硫化氢(H2S)气体的质量比为____________；同质量的氨气和硫化氢气体体积比为____________，其中含有的氢原子数目比为________；若二者氢原子数相等，则它们的体积比为________。