高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三节 物质的量同步练习题

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第2课时　气体摩尔体积
一、气体摩尔体积
1．决定物质体积大小的因素
(1)物质体积大小的影响因素

(2)粒子数目相同物质的体积关系

2．气体摩尔体积[来源:学科网]


(1)标准状况下的气体摩尔体积Vm＝22.4 L·mol－1，那么Vm＝22.4 L·mol－1时一定是标准状况下吗？
提示　不一定，同时改变温度和压强，气体摩尔体积(Vm)仍可能保持不变，如升高温度的同时增加压强。
(2)标准状况下0.2 mol H2与0.8 mol O2的混合气体的体积也是22.4 L吗？
提示　是，气体摩尔体积适用范围是气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。


标准状况下的气体摩尔体积

使用气体摩尔体积要特别注意：
①要看所处条件：必须为标准状况。非标准状况下，1 mol气体的体积不一定是22.4 L。
②要看物质状态：必须为气态。如标准状况下水、酒精、四氯化碳等为非气态物质。
3．标准状况下气体体积的计算
(1)计算关系
[来源:学科网ZXXK]
①气体的物质的量n＝ mol；
②气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4ρ g·mol－1；
③气体的分子数N＝n·NA＝·NA；
④气体的质量m＝n·M＝·M g。
(2)计算填空
34．0 g氨气的物质的量是________，标准状况下氨气的体积是________，所含的氨气分子数是_____________________________________________________________________________。
答案　2.0 mol　44.8 L　1.204×1024
解析　根据气体相关计算公式n＝＝＝(标准状况)可知：
n(NH3)＝＝2.0 mol。V(NH3)＝n(NH3)·Vm＝2.0 mol×22.4 L·mol－1＝44.8 L。N(NH3)＝n(NH3)·NA＝2.0 mol×6.02×1023 mol－1＝1.204×1024。
相关链接　
数据分析与探究
(1)探究表格中的数据：
状态
物质
密度
1 mol该物质的质量
1 mol该物质的体积
结论
固态
Fe
7.86 g·cm－3(20 ℃)[来源:学科网]
56 g
7.12 cm3[来源:Z&xx&k.Com][来源:Z#xx#k.Com]
相同条件下1 mol固体、液体的体积差别较大
Al
2.70 g·cm－3(20 ℃)
27 g
10 cm3
液态
H2O
0.998 g·cm－3(20 ℃)
18 g
18.04 cm3
H2SO4
1.83 g·cm－3(20℃)
98 g
53.55 cm3
气态
O2
1.429 g·L－1(0 ℃、101 kPa)(标准状况)
32 g
22.39 L
相同条件下，1 mol
气体的体积近似相等，在标准状况下约为22.4 L
H2
0.089 9 g·L－1(0 ℃、101 kPa)(标准状况)
2.016 g
22.42 L

(2)分析解释上述结论：
①在温度和压强一定时，任何1 mol固态物质或液态物质所含粒子数目相同。粒子之间的距离很小，但粒子的大小不同，所以1 mol固态物质或液态物质的体积往往是不同的。
②对气态物质来说：通常情况下粒子之间的距离要比粒子本身的直径大很多倍，当粒子数相同时，气态物质体积的大小则主要取决于气体粒子间的距离。
③在温度和压强一定时，气体粒子间的距离近似相等，在相同温度和压强下，任何具有相同粒子数的气体都具有大致相同的体积。
二、阿伏加德罗定律
1．气体体积与物质的量关系的实验探究
(1)实验观察
电解水的实验装置如下图所示：

由图可知：A试管中收集到的气体是氢气，B试管中收集到的气体是氧气，二者的体积之比是2∶1。
(2)计算推理
若有1.8 g水电解，产生氢气的质量为0.2 g，物质的量为0.1 mol；产生氧气的质量为1.6 g，物质的量为0.05 mol；二者物质的量之比为2∶1。
(3)相关结论
①同温同压下，气体的物质的量之比等于体积之比。
②同温同压下，1 mol的不同气体，其体积相同。
2．阿伏加德罗定律
(1)定律内容：同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同的分子数。
(2)特别提示：
①阿伏加德罗定律适用于任何气体，包括混合气体，不适用于非气体；
②同温、同压、同体积、同分子数，共同存在，相互制约，且“三同定一同”；
③标准状况下的气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的一个特例。
(3)有关推论：
①同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比；
②同温同体积时，气体的压强之比等于其物质的量之比；
③同温同压下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比；
④同温同压下，同体积的任何气体的质量之比等于其摩尔质量之比。

(1) 1 mol一氧化碳和1 mol氧气所含的分子数相同，体积也相同(　　)
(2)同温同压下，同体积的物质所含的分子数一定相等(　　)
(3)同温同压下，1 mol(或分子数相同的)任何气体的体积相同(　　)
(4)相同体积的密闭容器中，1 mol氮气比2 mol氧气产生的压强小(　　)
(5)标准状况下，16 g氧气与2 g氢气的体积比是1∶2(　　)
(6)标准状况下，1 g氢气的体积大于10 g氧气的体积(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)√

(1)同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的原子吗？
提示　不一定。同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子，但分子中所含有的原子数不一定相同，如稀有气体He、Ne等是单原子分子，H2是双原子分子，O3是多原子分子。
(2)结合气体体积的影响因素，思考分析“若两种气体体积相同，所含分子数也一定相同”的说法正确吗？
提示　不正确。因为气体体积受温度和压强的影响较大，当温度和压强不同时，体积相同的两气体的物质的量不一定相同，故所含的分子数也不一定相同。
(3)同温、同压下，向两密闭容器中分别充满等质量的O2和O3气体，则
①两容器的体积比为________。
②两种气体的密度比为________。
答案　①3∶2　②2∶3
解析　①同温、同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比，即48∶32＝3∶2。
②同温、同压下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比，即32∶48＝2∶3。
相关链接
(1)阿伏加德罗定律的推论
相同条件
结论
公式
语言叙述
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
同温同压
＝
同温同压下，密度之比等于摩尔质量之比
同温同压同体积
＝
同温同压下，体积相同的气体，其质量与摩尔质量成正比

(2)阿伏加德罗定律推论的理解
①气体的体积与温度、压强有关。相同温度下，单位物质的量的气体压强越小，气体体积越大；相同压强下，单位物质的量的气体温度越高，气体体积越大。
②气体的压强与气体分子数、温度有关。相同分子数时，相同体积中气体温度越高，气体压强越大；相同温度下，相同体积中气体分子数越多，气体压强越大。
随堂练习

1．下列有关气体体积的叙述中，正确的是(　　)
A．在一定的温度和压强下，各种气态物质体积的大小由气体分子的大小决定
B．在一定的温度和压强下，各种气态物质体积的大小由物质的量的多少决定
C．不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数一定不同
D．气体摩尔体积是指1 mol任何气体所占的体积，约为22.4 L
解析：决定物质体积的因素：①微粒数的多少，②微粒本身的大小，③微粒间的距离。对于气体物质，在一定温度和压强下，分子间的距离几乎相等，其体积的大小主要由分子数的多少来决定，A错误、B正确；气体的体积随温度和压强的变化而变化。体积不同的气体，在不同的条件下，其分子数可能相同，也可能不同，C错误；气体摩尔体积是指1 mol任何气体所占的体积，其大小是不确定的，会随着温度、压强的变化而变化，22.4 L·mol－1是标准状况下的气体摩尔体积，D错误。
答案：B
2．下列各气体：①含3.01×1023个O的CO2；②标准状况下6.72 L的HCl；③3.4 g的NH3；④0.5 mol He。四种物质所含的原子总数由少到多的正确顺序是(　　)
A．①