高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三节 物质的量第2课时学案及答案

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三节 物质的量第2课时学案及答案，共12页。
一、气体摩尔体积
1．决定物质体积大小的因素
(1)物质的体积与聚集状态的关系
思考1 在一定条件下，1 ml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？
结论：同温同压下，1 ml不同的固态物质或液态物质的体积差别较大。
同温同压下，1 ml气体的体积近似相等。
(2)气体体积与温度、压强的关系
思考2 已知1 ml不同气体在不同条件下的体积：
Ⅰ.从上表分析得出结论：
①1 ml任何气体，在标准状况下的体积都约为________。
②1 ml不同的气体，在不同的条件下，体积______(填“一定”“一定不”或“不一定”)相等。
Ⅱ.理论依据：相同温度和压强下，1 ml任何气体的体积几乎相等，原因是①_____________，②________________________________________________________________________，
③________________________________________________________________________。
提示 Ⅰ.①22.4 L ②不一定 Ⅱ.①气体的粒子数相同 ②粒子间的距离相同 ③气体粒子的大小相对于气体粒子间的距离可以忽略
(3)物质体积的影响因素
结论：在相同的温度和压强下，粒子数相同的任何气体都具有相同的体积。
2．气体摩尔体积
(1)气体摩尔体积
(2)标准状况下的气体摩尔体积
特别提醒 ①n＝eq \f(V,Vm)，只适用于气态物质(单一或者混合气体)，对于固态和液态物质(如水、酒精、碳、三氧化硫等)均不适用。②标准状况下的气体摩尔体积Vm＝22.4 L·ml－1，Vm与温度、压强有关，但质量、物质的量不受温度、压强的影响。
思考3 完成下列问题。
(1)标准状况下，某气体的密度为1.43 g·L－1，则该气体的摩尔质量约为________。
(2)标准状况下，0.51 g某气体的体积为672 mL，则该气体的摩尔质量为________。
(3)在标准状况下，CO和CO2的混合气体共39.2 L，质量为61 g，则混合气体的平均摩尔质量约为________。
(4)在标准状况下，H2和HCl的混合气体密度为1.25 g·L－1，则该混合气体的平均摩尔质量为________。
答案 (1)32.03 g·ml－1 (2)17 g·ml－1 (3)34.9 g·ml－1 (4)28 g·ml－1
解析 (1)气体的摩尔质量M＝Vm·ρ，代入数据求得M≈32.03 g·ml－1。
(2)标准状况下，0.51 g某气体的体积为672 mL，该气体的物质的量为eq \f(0.672 L,22.4 L·ml－1)＝0.03 ml，摩尔质量为eq \f(0.51 g,0.03 ml)＝17 g·ml－1。(3)混合气体的eq \x\t(M)＝eq \f(m总,n总)＝eq \f(61 g,\f(39.2 L,22.4 L·ml－1))≈34.9 g·ml－1。
(4)eq \x\t(M)＝Vm·ρ＝22.4 L·ml－1×1.25 g·L－1＝28 g·ml－1。
标准状况下，气体摩尔体积的有关计算
(1)气体的物质的量n＝eq \f(V,22.4) ml；
(2)气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4ρ g·ml－1；
(3)气体的分子数N＝n·NA＝eq \f(V,22.4)·NA；
(4)气体的质量m＝n·M＝eq \f(V,22.4)·M g；
(5)混合气体的平均摩尔质量eq \x\t(M)＝eq \f(m总,n总)＝22.4ρ混 g·ml－1。
1．判断正误
(1)一定温度、压强下，气体体积由其分子的大小和数目决定( )
(2)在常温常压下，11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA( )
(3)标准状况下，2 ml CO2的气体摩尔体积为44.8 L·ml－1( )
(4)标准状况下的Vm＝22.4 L·ml－1，那么Vm＝22.4 L·ml－1时也一定是标准状况( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)×
2．(1)标准状况下，33.6 L Cl2的物质的量是______，16 g O2所占体积约是________。
(2)标准状况下，含有1.5 ml H2和0.5 ml O2的混合气体所占体积约是____________。
(3)标准状况下，11.2 L二氧化碳和氧气的混合气体中含有的氧原子数是________。
答案 (1)1.5 ml 11.2 L (2)44.8 L (3)NA
二、阿伏加德罗定律及推论
1．阿伏加德罗定律的内容
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粒子。
特别提醒 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，“四同”，相互制约，即“三同定一同”。
2．阿伏加德罗定律的推论
思考 在同温同压(以0 ℃，101 kPa即标准状况为例)下，完成下列问题。
(1)1 ml O2的体积是22.4 L,2 ml H2的体积是44.8 L，由此可推知：同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比。
(2)1 ml O2的质量是32 g，体积是22.4 L，ρ(O2)＝eq \f(m,V)＝eq \f(32,22.4) g·L－1(列式不化简，下同)。1 ml H2的质量是2 g，体积是22.4 L，ρ(H2)＝eq \f(m,V)＝eq \f(2,22.4) g·L－1。由此可推知：
①同温同压下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比。
②在标准状况下，气体的密度为eq \f(M,22.4) g·L－1。
阿伏加德罗定律的推论：
1．判断正误
(1)同温同压下，同体积的物质所含的分子数一定相等( )
(2)同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的原子( )
(3)同温同压下，相同体积的氧气和氨气，前者质量小于后者( )
(4)同温同体积下，1 ml氢气与1 ml氧气，它们的压强相同( )
(5)同温同压下，氧气的密度是氢气的16倍( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
2．质量相同的CH4和NH3比较，下列结论错误的是( )
A．分子个数之比为17∶16
B．同温同压下两种气体的体积之比为17∶16
C．氢原子个数之比为17∶12
D．原子个数之比为17∶16
答案 D
解析 质量相同的CH4和NH3的物质的量之比为eq \f(1,16)∶eq \f(1,17)＝17∶16。分子个数之比等于物质的量之比，为17∶16，故A正确；同温同压下两种气体的体积之比等于物质的量之比，为17∶16，故B正确；氢原子个数之比为(eq \f(1,16)×4)∶(eq \f(1,17)×3)＝17∶12，故C正确；原子个数之比为(eq \f(1,16)×5)∶(eq \f(1,17)×4)＝85∶64，故D错误。
1．下列关于决定物质体积的因素，说法错误的是( )
A．物质的体积取决于微粒数目、微粒大小和微粒间距
B．同温同压下，相同体积的任何气体具有相同数目的分子
C．同温同压下，1 ml任何物质所占有的体积均相同
D．等质量的H2，压强越小、温度越高，气体所占体积越大
答案 C
解析 相同条件下，粒子数相同的任何气体，微粒平均距离相同，所以都具有相同体积，故B正确；固体中微粒之间的距离很小，决定固体体积大小的因素是粒子数和粒子的大小，同温同压下，1 ml任何气体所占有的体积均相同，故C错误。
2．如图表示某条件下H2S气体的体积与质量的关系，则该条件下的气体摩尔体积为( )
A．22.0 L·ml－1 B．22.4 L·ml－1
C．22.8 L·ml－1 D．23.2 L·ml－1
答案 C
解析 27.2 g H2S的物质的量n＝eq \f(27.2 g,34 g·ml－1)＝0.8 ml，则Vm＝eq \f(18.24 L,0.8 ml)＝22.8 L·ml－1。
3．(2022·云南曲靖市马龙区第一中学高一月考)在下列示意图中，白球代表氢原子，黑球代表氦原子，方框代表容器，容器中间有一个可以上下滑动的隔板(其质量忽略不计)，其中能表示等质量的氢气与氦气的是( )
答案 A
解析 H2的摩尔质量为2 g·ml－1，He的摩尔质量为4 g·ml－1。根据n＝eq \f(m,M)，等质量的氢气和氦气的物质的量和摩尔质量成反比，所以物质的量之比为4∶2＝2∶1，根据n＝eq \f(N,NA)，物质的量和粒子个数成正比，所以氢气和氦气的分子个数比为2∶1。根据阿伏加德罗定律，同温同压下，气体体积和物质的量成正比，所以V(H2)∶V(He)＝2∶1。氢气是双原子分子，氦气是单原子分子。
4．同温同压下，将1体积的CO2和2体积的CO进行比较，则CO2与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________。
(5)摩尔质量之比为________。
(6)密度之比为________。
答案 (1)1∶2 (2)1∶2 (3)3∶4 (4)11∶14 (5)11∶7 (6)11∶7
题组一 决定物质体积大小的因素
1．下列有关气体的叙述错误的是( )
A．不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数肯定不同
B．在标准状况下，气体的摩尔体积约为22.4 L·ml－1
C．当分子数目相同时，气体体积的大小主要取决于气体分子之间的距离
D．气态物质没有固定的形状，且容易被压缩
答案 A
解析 气体的体积受温度、压强、分子数多少的影响，若未说明气体体积的条件，则无法知道它们所含有的分子数的多少，A错误；气态物质由于分子之间的间隔较大，可以压缩或扩大，因而没有固定的形状，且容易被压缩，D正确。
2．(2022·张家界高一月考)决定气体体积的主要因素有( )
①气体的分子个数
②气体分子的大小
③气体分子间的平均距离
④气体的相对分子质量
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
答案 B
解析 由于气体的分子间距离远大于分子本身的大小，则决定气体体积的因素主要是气体的分子数目以及分子间距离，故①③正确。
题组二 气体摩尔体积
3．下列关于气体摩尔体积的说法中正确的是( )
A．标准状况下，1 ml H2O的体积是22.4 L
B．22 g CO2的物质的量是0.5 ml，其体积为11.2 L
C．只有标准状况下的气体摩尔体积是22.4 L·ml－1，其他条件下一定不是该值
D．标准状况下，1摩尔任何气体的体积都约是22.4 L
答案 D
解析 标准状况下，水是非气态，1 ml H2O的体积远远小于22.4 L，A错误；没有指明气体所处的温度与压强，不能确定CO2的体积，B错误；在273 ℃、202 kPa时，气体摩尔体积也是22.4 L·ml－1，C错误。
4．(2022·武汉高一月考)设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．标准状况下，2.24 L 乙醇中含有0.1NA个分子
B．常温常压下，80 g氩气含有的原子数为2NA
C．1 ml Na2O2与足量H2O反应产生11.2 L的O2
D．1 ml Cl2与足量的铁粉反应转移的电子数目是3NA
答案 B
解析 乙醇在标准状况下为液体，2.24 L 乙醇的物质的量大于0.1 ml，含有分子数大于0.1NA，故A错误；常温常压下，80 g氩气的物质的量为2 ml，氩气是单原子构成的物质，则含有的原子数为2NA，故B正确；未指明气体所处的温度与压强，不可计算体积，故C错误；1 ml Cl2与足量的铁粉反应，氯元素从0价降到－1价，两个氯原子发生价态变化，故转移的电子数目是2NA，故D错误。
5．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A．标准状况下，11.2 L CH4和C2H4中含有的氢原子数目为2NA
B．标准状况下2.24 L H2与足量O2在密闭容器中反应，转移电子数为0.1NA
C．64 g Cu与Cl2完全反应，转移电子数为NA
D．常温常压下，22.4 L SO3的分子个数为NA
答案 A
解析 CH4和C2H4中均含有4个氢原子，标准状况下11.2 L CH4和C2H4的物质的量为0.5 ml，含有的氢原子数为2NA，故A正确；标准状况下2.24 L H2与O2反应转移电子数为0.2NA，故B错误；Cu与Cl2反应生成CuCl2,64 g Cu的物质的量为1 ml，与Cl2完全反应，转移电子数为2NA，故C错误；常温常压下SO3不是气体，不能用气体摩尔体积计算其物质的量，故D错误。
6．(2022·沈阳高一期末)设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．标准状况下，40 g SO3所占的体积为11.2 L
B．1 ml OH－所含的电子数为10NA
C．标准状况下，28 g CO和N2的混合气体的体积为44.8 L
D．1 ml NaHSO4晶体中含H＋数目为NA
答案 B
解析 标准状况下，SO3为固体，故40 g SO3即0.5 ml SO3的体积小于11.2 L，A错误；1个OH－中含10个电子，故1 ml OH－中含10NA个电子，B正确；CO和氮气的摩尔质量均为28 g·ml－1，故28 g混合物的物质的量为1 ml，则标准状况下，气体的体积V＝nVm＝1 ml×22.4 L·ml－1＝22.4 L，C错误；NaHSO4晶体中不含H＋，D错误。
题组三 阿伏加德罗定律及推论
7．(2022·湖北华中师大一附中高一期末)在两个容积相同的容器中，一个盛有N2，另一个盛有C2H4和CO的混合气体。在同温同压下，两容器内的气体一定相同的物理量有( )
①分子数 ②原子数 ③质量 ④中子数 ⑤密度 ⑥气体摩尔体积
A．4项 B．5项
C．6项 D．3项
答案 A
解析 ①在同温同压下，相同体积的任何气体含有相同的分子数，则相同体积的N2与C2H4和CO的混合气体的分子数相同，符合题意；②在同温同压下，相同体积的任何气体含有相同的分子数，物质的量相等，CO、N2是双原子分子、C2H4是6原子分子，则气体的原子数一定不相等，不符合题意；③CO、N2和C2H4的摩尔质量都是28 g·ml－1，N2的物质的量与C2H4和CO的总物质的量相等时，质量一定相等，符合题意；④CO的中子数为14，N2的中子数为14，C2H4的中子数为12，故两容器内气体的中子数一定不相等，不符合题意；⑤C2H4和CO的相对分子质量都是28，故混合气体平均相对分子质量为28，N2的相对分子质量为28，同温同压下，气体密度之比等于相对分子质量之比，故两容器内气体的密度相等，符合题意；⑥在相同温度和压强下，气体的摩尔体积相等，符合题意；综上所述，正确的有4项。
8．将质量均为m g的O2和X气体分别充入相同体积的密闭容器中，二者压强(p)与温度(T)的关系如图所示，则X气体可能是( )
A．H2 B．NH3 C．CO D．SO2
答案 D
9．(2022·黑龙江哈九中高一期末)下列说法不正确的是( )
A．温度相同、体积相同的氧气和氮气分子数相同
B．等温等压下，二氧化硫气体与二氧化碳气体的密度之比等于16∶11
C．等温等体积下，5 ml氧气和 2 ml氮气的压强之比等于5∶2
D．等温等压下，32 g 氧气和2 g氢气的体积之比等于1∶1
答案 A
解析 根据阿伏加德罗定律推论可知，等温等压下，则eq \f(ρSO2,ρCO2)＝eq \f(MSO2,MCO2)＝eq \f(16,11)，故B正确；根据阿伏加德罗定律推论可知，等温等体积下，压强之比等于物质的量之比，所以5 ml氧气和 2 ml氮气的压强之比等于5∶2，故C正确；根据阿伏加德罗定律推论可知，等温等压下，气体的体积之比等于物质的量之比，所以32 g 氧气和2 g氢气的体积之比等于eq \f(32 g,32 g·ml－1)∶eq \f(2 g,2 g·ml－1)＝ 1∶1，故D正确。
10．(2022·四川眉山高一期末)已知a g气体XY3含有b个原子，设阿伏加德罗常数的值为NA，气体摩尔体积为c L·ml－1，则该条件下11.2 L该气体的质量为( )
A.eq \f(44.8aNA,cb) g B.eq \f(11.2aNA,cb) g
C.eq \f(2aNA,b) g D.eq \f(aNA,2b) g
答案 A
解析 a g该气体的物质的量n＝eq \f(b,4NA) ml，该气体摩尔质量M＝eq \f(m,n)＝eq \f(a g,\f(b,4NA) ml)＝eq \f(4aNA,b) g·ml－1,11.2 L该气体的物质的量n＝eq \f(V,Vm)＝eq \f(11.2 L,c L·ml－1)＝eq \f(11.2,c) ml，对应质量m＝n·M＝eq \f(11.2,c) ml×eq \f(4aNA,b) g·ml－1＝eq \f(44.8aNA,bc) g。
11．在甲、乙两个体积不同的密闭容器中，分别充入质量相等的CO、CO2气体时，两容器的温度和压强均相同，则下列说法正确的是( )
A．充入的CO分子数比CO2分子数少
B．甲容器的体积比乙容器的体积小
C．CO的摩尔体积比CO2的摩尔体积小
D．若将压强相同改为体积相同，则甲容器的压强比乙容器的压强大
答案 D
解析 由于M(CO)