高中第3节 化学中常用的物理量——物质的量优质第2课时2课时学案

第2课时　气体摩尔体积

自主学习

1.气体的摩尔体积：一定的温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积；符号为Vm；常用单位为L·mol－1或m3·mol－1；其中标准状况(温度为0 ℃、压强为101 kPa)下，气体摩尔体积约为22.4_L·mol－1。

2．物质的量、气体摩尔体积和气体体积之间的关系：n＝或V＝n×Vm或Vm＝。

3．阿伏加德罗定律

同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。

课堂探究

一、气体的体积、气体的摩尔体积与物质的量间的关系

1．在相同条件(温度、压强)下，1 mol不同物质的体积在数值上有什么特点？

提示：在相同的温度和压强下，物质的量均为1 mol的不同的固体和液体，其体积的数值不相同；对于气体，只要温度和压强相同，1 mol任何气体的体积都大致相同，即气体的摩尔体积仅与温度和压强有关。

2．结合下图，具体说明物质的量是如何把一定量的物质的宏观量与其所含微粒的数量联系起来的。

提示：物质的宏观量如质量(或标准状况下气体的体积)可以测出来，用N＝n·NA＝·NA或N＝n·NA＝·NA。m(或V)是测出来的，M是已知的。NA＝6.02×1023 mol－1，气体在标准状况下的Vm＝22.4 L·mol－1。这样就可以由测出的宏观量通过物质的量求出微粒的数量。

1．影响物质体积的因素

决定物质体积大小的因素有粒子数目、粒子大小、粒子间距。

(1)固体物质、液体物质

 (2)气体物质

2．气体摩尔体积使用时注意的问题

(1)气体体积与气体摩尔体积是两个不同的概念，使用时要避免混淆。如标准状况下，1  mol O2的体积是22.4 L，O2的气体摩尔体积是22.4 L·mol－1。

(2)使用22.4 L·mol－1时应该注意的问题：

①条件必须是标准状况(0 ℃，101 kPa)。

②物质必须是气体，可以是单一气体也可以是混合气体。

(3)条件对气体摩尔体积的影响

温度与压强都影响气体的体积，不同温度和压强下，气体摩尔体积的数值可能不同。改变温度和压强，在非标准状况下气体摩尔体积也可能是22.4 L·mol－1。

1．下列有关气体体积的叙述正确的是(　　)

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1 mol任何气体所占的体积为22.4 L

D．不同的气体，若体积不等，则它们所含的分子数一定不等

答案　B

解析　气体的体积在温度、压强一定时，体积与物质的量成正比；气体的体积受温度和压强的影响，体积不等的气体，若温度、压强相同，分子数一定不同，若温度、压强不同，则分子数不确定是否相等，所以A、D错误，B正确；非标准状况下气体摩尔体积不一定为22.4 L·mol－1，C错误。

2．下列说法正确的是(　　)

①标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约为22.4 L

②0.5 mol H2的体积为11.2 L

③标准状况下，1  mol H2O的体积为22.4 L

④标准状况下，28 g CO与N2的混合气体的体积约为22.4 L

⑤任何气体的气体摩尔体积都约为22.4 L·mol－1

⑥标准状况下，气体的体积相同，则所含分子数也相同

A．①③⑤  B．④⑥  C．③④⑥  D．①④⑥

答案　B

解析　①含6.02×1023个分子的物质的物质的量是1 mol，但未指明物质的状态，所以1 mol该分子所占的体积不一定是22.4 L。②没有指明气体所处的条件，故0.5 mol H2的体积不一定是11.2 L。③水在标准状况下不是气体，该状态下1 mol水的体积不等于22.4 L。④N2和CO的摩尔质量相等，二者以任意比例混合，其平均摩尔质量不变，故28 g N2与CO的混合气体的物质的量为1 mol，在标准状况下的体积约为22.4 L。⑤标准状况下，气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1。⑥标准状况下，气体体积相同，则气体的物质的量相同，即含有的分子数相同。综上分析，④⑥正确。

方法技巧

1．气体摩尔体积不仅适用于单一、纯净的气体，也适用于混合气体。

2．只有气体且在标准状况时，计算时才用Vm＝22.4 L·mol－1，在标准状况下的非气态物质或气体在非标准状况下，都不能用22.4 L·mol－1进行计算。

二、阿伏加德罗定律及推论

温度、压强相同时，任何气体分子间的距离都几乎相等，那么相同数目的气体分子所占的体积相同吗？

提示：相同，因为气体分子间的距离比分子的直径大得多，气体分子所具有的体积取决于分子数目和分子间距离，与分子的种类无关。

正确地理解阿伏加德罗定律

(1)阿伏加德罗定律适合于任何气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。

(2)阿伏加德罗定律的内容可归纳为“三同定一同”，即T、p、V、N中任意三个量相同，另一个量一定相同。

(3)阿伏加德罗定律中的“分子数”相同，原子数不一定相同。

知识拓展

阿伏加德罗定律的推论

(1)同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比：＝。

(2)同温同压同体积下，气体的质量之比等于其摩尔质量之比：＝。

(3)同温同压下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比，等于相对分子质量之比：＝。

(4)同温同体积下，气体的压强之比等于其物质的量之比：＝。

3．下列叙述正确的是(　　)

A．同温同压下，相同体积的物质，其物质的量必然相等

B．任何条件下，等物质的量的乙烯(C2H4)和一氧化碳所含的分子数必然相等

C．1 L一氧化碳气体一定比1 L氧气的质量小

D．同温同压下，等体积的物质所含的分子数一定相等

答案　B

解析　只有气态物质才符合阿伏加德罗定律——在同温同压下，具有相同体积的气体的分子数相等；具有相同物质的量的两种由分子构成的物质具有相同的分子数；因温度、压强不能确定，1 L CO和1 L O2的物质的量大小也不能确定，即二者的质量大小无法确定。

4．向三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体，下列有关这三种气体的叙述正确的是(　　)

A．同温、同压、同体积时，三种气体的密度关系：ρ(H2)>ρ(Ne)>ρ(O2)

B．温度、密度相同时，三种气体的压强关系：p(H2)>p(Ne)>p(O2)

C．质量、温度、压强均相同时，三种气体的体积关系：V(O2)>V(Ne)>V(H2)

D．温度、压强、体积均相同时，三种气体的质量关系：m(H2)>m(Ne)>m(O2)

答案　B

解析　根据阿伏加德罗定律的推论，同温、同压时，气体的密度与摩尔质量成正比，A项错误；温度、密度相同时，气体的压强与摩尔质量成反比，B项正确；质量、温度、压强均相同时，气体的体积与摩尔质量成反比，C项错误；温度、压强、体积均相同时，气体的质量与摩尔质量成正比，D项错误。

本课小结

标准状况下气体的m、N、V之间的换算关系：n＝＝＝。