专题1第一单元第3课时.pdf
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1、 专题 1 第一单元 第 3 课时 第 2 页 第 3 课时 物质的聚集状态 气体摩尔体积 【学考报告】知识内容 必考 加试 1.固、液、气态物质的一些特征 2气体摩尔体积的概念 3阿伏加德罗定律及其推论 4有关气体体积的简单计算 5气体体积运用于化学方程式的简单计算 a b b b a b b c b 一、物质的聚集状态 1物质的聚集状态、性质及微观解释 物质的 聚集状态 微观结构 微粒的运动方式 宏观性质 固态 微粒排列紧密,微粒间空隙小 在固定的位置上振动 有固定的形状,几乎不能被压缩 液态 微粒间排列较紧密,微粒间空隙较小 可以自由移动 没有固定的形状,不易被压缩 气态 微粒间距离较大
2、 可以自由移动 没有固定的形状,容易被压缩 2.决定物质体积的因素 物质的体积与很多因素有关。在温度和压强一定时,物质的体积主要由微粒数目、微粒大小、和微粒间距离决定。(1)在温度和压强一定时,1 mol 固态物质或液态物质的体积主要取决于微粒的大小,所以 1 mol 固态物质或液态物质的体积往往是不同的。(2)气态物质中微粒之间的距离与外界的温度、压强有关,在温度和压强一定时,气态物质中微粒之间的距离相等;1 mol 气态物质的体积主要取决于微粒间的距离,在相同温度和压强下,任何具有相同微粒数的气体都具有相同的体积。【训练 1】气体的体积主要是由以下什么因素决定的:气体分子的直径;第 3 页
3、 气体物质的量的多少;气体分子间的平均距离;气体分子的相对分子质量()A B C D 解析 气体的体积主要由气体物质的量的多少和气体分子间的平均距离决定。答案 C 点拨:气态物质中,与微粒间距相比,微粒本身大小可以忽略不计。二、气体摩尔体积 1气体摩尔体积(1)单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积,用 Vm表示,常用单位为Lmol1。(2)标准状况下,气体摩尔体积约为_Lmol1。2气体摩尔体积的相关计算(1)气体的物质的量 nV/Vm;(2)气体的摩尔质量 MVm_(标准状况,:gL1);(3)气体的分子数 NnNAVVmNA;(4)气体的质量 mnMVVmM。【思考探究】1气体摩尔
4、体积与 1 mol 气体的体积有什么不同?提示 气体摩尔体积不是“体积”,单位不是体积单位 L、m3等,其常用单位为 Lmol1。2标准状况下,0.2 mol H2和 0.8 mol O2的混合气体的体积是否为 22.4 L?答案 是,气体摩尔体积研究的对象是气体,既适用于纯净气体,又适用于混合气体。【例 1】下列说法正确的是()A32 g O2占有的体积约为 22.4 L B22.4 L N2含有阿伏加德罗常数个氮气分子 第 4 页 C在标准状况下,22.4 L 水的质量约为 18 g D22 g 二氧化碳与标准标况下 11.2 L HCl 含有相同的分子数 解析 A、B 都没有指明是否在“
5、标准状况”下,是错误的;C 指明“标准状况”,但在此条件下水是非气体,所以 22.4 L 水不是 1 mol,故也不是 18 g;D 项中 22 g CO2的物质的量为 0.5 mol,标准状况下 11.2 L HCl 的物质的量也为 0.5 mol,两种气体的物质的量相同,所以含有的分子数也相同,因此选项 D 符合题意。答案 D 借题发挥:只要用到体积,就要考虑温度、压强;只要用到“22.4 Lmol1”,就要弄清是否是标准状况、是否是气体。审题一定要准确。【训练 2】在标准状况下,与 12 g H2的体积相等的 N2()A质量为 12 g B物质的量为 6 mol C体积为 22.4 L
6、D1023 解析 12 g H2的物质的量为6 mol,则 N2的物质的量也为 6 mol;6 mol N21024。答案 B【例 2】(加试题)设阿伏加德罗常数的值为 NA,标准状况下某种 O2和 N2的混合气体m g含有b个分子,则n g该混合气体在相同状况下所占的体积应是()A.22.4 nbmNAL B.22.4 mbnNAL C.22.4 nNAmbL D.nbNA22.4L 解析 根据其组分及其含量相同,所以其质量与分子数成正比,设 n g 该混合气体含有的分子数为 x 个,质量与分子数的比例式为:m gbn gx,xngbmgnbm,n g 该混合气体含有的物质的量为:nNNAn
7、bmNAnbmNAmol,其体积为:VnVmnbmNAmol22.4 L/mol22.4 nbmNAL。答案 A 借题发挥:(1)要突出物质的量是计算的核心。(2)要充分利用公式 nmMNNA 第 5 页 V22.4 L/mol(标准状况)进行 m、n、V 之间的相互换算。【训练 3】(加试题)标准状况下,将 1 g 氦气、11 g 二氧化碳和 4 g 氧气混合,该混合气体的体积约为()A8.4 L B11.2 L C14.0 L D16.8 L 解析 He 的物质的量为1 g4g/mol0.25 mol,二氧化碳的物质的量为11 g44 g/mol0.25 mol,氧气的物质的量为4 g32
8、 g/mol0.125 mol,则气体的总物质的量为 0.25 mol0.25 mol0.125 mol0.625 mol,标准状况下,该混合气体的体积约为0.625 mol22.4 L/mol14.0 L,故选 C。答案 C 三、气体体积运用于化学方程式中的计算 在化学反应方程式中,在相同状况下,气体体积之比等于气体的物质的量之比,等于物质的分子数之比,等于计量数之比。【例 3】现有 17.6 g 铁和铜的合金与足量的稀盐酸反应,产生标准状况下的 H2 4.48 L,则合金中所含铜的物质的量为_。解析 设 17.6 g 铁和铜的合金中含有铁的物质的量为 n,则 Fe2HCl=FeCl2H2
9、1 mol 22.4 L n 4.48 L 所以1 moln22.4 L4.48 L解得:n0.2 mol m(Fe)0.2 mol56 gmol111.2 g n(Cu)17.6 g11.2g64 gmol10.1 mol 答案 0.1 mol【训练 4】现有 14.4 g CO 和 CO2的混合气体,在标准状况下其体积为 8.96 L。(1)该混合气体的平均摩尔质量为_。(2)混合气体中碳原子的个数为_(用 NA表示阿伏加德罗常数)。(3)将混合气体依次通过下列装置,最后收集在气球中(实验在标准状况下进行)。第 6 页 气球中收集到的气体的摩尔质量为_。气球的体积为_L。解析(1)混合气体
10、的物质的量为8.96 L22.4 L mol10.4 mol,M14.4 g0.4 mol36 gmol1。(2)0.4 mol CO 和 CO2NA。(3)将混合气体依次通过氢氧化钠溶液和浓硫酸,则气球中收集到的气体是 CO。设原混合气体中 CO 的物质的量为 n1 mol,CO2的物质的量为 n2 mol,则有:n1n20.428 n144n214.4,解得n10.2n20.2 因此气球中收集到 0.2 mol CO,在标准状况下的体积为 4.48 L。答案(1)36 gmol1NA(3)28 g/mol 四、阿伏加德罗定律及推论(加试)1阿伏加德罗定律(1)同温同压下,相同体积的气体含相
11、同的分子数或(物质的量)。(2)“四同定律”,即同温、同压、同体积和同分子数,只要有三个“同”成立,第四个“同”必定成立。2推论(1)同温同压下,气体体积之比等于其物质的量之比,即:V1V2n1n2。(2)同温同压下,气体密度之比等于其相对分子质量之比,即:12M1M2。(3)同温同体积下,气体压强之比等于其物质的量之比,即:p1p2n1n2。(4)同温同压同体积下,气体的质量之比等于其摩尔质量之比,即m1m2M1M2。【例 4】下列叙述中正确的是()A同温同压下,相同体积的物质,其物质的量必然相等 B同温同压下,等物质的量的甲烷和一氧化碳含有相同的分子数 C1 L 一氧化碳气体一定比 1 L
12、 氧气质量小 D同温同压下,等体积的物质所含有的分子数一定相等 第 7 页 解析 A、D 中,没有指明是气态物质,所以无法应用阿伏加德罗定律进行推导;C 中,没有指明温度和压强是否相同,则不能确定两者的物质的量及质量。答案 B【训练 5】同温同压下,两个容积相等的储气瓶,一个装有 C2H4,另一个装有C2H2和 C2H6的混合气体,两瓶内的气体一定具有相同的()A质量 B原子总数 C碳原子数 D密度 解析 根据阿伏加德罗定律,同温同压下,同体积的气体物质的量相同。若 C2H2和 C2H6的物质的量比为 11,则两瓶气体质量、原子总数、碳原子数、密度都相等,若两者物质的量比不等于 11,则只有碳
13、原子数相等。答案 C【例 5】在两个密闭容器中,分别充有质量相等的甲、乙两种气体,它们的温度和密度均相同。根据甲、乙的摩尔质量(M)的关系判断,下列说法中正确的是()A若 M(甲)M(乙),则分子数:甲乙 B若 M(甲)M(乙),则气体摩尔体积:甲乙 C若 M(甲)M(乙),则气体的压强:甲乙 D若 M(甲)M(乙),则气体的体积:甲乙 解析 等质量的气体,其摩尔质量与物质的量(或分子数)成反比,若 M(甲)M(乙),则分子数:甲乙,A 错误;若 M(甲)M(乙),则物质的量:甲乙,又气体体积相等,故气体摩尔体积:甲乙,B 错误;同温同体积同质量的气体或混合气体,压强与摩尔质量成反比,C 正确
14、;由质量和密度相等可知气体体积相等,D 错误。答案 C 借题发挥:阿伏加德罗定律及推论不应死记硬背来记忆,而应通过理解来记忆。学会由理想气体状态方程 pVnRT(p压强,V体积,n物质的量,R常数,第 8 页 T热力学温度)自己推导。并且理解记忆其变形公式:pVnRTmMRT,变形得pMmVRTRT。【训练 6】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 解析 同温、同压下甲的密度大
15、于乙的密度,说明甲的相对分子质量大,故在等质量的前提下,甲的物质的量少。由公式 mV 得出,甲V甲乙V乙。V甲V乙乙甲,因为 甲乙,则 V甲V乙,同温、同压条件下,n乙n甲。M甲mn甲,M乙mn乙得 M乙M甲,因此 B 正确。答案 B 1下列说法中正确的是()A任何一个水分子,其本身都是固体 B逐渐加热升温,碳酸氢铵也可体现出三态变化 C面包是固体,但在受压时体积缩小,故可以说固体易被压缩 D在水蒸气、液态水和冰中,水分子都在不停地运动 解析 物质的固、液、气三态是大量分子聚集时所表现出的一种状态,故单个分子不能说聚集状态,A 错。碳酸氢铵受热时,在熔化之前就已分解,故无法体现本身的三态变化,
16、B 错。面包不是单一的固体,它里面包含了大量的气体,受压时体积缩小是其中的气体被压缩排出所致,而不是固体本身被压缩,C 错。在水的三种状态中,其分子都在不停地运动,只是运动的方式、速率不同,故 D 对。答案 D 第 9 页 2下列说法正确的是()A1 mol O2和 1 mol N2所占体积都为 22.4 L BH2的气体摩尔体积为 22.4 L C在标准状况下,1 mol H2和 1 mol H2O 所占的体积都为 22.4 L D在标准状况下,22.4 L 由 N2、N2O 组成的混合气体中所含有的 N 的物质的量为 2 mol 解析 A 中没有标明温度和压强,无法确定气体的体积;B 中气
17、体摩尔体积的单位不是“L”,而应是“Lmol1”另外未指明气体的温度和压强,22.4 L 这个数值也是无意义的;在标准状况下水不是气态,1 mol 水的体积远远小于 22.4 L;在标准状况下,22.4 L 任何气体的物质的量均为1 mol,再结合 N2、N2O 的分子组成可知 N 的物质的量为 2 mol。答案 D 3(加试题)标准状况下13.44 L CH4 1 mol HCl 分子 27.2 g H2S 1023个 NH3分子,则()A体积:B密度:C质量:DH 原子个数:解析 13.44 L CH4物质的量为13.44 L22.4 L/mol0.6 mol,1 mol HCl,27.2
18、 g H2S 的物质的量为27.2 g34 g/mol0.8 mol,1023个 NH3分子的物质的量为 0.4 mol。A 项,相同条件下,气体的体积之比等于物质的量之比,所以气体体积,故 A 错误;B 项,各物质的摩尔质量分别为:CH4为 16 g/mol,HCl 为 36.5 g/mol,H2S 为 34 g/mol,NH3为 17 g/mol,相同条件下,密度之比等于摩尔质量之比,所以密度,故 B 正确;C 项,各物质的质量分别为:CH4为0.6 mol16 g/mol9.6 g,HCl为1 mol36.5 g/mol 第 10 页 36.5 g,H2S 为 27.2 g,NH3为 0
19、.4 mol17 g/mol6.8 g,所以质量,故 C 错误;D 项,各物质中 H 原子的物质的量分别为:CH4为0.6 mol42.4 mol,HCl 为 1 mol,H2S 0.8 mol21.6 mol,NH3为0.4 mol31.2 mol,所以氢原子个数,故 D 错误。答案 B 4(2019杭州西湖高级中学期末)下列说法正确的是()1023个分子所占的体积约是 22.4 L 0.5 mol H2所占体积为11.2 L 标准状况下,1 mol CCl4的体积为22.4 L 标准状况下,28 g CO 与 N2的混合气体的体积约为 22.4 L 各种气体的气体摩尔体积都约为 22.4
20、Lmol1 标准状况下,体积相同的气体的分子数相同 A B C D 解析 1023个分子所占的体积,故错误;不一定在标准状况下,则 Vm未知,不能利用 VnVm计算,故错误;标准状况下,CCl4为液体,则不能计算,故错误;CO 与 N2的摩尔质量均为 28 g/mol,标准状况下,28 g CO 与 N2的混合气体的体积约为28 g28 g/mol22.4 L/mol22.4 L,故正确;气体摩尔体积与温度、压强有关,则状态未知,不能确定气体的摩尔体积,标准状况下各种气体的气体摩尔体积都约为 22.4 Lmol1,故错误;标准状况下,体积相同的气体,物质的量相同,可知分子数相同,故正确。答案
21、B 5(1)在标准状况下,CO 和 CO2混合气体的质量为 36 g,体积为 22.4 L,则CO 所占的体积为_L,质量为_g,CO2的分子数为_个。(2)在一定温度和压强下,1 体积 X2(g)和 3 体积 Y2(g)化合生成 2 体积的一种气态化合物,则该气态化合物的分子式为_。AXY3 BXY CX3Y DX2Y3 第 11 页 解析(1)n(CO)n(CO2)1 mol28 n(CO)44n(CO2)36 g 解得:n(CO)n(CO2)0.5 mol。V(CO)0.5 mol22.4 Lmol111.2 L。m(CO)0.5 mol28 gmol114 g。N(CO21023102
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