高一化学知识点精析精练气体摩尔体积知识归纳(供参考)

高一化学知识点精析精练气体摩尔体积知识归纳(供参考)

只有比别人更早、更勤奋地努力，才能尝到成功的滋味。 - 1 - 第二节 气体摩尔体积知识归纳 知识归纳 知识网络 气体 摩尔 体积 气体摩尔体积：单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积[在标准状况下(STP)1 mol 任何气体 所占体积约为 22．4L)。其单位为 L/mol。注意： (1)强调 l mo1 只适用于气体(任何气体)，不适用于固体或液体，只有气体在同温同压下才占有相同体积； (2)强调标准状况(273K，1．0lXl05Pa)，因为在这一特定状况下，测得的 1mol 任何气体所占的体积约为 22．4 L； (3)强调 22．4L 为近似值。 知识网络 阿氏 定律 阿伏加德罗定律：在同温同压下，同体积的任何气体所含的分子数相同。对这一定律理解要明确： (1)适用范围为气体(任何气体)，混合气体同样适用； (2)“五同”中只要有“三同”，另外两同则必然“同”； (3)气体摩尔体积是阿氏定律的特例。 阿氏 定律 推论 (1)同温、同压、同体积的气体，其质量之比等于其摩尔质量之比，公式为 m1/m2＝M1/M2； (2)同温、同体积下,其压强之比等于其物质的量之比，公式为 p1/p2＝n1/n2； (3)同温、同压、气体的密度之比等于其摩尔质量之比，公式为ρ1 /ρ2＝M1/M2(还有若干推论，读者自推)。 平均 摩尔 质量 混合物的平均摩尔质量(  M )等于混合物的总质量(m 总)和混合物中各物质的物质的量的总和(n 总)之比，公式 为  M ＝m 总/n 总＝(n1M1+n2M2+…)/(n1+n2+…) 学法建议 1．“有比较才会有鉴别”，比较物质在气、液、固三种不同物态下的体积影响因素中的主要矛盾，主要影 响因素有三条：(1)粒子数的多少；(2)粒子本身的大小；(3)粒子与粒子之间的平均距离。 2．固体或液体粒子之间的距离相对于粒子本身的大小小到可以忽略；气体粒子间距离在通常情况下为其 本身直径的 10 倍，气体体积主要取决于气体粒子间平均距离，而气体粒子间平均距离取决于其所在温度、压 强。 3．气体摩尔体积为温度与压强的函数。温度、压强一定，气体摩尔体积的数值即定。例如在 0℃、1．01 ×105Pa 下，Vm＝22．4 L/mol。 4．阿伏加德罗定律的核心为分子间距离与粒子数或分子数、温度、压强的关系；阿伏加德罗定律还表现为不 同的数学表达式，这不过是不同的数学转换而已，如下式： 2 1 2 1 2 1 2 1   M M n n V V （T、P 不变） 潜能开发 [例 1]下列叙述中，不正确的是 ( ) A.在标准状况下，1 molH2O 体积约是 22．4 L B.在标准状况下，0．5mol H2、0．5 mol N2 组成的混合气体的体积约为 22．41。 C.在非标准状况下，1mol 任何气体的体积不可能约为 22．4L D.在同温同压下，气体分子间平均距离几乎相等 思路分析 只有比别人更早、更勤奋地努力，才能尝到成功的滋味。 - 2 - 气体体积大小相关量为气体物质的量(粒子个数)、粒子间平均距离(温度、压强)，相对来说，粒子本身的大小 则是影响气体体积的次要因素。 气体摩尔体积址个严密定义，必须明确其内容才能正确无误地运用。气体摩尔体积：(1)气体、非液体、 非固体但可以是混合气体；(2)标准状况(STP)；(3)气体体积标况近似值；(4)约 22．4L/mol。 在此基础上涉及有关气体体积的计算则显得有据可依。 [答案] AC 思维诊断 学生因对气体摩尔体积概念的理解不全面而错选。 气体摩尔体积是个从属于物质的量、阿伏加德罗常数的概念。但又是一个相对独立而完整的概念。在具 体处理知识过程中，既要处理好概念本身的内部逻辑关系，同时又要考虑概念间的上下关系。如此才能正确 地运用概念。 [例 2](2000 年北京市、安徽省春季高考试题)常温下，在密闭容器里分别充入两种气体各 0．1 mol。在一 定条件下充分反应后，恢复到原温度时，压强降低为开始时的 4 1 。则原混合气体可能是 ( ) A．H2 和 O2 B.HCl 和 NH3 C．H2 和 C12 D.CO 和 O2 根据阿伏加德罗定律及其推论知：在一定的温度和体积下，气体的压强比等于物质的量比，对于 A，反 应为：2H2+O2 点燃 2H2O，显然 0．1molH2 和 0．05molO2 反应完全，生成 0．1molH2O，在常温下是液态的， 这时剩余 0．05molO2，为原混合气体的物质的量(0．1molH2 和 0．1molO2)的 4 1 ，所以压强降低为开始时的 4 1 ， 因此 A 选项符合条件。 HCI+NH3＝NH1Cl，0．1 mol HCl 和 0．1 mol NH3 可以反应完全，不余气体(NH4Cl 常温时为固体)，因此 B 选项不符合条件。 H2+Cl2 点燃 2HCl，反应前后气体的物质的量不变，即压强不变， C 选项也不符合条件。 2CO+O2 点燃 2CO2，显然 O2 过量 0．05mol，生成 0．1molCO2,压强为开始的 4 3 2.0 1.0005  mol molmol ,D 选项 也不符合条件。 [答案] A 思维诊断 应用阿伏加德罗定律和气体摩尔体积等概念去解决密闭容器内的混合气体问题，首先必须考虑混合气体 之间是否发生化学反应，只有互不发生化学反应的混合气体才能适用阿伏加德罗定律和气体摩尔体积。 [例 3](典型例题 5℃、101kPa 条件下将 15LO2 通入 10LCO 和 H2 的混合气中，使其完全燃烧，干燥后。恢 复至原来的温度和压强。 (1)若剩余气体的体积是 15L，则原 CO 和 H2 的混合气中，V(CO)=___________L,V(H2)＝______________L。 (2)若剩余气体的体积为 aL 则原 CO 和 H2 的混合气中 V(CO)：V(H2)=_________________。 (3)若剩余气体的体积为 aL，则 a 的取值范围是____________。 思路分析 据阿伏加德罗定律，同温同压下的体积之比等于方程式化学计量数之比。 又∵反应中 2CO+O2 点燃 2CO2(g)，2H2+O2 点燃 2H2O(1)化学计量数完全相同，得 O2 过量。 设 CO 为 xL,H2 为(10—x)L，剩余气体的体积是 15L，据体积变化列式： 只有比别人更早、更勤奋地努力，才能尝到成功的滋味。 - 3 - )25()10(2 3 2 axx  解得 x＝5L 若剩余气体的体积为 aL,设 CO 为 xL，H2 为(10—x)L 思维诊断 本题考查阿伏加德罗定律的推论及有关计算，解法多种，关键以少量物质为标准进行计算。 本题采用体积差法，技巧性强，判断剩余气体的体积 a 的取值范围,是挖掘题中隐藏条件,解不等式即可。 知能达标训练 1．设阿伏加德罗常数的符号为 NA，标准状况下某种 O2 和 N2 的混合气体 mg 含有 b 个分子，则 ng 该混合气 体在相同状况下所占的体积(L)应是 ( ) A． m nbNDmb nNCnN mbBmN nb AA AA 4.22.4.22.4.22.4.22 答案:A 2．在相同的温度下，相同质量的下列气体分别通入相同容积的容器中,容器内的压强最小的是 ( ) A．HF B．Ar C．SO2 D．Cl2 答案:D 3．在给定温度和压强下的理想气体，影响其所占体积大小的主要因素是 ( ) A.分子直径的大小 B．分子间距离的大小 C．分子间引力的大小 D.分子数目的多少 答案:D 4．1mol 氧气在放电的条件下，有 30％转化为臭氧(O3)，则放电后所形成的混合气体对氢气的相对密度是 ( ) A.16 B．17．8 C．18．4 D．35．6 答案:B 5．将 m1g 锌加到 m2g 20％的 HCl 溶液中，反应结果共放出 nL，氢气(在标准状况下)，则被原的 HCl 的物质的 量是 ( ) A．m1/65 mol B．5m2/36．2mol C．m2/36．5mol D．n/11．2mol 答案:D 6．在一定的温度和压强下，1LX 气体和 1LY 气体反应后生成 1L。水蒸气和 1L 氮气，则 X，Y 分别为 ( ) A.H2 和 N2O4 B．H2 和 N2O3 C.和 N2O D.H2 和 NO2 答案:C 7．依照阿伏加德罗定律,下列叙述中正确的是 ( ) 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、同体积下，两种气体的物质的量之比等于压强之比 答案:CD 8．(全国高考题)常温下有 A 和 B 两种气体组成的混合物(A 的相对分子质量小于 B)。经分析，混合气体中只含 有氮和氢两种元素，而且不论 A 和 B 以何种比例混合，氮和氢元素的质量比总大于 14/3。 (1)由此可以确定 A 为_________________，B 为_________________，理由是_______________________。 答案: NH3；N2；其中 N 和 H 的质量比总大于 14/3 (2) 若 上 述 混 合 气 体 中 氮 和 氢 的 质 量 比 为 7 ： 1 ， 则 在 混 合 气 体 中 A 和 B 的 物 质 的 量 之 比 为 ___________________，A 在混合气体中的体积分数为__________________。 答案: 设：体积分数为 NH3：x；N2：1-x 只有比别人更早、更勤奋地努力，才能尝到成功的滋味。 - 4 - [14x+28(1-x)]/3x＝7/1 解得 x=0．8 0．8：0．2=4:1 A、B 的物质的量比为：4:1；A 的体积分数为 80％。 9．(浙江省联考题)30mL 某气体 NxHy 全部分解生成 30mLN2 和 60mLH2，上述气体的体积均在同温、同压的条 件下测定，由此推断该气体的相对分子质量是__________________。 答案:32 10．在标准状况下，有氢气和一氧化碳的混合气体 7L，质量为 2．25g，则混合气体中 H2 的质量分数为 _________,CO 的体积分数为_________________。 答案: 22．2％；20％ 11．(广西省竞赛题)在一定温度和压强下，H2、O2、Cl2 按体积比 10：4：l 混合，将此混合气体在密闭容器内 用 电 火 花 引 燃 ， 待 反 应 完 全 后 冷 却 到 室 温 ， 容 器 内 产 生 了 盐 酸 ， 则 盐 酸 中 溶 质 的 质 量 分 数 为 ______________________。 答案: 33．6％ 12．每升天然水中通入 0．002g 氯气就达到消毒作用，可供饮用。0．002 g 氯气在标准状况下的体积为 ___________________mL。 答案: 0．63 13．(河北省测试题)在同温、同压下，测得氢气密度为 0．089 g/L,某种有刺激性的气体 X 密度为 2．848g/L。 又 知 气 体 X 是 三 原 子 分 子 并 由 两 种 元 素 组 成 ， 两 种 元 素 的 质 量 比 为 1:1 。 则 气 体 X 的 化 学 式 为 ______________________。 答案: SO2 14．(南昌市测试题)计算 11．2 L 下列气体在标准状况下的质量： (1)N2 和 O2 体积比为 4:1 的混合气体； 答案: 14．4g (2)N2 的质量分数为 20％的 N2 和 O2 的混合气体。 答案: 15．56g 综合能力训练 1．(重庆市诊断题)将 H2、O2、N2 三种气体分别放入不同容器中，当其温度、密度完全相同时，三种气体压强 (P)的大小关系是 ( ) A.p(H2)＝p(02)＝p(N2) B．p(H2)>P(N2)>P(O2) C.P(O2)>P(N2)>P(H2) D.P(O2)>P(H2)>P(N2) 答案:B 2．(上海市模拟题)在 273℃、1.01×105Pa 条件下，将 1．40g 氮气、1．60g 氧气和 4．00g 氩气混合；该混合 气体的体积是 ( ) A．3．36 L 13．6．72 L C．8．96 L D．4．48 L 答案:D 3．设 NA 代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是 ( ) A.2．7g 金属铝变为铝离子时失去的电子数目为 0．3NA B.在常温、常压下，11．2LN2 含有的分子数为 0．5NA C.在常温、常压下，1molNe(氖气)含有的原子数为 NA D.汞在标况下的体积约为 22．4L 答案:AC 4．在体积为 1 L 的干燥烧瓶中，用排空气法充入 HCI 气体后，测得烧瓶中气体对氧气的相对密度为 1．082， 以此气体进行喷泉实验，当喷泉停止后，进入烧瓶中的液体体积为 ( ) A.全满 B．3/4L C．1/2L D．1/4L 答案:B 只有比别人更早、更勤奋地努力，才能尝到成功的滋味。 - 5 - 5．(2000 年广东省高考试题)同温同压下两个容积相等的贮气瓶，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(提示：C2H2 和 C2H6 不发生反应) ( ) A.质量 B.原子总数 C.碳原子数 D.密度 答案:C 6．在标准状况下，容积为 1L 的密闭容器中刚好可以盛放 a 个 N2 分子和 b 个 H2 分子组成的混合气体，则阿伏 加德罗常数的近似值可以表示为 ( ) A．a+b B．22．4(a+b) C. 231002.6 )(4.22   ba D．22．4(a+b)×6．02×1023 答案:B 7．在一个密闭容器中盛有 11gX 气体(X 的摩尔质量为 44g·mol-1)时，压强为 1×104Pa，如果在相同温度下， 把更多的气体 X 充入容器，使容器内压强增至 5×104pa，这时容器内气体 X 的分子数约为 ( ) A．3．3×1025 B．3．3×1024 C．7．5×1023 D．7．5×1022 答案:C 提示：起始条件下气体的物质的量容易求出，即 144 11  molg g ＝0．25mol，则终态的物质的量为： Pa Pa 4 4 101 105   ×0．25mol＝1．25mol。X 的分子数为 1．25 mol×6．02×1023mol-1=7．5×1023。 8．(福建省质检题)某种物质 A 在一定条件下加热分解，化学反应方程式为：2A B(g)+2C(g)+2D(g)，测得生 成物混合气体对氢气的相对密度为 d。则 A 的相对分子质量为多少? 答案: 解：根据阿氏定律：M(混)/M(H2)＝d M＝2d，由质量守恒定律：2M(A)=M(B)+2M(C)+2M(D)， M(混) 2M(A)/(1+2+2)＝2/5M(A)，M(A)＝5d。 9．在标准状况下，aLH2 和 Cl2 的混合气体经光照反应后，所得气体恰好使 bmolNaOH 完全转化为盐，试确定 a、b 之间的关系。 解：(1)H2+Cl2 恰好反应,H2+Cl2＝2HCl n(HCl)＝a/22．4mol HCl+NaOH＝NaCl+H2O b＝a/22．4mol (2)H2 过量，n(HCl)b> 4.22 a (通 过元素守恒也可理解)。综合： 2.11 a >b>0。