第五讲 物质的量 气体摩尔体积 高一化学.docx

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第五讲物质的量气体摩尔体积高一化学

第五讲物质的量气体摩尔体积

物质的量摩尔质量

一、物质的量（n）

1、物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一。

用物质的量可以表示组成该物质的微观粒子数目的多少，它的单位是摩尔，符号是mol。

2、物质的量表示的对象是构成物质的基本微粒（如分子、原子、离子、质子、中子、电子等）或它们的特定组合。

如1molCaCl2可以说含1molCa2+，2molCl-或3mol阴阳离子，或含54mol质子，54mol电子。

物质的量不能量度宏观物质，如果说“1mol氢”就违反了使用准则，因为氢是元素名称，不是微粒名称，也不是微粒的符号或化学式。

3、使用物质的量时必须指明物质微粒的名称或符号或化学式或符号的特定组合。

二、阿伏加德罗常数（NA）：

1、定义值（标准）：

以0.012kg（即12克）碳-12原子的数目为标准；1mol任何物质的指定微粒所含的指定微粒数目都是阿伏加德罗常数个。

2、近似值（测定值）：

经过科学测定，阿伏加德罗常数的近似值一般取6.02×1023，单位是mol-1，用符号NA表示。

3、公式：

三、摩尔质量（M）：

1、定义：

1mol某微粒的质量。

2、公式：

3、摩尔质量的单位：

g/mol。

4、数值：

某物质的摩尔质量在数值上等于该物质的式量；注意：

摩尔质量有单位，是g/mol，而式量无单位。

四、有关计算

1、n，M，N之间的换算方法，

 ×M×NA

质量物质的量微粒

m÷Mn÷NAN

2、有关化学方程式的计算。

 ⑴计量数（系数）之比=物质的量之比=微粒数之比

 ⑵式量之比=质量之比

【基础练习】

1、计算下列物质的微粒数、物质的量或质量

（1）0.5molH2中的氢分子数

（2）1.204×1024个水分子的物质的量

（3）9.8gH2SO4中O的物质的量（4）5.3gNa2CO3中Na+物质的量

（5）0.25molCaCO3的质量，（6）2.0molH2O中电子个数

2、483gNa2SO4·10H2O中所含的Na+和SO42-的物质的量各是多少？

所含水分子的数目是多少？

3、

（1）在0.1molD2O中，含有___________mol质子，___________mol中子。

（2）CO2的相对分子质量是___________，1个CO2分子的质量为____________。

4、判断下列说法是否正确，说明理由。

（1）1molO2的质量是32g。

（2）H2的摩尔质量是2g。

（3）1molH+的质量是1g。

（4）对原子而言：

摩尔质量就是相对原子质量。

5、下列叙述中，正确的是（）

A、同质量的H2与Cl2相比，H2的分子数多。

B、28g氮气所含的原子数目为NA。

C、0.1molH2SO4含有的氢原子数精确值为1.204×1023。

D、醋酸的摩尔质量与NA个醋酸分子的质量在数值上相等。

6、在8g某物质中含有3.01×1023个分子，该物质的相对分子质量约为（）

A、8B、16C、64D、160

7、在反应X+2Y

R+2M中，已知R和M的摩尔质量之比为22:

9，当1.6gX与Y完全反应时，商城4.4gR，则在此反应中Y与M的质量之比为（）

A、16:

9B、23:

9C、32:

9D、46:

9

气体摩尔体积

我们可以根据物质的相对原子质量或相对分子质量，知道1mol物质的质量，如果此时再知道物质的密度，就可以计算出1mol物质的体积（图1-5-1）。

例如：

在20℃时，1molFe的质量为56g，密度为7.8g/cm3,则体积为：

V（Fe）=m（Fe）/ρ（Fe）=56/7.8g·cm-3=7.2cm3

1mol某物质所占据的体积叫做该物质的摩尔体积（图1-5-2）。

大量事实证明，在相同状况下，1mol不同的固体和液体的体积各不相同，而气体的体积几乎相同。

为什么？

我们知道，物质体积的大小取决于构成这种物质的粒子数目、粒子大小和粒子间的距离这3个因素。

由于在1mol任何物质中粒子数目都是相同的，都约是6.02×1023。

因此，

在粒子数目相同的状况下，物质体积的大小就主要取决于构成物质的粒子的

大小和粒子之间的距离（图1-5-3）。

当粒子之间的距离很小时，物质的体积

就主要决定于构成物质的粒子的大小；而粒子之间的距离比较大时，物质的

体积就主要决定于离子之间的距离。

在1mol不同的固态物质或液态物质中，虽然含有相同的粒子数，但粒子

的大小是不相同的。

同时，在固态物质或液态物质中粒子之间的距离又是非

常小的，这就使得固态物质或液态物质的体积主要决定于粒子的大小。

所以

1mol不同的固态物质或液态物质的体积是不相同的。

那么，1mol气态物质的体积为什么几乎相同呢？

经验告诉我们，气体的体积比固体和液体更容易被压缩。

这说明气体分子之间的距离要比固体和液体中的粒子之间的距离大得多（图1-5-4）。

在气体中，分子之间的距离要比分子本身的体积大很多倍，分子可以在较大的空间内运动。

在通常状况下，相同质量的气态物质的体积要比它在固态或液态的体积大1000倍左右。

一般来说，气体分子的直径约为0.4nm，而分子之间的距离则为4nm，即分子之间的距离约是分子直径的10倍。

因此，当分子数相同时，气体体积的大小主要决定于分子之间的距离，而不是分子本身体积的大小。

温度升高时，气体分子之间的距离增大，当温度降低时，气体分子之间的距离减小；当压强增大时，气体分子之间的距离减小，当压强减小时，气体分子之间的距离增大。

因此，要比较一定质量气体的体积，就必须要在相同的温度和压强下进行才有意义。

我们通常将温度为0℃、压强为101KPa时的状况称为标准状况。

[课堂思考]在标准状况时（图1-5-5），氢气、氧气、二氧化碳的密度分别为

0.0899g/L、1.429g/L、1.977g/L。

1mol这3种气体在标准状况时的体积各为多少？

通过计算，我们可以看出，在标准状况下，1molH2、O2、CO2的体积大致是相

同的，都约为22.4L。

不仅仅这3种气体在标准状况时的体积都约为22.4L，大量的科学实验表明，其他气体也是如此。

由此我们可以得出一个结论：

在标准状况下，1mol任何气体所占的体积都约为22.4L。

单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积，气体摩尔体积的符号为Vm，常用单位有L/mol和m3/mol。

因为不同气体在一定温度和压强下，分子之间的距离可以看作是相等的，所以，在一定的温度和压强下，气体体积的大小只随分子数目的多少而发生变化。

由于1mol任何气体的体积在标准状况下都22.4L，因此，在标准状况下，22.4L任何气体中都有约6.02×1023个分子。

即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分子，这个结论已被大量的实验所证实。

1molH2O（l）的体积为18ml。

当将水加热到100℃时，液态水汽化为水蒸气。

在101KPa和100℃时，1mol

H2O（g）的体积约为3.06×104ml。

由此我们可得出这样一个结论：

在不同的温度或压强时，1mol气体所占有的体积不同。

在同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子，这就是阿伏加德罗定律。

由此可知：

气态物质的物质的量相同时，在同温同压下，所含分子数相同，所占体积也相同。

气体摩尔体积实际是阿伏加德罗定律所涵盖的一种特定的状况。

同温同压下，气态物质的体积比等于它们的分子数之比，也等于它们的物质的量之比。

因此在化学方程式中，气态物质的系数比不仅是它们的物质的量之比，也是它们的体积比。

在化学反应中，气体也是以确定的结构粒子数之比相互反应的，但气体的量常用体积计量，因此测定气体的体积比称量其质量方便，因此，阿伏加德罗定律和气体摩尔体积为我们研究气体的带来很大的方便。

【基础练习】

1．下列有关气体体积的叙述中，正确的是（）。

A、一定温度、压强下，气态物质体积的大小由构成气体的分子大小决定

B、一定温度、压强下，气态物质体积的大小由构成气体的分子数决定

C、不同的气体，若体积相同，则它们所含的分子数也相同

D、气体摩尔体积是指1mol任何气体所占的体积约为22.4L

2．下列说法中，正确的是（NA为阿伏加德罗常数的值）（）

A、常温、常压下，11.2LN2含有的分子数为0.5NA

B、常温、常压下，1mol氦气含有的原子数为2NA

C、常温、常压下，71gCl2所含原子数为2NA

D、在同温、同压下，相同体积的任何气体单质所含分子数和原子数都相同

3．1molCl2和36.5gHCl气体的体积相比，前者和后者的大小关系是（）

A、大于B、等于C、小于D、不能确定

4．同温同压下，相同质量的下列气体所占体积最大的是（）

A、O2B、CO2C、COD、H2

5．下列物质中，含原子数最多的是（）

A、0.75mol氯化氢B、23gNaC、标准下5.6LCO2D、4℃5.4mL水

6．关于同温同压下等体积的CO2和CO：

①质量相等；②密度相等；③所含分子数相等；④所含碳原子数相等。

其中正确的是（）

A、①②③④B、②③④C、③④D、③

7．同温同压下，10mLA2气体和30mLB2气体恰好完全反应生成20mLC气体，则C的化学式为（）

A、A3BB、AB3C、A2BD、AB2

8．同温同压下，10mLCO与H2混合气体完全燃烧时，用去5mLO2,则混合气体中CO和H2的体积比为（）

A、1:

1B、2:

1C、3:

1D、任意比

9．在标准状况下，下列各组气体混合后，所得气体的平均摩尔质量可能为40g·mol-1的是（）

A、Cl2和HClB、N2和O2C、SO2和CO2D、CO2和O2

10．在273k和101KPa的条件下，将0.40g氢气、1.40g氮气和1.60g氧气混合，该混合气体的体积是（）

A、6.72LB、7.84LC、10.08LD、13.44L

11．化合物A是一种不稳定的物质，它的分子组成可用OxFy表示。

10mLA气体能分解生成15mLO2和10mLF2（同温、同压）。

A的化学式是___________。

12．

（1）同温同压下，同体积的氨和硫化氢气体的质量比是____________；同质量的氨和硫化氢气体的体积比是______________；同质量的氨和硫化氢气体中所含氢原子个数比是___________；若两者所含氢原子个数个数相等，它们的物质的量比是________。

（2）同温同压下，两种气体A和B的体积之比为2:

1，质量之比为8:

5，则A与B的密度之比为_________，摩尔质量之比为______________。

（3）相同质量的镁、铝分别跟足量稀硫酸反应，在同温、同压下产生气体的体积比为_________；如果这两种金属各取等物质的量，也分别跟足量稀硫酸反应，在同温同压下产生气体的体积比为_____________。

（4）0.01mol某气体的质量为0.44g，该气体的式量为_____________；在标准状况下，该气体的密度是______________。

（5）某物质A在一定条件下加热分解，产物都是气体。

分解方程式为2A→B+2C+2D。

测得生成的混合气体对氢气的相对密度为d，则A的相对分子质量为____________。

第六讲阿伏伽德罗定律物质的量浓度

一、阿伏加德罗定律及其推论：

1、定律：

同温同压下，相同体积的任何气体含有相同数目的分子。

注意：

（1）、适应范围：

任何气体，含纯净气体或混合气体。

（2）、任意“三同”推“一同”。

（3）、标准状况下的气体摩尔体积22.4L/mol实际上是阿伏加德罗定律的一个特例；

非标准状况下，只要温度和压强确定，气体摩尔体积也是确定的，只不过不一定为22.4L/mol.

2、推论：

（1）同温、同压下，气体体积比V1:

V2＝n1:

n2＝N1:

N2。

（2）同温、同压下，气体密度比（即相对密度）D=1:

2＝M1:

M2。

（3）同温、同压、同体积下，气体质量比m1:

m2＝M1:

M2。

（4）同温、同体积下，气体压强比P1:

P2＝n1:

n2＝N1:

N2。

（5）同温、同压、同质量下，气体体积比V1:

V2＝M2:

M1＝2:

1。

（6）同温、同体积、同质量下，气体压强比P1:

P2＝M2:

M1。

二、常用公式

1．任何状况下m=V，M=Vm

2．标准状况下，M＝•22.4L/mol

3．同温同压下，根据气体A对气体B的相对密度，Mr（A）＝DMr（B）

4．求混合气体的平均相对分子质量（

）：

＝mt/nt＝Mini/nt＝Mini%（适用于任何状况的混合物）；

＝MiVi/Vt＝MiVi%（仅适用于气体状态的混合物）。

例题

例1（2003年全国高考理综试题）在两个容积相同的容器中，一个盛有HCl气体，另一个盛有H2和Cl2的混合气体。

在同温同压下，两容器内的气体一定具有相同的（ ）

A．原子数B．密度C．质量D．质子数

例2（2007高考全国卷）三个密闭容器中分别装有氖气、氢气、氧气，当它们的温度和密度都相同时，则三种气体的压强大小顺序为

练习：

等质量的下列各种气体，在相同温度，相同容积的密闭容器中，压强从大到小顺序正确的是（）

①Cl2②HCl③N2④O2

A．①＞②＞③＞④B．①＞②＞④＞③

C．③＞④＞②＞①D．④＞③＞①＞②

[例1]已知空气中按体积分数计，氮气约占78%，氧气约占21%，其余1%为稀有气体和其他杂质气体等，近似折算为氩气的量。

试求空气的平均相对分子质量。

[分析]气体定律和有关推论，同样适用于混合气体。

而混合气体的平均摩尔质量，除了通过混合气体的总质量（m总）除以混合气体总的物质的量（n总）可以求得以外，还可以由混合气体中各组分气体的摩尔质量与其在混合气体中所占的物质的量分数（即摩尔分数）的乘积之和来求得。

即：

M=MA·a%+MB·b%+……

由于在同温、同压下，气体的体积分数与其物质的量分数是一致的，所以可以直接将体积分数代入上式计算。

设空气的平均摩尔质量M（空），则

M（空）=M（O2）×21%+M（N2）×78%+M（Ar）×1%

=32g·mol-1×21%+28g·mol-1×78%+40g·mol-1×1%≈28.96g·mol-1≈29g·mol-1

则Mr（空）≈29

即空气的平均相对分子质量29。

[例4]同温、同压下，某容器充满O2质量为116g，若充满CO2质量为122g，现充满某气体质量为114g，则某气体的相对分子质量为（）

A.28B.60C.32D.44

[分析]设瓶的质量为m，某气体的相对分子质量为M1，

由

因为容器体积不变，所以又有n1=n2=n3，即

解之得：

m=100g，M1=28g·mol—1

即该气体的相对分子质量为28。

例3、0.2gH2、8.8gCO2、5.6gCO组成的混合气体，其密度是相同条件下O2的密度的（）

A．0.913倍B．1.852倍C．0.873倍D．1.631倍

例4、由CO2、H2和CO组成的混合气在同温同压下与氮气的密度相同。

则该混合气体中CO2、H2和CO的体积比为（）

A．29：

8：

13B．22：

1：

14

C．13：

8：

29D．26：

16：

57

例8、室温下，某密闭容器中盛有甲烷与氧气的混合气体。

已知混合气体中碳元素的质量分数为12.5%，将此混合气体点燃引爆后，冷却至原温度，求反应容器中的混合气体对氢气的相对密度。

推论3：

同温同压下，任何气体的密度之比等于之比，即，ρ1：

ρ2。

M1：

M2

　例1.在相同温度压强下，实验室制得的下列体积的气体密度由大到小的顺序正确的是（）

　　①10mLO2②20mLH2③30mLCl2④40mLCO2

　　A.③④①②B.④③②①　C.①②③④D.无法确定

练习：

1（98年全国高考化学试题）由阿佛加德罗定律，下列叙述正确的

 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

2、在标况下，13g某气体的分子数目与8g甲烷的分子数目相等，则该气体在标况下的密度为。

练习

1、氮气、二氧化碳、二氧化硫三种气体的质量比为7：

11：

16时，它们的分子个数比，物质的量之比；同温同压下体积比。

2、同温同压下，体积比为3：

2的氧气和臭氧，它们的物质的量之比，分子数之比，质量之比，密度之比，原子个数之比。

3、欲使每10个水分子中含有一个钠离子，则90g水中应投入的钠的质量为。

二、选择题

例1、体积相同的容器，一个盛有一氧化氮，另一个盛有氮气和氧气，在同温同压下两容器内的气体一定具有相同的（）

A.原子总数B.质子总数C.分子总数D.质量

在同温同压下，A容器的氯气和B容器的氨气中，若它们所含原子数相等，则这两个容器的体积之比为（）

A.2∶1B.1∶2C.2∶3D.1∶3

1、（2000年广东高考化学试题）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（ ）

A．质量   B．原子总数C．碳原子数     D．密度

2、判断下列叙述正确的是（）

A.标准状况下，1mol任何物质的体积都约为22.4L

B.1mol任何气体所含分子数都相同，体积也都约为22.4L

C.在273K、101KPa铁可以从足量盐酸中置换出22.4LH2

D.在同温同压下，相同体积的任何气体单质所含原子数目相同

3、下列两种气体的分子数一定相等的是（）

A.质量相等、密度不等的N2和C2H4B.等体积等密度的CO和C2H4

C.等温等体积的O2和N2D.等压等体积的N2和CO2

4、04年全国高考理综试题• ）下列叙述正确的是（ ）

A．同温同压下，相同体积的物质，它们的物质的量必相等

B．任何条件下，等物质的量的乙烯和一氧化碳所含的分子数必相等

C．1L一氧化碳气体一定比1L氧气的质量小               

D．等物质的量的强酸中所含的H+数一定相等

5、下列叙述正确的是（）

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.同温同压同体积下，两种气体的质量之比等于密度之比

6、（98年上海高考化学试题）设阿佛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．22.4bn/mNA    B．22.4bm/nNA  C．22.4nNA/mb    D．bnNA/22.4m 

7、120℃时分别进行如下四个反应：

A.

B.

C.

D.

（1）若反应在容积固定的容器内进行，反应前后气体密度（

）和气体总压强（p）分别符合关系式

和

的是___________；符合关系式

和

的是______________（请填写反应的代号）。

（2）若反应在压强恒定容积可变的容器内进行，反应前后气体密度（

）和气体体积（V）分别符合关系式

和

的是___________；符合

和

的是___________（请填写反应的代号）

1、在0℃、1.01×105Pa下，有关H2、O2、CH4三种气体的叙述正确的是（）

A．其密度之比等于物质的量之比

B．其密度之比等于摩尔质量之比

C．等质量的三种气体，其体积比等于相对分子质量的倒数比

D．等体积的三种气体，其物质的量之比等于相对分子质量之比

2、150℃时，碳酸铵完全分解，生成的气态混合物其密度是相同条件下

密度（）

A．96倍B．48倍C．24倍D．12倍

3、A气体的摩尔质量是B气体的n倍，同温同压下，B气体的质量是同体积空气的m倍，则A的相对分子质量为（）

A．m/nB．29m/nC．29mnD．29n/m

4、24mLH2和O2的混合气体，在常温下点燃，反应后恢复至室温，剩余3mL气体，则原混合气体中分子个数比为（）

A．1:

16B．16:

1C．17:

7D．7:

5

5、1molO2在放电条件下发生下列反应：

，如有30%O2转化为O3，则放电后混合气体对H2的相对密度是（）

A．16B．17.8C．18.4D．35.6

6、混合气体由N2和CH4组成，测得混合气体在标准状况下的密度为0.893g/L，则混合气体中N2和CH4的体积比为（）

A．1:

1B．1:

4C．4:

1D．1:

2

7．标准状况下，ag气体A和bg气体B的体积相同，下列叙述正确的是（）

A．A和B的分子个数比是11B．A和B的密度之比为ba

C．A和B的摩尔质量比是abD．A和B的摩尔质量比是ba

8．常温常压下，分别将等物质的量的H2、O2充入密闭容器内，电火花引燃，恢复到原状态，最后容器压强为反应前压强的（）

A．1/4B．3/4C．1/2D．1/3

9．将H2、O2、N2三种气体分别放在三个体积相同的密闭容器中，当它们的温度、密度完全相同时，这三种气体的压强大小关系正确的是（）

A．

B．

C．

D．无法判断

10．同温同压下，A容器中充满O2，B容器中充满O3。

⑴若所含分子总数相等，则A容器与B容器的容积之比是。

⑵若两容器中所含原子总数相等，则A容器与B容器的容积比是。

⑶若两容器的体积比为3∶2，则O2与O3物质的量之比为，质量之比为，密度之比为。

11．在标准状况下，由CO和CO2组成的混合气体6.72L，质量为12g。

此混合物中CO和CO2物质的量比是，CO的体积分数是，CO的质量分数是，C和O原子个数比是，混合气体的平均相对分子质量是，密度是g/L，对氢气的相对密度是。

12、一空瓶的质量为30.74g，充入干燥的氢气后质量为30.92g。

在相同条件下，充入干燥的X2气体后，质量为37.13g。

求X2气体的相对分子质量。

一、选择题

1、同温同压下，A容器中的氧气（O2）和B容器的中氨气（NH3）所含原子个数相同，则A、B两容器中气体的体积之比（）

A、1:

2B、2:

1C、2:

3D、3:

2

2、下列条件下，两瓶气体所含原子数一定相等的是（）

A、同质量、不同密度的N2和CO

B、同温度、同体积的H2和N2

C、同体积、同密度的C2H4和C3H6

D、同压强、同体积的N2O和CO2

3、 同温同压下，等质量的SO2和CO2相比较，下列叙述正确的是（） 

A 、 密度比为16:

11           B、 密度之比为11:

16 

C  、体积比为16：

11          D 、体积比为11:

16

4