气体的摩尔体积

气体的摩尔体积

常见元素的相对原子质量：

H-1，C-12，N-14，O-16，P-31，Na-23，Mg-24，Al-27，K-39

S-32，Cl-35.5，Ca-40，Fe-56，Cu-64，Zn-65，Ag-108，Ba-137；

1.决定物质体积的因素有_______、__________和___________；决定固体或液体体积的主要因素是____________________；决定气体体积的主要因素是__________________；影响气体分子间距的外部条件是____________________________。标准状况指的是：在0℃、101 kPa.

2.气体摩尔体积：在一定温度和压强下，1mol 气体所占的体积叫做气体摩尔体积，用Vm 表示。

Vm =_________，单位是___________，公式变换有：n=__________，V =_________。

3.标准状况下，气体摩尔体积约为22.4 L·mol -1。

注意：凡是涉及气体体积或气体物质的量的计算，一定要关注外部环境条件。

4.理想气体的热力学方程：PV=nRT ，由此可以得出的结论有：

（1）同温同压下，气体的体积之比等于它们的物质的量之比，即2

121n n V V =。 （2）同温同容下，气体的压强之比等于它们的物质的量之比，即2

121n n P P =。 5.标准状况下，气体密度的计算：ρ=___________ M/Vm ，单位是g/L 。可见，气体的密度与其相 对分子质量成正比。

6.气体的相对密度：由于气体的密度与其相对分子质量成正比，所以气体的相对密度大小等于其相对分子质量之比。如CO 相对H 2的密度就是14. 注意：相对密度没有单位。

7.混合气体的平均摩尔质量的计算，以空气的平均分子量的计算为例：

%

V %V %V %n %n %n n n n m m m 22112211总

2211总211总总r r r r r r r M M M M M M n M M M n n m M ?+???+?+?=?+???+?+?=?+???+?+?=+???++==

例1.（注意使用气体摩尔体积的因素：标准状况+气体）

1.1.下列叙述正确的是（ D ）

A.标准状况下，1mol 物质的体积等于22.4L

B.在标准状况下，体积为22.4L 的物质都是1mol

C.在非标准状况下，1mol 任何气体的体积不可能是22.4L

D.常温下，1mol 任何气体的体积大于22.4L

1.2.在标准状况下，下列物质中体积最大的是（C ）

A. 22.4L N 2

B.35.5g Cl 2

C.98g CO 2

D.4mol NaCl

例2.（理想气体的热力学方程：PV=nRT 的应用）

2.1.等温等压下，质子数相等的CO 、N 2、C 2H 2三种气体，下列叙述中正确的是（B ）

A.体积之比13∶13∶14

B.密度之比14∶14∶13

C.质量之比1∶1∶1

D.原子数之比1∶1∶1

2.2.在三个密闭容器中分别充入CO 、CH 4、O 2三种气体，当它们的温度和密度都相同时，这三种气体的压强(p)从大到小的顺序是（D ）

A.p(CO)>p(CH 4)>p(O 2)

B.p(O 2)>p(CO)>p(CH 4)

C.p(CH 4)>p(O 2)>p(CO)

D.p(CH 4)>p(CO)>p(O 2)

例3.（气体摩尔体积的相关计算）

3.1.在标准状况下，体积为8.96 L的CO和CO2的混合气体共1

4.4 g。

（1）CO的质量为________ g。

（2）CO的体积为________ L。

（3）混合气体的平均摩尔质量为__________________。

（4）混合气体的密度为________ g·L－1（结果保留1位小数）。

【答案】5.6 4.48 36 1.6

解：n(总)＝＝0.4 mol，

设CO、CO2的物质的量分别是xmol、ymol；根据题意，所以，（1）CO的质量为0.2mol×28g/mol=5.6g；

（2）CO的体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L；

（3）混合气体的平均摩尔质量为=36g·mol－1；

（4）混合气体的密度为 1.6g·L－1。

3.2.标准状况下，14g某气体的分子数与14g CO的分子数相等，则该气体的密度是（D）

A.11.6g/L

B.1.16g/L

C.12.5g/L

D.1.25g/L

解：14gCO的物质的量为

14g

28g/mol

=0.5mol，所以13g该气体的物质的量为0.5mol；标准状况下，

该气体的体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2L；所以该气体在标准状况下的密度是

14

11.2

g

L

=1.25g/L；

答案：D

3.3.标准状况下，V L氨气溶解在1L水中，所得溶液的密度为ρ /m ，质量分数为ω，物质的量浓度为c mol/L，则：

（1）ω=17V/(17V+22400)（用V表示）。

（2）ω=17c/(1000ρ)（用ρ、c表示）。

（3）c=1000Vρ/(17V+22400)（用ρ、V表示）。

变式训练：

1.下列有关气体体积的叙述中，正确的是（B）

A.不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数也不同

B.一定温度和压强下，气体体积由构成气体的分子数决定

C.一定温度和压强下，气体体积由构成气体的分子大小决定

D.气体摩尔体积是指1 mol任何气体所占的体积约为22.4 L

2.下列说法正确的是（D ）

A.1mol氧气的质量是16g，它所占的体积是22.4L

B.H2O的摩尔质量为18g

C.1mol任何物质都含有约6.02×1023个分子

D.标准状况下，以任意比例混合的H2和CO2混合物22.4L，含有的分子数为N A

3.下列说法正确的是（B）

A.在常温常压下，11.2LN2所含有的分子数为0.5N A

B.在标准状况下，22.4 L CO和N2的混合物的物质的量为1mol

C.在标准状况下，18g H2O的体积为22.4 L

D.1mol SO2的体积为22.4 L

4.下列说法正确的是（B）

A.在常温常压下，11.2L Cl2含有的分子数为0.5N A

B.在常温常压下，1mol He含有的原子数为2N A

C.32g O2所含原子数目为N A

D.在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同

5.下列各组物质中物质的量相同的是（B ）

A.2 L CO和2 L CO2

B.9 g H2O和标准状况下11.2 L CO2

C.标准状况下1 mol O2和22.4 L H2O

D.0.2 mol H2和4.48 L HCl 气体

6.在标准状况下，一氧化碳和二氧化碳的混合气体5.6L，如果二氧化碳的质量为2.2g，则一氧化

碳的质量为（A）

A.5.6g

B.4.4g

C.2.8g

D.1g

解：标准状况下5.6L混合气体的物质的量为:5.6L/22.4L mol-1=0.25mol。如二氧化碳的质量为2.2g，则n(CO2)= 2.2g/44g mol-1=0.05mol, 则一氧化碳的质量为m=(0.25-0.05)mol28g/mol=5.6g，答案：A。

7.下列两种气体的分子数一定相等的是（A）

A.质量相等密度不等的NO和C2H6

B.等体积不等密度的CO和C2H4

C.等温等体积的O3和N2

D.等压等体积的N2和CO2

8.下列说法正确的是（B）

A.同温同压下甲烷和氧气的密度之比为2∶1

B.1 g甲烷和1 g氧气的原子数之比为5∶1

C.等物质的量的甲烷和氧气的质量之比为2∶1

D.在标准状况下等质量的甲烷和氧气的体积之比为1∶2

9.有以下四种物质：①标况下11.2 L CO2②1 g H2，③1.204×1024个N2，④常温下18 mL H2O，

下列说法不正确的是（A ）

A.体积：③>④>①＝②

B.质量：③>①>④>②

C.分子个数：③>④>①＝②

D.原子个数：③>④>①>②

10.标准状况下，1L氮气含m个分子，则N A的数值可表示为（A）

A.22.4m

B.28m

C.m/22.4

D.m/28

11.在一定温度下有分解反应A(固)→B(固)+C(气)+4D(气)。若测得生成的气体的质量是同温同压下，相同体积氢气的10倍，且当所生成的气体在标况下的体积为22.4L时，所得B的质量为30.4g，

A的摩尔质量为（）

A.252g/mol

B.182.4g/mol

C.120.4g/mol

D.50.4g/mol

解：生成的气体在标况下的体积为22.4L时，气体总物质的量为1moL,根据A(s)=B(s)+C(g)+4D(g)，生成气体的物质的量之比为1:4，所以C(g)的物质的量为0.2mol，则反应掉A(s)的物质的量为

0.2mol；因为测得生成的气体的质量是同温同压下，相同体积氢气的10倍,所以气体质量为20g，根据质量守恒定律，参加反应的A的质量为20+30.4=50.4g，摩尔质量为：50.4g÷0.2mol=252g/mol。故答案选A。

12.在20℃时，在一容积不变的容器内部有一个不漏气且可滑动的活塞将容器分隔成左右两室。左室充入氮气，右室充入氢气与氧气的混合气体，活塞恰好停留在离左端的1/4处（如下图左所示），然后引燃氢气与氧气，反应完毕后恢复至原来温度，活塞恰好停在中间（如下图右所示），如果忽略水蒸气体积，则反应前氢气与氧气的体积比可能是（B）

A.3∶4

B.4∶5

C.6:2

D.3∶7

解：同温同压下，气体体积比等于气体物质的量之比，反应前氮气和氢气氧气混合物物质的量之比为1:3，假设氮气物质的量为1mol，氢气和氧气的混合气体物质的量为3mol，反应后氮气和剩余气体物质的量之比为1:1，氮气物质的量为1mol，剩余气体物质的量为1mol，参与反应的气体

物质的量为2mol。

利用2H2+O2点燃2H2O，可知参与反应的氢气和氧气物质的量之比为2:1，参与反应的n(H2)=mol，n(O2)=mol。

若剩余气体为H2，氢气与氧气的体积之比；若剩余气体为O2，氢气与氧气的体积之比。答案为：B。

13.常温常压下，往某密闭容器中充入两种气体，容器内气体的最终密度为2.2 g·L－1（折算到标准状况下），则充入的气体一定不可能为（A）

A.NH3和HCl

B.NO和O2

C.HI和Cl2

D.SO2和HCl

解：容器内最终气体的密度为2.2 g·L－1，则M＝2.2×22.4 g·mol－1＝49.28 g·mol－1，只要满足两种气体的相对分子质量一个比49.28大，一个比49.28小即可。A项，NH3和HCl会反应，无论是哪种气体剩余，相对分子质量都不能达到，错误。B项，NO和O2相互反应后有两种情况：NO、NO2和NO2、O2；由于存在NO2、N2O4之间的化学平衡关系，故这两种情况都有可能。C项，HI 和Cl2也有两种情况：HI、HCl和HCl、Cl2，两种都有可能。D项，SO2和HCl不反应，相对分子质量一个比49.28大，一个比49.28小，符合。

14.已知HCl气体易溶于水，体积为1L的干燥容器中充入HCl气体后，测得容器中气体对氧气的相对密度为1.082，将此容器倒扣入水中，进入容器中液体的体积是（C）

A.0.25L

B.0.5L

C.0.75L

D.1L

15.若以24g 12C中所含的碳原子数为阿伏加德罗常数，则下列说法正确的是（B）

A.O2的摩尔体积不变

B.O2的摩尔质量增大

C.同温同压下，一定质量O2的体积减小

D.同温同压下，一定体积O2的分子个数增多

解：A、若以24g12C中所含的碳原子数为阿伏加德罗常数，即12C的相对原子量变为24，所以摩尔质量、气体摩尔体积都应加倍，A错误；

B、根据A中分析可知B正确；

C、同温同压下，一定质量O2客观存在，其体积不变，C错误；

D、同温同压下，一定体积O2的质量是不变的，则其分子个数不变，D错误。答案选B。

16.有一真空瓶质量为m1，充满氨气后总质量为m2，在相同状况下，若改为充满某气体A时总质量为m3，则A的相对分子质量是__________________。

17.（1）标准状况下，2mol 与______ g 的体积相等。

（2）等质量的和所含的原子个数之比是________________。

（3）用金属Na、Mg、Al与足量的稀盐酸反应，欲制取相同条件下等体积的，则需要金属Na、Mg、Al的质量比为__________________。

（4）已知14g A和40g B恰好完全反应生成 C和38g D，则C的相对分子质量为

________________。

【答案】88；1：1；6：3：2；64

18.标准状况下，向10L由H2、CO2、CO、N2组成的混合气体中通入6LO2，用电火花引燃，使之充分反应后，测得气体体积为7.5L，将这些气体通入盛有过量NaOH溶液的洗气瓶气体的体积变为2L，这2L气体的密度是相同状况下H2密度的15.5倍。则原混合气体中各种气体的体积

（以上数据均在标准状况下测定）为：

V(H2)=_______________；V(CO2)=_________________；

V(CO)=-_______________；V(N2)=_________________。

【答案】4L 0.5L 5L 0.5L

解：由阿伏加德罗定律可知，同温同压下气体的体积之比等于物质的量之比；已知2H2+O2=2H2O、

2CO+O2=2CO2，设混合气体中H2的体积为xL、CO的体积为yL，则O2的体积大于1

2(x+y)，说

明混合气体通入6L氧气完全燃烧后氧气过量，且燃烧产物中水为液体；燃烧后的混合气体经过NaOH溶液完全吸收后剩余2L，说明燃烧后的混合气体中CO2体积为5.5L，剩余气体为N2和O2的混合气体，此混合气体相同状况下H2密度的15.5倍，则混合气体的平均相对分子质量为15.5×2=31，则设混合气体中氧气所占体积分数为a，由平均相对分子质量31=32×a+28×(1-a)解得：a=0.75，故2L混合气体中O2的体积为2L×0.75=1.5L，N2的体积为0.5L；与CO和H2反应的O2的体积为6L-1.5L=4.5L，则x+y=4.5L×2=9L，故混合气体中CO2的体积为10L-9L-0.5L=0.5L，CO 的体积为5.5L-0.5L=5L，H2的体积为9L-5L=4L。