气体摩尔体积及推论.ppt
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1、第13讲气体摩尔体积与阿伏加德罗定律自主夯实基础自主预习轻松过关知识梳理1决定物质体积大小的因素(1)决定固体、液体物质体积大小的主要因素是:粒子数目和粒子大小。(2)决定气体体积大小的因素是粒子数目和粒子之间距离。2气体摩尔体积(Vm)(1)定义:单位物质的量的气体所占有的体积。(2)单位:Lmol1。(3)气体摩尔体积(Vm)与物质的量(n)的关系:Vm。(4)标准状况下气体摩尔体积Vm22.4_Lmol1。注:标准状况是指0_、101_kPa。,三、阿伏加德罗定律,内容: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。即:V1/V2=N1/N2=n1/n2注意:(1)“三同
2、”定“一同”。(2)适用于气态物质。既适用于单一气体,又适用于混合气体。,课堂练习,1.判断下列说法是否正确?为什么?(1)1LN2和1LO2在同温同压下所含分子数相同;(2)1molN2和1molO2所占体积相同;(3)1molN2和1molO2所含分子数相同;2.3molO2和2molO3分子数之比为;在相同条件下气体的体积比为。,3阿伏加德罗定律及其推论(1)阿伏加德罗定律:在相同温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。即“三同”定“一同”,“二同”成比例。(2)阿伏加德罗定律推论同温同压下:。同温同压下:。同温同体积下:。同温同压同体积:。同温同压同质量:。,三、阿伏加德
3、定律的推论,由理想气体状态方程:PV=nRT,因为R是常数,所以在任何状态下,都有:PV/nT=定值,状态1,状态2,则有:,适用范围:单一气体、混合气体、化学反应前后气体。,适用条件:密闭容器,三、阿伏加德定律的推论,推论1:若P1=P2、T1=T2、n1=n2则必有:V1=V2。即阿伏加德罗定律,也即只要有三个“同”成立,第四“同”则必定成立。,若n1n2 则必有:V1/V2=n1/n2,语言叙说:在温度、压强相同时,气体的体积与物质 的量成正比。,三、阿伏加德定律的推论,推论2:若V1=V2、T1=T2、若n1=n2则必有:P1=P2。即阿伏加德罗定律的逆定律。,若n1n2 则必有:P1
4、/P2=n1/n2,语言叙说:在温度、体积相同时,气体的压强与物质 的量成正比。,三、阿伏加德定律的推论,推论3:若P1=P2、n1=n2,若T1=T2则必有:V1=V2。即阿伏加德罗定律逆定律,若T1T2 则必有:V1/V2=T1/T2,语言叙说:在物质的量、压强相同时,气体的体积与热力学温度成正比。,三、阿伏加德定律的推论,推论4:若n1=n2、T1=T2、若P1=P2则必有:V1=V2。即阿伏加德罗定律的逆定律,若P1P2 则必有:V1/V2=P2/P1,语言叙说:在温度、物质的量相同时,气体的体积与压强成反比。,三、阿伏加德定律的推论,推论5:若m1=m2、T1=T2、P1=P2则必有
5、:,V1/V2=M2/M1,语言叙说:在温度、压强相同时,等质量的气体,气体的体积与气体的摩尔质量(相对分子质量)成反比。,由PV=nRT及n=m/M得:,状态1:P1V1=(m1/M1)RT1,状态2:P2V2=(m2/M2)RT2,三、阿伏加德定律的推论,推论6:若m1=m2、T1=T2、V1=V2则必有:,P1/P2=M2/M1,语言叙说:在温度、体积相同时,等质量的气体,气体的压强与气体的摩尔质量(相对分子质量)成反比。,由PV=nRT及n=m/M得:,状态1:P1V1=(m1/M1)RT1,状态2:P2V2=(m2/M2)RT2,三、阿伏加德定律的推论 c,推论7:若T1=T2、P1
6、=P2则必有:,d1/d2=M1/M2,语言叙说:在温度、压强相同时,气体的密度与气体的摩尔质量(相对分子质量)成正比。,由PV=nRT及n=m/M得:,状态1:P1M1=d1RT1,状态2:P2M2=d2RT2,d表示密度,设d1/d2=M1/M2=D,D叫做第一种气体对第二种气体的相对密度。若是混合气体d叫平均密度、M叫平均摩尔质量。,4气体的密度和相对密度(1)任意状态下气体密度:(气体)gL1。(2)标准状况下气体密度:(气体)gL1。(3)A气体对B气体的相对密度:D(B)。,5求混合气体平均式量的几种方法:(1)已知混合气体的总质量和总物质的量,则。(2)已知标准状况下的气体密度,
7、则 22.4_Lmol1。(3)已知相同条件下两种气体的相对密度为d,则 dMr。(4)已知各组分气体的体积分数,则MAa%MBb%MCc%。,1、在标准状况下,mg气体A与ng气体B的分子数相同:1、两种气体A与B的式量比为()2、同质量气体A与B气体的分子数比为()3、同温、同压下,A气体与B 气体的密度比为()4、相同状况下,同体积A与B 气体质量比为(),2、同温同压下,等质量的二氧化碳和二氧化硫相比,下列叙述中正确的是()A、密度之比为16:11 B、密度之比为11:16 C、体积之比为11:16 D、物质的量之比为16:11,2、在标况下,下列气体体积最大的是()A、14gCO B
8、、32gO2 C、44gCO2 D、4gH23、在同温同压下,1摩尔氩气和1摩尔氟气具有相同的()A、质子数 B、质量 C、原子数 D、体积,4、同温同压下,某瓶充满氧气时重116克,充满某气体时重101.5克,则某气体的相对分子质量为A、28 B、60 C、32 D、445、在标准状况下,WL氮气含有n个氮气分子,则阿伏加德罗常数可以表示为()A、Wn B、22.4n C、22.4n/W D、28n/22.4,5、有50L的CO和CO2的混合气体,其气体密度是相同条件下H2密度的19倍,则:(1)混合气体中CO和CO2的体积比为多少?(2)CO和CO2的分别占有的体积为多少?,6、由A、B两
9、种气体组成的混合气体(A、B的相对分子质量分别为MA、MB),若A的质量分数为w%,则混合气体的平均相对分子质量为多少?7、空气可以近似看作N2和O2按体积比为4:1组成的混合气体,则空气的平均相对分子质量为多少?,8、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,将此气体倒扣在水中,进入容器中液体的体积是多少?,基础自测1下列叙述中正确的是()A标准状况下,1 mol任何物质的体积约为22.4 LB1 mol气体的体积约为22.4 LC1 mol氖气和1 mol氧气的体积相等D标准状况下,1 mol氖气和氯气混合气体(任意体积比)的体积约为22.4 L【
10、答案】D2在同温同压下,A容器中盛有H2,B容器中盛有NH3,若使它们所含的原子总数相等,则两个容器的体积之比是()A21B12C23D13【答案】A,3两个体积相等的容器,一个盛NO,另一个盛N2和O2,在同温同压下,两容器内的气体一定具有相同的()A中子总数B质子总数 C分子总数 D质量【答案】C4下列关于同温同压下,等体积的CO2和CO的叙述:质量相等密度相等所含分子数相等所含碳原子数相等。其中正确的是()A B C D【答案】C5(1)在标准状况下,8.96 L甲烷和一氧化碳的混合气体的质量为7.6 g,则混合气体的平均摩尔质量为_,混合气体中甲烷的体积为_,一氧化碳的质量为_。(2)
11、上述混合气体与标准状况下16.8 L氧气混合点燃,完全反应后,冷却至标准状况,反应后混合气体的平均摩尔质量为_。【答案】(1)19 gmol1;6.72 L;2.8 g,6根据下列数据判断元素X的相对原子质量。(1)0、1.01105 Pa时气态单质Xn的密度为d gL1,则X的相对原子质量为_。(2)相同状况下,一定体积的X的气态氢化物HmX的质量是等体积NH3的2倍,则X的相对原子质量为_。(3)a个X原子的总质量为b g,则X的相对原子质量可表示为_。【答案】(1)(2)34m(m1,2)(3)NA,创新方法探究提炼方法展示技巧方法归纳考点一:有关气体摩尔体积的概念和计算规律技巧1n、m
12、、V、N之间的换算关系明确以“物质的量”为中心的各物理量的网络结构是解题的关键,其关系如下:即n,2标准状况下有关气体的重要计算公式(1)n(mol)(2)M(gmol1)22.4(Lmol1)(gL1)使用范围:适用于所有的气体,无论是纯净气体还是混合气体。当气体摩尔体积用22.4 Lmol1时必须是标准状况下。3对气体摩尔体积的理解(1)在标准状况下,气体摩尔体积约为22.4 Lmol1,因此我们认为22.4 Lmol1是在特定条件下(即标准状况下)的气体摩尔体积。(2)并不一定只有在标准状况下1 mol气体的体积才是22.4 L。因为一定量气体体积的大小取决于温度和压强,且体积与压强成反
13、比,与温度成正比,故1 mol气体在标准状况下的体积是22.4 L,在非标准状况下也有可能是22.4 L。,例1(2007年海南,4)下列有关气体体积的叙述中正确的是()A在一定的温度和压强下,各种气态物质体积的大小由构成气体分子的大小决定B在一定的温度和压强下,各种气态物质体积的大小由物质的量多少决定C不同的气体,若体积不同,则它们所含的分子数一定不同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【解析】气体体积是由气体分子数目多少及气体分子间平均距离决定的,与气体分子本身的大小无关,而气体分子间的平均距离又是由外界因素中的温度与压强决定的,故A项错误而B项正确;相同分子数目
14、的气体,若外界温度和压强不同,其体积就可能不同,故C项错误;气体摩尔体积是指一定温度和压强下单位物质的量的气体所占的体积,但其数值不一定为22.4 L,故D项错误。【答案】B,变式训练1 下列叙述中正确的是()标准状况下,0.2 mol任何物质的体积都为4.48 L若1 mol气体的体积为22.4 L,则它一定处于标准状况下标准状况下,1 L HCl和1 L H2O的物质的量相同标准状况下,1 g H2和14 g N2的体积相同标准状况下,6.021023 个分子所占的体积约为22.4 L同种气体的摩尔体积总是相同的标准状况下,以任意比例混合的甲烷和丙烷的混合物22.4 L,则所含的分子数为N
15、AA B C D,【解析】标准状况下,0.2 mol气体的体积为4.48 L,而0.2 mol固体或液体的体积并不是4.48 L,故错;非标准状况下,1 mol气体的体积在一定温度和压强下也有可能是22.4 L,故错;标准状况下,H2O为固体或固液混合物,因此1 L H2O的物质的量与1 L HCl气体的物质的量不相同,故错;1 g H2和14 g N2的物质的量都为0.5 mol,因此在标准状况下,其体积都为11.2 L,故对;6.021023个分子在标准状况下所占的体积不一定是22.4 L,因为它不一定是气体分子,故错;摩尔体积取决于温度和压强,在相同温度和压强下气体的摩尔体积才相同,故错
16、;标准状况下,22.4 L混合气体的物质的量为1 mol,则1 mol气体所含的分子数为NA,故对。【答案】D,考点二:阿伏加德罗定律及其推论的应用规律技巧阿伏加德罗定律推论,特别提醒以上推论在运用时必须注意适用的条件和对象。对于公式切勿死记硬背,应理解其推导方法(即根据理想气体状态方程pVnRT RT进行推导)。例2(2007年全国)在三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体,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()Ap(Ne)p(H2)p(O2)Bp(O2)p(Ne)p(H2)Cp(H2)p(O2)p(Ne)Dp(H2)p(Ne)p(O2)【解析】由pV
17、nRT,n,mV可得,同温、同密度的不同气体之间有如下关系:,由于M(O2)M(Ne)M(H2),所以有p(H2)p(Ne)p(O2)。【答案】D,变式训练2 同温同压下,x g甲气体和y g乙气体占有相同的体积,根据阿伏加德罗定律判断,下列叙述中错误的是()Axy等于甲与乙的相对分子质量之比Bxy等于等质量的甲与乙的分子个数之比Cxy等于同温同压下甲与乙的密度之比 Dyx等于同温同体积下等质量的甲与乙的压强之比【解析】根据阿伏加德罗定律,同温同压下,相同体积的气体具有相同的分子数,所以x g甲气体和y g乙气体就具有相同的分子数或是相同的物质的量。即,所以xyM(甲)M(乙),故A项正确;同
18、温同压下,气体的密度之比等于其摩尔质量之比,即,故C项正确;同温同体积下,等质量(即xy)则压强之比等于其物质的量之比,即p(甲)p(乙)n(甲)n(乙)M(乙)M(甲)yx,故D项正确。【答案】B,考点三:物质的量在化学方程式计算中的应用规律技巧1化学方程式所表示的是纯净物之间量的关系,因此不纯物质的量必须换算成纯净物的量,才能按化学方程式列出比例式进行计算。2在比例式中,同一物质用同一单位,不同物质可以用两种不同的单位,只要注意它们成比例关系就行。即在比例式中要遵循“上、下单位要一致,左右单位要对应”的原则。3如果是离子反应,可以根据离子方程式进行计算。如果是氧化还原反应,也可以利用电子转
19、移关系进行有关计算。,例3(2007年天津理综)黄铁矿主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时,取0.1000 g样品在空气中充分燃烧,将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,用浓度为0.02000 molL1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL。已知:SO22Fe32H2OSO422Fe24HCr2O726Fe214H2Cr36Fe37H2O(1)样品中FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反应)_。(2)若燃烧6 g FeS2产生的SO2全部转化为SO3气体时放出9.83 kJ热量,产生的SO3与水全部化合生成H2SO4,放出
20、13.03 kJ热量,写出SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式:_。(3)煅烧10 t上述黄铁矿,理论上产生SO2的体积(标准状况下)为_L,制得98%的硫酸质量为_t,SO2全部转化为H2SO4时放出的热量是_kJ。,【解析】(1)3FeS26SO212Fe22Cr2O72360 g 2 mol 0.1000 gw0.025 L0.02000 molL1 w90.00%(2)n(FeS2)mol0.05 mol,n(SO2)n(SO3)0.1 mol,则SO3生成1 mol H2SO4放出的热量为130.3 kJ,热化学方程式为SO3(g)H2O(l)H2SO4(l);H130.3 kJ
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