气体摩尔体积生活经验告诉我们:固体有一定的形状,液体没有固定的形状,但是有固定的体积。
气体没有固定的形状和体积,气体溶液被压缩,而固体和液体不易被压缩。
这是因为气体分子间间距较大,外界条件(如:温度,压强)改变时,很容易引起分子间距的改变而引起体积的改变。
液体和固体相对分子间紧密接触,一般有固定的体积。
气体体积我们不陌生,可是为什么要在中间加上摩尔(mol)二字呢?一个概念的诞生,总是伴随着对事物规律的高度总结。
让我们一起去学习吧~ 首先让我们来锻炼下计算能力,请求出一下物质的体积。
注:固体、液体密度均为室温测定值,气体密度为101kpa,0℃时的测定值。
【问题1】气体的体积由那些因素决定呢?宏观因素:温度和压强(热胀冷缩,压强越大体积越小)微观因素:微粒的数目、微粒的大小和微粒之间的距离由上表计算结果可知,相同微粒个数的气体体积要比固体和液体的体积大很多。
这是为什么呢?主要是因为分子之间的距离很大引起的。
当然,距离大小是相对的。
相对于距离来讲分子的大小可以忽略,所以是什么气体分子,对气体的体积几乎没有影响。
只要给定了微粒的个数,确定了分子之间的距离,不管是相同气体,不同气体还是混合气体,它们的体积应该是一定的。
(感觉自己总结出来了一条很腻害的规律额…)只要温度和压强一定,即分子间的距离确定了。
相同微粒个数(同物质的量)的分子所占有的体积是相同的。
其实这就是传说中的阿伏伽德罗定律。
【阿伏伽德罗定律】同温,同压,同气体体积,则同物质的量!我们也可以亲切的称之为“四同定律”。
任意三同可推导出另外一同!【学科拓展】:阿伏伽德罗定律的伟大之处在于“宏观”确定了“微观”!即同T,同P,同V(宏观)→同n(微观)。
①阿伏伽德罗定律:当T,p一定时V,n成正比,即V∝n其实其他三同推导另一同也对应着叱咤风云的人物。
②玻义耳定律:当n,T一定时V,p成反比,即V∝(1/p)③盖-吕萨克定律:当p,n一定时V,T成正比,即V∝T④查理定律:当n,V一定时T,p成正比,即p∝T19世纪中叶法国科学家克拉伯龙综合了上述规律提出了一个方程:PV=nRT(R为理想气体常数,R=8.31Pa·m3·mol-1·K-1)。
不过当时并未引起人们的重视,直到19世纪末在门捷列夫等科学家的支持和提倡下,人们开始普遍的使用克拉伯龙方程。
突然很想励志一波,又不知道说点什么好。
额…如果你很勤奋,但是现实中你没有那么的出类拔萃,那就继续做一只加油鸭吧!【气体摩尔体积】一定条件下,单位物质的量的气体所占有的体积。
符号:V m,单位:L/mol(或L·mol-1)定义式:n m V V =根据P T R V RT PV =→=n n因为R 为定值,所以只要温度和压强一定,任何气体的气体摩尔体积(V m )相同!【标准状况】简称“标况”(0℃,101kpa )它将盘你三年。
在标况下,1mol 任何气体的体积为22.4L 。
(标况下,任何气体的气体摩尔体积为22.4L/mol )emmmmm ,22.4是怎么来的呢?a10127331.8m n n KP KV P T R V RT PV ⨯=→=→=(R 取R =8.31Pa ·m 3·mol -1·K -1) 计算得:Vm=22.4 L/mol使用注意:①标况 ②标况下(0℃)状态一定要是气体(gas ,gas ,gas ) 【真问题】0℃,101KPa 对应Vm=22.4 L/mol 。
那么当Vm=22.4 L/mol 时,外界条件一定是0℃,101KPa 吗?标况下,Vm=22.4 L/mol 。
是因为0℃,101KPa 时,确定了气体分子间的距离。
则气体的体积仅由微粒个数决定,与微粒种类无关。
所以Vm 其实是由分子间的间距所决定。
如果温度高一些,压强大一些也有可能使分子间间距与标况下分子间间距相等。
所以当Vm=22.4 L/mol 时,外界条件不一定是0℃,101KPa 。
【夯实基础1】下列说法正确的是( )A.在标准状况下,1 mol 酒精的体积是22.4 LB.1 mol 氢气所占的体积一定是22.4 LC.标准状况下,6.02×1023个水分子所占有的体积约是22.4 LD.标准状况下,28 g N 2与CO 的混合气体,体积为22.4 L 答案:D【夯实基础2】下列两种气体的分子数一定相等的是( )A.体积相等、质量不等的CO 和N 2B.等温等体积的O 2和N 2C.等体积等密度的CO 和N 2D.等压等体积的O 2和N 2 答案:C【夯实基础3】在一定条件下,某化合物X 受热分解:2XA↑+2B↑+4C↑,测得反应后生成的混合气体对H 2的相对密度为11.43,在相同条件下,X 的相对分子质量是( )A.11.43B.22.85C.80.01D.160.02 答案:CRT PM RT V PM RT M PV RT PV ρ=→=→=→=mm n同T ,同P ,R 是定值。
则相对密度2121M M =ρρ【挑战自我1】如果a g 某气体中含b 个分子,则c g 该气体在标准状况下的体积是(N A 为阿伏加德罗常数的值)( )A.L B.L C.L D.L解析:a g 气体含有b 个分子,则c g 气体中含有个分子,其物质的量为n=mol,在标准状况下的体积为V=mol ×22.4 L ·mol-1=L 。
答案:A【挑战自我2】同温、同压下,某容器充满O 2质量为116 g,若充满CO 2质量为122 g,现充满某气体质量为114 g,则该气体的相对分子质量为( ) A.28B.60C.32D.44解析:方法一:按常规思路,设瓶质量为m。
同温、同压下,,因为容器体积不变,所以有--,得m=100 g,然后由-某,得M(某)=28 g·mol-1,即相对分子质量为28。
方法二:差量法。
同温、同压下,气体质量之差和相对分子质量之差之间存在着正比关系,因此可以不计算容器的质量,直接由气体质量差和相对分子质量差的正比关系求得。
即:-----某M(某)=28 g·mol-1。
方法三:估算法。
由阿伏加德罗定律可知n(O2)=n(CO2)=n(气体),m=n·M,m 与M成正比。
故M(某)<M(O2),M(某)<M(CO2),即M(某)<32 g·mol-1。
答案:A【挑战自我3】一定量的液态化合物XY2在一定量的O2中恰好完全燃烧,反应方程式为:XY2(液)+3O2(气)XO2(气)+2YO2(气)测得生成物的总体积为672 mL,密度为2.56 g·L-1(标准状况)。
则:(1)反应前O2的体积为mL(标准状况);(2)化合物XY2的摩尔质量为;(3)若XY2分子中X、Y两元素的质量比为3∶16,则X、Y分别为、。
解析:根据反应方程式可知该反应是气体体积不变的反应,故反应前O2的体积为672 mL,即--=0.03 mol,则n(XY2)=n(O2)=0.01 mol,再据质量守恒得:m(XY2)=m(生成物)-m(O2)=0.672 L×2.56 g·L-1-0.03 mol×32 g·mol-1≈0.76 g,所以M(XY2)==76 g·mol-1,X的相对原子质量为76×=12,即碳,Y的相对原子质量为76×=32,即硫。
答案:(1)672(2)76 g·mol-1(3)C S【反馈练习】1常温、常压下,用等质量的CH4、CO2、O2、SO2四种气体分别吹出四个气球,其中气体为CH4的是()答案:D2下列两种气体的分子数一定相等的是()A.体积相等、质量不等的CO和N2B.等温等体积的O2和N2C.等体积等密度的CO和N2D.等压等体积的O2和N2答案:C3下列示意图中,白球代表氢原子,黑球代表氦原子,方框代表容器,容器中间有一个可以上下滑动的隔板(其质量忽略不计)。
其中能表示等质量的氢气与氦气的是()答案:A4下列说法正确的是()A.在标准状况下,1 mol酒精的体积是22.4 LB.1 mol氢气所占的体积一定是22.4 LC.标准状况下,6.02×1023个水分子所占有的体积约是22.4 LD.标准状况下,28 g N2与CO的混合气体,体积为22.4 L解析:注意22.4 L所适用的条件——1 mol气体在标准状况下的体积,同时注意CO和N2的摩尔质量相同。
答案:D5下列说法正确的是()A.1 mol任何气体的气体摩尔体积都约是22.4 L·mol-1B.20 ℃、1.0×105 Pa,同体积的O2与CO2含有相同的分子数C.1 mol气态物质,当体积为22.4 L时,该气体一定处于标准状况D.2 mol气体的体积约为44.8 L解析:A项,缺少标准状况的条件;B项,根据阿伏加德罗定律,同温、同压下,同体积的任何气体都含有相同数目的分子,故B项正确;C项,1 mol气态物质在非标准状况时,体积也有可能等于22.4 L;D项缺少标准状况条件。
答案:B6关于同温、同压下等体积的N2O(气体)和CO2的下列叙述中正确的是()①质量相同②所含碳原子数与氮原子数相等③所含分子数相等A.①②③B.②③C.①②D.①③解析:同温、同压下等体积的两种气体N2O和CO2,其物质的量相等,所含的分子数也相等,二者的摩尔质量均为44 g·mol-1,故二者的质量也相等;由于二者分子中所含的碳原子数与氮原子数不同,故②错误。
答案:D7由H2、N2和O2组成的混合气体在同温、同压下与CO的密度相同,则该混合气体中H2、N2和O2的体积比为()A.1∶1∶1B.2∶1∶13C.13∶1∶2D.1∶16∶14解析:由于M(CO)=M(N2),所以H2、O2的平均摩尔质量为28 g·mol-1。
用十字交叉法易求H2、O2的体积比为2∶13。
答案:B8(1)现有34 g某气体,摩尔质量为17 g·mol-1,则:①该气体为mol。
②该气体所含分子数为N A。
③该气体在标准状况下的体积为L。
(2)g H2O中的氧原子数目与标准状况下22.4 L CO2中的氧原子数目相同。
解析:(1)该气体的物质的量为=2 mol,分子数为2N A,在标准状况下的体积-为22.4 L·mol-1×2 mol=44.8 L。
(2)标准状况下22.4 L CO2是1 mol,氧原子的物质的量是2 mol,故水是2 mol,即36 g。
答案:(1)①2②2③44.8(2)369标准状况下的甲烷和一氧化碳的混合气体8.96 L,其质量为7.60 g,则混合气体平均相对分子质量为;混合气体中甲烷的体积为;一氧化碳的质量为。