【學習重點 】
1.掌握氣體摩爾體積的概念;
2.有關氣體摩爾體積的計算;
3.物質的量、氣體摩爾體積、氣體體積三者之間的關係;
4.阿伏加德羅定律的應用。
5.氣體摩爾體積的概念及有關氣體摩爾體積的計算。
【難點聚焦】
1.對於氣體摩爾體積這一概念的理解
物質的體積,指一定量的物質在一定條件下所佔據空間的大小。
從微觀的角度去分析,物質的體積的大小決定因素有:
⑴物質所含微粒數的多少。
⑵物質微粒間距離的大小。
⑶物質微粒本身的大小。
在這三個因素中,先固定其一,如我們取1mol物質,那麼微粒數目固定為NA個,討論其餘兩個因素對物質體積的影響。對於固體和液體來說,由於物質微粒本身大小比微粒間的距離要大得多,所以固體和液體的體積主要取決於⑴、⑶兩個因素,而又由於不同的固體、液體本身的大小有較大差異,所以即使物質的微粒數相同,體積相差也較大。對於氣體體積來說,由於氣體的體積受外界條件(如溫度、壓強)的影響較大。所以討論氣體體積之前必須在一定的溫度和壓強下進行比較。
而對於氣體,由於氣體分子間作用力弱,使得氣體分子間的距離較大;而且氣體分子間的距離比氣體分子本身大得多,氣體分子間的距離大約是氣體分子本身大小的10倍。所以1mol氣體的體積,內因主要決定於氣體分子間的距離,而不是分子本身體積的大小;同時氣體分子間的距離這一內因又和溫度及壓強這兩個外因有關,所以在談到氣體的摩爾體積時必須講到溫度和壓強,否則沒有任何意義。或者說氣體體積在微粒數一定的情況下,主要是由微粒間距和微粒本身大小決定的,而對氣體來說微粒間距遠遠大於微粒本身大小,所以氣體體積主要是由微粒距離決定的,在外界條件一定時微粒間平均距離近似相等,所以外界條件一定時,微粒數相同的氣體體積近似相等。
【例題精講】
例1:判斷下列敘述正確的是 ( )
A.標準狀況下,1mol任何物質的體積都約為22.4L
B.1mol任何氣體所含分子數都相同,體積也都約為22.4L
C.在常溫常壓下金屬從鹽酸中置換出1molH2轉移電子數為1.204×1024
D.在同溫同壓下,相同體積的任何氣體單質所含原子數目相同
思路分析:根據標準狀況下氣體摩爾體積的定義,應注意:一是標準狀況,二是指氣體的體積而非固體或液體的體積,所以A、B兩項均錯;C項正確,物質的微粒數不受外界條件影響而變化;D項錯,氣體單質分子,可以是單原子分子如He,也可以是雙原子分子如H2,還可以是多原子分子如O3,因此相同溫度壓強下相同體積的任何氣體雖然分子數相同,但所含原子數不一定相同。
解答:C.
例2: 在一密閉氣缸中,用一不漏氣可滑動的活塞隔開,左邊充有N2,右邊充有H2和O2的混合氣體,在20℃時,將右邊混合氣體點燃,反應後冷卻到原來溫度,若活塞原來離氣缸左端的距離為總長的1/4,反應後靜止於氣缸的正中(忽略水蒸氣),則原來H2和O2的體積比為( )
(A)4:5 (B)5:4 (C)7:2 (D)2:1
解析:反應前:活塞兩邊氣體均處於20℃,壓強也相同,根據阿伏加德羅定律,右邊混合氣體的物質的量是N2的3倍。反應後:活塞兩邊氣體仍處於20℃,壓強也相同,根據阿伏加德羅定律,右邊剩餘氣體的物質的量與N2相等。
由於反應前後N2的體積雖然發生變化,但其物質的量沒有改變,所以我們若假定N2為1mol時,H2和O2共3mol,反應後剩餘氣體即為1mol,那麼混合氣體從3mol變為1mol是什麼原因造成的呢?是由以下反應引起的:2H2+O2==2H2O(液),這是一個氣體物質的量減少的反應。現假定參加反應的氫氣和氧氣分別為xmol和ymol,根據差量法可以確定x和y: 2H2+O2=2H2O(液) 氣體物質的量的減少
2 1 3
x y 3-1=2mol
顯然:x=4/3,y=2/3 。 x+y=2≠3,說明有氣體剩餘,那麼剩餘的1mol氣體是什麼呢?應該是氫氣或氧氣都有可能。討論如下:
①若氫氣有剩餘,則氧氣的物質的量為2/3mol,
氫氣的物質的量為:4/3+1=7/3mol,
即體積比等於物質的量之比為7:2。
②若氧氣有剩餘,則氫氣的物質的量為4/3mol,
氧氣的物質的量為:2/3+1=5/3mol,
即體積比等於物質的量之比為4:5。
所以本題應選A、C。
例3:如果ag某氣體中含有的分子數為b,則cg該氣體在標準狀況下的體積是
答案: (22. 4 bc)/ (aN A)L
例4:體積為1L乾燥容器中充入HCl氣體後,測得容器中氣體對氧氣的相對密度為1.082。將此氣體倒扣在水中,進入容器中液體的體積是( )
(A)0.25L (B)0.5L (C)0.75L (D)1L
答案:C