高一化学气体摩尔体积

Question

NA表示阿伏伽德罗常数，标准状况下氧气和氮气的混合气体m克，含有b个分子，则n克该混合气体在相同状况下的体积应为多少？需要具体的过程和推算步骤。

Answer 1

解法1：
混合气体的平均摩尔质量
M=m/(b/NA)=mNA/b;其中b/NA为m克气体的物质的量
n克气体的物质的量：
n1=n/M=bn/mNA
则n克气体的标况下体积为：
V=n1*V'=(bn/mNA)*22.4 L/mol=22.4bn/mNA (L)

解法2：
m克混合气体体积：
V1=(b/NA)*22.4 L/mol=22.4b/NA (L)
n克混合气体体积V2
则V1:V2=(m1/p):(m2/p)=m1:m2=m:n
所以V2=nV1/m=22.4nb/mNA (L)

Answer 2

【例1】设NA表示阿伏伽德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）

A.在标准状况下，以任意比例混合的CH4与CO2 的混合物22.4L，所含有的分子数为NA

B.在标准状况下，NA 个H2O 分子所占体积为22.4L

C.常温常压下，活泼金属从盐酸中置换出1molH2，发生转移的电子数为2NA

D.常温常压下，28g氮气含有的核外电子数为10 NA

【错误分析】本题易错选D项。主要原因是部分同学考虑了氮原子的核外电子排布时，只注意到最外层电子数为5而忽略了内层电子数为2，从而得出错误结论。

【解题指导】

解阿伏伽德罗常数为背景的选择题应注意的问题

1. 物质的状态 水在标准状况下不是气态；SO3 在标准状况下是固态，常温常压下是液态；在标准状况下，含碳原子数大于四而小于16的烃是液态。

2. 某些物质分子中的原子个数。例如稀有气体为单原子分子，臭氧为三原子分子，白磷为四原子分子。

3. 一些物质结构中化学键的数目。例如SiO2、Si、CH4 、P4等。

4. 特殊物质的摩尔质量。例如D2O、T2O、18O2、D2等。

5. 较复杂的氧化还原反应中，求算电子转移数目。如Na2O2和水，Cl2和NaOH溶液反应等。

6. 用到22.4L.mol-1时，必须注意气体是否处于标准状况。

7. 某些离子或原子团是否水解，引起离子数目变化等。

【答案】本题的正确选项为A、C

在标准状况下，1mol任何气体所占体积都约为22.4L。因为决定它们体积大小的因素是气体分子间的距离，而不是分子本身体积的大小。因此对于混合气体，此结论也一定成立（混合气体在标准状况下能自发反应，而导致反应前后气体分子数不等除外如：NO和O2 ）。所以在标准状况下1mol混合气体所占体积也是22.4L。反过来在标准状况下每22.4L气体所含分子数就一定是NA 。A项正确。

在标准状况下H2O 并不是气态。而对于液体或固体物质来说，决定它们体积的因素是粒子本身的大小。不同粒子，其本身大小不同，体积也就不同。在标准状况下，1mol的H2O的体积不是22.4L.B项不正确。

物质的量和质量都是与温度、压强无关的基本物理量。也就是说，1mol物质在任何温度下，所含粒子数都仍为阿伏伽德罗常数（条件是该物质在此温度下能存在且不发生反应）因此当+1价的氢被活泼金属还原成0价的氢时，只要有1molH2生成，就必然转移2mol电子，即转移电子总数为2NA（不管是标况还是常压）。C正确。

氢原子核外有7个电子，氮气分子核外有14个电子。则1molN2含有的核外电子数就是14NA.D项不正确。

【练习1】设NA表示阿伏伽德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）

A. 0.1molF-中含有的电子数为9NA

B. 1L0.5mol.l-1的CaCl2溶液中所含有的Cl-数为0.5NA

C. 常温常压下，32g氧气中所含的质子数为16NA

D. 标准状况下，11.2L的CH4中含有的氢原子数为NA