高中化学必修1学案专题1第一单元第3课时物质的聚集状态

第3课时物质的聚集状态一、物质的聚集状态及其结构和性质1．物质的聚集状态主要有气态、液态和固态三种。2．不同聚集状态物质的微观结构与性质二、物质体积的影响因素物质体积的大小取决于构成这种物质的粒子数目、粒子大小和粒子之间的距离。1．固态或液态物质固态或液态物质粒子之间的距离是非常小的，故1mol固态或液态物质的体积主要取决于粒子的大小，不同的固态或液态物质，粒子的大小是不相同的，因此，1mol不同的固态或液态物质的体积是不相同的。2．气态物质对于气体来说，粒子之间的距离远大于粒子本身的直径，所以1mol气体的体积主要取决于气体粒子之间的距离。而在同温同压下，任何气体粒子之间的距离可以看成是相等的，1mol任何气体都具有相同的体积。三、气体摩尔体积1．概念：单位物质的量的气体所占的体积。2．符号及单位：符号为Vm，常用单位有L/mol(或L·mol－1)和m3/mol(或m3·mol－1)。3．气体摩尔体积的数值气体摩尔体积的数值决定于气体所处的温度和压强。例如标准状况下，气体摩尔体积约为22.4_L·mol－1(较常用)；25℃和101kPa的条件下，气体摩尔体积约为24.8L·mol－14．物质的量(n)、气体体积(V)和气体摩尔体积(Vm)的关系为Vm＝eq\f(V,n)。四、阿伏加德罗定律内容：同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同的分子数。探究点一气体摩尔体积及相关计算一、标准状况下的气体摩尔体积及有关计算1．标准状况下的气体摩尔体积并不一定只有在标准状况下1mol气体的体积才是22.4L，在非标准状况下，1mol气体也有可能是22.4L。2．标准状况下气体体积的计算(1)气体的物质的量n＝eq\f(V,22.4L/mol)(2)气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝ρ×22.4L/mol(标准状况)(3)气体的分子数N＝n·NA＝eq\f(V,22.4L/mol)·NA(4)气体的质量m＝n·M＝eq\f(V,22.4L/mol)·M二、化学方程式中的化学计量数与几个物理量的关系结论：(1)化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的分子数之比，等于各物质的物质的量之比，即ν1ν2ν3…＝N1N2N3…＝n1n2n3…(2)对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比等于各气体的体积之比，即ν1ν2ν3…＝V1V2V3…1．两种气体体积相同，所含的分子数一定相同吗？提示：不一定。因为气体体积受温度和压强的影响较大，当温度和压强不同时，体积相同的两气体的物质的量不一定相同，故所含的分子数也不一定相同。2．1mol气体的体积是22.4L，该气体所处的状态一定是标准状况下吗？提示：不一定，1mol气体处于高温、高压或低温、低压的情况下，也可能是22.4L。3．标准状况下，1mol水的体积约为22.4L，对吗？提示：不对，标准状况下，水是固体，而气体摩尔体积是针对气体而言，再如SO3在标准状况下是固体，CCl4在标准状况下是液体。4．气体微粒之间的距离与温度、压强有何关系？提示：(1)温度一定，增大压强，气体微粒之间的距离减小。反之，压强减小，气体微粒之间的距离增大。(2)压强一定，升高温度，气体微粒之间的距离增大。反之，温度降低，气体微粒之间的距离减小。(3)当温度、压强一定时，不同气态物质微粒之间的距离近似相等，因此，在温度、压强一定时，任何具有相同微粒数目的气体都具有大致相同的体积。【例1】(双选)下列说法正确的是()A．在0℃、101kPa条件下，某气体的体积为22.4LB．1mol某气体体积为22.4L，则该气体所处状态为标准状况C．1molH2和O2的混合气体，在标准状况下体积约为22.4LD．固态CO2又叫干冰，含1molCO2的干冰在标准状况下体积必定小于22.4L【思路分析】使用“22.4L·mol－1”(1)条件：必须为标准状况，因此使用时，一定要看清气体所处的状况。(2)物质状态：必须为气体。如水、酒精、CCl4等物质在标准状况下不是气体。【解析】选项判断分项解析A(√)0℃、101kPa为标准状况，22.4LB(×)温度、压强的升高或降低对气体体积影响效果是相反的，1mol气体体积为22.4L，该气体并不一定处于标准状况C(√)气体摩尔体积对混合气体同样适用D(×)干冰为固态，但是在标准状况下CO2为气体，1molCO2在标准状况下体积约为22.4L【答案】AC下列说法正确的是(B)A．22.4L任何气体的物质的量均为1molB．0.2molH2和0.8molCO2组成的混合物气体在标准状况下的体积约为22.4LC．标准状况下，1mol任何物质的体积必定是22.4LD．22.4LCO2和18gH2O所含的分子数相等解析：没有指明标准状况，A项错误；气体摩尔体积适用于单一气体，也可以是混合物气体，只要符合物质的量为1mol，且为标准状况下，体积就约为22.4L，B项正确；标准状况下，1mol任何气体的体积必定是22.4L，C项错误；18gH2O是1molH2O，但22.4LCO2不一定是1mol，因为其条件不确定，D项错误。【例2】已知实验室在加热条件下制取Cl2的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up15(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。现将8.7gMnO2投入200g溶质质量分数为36.5%的浓盐酸(足量)中加热，充分反应后，求：(1)标准状况下生成Cl2的体积为________。(2)反应的HCl的分子数为________。(3)向反应后的溶液中加入足量的AgNO3溶液，可生成白色沉淀的质量为________。【思路分析】写出反应的方程式，找到化学计量数关系，结合题目条件写出对应的已知量、设出未知量，列比例式求解。【解析】n(MnO2)＝eq\f(8.7g,87g/mol)＝0.1moln(HCl)＝eq\f(200g×36.5%,36.5g/mol)＝2molMnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up15(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O1mol4mol22.4L0．1moln(HCl)V(Cl2)(1)1mol0.1mol＝22.4LV(Cl2)，解得：V(Cl2)＝2.24L。(2)1mol0.1mol＝4moln(HCl)，解得：n(HCl)＝0.4mol，N(HCl)＝0.4mol×6.02×1023mol－1＝2.408×1023。(3)氯元素除了转化成氯气外，其余全部是以Cl－形式存在于溶液中，加入足量的AgNO3溶液后全部转化成AgCl沉淀，且n(AgCl)＝n(Cl－)＝n(HCl)－2n(Cl2)＝2mol－0.1mol×2＝1.8mol,m(AgCl)＝1.8mol×143.5g/mol＝258.3g。【答案】(1)2.24L(2)2.408×1023(3)258.3g(双选)有一反应，由X与Y化合生成Z。其反应为2X＋3Y=2Z，反应物X与生成物Z的质量关系如图所示。下列说法正确的是(BC)A．有4gZ生成时，消耗Y6gB．X、Y、Z的摩尔质量之比为326C．2molX与3molY的质量之和等于2molZ的质量D．消耗2molX时，在标准状况下，生成Z的体积为44.8L解析：有4gZ生成时，消耗X2g，根据质量守恒可知消耗Y2g，故A错误；由题图可知生成20gZ时，消耗10gX，根据质量守恒可知消耗10gY，根据反应方程式中化学计量数之比可得eq\f(20g,MZ)eq\f(10g,MX)eq\f(10g,MY)＝223，因此MXMYMZ＝326，故B正确；根据质量守恒定律可知，2molX与3molY的质量之和等于2molZ的质量，故C正确；消耗2molX可生成2molZ，但Z不一定是气体，无法判断其体积大小，故D错误。探究点二阿伏加德罗定律阿伏加德罗定律在气体摩尔体积的定量计算中经常用到，本文就如何用好阿伏加德罗定律进行阐释。1．总结一个口诀阿伏加德罗定律可总结为“四同定律”，即“三同得一同”：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。2．防范三个易错点易错点一适用范围：任何气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。易错点二定律中的同温同压，不一定指在标准状况下；气体摩尔体积为22.4L·mol－1只是一种特殊情况。易错点三定律中包含四同(同温、同压、同体积、同物质的量)，只要其中有任意三个相同，则必有第四个相同，即“三同定一同”；若只有两个相同，则另外两个必定成比例，即“二同定比例”。3．掌握三个规律阿伏加德罗定律及推论都可由理想气体状态方程及其变形推出(pV＝nRT，pV＝eq\f(m,M)RT，pM＝ρRT，其中p——压强、V——体积、T——热力学温度、n——物质的量、R——气体常数、ρ——密度)。由定律可推出：“一连比、三正比、三反比”的规律。规律一一连比同温同压下，同体积的任何气体的质量之比等于其摩尔质量(或相对分子质量)之比，等于其密度之比。即eq\f(m1,m2)＝eq\f(M1,M2)＝eq\f(ρ1,ρ2)。规律二三正比(1)同温同压下，两气体的体积之比等于其物质的量之比，等于其分子数之比。即T、p相同时，eq\f(V1,V2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(N1,N2)。(2)同温同体积下，两气体的压强之比等于其物质的量之比，等于其分子数之比。即T、V相同时，eq\f(p1,p2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(N1,N2)。(3)同温同压下，两气体的密度之比等于其摩尔质量(或相对分子质量)之比。即T、p相同时，eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(M1,M2)。规律三三反比(1)同温同压同质量下，两气体的体积与其摩尔质量(或相对分子质量)成反比。即T、p、m相同时，eq\f(V1,V2)＝eq\f(M2,M1)。(2)同温同分子数(或等物质的量)下，两气体的压强与其体积成反比。即T、N(或n)相同时，eq\f(p1,p2)＝eq\f(V2,V1)。(3)同温同体积同质量下，两气体的压强与其摩尔质量(或相对分子质量)成反比。即T、V、m相同时，eq\f(p1,p2)＝eq\f(M2,M1)。1．相同体积的两个容器，一个盛放氧气，一个盛放氢气，在同温、同压下，两容器中气体分子的数目有何关系？提示：同温同压下，同体积的不同气体具有相同的粒子数。2．相同体积的甲、乙两个容器，甲中盛放1mol氮气，乙中盛放2mol氮气，则在相同温度下，甲、乙两容器中压强之比是多少？提示：同温同体积时，气体的压强与其物质的量成正比，故甲、乙两容器中压强之比是12。3．1mol氮气和1mol氧气的体积一定相同吗？提示：不一定。因为不一定在相同条件下(同温同压)。【例3】在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体，当这两个容器内温度和气体密度相等时，下列说法正确的是()A．两种气体的压强相等B．O2比O3的质量小C．两种气体的分子数目相等D．两种气体的氧原子数目相等【思路分析】解答此类题目时注意两点：(1)阿伏加德罗定律也适用于混合气体。(2)注意分析分子的组成，如Ar为单原子分子，O2为双原子分子，O3为三原子分子。【解析】体积和密度相等时，O2和O3的质量相同，二者物质的量的关系为n(O2)n(O3)＝32，所以O2与O3的压强之比为32，分子数目之比为32，但O2与O3所含的氧原子数目相等。【答案】D同温同压下，等质量的CH4和CO2气体比较，下列说法中不正确的是(A)A．分子数之比为411B．体积之比为114C．物质的量之比为114D．密度之比为411解析：设分别取CH4与CO2的质量均为1g，则n(CH4)＝eq\f(1g,16g·mol－1)＝eq\f(1,16)mol，n(CO2)＝eq\f(1g,44g·mol－1)＝eq\f(1,44)mol，则n(CH4)n(CO2)＝114，故C项正确；同温同压下，n(CH4)/n(CO2)＝N(CH4)/N(CO2)＝V(CH4)/V(CO2)，即分子数之比为114，体积之比亦为114，故A项错误，B项正确；同温同压下ρ(CH4)/ρ(CO2)＝M(CH4)/M(CO2)＝16/44＝4/11，故D项正确。1．下列说法中正确的是(C)A．在一定温度和压强下，固体或液体物质体积的大小只由构成微粒的大小决定B．不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数一定不同C．在一定温度和压强下，各种气态物质体积的大小由构成气体的分子数决定D．气体摩尔体积是指1mol任何气体所占的体积约为22.4L解析：一定温度和压强下，气体摩尔体积一定，气体的体积由气体的分子数决定。2．下列说法正确的是(B)A．在常温、常压下，11.2LN2含有的分子数为0.5NAB．标准状况下，22.4LH2和O2的混合气体所含分子数为NAC．标准状况下，18gH2O的体积是22.4LD．1molSO2的体积是22.4L解析：常温、常压下的气体摩尔体积大于22.4L/mol，N2分子数小于0.5NA，A错误；标准状况下，1mol任何气体的体积都约为22.4L，其分子数为NA，B正确；标准状况下，H2O为液体，所以C不正确；未指明标准状况，所以D不正确。3．下列叙述中，正确的是(B)A．1molH2的质量只有在标准状况下才约为2gB．在标准状况下，某气体的体积是22.4L，则可认为该气体的物质的量约是1molC．在20℃时，1mol任何气体的体积总比22.4LD．1molH2和O2的混合气体，在标准状况下的体积大于22.4L解析：气体的质量只与气体的摩尔质量和气体的物质的量有关，与气体的温度、压强无关，A选项不正确；22.4L·mol－1是在特定条件下的气体摩尔体积，所以在标准状况下，某气体的体积是22.4L，则可以认为该气体的物质的量约是1mol，B选项正确；由