新教材高中化学第1章认识化学科学第3节第2课时气体摩尔体积课件鲁科版必修第一册

第2课时气体摩尔体积第1章2021素养目标1.通过对1mol气体的体积的交流研讨,提出气体摩尔体积这个概念,理解气体摩尔体积的定义及影响因素,养成宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.了解物质的量与微观粒子数之间的关系,能够运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积的相互关系进行简单计算,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。3.通过对相同状况下不同气体的体积的研究,理解阿伏加德罗定律及其推论,并能够解决实际问题,养成证据推理与模型认知的化学核心素养。课前篇素养初探知识铺垫1.气体的密度和单位:单位体积的气体所具有的质量叫气体的密度。计算式:ρ=。单位:g·L-1。2.与气体体积有关的因素(就你学过的知识而言):气体分子数的多少、温度和压强。必备知识一、物质体积的影响因素

【微点拨】气体的体积不但与气体的物质的量有关,而且与温度和压强有关。描述或判断一定物质的量的气体的体积时,必须指明相对应的温度和压强。二、气体摩尔体积1.定义在一定的温度和压强下,单位物质的量的气体所占的体积叫作气体摩尔体积。符号为Vm。2.单位L·mol-1或

m3·mol-1。3.标准状况下气体摩尔体积在标准状况(0℃、101kPa)下任何气体的气体摩尔体积约为22.4L·mol-1。

4.气体体积、气体摩尔体积、物质的量三者之间的关系三、阿伏加德罗定律1.内容:在同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。2.应用:“三同”定“一同”正误判断判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。1.在标准状况下,1molO2与1molH2O的体积相同。(

)2.在标准状况下,1mol气体的体积约是22.4L,在非标准状况下,1mol气体的体积则一定不是22.4L。(

)3.同温同压下,等体积的两种气体单质一定具有相同的原子数。(

)4.标准状况下,氢气的气体摩尔体积为22.4L。(

)5.同温同体积条件下,等质量的SO2和O2对应的压强之比为1∶2。(

)6.在相同条件下,相同物质的量的CO、N2的混合气体与O2的分子个数相同,原子个数也相同。(

)××××√√课堂篇素养提升探究1气体摩尔体积的理解与相关计算问题探究标准状况时的气体摩尔体积示意图

1.标准状况下,1mol任何物质的体积都约为22.4L吗?提示

不是。物质的状态有气体、固体或液体,在标准状况下,1

mol气体的体积约为22.4

L,而1

mol固体或液体的体积均不是22.4

L。2.气体摩尔体积的适用范围是气体,是否必须为纯净的气体?提示

不是。气体摩尔体积的适用范围是气体,可以是单一气体,也可以是混合气体,并且混合气体中气体之间不能发生化学反应。如标准状况下,0.2

mol

H2和0.8

mol

O2组成的混合气体的体积约为22.4

L。【微探究1】当1

mol气体的体积为22.4

L时,能否说明该气体一定处于标准状况?提示

不能。标准状况下,1

mol气体的体积约为22.4

L,但1

mol气体的体积为22.4

L时,并不一定说明该气体处于标准状况下,比如适当的升高温度(气体膨胀)、增大压强(压缩气体),也能使1

mol气体的体积变为22.4

L。深化拓展标准状况下,气体摩尔体积的相关计算

典例剖析例1下列说法正确的是(

)①标准状况下,6.02×1023个分子所占的体积约是22.4L②0.5molH2所占体积为11.2L③标准状况下,1molH2O的体积为22.4L④标准状况下,28gCO与N2的混合气体的体积约为22.4L⑤各种气体的气体摩尔体积都约为22.4L·mol-1⑥标准状况下,体积相同的气体所含的分子数相同A.①③⑤ B.④⑥ C.②④⑥ D.①④⑥答案

B解析

①该物质在标准状况下不一定是气体;②没有限定处于标准状况下,0.5

mol

H2所占体积不一定为11.2

L;③标准状况下,

H2O不是气体;⑤各种气体的摩尔体积在标准状况下都约为22.4

L·mol-1。易错警示计算中使用“22.4

L·mol-1”的三注意(1)使用“条件”:标准状况。(2)使用对象:必须是气态物质,可以是单一气体,也可以是混合气体。水、乙醇、SO3、CCl4等物质在标准状况下不是气体。(3)在标准状况下,气体摩尔体积约为22.4

L·mol-1。其他条件下的气体摩尔体积不一定不是22.4

L·mol-1。变式训练1(2021湖北武汉外国语学校高一期中)设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是(

)A.常温常压下,22.4LCO2中含有NA个CO2分子B.常温常压下,1.7gH2O2中含有的电子数为0.9NAC.标准状况下,2.24LH2O含有的分子数等于0.1NAD.分子数为NA的CO、C2H4的混合气体体积约为22.4L,质量为28g答案

B解析

常温常压下,22.4

L

CO2的物质的量不是1

mol,A错误;1.7

g

H2O2的物质的量是0.05

mol,0.05

mol

H2O2含有的电子数为0.9NA,B正确;标准状况下H2O不是气态,C项错误;D项中未说明是标准状况,则气体的质量不一定是28

g,D项错误。探究2阿伏加德罗定律及推论问题探究1.同温同压下,气体的体积大小与什么有关?提示

同温同压下,气体分子之间的距离相同,所以分子数越多,气体体积越大,即同温同压下,气体的体积与其物质的量的多少有关。2.同温同压下,相同体积的任何气体都具有相同的质量吗?提示

不一定。同温同压下,相同体积的任何气体都具有相同的物质的量的分子,当气体的摩尔质量不同时,相同物质的量的气体的质量也不相同。3.相同容积的两个容器,一个盛放氧气,一个盛放氢气,若两容器的温度和压强相同,则两容器中气体分子数目有何关系?提示

两容器中的气体分子数目相同。4.相同容积的甲、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1∶2。【微探究2】同温、同压下,不同气体的密度相同吗?深化拓展1.阿伏加德罗定律

即“三同(T、p、V)”定“一同(N)”。注意同温、同压、同体积的气体所含分子数相同,但不同气体分子中所含原子数目不一定相同。2.阿伏加德罗定律的重要推论

相同条件结论公式语言叙述T、p相同在同温、同压时,气体的体积与物质的量成正比T、V相同温度与体积相同的气体,压强与物质的量成正比T、p、m相同同温、同压下,相同质量的气体的体积之比等于摩尔质量的反比T、p相同同温、同压下,气体的密度与其摩尔质量(或相对分子质量)成正比典例剖析例2(2020福建龙岩第二中学高一月考)下列叙述不正确的是(

)A.常温常压下,两种气体的密度之比等于摩尔质量之比B.在同温同体积下,两种气体的物质的量之比等于压强之比C.在标准状况下,两种气体的体积之比等于摩尔质量之比D.在同温同压下,相同体积的两种气体的质量之比等于摩尔质量之比答案

C易错警示(1)阿伏加德罗定律及推论主要使用于任意气体,可以是单一气体,也可以是混合气体。(2)阿伏加德罗定律的适用范围是气体,可概括为三“同”定一“同”,即在同温、同压、同体积的条件下,才有分子数相等这一结论,但所含原子数不一定相等。(3)阿伏加德罗定律及其所有推论不必死记硬背,用时可以通过理想气体状变式训练2(2020北京首师大附中高一期中)下列两种气体的分子数一定相等的是(

)A.质量相等、密度不等的N2和C2H4B.等压等体积的N2和CO2C.等温等体积的O2和N2D.不同体积等密度的CO和C2H4答案

A解析

N2和C2H4的摩尔质量相等,在质量相等时二者的物质的量相等,即分子数相等,故A正确;等压条件下,由于温度不一定相同,等体积的N2和CO2的物质的量不一定相等,所以其分子数不一定相等,故B错误;由于压强未知,等温等体积的O2和N2物质的量不一定相等,所以其分子数不一定相等,故C错误;不同体积等密度的CO和C2H4质量不相等,CO和N2的摩尔质量相等,则两种气体物质的量不相等,分子数目一定不相等,故D错误。探究3各物质的物理量在化学方程式中的关系问题探究已知参与反应的各物质的物理量之间的比例关系如下:

aA+

bB==cC+

dD系数比:

a∶

b∶

c∶

d质量比:

aMA∶bMB∶

cMC∶

dMD物质的量比: a∶

b∶

c∶

d(1)在相同条件下,若上述反应中参加反应的物质均为气态,则反应的各气体体积之间有怎样的定量关系?提示

在同温同压下,参加反应的气体体积之比等于化学方程式中各物质化学式之前的系数之比,即V(A)∶V(B)∶V(C)∶V(D)=a∶b∶c∶d。(2)若上述反应中C为气体,则反应物A的质量与反应物B的物质的量以及气体C在标准状况下的体积有怎样的定量关系?提示

aA

+

bB==cC(g)

+

dD

a×MA

g

b

mol

c×22.4

L

m(A)

n(B)

V(C)(3)已知下列反应中各物质的定量关系:

2H2(g)

+

O2(g)

==

2H2O(l)系数

2

1

2物质的量2mol 1mol 2mol质量 2mol×2g·mol-1 1mol×32g·mol-1 2mol×18g·mol-1标准状况2mol×1mol×

下气体体积

22.4L·mol-1

22.4L·mol-1计算标准状况下4.48LH2与足量O2反应生成H2O的质量。

提示

方法一:先把4.48

L换算成物质的量为0.2

mol,再根据物质的量之比等于化学方程式中化学式前的系数之比算出可生成0.2

mol

H2O,最后用公式m=n×M算出H2O的质量为3.6

g。方法二:找出直接关系。44.8

L

H2生成36

g

H2O,则4.48

L

H2生成3.6

g

H2O。【微探究3】在化学反应中,反应物的总物质的量一定等于生成物的总物质的量吗?提示

不一定。化学反应过程中,反应前后物质的总质量不变,但物质的总物质的量可能不变、减小或增大,与化学方程式中各物质化学式前的系数有关。深化拓展根据化学方程式的计算物质的量应用于化学方程式的计算,其步骤可归纳为“2个未知”和“2个式子”。即根据题意设未知量,根据化学方程式列关系式,根据关系式列比例式,根据比例式求未知数。(1)设未知量:根据题意设出未知量。对于未知量的设置,一要注意未知量的表示符号;二要注意未知量不带单位。(2)列关系式:根据化学方程式列关系式时,不同的物质,可以用不同的单位,同一种物质只能用同一种单位,即上下单位相同,左右单位对应。(3)列比例式:根据关系式列比例式时,要注意比例式等号两边物质的比例关系要相对应。(4)求未知数:根据比例式求未知数,要注意挖掘题干中对数字位数要求的隐含信息,主要体现为保留小数点后几位或保留几位有效数字。典例剖析例3(1)将9.2g钠投入足量的水中,生成NaOH

g,生成H2的体积在标准状况下为

。

(2)400mL某浓度的NaOH溶液恰好与5.6LCl2(标准状况)完全反应,生成NaClO的物质的量为

。

答案

(1)16

4.48L

(2)0.25mol解析

(1)依据题意→写出正确的化学方程式→找出量的关系→列比例求解方法一:2Na+2H2O==2NaOH

+

H2↑46

g

80

g

22.4

L9.2

g

m(NaOH)

V(H2)方法二:2Na+2H2O==2NaOH

+

H2↑2

mol

2

mol

1

mol0.4

mol

n(NaOH)

n(H2)n(NaOH)=0.4

mol,n(H2)=0.2

mol,则m(NaOH)=n(NaOH)×M(NaOH)=0.4

mol×40

g·mol-1=16

g,V(H2)=n(H2)×Vm=0.2

mol×22.4

L·mol-1=4.48

L。2NaOH+Cl2==NaCl+NaClO+H2O

1

mol

1

mol

0.25

mol

n(NaClO)0.25

mol∶n(NaClO)=1∶1,则n(NaClO)=0.25

mol。变式训练3过氧化钠能与水发生反应,某同学欲用该反应制取标准状况下的氧气1.12L。(1)计算至少需要称取过氧化钠的质量是多少?(2)反应后生成NaOH的物质的量是多少?解

设需要过氧化钠的质量为m,生成NaOH的物质的量为n,则2Na2O2+2H2O==4NaOH

+

O2↑2×78

g

4

mol

22.4

Lm(Na2O2)

n(NaOH)

1.12

L答:(1)至少需要称取过氧化钠7.8

g。(2)反应后生成NaOH的物质的量为0.2

mol。素养脉络随堂检测答案

D解析

物质三态中气体分子之间的间隔最大,固体或液体中粒子间隔较小,则1

mol固体或液体的体积主要由粒子的大小决定,A错误;气体的体积受分子数目、分子之间距离及粒子大小影响,相同条件下气体分子间的距离远大于粒子的大小,则气体的体积大小主要受分子数目、分子之间距离影响,因此在相同条件下1

mol气体的体积主要由分子间距离决定,B错误;状况未知,气体的摩尔体积不确定,在标准状况下O2的气体摩尔体积约为22.4

L·mol-1,C错误;气体微粒间的距离受温度和压强影响大,固体或液态微粒间的距离受温度和压强影响小,D正确。2.用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是(

)A.常温常压下,含有NA个氮原子的氮气体积约为11.2LB.标准状况下,64gSO2中含有的原子数为3NAC.在常温常压下,11.2LCl2含有的分子数为0.5NAD.标准状况下,11.2LH2O含有的分子数为0.5NA答案

B解析

含有NA个氮原子的氮气的物质的量为0.5

mol,标准状况下体积为11.2

L,常温常压下气体摩尔体积大于22.4

L·mol-1,故A错误;标准状况下,64

g

S