高一化学 气体摩尔体积 教案

高一化学 铁的重要化合物 教案

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高一化学气体摩尔体积教案

1．了解气体摩尔体积的含义。

2．掌握标准状况下有关气体摩尔体积的计算。(重点)

3．理解阿伏加德罗定律及其推论。(难点)

气 体 摩 尔 体 积

[基础·初探]

教材整理1 物质体积大小的影响因素

决定物质体积大小的因素有粒子数目、粒子的大小、粒子间距。

1．固体、液体

固体、液体粒子间的距离取决于粒子的直径和不同粒子的1 mol固体或液体的体积不同

2．气体

分子的数目分子间距离受制于温度和压强

相同温度1 mol气体的体积大致相等

教材整理2 气体摩尔体积 

1. 

2．影响因素：气体摩尔体积的数值取决于气体所处的温度和压强。温度越高，体积越大；压强越大，体积越小。

[探究·升华]

[思考探究]

探究1 

标准状况时的气体摩尔体积示意图如右图。同时还知道：

①在0 ℃和101 kPa(标准状况)的条件下，气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1。

②在25 ℃和101 kPa的条件下，气体摩尔体积约为24.5 L·mol－1。

又查阅资料知道：

③在0 ℃和202 kPa的条件下，气体摩尔体积约为11.2 L·mol－1。

④在273 ℃和202 kPa时，气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1。

问题思考：

(1)据①和②，判断气体体积与温度是什么关系？

【提示】 压强和物质的量一定时，温度越高，体积越大，即气体体积与温度成正比。

(2)据①和③，判断气体的体积与压强是什么关系？

【提示】 温度和物质的量一定时，压强越大，体积越小，即气体体积与压强成反比。

(3)据①和④，判断气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1，一定是标准状况下的吗？

【提示】 不一定。同时改变温度和压强，气体摩尔体积仍可能保持不变。如：升高温度的同时增加压强。

(4)据①②③④知，使用气体摩尔体积为22.4 L·mol－1时要注意什么？

【提示】 a．使用对象必须是气体；b.使用条件：标准状况。

(5)在标准状况下，混合气体的摩尔体积也是22.4 L·mol－1 吗？

【提示】 是。

探究2 以物质的量为核心的计算

(1)在标准状况下，3.36 L CO2的物质的量为多少？含有CO2的分子数为多少？

【提示】 n(CO2)＝22.4 L·mol－1(3.36 L)＝0.15 mol，

N(CO2)＝0.15 mol×6.02×1023 mol－1＝9.03×1022。

(2)标准状况下，56 g N2的体积为多少？

【提示】 n(N2)＝28 g·mol－1(56 g)＝2 mol，

V(N2)＝2 mol×22.4 L·mol－1＝44.8 L。

(3)标准状况下，16 g A2气体的体积为11.2 L，则A2的相对分子质量为多少？

【提示】 n(A2)＝22.4 L·mol－1(11.2 L)＝0.5 mol，

M(A2)＝0.5 mol(16 g)＝32 g·mol－1，

故A2的相对分子质量为32。

[认知升华]

升华1 标准状况下气体摩尔体积的涵义

(1)状态：气体(单一气体或混合气体)。

(2)条件：标准状况(0℃、1.01×105 Pa)。

(3)定量：1 mol。

(4)数值：约22.4，非精确值。

(5)表示：Vm≈22.4 L/mol。

(6)气体摩尔体积为22.4 L/mol时也可能是非标况。

升华2 标准状况下，气体物理量的计算

利用公式n＝M(m)＝NA(N)＝22.4 L/mol(V)(标准状况)进行换算。

(1)气体物质的量与体积：n＝22.4 L/mol(V)。

(2)气体的摩尔质量：M＝Vm·ρ＝ρ标×22.4 L/mol。

(3)气体的分子数与体积：N＝n·NA＝22.4 L/mol(V)·NA。

(4)气体质量与体积：m＝n·M＝22.4 L/mol(V)·M＝ρ标·V。

[题组·冲关]

题组1 气体摩尔体积的有关概念及基本计算

1．下列说法中正确的是(  )

A．1 mol O2和1 mol N2所占的体积都约为22.4 L

B．H2的气体摩尔体积约为22.4 L

C．在标准状况下，1 mol H2和1 mol H2O所占的体积都约为22.4 L

D．在标准状况下，22.4 L由N2、N2O组成的混合气体中所含有的N的物质的量约为2 mol

【解析】 气体体积受温度、压强的影响，这里未指明温度、压强，故A错；气体摩尔体积的单位为L·mol－1，故B错；标准状况下，水为液态，不适用于气体摩尔体积，故C错；标准状况下，22.4 L混合气体中，分子总数也为1 mol，故D对。

【答案】 D

2．下列说法不正确的是(  )

A．标准状况下，22.4 L任何气体的物质的量均为1 mol

B．0.1 mol H2、0.2 mol O2、0.3 mol N2和0.4 mol CO2组成的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L

C．常温下，1 mol任何气体的体积一定大于22.4 L

D．任何状况下1 mol CO2和18 g H2O所含的分子数和原子数都相等

【解析】 C项，压强不确定，所以不能与22.4 L作比较。

【答案】 C

【题后归纳】 “22.4 L/mol”使用的2个要素

(1)1个条件：必须为标准状况。非标准状况下，1 mol气体的体积不一定是22.4 L。因此在使用气体摩尔体积时，一定要看清气体所处的状况。

(2)1种状态：必须为气体。如水、酒精、CCl4等物质在标准状况下不是气体。

题组2 以物质的量为核心的计算

3．设NA为阿伏加德罗常数，下列叙述正确的是(  )

A．常温常压下，11.2 L CO2所含原子数为1.5NA

B．常温常压下，48 g O3含有的氧原子数为3NA

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C．标准状况下，22.4 L H2中所含原子数为NA

D．标准状况下，1 L H2O所含分子数为NA/22.4

【解析】 A项，常温常压下，11.2 L CO2的物质的量不是0.5 mol，所含的原子数不是1.5NA；C项，22.4 L H2含有的原子数为2NA；D项，标况下，H2O为液态不是气态。

【答案】 B

4．(1)标准状况下，44.8 L H2的质量约为________ g。

(2)标准状况下，3.01×1023个氧气分子所占的体积约为________L。

(3)标准状况下，33.6 L氧气所含的氧分子数约为________个。

(4)标准状况下，16 g氧气和42 g N2的混合气体的体积约为________ L。

【解析】 (1)44.8 L H2的物质的量为22.4 L·mol－1(44.8 L)＝2 mol，m(H2)＝2 mol×2 g·mol－1＝4 g。

(2)n(O2)＝6.02×1023 mol－1(3.01×1023)＝0.5 mol，

V(O2)＝0.5 mol×22.4 L·mol－1＝11.2 L。

(3)n(O2)＝22.4 L·mol－1(33.6 L)＝1.5 mol，

N(O2)＝1.5×6.02×1023＝9.03×1023。

(4)n(O2)＝32 g·mol－1(16 g)＝0.5 mol，

n(N2)＝28 g·mol－1(42 g)＝1.5 mol，故混合气体的体积约为(0.5＋1.5) mol×22.4 L·mol－1＝44.8 L。

【答案】 (1)4 (2)11.2 (3)9.03×1023

(4)44.8

5．现有m g某气体，它由双原子分子构成，它的摩尔质量为M g/mol。若阿伏加德罗常数用NA表示，则：

(1)该气体的物质的量为________mol。

(2)该气体所含原子总数为________个。

(3)该气体在标准状况下的体积为________L。

(4)该气体在标准状况下的密度为________g/L。

【解析】 (1)由n＝m/M可求。(2)由物质的量可求得该气体的分子数，进一步可求得原子数。(3)由V＝n·Vm可求得该气体在标准状况下的体积。(4)由质量和已求得的标准状况下的体积可求得密度，也可以由M＝Vm·ρ求得密度。

【答案】 (1)m/M (2)2mNA/M (3)22.4m/M

(4)M/22.4

阿伏加德罗定律及其推论

[探究·升华]

[思考探究]

阿伏加德罗定律及推论

(1)同温同压下，1 L H2与1 L CO2含有的分子数相同吗？

【提示】 相同。

(2)同温同压下，相同质量的H2和O2所占的体积相同吗？其体积比是多少？

【提示】 不相同。其体积比为2(1)∶32(1)＝16∶1。

(3)相同温度下，向相同容积的密闭容器中分别充入1 mol H2和2 mol O2，容器中气体的压强比是多少？

【提示】 同温同容下，气体的压强比等于气体的物质的量之比，即容器中气体的压强比为1∶2。

(4)同温同压下，H2和O2的密度之比为多少？

【提示】 ρ(O2)(ρ(H2))＝32(2)＝16(1)。

[认知升华]

升华1 阿伏加德罗定律

同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子(或气体的物质的量相同)。

升华2 阿伏加德罗定律的推论

相同 条件	结论
	公式	语言表达
T、p 相同	V2(V1)＝n2(n1)	同温、同压下，气体的体积与物质的量成正比
T、V 相同	p2(p1)＝n2(n1)	同温、同体积的气体，其压强与物质的量成正比
T、p 相同	ρ2(ρ1)＝M2(M1)	同温、同压下，气体的密度与其相对分子质量成正比

 

【特别提醒】(1)阿伏加德罗定律及其推论的适用范围是单一气体或混合气体。

(2) “三同定一同”：即温度、压强、气体体积、气体分子数四个量中其中三个量相同的任何气体，另一个量也相同。

(3)气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的特例。

[题组·冲关]

1．在容积相同的两个密闭容器中分别充满气体O2、O3，当这两个容器内温度和压强相等时，下列说法正确的是(  )

A．两种气体的物质的量不相等

B．两种气体的质量相等

C．两种气体所含的原子数目相等

D．两种气体的分子数目相等

【解析】 等温等压等体积的气体具有相等的物质的量和分子数，A错误，D正确；因其摩尔质量不相等，故其质量不相等，B错误；因分子的组成不相同，在分子数相同的前提下，其原子数是不相同的，C错误。

【答案】 D

2．下列叙述正确的是(  )

A．同温同压下，相同体积的物质，其物质的量必然相等

B．任何条件下，等物质的量的氧气和一氧化碳所含的分子数必然相等

C．1 L一氧化碳气体一定比1 L氧气的质量小

D．同温同压下，等体积的物质所含的分子数一定相等

【解析】 具有相同物质的量的两种由分子构成的物质具有相同的分子数。因温度、压强不能确定，故1 L CO和1 L O2的物质的量大小也不能确定，即二者的质量大小无法比较。

【答案】 B

3．在同温同压下，A容器中盛有H2，B容器中盛有NH3，若使它们所含的原子总数相等，则两个容器的体积之比是(  )

A．2∶1  B．1∶2

C．2∶3   D．1∶3

【解析】 同温同压下，两种气体的体积之比等于物质的量之比。根据题意：n(H2)×2＝n(NH3)×4，则V(H2)×2＝V(NH3)×4，故V(H2)∶V(NH3)＝2∶1。

【答案】 A

【题后反思】 使用阿伏加德罗定律的三个易错点

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22.4 L·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”。

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