高中化学新人教版必修第一册第2章第3节物质的量第2课时课件

第2课时气体摩尔体积课前自主学习学习任务一气体摩尔体积任务驱动:单位物质的量的物质所具有的质量称为摩尔质量,那么对于气体来说,什么是摩尔体积呢?1.影响物质体积大小的因素(1)影响物质体积大小的主要因素。(2)结论。①同温同压下,1mol不同的固态物质或液态物质的体积是_________。②同温同压下,任何气体粒子之间的距离相等,1mol任何气体的体积_____。2.气体摩尔体积(1)含义:单位物质的量的气体所占的体积,符号:__。(2)公式:体积、气体摩尔体积、物质的量三者之间的关系:________。(3)单位:________。(4)因素。①温度越高,Vm_____。②压强越大,Vm_____。(5)特殊值:标准状况(______________)下,Vm=_____________。

不相同的相同VmL·mol-1越大越小0℃和101kPa22.4L·mol-1【想一想】气体摩尔体积适用范围是气体,是否必须为纯净气体?提示:气体摩尔体积的适用范围是气体,可以是单一气体,也可为混合气体,如标准状况下0.2molH2和0.8molO2的混合气体约为22.4L,但要特别注意以混合气体中气体之间不发生化学反应为前提。学习任务二阿伏加德罗定律任务驱动:

1811年阿伏加德罗在化学中引入了分子的概念,提出了阿伏加德罗假说,即阿伏加德罗定律,其主要内容有哪些?1.含义:同温同压下,相同体积的任何气体都含有_________的粒子。2.适用范围:只适用于_____,可以是单一气体也可以是混合气体。相同数目气体

【情境·思考】有两个容积相同的集气瓶,一个在青藏高原上装满空气,一个在海南岛上装满空气,两集气瓶中气体体积相同,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,温度和压强不同时,体积相同的两种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。课堂合作探究探究任务一气体摩尔体积及有关计算【生活情境】在科学研究和实际生产中,涉及气态物质时测量体积往往比称量质量更方便。例如,我们家庭中用的天然气就是按体积进行计量的。【问题探究】1.在标准状况下,1molH2、1mol水、1mol四氯化碳、1mol酒精所占的体积都约为22.4L,是否正确?提示:不正确。标准状况下必须是1mol气体的体积才约为22.4L。而水、酒精、四氯化碳等物质在标准状况下不是气体。2.标准状况下O2的密度如何计算?提示:ρ(O2)=1.43g·L-1。1.标准状况下,0.2molH2与0.8molO2的混合气体的体积为多少?提示:等于22.4L。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。2.在标准状况下的气体摩尔体积是22.4L·mol-1,那么Vm=22.4L·mol-1一定是处在标准状况下吗?提示:不一定。同时改变温度和压强,气体摩尔体积Vm仍可能保持不变,如升高温度的同时增加压强、降低温度的同时减小压强。【探究总结】注意气体摩尔体积的适用条件(1)标准状况下气体摩尔体积约为22.4L·mol-1,与气体的种类无关,即与气体是单一气体还是混合气体无关;但讨论气体中原子数目时要注意气体分子的组成,如稀有气体是单原子分子。(2)不要看到“22.4L”或“11.2L”就默认为“1mol”或“0.5mol”,应用Vm=22.4L·mol-1时需注意:①物质的聚集状态一定为气态(可以是单质或化合物,也可以是纯净物或混合物);②条件必须是标准状况下(0℃、101kPa)。(3)气体的质量或物质的量与外界条件(温度、压强)无关。【拓展提升】气体摩尔体积的计算

①气体的物质的量n=②气体的密度ρ=③气体的分子数N=n·NA=·NA。④气体的质量m=n·M=·M。【探究特训】1.(2020·台州高一检测)下列说法中正确的是 (

)A.1mol任何气体的体积都约为22.4LB.1mol气态物质,当体积约为22.4L时,该气体一定处于标准状况下C.在标准状况下,2mol酒精的体积约为44.8LD.常温常压下,质量为32g的O2含有的分子数为NA【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)使用Vm=22.4L·mol-1时,需“二看”①看是否是标准状况下,当温度、压强改变,气体的摩尔体积可能改变。②是否是气体,如H2O、CCl4、N2O4、NO2、溴、SO3、己烷、HF、苯等在标准状况下为非气体。(2)质量不受温度和压强影响。【解析】选D。气体的体积受温度和压强的影响,一般情况下1mol任何气体在标准状况下所占的体积都约为22.4L,故A错误;气体的体积受温度和压强的影响,1mol气态物质,当体积约为22.4L时,该气体可能处于标准状况下,在非标准状况时体积也有可能等于22.4L,故B错误;标准状况下,酒精是液态,气体摩尔体积不适用于酒精的体积计算,故C错误;32g氧气的物质的量是1mol,所以含有的分子数是NA,故D正确。【延伸探究】(1)常温常压下,32g氧气的体积是否是22.4L?提示:不是,体积大于22.4L。(2)标准状况下0.1molCO和0.4molCO2混合气体的体积是多少?提示:11.2L。混合气体的体积V=nVm=0.5mol×22.4L·mol-1=11.2L。2.(2020·吉安高一检测)标准状况下VLNH3含有a个原子,则阿伏加德罗常数是

(

)

【解析】选A。首先根据公式n=计算出NH3的物质的量,再根据NA=计算出阿伏加德罗常数。标准状况下VLNH3物质的量为mol,含有原子的物质的量为4×,所以NA=mol-1。【补偿训练】

1.下列叙述正确的是 (

)A.1mol任何气体的体积一定是22.4LB.标准状况下,22.4L的任何气体中都约含有6.02×1023个分子C.在标准状况下,体积为22.4L的物质都是1molD.当温度高于0℃时,1mol任何气体的体积都大于22.4L【解析】选B。A项,没有注明气体所处的状况,不能确定气体的体积;B项,标准状况下,22.4L任何气体的物质的量均为1mol,都约含有6.02×1023个分子;C项,必须是气体才符合题意;D项,未指明压强,当在一定压强时,其体积可能为22.4L,也可能小于22.4L。2.某化学兴趣小组在关于气体摩尔体积运用时,小组成员各自提出了一个关于这方面的说法,你认为正确的是 (

)A.1molO2和1molN2所占的体积约为22.4LB.标准状况下,H2的气体摩尔体积约为22.4LC.在标准状况下,1molH2和1molH2O所占的体积都约为22.4LD.在标准状况下,22.4L由N2、N2O组成的混合气体中所含有的氮原子的物质的量约为2mol【解析】选D。气体体积受温度、压强影响,这里未指明温度、压强,A错误;气体摩尔体积的单位为L·mol-1,B错误;标准状况下,水为非气态,不适用于气体摩尔体积,C错误;标准状况下,22.4L混合气体中分子总数为NA,D正确。3.(2019·衡水高一检测)设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述中正确的是 (

)A.常温常压下,11.2LCO2所含的原子数为AB.常温常压下,48gO3含有的氧原子数为3NAC.标准状况下,22.4LH2O所含分子数为NAD.标准状况下,22.4LH2所含原子数为NA【解析】选B。常温、常压(非标准状况)下,11.2LCO2的物质的量不是0.5mol,所含原子数不是A;48gO3的物质的量为1mol,所含氧原子数为3NA;标准状况下,H2O为液态,不能应用气体摩尔体积计算其物质的量;标准状况下,22.4LH2的物质的量为1mol,所含氢原子数为2NA。探究任务二阿伏加德罗定律及推论【教材情境】粒子数相同的任何气体都具有相同的体积。这一规律在19世纪初就已经被发现了。(意大利化学家阿伏加德罗于1811年提出的一条假说,当时称为“阿伏加德罗假说”,后经大量实验证实为定律。)【问题探究】1.同温、同压下,体积相同的H2、O2、H2和O2的混合气体中所含分子数是否相同?物质的量是否相同?提示:相同。因同温、同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子,含有相同的物质的量。2.结合阿伏加德罗定律讨论同温同压同体积的O2和O3的分子数相同吗?能说原子数目也相同吗?提示:分子数相同,原子数不相同。由阿伏加德罗定律可知,同温同压下,体积相同的O2和O3分子数相同,又因为一个O2分子中有2个氧原子,一个O3分子中有3个氧原子,所以同温同压下,体积相同的O2和O3原子数目不同。【探究总结】对阿伏加德罗定律的“四点”理解(1)阿伏加德罗定律的适用条件不仅仅是标准状况下,也可以是其他温度和压强条件下,只要物质的状态是气态即可。(2)阿伏加德罗定律及推论仅仅适用于气体,可以是单一气体,也可以是混合气体,对固体和液体不适用。(3)阿伏加德罗定律的条件是“三同”定“一同”,即任意三个量相同,另一个量必相同。(4)标准状况下的气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的一个特例。【拓展提升】1.计算混合气体摩尔质量的方法:(1)已知混合物质的总质量[m(混)]和总物质的量[n(混)]:

(2)已知标准状况下混合气体的密度[ρ(混)]:(混)=22.4ρ(混)(3)已知同温同压下混合气体的密度[ρ(混)]是一种简单气体A的密度[ρ(A)]的倍数d(也常叫相对密度法):d=,即有:(混)=d×M(A)(4)已知混合物各成分的摩尔质量和在混合体系内的物质的量分数或体积分数:(混)=Ma×A%+Mb×B%+Mc×C%2.阿伏加德罗定律的推论【探究特训】阿伏加德罗定律揭示了气体反应的体积关系。下列叙述不正确的是 (

)A.同温同压下,1molH2和1molH2O具有相同的体积B.同温同压下,同体积的O2和H2的物质的量相同C.同温同压下,O2和H2的密度之比为16∶1D.同温同压下,同体积的两个容器,一个盛有NO,另一个盛有N2和O2,两容器内的气体一定具有相同的分子总数【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)阿伏加德罗定律仅适用于气体。(2)同温、同压、同体积气体都含有相同数目的分子,不是原子。【解析】选A。同温同压下,H2和H2O不一定都为气体,体积不一定相同,A错误;根据阿伏加德罗定律:同温、同压、同体积的气体,分子数相等,其物质的量也相等,B正确;同温同压下,O2和H2的密度之比等于其摩尔质量之比,即32g·mol-1∶2g·mol-1=16∶1,C正确;阿伏加德罗定律适用于单一气体,也适用于混合气体,D正确。【延伸探究】(1)A项中“1molH2和1molH2O”在什么条件下才具有相同的体积?提示:同温同压下,当二者都是气体时,如常压、100℃以上时,具有相同的体积。(2)将D项中的“分子总数”改为“质量”,D项是否正确?提示:不正确。NO的物质的量与N2和O2的物质的量之和相等,但质量不一定相等,只有当N2和O2的物质的量之比为1∶1时质量才一定相等。【补偿训练】

1.下列条件下,两瓶气体所含原子数一定相等的是 (

)A.同质量、不同密度的N2和COB.同温度、同体积的H2和N2C.同体积、同密度的C2H4和C2H6D.同压强、同体积的N2O和CO2【解析】选A。A项,N2和CO摩尔质量相同,质量相同时,物质的量相同,分子数相同,所含原子数也相同;B项,同温度、同体积而压强不同时,H2和N2的物质的量不同,原子数也不同;C项,同体积、同密度时两种气体的质量相同,但摩尔质量不同,分子数不同,原子数也不同;D项,同压强、同体积时,N2O和CO2的物质的量不一定相同,则原子个数不一定相同。2.(2020·济宁高一检测)向同温、同容积的两密闭容器中分别充入CO、CO2,使两容器的压强相等。下列说法不正确的是 (

)A.两种气体所含的碳原子物质的量相等B.两种气体的质量相等C.两种气体所含的原子数目不相等D.两种气体的分子数目相等【解析】选B。恒温恒容时,压强之比等于气体的物质的量之比,故当压强相同时,两容器中气体的物质的量相同。物质的量相同时,质量之比等于摩尔质量之比,故两者的质量之比为7∶11,故B错误。3.(2019·梅河口高一检测)2019年4月3日,江苏泰兴中丹技术化工有限公司发生爆炸。硫化氢、氨气是化工厂常用原料,均具有一定的毒性、刺激性、麻醉性或窒息性。(1)同温同压下,同体积的氨气(NH3)和硫化氢(H2S)气体的质量比为多少?提示:根据阿伏加德罗定律,同温、同压、同体积的气体,物质的量相同,m=nM,故质量之比等于摩尔质量之比,即(2)同温同压下,氨气和硫化氢气体的密度比为多少?提示:同温同压下,即(3)在标准状况下,0.01mol某气体的质量为0.44g,则该气体的密度为多少?(保留两位小数)提示:标准状况下,0.01mol某气体的体积为0.01mol×22.4L·mol-1=0.224L,ρ=≈1.96g·L-1。特例取决于体积粒子大小粒子数目粒子距离固体、液体体积气体体积气体摩尔体积阿伏加德罗定律单位物质的量的气体所占体积·mol-1（标况）三同定一同1.在标准状况下,与12gH2的体积相等的N2的 (

)A.质量为12gB.物质的量为6molC.体积为22.4LD.物质的量为12mol【解析】选B。12gH2的物质的量为6mol,因二者体积相等,所以N2的物质的量也为6mol,B正确、D错误,N2的质量为28g·mol-1×6mol=168g,A错误;体积为22.4L·mol-1×6mol=134.4L,C错误。课堂素养达标【补偿训练】

1.下列各组物质中,分子数相同的是 (

)A.5LCl2与5LHClB.18gH2O与标准状况下44.8LCO2C.在25℃和1.01×105Pa时,等体积的空气与H2D.0.2molO2与标准状况下2.24L水【解析】选C。缺少温度和压强的条件,虽然体积相同,但是分子数不一定相同,A错误;18gH2O的物质的量为1mol,标准状况下44.8LCO2的物质的量是2mol,二者分子数不等,B错误;同温、同压下,等体积的气体含有相同的分子数,C正确;2.24L水大于0.2mol,D错误。2.在研究气体摩尔体积时,22.4L是一个很重要的数据。下列物质的体积一定是22.4L的是 (

)A.1mol水蒸气B.17g氨气C.标准状况下44g二氧化碳D.0℃、2×105Pa压强时2g氢气【解析】选C。A、B项未指明温度、压强;D项不是标准状况,体积不是22.4L。【易错提醒】标准状况指的是0℃、1.01×105Pa。3.下列叙述正确的是 (

)A.同温同压下,相同体积的物质,其物质的量一定相等B.等物质的量的甲烷和一氧化碳所含的分子数前者大于后者C.1L一氧化碳气体一定比1L氧气的质量小D.相同条件下的一氧化碳和氮气,若气体体积相等,则质量也相等【解析】选D。同温同压下,相同体积的气体,其物质的量一定相等,题中没有指明物质状态,A项错误;等物质的量的甲烷和一氧化碳所含的分子数一定相等,B项错误;两种气体不一定是处于相同条件下,无法判断二者的物质的量,则无法比较二者的质量大小,C项错误;相同条件下的一氧化碳和氮气,若气体体积相等,则二者的物质的量相等,根据m=nM可知二者的质量也相等,D项正确。4.(双选)(2020·金华高一检测)一定温度和压强下,30L某种气态纯净物中含有6.02×1023个分子,这些分子由1.204×1024个原子组成,下列有关说法中不正确的是 (

)A.该温度和压强可能是标准状况B.标准状况下该纯净物若为气态,其体积约是22.4LC.不能确定该气体中每个分子所含的原子数目D.若O2在该条件下为气态,则1molO2在该条件下的体积也为30L【解析】选A、C。该气体的物质的量为=1mol,在该温度和压强下,1mol该气体的体积为30L,故不是标准状况,A错误;若标准状况下该物质为气态,其体积为1mol×22.4L·mol-1=22.4L,B正确;该气体中每个分子含有的原子数为=2,C错误;由上述分析可知,D正确。2.下列说法中,正确的是 (

)A.一定状况下,N2的摩尔体积可能恰好为11.2L·mol-1B.在标准状况下,1molN2的体积是22.4L·mol-1C.1molN2的体积约是22.4L,则N2是处于标准状况D.在标准状况下,H2O的摩尔体积约是22.4L·mol-1【解析】选A。由于温度和压强影响气体摩尔体积,则一定状况下N2的摩尔体积可能恰好为11.2L·mol-1,A项正确;在标准状况下,1molN2的体积是22.4L·mol-1×1mol=22.4L,B项错误;1molN2的体积约是22.4L,气体摩尔体积为22.4L·mol-1,由于温度和压强影响气体体积,则N2不一定是处于标准状况,C