《气体摩尔体积 物质的量浓度》课件

第三节物质的量第2课时气体摩尔体积物质的量浓度自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑课堂小结课标定位1.能说出气体摩尔体积的含义,能利用标准状况下的气体摩尔体积进行有关计算和判断2.能说出物质的量浓度的含义,能利用物质的量浓度进行相关计算3.会分析溶质的质量分数和物质的量浓度之间的换算关系素养阐释1.从宏观和微观相结合的角度认识气体摩尔体积的含义和应用2.基于溶液的组成认识物质的量浓度的含义,并能通过有关物质的量浓度的计算,体会定量研究在化学科学研究中的重要意义

自主预习·新知导学一、气体摩尔体积1.影响物质体积大小的因素结论:(1)在相同条件下,粒子数相同的不同固态或液态物质的体积不相同;(2)在相同的温度和压强下,粒子数相同的任何气体的体积都相同。规律:在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。2.气体摩尔体积(1)单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积,符号

Vm,常用单位

L·mol-1。(3)影响因素:温度和压强。例如,标准状况(0℃和101kPa)下,Vm=22.4L·mol-1,而通常状况(25

℃和101kPa)下,Vm=24.5L·mol-1。二、物质的量浓度

【效果自测】

1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)标准状况下,任何气体的摩尔体积都约是22.4L。(

)(2)1molO2所占的体积一定是22.4L。(

)(3)标准状况下,1mol水的体积是22.4L。(

)(4)通常状况下,5.6LN2和O2的混合气体的物质的量小于0.25mol。(

)(5)1molO2的体积是22.4L,O2可能不处于标准状况。(

)×××√√(6)将20gNaOH溶于1L水中,即得1mol·L-1NaOH溶液。(

)(7)从1L1mol·L-1NaOH溶液中取出20mL溶液,其浓度仍为1mol·L-1。(

)(8)1mol·L-1CaCl2溶液中,Cl-的浓度为0.5mol·L-1。(

)×√×2.标准状况下,2molH2O和2molCO相比较,其所含分子数

(填“相等”或“不相等”,下同),所含原子数

,所占体积

,质量

。

答案:相等不相等不相等不相等3.(1)某同学体检的血液化验单中,葡萄糖为5.0mmol·L-1,表示该体检指标的物理量是

。

(2)1mol·L-1H2SO4溶液的含义是

。

(3)实验室中需要配制2mol·L-1的NaCl溶液250mL,用托盘天平称取的NaCl质量是

。

答案:(1)物质的量浓度(2)指1LH2SO4溶液中含有1molH2SO4

(3)29.3g

合作探究·释疑解惑探究任务1正确理解气体摩尔体积问题引领根据生活经验,我们知道:①50个乒乓球和100个乒乓球分别紧密堆积,后者所占空间大;②50个乒乓球和50个篮球分别紧密堆积,后者所占空间大;③50个乒乓球紧密堆积,50个乒乓球松散堆放,后者所占空间大。科学研究发现:构成物质的粒子间的距离如图所示(平面图):1.根据材料分析,物质体积大小的影响因素有哪些?提示:影响物质体积大小的因素有粒子的数目、粒子的大小、粒子间的距离。2.根据材料分析,当构成物质的粒子数目相同时,固体、液体、气体的体积分别主要由什么因素决定?提示:当构成物质的粒子数目相同时,固体、液体的体积主要由粒子的大小决定;气体的体积主要由粒子间的距离决定。归纳提升1.适用范围气体摩尔体积仅适用于气体,可以是单一气体,也可以是混合气体。如0.1molH2与0.2molO2的混合气体在标准状况下的体积为6.72L。2.标准状况下的气体摩尔体积(1)气体摩尔体积受温度和压强影响。温度越高,压强越小,气体摩尔体积越大。标准状况下,Vm=22.4L·mol-1,其含义是:在0℃和101kPa的条件下,1mol任何气体的体积都约为22.4L。(2)计算的一般模式:如图,先根据标准状况下气体的体积计算出气体的物质的量,然后再进一步计算气体的摩尔质量、分子数、质量、溶质的物质的量浓度等。(3)在做判断题时,若题目给出了体积,需要使用Vm=22.4L·mol-1,要做到“两看”:一看是否为标准状况,二看该物质在标准状况下是否为气体。若非标准状况,或标准状况下该物质不是气体则一般不用22.4L·mol-1进行求解。例如:陈述“标准状况下,22.4L水的物质的量为1mol”是错误的,因为标准状况下水不是气体,这里不能使用Vm=22.4L·mol-1。再如:陈述“通常状况下,5.6LN2的物质的量小于0.25mol”是正确的,这里尽管给出的不是标准状况,但是可用标准状况下的体积作比较。转换成标准状况下,N2的体积小于5.6L,用Vm=22.4L·mol-1计算出的物质的量小于0.25mol。典型例题【例题1】

设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是(

)A.在常温、常压下,11.2LN2含有的分子数是0.5NAB.标准状况下,18g水所占的体积约是22.4LC.32gO2在标准状况下的体积约是22.4LD.在同温、同压下,相同体积的任何气体所含的原子数相等答案:C解析:

【变式训练1】

下列说法中正确的是(

)A.1molO2和1molN2所占的体积相同,都约为22.4LB.标准状况下,CH4的气体摩尔体积约为22.4LC.标准状况下,18gH2O和58.5gNaCl所占的体积相同D.标准状况下,22.4LN2和N2O的混合气体中所含的N原子的物质的量为2mol答案:D解析:

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,水分子中含有3个原子。另外,气体的质量或物质的量与外界条件(温度、压强)无关。探究任务2关于物质的量浓度的简单计算问题引领下面是某位教师体检化验单中的部分结果:报告单中“单位”一栏写着“mmol·L-1”或“μmol·L-1”,这些单位都是物质的量浓度的单位。1.“5.42mmol·L-1”表示什么含义?提示:5.42

mmol·L-1表示1

L血液中含有5.42

mmol血糖。2.与质量分数相比,使用物质的量浓度具有哪些优点?提示:在科学实验和生产中,量取液体的体积比称其质量更方便,根据物质的量浓度能快速确定溶质的物质的量。归纳提升1.已知一定体积的溶液中溶质的量,计算物质的量浓度(1)已知溶质的质量。先根据溶质的摩尔质量求出溶质的物质的量,进而求出溶质的物质的量浓度。(2)已知溶液中某种粒子的数目。先求出该粒子的物质的量,进而求出该粒子的物质的量浓度。若要求溶质的物质的量浓度,要根据溶质的组成具体计算。例如:0.5LCaCl2溶液中含有6.02×1023个Cl-,则n(Cl-)=1mol,c(Cl-)=2mol·L-1,根据CaCl2~2Cl-,所以c(CaCl2)=1mol·L-1。2.标准状况下,一定体积的气体溶于水形成的溶液中,计算溶质的物质的量浓度(1)若已知溶液的体积。可根据标准状况下的气体摩尔体积计算出溶质的物质的量,进而求出溶质的物质的量浓度。(2)若已知溶液的密度。则要先分别求出溶质的物质的量和溶液的体积。溶液的体积可由溶液的质量和溶液的密度求出。3.溶液的稀释与混合守恒定律:同一溶质不同浓度的两溶液相混合,混合前后溶质的物质的量和质量都保持不变。

c1·V1+c2·V2=c(混)·V(混)。将浓溶液与水混合(即将浓溶液稀释)可看作是上述情况的一种特例:c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)。4.溶质的物质的量浓度与质量分数的关系推导:设含溶质B(摩尔质量为Mg·mol-1)的溶液体积为1L,溶液的密度为ρg·mL-1,溶质B的质量分数为w,则:溶质的质量mB=1000mL×ρg·mL-1×w=1000ρwg,典型例题【例题2】

将19.0gMgCl2溶于水配制成100mL溶液。(1)该溶液中MgCl2的物质的量浓度为

,溶液中Cl-的物质的量浓度为

。

(2)配制0.2mol·L-1的MgCl2溶液250mL,用量筒需量取该溶液的体积为

。

(3)向(2)中溶液中再通入一定量的HCl气体后,溶液中Cl-的物质的量浓度为0.6mol·L-1(假设溶液体积不变),则溶液中H+的物质的量浓度为

,通入HCl气体的体积(标准状况)为

。

答案:(1)2mol·L-1

4mol·L-1(2)25.0mL(3)0.2mol·L-1

1.12LMgCl2~2Cl-,c(Cl-)=

4

mol·L-1。(2)需量取溶液的体积:(3)根据电荷守恒定律,c(Cl-)=c(H+)+2c(Mg2+),c(H+)=0.6

mol·L-1-2×0.2

mol·L-1=0.2

mol·L-1,通入HCl的物质的量n(HCl)=n(H+)=0.2

mol·L-1×0.250

L=0.05

mol,标准状况下V(HCl)=0.05

mol×22.4

L·mol-1=1.12

L。(1)若遇到组成稍复杂的物质时,要根据物质的组成关系或电荷守恒进行求解。如例题中利用组成关系MgCl2~2Cl-进行计算。(2)应用稀释守恒定律c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)时,溶液的体积V不必换算为L,只要V(浓)和V(稀)单位相同即可。(3)在列电荷守恒定律的关系式时,不要遗漏离子所带电荷数,如例题中的Mg2+。【变式训练2】

在0.2L由NaCl、MgCl2、CaCl2组成的混合溶液中,部分离子浓度如图所示。回答下列问题:(1)该混合液中,NaCl的物质的量为

mol,溶质MgCl2的质量为

g。

(2)该混合液中CaCl2的物质的量为

mol,将该混合液加水稀释至体积为1L,稀释后溶液中Ca2+的物质的量浓度为

mol·L-1。答案:(1)0.2

9.5

(2)0.1

0.1解析:(1)n(NaCl)=1.0

mol·L-1×0.2

L=0.2

mol,n(MgCl2)=0.5

mol·L-1×0.2

L=0.1

mol,m(MgCl2)=0.1

mol×95

g·mol-1=9.5

g。(2)根据电荷守恒,c(Cl-)=c(Na+)+2c(Mg2+)+2c(Ca2+),3.0

mol·L-1=1.0

mol·L-1+2×0.5

mol·L-1+2×c(Ca2+),c(Ca2+)=0.5

mol·L-1,n(Ca2+)=0.5

mol·L-1×0.2

L=0.1

mol。课堂小结探究一气体摩尔体积及有关计算【问题探究】随着人们生活水平的提高,家用轿车已成为每个家庭的常用交通工具。汽车尾气的排放会给环境带来一定的影响,汽车尾气中含有CO、NO、NO2等有毒气体,因此汽车尾气是否达标是衡量汽车性能的重要指标之一。(1)标准状况下,1000L汽车尾气的物质的量约为多少?实际状况下排出1000L汽车尾气的物质的量也是这些吗?实际状况下排出1

000

L汽车尾气的温度高于25

℃,该温度下的气体摩尔体积大于22.4

L·mol-1,故物质的量小于44.6

mol。(2)与4.6gNO2中氧原子个数相等的CO气体在标准状况下的体积是多少?提示

4.6

g

NO2中氧原子的物质的量为

×2=0.2

mol,因此CO的物质的量为0.2

mol,在标准状况下的体积为0.2

mol×22.4

L·mol-1=4.48

L。(3)在汽车排气管中安装催化转换器,可将CO、NO转化为N2、CO2,反应的化学方程式为2NO+2CON2+2CO2。反应产物中N2和CO2的质量之比是多少?物质的量之比为多少?体积之比为多少?【深化拓展】标准状况下,气体各物理量的计算误区警示

(1)在气体分子个数、温度、压强一定时,气体体积的大小取决于气体分子间的平均距离,与分子种类无关。(2)气体摩尔体积只适用于气态物质且与气体种类无关,只要温度和压强一定,气体摩尔体积就一定。(3)同温同压下:任何气体的摩尔体积Vm都相同,但不一定等于22.4

L·mol-1。(4)不能混淆标准状况和常温常压,两者压强相同,但温度不同。因为温度升高气体分子之间的距离变大,所以常温常压下的气体摩尔体积比标准状况下的气体摩尔体积大。(5)气体摩尔体积不能理解为体积,体积的单位是L或m3,而气体摩尔体积的单位是L·mol-1或m3·

mol-1。【素能应用】典例1(2021海南三亚高一检测)下列说法中正确的是(

)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N原子的物质的量约为2mol答案

D解析

气体体积受温度、压强影响,A项未指明温度、压强;B项气体摩尔体积单位应为L·mol-1;C项标准状况下,水为非气态,不适用于气体摩尔体积;标准状况下,22.4

L混合气体中分子总物质的量为1

mol,N2和N2O每个分子都含有两个N原子,则混合气体中所含有的N原子的物质的量为2

mol,D正确。变式训练1(1)现有34g某气体,摩尔质量为17g·mol-1,则:①该气体的物质的量为

mol。

②该气体所含分子数为

NA。

③该气体在标准状况下的体积为

L。

(2)

gH2O中的氧原子数目与标准状况下22.4LCO2中的氧原子数目相同。

答案

(1)①2②2③44.8

(2)36解析

(1)该气体的物质的量为

=2

mol,所含分子数为2NA,在标准状况下的体积为22.4

L·mol-1×2

mol=44.8

L。(2)标准状况下22.4

L

CO2的物质的量是1

mol,所含氧原子的物质的量是2

mol,故含2

mol氧原子的水的物质的量是2

mol,即36

g。探究二阿伏加德罗定律及推论【问题探究】

1.同温同压下,1molO2和1molH2所含的分子个数是否相等?气体体积是否相等?提示

均相等。同温同压下,气体的物质的量之比等于气体分子个数之比,也等于气体体积之比。2.根据密度的计算公式,推断同温同压下,不同气体的密度之比与气体的摩尔质量有何关系。提示

同温同压下,气体的密度之