資源簡介

1.3 第2課時(shí)　氣體摩爾體積
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上理解氣體摩爾體積的概念及相關(guān)計(jì)算。
2.理解決定物質(zhì)體積的因素及其體積差異的原因。
3.通過氣體摩爾體積的學(xué)習(xí),培養(yǎng)探究反應(yīng)或問題實(shí)質(zhì)的意識(shí)。
4.通過分析物質(zhì)體積大小的影響因素,加強(qiáng)對(duì)宏觀與微觀的聯(lián)系,培養(yǎng)對(duì)抽象問題的分析、歸納、推理和總結(jié)的能力。
【自主預(yù)習(xí)】
1.影響物質(zhì)體積的影響因素
結(jié)論:
(1)在相同條件下,粒子數(shù)相同的不同固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)的體積　　　　。
(2)在同溫同壓條件下,粒子數(shù)相同的任何氣體的體積都　　　　　　。
2.氣體摩爾體積
3.阿伏加德羅定律
內(nèi)容:同溫同壓下,相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的粒子。
【參考答案】1.固　液　氣　(1)不相同　(2)相同
2.物質(zhì)的量　體積　Vm　L· mol-1　Vm=　0 ℃
101 kPa　22.4 L·mol-1　溫度　壓強(qiáng)
【效果檢測】
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)。
(1)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol O2與1 mol H2O的體積相同。 (　　)
(2)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol氣體的體積約是22.4 L,在非標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol氣體的體積則一定不是22.4 L。 (　　)
(3)同溫同壓下,等體積的兩種氣體單質(zhì)一定具有相同的原子數(shù)。 (　　)
(4)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,氫氣的氣體摩爾體積為22.4 L。 (　　)
(5)同溫同體積條件下,等質(zhì)量的SO2和O2對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)之比為1∶2。 (　　)
(6)在相同條件下,相同物質(zhì)的量的CO、N2的混合氣體與O2的分子個(gè)數(shù)相同,原子個(gè)數(shù)也相同。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√
2.32 g O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是多少 含有氧原子多少個(gè)
【答案】22.4 L;2NA。
3.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 L N2含有多少個(gè)氮?dú)夥肿?質(zhì)量是多少克
【答案】NA;28 g。
【合作探究】
任務(wù)1：氣體摩爾體積
情境導(dǎo)入　
1.氣球在擠壓下體積容易變小,而鉛球在擠壓下體積很難發(fā)生變化,那么,決定物質(zhì)體積大小的因素有哪些
2.固體、液體、氣體微觀粒子示意圖:
3.標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體摩爾體積示意圖如下:
問題生成
1.對(duì)比固體和液體的微觀粒子示意圖,想一想:
(1)影響固體和液體物質(zhì)體積的主要因素是什么 為什么
(2)氣體的體積主要取決于哪些因素 為什么
【答案】(1)固體和液體的體積主要與粒子的大小和數(shù)目有關(guān),因?yàn)楣腆w和液體粒子間的間距很小,可以忽略不計(jì)。
(2)決定氣體體積的主要因素是粒子數(shù)目和粒子間距。因?yàn)闅怏w分子間的間距很大,氣體粒子的大小可以忽略不計(jì)。
2.(1)如何改變粒子之間的距離
(2)描述氣體體積要注意哪些問題
(3)在相同的溫度和壓強(qiáng)下,相同體積的任何氣體的分子數(shù)是否相同 為什么
【答案】(1)升高(降低)溫度或減小(增大)壓強(qiáng)可以增大(減小)粒子間的距離。
(2)氣體的體積與溫度、壓強(qiáng)有關(guān),描述氣體的體積時(shí)要指明溫度和壓強(qiáng)。
(3)相同。因?yàn)橄嗤臏囟群蛪簭?qiáng)下,氣體分子間的間距相同。
3.若1 mol某氣體的體積為22.4 L,則該氣體所處的狀況一定是標(biāo)準(zhǔn)狀況嗎 為什么
【答案】不一定。氣體體積受溫度和壓強(qiáng)的影響,因此1 mol氣體體積為22.4 L時(shí)的狀態(tài)可以是溫度高于0 ℃、壓強(qiáng)高于101 kPa或溫度低于0 ℃、壓強(qiáng)低于101 kPa。
4.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol任何物質(zhì)的體積都約為22.4 L嗎
【答案】不是。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol氣體的體積約為22.4 L,而1 mol固體或液體的體積均不是22.4 L。
5.氣體摩爾體積的適用范圍是氣體,是否必須為純凈的氣體
【答案】不是。氣體摩爾體積的適用范圍是氣體,可以是單一氣體,也可以是混合氣體,但混合氣體中氣體之間不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如標(biāo)準(zhǔn)狀況下,0.2 mol H2和0.8 mol O2組成的混合氣體的體積約為22.4 L。
【核心歸納】
1.氣體摩爾體積
(1)對(duì)于氣體來說,在常溫常壓下,分子之間的平均距離比分子直徑大得多,因此一定量的氣體體積的大小主要取決于氣體分子之間的平均距離。
(2)在相同的溫度和壓強(qiáng)下,1 mol任何氣體含有的分子數(shù)都相同,分子之間的平均距離也近似相等,所以它們的體積基本相同。
(3)氣體摩爾體積的適用范圍是氣體?？梢允菃我粴怏w,也可為相互之間不反應(yīng)的混合氣體。
(4)使用22.4 L·mol-1時(shí)的注意事項(xiàng)
①條件:必須為標(biāo)準(zhǔn)狀況。
②物質(zhì)狀態(tài):必須為氣態(tài)。如水、酒精、四氯化碳等物質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下不是氣體。
③數(shù)值:22.4 L·mol-1是近似值。
(5)氣體都是由分子構(gòu)成的,因此氣體的物質(zhì)的量指代的是氣體分子的物質(zhì)的量,而不是其構(gòu)成原子的物質(zhì)的量。注意分析分子的構(gòu)成,如Ar是單原子分子,O2是雙原子分子,O3是三原子分子。
2.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體摩爾體積進(jìn)行的有關(guān)計(jì)算
①氣體的物質(zhì)的量n=。
②氣體的密度ρ===。
③氣體的分子數(shù)N=n·NA=·NA。
④氣體的質(zhì)量m=n·M=·M。
3.求解氣體摩爾質(zhì)量“五”方法
(1)根據(jù)物質(zhì)的質(zhì)量(m)和物質(zhì)的量(n):M=。
(2)根據(jù)一定質(zhì)量(m)的物質(zhì)中微粒數(shù)目(N)和阿伏加德羅常數(shù)(NA):M=NA·。
(3)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的密度ρ: M=ρ×22.4 g·mol-1。
(4)根據(jù)同溫同壓下氣體的相對(duì)密度(D=):=D。
(5)對(duì)于混合氣體,求其平均摩爾質(zhì)量,上述計(jì)算式仍然成立;還可以用下式計(jì)算:M=M1×a%+M2×b%+M3×c%……a%、b%、c%指混合物中各成分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(或體積分?jǐn)?shù))。
【典型例題】
【例1】下列關(guān)于氣體摩爾體積的說法正確的是(　　)。
A.22.4 L任何氣體的物質(zhì)的量均為1 mol
B.非標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol任何氣體不可能占有22.4 L體積
C.0.1 mol H2、0.2 mol O2、0.3 mol N2和0.4 mol CO2組成的混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為22.4 L
D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol CO和1 mol CO2的體積之比為1∶2
【答案】C
【解析】標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 L任何氣體的物質(zhì)的量均為1 mol,A項(xiàng)錯(cuò)誤;非標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol任何氣體的體積也可能是22.4 L,B項(xiàng)錯(cuò)誤;0.1 mol H2、0.2 mol O2、0.3 mol N2和0.4 mol CO2組成的混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為(0.1 mol+0.2 mol+0.3 mol+0.4 mol)×22.4 L·mol-1=22.4 L,C項(xiàng)正確;標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol CO和1 mol CO2的體積之比為1∶1,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
【例2】下列說法正確的是(　　)。
A.1 mol任何氣體的氣體摩爾體積都約為22.4 L·mol-1
B.20 ℃、1.0×105 Pa時(shí),同體積的O2與CO2含有相同的分子數(shù)
C.當(dāng)1 mol氣態(tài)物質(zhì)的體積為22.4 L時(shí),該氣體一定處于標(biāo)準(zhǔn)狀況下
D.2 mol氣體的體積約為44.8 L
【答案】B
【解析】A項(xiàng),沒有給出氣體所處的溫度和壓強(qiáng),標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體摩爾體積約為22.4 L·mol-1,錯(cuò)誤;B項(xiàng),根據(jù)阿伏加德羅定律,同溫同壓下,同體積的任何氣體都含有相同的分子數(shù),正確;C項(xiàng),1 mol氣態(tài)物質(zhì)在非標(biāo)準(zhǔn)狀況下,體積也有可能等于22.4 L,錯(cuò)誤;D項(xiàng),沒有給出氣體所處的溫度和壓強(qiáng),無法計(jì)算,錯(cuò)誤。
任務(wù)2：阿伏加德羅定律及其推論(知識(shí)拓展)
情境導(dǎo)入　某同學(xué)在元旦晚會(huì)上表演的化學(xué)節(jié)目為猜氣球——他先在實(shí)驗(yàn)室中用等質(zhì)量的CH4、CO2、O2、SO2分別吹出四個(gè)氣球,然后在晚會(huì)的現(xiàn)場讓同學(xué)猜測氣球分別是用哪種氣體吹起的。
問題生成
1.哪個(gè)氣球里的氣體為CH4 理由是什么
【答案】D;同溫同壓條件下,相同質(zhì)量的氣體,體積與摩爾質(zhì)量成反比,即摩爾質(zhì)量越大,氣體的體積越小。
2.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,等質(zhì)量的CH4、CO2、O2、SO2分別吹出的四個(gè)氣球,體積由大到小的順序如何
【答案】CH4、CO2、O2、SO2的摩爾質(zhì)量分別為16 g·mol-1、44 g·mol-1、32 g·mol-1、64 g·mol-1,故標(biāo)準(zhǔn)狀況下,等質(zhì)量的CH4、CO2、O2、SO2的體積大小為CH4>O2>CO2>SO2。
3.如果將標(biāo)準(zhǔn)狀況改成同溫同壓的條件,第(1)和(2)問的答案有變化嗎
【答案】沒有。
4.如果沒有指明等質(zhì)量的四種氣體所處的溫度和壓強(qiáng),你能確定它們的體積大小關(guān)系嗎
【答案】不能。
【核心歸納】
阿伏加德羅定律的推論
相同條件 結(jié)論
公式 語言敘述
同溫同壓 == 同溫同壓下,任何氣體的體積之比等于分子數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比
同溫同壓同體積 = 同溫同壓下,同體積的任何氣體的質(zhì)量之比等于摩爾質(zhì)量之比
同溫同壓同質(zhì)量 = 同溫同壓下,相同質(zhì)量的任何氣體的體積之比等于摩爾質(zhì)量的反比
同溫同壓 = 同溫同壓下,任何氣體的密度之比等于摩爾質(zhì)量之比
同溫同體積 == 同溫同體積下,氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比等于分子數(shù)之比
注意:阿伏加德羅定律的推論可根據(jù)公式pV=nRT進(jìn)行推導(dǎo),其中:p為壓強(qiáng)(單位Pa),V為體積(單位L),n為物質(zhì)的量(單位mol),R為常數(shù),T為絕對(duì)溫度(單位K)。
【典型例題】
【例3】同溫同壓下,質(zhì)量忽略不計(jì)的A和B兩氣球,分別充入X氣體和Y氣體,且充氣后兩氣球的體積相同。若相同條件下,A氣球在CO中靜止不動(dòng),B氣球在O2中上浮。下列敘述正確的是(　　)。
A.X氣體的摩爾質(zhì)量比Y氣體的摩爾質(zhì)量大
B.X可能是N2,Y可能是CH4
C.X氣體的密度小于Y氣體的密度
D.充氣后A氣球的質(zhì)量比B氣球的質(zhì)量大
【答案】B
【解析】同溫同壓下,氣體的密度之比等于其摩爾質(zhì)量之比。A氣球在CO中靜止不動(dòng),說明X氣體與CO的密度相等,摩爾質(zhì)量也相等,B氣球在氧氣中上浮,說明Y氣體的密度小于氧氣,摩爾質(zhì)量也小于氧氣;X氣體與Y氣體的摩爾質(zhì)量無法比較,A項(xiàng)錯(cuò)誤;X可能是N2,Y可能是CH4,B項(xiàng)正確;X氣體與Y氣體的密度無法比較,C項(xiàng)錯(cuò)誤;充氣后A氣球的質(zhì)量與B氣球的質(zhì)量無法比較,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
【例4】下列敘述正確的是(　　)。
①標(biāo)準(zhǔn)狀況下,0.2 mol任何物質(zhì)的體積均為4.48 L
②若1 mol氣體的體積為22.4 L,則它一定處于標(biāo)準(zhǔn)狀況下
③標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 L HCl和1 L H2O的物質(zhì)的量相同
④標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 g H2和14 g N2的體積相同
⑤28 g CO的體積為22.4 L
⑥兩種物質(zhì)的物質(zhì)的量相同,則它們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積也相同
⑦在同溫同體積時(shí),氣體的物質(zhì)的量越大,壓強(qiáng)越大
⑧同溫同壓下,氣體的密度與氣體的相對(duì)分子質(zhì)量成正比
A.①②③④ B.②③⑥⑦⑧
C.④⑦⑧ D.⑤⑥⑦⑧
【答案】C
【解析】①標(biāo)準(zhǔn)狀況下,0.2 mol任何氣體物質(zhì)的體積均為4.48 L,但液體和固體不是,錯(cuò)誤;②溫度、壓強(qiáng)影響氣體摩爾體積,若1 mol氣體的體積為22.4 L,則它可能處于標(biāo)準(zhǔn)狀況下,也可能不是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,錯(cuò)誤;③標(biāo)準(zhǔn)狀況下,HCl為氣體,而H2O不是氣體,二者體積相等,它們物質(zhì)的量不相等,錯(cuò)誤;④1 g H2的物質(zhì)的量為0.5 mol,14 g N2的物質(zhì)的量為0.5 mol,二者物質(zhì)的量相等,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,二者體積相等,正確;⑤28 g CO為1 mol,但不一定處于標(biāo)準(zhǔn)狀況下,CO的體積不一定為22.4 L,錯(cuò)誤;⑥標(biāo)準(zhǔn)狀況下,兩種物質(zhì)不一定都是氣體,它們物質(zhì)的量相等,體積不一定相等,錯(cuò)誤;⑦同溫同體積時(shí),氣體壓強(qiáng)與物質(zhì)的量成正比,則氣體的物質(zhì)的量越大,壓強(qiáng)越大,正確;⑧同溫同壓下,氣體的密度之比等于摩爾質(zhì)量之比,也等于相對(duì)分子質(zhì)量之比,即氣體的密度與氣體的相對(duì)分子質(zhì)量成正比,正確。
方法技巧：正確理解阿伏加德羅定律的應(yīng)用
(1)阿伏加德羅定律的適用對(duì)象是氣體(單一氣體或混合氣體),不適用于液體或固體。
(2)“三同”定“一同”。同溫、同壓、同體積和同分子數(shù),四“同”共同存在,相互制約,只要有三“同”成立,則另一“同”就必定成立。
(3)“二同”定比例。溫度、壓強(qiáng)、氣體體積、氣體物質(zhì)的量,若兩個(gè)量相同,則另兩個(gè)量成正比或反比。
(4)氣體摩爾體積是阿伏加德羅定律的一個(gè)特例。
【隨堂檢測】
1.同溫同壓下,兩種氣體的體積不同,其主要原因是(　　)。
A.氣體的分子大小不同
B.氣體分子間的間距不同
C.氣體的物質(zhì)的量不同
D.氣體的質(zhì)量不同
【答案】C
【解析】同溫同壓下,氣體分子之間的距離相等,而分子本身的大小又遠(yuǎn)小于氣體分子之間的距離,故體積不同的主要原因是氣體的物質(zhì)的量不同。
2.等質(zhì)量的下列物質(zhì)在常溫常壓下體積最大的是(　　)。
A.濃硫酸 B.CO2 C.鐵粉 D.水
【答案】B
【解析】等質(zhì)量的四種物質(zhì)在常溫常壓下,只有CO2為氣體,其體積最大。
3.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列敘述正確的是(　　)。
A.64 g SO2含有的硫原子數(shù)為2NA
B.NA個(gè)氧氣分子和NA個(gè)氫氣分子的質(zhì)量之比為16∶1
C.28 g氮?dú)馑脑訑?shù)目為NA
D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 L H2O中含有 NA個(gè)水分子
【答案】B
4.(1)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,0.5 mol H2占有的體積約為　　　　L。
(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,44.8 L H2的質(zhì)量約為　　　　g。
(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,3.01×1023個(gè)氧氣分子所占的體積約為　　　　L。
(4)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,33.6 L氧氣所含的氧氣分子數(shù)約為　　　　個(gè)。
(5)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,16 g氧氣和42 g N2的混合氣體的體積為　　　　L。
【答案】(1)11.2　(2)4　(3)11.2　(4)9.03×1023
(5)44.8
【解析】(1)V=0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L。
(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下44.8 L H2的物質(zhì)的量約為=2 mol,m(H2)=2 mol×2 g·mol-1=4 g。
(3)n(O2)==0.5 mol,V(O2)=0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L。
(4)n(O2)==1.5 mol,N=1.5 mol×6.02×1023 mol-1=9.03×1023。
(5)n(O2)==0.5 mol,n(N2)==1.5 mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下混合氣體的體積為(0.5+1.5) mol×22.4 L·mol-1=44.8 L。
2

展開更多......

收起↑