2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第二章海水中的重要元素-鈉和氯3第2課時氣體摩爾體積學(xué)案新人教版必修1

PAGE9-第2課時氣體摩爾體積學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1．探究1mol不同狀態(tài)物質(zhì)體積大小的確定因素，形成氣體摩爾體積的概念。2．由公式n＝eq\f(V,Vm)逐步建立氣體體積與氣體物質(zhì)的量的換算關(guān)系。1．通過對“氣體摩爾體積”的學(xué)習(xí)，逐步培育宏觀辨識和微觀探析實(shí)力。2．通過對“Vm”的應(yīng)用，逐步形成證據(jù)推理與模型認(rèn)知的思維習(xí)慣。新課情境呈現(xiàn)為什么1mol不同固體或液體物質(zhì)的體積各不相同，而1mol任何氣體的體積在相同條件下近似相等？讓我們走進(jìn)教材，學(xué)習(xí)氣體摩爾體積。課前素能奠基學(xué)問回顧1．物質(zhì)的三種聚集狀態(tài)是__氣態(tài)__、__液態(tài)__和__固態(tài)__。在測量其量的多少時，固體易測其質(zhì)量，__液體__和__氣體__易測其體積。2．肯定物質(zhì)的量的氣體的體積大小主要與__溫度__、__壓強(qiáng)__等因素有關(guān)。新知預(yù)習(xí)一、確定物質(zhì)體積的因素1．影響物質(zhì)體積的三個因素：2．不同物質(zhì)體積的確定因素：依據(jù)影響物質(zhì)體積的因素填空(填1中序號)物質(zhì)狀態(tài)粒子間的距離確定體積的因素同溫、同壓、同微粒數(shù)物質(zhì)的體積固體很小__a、b____不同__液體較小__不同__氣體很大__a、c____相同__點(diǎn)撥：(1)在粒子數(shù)目相同的狀況下，因?yàn)榱Ｗ哟笮〔煌?，所以固體或液體的體積各不相同。(2)同溫同壓下，任何氣體粒子之間的距離可以看成是相等的。二、氣體摩爾體積1．氣體摩爾體積：(1)定義：單位__物質(zhì)的量__的氣體所占的體積。(2)符號及單位：符號是__Vm__，單位是__L·mol－1__。(3)表達(dá)式：__Vm＝eq\f(V,n)__。(4)影響因素：溫度越高，氣體摩爾體積__越大__，壓強(qiáng)越大，氣體摩爾體積__越小__。2．特例：標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積——22.4L·mol－1。一個條件一個對象兩個數(shù)據(jù)__標(biāo)準(zhǔn)狀況__只限于__氣體__“1mol”“__22.4__L”點(diǎn)撥：標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積為22.4L·mol－1，其中22.4是近似值，非精確值。三、阿伏加德羅定律1．含義：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。2．適用范圍：只適用于__氣體__，可以是單一氣體也可以是混合氣體。預(yù)習(xí)自測1．推斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)肯定溫度、壓強(qiáng)下，氣體體積由其分子的大小和數(shù)目確定(×)(2)固態(tài)物質(zhì)和液態(tài)物質(zhì)的體積確定于粒子大小和粒子數(shù)目(√)(3)1mol任何氣體的體積均約為22.4L(×)(4)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1mol水的體積約為22.4L(×)(5)同溫同壓下，1molO2的體積與1molCO和CO2混合氣體的體積相同(√)2．如圖兩瓶體積相等的氣體，在同溫、同壓時瓶內(nèi)氣體的關(guān)系肯定正確的是(B)A．所含原子數(shù)相等 B．所含分子數(shù)相等C．氣體質(zhì)量相等 D．所含碳原子數(shù)相等解析：同溫、同壓下，氣體摩爾體積相等，體積相等的氣體，其物質(zhì)的量相等。依據(jù)N＝nNA知，其分子數(shù)之比等于其物質(zhì)的量之比，所以其分子數(shù)相等，每個分子中原子個數(shù)不等，所以其原子總數(shù)不等，A錯誤，B正確；依據(jù)m＝nM知，物質(zhì)的量相等時，其質(zhì)量之比等于摩爾質(zhì)量之比，二者摩爾質(zhì)量不肯定相等，所以其質(zhì)量不肯定相等，C錯誤；依據(jù)A知，其分子數(shù)相等，但其碳原子總數(shù)不相等，D錯誤。3．相同物質(zhì)的量的各固體或液體的體積并不相同，其主要緣由是(A)A．微粒大小不同 B．微粒質(zhì)量不同C．微粒間距離不同 D．微粒間作用力不同解析：固體、液體物質(zhì)體積的大小主要由微粒的數(shù)目和微粒的大小確定，而本題中所給各物質(zhì)的物質(zhì)的量相同，即微粒數(shù)相同，所以其體積由微粒大小確定。4．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，下列物質(zhì)所占體積最大的是(D)A．196gH2SO4 B．1molCO2C．44.8LHCl D．6gH2解析：標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氣體的物質(zhì)的量最多時，體積最大。A項(xiàng)為液體，體積最小；B項(xiàng)，CO2氣體的物質(zhì)的量為1mol；C項(xiàng)，HCl氣體的物質(zhì)的量為2mol；D項(xiàng)，H2的物質(zhì)的量為3mol，所占體積最大。5．下列說法中正確的是(C)A．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1mol水的體積是22.4LB．1mol任何氣體體積均為22.4LC．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，0.3molN2和0.7molO2混合氣體的總體積約為22.4LD．通常狀況下，1molN2的體積約為22.4L解析：應(yīng)用22.4L·mol－1時，要留意①標(biāo)準(zhǔn)狀況下，②氣體(可以是混合氣體)，③1mol。A項(xiàng)，水為液體；B項(xiàng)，沒有指明所處的狀況；C項(xiàng)，氣體的總物質(zhì)的量為1mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.4L；D項(xiàng)，通常狀況下，1molN2的體積大于22.4L。6．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，33.6LCO2的質(zhì)量是(A)A．66g B．88gC．22g D．無法確定解析：標(biāo)準(zhǔn)狀況下，33.6LCO2的物質(zhì)的量為eq\f(33.6L,22.4L·mol－1)＝1.5mol，則其質(zhì)量為1.5mol×44g·mol－1＝66g。課堂素能探究氣體摩爾體積的理解和應(yīng)用學(xué)問點(diǎn)問題探究：1.運(yùn)用氣體體積時，為什么肯定要標(biāo)明溫度和壓強(qiáng)？2．在非標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氣體摩爾體積肯定不是22.4L·mol－1嗎？探究提示：1.當(dāng)氣體分子數(shù)肯定時，確定其體積的因素就是氣體分子間的距離。溫度上升，分子運(yùn)動速率加快，分子間距離變大。壓強(qiáng)增大，分子間距離變小。所以，溫度和壓強(qiáng)對氣體分子間距離影響很大，故運(yùn)用氣體體積時，肯定要說明氣體所處的溫度和壓強(qiáng)。2．不肯定。氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積是22.4L·mol－1，上升溫度，體積增大；增大壓強(qiáng)，體積減小，所以，在溫度和壓強(qiáng)適當(dāng)?shù)臓顩r下，氣體摩爾體積也可能為22.4L·mol－1。學(xué)問歸納總結(jié)：1．氣體摩爾體積的正確理解：eq\x(條件)—標(biāo)準(zhǔn)狀況，即0℃、101kPa|eq\x(標(biāo)準(zhǔn))—1mol，即分子數(shù)為6.02×1023|eq\x(對象)—?dú)怏w，可為單一氣體，也可為混合氣體|eq\x(數(shù)值)—約為22.4L，非精確值2．依據(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＝eq\f(VL,22.4L·mol－1)②氣體的摩爾質(zhì)量M＝eq\f(m,n)＝eq\f(ρV,\f(V,22.4L·mol－1))＝22.4ρ(ρ的單位是g·L－1)③氣體的分子數(shù)N＝n·NA＝eq\f(VL,22.4L·mol－1)·NA·mol－1④氣體的質(zhì)量m＝n·M＝eq\f(VL,22.4L·mol－1)·Mg·mol－1點(diǎn)撥：運(yùn)用Vm＝22.4L·mol－1進(jìn)行計(jì)算的兩個易錯點(diǎn)(1)忽視物質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的狀態(tài)是否為氣態(tài)，如標(biāo)準(zhǔn)狀況下水不是氣態(tài)，不能用Vm計(jì)算水的體積。(2)忽視氣體所處的狀態(tài)是否是標(biāo)準(zhǔn)狀況，如25℃、101kPa下1molH2的體積不是22.4L。典例1下列說法正確的是(D)A．1molO2和1molN2所占的體積都約為22.4LB．H2的氣體摩爾體積約為22.4LC．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1molH2和1molFe所占的體積都約為22.4LD．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4L由N2、N2O組成的混合氣體中所含有氮原子的物質(zhì)的量約為2mol解析：A項(xiàng)，沒有明確溫度和壓強(qiáng)，無法確定氣體的體積；B項(xiàng)，氣體摩爾體積的單位不是“L”，而是“L·mol－1”，另外未指明氣體的溫度和壓強(qiáng)，22.4L這個數(shù)值也是無意義的；C項(xiàng)，F(xiàn)e是固態(tài)物質(zhì)，1molFe所占的體積不為22.4L；D項(xiàng)，該氣體的物質(zhì)的量為1mol，再結(jié)合N2、N2O的分子構(gòu)成可知，氮原子的物質(zhì)的量約為2mol。〔變式訓(xùn)練1〕下列說法中正確的是(D)A．32gO2占有的體積約為22.4LB．22.4LN2含阿伏加德羅常數(shù)個氮分子C．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4L水的質(zhì)量約為18gD．22g二氧化碳與標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2LHCl含有相同的分子數(shù)解析：A、B項(xiàng)都沒有指明是否是標(biāo)準(zhǔn)狀況，因而是錯誤的；C項(xiàng)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下水不是氣態(tài)；D項(xiàng)中22gCO2的物質(zhì)的量與標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2LHCl的物質(zhì)的量均為0.5mol，所含分子數(shù)也相等。學(xué)問點(diǎn)二阿伏加德羅定律及推論問題探究：1.同溫、同壓下，體積相同的H2、O2、H2和O2的混合氣體中所含分子數(shù)是否相同？2．相同體積的甲、乙兩個容器，甲中盛放1mol氮?dú)?，乙中盛?mol氮?dú)猓瑒t在相同溫度下，甲、乙兩容器中壓強(qiáng)之比是多少？3．1mol氮?dú)夂?mol氧氣的體積肯定相同嗎？探究提示：1.相同。因同溫、同壓下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子。2．1∶2。同溫同體積時，氣體的壓強(qiáng)與其物質(zhì)的量成正比，故甲、乙兩容器中壓強(qiáng)之比是1∶2。3．不肯定。因?yàn)椴豢隙ㄔ谙嗤瑮l件(同溫同壓)下。學(xué)問歸納總結(jié)：1．阿伏加德羅定律：(1)含義：同溫同壓下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子。(2)適用范圍：任何氣體，可以是單一氣體，也可以是混合氣體。(3)“三同定一同”規(guī)律：同溫、同壓、同體積、同分子數(shù)中只要有“三同”則必有第“四同”。2．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eq\f(V1,V2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(N1,N2)同溫同壓下，體積比等于物質(zhì)的量之比，等于分子數(shù)之比同溫同容eq\f(p1,p2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(N1,N2)同溫同容下，壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量之比，等于分子數(shù)之比同溫同壓eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(M1,M2)同溫同壓下，密度比等于摩爾質(zhì)量之比同溫同壓同體積eq\f(m1,m2)＝eq\f(M1,M2)同溫同壓下，體積相同的氣體，其摩爾質(zhì)量與質(zhì)量成正比典例2下列各組中兩種氣體的分子數(shù)肯定相等的是(D)A．同質(zhì)量、同體積的O2和N2B．同質(zhì)量、密度不等的N2和CO2C．同體積、不同密度的CO和N2D．同溫、同壓、同體積的N2和SO2解析：氧氣和氮?dú)獾南鄬Ψ肿淤|(zhì)量不相等，同質(zhì)量、同體積的O2和N2所含分子數(shù)肯定不相等，A錯誤；N2和CO2相對分子質(zhì)量不相等，同質(zhì)量、密度不等的N2和CO2所含分子數(shù)肯定不相等，B錯誤；同體積、不同密度的CO和N2質(zhì)量不相等，而它們摩爾質(zhì)量相等，故分子數(shù)不相等，C錯誤；依據(jù)阿伏加德羅定律，同溫、同壓、同體積的氣體所含分子數(shù)肯定相等，因此同溫、同壓、同體積的N2和SO2所含分子數(shù)肯定相等，D正確?！沧兪接?xùn)練2〕下列敘述不正確的是(A)A．同溫同壓下，1molH2和1molH2O具有相同的體積B．同溫同壓下，同體積的O2和H2物質(zhì)的量相同C．同溫同壓下，O2和H2的密度之比為16∶1D．同溫同壓下，同體積的兩個容器，一個盛有NO，另一個盛有N2和O2，兩容器內(nèi)的氣體肯定具有相同的分子總數(shù)解析：同溫同壓下，H2和H2O不肯定都為氣體，體積不肯定相同，A錯誤；依據(jù)阿伏加德羅定律：同溫、同壓、同體積的氣體，分子數(shù)相等，其物質(zhì)的量也相等，B正確；同溫同壓下，O2和H2的密度之比等于其摩爾質(zhì)量之比，即32g·mol－1∶2g·mol－1＝16∶1，C正確；阿伏加德羅定律適用于單一氣體，也適用于混合氣體，故D正確。名師博客呈現(xiàn)阿伏加德羅常數(shù)與阿伏加德羅定律1．阿伏加德羅常數(shù)物質(zhì)的量(n)、阿伏加德羅常數(shù)(NA)與微粒數(shù)(N)之間的關(guān)系為n＝eq\f(N,NA)。要正確理解阿伏加德羅常數(shù)與6.02×1023mol－1的關(guān)系。同時留意阿伏加德羅常數(shù)的衡量標(biāo)準(zhǔn)是0.012kg12C中所含有的碳原子數(shù)，并非其他碳原子。2．阿伏加德羅定律同溫、同壓下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子。它適用于任何氣體(純凈氣體或混合氣體)。在該定律中，“四同”即同溫、同壓、同體積和同分子數(shù)，若有其中的“三同”成立，必定有另“一同”成立，由此可得出以下推論：(1)同溫、同壓下，氣體的體積之比等于氣體的物質(zhì)的量之比。(2)同溫、同壓下，氣體的密度之比等于氣體的摩爾質(zhì)量(或相對分子質(zhì)量)之比。(3)同溫、同體積下，氣體的壓強(qiáng)之比等于氣體的物質(zhì)的量(或分子數(shù))之比。(4)同溫、同壓下，同體積任何氣體的質(zhì)量之比等于其摩爾質(zhì)量(或相對分子質(zhì)量)之比。(5)同溫、同壓下，同質(zhì)量任何氣體的體積之比等于其摩爾質(zhì)量(或相對分子質(zhì)量)的倒數(shù)之比。〔即時訓(xùn)練〕同溫同壓下，甲、乙兩容器分別盛有甲烷(CH4)和氧氣(O2)，已知它們所含原子數(shù)相同，則甲、乙兩容器的體積比為(A)A．2∶5 B．5∶2C．2∶1 D．1∶1解析：因CH4和O2分子中原子個數(shù)比為5∶2，若二者所含原子數(shù)相同，則二者物質(zhì)的量之比為2∶5，則在同溫同壓下，甲、乙兩容器的體積之比為2∶5。課堂達(dá)標(biāo)驗(yàn)收1．某溫度下，測得某醫(yī)用鋼瓶中有22.4LO2，下列敘述正確的是(D)A．它的質(zhì)量是32gB．約含有6.02×1023個O2分子C．含有2molOD．紅熱的鐵絲可在其中猛烈燃燒解析：因未指明22.4LO2所處的狀況，故無法計(jì)算其物質(zhì)的量，也就無法確定其微粒數(shù)和質(zhì)量，故A、B、C都不正確。2．常溫常壓下，用等質(zhì)量的CH4、CO2、O2、SO2四種氣體分別吹出四個氣球，其中氣體為CH4的是(D)解析：質(zhì)量相等時，物質(zhì)的量與摩爾質(zhì)量成反比。所以，等質(zhì)量的CH4、CO2、O2、SO2，物質(zhì)的量關(guān)系為SO2<CO2<O2<CH4，即甲烷(CH4)所占的體積最大。3．下列說法不正確的是(C)A．22.4L任何氣體的物質(zhì)的量不肯定是1molB．0.1molH2、0.2molO2、0.3molN2和0.4molCO2組成的混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為22.4LC．非標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1mol任何氣體的體積必定不是22.4LD．任何狀況下1molCO2和18gH2O所含的分子數(shù)和原子數(shù)都相等解析：A項(xiàng)，沒有指明氣體所處狀況，22.4L任何氣體的物質(zhì)的量不能確定，正確；B項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氣體的體積僅與氣體的物質(zhì)的量有關(guān)，與單一氣體還是混合氣體無關(guān)，只要符合物質(zhì)的量為1mol，體積就約為22.4L，正確；C項(xiàng)，氣體在非標(biāo)準(zhǔn)狀況下，只要溫度和壓強(qiáng)適當(dāng)，1mol氣體的體積也可能為22.4L，錯誤；D項(xiàng)，18gH2O在任何狀況下的物質(zhì)的量都是1mol，它與1molCO2所含的分子和原子的物質(zhì)的量都相等。4．下列條件下，兩瓶氣體所含的原子數(shù)肯定相等的是(A)A．同質(zhì)量、不同密度的N2和COB．同溫度、同體積的H2和N2C．同體積、不同密度的NO2和CO2D．同壓強(qiáng)、同體積的N2O和CO2解析：同質(zhì)量、相對分子質(zhì)量相同，則物質(zhì)的量相同，N2和CO都是雙原子分子，所以原子的物質(zhì)的量也相同，則含有的原子數(shù)目相等，A正確；同溫度、同體積下，影響氣體分子數(shù)目的因素還有壓強(qiáng)，若二者所處壓強(qiáng)相同，則含有相同的分子數(shù)目，都是雙原子分子，含有相同的原子數(shù)目，若所處壓強(qiáng)不同，含有的原子數(shù)目肯定不相同，B錯誤；同體積，溫度無法確定，物質(zhì)的量無法確定，兩瓶氣體所含的原子數(shù)無法確定，C錯誤；同壓強(qiáng)、同體積下，影響氣體分子數(shù)目的因素還有溫度，若二者所處溫度相同，則含有相同的分子數(shù)目，每個分子都含有3個原子，含有相同的原子數(shù)目，若所處溫度不同，含有的原子數(shù)目肯定不相同，D錯誤。5．同溫同壓下，等質(zhì)量的SO2和CO2相比較，下列敘述正確的是(A)A．密度比為16∶11 B．分子個數(shù)比為16∶11C．體積比為1∶1 D．氧原子個數(shù)比為1∶1解析：設(shè)兩種物質(zhì)的質(zhì)量都為1g，則SO2和CO2的物質(zhì)的量之比為eq\f(1g,64g·mol－1)∶eq\f(1g,44g·mol－1)＝11∶16。同溫同壓下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，則SO2和CO2的體積之比為11∶16，故密度之比為eq\f(1,11)∶eq\f(1,16)＝16∶11，A正確，C錯誤；依據(jù)N＝nNA可知，氣體的物質(zhì)的量之比等于分子數(shù)目之比，則比值為11∶16，B錯誤；SO2和CO2的物質(zhì)的量之比為11∶16，氧原子個數(shù)比為(2×11)∶(2×16)＝11∶16，D錯誤。6．同溫同壓下，同體積的氨氣(NH3)和硫化氫(H2S)氣體的質(zhì)量比為__1∶2__；同溫同壓下，氨氣和硫化氫氣體的密度比為__1∶2__。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，0.01mol某氣體的質(zhì)量為0.44g，則該氣體的密度為__1.96__(保留兩位小數(shù))g·L－1。解析：依據(jù)阿伏加德羅定律，同溫、同壓、同體積的氣體，物質(zhì)的量相同，m＝nM，故質(zhì)量之比等于摩爾質(zhì)量之比，即eq\f(17,34)＝eq\f(1,2)；同溫同壓下，eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(M1,M2)，即eq\f(17,34)＝eq\f(1,2)；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，0.01mol某氣體的體積為0.01