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第二章 海水中的重要元素——鈉和氯
2019人教版必修一
第三節(jié) 物質(zhì)的量
第二課時 氣體摩爾體積
核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)
1.由決定物質(zhì)體積大小的三個因素出發(fā),討論1 mol不同狀態(tài)物質(zhì)體積大小的決定因素,形成氣體摩爾體積的概念,培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析能力。
2.由公式 逐步建立氣體體積與氣體物質(zhì)的量間的換算關(guān)系,熟練掌握22.4 L·mol-1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。
3.初步了解阿伏加德羅定律及簡單推論,并能將該推論應(yīng)用于有關(guān)氣體的體積、壓強、物質(zhì)的量間的關(guān)系判斷或計算。
問題1：
如何取6.02×1023個Fe原子？
如何取6.02×1023個乙醇分子？
如何取6.02×1023個氫氣分子？
m=N/NA×M=56g
乙醇密度：0.79g.cm-3
m=46g
V=46g/0.79g.cm-3=58.2CM3
m=2g
第二課時 氣體摩爾體積
第二課時 氣體摩爾體積
問題2：研究粒子數(shù)與氣體體積的關(guān)系
思路一：氣體總體積÷每個H2體積
思路二：
×ρ
÷M
×NA
粒子數(shù)
體積
質(zhì)量
物質(zhì)的量
已知：每個H2分子體積1.18×10-30L,密度0.089g.L-1
在0℃、101KPa下，22.4LH2含有的H2分子數(shù)是多少？
思路一：22.4÷1.18×10-30=1.90×1031
思路二：
×0.089g/L
÷2g/mol
×NA
6.02×1023
22.4L
1.994g
1mol
已知：每個H2分子體積1.18×10-30L,密度0.089g.L-1
0℃、101KPa下，22.4LH2含有的H2分子數(shù)
問題2：研究粒子數(shù)與氣體體積的關(guān)系
問題3：為什么不能用一個氫氣分子體積來計算氫氣分子個數(shù)？
氣體分子本身大小與分子間距離相比可以忽略不計
問題4：0℃、101KPa下，1mol不同氣體的體積是多少？
物質(zhì) 密度(g/L) 質(zhì)量(g) 摩爾 質(zhì)量(g/mol) 分 子 數(shù) 物質(zhì)的量(n) 體積(L)
O2
CO2
1
6.02×1023
32
32
1.429
22.4
1
44
6.02×1023
44
1.965
22.4
物質(zhì) 狀態(tài) 密度 體積
Fe 固體 7.8 g/mL 7.2 mL
Al 固體 2.7 g/mL 10 mL
H2O 液體 1 g/mL 18 mL
H2SO4 液體 1.83 g/mL 53.6 mL
O2 氣體 1.43 g/mL 22.4 L
CO2 氣體 1.97g/mL 22.4 L
1mol固體、液體物質(zhì)的體積
相同條件下，1mol不同固體或液體物質(zhì)的體積是不同的。
相同條件下，1mol不同氣體的體積是相同的。
問題5：決定物質(zhì)體積大小的因素有哪些？
相同大小，
相同距離
粒子的數(shù)目
問題5：決定物質(zhì)體積大小的因素有哪些？
相同粒子數(shù)目，相同距離
粒子的大小
問題5：決定物質(zhì)體積大小的因素有哪些？
相同粒子數(shù)目，相同大小
粒子之間的距離
同種物質(zhì)在三種不同狀態(tài)下的形態(tài)
固體
液體
氣體
粒子間距離變大
固體與液體粒子間距離有何特點？
固態(tài)微粒間距很小
液態(tài)微粒間距很小
100℃
18 g H2O (氣態(tài))
(體積擴大1 700倍)
氣體分子間的平均距離要比固體和液體中粒子之間的平均距離_______
通常狀況時
18 g H2O
大得多
氣體體積與分子間距關(guān)系
氣體的體積與_____________有關(guān)！
分子間的距離
氣體體積與分子大小關(guān)系
氣體的體積與__________無關(guān)！
分子大小
物質(zhì)體積的影響因素
物質(zhì)體積
粒子的數(shù)目
粒子間的距離
粒子的大小
固體、液體的體積
氣體的體積
當(dāng)溫度升高，氣體分子間距離變大，氣體體積變大。
分子間的平均距離受哪些條件影響？
物質(zhì)體積的影響因素
當(dāng)壓強增大，氣體分子間距離變小，氣體體積變小。
物質(zhì)體積的影響因素
分子間的平均距離受哪些條件影響？
氣體分子間的平均距離與分子大小無關(guān)，與溫度、壓強有關(guān)。
氣體摩爾體積
常用單位：L/mol (L·mol-1)
Vm=
V
n
公式：
符號：Vm
氣體摩爾體積：
單位物質(zhì)的量氣體所占的體積。
在同溫同壓下，任何粒子間的距離可看成是相等的，所以，粒子數(shù)相同的任何氣體，在同溫同壓下具有相同的體積
標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積示意圖
22.4L
(標(biāo)準(zhǔn)狀況）
6.02×1023
分子
特例：標(biāo)準(zhǔn)狀況下： Vm=22.4L/mol
條件：
對象：
物質(zhì)的量：
數(shù)值：
要點
標(biāo)準(zhǔn)狀況
1mol
約為22.4L/mol
任何氣體
（包括混合氣體）
溫度（0℃、273K）．
壓強（101KPa、1.01×105Pa)
氣體摩爾體積
不同溫度、壓強下的氣體摩爾體積
物質(zhì) 氣體摩爾體積(L/mol) 0℃ 101kpa 25℃ 101kpa 0℃ 202kpa
H2 22.4 24.5 11.2
O2 22.4 24.5 11.2
CO2 22.4 24.5 11.2
氣體摩爾體積
物質(zhì) 氣體摩爾體積(L/mol) 0℃ 101kpa 25℃ 101kpa 0℃ 202kpa 273℃ 202kpa
H2 22.4 24.5 11.2 22.4
O2 22.4 24.5 11.2 22.4
CO2 22.4 24.5 11.2 22.4
氣體摩爾體積
問題6： Vm是否只在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是22.4L/mol？
非標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氣體摩爾體積也可以是
1.請判斷正誤,并進行解釋說明
（1）標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1 mol任何物質(zhì)的體積都約為22.4 L。
（2） 1 mol氣體的體積約為22.4 L。
錯誤，物質(zhì)應(yīng)是氣體
錯誤，未指明條件——標(biāo)準(zhǔn)狀況
氣體摩爾體積
（3）標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1 mol的O2和N2混合氣(任意比)，其體積約為22.4 L。
正確，氣體體積與分子種類無關(guān)
（4）22.4 L氣體所含分子數(shù)一定大于11.2 L氣體所含的分子數(shù)。
錯誤，未指明氣體體積是否在相同溫度和壓強下測定
（5）任何條件下，氣體摩爾體積都是22.4 L。
錯誤，未指明溫度和壓強；氣體摩爾體積的單位是L/mol
氣體摩爾體積
氣體摩爾體積
使用“22.4 L·mol－1”要“三看”(1)看所處條件：必須為標(biāo)準(zhǔn)狀況。非標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1 mol氣體的體積不一定是22.4 L。(2)看物質(zhì)狀態(tài)：必須為氣態(tài)。如標(biāo)準(zhǔn)狀況下水、酒精、四氯化碳等為非氣體物質(zhì)。(3)看數(shù)值單位：單位是L·mol－1，而不是L；數(shù)值“22.4”為近似值。
2. 請計算并回答以下問題(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。
（1）33.6 L H2的物質(zhì)的量是多少
V =n×Vm=0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L
（2）16 g O2的體積是多少？
n =V/Vm=33.6 L/(22.4 L·mol-1)=1.5 mol
n =m/M =16 g/(32 g·mol-1)=0.5 mol
氣體摩爾體積
（3）44.8 L N2中含有的N2分子數(shù)是多少？
n =V/Vm=44.8 L/22.4 (L·mol-1) =2 mol
N =n×NA=2 mol×6.02×1023 mol-1=1.204×1024
四
要素
同溫同壓
對象
狀況
定量
數(shù)值
特殊狀況——標(biāo)準(zhǔn)狀況
同溫同壓下
氣體(純凈物或混合物)
0 ℃、1.01×105
氣體分子間距離相等
氣體體積由氣體分子數(shù)目來決定
任何狀況下任何氣體均存在一個Vm
標(biāo)準(zhǔn)狀況下，Vm＝
氣體摩爾體積四要素
小結(jié)
具有相同的分子數(shù)
四同定律
同溫同壓下，
同體積的任何氣體，
對象
條件
結(jié)論
三同
知識拓展：阿佛加德羅定律及其推論
正確理解與應(yīng)用阿佛加德羅定律：
① 同溫、同壓下氣體物質(zhì)的量越大，所含分子數(shù)越多，所占體積也越大。
② 在同溫、同壓下任何氣體體積之比等于物質(zhì)的量之比， 等于分子個數(shù)之比。
知識拓展：阿佛加德羅定律及其推論
例1：在一定溫度下和壓強下，1體積X2（氣）跟3體積Y2（氣）化合生成2體積氣體化合物，則該化合物的分子式是（ ）
A．XY3 B．XY C．X3Y D．X2Y3
A
知識拓展：阿佛加德羅定律及其推論
例2：下列幾種氣體中，在同溫同壓下，等質(zhì)量時所占體積最大的是（ ）
A．CO B．O2 C．CO2 D．H2
D
知識拓展：阿佛加德羅定律及其推論
計算相對分子質(zhì)量的方法
（2）已知標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的密度（ρ）求解：
M= 22 .4L/mol ×ρg/L
（1）由摩爾質(zhì)量公式求解：M=m/n
（4）混合氣體的平均式量：M（混）= m（總）/ n（總）
（3）由氣體的相對密度求解（略）
M=m總÷n總=(M1n1+M2n2+…+Mini) ÷n總 =M1n1/n總+M2n2/n總+…+Mini/n總
=M1V1/V總+M2V2/V總+…+MiVi/V總
M=M1a1+M2a2+…+Miai
a1、a2、…、ai各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)。
1、標(biāo)準(zhǔn)狀況下某氣體的密度為2.56g/L，則該氣體的相對分子質(zhì)量是__________
2、空氣中氮氣氧氣氬氣的體積分?jǐn)?shù)分別為78％、21％、1％，則空氣的平均相對分子質(zhì)量為_____
3、在一定條件校氣體A可發(fā)生如下反應(yīng)：
2A（氣體）=B（氣體）+3C（氣體）
若在相同條件下所得混合氣體對氫氣的相對密度為4.25，則A的相對分子質(zhì)量為____
M=p22.4=2.56g/L×22.4L/mol
M=M1a1+M2a2+…+Miai=28×78％+32×21％+40×1％
M(混)=D×M(H2)=4.25×2g/mol=8.5g/mol
由方程式可知2molA生成4mol混合氣體，
結(jié)合M(混)可知2molA生成4mol×8.5g/mol=34g的混合氣體
由質(zhì)量守恒定律知1molA的質(zhì)量為17g即M(A)=17g/mol
計算相對分子質(zhì)量的方法

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