資源簡介

(共43張PPT)
第二章 海水中的重要元素
—鈉和氯
第三節 物質的量
課時2 氣體摩爾體積
學習目標
聯系宏觀物質的體積特點，通過對比探究，能從宏觀和微觀相結合的角度理解影響宏觀物質體積大小的主要因素和外部條件對氣體體積大小的影響
01
通過討論交流、對比歸納，增強理解和掌握氣體摩爾體積的概念，初步理解阿伏加德羅定律的內容
02
通過練習鞏固、歸納小結，能基于物質的量認識物質的組成及變化，建立物質的量、質量、摩爾體積之間計算的模型，熟悉阿伏加德羅定律的應用
03
我們在前面的學習中已經知道了兩個計算物質的量的公式：n=N/NA和n=m/M，如果已知某氣體的體積，能否直接應用上面的公式計算出某氣體的物質的量呢？顯然不能，因為既不知道氣體的分子數，也不知道氣體的質量。那么,氣體體積與物質的量之間有什么關系呢
質量(m)
微粒數(N)
物質的體積(V)
物質的量(n)
n=m/M
n=N/NA
01
物質的摩爾體積
相同條件下固體和液體的體積
相同條件下，1mol 固體或液體的體積一般各不相同
20°C 1 mol 固體的體積
20°C 1 mol 液體的體積
大鹿化學工作室
1mol下列氣體在 00C 1.01×105Pa 下的體積
名稱 狀態 密 度(g/L) 質量(g) 體積(L)
H2 氣體 0.0899 2.016
O2 氣體 1.429 32.00
CO2 氣體 1.965 44.01
N2 氣體 1.251 28.02
22.393
22.397
22.398
22.425
相同條件(00C 1.01×105Pa)下，1mol氣體的體積幾乎完全相同，都約為22.4L
為什么相同條件下，1mol不同固體和液體的體積不同，而1mol不同氣體的體積幾乎相同？物質的體積與什么因素有關？
觀察下面圖示，對比固態、液態和氣態物質的結構示意圖，思考影響固態、液態和氣態物質體積主要因素是什么？
【結論1】與粒子數有關:粒子數(N) 越多，體積越大
【結論2】與粒子大小有關:粒子直徑(d) 越大，體積越大
【結論3】與微粒間距有關:粒子間距(l) 越大，體積越大
氣體分子間距離
很大
固態
液態
氣態
固體物質
液體物質
固體液體粒子間的距離非常小
相同條件下，氣、液、固間距比較
決定物質體積大小的因素及阿伏加德羅定律
固體、液體物質粒子間間隔很小，在微粒數目相同的情況下，固體、液體的體積主要由粒子本身大小決定
粒子的數目
粒子的大小
粒子間的距離
決定
固體或液體
氣體物質分子間間隔遠大于分子本身大小，在微粒數目相同的情況下，氣體的體積主要由微粒間的距離大小決定，而分子間的平均距離受溫度和壓強的影響
決定
氣體
決定
物質
體積
大小
的因素
粒子數目相同物質的體積關系
同溫
同壓
粒子大小不同
粒子間的距離相同
體積不同
體積相同
不同固體或液體
不同氣體
相同的溫度和壓強下，粒子數相同的任何氣體都具有___________，也可以說，在相同的溫度和壓強下、相同體積的任何氣體都含有相同數目的粒子
阿伏加德羅定律
相同的溫度和壓強下，任何氣體粒子之間的距離可以看成是相等的
相同的體積
阿伏加德羅定律的內容
阿伏加德羅定律適用于任何氣體，包括混合氣體，不適用于非氣體
特別提示
同溫、同壓、同體積、同分子數，共同存在，相互制約，且“三同定一同”
【典例1】下列物質的體積約為22.4 L的是（ ） A．標準狀況下，1 mol H2O
B．20℃、101kPa時，36.5 g HCl C．常溫常壓下，16 g CH4
D．標準狀況下，1 mol O2
【解析】A項，標準狀況下水不是氣體，錯誤；B項，不是標準狀況下，體積不能計算，錯誤；C項，不是標準狀況下，體積不能計算，錯誤；D項，標準狀況下，體積為1×22.4 L·mol－1＝22.4 L，正確。
D
【典例2】同溫同壓下，兩種氣體的體積如果不相同，請你推測
其主要原因是(　　) A．氣體的分子大小不同
B．氣體的物質的量不同 C．氣體分子的化學性質不同
D．氣體分子間的平均距離不同
【解析】同溫同壓下，氣體的體積取決于其物質的量，物質的量不同，則其體積不同。
B
【典例3】關于物質的體積的說法正確的是（ ）
A．1mol固體或液體的體積主要決定于微粒間的距離
B．固體和液體的微粒間的空隙很小，因此不能被壓縮
C．氣態物質微粒間的距離較大，因此氣體體積決定于氣體分子間的距離
D．氣體的體積受溫度和壓強的影響較大，固體或液體的體積受溫度和壓
強的影響較小
【解析】固體和液體的體積主要決定于微粒的大小，A錯誤；固體和液體的空隙很小，不易被壓縮，不是不能被壓縮，B錯誤；氣體的體積決定于微粒數和微粒間的距離，C錯誤；氣體的體積受溫度和壓強的影響較大，因為分子間距離較大，固體或液體的體積受溫度和壓強的影響較小，因為分子間距離較小，D正確。
D
【典例4】下列關于決定物質體積的因素的說法不正確的是（ ）
A．物質的體積取決于粒子數目、粒子大小和粒子間距
B．相同條件下，粒子數相同的任何氣體都具有相同體積
C．同溫同壓下，1 mol任何物質所占有的體積均相同
D．等質量的H2，壓強越小、溫度越高，氣體所占體積越大
【解析】決定氣體體積大小的因素是粒子數目和粒子間距離，故A正確；相同條件下，粒子數相同的任何氣體，微粒平均距離相同，所以都具有相同體積，故B正確；決定固體體積大小的因素是粒子數和粒子的大小，同溫同壓下，1mol任何氣體所占有的體積均相同，故C錯誤；等質量的H2，物質的量相同，壓強越小、溫度越高，氣體所占體積越大，故D正確。
C
在科學研究或實際生產中，涉及氣態物質時，測量體積往往比稱量質量更方便。所以，氣體一般都是測量體積，而不是稱量質量。那么，氣體體積與物質的量之間有什么關系呢？
02
氣體的摩爾體積
閱讀教材P56-57頁內容，觀察圖2-22，思考什么是氣體的摩爾體積？影響氣體摩爾體積的因素是什么？
0℃ 101 kPa 0℃ 202 kPa 20℃ 101 kPa －10℃
202 kPa
H2 22.4
O2 22.4
HCl 22.4
【結論】在相同溫度和相同壓強下，1mol不同氣體的體積數值上相等。
11.2
24.0
10.8
10.8
10.8
24.0
24.0
11.2
11.2
氣體摩爾體積
單位物質的量的氣體所占的體積。
Vm
L·mol-1或m3·mol-1
溫度
壓強
定義：
符號：
單位：
表達式：
影響因素：
氣體所處的___________和___________。
Vm
＝
V
n
標準狀況下，1mol 任何氣體的體積都約是22.4L 。
Vm≈22.4 L/mol (標況下)
特例：
體積約占22.4 L
標準狀況下的氣體摩爾體積示意圖
22.4 L
(標準狀況)
6.02×1023個分子
0.282 m
STP 下氣體摩爾體積的要點
條件：
0 0C 1.01×105Pa(標準狀況 STP)
對象：任何氣體
物質的量：1mol
氣體摩爾體積
注意事項
26.88 L
(0.8mol+0.4mol)×22.4L·mol－1=26.88L
試計算：標準狀況下，0.8molH2和0.4molO2的混合氣的體積約為____________。
適用范圍：氣態物質，可以是單一氣體，也可是混合氣體，注意混合氣體之間不能發生反應
01
物質在標準狀況下為氣體，若不是氣體或非標準狀況均不能用22.4 L·mol－1進行計算
02
1 mol氣體在非標準狀況下的體積，可能是22.4 L，也可能不是22.4 L
03
②氣體的摩爾質量M＝Vm·ρ＝22.4ρ g·mol－1
總結：標準狀況下，與氣體摩爾體積有關的計算
氣體的體積
物質的量
①
摩爾質量
②
粒子數
③
質量
④
①氣體的物質的量n＝ mol
V
22.4
③氣體的分子數N＝n·NA＝
·NA
V
22.4
④氣體的質量m＝n·M＝
·M g
V
22.4
【典例1】關于物質的體積的說法正確的是（ ）
A．1mol固體或液體的體積主要決定于微粒間的距離
B．固體和液體的微粒間的空隙很小，因此不能被壓縮
C．氣態物質微粒間的距離較大，因此氣體體積決定于氣體分子間的距離
D．氣體的體積受溫度和壓強的影響較大，固體或液體的體積受溫度和壓
強的影響較小
【解析】固體和液體的體積主要決定于微粒的大小，A錯誤；固體和液體的空隙很小，不易被壓縮，不是不能被壓縮，B錯誤；氣體的體積決定于微粒數和微粒間的距離，C錯誤；氣體的體積受溫度和壓強的影響較大，因為分子間距離較大，固體或液體的體積受溫度和壓強的影響較小，因為分子間距離較小，D正確。
D
【典例2】下列關于氣體摩爾體積的幾種說法正確的是（ ）
A．22.4 L任何氣體的物質的量均為1 mol
B．非標準狀況下，1 mol氣體的體積不可能是22.4 L
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
標準狀況下的體積約為22.4 L
D．同溫同壓下，相同體積的任何氣體單質所含分子數和原子數都相同
【解析】A項，通常在標準狀況下，22.4 L任何氣體的物質的量為1 mol，錯誤；B項，非標準狀況下，1 mol氣體的體積也可能是22.4 L，錯誤；C項，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準狀況下的體積約為(0.1 mol＋0.2 mol＋0.3 mol＋0.4 mol)×22.4 L·mol－1＝22.4 L，正確；D項，在同溫同壓下，相同體積的任何氣體單質所含分子數相同，但原子數不一定相同，錯誤。
C
阿伏加德羅定律的推論及應用
阿伏加德羅定律內容
相同的溫度和壓強下，相同體積的任何氣體都含相同數目的粒子(相同物質的量)
理想氣體狀態方程
若T=273K(0℃) P=1.01×105Pa (標準狀況) n=1mol R=8.314
PV=nRT
R=8.314Pa·m3·mol-1·K-1
則 V=
1mol任何氣體只有在標準狀況下其體積才約是22.4L嗎？
例如：1mol任何氣體在常溫下(25℃)，1.106×105Pa壓強時
不是；
阿伏加德羅定律的推論及應用
相同條件 結論
語言敘述 公式
同溫同壓 同溫同壓下，體積之比等于物質的量之比，等于分子數之比
同溫同體積 同溫同體積下，壓強之比等于物質的量之比，等于分子數之比
同溫同壓 同溫同壓下，密度之比等于摩爾質量之比
同溫同壓同體積 同溫同壓下，體積相同的氣體，其質量與摩爾質量成正比
理想氣體狀態方程發展史
可能是第一個有關物質狀態的方程表達。1662年，這位著名的愛爾蘭物理學家、化學家羅伯特·波義耳利用一端封閉、管內裝有氣體的J形管進行了一些列實驗。
1787年，法國物理學家雅克·查理發現氧氣、氮氣、氫氣、二氧化碳和其他氣體，當溫度升高80開爾文(熱力學溫標)、其他條件一致時，氣體膨脹的體積相等。
1801年由約翰·道爾頓所觀察得到的。在任何容器內的氣體混合物中，如果各組分之間不發生化學反應，則每一種氣體都均勻地分布在整個容器內，它所產生的壓強和它單獨占有整個容器時所產生的壓強相同。
又稱理想氣體狀態方程，是1834年法國物理學家埃米里·克拉珀龍綜合波義耳和查里的發現得到的一個方程。
玻意耳－馬略特定律(1662)
查理-呂薩克定律(1787)
道爾頓分壓定律(1801)
理想氣體定律(1834)
范德華方程(1873)
1873年，荷蘭物理學家范德華給出了有限體積被連續分子充滿情況下的物態方程。他的這一新公式改革了對于物態方程的研究。
【典例1】下列敘述正確的是(　　)
A．同溫同壓下，相同體積的物質，其物質的量必然相等
B．任何條件下，等物質的量的氧氣和一氧化碳所含的分子數必然相等
C．1 L一氧化碳氣體一定比1 L氧氣的質量小
D．同溫同壓下，等體積的物質所含的分子數一定相等
【解析】只有氣體物質才符合阿伏加德羅定律——在同溫同壓下，具有相同體積的氣體的物質的量相等；具有相同物質的量的兩種由分子構成的物質具有相同的分子數；因溫度、壓強不能確定， 1 L 一氧化碳和1 L氧氣的物質的量大小不能確定，二者的質量大小無法比較。
B
【典例2】在體積相同的兩個密閉容器中分別充滿C2H4、C3H6氣體，當
這兩個容器內溫度和氣體密度相等時，下列說法正確的是（ ）
A．兩種氣體的壓強是P(C2H4)＜P(C3H6) B．C2H4比C3H6的質量小
C．兩種氣體的分子數目相等 D．兩種氣體的氫原子數目相等
【解析】C2H4和C3H6的體積相同，密度相等，則C2H4和C3H6的質量相等；C2H4、C3H6的摩爾質量依次為28 g·mol－1、42 g·mol－1，等質量的C2H4和C3H6的物質的量之比為3:2。A項，同溫同壓下，壓強之比等于物質的量比，P(C2H4)∶P(C3H6)＝3:2，故P(C2H4)＞P(C3H6)，錯誤；B項，由上分析，兩氣體的質量相等，錯誤；C項，兩氣體的分子數為3∶2，分子數不相等，錯誤；D項，兩氣體的分子數目之比為3:2；所含氫原子數之比為(3×4):(2×6)＝1:1，即所含氫原子數目相等，正確。
D
【典例3】判斷下列說法的正誤，正確的劃“√”，錯誤的劃“×”
(1)標準狀況下，1 mol任何氣體的體積都約是22.4 L ( )
(2)同溫同壓下，1 mol(含有相同的粒子數)任何氣體的體積相同 ( )
(3)同溫同壓下，相同體積的任何氣體含有相同數目的分子數 ( )
(4)標準狀況下，16 g氧氣與2 g氫氣的體積比是1∶2 ( )
√
√
√
√
03
課堂總結
氣體摩爾體積
阿伏伽德羅定律：相同的溫度和壓強下，相同體積的任何氣體都含相同數目的粒子(相同物質的量)
定義：單位物質的量的氣體所占的體積
關系式：V=n×Vm
適用對象：氣體
標準狀況：0 0C 1.01×105Pa
04
課堂檢測
【典例1】現有下列四種因素：①溫度和壓強、②所含微粒數、③微
粒本身大小、④微粒間的距離，其中對氣體物質體積有顯著影響的
是（ ）
A．②③④ B．①②④ C．①③④ D．①②③④
【解析】決定物質體積大小的因素有微粒數目、微粒的大小、微粒之間的距離三個因素，而氣體微粒間的距離遠大于氣體微粒的大小，則體積取決于微粒之間的距離。①溫度和壓強對微粒間的距離影響較大，①正確；②所含微粒數越多，體積越大，②正確；③微粒本身大小遠小于氣體間的距離，微粒本身大小對體積幾乎無影響，③錯誤；④微粒間的距離越遠，體積越大，④正確。
B
【典例2】下列敘述正確的是(　　)
A．一定溫度、壓強下，氣體體積由其分子的大小決定
B．一定溫度、壓強下，氣體體積由氣體的物質的量的多少決定
C．氣體摩爾體積是指1 mol 任何氣體所占的體積為22.4 L
D．不同的氣體，若體積不等，則它們所含的分子數一定不相等
B
【解析】一定溫度和一定壓強下，氣體的體積由分子數多少決定，故A項錯誤；氣體摩爾體積是指1 mol 任何氣體在一定溫度和壓強下所占的體積，22.4 L是標準狀況下的體積，故C項錯誤；對于不同的氣體，若氣體體積不等，則它們所含的分子數有可能相等，故D項錯誤。
【典例3】下列有關氣體所占體積的說法中正確的是（ ）
A．1mol任何氣體的體積都是22.4L
B．1molH2的質量是1g，它所占的體積是22.4L
C．在標準狀況下，1mol任何氣體所占的體積都約為22.4L/mol
D．在標準狀況下，1mol任何氣體所占的體積都約為22.4L
D
【解析】A．沒有指明標準狀況，A項錯誤；B．1molH2的質量是2g，標準狀況下的體積是22.4L，B項錯誤；C．標準狀況下，1mol任何氣體所占的體積都約為22.4L，注意體積單位是“L”，而不是“L/mol”，C項錯誤，D．根據C的分析可知，D項正確；故選D。
【典例4】下列說法正確的是（ ）
A．硫酸、磷酸的摩爾質量均為98g
B．20℃、1.0×105Pa時，同體積的O2與CO2含有相同的分子數
C．標準狀況下，16gO2與24g Mg所占的體積相同
D．當1mol氣態物質的體積為22.4L時，該氣體一定處于標準狀況
B
【解析】摩爾質量的單位為g/mol，故A錯誤；同溫、同壓、同體積的氣體物質的量相同，分子數相同，20℃、1.0×105Pa，同體積的O2與CO2含有相同的分子數，故B正確；16g氧氣物質的量為0.5mol，24gMg的物質的量是1mol，但Mg是固體，24gMg的體積小于16gO2，故C錯誤；依據PV=nRT分析，壓強和溫度同倍數增大，1mol氣態物質的體積也可以為22.4L，不一定處于標準狀況，故D錯誤。
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