化学人教版 (新课标)第二节 化学计量在实验中的应用教学设计

课时2　气体摩尔体积

目标与素养：1.了解气体摩尔体积及其单位。(宏观辨识)2.了解阿伏加德罗定律及应用。(宏观辨识与模型认知)3.掌握V、n、Vm之间的换算与计算。(证据推理)

一、决定物质体积大小的因素

1．物质体积大小的影响因素

结论：

(1)在同温同压条件下，粒子数相同的不同固态或液态物质的体积不相同。

(2)在同温同压条件下，粒子数相同的任何气体的体积都相同。

2．阿伏加德罗定律

同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。

微点拨：①决定气体粒子间距离的因素是温度和压强，温度越高，压强越小，粒子间距离越大。②气体粒子间间距远大于粒子大小，而固、液体粒子间间距很小，但大小差别较大。

二、气体摩尔体积

1．概念：单位物质的量的气体所占的体积，符号为Vm，常用的单位：L·mol－1或L/mol。

2．表达式：气体摩尔体积＝，即Vm＝。

3．影响因素：气体摩尔体积的数值取决于气体所处的温度和压强。温度越高，体积越大；压强越大，体积越小。

4．标准状况下，气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1，常温常压下，Vm≈24.5 L·mol－1。

　标准状况下，1 mol O2与1 mol CO2和CO混合气体的体积均约是22.4 L吗？

提示：均是。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)一定温度、压强下，气体体积主要是由其分子的数目决定的。  (　　)

(2)在常温常压下，1 mol Fe与1 mol H2O的体积相同。 (　　)

(3)在标准状况下，1 mol H2O和1 mol H2的体积均为22.4 L。

  (　　)

(4)气体的摩尔体积为22.4 L/mol时的状况一定为标准状况。

  (　　)

[答案]　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×

2．下列说法正确的是   (　　)

A．1 mol任何气体的体积都是22.4 L

B．在标准状况下，某气体的体积为22.4 L，则该气体的物质的量为1 mol，所含的分子数目约为6.02×1023

C．当温度高于0 ℃时，一定量任何气体的体积都大于 22.4 L

D．当压强大于101 kPa时，1 mol任何气体的体积都小于22.4 L

[答案]　B

3．在标准状况下，2.24 L气体的质量为3.2 g，则气体的物质的量为        ，气体的相对分子质量为        。

[答案]　0.1 mol　32

1.标准状况下的气体摩尔体积

(1)1个条件：必须为标准状况。非标准状况下，1 mol气体的体积不一定是22.4 L。因此在使用气体摩尔体积时，一定要看清气体所处的状态。

(2)1种状态：必须为气体。如水、酒精、CCl4等物质在标准状况下不是气体。

(3)2个数据：“1 mol”“约22.4”。

2．气体摩尔体积的适用范围

气体摩尔体积的适用范围是气体，可以是单一气体，也可以是混合气体，如0.2 mol H2与0.8 mol O2的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L。

模型认知——气体摩尔体积计算思路

①气体的物质的量n＝。

②气体的密度ρ＝＝＝。

③气体的分子数N＝n·NA＝·NA。

④气体的质量m＝n·M＝·M。

【典例】　下列说法正确的是(　　)

A．在常温常压下，11.2 L N2含有的分子数为0.5NA

B．标准状况下，22.4 L H2和O2的混合气体所含分子数为NA

C．标准状况下，18 g H2O的体积是22.4 L

D．1 mol SO2的体积是22.4 L

[思维建模]　解答关于气体摩尔体积正误判断的思路如下：

B　[常温常压下的气体摩尔体积大于22.4 L·mol－1，N2分子数小于0.5NA，A错误；标准状况下，1 mol任何气体的体积都约为22.4 L，其分子数为NA，B正确；标准状况下，H2O为液体，C错误；未指明标准状况，D错误。]

[借题发挥]　(1)A选项改为“在常温常压下，14 g N2含有的分子数为0.5NA”，是否正确？

(2)B选项中标准状况下，22.4 L H2和O2的混合气体所含的原子数为多少？

[答案]　(1)提示：正确。因为14 g N2的物质的量为0.5 mol，因此分子数为0.5NA。

(2)提示：2NA。因为H2和O2均为双原子分子，因此1 mol气体中含有2 mol原子。

1．下列说法中正确的是(　　)

A．1 mol O2和1 mol N2所占的体积约为22.4 L

B．标准状况下，H2的气体摩尔体积约为22.4 L

C．在标准状况下，1 mol H2和1 mol H2O所占的体积都约为22.4 L

D．在标准状况下，22.4 L由N2、N2O组成的混合气体中所含有的氮原子的物质的量约为2 mol

D　[A项，未指明标准状况；B项，气体摩尔体积的单位是L/ mol；C项，标准状况下，H2O为非气态。]

2．(1)标准状况下，44.8 L H2的质量约为         g。

(2)标准状况下，3.01×1023个氧气分子所占的体积约为        L。

(3)标准状况下，16 g氧气和42 g N2的混合气体的体积约为         L。

(4)标准状况下，X2的密度为1.429 g/L，则X2的摩尔质量为        。

[解析]　(1)44.8 L H2的物质的量为＝2 mol，m(H2)＝2 mol×2 g·mol－1＝4 g。

(2)n(O2)＝＝0.5 mol，

V(O2)＝0.5 mol×22.4 L·mol－1＝11.2 L。

(3)n(O2)＝＝0.5 mol，

n(N2)＝＝1.5 mol，故混合气体的体积约为(0.5＋1.5) mol×22.4 L·mol－1＝44.8 L。

(4)M＝ρ标×22.4 L/mol≈32 g/mol。

[答案]　(1)4　(2)11.2　(3)44.8　(4)32 g/mol

1.阿伏加德罗定律

(1)内容：同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。

(2)适用范围：任何气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。

(3)“三同定一同”规律：同温、同压、同体积、同分子数中只要有“三同”则必有第“四同”。

2．阿伏加德罗定律的推论

3．在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体，当这两个容器内温度和气体密度相等时，下列说法正确的是(　　)

A．两种气体的压强相等

B．O2比O3的质量小

C．两种气体的分子数目相等

D．两种气体的氧原子数目相等

D　[氧气和臭氧等温度、等体积、等密度时，其质量一定相等；因二者的摩尔质量不相等，其物质的量一定不相等，压强不相等，分子数目不相等，但含有的氧原子数目相等。]

4．同温同压下，等质量的SO2和CO2相比较，下列叙述正确的是(　　)

A．密度比为16∶11　　　　B．分子个数比为16∶11

C．体积比为1∶1   D．氧原子个数比为1∶1

A　[ρ(SO2)∶ρ(CO2)＝64∶44＝16∶11；

N(SO2)∶N(CO2)＝n(SO2)∶n(CO2)＝∶＝11∶16；

V(SO2)∶V(CO2)＝n(SO2)∶n(CO2)＝11∶16；N(O)∶N(O′)＝n(SO2)∶n(CO2)＝11∶16。]

1．同温同压下，两种气体的体积如果不相同，请你推测其主要原因是(　　)

A．气体的分子大小不同

B．气体的物质的量不同

C．气体分子的化学性质不同

D．气体分子间的平均距离不同

B　[同温同压下，决定气体体积的是气体分子数(物质的量)，与分子大小无关。]

2．下列说法正确的是 (　　)

A．22.4 L任何气体的物质的量均为1 mol

B．在标准状况下，0.2 mol H2和0.8 mol CO2组成的混合气体的体积约为22.4 L

C．标准状况下，1 mol任何物质的体积必定是22.4 L

D．22.4 L CO2和18 g H2O所含的分子数相等

B　[A项、D项，未指明标准状况；C项，物质不一定是气体。]

3．设NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是(　　)

A．常温常压下，71 g Cl2中含有的Cl2分子数目为NA

B．标准状况下，22.4 L CCl4中含有的碳原子数目为NA

C．标准状况下，22.4 L CO2和O2组成的混合气体中，含氧原子数为2NA

D．2.1 g O2和2.7 g O3的混合气体所含氧原子数为0.3NA

B　[标准状况下CCl4为液体，不适用22.4 L·mol－1。]

4．在同温同压下，A容器中盛有H2，B容器中盛有NH3，若使它们所含的原子总数相等，则两个容器的体积之比是(　　)

A．2∶1　　　 B．1∶2　　　

C．2∶3　   D．1∶3

A　[同温同压下，两种气体的体积之比等于物质的量之比。根据题意：n(H2)×2＝n(NH3)×4，则V(H2)×2＝V(NH3)×4，故V(H2)∶V(NH3)＝2∶1。]

5．对一定量气体体积的探究。

已知1 mol气体在不同条件下的体积： 

(1)从上表分析得出的结论：

①1 mol任何气体，在标准状况下的体积都约为        。

②1 mol的气体，在不同的条件下，体积        (填“一定”“一定不”或“不一定”)相等。    

(2)理论依据：相同条件下，1 mol任何气体的体积几乎相等，原因是

①                                                       ，

②                                                       。

(3)应用：在标准状况下，4 g O2的体积为多少L？(写出计算过程)。

[解析]　(1)从表中的数据可以看出：1 mol任何气体在标准状况下，体积都约为22.4 L；1 mol气体，在不同条件下，体积不一定相同。

(2)因为在相同的温度和压强下，任何气体分子间的平均距离几乎相同且1 mol气体的分子数目也相同，所以在相同条件下，1 mol任何气体的体积几乎相等。

(3)4 g O2的物质的量n(O2)＝＝0.125 mol。在标准状况下的体积为0.125 mol×22.4 L·mol－1＝2.8 L。

[答案]　(1)①22.4 L　②不一定

(2)①气体分子数目相等　②相同条件下，气体分子间的平均距离几乎相等

(3)V(O2)＝n×22.4 L·mol－1＝×22.4 L·mol－1＝×22.4 L·mol－1＝2.8 L