高中化学必修一 专题2.3.2气体摩尔体积

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第二章  海水中的重要元素——钠和氯第三节 物质的量第2课时  气体摩尔体积 （1）知道气体摩尔体积的含义，能够利用物质的量、气体摩尔体积、在标准状况下气体的体积三者之间的关系，进行简单计算。（2）了解阿伏加德罗定律及其推论，能够运用阿伏加德罗定律解决简单问题。  【内容分析】物质的量是国际单位制中的7个基本物理量之一，属于重要的基本概念。以物质的量概念为基础，可以得出摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等一些在化学中有重要应用的概念。因此，物质的量被广泛地应用于工业、农业、医疗及科学研究中。物质的量及其相关概念的建构，可以引导学生进一步从定量的角度研究物质间所发生的化学反应，有助于学生深入理解宏观物质与微观粒子之间的联系。本节包含三部分内容，按照知识的内在联系，这三部分内容是不可分割的整体。第一部分着重介绍物质的量及其单位、摩尔质量，通过列举事实，让学生知道宏观物质与微观粒子之间存在一定的联系。第二部分介绍气体摩尔体积，通过"思考与讨论"栏目，引导学生分析影响气体体积大小的因素。【教学重点和难点】重点∶气体摩尔体积的概念;建构以物质的量为中心的转化关系，感受宏观与微观相结合的思想。难点∶阿伏加德罗定律及其推论。 【教学流程】【新课引入，提出问题】在科学研究或实际生产中,涉及气态物质时,测量体积往往比称量质量更方便。所以,气体一般都是测量体积,而不是称量质量。那么,气体体积与物质的量之间有什么关系呢?【学习任务一】影响物质体积大小的因素【思考与讨论】课本P52在一定条件下,1mol不同物质的体积如下表所示。观察并分析表中的数据,你能得出哪些结论?与同学讨论。  【结论】（1）相同条件下（同温同压），1mol（粒子数相同）不同液体或固体体积不相同。（2）相同条件下（同温同压），1mol（粒子数相同）不同气体体积相同。【设计意图】通过“思考与讨论”的学生活动，运用对比、归纳的科学方法，从宏观的角度体会物质的聚集状态与体积的关系。【思考】为什么相同条件下，1mol不同固体和液体的体积不同，而1mol不同气体的体积几乎相同？物质的体积与什么因素有关？【联系生活】同学们到操场上排队做操，占地面积和什么有关？【设计意图】通过类比生活中的熟悉场景，使得抽象的概念形象化，更有助于学生的理解。该环节体现了宏观辨识和微观探析的学科素养。【思考】对比固态微粒和液态微粒的结构示意图，影响固态和液态物质体积主要因素是什么？ 【小结】影响固体和液体物质体积的主要因素：粒子数目和粒子大小。1mol固体或液态体积不同的主要原因是：粒子大小不同。【设计意图】微观粒子是无法通过肉眼和触摸去感知，展示固态微粒和液态微粒的结构图，将学生看不见，摸不着的事物具体化。【思考】影响气态物质体积主要因素是什么？【联系生活】人们生活中的燃烧气源大致分为液化石油气、人工煤气、天然气三大类。液化石油气的主要成分有乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和丁烷等，在气瓶内呈液态状，一旦流出会汽化成比原体积大约二百五十倍的可燃气体，并极易扩散，遇到明火就会燃烧或爆炸。因此，使用液化气也要特别注意。 【展示图片】 【小结】1mol气体体积主要取决于粒子之间的距离。【思考】如何改变粒子之间的距离呢？——联系物质气、液、固三态的转变结论：升高温度或减小压强可以增大粒子间的距离。【设计意图】联系生活情景，宏观辨识与微观探析相结合，探讨影响气体体积的因素，引出“阿伏加德罗定律”。【小结】阿伏加德罗定律：在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。【学习任务二】气体摩尔体积【回顾】课本P52“思考与讨论”表格中的数据，引出气体摩尔体积的相关概念。【新概念】气体摩尔体积1、定义：单位物质的量的气体所占的体积。2、符号：Vm3、公式：Vm=V/n4、单位：L/mol注意事项：①气体摩尔体积的数值随温度、压强的改变而改变。②标准状况(0℃,101KPa)  Vm≈22.4L/mol【概念辨析】判断题（见后面练习素材1、）小结“22.4L/mol”使用注意事项：使用前提为标准状况；使用对象是气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。特别提醒：标准状况(0℃,101KPa)下，HF、H2O、SO3、CCl4、酒精等不属于气态。【公式的运用】 例1、标准状况下，67.2L的O2物质的量是多少？【设计意图】气体摩尔体积概念的应用是高考的热门考点，通过对应的练习帮助学生梳理气体摩尔体积的概念，以及利用公式进行简单的运算。【模型认知】通过物质的量（n）构建质量（m）、体积（V）、粒子数（N）之间的关系： 【学习评价】练习1、标准状况下，11.2L的O2质量是多少g？练习2、标准状况下，5.6升O2中有多少个O2分子？答案（见后面练习素材2、）【学习任务三】阿伏加德罗定律及其推论阿伏加德罗定律：在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。推论一：相同条件下，任何气体的体积之比等于物质的量之比，也等于粒子数之比 例题1：在相同条件下，物质的量之比为1:4的H2与O2所含的分子个数比为_________，体积之比为__________。【计算】在标准状况下，已知H2的密度是 0.0899g/L,求H2的摩尔质量是多少？  【设计意图】通过练习推导摩尔质量（M）与气体摩尔体积（Vm）的关系，并进一步推导气体的相对密度与摩尔质量的关系。推论二：同温同压下，Vm相同，气体的密度之比等于其摩尔质量之比 【例2】已知在相同的条件下，某气体相对H2的密度是16，求该气体的摩尔质量。 【学习评价】——练习素材3、4、5、6       【生活情景素材】情景1：同学们到操场上排队做操，占地面积和什么有关？【使用建议】结合宏观现象，通过类比的科学方法，从微观角度分析影响物质体积大小的因素。情景2：展示图片人们生活中的燃烧气源大致分为液化石油气、人工煤气、天然气三大类。液化石油气的主要成分有乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和丁烷等，在气瓶内呈液态状，一旦流出会汽化成比原体积大约二百五十倍的可燃气体，并极易扩散，遇到明火就会燃烧或爆炸。因此，使用液化气也要特别注意。【使用建议】联系生活中的宏观现象，探究影响气体体积以及粒子间距离的因素。【问题情景素材】课本P52【使用建议】（1）注意比较的前提，粒子数相同，温度、压强相同。（2）讨论相同条件下，物质的聚集状态与体积的关系。   【练习素材】1、判断正误，并说明理由。（1）标准状况下，1mol任何物质的体积都约是22.4L。（2）1mol气体的体积约为22.4L。（3）标准状况下，1molO2和N2混合气体的体积约为22.4L。（4）22.4L气体所含分子数一定大于11.2L气体所含的分子数。（5）只有在标准状况下，气体的摩尔体积才可能约为22.4L/mol。【答案】（1）错，物质应是气体；（2）错，应标明条件－标准状况；（3）对，气体体积与分子种类无关；（4）错，未指明气体体积是否在相同条件下测定；（5）错，不一定。2、计算（1）标准状况下，11.2L的O2质量是多少g？（2）标准状况下，5.6升O2中有多少个O2分子？【答案】(1)16g计算过程： （2）1.505×1023计算过程： 3、下列说法中正确的是_________________A、分子数相同的气体体积一定相同B、1mol任何气体所占的体积约为22.4LC、同温同压时，同体积的任何气体含有的分子数相等D、常温常压时，6.02×1023个气体分子的体积为 22.4 LE、标准状况下，22.4L空气中含有NA个单质分子F、标准状况下，1molH2O的体积是22.4LG、常温常压下，32gO2所占的体积约为22.4L【答案】C4、(单选)下列说法中正确的是（NA代表阿伏加德罗常数的数值）A、在同温同压下，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同B、22gCO2的物质的量是0.5mol，其体积为11.2LC、常温常压下，11.2L氮气所含的原子数目为NAD、17gNH3所含电子数目为10NA【答案】D【解析】A项、在同温同压下，相同体积的任何气体单质所含分子数目相同，原子数不一定相同；B项、未指明标况下，气体体积无法计算；C项、未指明标况下，无法确定物质的量；D项、17gNH3物质的量为1mol，含有电子数为10NA，D项正确。5、（教材习题P57第2题）瓦斯中甲烷与氧气的质量比为1∶4时极易发生爆炸，此时甲烷与氧气的体积比为（          ） A.1:4                         B.1:2                       C.1:1                          D.2:1【答案】C【解析】设甲烷质量为ag,则氧气质量为4ag, 求出n(CH4)=a/16mol，n(O2)=4a/32=a/8mol,根据阿伏加德罗推论，相同条件下，气体体积比等于物质的量之比，甲烷与氧气的体积比=n(CH4)/n(O2)=1：2，B正确。6、在标准状况下，测得0.48g 的某气体的体积为672ml。计算该气体在此条件下的相对分子质量。【答案】16【解法1】气体的摩尔之量以g/mol为单位时，在数值上等于相对分子质量，根据M=m/n进行求算，先求物质的量。n=V/Vm=0.672L÷22.4L∙mol-1=0.03mol；M=m/n=0.48g ÷0.03mol=16g/mol【解法2】先求出标况下该气体的密度，可以根据M=ρVm求算。ρ=m/V=0.48g÷0.672L；M=ρVm=(0.48g÷0.672L)×22.4L/mol=16g/mol