高一化学气体摩尔体积教案
1.了解气体摩尔体积的含义。
2.掌握标准状况下有关气体摩尔体积的计算。(重点)
3.理解阿伏加德罗定律及其推论。(难点)
教材整理1 物质体积大小的影响因素
决定物质体积大小的因素有粒子数目、粒子的大小、粒子间距。 1.固体、液体
固体、液体――――――→粒子间的距离很小取决于――――――→粒子的直径和粒子的数目――――――→不同粒子的
直径不同
1 mol 固体或液
体的体积不同
2.气体
?????气体―――――――――→分子间距离远远大于分子直径取决于―――――――→分子间距离和分子的数目分子间距离受制于温度和压强 ―――――→相同温度和压强 1 mol 气体的体积大致相等 教材整理2 气体摩尔体积 1.
2.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。
[探究·升华]
[思考探究]
探究1
标准状况时的气体摩尔体积示意图如右图。同时
还知道:
①在0 ℃和101 kPa(标准状况)的条件下,气体摩
尔体积约为22.4 L·mol -1。
②在25 ℃和101 kPa 的条件下,气体摩尔体积约
为24.5 L·mol-1。
又查阅资料知道:
③在0 ℃和202 kPa的条件下,气体摩尔体积约为11.2 L·mol-1。
④在273 ℃和202 kPa时,气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1。
问题思考:
(1)据①和②,判断气体体积与温度是什么关系?
【提示】压强和物质的量一定时,温度越高,体积越大,即气体体积与温度成正比。
(2)据①和③,判断气体的体积与压强是什么关系?
【提示】温度和物质的量一定时,压强越大,体积越小,即气体体积与压强成反比。
(3)据①和④,判断气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1,一定是标准状况下的吗?
【提示】不一定。同时改变温度和压强,气体摩尔体积仍可能保持不变。如:升高温度的同时增加压强。
(4)据①②③④知,使用气体摩尔体积为22.4 L·mol-1时要注意什么?
【提示】a.使用对象必须是气体;b.使用条件:标准状况。
(5)在标准状况下,混合气体的摩尔体积也是22.4 L·mol-1吗?
【提示】是。
探究2以物质的量为核心的计算
(1)在标准状况下,3.36 L CO2的物质的量为多少?含有CO2的分子数为多少?
【提示】n(CO2)=
3.36 L
22.4 L·mol-1
=0.15 mol,
N(CO2)=0.15 mol×6.02×1023 mol-1=9.03×1022。
(2)标准状况下,56 g N2的体积为多少?
【提示】n(N2)=
56 g
28 g·mol-1
=2 mol,
V(N2)=2 mol×22.4 L·mol-1=44.8 L。
(3)标准状况下,16 g A2气体的体积为11.2 L,则A2的相对分子质量为多少?
【提示】n(A2)=11.2 L
22.4 L·mol-1
=0.5 mol,
M(A2)=
16 g
0.5 mol
=32 g·mol-1,
故A2的相对分子质量为32。
[认知升华]
升华1标准状况下气体摩尔体积的涵义
(1)状态:气体(单一气体或混合气体)。
(2)条件:标准状况(0 ℃、1.01×105 Pa)。
(3)定量:1 mol。
(4)数值:约22.4,非精确值。
(5)表示:V m≈22.4 L/mol。
(6)气体摩尔体积为22.4 L/mol时也可能是非标况。升华2标准状况下,气体物理量的计算
利用公式n=m
M=
N
N A=
V
22.4 L/mol(标准状况)进行换算。
(1)气体物质的量与体积:n=
V
22.4 L/mol。
(2)气体的摩尔质量:M=V m·ρ=ρ标×22.4 L/mol。
(3)气体的分子数与体积:N=n·N A=
V
22.4 L/mol·N A。
(4)气体质量与体积:m=n·M=
V
22.4 L/mol·M=ρ标·V。[题组·冲关]
题组1气体摩尔体积的有关概念及基本计算1.下列说法中正确的是()
A.1 mol O2和1 mol N2所占的体积都约为22.4 L
B.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N的物质的量约为2 mol
【解析】气体体积受温度、压强的影响,这里未指明温度、压强,故A 错;气体摩尔体积的单位为L·mol-1,故B错;标准状况下,水为液态,不适用于气体摩尔体积,故C错;标准状况下,22.4 L混合气体中,分子总数也为1 mol,故D对。
【答案】 D
2.下列说法不正确的是()
A.标准状况下,22.4 L任何气体的物质的量均为1 mol
B.0.1 mol H2、0.2 mol O2、0.3 mol N2和0.4 mol CO2组成的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L
C.常温下,1 mol任何气体的体积一定大于22.4 L
D.任何状况下1 mol CO2和18 g H2O所含的分子数和原子数都相等
【解析】C项,压强不确定,所以不能与22.4 L作比较。
【答案】 C
A
A.常温常压下,11.2 L CO2所含原子数为1.5N A
B.常温常压下,48 g O3含有的氧原子数为3N A
C.标准状况下,22.4 L H2中所含原子数为N A
D.标准状况下,1 L H2O所含分子数为N A/22.4
【解析】A项,常温常压下,11.2 L CO2的物质的量不是0.5 mol,所含的
原子数不是1.5N A;C项,22.4 L H2含有的原子数为2N A;D项,标况下,H2O 为液态不是气态。
【答案】 B
4.(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,33.6 L氧气所含的氧分子数约为________个。
(4)标准状况下,16 g氧气和42 g N2的混合气体的体积约为________ L。
【解析】(1)44.8 L H2的物质的量为
44.8 L
22.4 L·mol-1
=2 mol,m(H2)=2 mol×2
g·mol-1=4 g。
(2)n(O2)=
3.01×1023
6.02×1023 mol-1
=0.5 mol,
V(O2)=0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L。
(3)n(O2)=
33.6 L
22.4 L·mol-1
=1.5 mol,
N(O2)=1.5×6.02×1023=9.03×1023。
(4)n(O2)=
16 g
32 g·mol-1
=0.5 mol,
n(N2)=
42 g
28 g·mol-1
=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。
【答案】(1)4(2)11.2(3)9.03×1023
(4)44.8
5.现有m g某气体,它由双原子分子构成,它的摩尔质量为M g/mol。若阿伏加德罗常数用N A表示,则:
(1)该气体的物质的量为________mol。
(2)该气体所含原子总数为________个。
(3)该气体在标准状况下的体积为________L。
(4)该气体在标准状况下的密度为________g/L。
【解析】(1)由n=m/M可求。(2)由物质的量可求得该气体的分子数,进一步可求得原子数。(3)由V=n·V m可求得该气体在标准状况下的体积。(4)由质量和已求得的标准状况下的体积可求得密度,也可以由M=V m·ρ求得密度。
【答案】(1)m/M(2)2mN A/M(3)22.4m/M
(4)M/22.4
[思考探究]
阿伏加德罗定律及推论
(1)同温同压下,1 L H2与1 L CO2含有的分子数相同吗?
【提示】相同。
(2)同温同压下,相同质量的H2和O2所占的体积相同吗?其体积比是多少?
【提示】不相同。其体积比为1
2∶
1
32
=16∶1。
(3)相同温度下,向相同容积的密闭容器中分别充入1 mol H2和2 mol O2,容器中气体的压强比是多少?
【提示】同温同容下,气体的压强比等于气体的物质的量之比,即容器中气体的压强比为1∶2。
(4)同温同压下,H2和O2的密度之比为多少?
【提示】ρ(H2)
ρ(O2)
=2
32
=1
16
。
[认知升华]
升华1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分子(或气体的物质的量相同)。
升华2阿伏加德罗定律的推论
1.在容积相同的两个密闭容器中分别充满气体O2、O3,当这两个容器内温度和压强相等时,下列说法正确的是()
A.两种气体的物质的量不相等
B.两种气体的质量相等
C.两种气体所含的原子数目相等
D.两种气体的分子数目相等
【解析】等温等压等体积的气体具有相等的物质的量和分子数,A错误,D正确;因其摩尔质量不相等,故其质量不相等,B错误;因分子的组成不相同,在分子数相同的前提下,其原子数是不相同的,C错误。
【答案】 D
2.下列叙述正确的是()
A.同温同压下,相同体积的物质,其物质的量必然相等
B.任何条件下,等物质的量的氧气和一氧化碳所含的分子数必然相等
C.1 L一氧化碳气体一定比1 L氧气的质量小
D.同温同压下,等体积的物质所含的分子数一定相等
【解析】具有相同物质的量的两种由分子构成的物质具有相同的分子数。因温度、压强不能确定,故1 L CO和1 L O2的物质的量大小也不能确定,即二者的质量大小无法比较。
【答案】 B
3.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∶1B.1∶2
C.2∶3 D.1∶3
【解析】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。
【答案】 A