高中化学第3节 化学中常用的物理量——物质的量教学设计

第一章　认识化学科学

第3节　气体摩尔体积（第二课时）

本节是位于鲁科版化学必修一第一章第三节第二课时：气体摩尔体积和阿伏伽德罗定律及其推理。在上一节理解物质的量和摩尔质量的基础上来理解气体摩尔体积。气体摩尔体积属于基础理论的范畴，概念非常抽象，而且概念中的要素又多本章节内容抽象，对学生来说比较陌生，理解难度大特别。但气体摩尔体积是高考的热点和重点内容，是属于学生必须牢固掌握的基础知识点，是本章及本册乃至整个高中化学的重要内容。在学习物质的量的基础上学习气体摩尔体积，可为以后学习有关气态反应物和生成物的化学方程式的计算以及化学反应速率，化学平衡打下必备的基础知识。

宏观辨识与微观探析

1、知道决定气体体积的主要因素，能叙述阿伏加德罗定律的内容。

2、知道气体摩尔体积的含义，记住标准状况下的气体摩尔体积。

3、能进行气体体积、物质的量、微粒数目之间的换算。

1、气体摩尔体积的概念和有关计算。

2、内部结构因素对物质体积影响的罗技推理过程。

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【知识回顾】

【过渡】无论是实验室或生产中都是使用它的体积而不是质量。气体的扩散性使气体质量比较难于测定，实际化工生产中气体之间按分子数之比来进行反应，那么如何知道气体的微粒数呢？物质的量与气体体积之间有什么关系呢？

【交流研讨】根据下表1 mol 物质的体积数据结合物质状态你得出什么结论?

【学生思考】相同条件下，1mol气体的体积基本相同。

【提问】影响物质体积的因素是什么呢？

【学生思考】1、25 个乒乓球与 100 个乒乓球分别紧密堆积，哪一堆的体积更大？

2、25 个乒乓球与 25 个网球分别紧密堆积，哪一堆的体积更大？

3、25个乒乓球紧密堆积，另外25个乒乓球松散堆积，哪一堆的体积更大？

【讲解新知】影响物质体积的因素：微粒数的多少、微粒本身的大小、微粒间的距离

1、固体和液体粒子间的距离非常小，它们的体积主要取决于粒子的数目和大小。

2、气体粒子间的距离远远大于粒子本身的直径。气体体积主要取决于粒子的间距和粒子的数目。

3、气体分子间距受哪些因素影响？间距和压强

【板书】一、决定物质体积大小的因素

【思考】类比摩尔质量，能否给出气体摩尔体积的定义？

【讲解新知】

二、气体摩尔体积(Vm)

1、定义：一定的温度和压强下，1 mol 任何气体所占的体积。

2、公式：              

3、单位: L/mol

4、取值：一定 T、p下，Vm 的数值是固定不变的。

如：标准状况(0°C，101 kPa)下[STP],  气体摩尔体积约为 22.4  L/mol。

5、  注意

（1）适用范围:任何气体 （混合气体或者纯净气体）。

（2）状况：一定温度和压强下，通常用标准状况。

（3）定量：1 mol 。

（4）Vm＝22.4 L · mol-1 的成立条件: 标准状况下。

（5）22.4 L · mol-1为近似值。

（6）比较气体体积必须指明温度和压强。

（7）并不是只有标准状况下， Vm ＝22.4 L · mol-1 。

【课堂练习】

例1　下列关于物质体积影响因素的叙述中不正确的是

A.1 mol固态或液态物质的体积主要取决于它们的粒子大小

B.1 mol气态物质的体积的大小主要取决于气体粒子间的距离

C.同温同压下，任何气体粒子间的距离都近似相等

D.同温同压下，粒子(或分子)数相同的任何物质的体积都相同

例2　下列叙述正确的是

A.1 mol任何气体的体积都为22.4 L

B.1 mol任何物质在标准状况下所占的体积都为22.4 L

C.只有在标准状况下，气体摩尔体积才约为22.4 L/mol

D.标准状况下，22.4 L任何气体的物质的量都是1 mol

【易错总结】

(1)气体摩尔体积只适用于单一气体或混合气体。标准状况下固体或液体的摩尔体积不是22.4 L/mol。

(2)气体摩尔体积与压强和温度有关。常温常压下气体摩尔体积不是22.4 L/mol，非标准状况下，气体摩尔体积有可能为22.4L/mol。

【课堂练习】

例3　设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述中正确的是

A.常温常压下，11.2 L CO2所含的原子数为1.5NA

B.常温常压下，48 g O3含有的氧原子数为3NA

C.标准状况下，22.4 L H2O所含分子数为NA

D.标准状况下，22.4 L H2所含原子数为NA

【归纳总结】——使用“22.4 L/mol”要“三看”

(1)看所处条件：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。

(2)看物质状态：必须为气态。如标准状况下水、酒精、四氯化碳等为非气态物质。

(3)看数值单位：单位是L/mol，而不是L；数值“22.4”为近似值。

【迁移应用】

【讲解新知】

三、阿伏加德罗定律

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。

推论：

【课堂练习】

例4 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

例5 两个体积相同的密闭容器，一个盛有氯化氢，另一个盛有H2和Cl2的混合气体，在同温同压下，两个容器内的气体一定具有相同的

①质量　②密度　③分子总数　④原子总数

A.①②    B.②④    C.③④   D.①③

【归纳总结】

【当堂检测】

1. 判断正误。

(1) 4 L气体所含分子数一定大于11.2 L气体所含的分子数。

【答案】错误，未指明气体体积是否在相同条件下测定。

(2) 任何条件下，气体的摩尔体积都是22.4 L。

【答案】错误，只在标况下。

(3) 只有在标准状况下，气体的摩尔体积才能是22.4 L。

【答案】错误，不一定。

2. 100 ℃，101 kPa下，1.5 mol空气所占体积为_______。标准状况下，1.5 mol空气所占体积为_____。

【答案】(1.5Vm) L     33.6 L

 【解析】100 ℃，101 kPa下，Vm有固定的数值，但不知道具体是多少，因此只能用代数

式表示：V = (1.5Vm) L；标准状况下，Vm = 22.4 L·mol-1，n = 1.5 mol，

则V = Vm × n = 22.4 L·mol-1× 1.5 mol = 33.6 L。

3. 标准状况下，5.6 L NH3的物质的量为______mol。标准状况下，5.4 L H2O的物质的量为_____mol。

【答案】0.25 mol     300 mol

【解析】标准状况下，Vm = 22.4 L·mol-1，V = 5.6 L，则n = V / Vm = 5.6 L / 22.4 L·mol-1

= 0.25 mol；标准状况下，H2O的状态为液体，因此不能用Vm计算，只能用n = m / M 计算，此时ρ = 1 g·cm-3，V = 5.4 L = 5 400 cm3，则m = ρV = 5 400 g ，H2O的式量(相对分子质量)为18，那么

M = 18 g·mol-1，则n = m / M = 5 400 g/ 18 g·mol-1 = 300 mol。

4. 同温同压下，相等质量的NH3和CO2相比，体积较大的是________________________。

同温同压下，相等体积的NH3和CO2相比，物质的量大小关系是___________________。

【答案】NH3       相等

【解析】由公式MpV = mRT 可知：同T、同p、同m时，气体的M和V成反比，而NH3的M比CO2的M小，所以，NH3的体积较大。或者因为n(NH3) = m / 17 mol，n(CO2) = m/44 mol， 即n(NH3) > n(CO2) ,所以此时NH3的体积较大。

由pV = nRT 可知：同T、同p时，气体的n和V成正比。因此，同温同压下，两者体积相等，所以物质的量也相等。

本节课虽然内容多，但是比较抽象，知识点分散不好理解，学生不能自觉的建立起概念之间的联系，难以形成思维的兴奋点。设计过程让学生主动体验探究过程，以激发学生的学习热情，提高课堂效率。关注如何引发学生积极的思考，立足于促使学生“思维”，优化学生的思维方法整节课感到成效明显，学生课堂的表现不在是被动的接受，而是积极思考参与学习活动，沉浸在享受思维的快乐感受中。培养了学生宏微结合的思想和素养。通过对气体摩尔体积和阿伏加德罗定律及其推理的练习和总结，使学生能很好的掌握其重要的内容。