高中化学必修一 专题2.3.2气体摩尔体积

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：Vm

3、公式：Vm=V/n

4、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22.4L

C、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 L

E、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22.4L

G、常温常压下，32gO2所占的体积约为22.4L

【答案】C

4、(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11.2L

C、常温常压下，11.2L氮气所含的原子数目为NA

D、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