人教版 (2019)必修 第一册第三节 物质的量第2课时学案设计

这是一份人教版 (2019)必修 第一册第三节 物质的量第2课时学案设计，共10页。学案主要包含了物质体积的影响因素，气体摩尔体积等内容，欢迎下载使用。
一、物质体积的影响因素
1．数据分析
1 ml下列物质在一定条件下的体积如下：
(1)0 ℃、101 kPa：H2：22.4 L，O2：22.4 L
(2)20 ℃：H2O：18.0 cm3，H2SO4：53.6 cm3
(3)20 ℃：Fe：7.12 cm3，Al：10.0 cm3
由此可得出结论：
①1 ml气体在相同温度和压强下，体积相同，在0 ℃、101 kPa时约为22.4_L；
②1 ml固或液体，在相同温度下，体积不相同。
2．物质体积影响因素
3．规律——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(分子)。
(1)1 ml固、液体的体积决定于什么因素？为什么？
(2)1 ml气体的体积决定于什么因素？为什么？
(3)气体分子间距与温度、压强有什么关系？
[提示] (1)固、液体的粒子大小。固、液体的粒子间距很小，与粒子大小相比可以忽略。
(2)气体分子间距。气体分子间距比分子大小大的多，分子大小可忽略。
(3)温度越高，压强越小，分子间距越大。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)1 ml任何物质在相同温度和压强下体积均相同。( )
(2)1 ml任何气体的体积均相同。( )
(3)相同体积的任何气体，在同温同压下，具有相同的原子数。( )
(4)在相同温度和压强下，1 L O2与1 L O3的分子数相同。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√
二、气体摩尔体积
1．定义：单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积，符号为Vm。
2．定义式：Vm＝eq \f(V,n)，单位：L·ml－1(或L/ml)和m3·ml－1(或m3/ml)。
3．数值：标准状况(0 ℃，101 kPa)时Vm＝22.4 L/ml。25 ℃，101 kPa时，Vm＝24.5 L/ml。
4．影响因素：温度越高，Vm越大，压强越高，Vm越小。
注意：气体摩尔体积适用于气体，既可以是单一气体也可以混合气体。如1 ml O2与O3的混合气体，在标准状况时Vm＝22.4 L/ml。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)在标准状况下，1 ml H2O的体积约为22.4 L/ml。( )
(2)在相同温度和压强下，H2和O2的气体摩尔体积均为22.4 L/ml。
( )
(3)标准状况时N2的摩尔体积为22.4 L。( )
[答案] (1)× (2)× (3)×
气体摩尔体积为22.4 L/ml时一定是标准状况吗？请分析。
[提示] 不一定。因为升高温度，Vm增大，增大压强，Vm减小，在高于0 ℃和高于101 kPa时，Vm也可能为22.4 L/ml。
在一定条件下，0.5 ml某气体的体积为a L，则该条件下该气体的摩尔体积为多少？
[答案] Vm＝eq \f(a L,0.5 ml)＝2 a L/ml
某同学在元旦晚会上表演的化学节目为猜气球——他先在实验室中用等质量的CH4、CO2、O2、SO2分别吹出四个气球，然后在晚会的现场让同学猜测气球是用哪种气体吹起的。
(1)等质量的CH4、CO2、O2、SO2的物质的量大小顺序为______________，含有的分子数大小顺序______________。
[答案] CH4＞O2＞CO2＞SO2 CH4＞O2＞CO2＞SO2
(2)上述气球A、B、C、D依次相应的吹入的气体是什么？为什么？
[答案] SO2、CO2、O2、CH4。在相同的温度和压强下，等质量的SO2、CO2、O2、CH4的物质的量SO2＜CO2＜O2＜CH4故体积SO2＜CO2＜O2＜CH4。
(3)若CH4、CO2、O2、SO2的物质的量相同，则吹出的四个气球的体积大小如何？为什么？
[答案] 四个气球的体积大小相同，因为物质的量相同，气体的分子数相同，在相同条件下，体积相同。
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粒子。
(2)适用范围：阿伏加德罗定律及其推论适用于气体，可以是单一气体，也可以是混合气体，对固体和液体不适用。
(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．阿伏加德罗定律三个推论
在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体，当这两个容器内气体的温度和密度相等时，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 [两容器内的气体体积、密度相同，由m＝ρV可知m(O2)＝m(O3)，根据n＝eq \f(m,M)可知n(O2)＞n(O3)，同温同体积时，气体的压强与气体的物质的量成正比，即eq \f(pO2,pO3)＝eq \f(nO2,nO3)，故p(O2)＞p(O3)，A、B错误；气体的分子数与气体的物质的量成正比，则N(O2)＞N(O3)，C错误；因为O2和O3都由氧原子组成，二者质量相等，则两种气体的氧原子数目相等 ，D正确。]
[借题发挥]
(1)题目中两种气体的分子数目之比为多少？为什么？
(2)若将“温度和密度相等”改为“温度和压强相等”，两种气体的氧原子数之比为多少？为什么？
[答案] (1)3∶2 由于两种气体的质量相等，因此二者的分子数之比为N(O2)∶N(O3)＝3∶2。
(2)2∶3 同温同压，气体体积相同，分子个数相同，故O2与O3中氧原子数之比为2∶3。
1．向同温、同容积的两密闭容器中分别充入CO、CO2，使两容器的压强相等。下列说法不正确的是( )
A．两种气体所含的碳原子物质的量相等
B．两种气体的质量相等
C．两种气体所含的原子数目不相等
D．两种气体的分子数目相等
B [CO、CO2的物质的量相等，且每个分子都有一个碳原子，所以两种气体所含的碳原子物质的量相等，故A正确；CO、CO2的物质的量相等，但CO2摩尔质量大于CO的摩尔质量，所以CO2质量大于CO的质量，故B错误；CO、CO2的分子数相等，但是每个分子含有的原子数不相等，所以原子数不相等，故C正确；CO、CO2的物质的量相等，所以分子数目相等，故D正确。]
2．同温同压下，等质量的SO2气体和SO3气体相比较，下列叙述中正确的是( )
A．密度之比为4∶5
B．物质的量之比为4∶5
C．体积之比为1∶1
D．原子数之比为3∶4
A [由n＝eq \f(m,M)＝eq \f(V,Vm)可知，ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(M,Vm)，在相同条件下气体的相对分子质量之比等于其密度之比，所以两种气体的密度之比为64∶80＝4∶5，A项正确；设气体的质量均为m g，则n(SO2)＝eq \f(m,64) ml，n(SO3)＝eq \f(m,80) ml，所以二者物质的量之比为eq \f(m,64)∶eq \f(m,80)＝80∶64＝5∶4，B项错误；根据V＝n·Vm可知，同温同压下，气体的体积之比等于物质的量之比，所以两种气体的体积之比为5∶4，C项错误；根据分子组成可知，两种气体的原子数之比为(5×3)∶(4×4)＝15∶16，D项错误。]
1． 在标准状况下，3.36 L CO2的物质的量为多少？含有的氧原子数为多少？
[答案] n(CO2)＝eq \f(3.36 L,22.4 L·ml－1)＝0.15 ml
N(O)＝0.15 ml×2×6.02×1023 ml－1＝1.806×1023
2．在标准状况下，a g A气体的体积为112 mL，则A气体的摩尔质量为多少？
[答案] n(A)＝eq \f(0.112 L,22.4 L·ml－1)＝0.005 ml
M(A)＝eq \f(a g,0.005 ml)＝200 a g/ml
3．在标准状况下，Cl2的密度为多少？
[答案] ρ＝eq \f(71 g·ml－1,22.4 L·ml－1)＝3.17 g/L
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 ml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 ml”“约22.4 L”。
2．理解气体摩尔体积注意的问题
(1)气体摩尔体积只适用于气态物质且与气体种类无关，只要温度和压强一定，气体摩尔体积就一定。
(2)同温同压下：任何气体的摩尔体积Vm都相同，但不一定等于22.4 L·ml－1。
(3)不能混淆标准状况和常温常压，两者压强相同，但温度不同。因为温度升高气体分子之间的距离变大，所以常温常压下的气体摩尔体积比标准状况下的气体摩尔体积大。
(4)气体摩尔体积不能理解为体积，体积的单位是L或m3，而气体摩尔体积的单位是L·ml－1或m3·ml－1。
3．标准状况下，气体各物理量的计算
利用公式n＝eq \f(m,M)＝eq \f(N,NA)＝eq \f(V,22.4 L·ml－1)进行换算。
(1)气体物质的量与体积：n＝eq \f(V,22.4 L·ml－1)。
(2)气体的摩尔质量：M＝Vm·ρ＝ρ标×22.4 L·ml－1。
(3)气体的分子数与体积：N＝n·NA＝eq \f(V,22.4 L·ml－1)·NA。
(4)气体质量与体积：m＝n·M＝eq \f(V,22.4 L·ml－1)·M＝ρ标·V。
3．下列各组物质中，分子数不相同的是( )
A．同温同压下2 L SO2和2 L CO2
B．标准状况下1 ml氧气和22.4 L H2O
C．9 g水和标准状况下11.2 L CO2
D．0.2 ml氯气和7.3 g氯化氢气体
B [标准状况下，H2O为非气体，22.4 L H2O的物质的量不是1 ml，B项符合题意。]
4．(1)标准状况下，33.6 L Cl2的物质的量是________ml,16 g O2所占体积是________L；
(2)标准状况下，含有1 ml Cl2和1.5 ml O2的混合气体所占体积是________L，该混合气体的平均相对分子质量为________。
[解析] (1)n(Cl2)＝eq \f(33.6 L,22.4 L·ml－1)＝1.5 ml，
V(O2)＝eq \f(16 g,32 g·ml－1)×22.4 L·ml－1＝11.2 L
(2)V(混)＝1 ml×22.4 L·ml－1＋1.5 ml×22.4 L·ml－1＝56 L
eq \x\t(M)＝eq \f(1 ml×71 g·ml－1＋1．5 ml×32 g·ml－1,1 ml＋1．5 ml)＝47.6 g·ml－1
[答案] (1)1.5 11.2 (2)56 47.6
求解气体摩尔质量“五”方法
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝m/n。
(2)根据一定质量(m)的物质中粒子数(N)和阿伏加德罗常数(NA)：M＝NA·m/N。
(3)根据标准状况下气体的密度ρ： M＝ρ×22.4 L·ml－1。
(4)根据同温同压下气体的相对密度(D＝ρ1/ρ2)：M1/M2＝D。
(5)对于混合气体，求其平均摩尔质量，上述计算式仍然成立；还可以用下式计算：M＝M1×a%＋M2×b%＋M3×c%……a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
1．气体的体积主要是由以下什么因素决定的 ( )
①气体分子的直径 ②气体物质的量的多少 ③气体分子间的平均距离 ④气体分子的相对分子质量
A．①② B．①③
C．②③ D．②④
C [气体体积大小主要受粒子数和分子之间的距离影响。]
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 ml
B．0.2 ml H2和0.8 ml CO2组成的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L
C．标准状况下，1 ml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 [没有指明标准状况，A错误；气体摩尔体积既适用于单一气体，也可以是混合气体，只要符合物质的量为1 ml，且为标准状况下，体积就约为22.4 L，B正确；标准状况下，1 ml任何气体的体积必定是22.4 L，C错误；18 g H2O是1 ml H2O，但22.4 L CO2不一定是1 ml，因为其他条件不确定，D错误。]
3．标准状况下，2.24 L某气体的质量为2.8 g，则此气体的相对分子质量为( )
A．28 g·ml－1B．28 ml
C．28 gD．28
D [n＝eq \f(2.24 L,22.4 L·ml－1)＝0.1 ml，M＝eq \f(2.8,0.1)＝28。]
4．下列关于CO和CO2说法正确的是( )
A．质量相等时，分子数之比为7∶11
B．同温同压下，密度之比为7∶11
C．物质的量相同时，体积之比为1∶1
D．原子数相同时，物质的量之比为2∶3
B [A项，质量相等时，分子数之比为11∶7，错误；C项，未指明温度和压强，错误；D项，原子数相同，物质的量之比为3∶2，错误。]
5．(1)标准状况下，0.5 ml H2占有的体积约为________L。
(2)标准状况下，44.8 L H2的质量约为________g。
(3)标准状况下，3.01×1023个氧气分子所占的体积约为________L。
(4)标准状况下，33.6 L氧气所含的氧分子数约为____________个。
(5)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)V＝0.5 ml×22.4 L·ml－1＝11.2 L。(2)44.8 L H2的物质的量为eq \f(44．8 L,22.4 L·ml－1)＝2 ml，m(H2)＝2 ml×2 g·ml－1＝4 g。(3)n(O2)＝eq \f(3.01×1023,6.02×1023 ml－1)＝0.5 ml，V(O2)＝0.5 ml×22.4 L·ml－1＝11.2 L。(4)n(O2)＝eq \f(33.6 L,22.4 L·ml－1)＝1.5 ml，N(O2)＝1.5 ml×6.02×1023 ml－1＝9.03×1023。(5)n(O2)＝eq \f(16 g,32 g·ml－1)＝0.5 ml，n(N2)＝eq \f(42 g,28 g·ml－1)＝1.5 ml，故混合气体的体积为(0.5＋1.5) ml×22.4 L·ml－1＝44.8 L。
[答案] (1)11.2 (2)4 (3)11.2 (4)9.03×1023 (5)44. 8学 习 任 务
1．根据1 ml常见物质体积的有关数据推得物质体积的影响因素，并了解有关规律。培养学生“证据推理与科学探究”的核心素养。
2．了解气体摩尔体积的含义和有关计算，培养学生“宏观辨识与模型认知”的核心素养。
阿伏加德罗定律及推论的应用
相同
条件
结论
公式
语言叙述
同温
同压
eq \f(V1,V2)＝eq \f(n1,n2)＝eq \f(N1,N2)
同温同压下，体积比等于物质的量之比，等于粒子数之比
同温同压
eq \f(ρ1,ρ2)＝eq \f(M1,M2)
同温同压下，密度比等于摩尔质量之比
同温同容
eq \f(p1,p2)＝eq \f(n1,n2)＝eq \f(N1,N2)
同温同容下，压强比等于物质的量之比，等于粒子数之比
掌握n、N、M、V之间的换算