(共56张PPT)
1.已知氯化钠是有固定形状的固体,熔点为801 ℃,而玻璃和石蜡却无固定的形状和熔点,试分析其原因。
提示:(1)从组成上看,氯化钠是纯净物,而玻璃和石蜡是混合物,故氯化钠有固定的熔点,而玻璃和石蜡却无固定的熔点。(2)从存在形态上看,氯化钠是晶体,有固定的熔点和规则的几何外形;玻璃和石蜡是非晶态物质,不具有规则的几何外形和固定的熔点。
2.完成教材表1-4,并思考探究下列问题:
(1)比较上表中固态物质、液态物质的体积数据,请分析相同物质的量的不同固态物质或液态物质,其体积有何特点?为什么?
提示:相同物质的量的不同固态物质或液态物质,其体积不相同。任何1 mol固态物质或液态物质所含的微粒数目相同,微粒之间的距离很小,但微粒的大小不同,所以1 mol固态物质或液态物质的体积不同。
(2)比较上表中气态物质体积的数据,请分析相同物质的量的不同气态物质,其体积有何特点?为什么?
提示:相同物质的量的不同气态物质,其体积在相同条件下近似相等。任何1 mol气态物质所含的微粒数目相同,虽然微粒的大小不同,但微粒之间的距离比微粒本身的直径大很多倍,所以1 mol气态物质的体积主要取决于气态物质中微粒之间的距离。相同条件下,微粒之间的距离近似相等,因此任何具有相同微粒数的气体都具有大致相同的体积。
3.请思考1 mol气体的体积随温度、压强的改变而如何变化。
提示:一定量的气态物质的体积主要取决于气态物质中微粒之间的距离。温度越高,微粒之间的距离越大,压强越大,微粒之间的距离越小,故1 mol气体的体积随温度升高而增大,随压强增大而减小。
例1 在一定温度和压强下,气体体积主要取决于
A.分子间的平均距离
B.分子微粒的大小
C.分子数目的多少
D.相对分子质量的大小
【规范解答】选C。在一定温度和压强下,气体分子间的平均距离是定值,气体体积主要取决于气体分子数目的多少。
【互动探究】若将“气体体积”改为“固体体积”,则应选哪些选项?
提示:不同固体或液体,微粒之间的距离很小,但微粒的大小不同,所以相同物质的量的固体物质的体积不同。若在一定温度和压强下,固体体积主要取决于微粒的大小和微粒的数目,答案应选B、C。
关于物质体积的理解
1.温度、压强一定时,物质体积的大小取决于物质粒子数的多少、粒子本身的大小和粒子之间的距离三个因素。
2.当粒子数一定时,固、液态物质的体积主要取决于粒子本身的大小,而气态物质的体积主要取决于粒子间的距离。
3.在固态和液态物质中,粒子本身的大小不同决定了其体积的不同,而不同气体在一定的温度和压强下,分子之间的距离可以看作是相同的,所以,粒子数相同的气体有着近似相同的体积。
4.气体的体积受温度、压强的影响很大,因此,说到气体的体积时,必须指明外界条件。
1.根据你对气体摩尔体积的理解,试判断下列说法的正误:
(1)标准状况下,1 mol任何物质的体积都约为22.4 L。
(2)1 mol气体的体积约为22.4 L。
(3)标准状况下,1 mol O2和N2混合气体(任意比)的体积约为22.4 L。
(4)22.4 L气体所含分子数一定大于20 L气体所含的分子数。
(5)任何条件下,气体的摩尔体积都是22.4 L·mol-1。
(6)只有在标准状况下,气体的摩尔体积才能是22.4 L·mol-1。
提示:气体摩尔体积是单位物质的量的气体所占的体积,标准状况下,1 mol任何气体的体积都约为22.4 L,(1)中的“物质”应是“气体”,(1)错;(2)中未指明所处条件,(2)错;(3)中气体体积与分子种类无关,(3)正确;
(4)中未指明气体体积是否在相同条件下测定,(4)错;
(5)中“任何条件下”说法错,如20 ℃,101 kPa下气体的摩尔体积不是22.4 L·mol-1,(5)错;(6)不是在标准状况下,如温度高一点,压强大一点时气体的摩尔体积也可能是22.4 L·mol-1,(6)错。
2.根据气体摩尔体积的定义,探究在标准状况下,下列物理量与气体摩尔体积的关系。
(1)摩尔质量与气体摩尔体积
提示:在标准状况下,Vm=22.4 L·mol-1,则气体摩尔质量:M=ρ·Vm=ρ·22.4 L·mol-1
(2)物质的量与气体摩尔体积
提示:气体的物质的量n=
(3)气体分子数与气体摩尔体积
提示:气体分子数目N=n·NA=( )·NA
(4)气体的质量与气体摩尔体积
提示:气体的质量m=n·M=( )·M
例2 标准状况下:①4 g H2 ②9.03×1023个NH3分子
③22.4LSO2 ④45 g水 ,经过计算填写下列空白:
(1) 四种物质体积由大到小的排列顺序是(填序号,下同) ______ 。
(2) 质量由大到小的排列顺序是______。
(3) 所含分子数由少到多的排列顺序是______。
【规范解答】
所含分子数由少到多的排列顺序是③②①④
答案:(1)①②③④ (2)③④②① (3)③②①④
【互动探究】
在上述题干信息下,四种物质所含原子数目由少到多的排列顺序是_____。
提示:四种物质所含原子数分别为:
①N=1.204×1024×2=2.408×1024
②N=9.03×1023×4=3.612×1024
③N=6.02×1023×3=1.806×1024
④N=1.505×1024×3=4.515×1024
所含原子数目由少到多的排列顺序是③①②④。
应用气体摩尔体积的注意要点
(1)气体摩尔体积的大小与气体所处的温度和压强有关。应用22.4 L·mol-1时,一定要注意两个条件:
①气体,②标准状况(1个大气压,0℃)。
(2)气体摩尔体积不仅适用于纯净气体,还适用于混合气体。
(3)在其他非标准状况下,1 mol气体的体积也有可能是22.4 L。
阿伏加德罗定律及其应用
气体物质的体积主要受气体分子数(或物质的量)和气体分子间的平均距离的影响,而气体分子间的平均距离又受温度和压强的影响。
探究:
1.当气体的温度和压强相同时,任何气体的体积与气体的分子数有什么关系?
提示:温度、压强一定时,气体分子间的平均距离一定,且温度和压强相同时,任何气体分子的平均距离相同,所以,在相同温度和压强下,相同体积的任何气体含有相同的分子数,这就是阿伏加德罗定律的内容。且可以推广为“三同定一同”。
2.相同温度和压强下,气体体积与气体的物质的量之间有什么关系?
提示:当温度和压强相同时,气体分子间的平均距离相
同,气体的物质的量越大,气体体积越大,即:
3.在同温同压下,气体的摩尔质量(或相对分子质量)与气体的密度有什么关系?
提示:密度是单位体积气体的质量。同T、p下,
气体的密度之比等于气体
的摩尔质量(或相对分子质量)之比。
4.标准状况下的气体摩尔体积和阿伏加德罗定律有什么关系?
提示:当在0 ℃,101 kPa时,1 mol任何气体的体积约为22.4 L,是标准状况下的气体摩尔体积。也是三同定一同,所以标准状况下的气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的一个特例。
1.(2011·梅州高一检测)下列有关气体摩尔体积的描述中正确的是( )
A.单位物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积
B.通常状况下的气体摩尔体积约为22.4 L
C.标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L
D.相同物质的量的气体摩尔体积也相同
【解析】选A。单位物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积,A正确;标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1,B、C错;气体摩尔体积在一定的温度、压强下是定值,与气体的物质的量无关,D错。
2.下列叙述正确的是( )
A.在标准状况下,1 mol任何物质的体积约为22.4 L
B.1 mol气体的体积约为22.4 L
C.1 mol氖气和1 mol氧气体积相同
D.在标准状况下,1 mol氖气和氯气混合气体(任意体积比)的体积约为22.4 L
【解析】选D。根据气体摩尔体积的定义,应注意对其有影响的两个重要条件:一是指气体体积,而非液体或固体的体积,A错;二是在标准状况下,气体摩尔体积的具体值为22.4 L·moL-1,而在不同温度和压强下,气体摩尔体积一般不同,B、C错,D正确。
3.用NA表示阿伏加德罗常数,下列有关说法正确的是( )
A.在常温常压下,11.2 L O2含有的分子数为0.5NA
B.在常温常压下,1 mol氦气含有的原子数为2NA
C.71 g Cl2所含原子数为2NA
D.标准状况下,1 mol H2O和1 mol H2的体积都约为22.4 L
【解析】选C。A项中,标准状况下,11.2 L O2含有的分子数为0.5NA;氦分子是单原子分子,1 mol氦气含有的原子数为NA;C项正确;标准状况下,水是液体。
4.(2011·安庆高一检测)如果a克某气体中含有的分子数为b,则c克该气体在标准状况下的体积是(式中NA为阿伏加德罗常数)( )
A.22.4bc/aNA L B.22.4ab/cNA L
C.22.4ac/bNA L D.22.4b/acNA L
【解析】选A。a克气体的物质的量:n=b/NA
该气体的摩尔质量:M=a÷b/NA= aNA/b
c克气体的物质的量:n′=c÷aNA/b = cb/aNA
c克气体在标准状况下的体积:
V=cb/aNA×22.4 L·mol-1= 22.4 bc/aNA L
所以A是正确选项。
5.0.3 mol氧气和0.2 mol臭氧(O3),它们的质量比为_____,它们所含的分子数之比为_____,原子数之比为_____,它们的体积比(同温同压)为_____。
【解析】因0.3 mol氧气的质量为9.6 g,分子数为0.3NA,原子数为0.6 NA,0.2 mol臭氧的质量为9.6 g,分子数为0.2NA,原子数为0.6NA,所以质量比为1∶1,分子数之比为3∶2,原子数之比为1∶1,体积比(同温同压)为3∶2。
答案:1∶1 3∶2 1∶1 3∶2
一、选择题(本题包括6小题,每小题4分,共24分)
1.物质的量相同的任何气体物质,相同的是( )
A.体积 B.质量 C.摩尔质量 D.分子数
【解析】选D。由 可知,物质的量相同的任何气体物质,M、Vm未必相同,但NA一定相同,即物质的量相同,则分子数一定相同。
2.(2011·漳州高一检测)下列说法正确的是( )
A.在标准状况下,1 mol水的体积是22.4 L
B.1 mol H2所占的体积约为22.4 L
C.在标准状况下,NA个分子所占的体积约为22.4 L
D.在标准状况下,1 mol NH3和CO混合气体所占的体积约为22.4 L
【解析】选D。在标准状况下,1 mol任何气体(包括混合气体)的体积均为22.4 L,在标准状况下,水是液体,A错;B项未指明是在标准状况下,故1 mol H2所占的体积未必为22.4 L,B错;C项NA个分子未必是气体,C错;在标准状况下,1 mol NH3和CO混合气体所占的体积约为22.4 L,D正确。
3.448 mL某气体在标准状况下的质量为1.28 g,该气体的摩尔质量约为( )
A.64 g B.64
C.64 g·mol-1 D.32 g·mol-1
【解析】选C。
64 g·mol-1,所以C正确。
【举一反三】有摩尔质量为32 g·mol-1的某气体
24 g,问该气体含有的分子数为多少?在标准状况下所占
的体积为多少?
提示:24 g该气体物质的量为0.75 mol,含有的分子数为0.75 mol×6.02×1023 mol-1=4.5×1023。
标准状况下所占体积为0.75 mol×22.4 L·mol-1=16.8 L。
4.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∶1 B.1∶2
C.2∶3 D.1∶3
【解析】选A。在同温同压下,气体体积之比等于气体的物质的量之比,因气体所含的原子数相等,则2n(H2)=4n(NH3),
n(H2)∶n(NH3)=2∶1,所以H2与NH3的体积之比是2∶1。
5.设NA为阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,11.2 L H2O2含有的分子数为0.5NA
B.标准状况下,14 g氮气含有的核外电子数为5NA
C.标准状况下,22.4 L任意比的氢气和氯气的混合气体中含有的原子总数均为NA
D.非标准状况下,32 g氧气的物质的量为1 mol
【解析】选D。A项中H2O2是液态物质,A错;B项中14 g N2含有的核外电子总数为7NA,B错;C项中标准状况下,22.4 L任意混合气体的物质的量为1 mol,其中含有的分子总数均为NA ,氢气和氯气都是双原子分子,则混合气体所含原子总数为2NA,C错;D项中不论什么条件下,32 g氧气的物质的量都为1 mol,D正确。
6.(2011·盐城高一检测)NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,22.4 L任意比的H2和CO2的混合气体中含有的分子总数均为NA
B.水的摩尔质量等于NA个水分子的相对分子质量之和
C.标准状况下,5.6 L四氯化碳含有的分子数为0.25NA
D.分别由NA个水分子组成的冰、水、水蒸气的质量各不相同
【解析】选A。气体摩尔体积适用于所有气体,包括单质、化合物和混合物,标准状况下,22.4 L任意气体的物质的量均为1 mol,即分子总数均为NA,A正确;摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量,其单位为g·mol-1,水的相对分子质量在数值上与摩尔质量相同,但单位不同,B错;标准状况下,四氯化碳为液体,故5.6 L四氯化碳不是0.25 mol,含有的分子数不是0.25NA,C错;冰、水、水蒸气的成分均为水分子,NA个水分子的质量确定,故分别由NA个水分子组成的冰、水、水蒸气的质量相同,D错。
二、非选择题(本题包括2小题,共26分)
7.(10分)根据下列数据确定X的摩尔质量。
(1)1.01×105 Pa,0℃时气态单质Xn的密度为d g/L,则X的摩尔质量为_____。
(2)同温同压下,一定体积的HmX的质量是等体积NH3的2倍。则X的摩尔质量为_____。
(3)a个X原子的总质量为b g,则X的摩尔质量为_____。
【解析】(1)在标准状况下,设1 mol Xn的质量为m,则ρ=
所以m=ρ·V=d g·L-1×22.4 L·mol-1×1 mol=22.4d g,
M(Xn)= =22.4d g/1 mol=22.4d g·mol-1,
所以X的摩尔质量为 g·mol-1。
(2)同温同压下,等体积的不同气体,分子数相同,由题意可知M(HmX)=2M(NH3)=2×17 g·mol-1=34 g·mol-1,则X的摩尔质量为(34-m) g·mol-1。
(3)一个X原子的质量为b/a g,1 mol X的质量为bNA/a g,则X的摩尔质量为bNA/a g·mol-1。
答案:(1) g·mol-1
(2)(34-m) g·mol-1
(3)bNA/a g·mol-1
【规律方法】气体摩尔质量的求解方法
8.(16分)(1)森林是大自然的清洁器,一亩森林一昼夜可吸收62 kg 二氧化碳,呼出49 kg氧气,即在标准状况下吸收______L二氧化碳,合_____个二氧化碳分子;呼出_____L的氧气,合_____个氧分子。
(2)一定量的液态化合物XY2,在一定量的O2中恰好完全燃烧,反应方程式为:XY2(液)+3O2(气) XO2(气)+2YO2(气),冷却后,在标准状况下测得生成物的体积是672 mL,则:
①反应前O2的体积是_____。
②化合物XY2的物质的量是_____。
点燃
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【解析】(1)利用公式计算得:V(CO2)=62 000 g÷44 g/mol
×22.4 L/mol=31 564 L,N(CO2)=62 000 g÷44 g/mol×NA
=8.48×1026;V(O2)=49 000 g÷32 g/mol×22.4 L/mol=
34 300 L,N(O2)=49 000 g÷32 g/mol×NA =9.22×1026。
(2)①因该反应前后气体体积不变,所以反应前O2的体积就是
生成物的体积,是672 mL。②由第①问可知n(O2)=0.03 mol,
则由化学方程式可知:XY2的物质的量为0.03 mol× =
0.01 mol。
答案:(1)31 564 8.48×1026 34 300 9.22×1026
(2)①672 mL ②0.01 mol