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
定义:单位物质的量的气体所占的体积。
符号:Vm
公式:Vm=V/n
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。
标准状况下,1mol任何物质的体积都约是22.4L。
1mol气体的体积约为22.4L。
标准状况下,1molO2和N2混合气体的体积约为22.4L。
22.4L气体所含分子数一定大于11.2L气体所含的分子数。
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】
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。
计算
标准状况下,11.2L的O2质量是多少g?
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;
未指明标况下,气体体积无法计算;
未指明标况下,无法确定物质的量;
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
一、单选题
1.设NA为阿伏加德罗常数的值,下述正确的是( )
A.64g二氧化硫含有原子数为3NA
B.O2气体的摩尔质量为36g
C.标准状况下,11.2L水含分子数为0.5 NA
D.摩尔是国际单位制中七个基本物理量之一
【答案】A
【解析】
A.64g SO2的物质的量为1mol,则含有原子3mol,则原子个数为3NA,A正确;
B.O2气体的摩尔质量为36g/mol,B错误;
C.标准状况下,水为液体,不能计算其物质的量,C错误;
D.摩尔是物质的量的单位,而物质的量才是国际单位制中七个基本物理量之一,D错误;
2.下列叙述正确的是( )
A.1molH2O的质量为18g/mol
CH4的相对分子质量为16
C.3.01×1023个SO2分子的体积为11.2L
D.标准状况下,1mol任何物质体积均为22.4L
【答案】B
【解析】
A.质量的单位为g,1molH2O的质量为18g,故A错误;
B.CH4的相对分子质量为16,故B正确;
C. 3.01×1023个SO2分子即0.5mol SO2,但没有指明标况下,无法计算体积,故C错误;
D. 标准状况下,1mol气体的体积均为22.4L,故D错误;
3.(2020·北京高一期末)关于1molH2O的下列说法中,不正确的是( )
A.质量为18g B.含氧原子数约为6.02×1023
C.含电子数约为10×6.02×1023 D.标准状况下的体积约为22.4L
【答案】D
【解析】
A. 1molH2O的质量为:m=n M=1mol×18g/mol=18g,A正确;
B. 1molH2O中含氧原子数目为:,B正确;
C. 1molH2O中含电子数目为:,C正确;
D. 标准状况下,H2O是液体,不能用计算,D错误;
4.(2020·河北深州市中学高一期末)设NA表示阿伏伽德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.常温常压下,14g有N2与CO组成的混合气体含有的原子数目为NA个
B.0.5molO3与11.2LO2所含的分子数一定相等
C.标准状况下,22.4 L 四氯化碳的分子数为NA
D.用16.25gFeCl3制备Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA个
【答案】A
【解析】
A. 常温常压下,N2与CO的摩尔质量均为28g/mol,且为双原子分子,则14g有N2与CO组成的混合气体的物质的量为0.5mol,含有的原子数目为NA个,符合题意,A正确;
B. 0.5molO3与标况下的11.2LO2所含的分子数一定相等,与题意不符,B错误;
C. 标准状况下,四氯化碳为液态,22.4 L的四氯化碳含有的分子数大于NA,与题意不符,C错误;
D. 用16.25gFeCl3制备Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体粒子不一定为一个Fe(OH)3,则胶粒数无法确定,与题意不符,D错误;
答案为A。
【点睛】
制备的氢氧化铁胶体,每一个胶体粒子不一定为一个Fe(OH)3。
5.我国科学家合成了一种全新的环[18]碳分子(C18,如图),下列说法正确的是( )
A.C18属于一种新型化合物
B.C18与C60的摩尔质量相等
C.等质量的C18与C60所含的原子个数比为1:1
D.等质量的C18与C60所含的分子个数比为1:1
【答案】C
【解析】
A.C18是由18个碳原子构成的单质,不是化合物,故A错误;
B.C18与C60分子中的碳原子数目不同,则其摩尔质量不相同,故B错误;
C.12gC18的物质的量为mol,12gC60的物质的量为mol,所含的原子个数比为mol ×NA×18: mol ×NA×60=1:1,故C正确;
D.根据C向分析,12gC18的物质的量为mol,12gC60的物质的量为mol,等质量的C18与C60所含的分子个数比为mol ×NA: mol ×NA=10:3,故D错误;
6.同温同压下,A容器中O2和B容器中O3所含氧原子数相等,则两个容器的体积比是( )
A.2∶3 B.1∶3 C.3∶2 D.1∶2
【答案】C
【解析】可设O原子数为6mol,则O2为3mol,O3为2mol,两种气体的物质的量之比为3:2,依据阿伏加德罗定律的推论,物质的量之比等于气体的体积之比,可得出两个容器的体积之比为3:2。故选C。
7.(2020·齐齐哈尔三立高级中学高一月考)下列一定量的各物质所含原子个数按由大到小的顺序排列的是( )
①0.5 mol氨气 ②标准状况下22.4 L氦气 ③4 ℃时9 mL水 ④0.2 mol磷酸
A.①④③② B.④③②①
C.②③④① D.①④②③
【答案】A
【解析】
①0.5mol氨气(NH3)含有原子物质的量=0.5mol×4=2mol,则原子数目为2NA;
②标准状况下22.4L氦气(He)的物质的量为1mol,氦气为单原子分子,含有原子为1mol,则原子数目为NA;
③4℃时9mL水(H2O)的质量为9g,其物质的量==0.5mol,含有原子物质的量=0.5mol×3=1.5mol,则原子数目为1.5NA;
④0.2mol磷酸(H3PO4)含有原子物质的量=0.2mol×8=1.6mol,则原子数目为1.6NA;
故含有原子数目①>④>③>②,答案选A。
8.44.8L某气体在标准状况下的质量为142g,该气体摩尔质量为( )
A.71g/mol B.142g/mol C.71 D.142
【答案】A
【解析】标准状况下44.8L气体的物质的量为,该气体摩尔质量为,故选A。
9.(2020·河南省高一期末)渔业养殖业要求水体中溶解的O2的量不能低于3 mg/L。已知某水体中溶解的O2的浓度为4.8 mg/L,则1 m3水中溶解的O2的物质的量为( )
A.0.15 mol B.0.30 mol C.1.5 mol D.3.0 mol
【答案】A
【解析】1 m3水体积为1000 L,所以水中氧气的质量m(O2)=4.8×10-3g/L×1×103L=4.8 g,则1 m3水中溶解的O2的物质的量n(O2)==0.15 mol,故合理选项是A。
10.(2020·呼和浩特开来中学高二期中)含有相同数目氧原子的NO、CO2、N2O4三种气体,其物质的量之比为( )
A.1:2:4 B.1:1:1 C.4:2:1 D.2:1:4
【答案】C
【解析】
含有相同数目氧原子,也就是氧原子的物质的量相等,设氧原子的物质的量为4amol,则NO为4amol,CO2为2amol,N2O4为amol,所以NO、CO2、N2O4的物质的量之比为4:2:1,故选C。
11.在两个容积相同的容器中,一个盛有NH3气体,另一个盛有H2和Cl2的混合气体,在同温同压下,两容器内的气体一定具有相同的是( )
A.原子数 B.分子数 C.质量 D.密度
【答案】B
【解析】
同温同压下,气体摩尔体积相等,体积相等的不同气体其物质的量相等。
A.根据N=nNA知,二者的物质的量相等则其分子数相等,但是每个分子中氢原子个数不相等,所以其氢原子总数不一定相等,A错误;
B.根据A中分析可知,同温、同压下,两容器内的气体一定具有相同的分子数,B正确;
C.根据m=nM知,物质的量相等时,二者的质量与其摩尔质量成正比,二者的摩尔质量不一定相等,所以其质量不一定相等,C错误;
D.根据,同温同压下,气体的密度与其摩尔质量成正比,两个容器中平均摩尔质量不一定相等,所以其密度不一定相等,D错误;
12.NA为阿伏加德罗常数,下述正确的是( )
A.64gSO2含有硫原子数为2NA
B.NA个氧气分子和NA个氢气分子的质量比等于16∶1
C.28g氮气所含的原子数目为NA
D.标准状况下,22.4L的SO3含有 NA个水分子
【答案】B
【解析】
A.64gSO2的物质的量n=,1个SO2分子中含有1个S原子,则1molSO2含有1molS原子,则所含的硫原子的个数为NA,A项错误;
B. NA个氧气分子和NA个氢气分子,根据m=nM=N/NAM,则质量分别为32g和2g,则质量比为16:1,B项正确;
C.28g氮气N2的物质的量,1个N2分子中含有2个N原子所含的氮原子数目为2NA,C项错误;
D.SO3在标准状况下为液体,气体的摩尔体积针对的对象为气体,不适用于固体或液体,D项错误;
13.(2020·民勤县第一中学)A气体的摩尔质量是B气体的n倍,同温同压下,B气体的质量是同体积空气的m倍,则A的相对分子质量为( )
A.m/n B.29m/n C.29mn D.29n/m
【答案】C
【解析】
根据m=nM以及同温同压下、相同体积气体具有相同的物质的量,可知,B气体的质量是同体积空气的m倍,则B的摩尔质量为空气的平均摩尔质量的m倍,所以B的摩尔质量M(B)=29g/mol×m=29mg/mol,A气体的摩尔质量是B气体的n倍,则A的摩尔质量M(A)=nM(B)=29mg/mol×n=29mng/mol,所以A的相对分子质量为29mn;答案选C。
14.(2020·伊美区第二中学高一月考)两份质量相同的CH4和NH3比较,下列结论错误的是( )
A.分子个数比为17∶16 B.原子个数比为17∶16
C.氢原子个数比为17∶12 D.氢原子质量比为17∶12
【答案】B
【解析】
A.根据N=m/M×NA知,质量相同的两种气体中含有的分子个数之比等于摩尔之比的反比,所以两份质量相同的CH4和NH3的分子数之比为17:16,故A正确;
B.CH4和NH3的分子含有的原子数分别为5、4,由A知两份质量相同的CH4和NH3的分子数之比为17:16,所以含有的原子数之比为17×5:16×4=85:64,故B错误;
C.CH4和NH3的分子含有的H原子数分别为4、3,由A知两份质量相同的CH4和NH3的分子数之比为17:16,所以含有的H原子数之比为17×4:16×3=17:12,故C正确;
D.由C可知两份质量相同的CH4和NH3所以含有的H原子数之比为17:12,H原子数目之比等于H原子质量之比为17:12,故D正确。
15.(2020·安徽省高一期末)在三个容积相同的密闭容器中分别充入A、B、C三种气体,当它们的温度和密度都相同时,这三种气体的压强(p)从大到小的顺序为p(B)>p(A)>p(C), 则A、B、C分别是( )
A.CO、H2、O2 B.O2、N2、H2 C.NO、CO2、H2 D.NH3、O2、NO2
【答案】A
【解析】
在温度和密度都相同条件下,如体积相同,则质量相同,气体的物质的量越大,压强越大,压强与摩尔质量成反比,已知压强(p)从大到小的顺序为p(B)>p(A)>p(C),则摩尔质量B
二、填空题
16.(2020·长春市第二十九中学高一月考)(1)下列五种物质中:
①碘酒 ②SO2 ③H2SO4 ④Al ⑤C6H6,其中属于单质的是________(填序号,下同);属于酸性氧化物的是________;属于有机化合物的是________。
(2)1mol氢气在标准状况下占有的体积约为________L。
(3)写出氯气溶于水的化学方程式________________________
【答案】④ ② ⑤ 22.4 Cl2+H2O=HCl+HClO
【解析】
(1)①碘酒是碘溶于酒精形成的混合物;
②SO2属于化合物中的酸性氧化物;
③H2SO4属于化合物中的酸;
④Al属于纯净物中的单质;
⑤C6H6属于化合物中的有机物;
其中属于单质的是④;属于酸性氧化物的是②;属于有机化合物的是⑤;
(2)气体的体积主要受温度,压强,粒子数的影响,标况下,1mol任何物质具有的粒子数为NA,1mol任何气体在标况下的体积都是22.4L,1mol氢气在标准状况下占有的体积约为22.4L;
(3)氯气溶于水生成盐酸和次氯酸,化学方程式为:Cl2+H2O=HCl+HClO;
17.(2020·四川省乐山市第四中学高一月考)同温同压下,同体积的N2和SO2气体:
⑴ 分子数之比为 _____________
⑵ 物质的量之比为____________
⑶ 原子总数之比为____________
⑷ 摩尔质量之比为____________
⑸ 质量之比为 _______________
⑹ 密度之比为 _______________
【答案】1:1 1:1 2:3 7:16 7:16 7:16
【解析】根据阿伏加德罗定律,同温同压下,同体积的N2和SO2一定有相同的分子数,即分子物质的量相同。
(1)分子数之比为1:1;
(2)物质的量之比为1:1;
(3)原子总数之比为(2×1):(3×1)=2:3;
(4)氮气的摩尔质量为28g/mol,二氧化硫的摩尔质量为64g/mol,摩尔质量之比28g/mol:64g/mol=7:16;
(5)根据m=nM,物质的量相同,质量比=M(N2):M(SO2)=28g/mol:64g/mol=7:16;
(6)同温同压下,气体的密度之比等于气体的摩尔质量之比,则密度之比为7:16。
18.(1)标况下11gCO2的物质的量为________,体积为________。
(2)已知4.8g某混合气体含分子数为0.15NA,该气体的平均摩尔质量为________。
(3)等物质的量的SO2和SO3含有的氧原子个数比为_________;气体的质量比为________。
(4)12gCH4和O2的混合气体在标准状况下的体积为11.2L,则混合气体中CH4与O2的物质的量之比为_________。
【答案】0.25mol 5.6L 32g/mol 2:3 4:5 1:1
【解析】以物质的量为核心的化学计量公式:;
(1)标况下11gCO2的物质的量为;体积为;故答案为:0.25mol;5.6L;
(2) 某混合气体含分子数为0.15NA,则物质的量为,该气体的平均摩尔质量为,故答案为:32g/mol;
(3) 设SO2和SO3的物质的量都是1mol,1个二氧化硫分子中含有2个氧原子,1个三氧化硫分子中含有3个氧原子,则所含O原子数之比为2:3;气体质量比为1mol×64g/mol:1mol×80g/mol=4:5;故答案为:2:3;4:5;
(4)在标准状况下混合气体的体积为11.2L,,设混合气体中CH4和O2的物质的量分别为x、y,则、,解得x=0.25mol,y=0.25mol,则混合气体中CH4和O2的物质的量之比为0.25:0.25=1:1,故答案为1:1。
19.(2020·山西省高一期末)如图,两相邻圆圈内物质间含有相同的某一原子,且该原子的物质的量相同(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
回答下列问题:
(1)乙中的N为___________,丙中的V为___________。
(2)甲中NO2和丁中N2H4的物质的量之比为___________。
(3)乙中SO2和丁中N2H4的质量之比为___________。
【答案】NA 22.4L 2:1 4:1
【解析】
(1)乙和甲中的O原子物质的量相同,丙和乙中S原子物质的量相同;
(2)甲中NO2和丁中N2H4含有N原子的物质的量相同;
(3) 乙中SO2的物质的量为1mol、丁中N2H4的物质的量是0.5mol。
【详解】
(1)甲中NO2的物质的量是,含有O原子的物质的量是2mol,乙和甲中的O原子物质的量相同,则乙中SO2的物质的量为1mol,SO2分子数为NA;丙和乙中S原子物质的量相同,丙中H2S的物质的量是1mol,标准状况下H2S的体积为1mol×22.4L/mol=22.4L;
(2) 甲中NO2的物质的量是1mol,N原子物质的量是1mol,甲中NO2和丁中N2H4含有N原子的物质的量相同,则丁中N2H4的物质的量是0.5mol,甲中NO2和丁中N2H4的物质的量之比为2:1。
(3) 乙中SO2的物质的量为1mol,质量为1mol×64g/mol=64g,丁中N2H4的物质的量是0.5mol,质量为0.5mol×32g/mol=16g;乙中SO2和丁中N2H4的质量之比为64g:16g=4:1。(共22张PPT)
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
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
体积相同
粒子数相同
体积不同
体积不同
【学习任务一】影响物质体积大小的因素
课本P52
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。
【联系生活】同学们到操场上排队做操,占地面积和什么有关?
人数、 列队间距、 胖瘦
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?
物质的体积
宏观现象
微观探析
学生占地面积
粒子数、粒子间距、粒子大小
(物质由分子、离子或原子构成)
影响因素
影响固态和液态物质体积主要因素是什么?
固态结构微粒间距离很小
液态结构微粒间的距离也很小
粒子数目和粒子大小
【小结】影响固体和液体物质体积的主要因素:
1mol固体或液态体积不同的主要原因是:
粒子大小不同
影响气态物质体积主要因素是什么?
【联系生活】
人们生活中的燃烧的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。
液态(l)
气态(g)
变成
粒子间的距离增大
宏观现象:
微观探析:
体积增大
固态
液态
气态
当粒子数目相同时,气体体积主要取决于粒子之间的距离。
如何改变粒子之间的距离呢?
升温
减压
升温
减压
升高温度或减小压强可以增大粒子间距离
微观探析
【小结】
对于气体来说,粒子之间的距离(一般指平均距离)远远大于粒子本身的直径。
粒子数目
粒子间距
粒子大小
物质的体积
}
固体、液体体积
决定
}
决定
气体体积
受温度和压强影响
对于粒子数相同的气体来说,如果温度和压强相同,则微粒间的平均距离基本相同,体积也就相同。
小结:
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。
阿伏加德罗定律
【学习任务二】气体摩尔体积
回顾课本P52【思考与讨论】
1mol
1、定义:
2、符号:
3、公式:
4、单位:
单位物质的量的气体所占的体积
【新概念】
——气体摩尔体积
Vm
L/mol(L·mol-1)
注意:
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(记住)
Vm=V/n
(错,物质应是气体)
(错,应标明条件-标准状况)
(对,气体体积与分子种类无关)
(错,未指明气体体积是否在相同条件下测定)
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。
(错,不一定)
【概念辨析】
重要!!!
【小结】
“22.4L/mol”使用注意事项:
前提条件:标准状况(0℃,101KPa)下
对象:
任何气体,纯净气体或混合气体都可
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?
【解】标准状况下,1moLO2的体积约为22.4L
已知V(O2)=67.2L
n(O2)=
V(O2)
Vm
=
67.2L
22.4L/mol
=3mol
V=n·Vm
n=V/Vm
Vm=V/n
变式
答:67.2L的O2物质的量为3mol。
N
n
m
V
÷ NA
× NA
× M
÷ M
÷ Vm
× Vm
N
V
以物质的量(n)为中心构建质量(m)、体积(V)、粒子数(N)之间的认知模型:
【构建模型】
【学习评价】
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?
n(O2)=V(O2)/Vm=11.2L/22.4L mol-1=0.5mol
m(O2)=n(O2) M(O2)=0.5mol×32g/mol=16g
【点睛】物质的量是联系质量(m)、体积(V)、粒子数(N)之间的桥梁,故先求物质的量,再进行其它换算。
n(O2)=V(O2)/Vm=5.6L/22.4L mol-1=0.25mol
N(O2)=n(O2) NA=0.25mol×6.02×1023mol-1=1.505×1023
【分析】
V(已知)
N(?)
n(?)
V(已知)
m(?)
n(?)
【分析】
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
三同定一同
=
n1
n2
V1
V2
N1
N2
=
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__________。
1:4
1:4
M = ρVm
1mol气体的
质量:为摩尔质量(M)
【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?
分析:
体积:为气体摩尔体积(Vm)
M(H2) = ρ(H2)Vm =0.0899g/ L×22.4L/mol≈2g/mol
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。
=
M1
M2
ρ1
ρ2
例题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。
根据 M = ρVm 可得
=
M(未知气体)
M(H2)
ρ(未知气体)
ρ(H2)
16=
M(未知气体)
2g/mol
M(未知气体)=32g/mol
相对密度 (d)
相对密度 (d)=
1、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
【学习评价】
C
2、(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
D
3、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
教材习题P57 2.
B
【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。
【点睛】同温同压下,气体的体积比等于物质的量之比。
4、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。
M=m/n=0.48g ÷0.03mol=16g/mol
n=V/Vm=0.672L÷22.4L mol-1=0.03mol
【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。
答:该气体在此条件下的相对分子质量为16。
【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