第3节　第2课时　气体摩尔体积 课件（共42张PPT）人教版高中化学必修1

(共42张PPT)
第二章
第三节　第二课时　气体摩尔体积
知识点一 影响物质体积大小的因素
知识点二 气体摩尔体积
目录索引
素养目标 学习要点
1.认识气体摩尔体积在化学定量研究中的重要作用,能应用物质的量、气体摩尔体积进行计算,培养宏观辨识与微观探析的学科素养。 2.通过对比、类比归纳、演绎等多种思维活动,了解气体摩尔体积等知识,体会从物质的量的层次定量研究化学问题的意义,培养科学探究与创新意识的学科素养。 三个因素:影响物质体积的三个因素
一个条件、一个对象和两个数据:标准状况下的气体摩尔体积
一个定律、三个推论:阿伏加德罗定律及推论
知识点一 影响物质体积大小的因素
基础落实 必备知识全过关
一、影响物质体积大小的因素
1.分析数据
物质的量 条件 物质 体积
1 mol 0 ℃、101 kPa H2 22.4 L
O2 22.4 L
20 ℃ H2O 18.0 cm3
H2SO4 53.6 cm3
Fe 7.12 cm3
Al 10.0 cm3
结论 ①1 mol气体在相同温度和压强下,体积　　　　,在0 ℃、101 kPa(通常称为　　　　　　)时约为　　　　; ②1 mol固体或液体,在相同温度下,体积　　　 相同
标准状况
22.4 L
不相同
2.物质体积的影响因素
固
液
气
二、阿伏加德罗定律
在相同的　　　和　　下,相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。
名师点拨
正确理解阿伏加德罗定律的应用
(1)阿伏加德罗定律的适用对象是气体(单一气体或混合气体),不适用于液体或固体。
(2)“三同”定“一同”。同温、同压、同体积和同分子数,四“同”共同存在,相互制约,只要有三“同”成立,则另一“同”就必定成立。
(3)“二同”定比例。温度、压强、气体体积、气体物质的量,若两个量相同,则另两个量成正比或反比。
温度
压强
教材拓展
公式“pV=nRT”的应用:阿伏加德罗定律的推论可根据公式pV=nRT进行推导,其中:p为压强(单位Pa),V为体积(单位L),n为物质的量(单位mol),R为常数,T为绝对温度(单位K)。
正误判断
(1)在相同条件下,1 mol任何物质的体积均相同。(　　)
(2)同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的原子。(　　)
(3)同温同压下,相同体积的物质含有相同数目的分子。(　　)
×
提示 在相同条件下,1 mol不同的固体和液体物质体积不同。
×
提示 同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子,不同分子所含原子可能不同。
×
提示 阿伏加德罗定律只适用于气体物质,对液体、固体物质不适用。
重难突破 能力素养全提升
探究角度1 影响物质体积大小的因素
例1 (2024·河南濮阳高一检测)气体体积的大小,跟下列因素几乎无关的
是(　　)
A.分子个数 B.温度 C.压强 D.分子大小
D
解析 温度、压强一定时,气体分子个数越多,体积越大,A不符合题意;分子数、压强一定时,气体的温度越高,体积越大,B不符合题意;分子数、温度一定时,压强越大,气体体积越小,C不符合题意;气体分子大小与分子间距离相比可以忽略,所以气体体积与分子的大小几乎无关,D符合题意。
【变式设问】
(1)上题与固体的体积几乎无关的是　　　　。
(2)上题选项影响气体分子之间距离的是　　　　　。
提示 C。
提示 BC。温度越高,压强越小,气体分子之间的距离越大。
[对点训练1]
下列关于决定物质体积的因素的说法不正确的是(　　)
A.物质的体积取决于粒子数目、粒子大小和粒子间距
B.相同条件下,粒子数相同的任何气体都具有相同体积
C.同温同压下,1 mol任何物质所占有的体积均相同
D.等质量的H2,压强越小、温度越高,气体所占体积越大
C
解析 从微观角度来说,物质的体积由粒子数目、粒子大小和粒子间距决定,A正确;粒子数相同的气体的物质的量相同,则相同条件下体积也相同,B正确;该结论只适用于气态物质,C错误;等质量的H2,压强越小、温度越高,气体体积越大,D正确。
探究角度2 阿伏加德罗定律及推论
例2 (2024·安徽宣城高一模拟)在一个容积固定的恒温容器中,有两个可左右滑动的密封隔板(如图)。在A、B、C内分别充入等质量的X、H2和Y三种气体,当隔板静止时,A中气体密度比C中气体密度大。下列说法不正确的是(　　)
A.压强:p(X)=p(H2)=p(Y)
B.气体的体积:V(X)C.摩尔质量:M(X)D.分子数目:N(X)C
解析 当隔板静止时,代表隔板两侧气体的压强相等,容器恒温,所以处于同温同压的环境,A正确;已知气体密度 ,通入容器中的三种气体的质量相等,A中气体密度比C中气体密度大,即气体X密度大于气体Y,则气体体积V(X)M(Y),故C错误;同温同压下,气体的分子数之比=气体的物质的量之比=气体的体积之比,由选项B分析知,气体X的体积小于气体Y的体积,则分子数目:N(X)图解要点　根据装置特点和阿伏加德罗定律分析如下
【变式设问】
(1)若图中B的体积为C的8倍,则Y的相对分子质量为　　　　。
(2)若将上题隔板固定,使A、B、C的体积相等,则A、C的压强之比等于　　　　　。(用气体的摩尔质量表示)
提示 16。由题意知B、C的温度、压强相等,气体的体积之比等于物质的量之比,由 可知,质量相等时,物质的量之比等于摩尔质量的反比,B的体积为C的8倍,即Y的摩尔质量为H2的8倍,即Y的相对分子质量为H2的8倍,即16。
提示 M(Y)∶M(X)。同温同体积下,压强之比等于物质的量之比,由 可知,质量相等时,物质的量之比等于摩尔质量的反比,故压强之比等于摩尔质量的反比。
[对点训练2]
(教材改编题)瓦斯中甲烷与氧气的体积比为1∶2时极易爆炸,此时甲烷与氧气的质量比为(　　)
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶3 D.1∶4
D
解析 相同条件下,甲烷与氧气的体积比为1∶2,则甲烷与氧气的物质的量之比为1∶2,此时甲烷与氧气的质量比为(1 mol×16 g·mol-1)∶(2 mol×32 g·mol-1)=1∶4。
归纳总结　阿伏加德罗定律三个推论
知识点二 气体摩尔体积
基础落实 必备知识全过关
1.气体摩尔体积　　　　 研究对象是气体,不是固体和液体
(1)概念:单位　 　　的气体所占的体积叫做气体摩尔体积,符号为　　　　。
(2)表达式:　　　　　　　　　　　;
(3)单位:　　　　　　　　　　　　　和m3/mol(或m3·mol-1)。
物质的量
Vm　
L/mol(或L·mol-1)
2.特例:标准状况下的气体摩尔体积
　　　 　需要牢记该状况下的Vm
(1)1个条件:必须为标准状况(0 ℃,101 kPa)。
(2)1种状态:必须为气体。如水、酒精等物质在标准状况下不是气体。
(3)2个数据:“1 mol”“约为22.4 L”。
3.影响因素
气体摩尔体积的数值不是固定不变的,它取决于气体所处的温度和压强。如25 ℃,101 kPa的条件下,Vm=24.5 L·mol-1。
一般来说,温度越高,压强越小,Vm越大
深度思考
请思考只有在标准状况下,气体摩尔体积才为22.4 L·mol-1吗
提示 不一定。气体摩尔体积的大小与状态有关,非标准状况下,如比标准状况的压强大、温度高,气体摩尔体积也可能为22.4 L·mol-1。
特别提醒
(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·mol-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。
重难突破 能力素养全提升
探究角度1 气体摩尔体积的理解
例1 (2024·海南三亚高一检测)下列说法中正确的是(　　)
A.1 mol O2和1 mol N2所占的体积约为22.4 L
B.标准状况下,H2的气体摩尔体积约为22.4 L
C.在标准状况下,1 mol H2和1 mol H2O所占的体积都约为22.4 L
D.在标准状况下,22.4 L由N2、N2O组成的混合气体中所含有的N原子的物质的量约为2 mol
D
解析 气体体积受温度、压强影响,A未指明温度、压强;B气体摩尔体积单位为L·mol-1;C标准状况下,水为非气态,不适用于气体摩尔体积;标准状况下,22.4 L混合气体中分子总数为NA,N2和N2O每个分子都含有两个N,则混合气体中所含有的N原子的数目为2NA,物质的量为2 mol,D正确。
图解要点　气体摩尔体积的理解与应用
【变式设问】
(1)在标准状况下,假设2.24 L由N2、N2O组成的混合气体的质量为3.6 g,则混合气体的平均摩尔质量是多少
(2)在标准状况下,2.24 L由N2、CO组成的混合气体中所含的原子数是多少
提示 标准状况下,2.24 L气体的物质的量 0.1 mol,则混合气体的平均摩尔质量是M=3.6 g/0.1 mol=36 g·mol-1。
提示 N2和CO均含有2个原子,即相同物质的量的N2和CO均含有相同数目的原子,标准状况下,2.24 L气体的物质的量是0.1 mol,则0.1 mol由N2、CO组成的混合气体中所含的原子数也是0.2NA个。
[对点训练1]
下列物质的体积约为22.4 L的是(　　)
A.标准状况下1 mol乙醇
B.20 ℃、101 kPa时36.5 g HCl
C.常温常压下17 g NH3
D.0 ℃、101 kPa时0.4 mol H2和0.6 mol O2的混合气体
D
解析 A项,标准状况下乙醇不是气态;B项,20 ℃、101 kPa不是标准状况,且温度比标准状况高,故1 mol气体的体积在该状况下大于22.4 L;C项,常温常压不是标准状况;D项,0 ℃、101 kPa为标准状况,混合气体的物质的量为1 mol,故体积约为22.4 L。
归纳总结　
气体摩尔体积
的理解
探究角度2 气体摩尔体积的有关计算
例2 标准状况下,下列物质所占体积最大的是(　　)
A.98 g H2SO4
B.6.02×1023个CO2
C.44.8 L HCl
D.6 g H2
D
解析 同温同压下,气体的体积之比等于物质的量之比。H2SO4在标准状况下为液体;6.02×1023个CO2为1 mol,约22.4 L,44.8 L HCl的物质的量为2 mol;6 g H2的物质的量为3 mol,约67.2 L,体积最大。
图解要点　宏观量(m、V)与微观量(N)的相互转化
[对点训练2]
已知a g气体XY3含有b个原子,设阿伏加德罗常数的值为NA,气体摩尔体积为c L·mol-1,则该条件下11.2 L该气体的质量为(　　)
A
归纳总结　气体摩尔体积的有关计算
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题组1物质体积的影响因素　阿伏加德罗定律
1.(2024·湖南长沙高一检测)能够影响16 g甲烷体积大小的因素有(　　)
A.分子的数目 B.分子的大小
C.气体的温度、压强 D.碳、氢原子的大小
C
解析 16 g甲烷的物质的量为1 mol,分子数为N个,是确定的,故影响16 g甲烷体积的因素只有温度和压强,故选C。
2.在同温同压下,同体积的H2和CH4,它们的原子数之比是(　　)
A.2∶5 B.1∶1
C.1∶5 D.1∶8
A
解析 由阿伏加德罗定律及其推论可知:同温同压下,两种气体的体积之比等于其物质的量之比。H2和CH4的体积相同,则其物质的量相同。所以H2和CH4的原子个数比为2∶5。
3.(2024·湖北武汉高一检测)如图两瓶体积相等的气体,在同温、同压时瓶内气体的关系一定正确的是(　　)
A.所含原子数相等
B.气体密度相等
C.气体质量相等
D.电子数相等
A
解析 根据阿伏加德罗定律,同温、同压、同体积的气体,分子数(物质的量)一定相同。所以两瓶气体的物质的量相等。N2、O2、NO都是双原子分子,两瓶气体的分子数相等,所含原子数一定相等,故A正确;同温、同压,气体的密度与相对分子质量成正比,左侧集气瓶中气体的相对分子质量在28~32之间,右侧集气瓶中气体的相对分子质量为30,所以气体密度、质量不一定相等,故不选B、C;两瓶气体的分子数相等,1个N2分子含有14个电子、1个O2分子含有16个电子、1个NO分子含有15个电子,所以电子数不一定相等,故不选D。
题组2气体摩尔体积及其计算
4.(2024·广西钦州高一检测)标准状况下,4.48 L的CO2气体所含原子的物质的量为(　　)
A.3 mol B.1.5 mol
C.2 mol D.0.6 mol
D
解析 标准状况下,4.48 L CO2气体的物质的量为:n(CO2)=
=0.2 mol,所以所含原子的物质的量为3×0.2 mol=0.6 mol,答案选D。
5.在标准状况下,CO和CO2的混合气体共39.2 L,质量为61 g,则两种气体的物质的量之和为　　　　　　 mol,其中CO2为　　　　　　 mol,CO占总体积的　　　　　　,混合气体的摩尔质量为　　　　　　　　　　。
1.75
0.75　
57.1%
34.9 g·mol-1
6.CH4是21世纪的重要能源,NH3是重要的工业原料,请回答下列问题。
现工业生产中需要一定量的CH4和NH3:
(1)若有等物质的量的两种气体,试完成下表:
项目 CH4∶NH3
质量比
分子个数比
原子个数比
氢原子个数比
16∶17
1∶1
5∶4
4∶3
(2)若有等质量的两种气体,试完成下表:
项目 CH4∶NH3
物质的量比
分子个数比
原子个数比
氢原子个数比
17∶16
17∶16
85∶64
17∶12
解析 (1)因物质的量相同,故其质量之比等于摩尔质量之比,即16∶17;物质的量相同,故分子数相同,分子个数比为1∶1;1 mol CH4含有5 mol原子
(1 mol C+4 mol H),1 mol NH3含有4 mol原子(1 mol N+3 mol H),原子个数比为5∶4,氢原子个数比为4∶3。(2)若质量均为m g,CH4和NH3的物质的量比为 =17∶16;分子个数比为17∶16;原子个数比为(17×5)∶(16×4)=85∶64;氢原子个数比为(17×4)∶(16×3)=17∶12。