高一化学讲义：气体摩尔体积(教师版)

年级：高一辅导科目：化学课时数：3课题第二章气体摩尔体积教学目的1．理解气体摩尔体积的概念，掌握标准状况下气体摩尔体积的计算。2．理解阿伏加德罗定律，了解学科间相关知识的联系。3．掌握标准状况下气体的体积与气体的物质的量、气体的质量和气体中的粒子数目之间的关系。4．初步学会研究问题的一般方法，培养分析、推理、归纳、总结的能力。教学内容一、知识梳理1、决定物质体积大小的因素：粒子数目、粒子的大小和粒子之间的距离。2、气体摩尔体积（1）概念：单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积。（2）符号：Vm（3）表达式：Vm=Vn（4）单位：L/mol（5）特例：在标准状况下（0℃、压强为101kPa），气体的摩尔体积约为22.4L/mol。【注意】⑴气体摩尔体积仅仅是对气体而言的。⑵在不同的状况下气体的气体摩尔体积是不同的，但在标准状况下的气体摩尔体积都约为22.4L/mol.⑶同温同压下，气体的体积只与气体的分子数目有关，而与气体分子的种类无关。【思考】判断正误：⑴标准状况下，1mol任何物质的体积都约为22.4L。（）⑵1mol气体的体积都约为22.4L。（）⑶标准状况下，1mol氧气和氮气的混合气体的体积约为22.4L。（）⑷22.4L气体所含的分子数一定大于11.2L气体所含的分子数。（）⑸任何条件下，气体的摩尔体积都约为22.4L/mol。（）⑹只有在标准状况下，气体的摩尔体积才能是22.4L/mol。（）⑺在标准状况下，气体的摩尔体积一定是22.4L/mol。（）【解析】⑴×，应为气体；⑵×，说明气体体积时，应有温度和压强的条件；⑶√，无论是同种气体，还是气体混合物，温度、压强一定的情况下其分子间距离大致相等；⑷×，在比较气体体积时需在同温同压下；⑸×，气体摩尔体积因温度和压强而不同；⑹×，在其他条件下，气体摩尔体积也可能为22.4L/mol；⑺×，22.4L是个约数，不是准确数值。3、阿伏加德罗定律同温同压下体积相同的任何气体都含有相同的分子数即阿伏加德罗定律。公式：同温同压：111222VNnVNn【注意】⑴阿伏加德罗定律适用于任何气体，包括混合气体，不适用于非气体。⑵同温同压，同体积和同分子数，四“同”共同存在；“三同定一同”。例：同温同压下，amolCl2和bmolO2（a=b）所含分子总数或原子数一定相等；单位体积内气体分子数一定相等；所占的体积一定相等，密度不等。⑶标况下的气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的一个特例。4、气体相对分子质量的计算(1)根据摩尔质量的概念求算相对分子质量的数值与该物质的摩尔质量数值相等，求出气体的摩尔质量，其数值就是该气体的相对分子质量。摩尔质量(M，g／mol)=质量（m,g）物质的量（n,mol）(2)根据标准状况下气体的密度(ρ0)求算摩尔质量(M，g／mol)=22.4(L／mol)×ρ0(g／L)(3)根据相同状况下同体积气态物质的质量比(又称为相对密度)求算设：有A和B两种气体，m(A)和m(B)分别表示这两种气体在相同状况下同体积的质量，n是它们的物质的量，M(A)和M(B)表示它们的相对分子质量，则有：．()()()()()()mAnMAMAmBnMBMB，即有()()()()mAMAMBmB根据上述关系式，可由一种已知气体的相对分子质量和相同状况相同体积两种气体的质量比求算另一种未知气体的相对分子质量。(4)根据混合气体中各组分气体的体积分数(或物质的量分数)求算混合气体的平均式量设：由A、B两种气体组成混合气体，M(A)和M(B)分别表示各自的相对分子质量，nA％和nB％表示它们在混合气体中的体积分数(或物质的量分数)，混合气体的平均摩尔质量为：平均摩尔质量(M，g／mol)=M(A)·nA％+M(B)·nB％【思考】(1)下列有关气体体积的叙述中，正确的是()A．一定温度和压强下，各种气态物质的体积大小，由构成气体的分子大小决定B．一定温度和压强下，各种气态物质的体积的大小，由构成气体的分子数决定C．不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数也不同D．气体摩尔体积是lmol任何气体所占的体积，其数值约为22.4L(2)下列说法正确的是()A．在常温常压下，11.2LN2含有的分子数为0.5NAB．在常温常压下，1molNe含有的原子数为NAC．71gC12所含原子数为2NAD．在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数相同(3)在同温、同压下，同质量的下列气体中，哪种分子数目最多?哪种体积最小?哪种原子数目最多?①NH3；②O2；③CO2；④CH4；⑤SO2；⑥H2。(4)在标准状况下，测得1.92g某气体的体积为672mL。计算此气体的相对分子质量。【答案】（1）B；（2）BC；（3）分子数⑥最多，体积⑤最小，原子数⑥最多。（4）64二、典型例题【例1】工业上用电解饱和食盐水的方法制取氢氧化钠、氯气和氢气。有关化学方程式是：NaCl+2H2O电解NaOH+C12↑+H2↑当制得112mL(S．T．P)氢气时，得到氢氧化钠多少kg?氯气多少rn3(S．T．P)?解析：设：得到NaOHxkg，C12yrn3NaCl+2H2O电解NaOH+C12↑+H2↑2×40g1×22.4L32×103g112×103L33240122.41011210x，x=400kg因为化学反应方程式中不同气体的系数比也是它们的体积数之比，于是有：1/y=1/112，y=112m3答：得到氢氧化钠400kg，氯气112m3(S．T．P)。【例2】空气的成分按体积计算，大致是O2：21%、N2：78％、CO2：0．03％……试计算空气的相对平均式量(精确到个位)。解析：M=32×21％+28×78％+44×0．03％≈29(g／mol)答：空气的相对平均式量为29。【例3】同温同压下，某气体对空气的相对密度为0．965，求这种气体的相对分子质量。解析：M=0．965×29≈28．0(g／m01)答：该气体的相对分子质量为28．0。【例4】加热分解5g某固体化合物，得到A气体0．7L(S．T．P)和4g残渣，求A的相对分子质量。解析：m(A)=5—4=1(g)ρ0(A)=1/0.7(g／L)∴M(A)=22·4ρ0(A)=22·4×(1/0.7)=32(g／moI)答：A的相对分子质量为32。【例5】将镁铝合金5．1g与足量的盐酸反应，得到标准状况下的氢气5．6L。求该镁铝合金中镁和铝各为多少克?解析：设合金中含镁xg、含铝ygMg+2HCl→MgCl2+H2↑1×24glmolxgx/24mol2A1+6HCl→2A1C13+3H2↑2×27g3molygy/18molx十y=5．1x/24+y/18=5.6/22.4=0.25∴x=2．4(g)y=2．7(g)答：该镁铝合金中镁为2．4g，铝为2．7g。【例6】将1．5g两种金属的混合物粉末与足量的稀盐酸反应，反应完全后，得到标准状况下的氢气1．12L，则两种金属可能是()A．Mg和CuB．Zn和CuC．Al和FeD．Mg和Al解析：Mg、Zn、Fe和稀盐酸反应均生成+2价的金属离子，不妨先假定混合金属均显+2价，按得到氢气的体积可求出混合物粉末中两种金属的平均相对原子质量(M)。根据反应方程式，有R+2HCl→RCl2+H2↑Mg22.4L1．5g1．12LM=30选项中+2价金属的相对原子质量：Mg：24、Fe：56、Zn：65。Al为+3价金属，现把它折合成+2价，其“相对原子质量”为27×2／3=18。另外，铜不与酸反应，则将其相对原子质量看作无穷大。两种金属的平均相对原子质量为30，则必有一种金属相对原子质量大于30，另一种金属相对原子质量小于30。满足此条件的选项为A、C。三、课堂练习1．下列说法中，正确的是()A．1mol任何气体的体积都是22.4L／molB．1molH2的质量是1g，它所占的体积是22.4L／molC．在标准状况下，1mol任何物质所占的体积都约为22.4L／molD．在标准状况下，1mol任何气体所占的体积都约为22.4L2．在标准状况下，与12gH2的体积相等的N2的()A．质量为12gB．物质的量为6molC．体积为22.4LD．物质的量为12mol3．在标准状况下，相同质量的下列气体中体积最大的是()A．O2B．C12C．N2D．CO24．在相同条件下，22g下列气体中跟22gCO2的体积相等的是()A．N2OB．N2C．SO2D．CO5．在相同条件下，下列气体中所含分子数目最多的是()A．1gH2B．10gO2C．30gC12D．17gNH36．瓦斯中甲烷与氧气的质量比为1：4时极易爆炸，则此时甲烷与氧气的体积比为()A．1：4B．1：2C．1：1D．2：17．在相同条件下，两种物质的量相同的气体必然()A．体积均为22.4LB．具有相同的体积C．是双原子分子D．具有相同的原子数目8．在标准状况下，0.5mol任何气体的体积都约为__________。9．2molO2和3molO2的质量(填相等、不相等或无法判断)__________；分子数之比为__________；含氧原子的数目之比为__________；相同条件下气体的体积比为__________。10．在同温同压下，质量相同的N2、CO2、C12、CH4、O2等五种气体所占的体积由大到小的顺序排列为__________。11．4gH2与22.4L(标准状况)CO2相比，所含分子数目多的是__________；各1.5mol上述两种气体相比较，质量大的是__________。12．成年男子的肺活量约为3500～4000mL，成年女子的肺活量约为2500～3500mL，肺活量最大的男子与肺活量最小的女子所容纳气体的物质的量之比约为(在同温同压下)__________。13．0.01mol某气体的质量为0.44g，该气体的摩尔质量为__________；在标准状况下，该气体的密度是__________。14．在同温同压下，两个体积相同的玻璃容器中分别盛满N2和O2：(1)计算容器中N2和O：2的物质的量之比和分子数目之比；(2)计算容器中N2和O2的质量比。15．某物质A在一定条件下加热分解，产物都是气体。分解方程式为2A→B+2C+2D。测得生成的混合气体对氢气的相对密度为d，则A的相对分子质量为__________。16．空气和二氧化碳按体积比5：1混合，将混合气体与足量的红热焦炭充分反应。设空气中氮气和氧气的体积比为4：1，不计其他成分，且体积都是在同温、同压下测定的，则反应后的气体中一氧化碳的体积分数是多少?四、课堂总结（由学生回答，答案请见知识梳理部分）1．氢气的相对分子质量比氯气小得多，为什么在标准状况下，1moIH2的体积和1molCl2的体积却相同?2．在标准状况下，1molH2O的体积约多大?3．在标准状况下，1mol气体的体积约是22.4L，若是在常温常压下，气体的摩尔体积如何变化呢?4．对于气体的质量、物质的量和体积，两两之间如何换算?5．什么是平均摩尔质量?固体和气体混合物的平均摩尔质量在计算过程中有何联系和区别?6．比较阿伏加德罗定律与质量守恒定律。7．阿伏加德罗定律的几个延伸关系：(n——物质的量；ρ——气体密度；M——气体的摩尔质量；V——气体的体积；m——气体的质量；N——气体分子数)同温、同压下：__________________________。同温、同体积下：__________________________。同温、同压、同体积下：__________________________。同温、同压、同质量下：__________________________。同温、同体积、同质量下：__________________________。五、视野拓展理想气体状态方程理想气体状态方程简称气体状态方程。理想气体指可以忽略分子本身所占空间和分子间作用力，完全符合波义耳定律(BoyIe’sLaw)的气体。空气、氢气、氧气、氮气等极难液化的气体，在一般条件下可