物质的聚集状态

第3课时物质的聚集状态学习目标1.了解不同聚集状态物质的一些特性。2.了解影响气体体积的主要因素。3.初步学会运用气体摩尔体积等概念进行简单的计算。4.掌握物质的量在方程式中的应用。学习重点1.气体摩尔体积的理解。2.气体摩尔体积与物质的量、微粒数目以及物质质量的简单计算。【自主预习】一、物质的聚集状态1.物质的不同聚集状态气体固体液体晶体非晶态物质2.不同聚集状态物质体积的主要影响因素①数目距离大小二、气体摩尔体积单位物质的量的气体所占的体积VmL·mol-1m3·mol-122.4L·mol-1温度和压强mVnV三、物质的量在化学方程式计算中的应用1.物质的量与其他物理量的关系以m表示物质的质量,V表示气体体积,ρ表示密度,N表示微粒数,n表示物质的量,M表示物质的摩尔质量,Vm表示气体摩尔体积,写出求算下列物理量的计算公式:(1)已知物质的质量:mmM(2)已知气体体积:ρVmVV(3)已知物质的量:(4)已知微粒数物质的量⑧n=____⑧n·Vmn·Mn·NAANN2.依据化学方程式的计算N2+3H22NH3物质的量之比_∶_∶_气体体积之比_∶_∶_物质的分子数之比_∶_∶_物质的质量之比__∶_∶__13213132228634【自我小测】判断或回答下列问题:1.相同物质的量的不同固体或液体,其体积有何特点?为什么?提示:相同物质的量的不同固体或液体,其体积不相同。任何1mol固态物质和液体物质所含的微粒数目相同,由于微粒之间的距离很小,但微粒的大小不同,所以1mol固态物质或液态物质的体积不同。2.两种分子数相同的气体,体积一定相同吗?提示:不一定,因为一定数目的气体体积主要决定于分子间的距离,而气体分子间的距离受温度和压强的影响很大,当温度和压强不同时,分子数相同的气体,体积不一定相同。3.(判一判)气体摩尔体积就是22.4L·mol-1。()提示:22.4L·mol-1是标准状况下的气体摩尔体积,非标准状况下的气体摩尔体积不一定是22.4L·mol-1。×4.(判一判)相同温度和压强下,相同体积的O2和CO2的质量相同。()提示:相同温度和压强下,相同体积的任何气体的物质的量相同,但O2和CO2的摩尔质量不同,质量也不同。5.(判一判)标准状况下,1mol任何物质的体积都相等,均为22.4L。()提示:错误,标准状况下的1mol气体的体积是22.4L,1mol固体和液体的体积却不是22.4L。××6.(判一判)同温、同压下,体积相同的H2、O2、H2和O2的混合气体中所含分子数相同。()提示:正确,因同温、同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。7.(判一判)9gH2O和22gCO2所含的分子数相同,但所含的氧原子个数比为1∶2。()提示:9gH2O和22gCO2的物质的量均为0.5mol。相同物质的量的物质所含的分子数相同,由二者的分子式可知,氧原子个数比为1∶2。√√【释义链接】①不同状态物质体积的影响因素物质呈固态或液态时,微粒间的距离很小,决定物质体积的主要因素是微粒的大小;物质呈气态时,分子间的距离很大,微粒的直径对物质的体积几乎无影响,物质的体积主要决定于微粒间的距离。②标准状况即0℃、1个大气压(101kPa),简写为STP。③关于气体摩尔体积的数值气体摩尔体积受温度和压强的影响,不同的温度和压强下存在不同的数值,标准状况下为22.4L·mol-1,但不是标准状况时也可能是22.4L·mol-1(比如温度高于0℃,压强小于101kPa时)。一、气体摩尔体积下表是不同状况下测得的1mol不同气体的体积:气体体积(L)0℃,101kPa25℃,101kPa0℃,202kPaH222.424.011.2O222.424.311.2空气22.323.911.2分析表中数据回答下列问题:1.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1mol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1mol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。2.1mol气体的体积随温度、压强的改变如何变化?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1mol气体的体积随温度升高而增大,随压强增大而减小。3.气体摩尔体积只适用于纯净气体吗?提示:不一定。可以是纯净气体,也可以是混合气体。【知识点睛】对气体摩尔体积的正确理解(1)气体摩尔体积的适用范围:气体摩尔体积的适用范围是气体,可以是单一气体,也可以是混合气体,如0.2molH2与0.8molO2的混合气体在标准状况下的体积约为22.4L。(2)对22.4L·mol-1的理解:①一个条件:必须为标准状况。非标准状况下,1mol气体的体积不一定是22.4L。因此在使用气体摩尔体积时,一定要看清气体所处的状态。②一个状态:必须为气体,如水、酒精、SO3、CCl4等物质在标准状况下不是气体。③两个数据:“1mol”“约22.4L”。【规律方法】标准状况下的气体的相关计算公式(1)M与Vm的关系:M=Vm·ρ=22.4ρg·mol-1(2)n与Vm的关系:n=mol(3)m与Vm的关系:m=n·M=·M(4)N与Vm的关系:N=n·NA=·NA1VLV22.4Lmol22.4＝mVVmVV下列说法中,正确的是()A.常温常压下,11.2L氯气(Cl2)所含有的原子数为6.02×1023B.常温常压下,28g氮气所含有的原子数为6.02×1023C.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D.在标准状况下,0.5×6.02×1023个氧气分子所占的体积为11.2L【解析】选D。A中常温常压下,11.2LCl2的物质的量小于0.5mol;B中原子数为2×6.02×1023;C中“气体单质”可能是单原子分子、双原子分子或多原子分子,故所含原子数不一定相同。【互动探究】B项中氮气所占的体积是22.4L吗?若不是,其与22.4L的大小关系如何?提示:在常温常压下,温度高于标准状况,则气体的摩尔体积大于22.4L·mol-1,故氮气的体积大于22.4L。二、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分子。1.阿伏加德罗定律适用于哪种状态的物质?提示:只适用于气体。2.在常温常压下,5LCO2和5LO2都含有相同数目的原子吗?提示:在相同的条件下相同体积的任何气体都含有相同数目的分子,即CO2和O2的分子数目相同,但原子数目不同。3.同温同压下,16gO2与1molN2的体积比是多少?提示:根据阿伏加德罗定律的推论知,同温同压时,气体物质的量与其体积成正比。16gO2的物质的量是0.5mol,与1molN2的体积比是1∶2。【知识点睛】阿伏加德罗定律的推论条件内容表达式类型一同温同压气体的体积与物质的量成正比气体的密度与摩尔质量成正比1122VnVn1122MM条件内容表达式类型二同温同体积气体的压强与物质的量成正比类型三同温同压同体积气体的质量与摩尔质量成正比1122pnpn1122mMmM【误区警示】1.阿伏加德罗定律只适用于气体,解题时要特别注意,防止审不清题意,而用于固体或液体。2.阿伏加德罗定律的推论中,有些是正比关系,有些是反比关系,使用时要注意仔细审查,要通过公式推导,真正理解各个推论的含义再应用,避免出现混乱。标准状况下,mgA气体与ngB气体分子数相等,下列说法不正确的是()A.标准状况下,同体积的气体A和气体B的质量比为m∶nB.25℃时,1kg气体A与1kg气体B的分子数之比为n∶mC.同温同压下,气体A与气体B的密度之比为m∶nD.标准状况下,等质量的A与B的体积比为m∶n【解析】选D。标准状况下,mgA气体与ngB气体分子数相等,根据阿伏加德罗定律,则A、B的物质的量相等,得MA/MB=m/n。标准状况下,同体积的A、B的物质的量相等,质量比等于摩尔质量之比,为m∶n,A项正确;等质量的A、B的物质的量之比等于摩尔质量的反比,为n∶m,B项正确;同温同压下,气体密度之比等于摩尔质量之比,为m∶n,C项正确;标准状况下,等质量的A、B的体积比等于物质的量之比,等于摩尔质量的反比,为n∶m,D项错误。【变式训练】(双选)两个体积相同的容器,一个盛有NO,另一个盛有N2和O2,在同温、同压下,两容器内的气体一定具有相同的()A.原子总数B.质子总数C.分子总数D.质量【解析】选A、C。由阿伏加德罗定律可知,在同温、同压下,同体积的任何气体含有相同的分子数,故两容器内分子总数相等。由于3种气体各自都是双原子分子,故原子总数一定相等。又由于N和O原子的质子数和摩尔质量不同,则质子总数和质量也不一定相等,所以只有当N2和O2的物质的量之比为1∶1时,质子总数和质量才相等。【知识拓展】阿伏加德罗定律的应用(1)阿伏加德罗定律的适用条件不仅仅是标准状况,也可以是其他温度和压强条件下,只要物质的存在状态一定是气态即可。(2)阿伏加德罗定律推论不可死记公式,可以通过理想气体的状态方程:pV=nRT,教材中虽未提及,但将其与n=、n=、n=等有效结合,可帮助我们去理解阿伏加德罗定律及其推论。mMmVVANN1.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【解析】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。2.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22.4LC.标准状况下的气体摩尔体积约为22.4LD.相同物质的量的气体摩尔体积相同【解析】选A。B项,通常状况下的气体摩尔体积Vm22.4L·mol-1;C项,标准状况下的气体摩尔体积约为22.4L·mol-1;D项,同温同压下,相同物质的量的气体的摩尔体积是相同的。3.(2013·宁波高一检测)同温同压下,等体积的下列气体,所含原子数最多的是()A.O2B.CH4C.CO2D.SO2【解析】选B。同温同压下,等体积的气体物质的量相同,设均为1mol,则1molO2含有2mol氧原子,1molCH4含有5mol原子,1molCO2含有3mol原子,1molSO2含有3mol原子。4.下列示意图中,白球代表氢原子,黑球代表氦原子,方框代表容器,容器中间有一个可以上下滑动的隔板(其质量忽略不计)。其中能表示等质量的氢气与氦气的是()【解析】选A。等质量的He与H2的物质的量之比为1∶2,则H2的体积是He的2倍,H2的分子个数是He的2倍,且氢气为双原子分子,而He为单原子分子。5.某双原子分子构成的气体,其摩尔质量为Mg·mol-1,该气体质量为mg,阿伏加德罗常数为NA,则:(1)该气体的物质的量为mol。(2)该气体在标准状况下的体积为L。(3)该气体在标准状况下的密度为g·L-1。(4)该气体所含原子总数为个。(5)该气体的一个分子的质量为g。【解析】(1)由公式n=直接求解。(2)由n=、n=可求得标准状况下的体积为×22.4L。(3)根据ρ=,可求得该气体在标准状况下的密度为g·L-1。(4)由于其为双原子分子,所以原子总数为×2NA=。(5)由Mg·mol-1知一个分子的质量为g。答案:(1)(2)(3)(4)(5)mMmMmM1V22.4LmolmVM22.4mMA2mMNAMNmM22.4mMM22.4A2mMNAMN