2019-2020学年高中化学 第二章 海水中的重要元素——钠和氯 第三节 物质的量 2 气体摩尔体

第二章海水中的重要元素——钠和氯第三节物质的量第2课时气体摩尔体积学习目标：1.了解气体摩尔体积的含义及其单位。2.掌握V(g)、n、Vm之间的换算与计算。3.了解阿伏加德罗定律及简单推论。质量物质的量H2和O2物质的量之比H2O20.2g1.6g0.1mol0.05mol2︰1361.8g40.2g321.6g（1）H2和O2体积之比:2H2O====2H2↑+O2↑电解（2）2︰1电解水产生的气体体积比是多少？假设电解了1.8g水，计算生成O2、H2的质量和物质的量。填写表格。相同温度和压强下，1molH2和1molO2的体积是。H2和O2物质的量之比：2︰1H2和O2体积之比：2︰1n(O2)n(H2)=V(H2)V(O2)=21相等的由表格内容，你能否得出气体物质的量相等时体积也相等的结论？【想一想】计算出在标准状况下，1molH2和1molO2的体积(保留小数点后2位)。你能得出什么结论？物质1mol物质的质量(g)密度(g/L)体积(L)H22.016g0.0899O232g1.42922.4222.39计算得出的数据可知它们的体积几乎相等哦！【思考与交流】物质状态1mol物质所含微粒数1mol物质质量(g)密度(g/cm3)体积(cm3)FeAlH2OH2SO4在相同的条件下1mol固体或液体的体积是否也相等？固体固体液体液体562718987.862.701.837.1210.0018.0453.556.02×10230.998【思考与交流】1mol固体或液体的体积不相等。下表是1mol物质标准状况下的体积，你有哪些启示？物质状态密度体积Fe固体7.8g/mL7.2mLAl固体2.7g/mL10mLH2O液体1g/mL18mLH2SO4液体1.83g/mL53.6mLH2气体0.0893g/L22.4LO2气体1.429g/L22.39LCO2气体1.965g/L22.39L【思考与交流】由上表的体积数据结合物质状态，可以得出如下结论：1.在同温同压(0℃、1.01×105Pa)下，1摩尔固体和液体的体积各不相同。2.在同温同压(0℃、1.01×105Pa)下，1摩尔任何气体的体积基本相同。3.标准状况(0℃、1.01×105Pa)下，1摩尔任何气体的体积约为22.4L。物质的体积由哪些因素决定?【想一想】结论：(1)在相同条件下粒子数相同的不同固态或液态物质的体积_______。(2)在同温同压条件下，粒子数相同的任何气体的体积都_____。微点拨：①决定气体分子间距离的因素是温度和压强，温度越高，压强越小，分子间距离越大。②气体分子间间距远大于分子大小，而固、液体分子间间距很小，但大小差别较大。不相同相同1．由定义式Vm＝Vn得出n＝VVm可进行相关的计算。(1)计算在标准状况下，2.2gCO2的体积是多少？方法：由公式V＝nVm，只要求出CO2的物质的量n，体积可求出。其中Vm＝22.4L·mol－1，M(CO2)＝44g·mol－1。(2)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。方法：依据M＝mn，n＝VVm可计算得出。解：n＝VVm＝0.672L22.4L·mol－1＝0.03molM＝mn＝64g·mol－1。所以该气体的相对分子质量为64。2．理解气体摩尔体积的概念时应注意：(1)只适用于气态物质，纯净气体与混合气体均可，也就是说在相同条件下无论是单一气体还是混合气体，其摩尔体积均相同，如果在标准状况下都约为22.4L/mol。(2)物质的量为1mol。(3)22.4L体积是近似值。(4)Vm的单位为L/mol。2．气体摩尔体积(1)概念：单位物质的量的气体所占的体积，符号为____。(2)单位：_________或L/mol。(3)表达式：气体摩尔体积＝气体所占的体积气体的物质的量，即Vm＝____。VmL·mol－1Vn(4)标准状况下，气体摩尔体积约为____L·mol－1，常温常压下，Vm＝24.5L·mol－1。(5)影响因素：气体摩尔体积的数值取决于气体所处的温度和压强。温度越高，体积_____；压强越大，体积_____。微点拨：“22.4L/mol”适用条件：①标准状况(0℃、1.01×105Pa)。②标准状况下为气体，可以为单一气体，也可以是混合气体。22.4越大越小1．下列有关气体摩尔体积的说法中正确的是()A．在标准状况下，0.5mol任何气体的体积都必定是11.2LB．在标准状况下，1mol任何物质的体积都约是22.4LC．非标准状况下，1mol任何气体不可能占有22.4L体积D．在标准状况下，1molO2和H2的混合气体，所占体积约为22.4L解析A项错在“必定是11.2L”，应是“约为11.2L”；B项错在“任何物质”，应为气体；C项中如果压强、温度合适，非标准状况下1mol也有可能是22.4L；D项中气体摩尔体积对混合气体同样适用。答案D0℃1molH2O(18mL)100℃1molH2O(g)(3.06×104mL)(体积扩大1700倍)液态水变成水蒸气，体积增大的原因是什么？【想一想】p不变,T升高分子间平均距离增大气体体积变大T不变,p增大分子间距离减小气体体积变小分析液态水变成水蒸气，体积变化的原因。【想一想】若T不变，压强增加，体积如何变化？气体分子距离相同V相同（V＝22.4L)T、P相同粒子数目相同的条件下，气体体积受压强和温度的影响。压强不变，温度越高，体积越大。温度不变时，压强越大，体积越小。为什么在标准状况下1mol任何气体所占的体积都相同呢？【想一想】在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含相同数目的分子，这就是阿伏加德罗定律。因为标准状况下，1摩尔任何气体的温度和压强相等，都是0℃、1.01×105Pa，所以1摩尔任何气体的体积基本相同，约为22.4L。下列说法是否正确？为什么？（1）标准状况下任何气体的体积都约是22.4L（2）1molCO2占有的体积约为22.4L（3）1molH2O在标准状况下的体积约为22.4L【提示】错误。因未指明气体物质的量。【提示】错误。因未指明气体所处的状况。【提示】错误。因水在标准状况下不是气体。【思考与交流】4、在标准状况下，18g水的体积约为22.4L5、在常温常压下，11.2LN2所含的原子数目为NA6、标准状况下，1mol氧气和氮气的混合气体的体积约为22.4L7、标准状况下，体积为22.4L的氢气和二氧化碳混合气体，所含有的分子数为NA8、1mol氖气和1mol氧气的体积相同9、22.4L气体所含分子数一定大于11.2L气体所含分子数10、只有在标况下，气体的摩尔体积才能是22.4L/mol条件：标准状况对象：任何气体物质的量：1mol结论体积约占22.4Ｌ标准状况下的气体摩尔体积的要点：１摩尔任何气体，可以是单一纯净的气体，也可以是混合气体，气体体积与分子种类无关。特别提示(1)阿伏加德罗定律①内容：同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。②适用范围：任何气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。③“三同定一同”规律：同温、同压、同体积、同分子数中只要有“三同”则必有第“四同”。[对点训练]1．下列叙述中正确的是()A．同温同压下，相同体积的物质，其物质的量必然相等B．任何条件下，等物质的量的氧气和一氧化碳所含的分子数必然相等C．1L一氧化碳气体一定比1L氧气的质量小D．同温同压下，等体积的物质所含的分子数一定相等B[具有相同物质的量的两种由分子构成的物质具有相同的分子数。因温度、压强不能确定，故1LCO和1LO2的物质的量大小也不能确定，即二者的质量大小无法比较。]2．常温下，四个容积均为20L的容器中分别装有下列气体，产生的压强最大的是()A．5gH2B．24gHClC．48gSO2D．55gCO2A[同温同体积，物质的量越大，压强越大。]3．同温同压下，等质量的SO2和CO2相比较，下列叙述正确的是()A．密度比为16∶11B．分子个数比为16∶11C．体积比为1∶1D．氧原子个数比为1∶1A[ρ(SO2)∶ρ(CO2)＝64∶44＝16∶11；N(SO2)∶N(CO2)＝n(SO2)∶n(CO2)＝m64∶m44＝11∶16；V(SO2)∶V(CO2)＝n(SO2)∶n(CO2)＝11∶16；V(O)∶V(O′)＝n(SO2)∶n(CO2)＝11∶16。][当堂达标·固双基]1．同温同压下，两种气体的体积如果不相同，请你推测其主要原因是()A．气体的分子大小不同B．气体的物质的量不同C．气体分子的化学性质不同D．气体分子间的平均距离不同B[同温同压下，决定气体体积的是气体分子数(物质的量)，与分子大小无关。]2．下列说法正确的是()A．1mol任何气体的体积都是22.4LB．在标准状况下，某气体的体积为22.4L，则该气体的物质的量为1mol，所含的分子数目约为6.02×1023C．当温度高于0℃时，一定量任何气体的体积都大于22.4LD．当压强大于101kPa时，1mol任何气体的体积都小于22.4LB[A项，未指明温度和压强；C项，未指明压强；D项，未指明温度。]3．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述正确的是()A．标准状况下，5.6LCO2气体中含有的氧原子数为0.5NAB．标准状况下，2.24LCCl4(一个分子中含有4个共价键)含有的共价键数为0.4NAC．标准状况下，22.4LN2和H2混合气体中含NA个原子D．同温、同压、同体积的CO和NO含有的质子数相等A[标准状况下，5.6LCO2的物质的量为0.25mol，含有的氧原子数为0.5mol，A正确；标准状况下，CCl4为液体，不能用标准状况下的气体摩尔体积进行计算，B错误；由于氮气和氢气均是双原子分子，所以标准状况下22.4LN2和H2混合气体为1mol，含有2mol原子，C错误；同温同压下，同体积的CO和NO分子数相同，但是由于每个分子中含有的质子数不相同，所以同温同压下，同体积的CO和NO含有的质子数不同，D错误。]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∶1B．1∶2C．2∶3D．1∶3A[同温同压下，两种气体的体积之比等于物质的量之比。根据题意：n(H2)×2＝n(NH3)×4，则V(H2)×2＝V(NH3)×4，故V(H2)∶V(NH3)＝2∶1。]5．同温同压下，同体积的氨气(NH3)和硫化氢(H2S)气体的质量比为________；同温同压下，氨气和硫化氢气体的密度比为________。在标准状况下，0.01mol某气体的质量为0.44g，则该气体的密度为________(保留两位小数)g·L－1。【解析】根据阿伏加德罗定律，同温、同压、同体积的气体，物质的量相同，m＝nM，故质量之比等于摩尔质量之比，即1734＝12；同温同压下，ρ1ρ2＝M1M2，即1734＝12；标准状况下，0.01mol某气体的体积为0.01mol×22.4L·mol－1＝0.224L，ρ＝mV＝0.44g0.224L≈1.96g·L－1。【答案】1∶21∶21.96(1)“22.4L/mol”使用的两个要素，一是标准状况(0℃101kPa)，二是标准状况下为气体，如H2O、CCl4、酒精、苯在标准状况下为非气体。(2)阿伏加德罗定律使用的三个易错点易错点一适用范围：任何气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。易错点二定律中的同温同压，不一定指在标准状况下；气体摩尔体积为22.4L/mol只是一种特殊情况。易错点三定律中包含四同(同温、同压、同体积、同物质的量)，只要其中有任意三个相同，则必有第四个相同，即“三同定一同”；若只有两个相同，则另外两个必定成比例，即“二同定比例”。