2020版高中化学 第一章第2节 化学计量在实验中的应用 课时2 气体摩尔体积学案 新人教版必修1

2020版高中化学 第一章第2节 化学计量在实验中的应用 课时2 气体摩尔体积学案 新人教版必修1

课时2　气体摩尔体积 ‎1．了解气体摩尔体积的含义。‎ ‎2．掌握标准状况下有关气体摩尔体积的计算。(重点)‎ ‎3．理解阿伏加德罗定律及其推论。(难点)‎ 气 体 摩 尔 体 积 ‎[基础·初探]‎ 教材整理1　物质体积大小的影响因素 决定物质体积大小的因素有粒子数目、粒子的大小、粒子间距。‎ ‎1．固体、液体 固体、液体取决于1 mol固体或液体的体积不同 ‎2．气体 1 mol气体的体积大致相等 教材整理2　气体摩尔体积　‎ ‎1. ‎ ‎2．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，体积越大；压强越大，体积越小。‎ ‎[探究·升华]‎ ‎[思考探究]‎ 探究1　‎ 标准状况时的气体摩尔体积示意图如右图。同时还知道：‎ ‎①在‎0 ℃‎和101‎ 6‎ ‎ kPa(标准状况)的条件下，气体摩尔体积约为‎22.4 L·mol－1。‎ ‎②在‎25 ℃‎和101 kPa的条件下，气体摩尔体积约为‎24.5 L·mol－1。‎ 又查阅资料知道：‎ ‎③在‎0 ℃‎和202 kPa的条件下，气体摩尔体积约为‎11.2 L·mol－1。‎ ‎④在‎273 ℃‎和202 kPa时，气体摩尔体积约为‎22.4 L·mol－1。‎ 问题思考：‎ ‎(1)据①和②，判断气体体积与温度是什么关系？‎ ‎【提示】　压强和物质的量一定时，温度越高，体积越大，即气体体积与温度成正比。‎ ‎(2)据①和③，判断气体的体积与压强是什么关系？‎ ‎【提示】　温度和物质的量一定时，压强越大，体积越小，即气体体积与压强成反比。‎ ‎(3)据①和④，判断气体摩尔体积约为‎22.4 L·mol－1，一定是标准状况下的吗？‎ ‎【提示】　不一定。同时改变温度和压强，气体摩尔体积仍可能保持不变。如：升高温度的同时增加压强。‎ ‎(4)据①②③④知，使用气体摩尔体积为‎22.4 L·mol－1时要注意什么？‎ ‎【提示】　a．使用对象必须是气体；b.使用条件：标准状况。‎ ‎(5)在标准状况下，混合气体的摩尔体积也是‎22.4 L·mol－1 吗？‎ ‎【提示】　是。‎ 探究2　以物质的量为核心的计算 ‎(1)在标准状况下，‎3.36 L CO2的物质的量为多少？含有CO2的分子数为多少？‎ ‎【提示】　n(CO2)＝＝0.15 mol，‎ N(CO2)＝0.15 mol×6.02×1023 mol－1＝9.03×1022。‎ ‎(2)标准状况下，‎56 g N2的体积为多少？‎ ‎【提示】　n(N2)＝＝2 mol，‎ V(N2)＝2 mol×‎22.4 L·mol－1＝‎44.8 L。‎ ‎(3)标准状况下，‎16 g A2气体的体积为‎11.2 L，则A2的相对分子质量为多少？‎ ‎【提示】　n(A2)＝＝0.5 mol，‎ M(A2)＝＝‎32 g·mol－1，‎ 故A2的相对分子质量为32。‎ ‎[认知升华]‎ 升华1　标准状况下气体摩尔体积的涵义 ‎(1)状态：气体(单一气体或混合气体)。‎ ‎(2)条件：标准状况(‎0 ℃‎、1.01×105 Pa)。‎ 6‎ ‎(3)定量：1 mol。‎ ‎(4)数值：约22.4，非精确值。‎ ‎(5)表示：Vm≈‎22.4 L/mol。‎ ‎(6)气体摩尔体积为‎22.4 L/mol时也可能是非标况。‎ 升华2　标准状况下，气体物理量的计算 利用公式n＝＝＝(标准状况)进行换算。‎ ‎(1)气体物质的量与体积：n＝。‎ ‎(2)气体的摩尔质量：M＝Vm·ρ＝ρ标×‎22.4 L/mol。‎ ‎(3)气体的分子数与体积：N＝n·NA＝·NA。‎ ‎(4)气体质量与体积：m＝n·M＝·M＝ρ标·V。‎ ‎[题组·冲关]‎ 题组1　气体摩尔体积的有关概念及基本计算 ‎1．下列说法中正确的是(　　)‎ A．1 mol O2和1 mol N2所占的体积都约为‎22.4 L B．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的物质的量约为2 mol ‎【解析】　气体体积受温度、压强的影响，这里未指明温度、压强，故A错；气体摩尔体积的单位为L·mol－1，故B错；标准状况下，水为液态，不适用于气体摩尔体积，故C错；标准状况下，‎22.4 L混合气体中，分子总数也为1 mol，故D对。‎ ‎【答案】　D ‎2．下列说法不正确的是(　　) ‎ A．标准状况下，‎22.4 L任何气体的物质的量均为1 mol B．0.1 mol H2、0.2 mol O2、0.3 mol N2和0.4 mol CO2组成的混合气体在标准状况下的体积约为‎22.4 L C．常温下，1 mol任何气体的体积一定大于‎22.4 L D．任何状况下1 mol CO2和‎18 g H2O所含的分子数和原子数都相等 ‎【解析】　C项，压强不确定，所以不能与‎22.4 L作比较。‎ ‎【答案】　C ‎【题后归纳】　“‎22.4 L/mol”使用的2个要素 ‎(1)1个条件：必须为标准状况。非标准状况下，1 mol气体的体积不一定是‎22.4 L。因此在使用气体摩尔体积时，一定要看清气体所处的状况。‎ 6‎ ‎(2)1种状态：必须为气体。如水、酒精、CCl4等物质在标准状况下不是气体。‎ 题组2　以物质的量为核心的计算 ‎3．设NA为阿伏加德罗常数，下列叙述正确的是(　　)‎ A．常温常压下，‎11.2 L CO2所含原子数为1.5NA B．常温常压下，‎48 g O3含有的氧原子数为3NA C．标准状况下，‎22.4 L H2中所含原子数为NA D．标准状况下，‎1 L H2O所含分子数为NA/22.4‎ ‎【解析】　A项，常温常压下，‎11.2 L CO2的物质的量不是0.5 mol，所含的原子数不是1.5NA；C项，‎22.4 L H2含有的原子数为2NA；D项，标况下，H2O为液态不是气态。‎ ‎【答案】　B ‎4．(1)标准状况下，‎44.8 L H2的质量约为________ g。‎ ‎(2)标准状况下，3.01×1023个氧气分子所占的体积约为________L。‎ ‎(3)标准状况下，‎33.6 L氧气所含的氧分子数约为________个。‎ ‎(4)标准状况下，‎16 g氧气和‎42 g N2的混合气体的体积约为________ L。‎ ‎【解析】　(1)‎44.8 L H2的物质的量为＝2 mol，m(H2)＝2 mol×‎2 g·mol－1＝‎4 g。‎ ‎(2)n(O2)＝＝0.5 mol，‎ V(O2)＝0.5 mol×‎22.4 L·mol－1＝‎11.2 L。‎ ‎(3)n(O2)＝＝1.5 mol，‎ N(O2)＝1.5×6.02×1023＝9.03×1023。‎ ‎(4)n(O2)＝＝0.5 mol，‎ n(N2)＝＝1.5 mol，故混合气体的体积约为(0.5＋1.5) mol×‎22.4 L·mol－1＝‎44.8 L。‎ ‎【答案】　(1)4　(2)11.2　(3)9.03×1023‎ ‎(4)44.8‎ ‎5．现有m g某气体，它由双原子分子构成，它的摩尔质量为M g/mol。若阿伏加德罗常数用NA表示，则： ‎ ‎ (1)该气体的物质的量为________mol。‎ ‎(2)该气体所含原子总数为________个。‎ ‎(3)该气体在标准状况下的体积为________L。‎ ‎(4)该气体在标准状况下的密度为________g/L。‎ 6‎ ‎【解析】　(1)由n＝m/M可求。(2)由物质的量可求得该气体的分子数，进一步可求得原子数。(3)由V＝n·Vm可求得该气体在标准状况下的体积。(4)由质量和已求得的标准状况下的体积可求得密度，也可以由M＝Vm·ρ求得密度。‎ ‎【答案】　(1)m/M　(2)2mNA/M　(3)‎22.4m/M ‎(4)M/22.4‎ 阿伏加德罗定律及其推论 ‎[探究·升华]‎ ‎[思考探究]‎ 阿伏加德罗定律及推论 ‎(1)同温同压下，‎1 L H2与‎1 L CO2含有的分子数相同吗？‎ ‎【提示】　相同。‎ ‎(2)同温同压下，相同质量的H2和O2所占的体积相同吗？其体积比是多少？‎ ‎【提示】　不相同。其体积比为∶＝16∶1。‎ ‎(3)相同温度下，向相同容积的密闭容器中分别充入1 mol H2和2 mol O2，容器中气体的压强比是多少？‎ ‎【提示】　同温同容下，气体的压强比等于气体的物质的量之比，即容器中气体的压强比为1∶2。‎ ‎(4)同温同压下，H2和O2的密度之比为多少？‎ ‎【提示】　＝＝。‎ ‎[认知升华]‎ 升华1　阿伏加德罗定律 同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子(或气体的物质的量相同)。‎ 升华2　阿伏加德罗定律的推论 相同 条件 结论 公式 语言表达 T、p 相同 ＝ 同温、同压下，气体的体积与物质的量成正比 T、V 相同 ＝ 同温、同体积的气体，其压强与物质的量成正比 T、p 相同 ＝ 同温、同压下，气体的密度与其相对分子质量成正比 ‎【特别提醒】(1)阿伏加德罗定律及其推论的适用范围是单一气体或混合气体。‎ 6‎ ‎(2) “三同定一同”：即温度、压强、气体体积、气体分子数四个量中其中三个量相同的任何气体，另一个量也相同。‎ ‎(3)气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的特例。‎ ‎[题组·冲关]‎ ‎1．在容积相同的两个密闭容器中分别充满气体O2、O3，当这两个容器内温度和压强相等时，下列说法正确的是(　　) ‎ A．两种气体的物质的量不相等 B．两种气体的质量相等 C．两种气体所含的原子数目相等 D．两种气体的分子数目相等 ‎【解析】　等温等压等体积的气体具有相等的物质的量和分子数，A错误，D正确；因其摩尔质量不相等，故其质量不相等，B错误；因分子的组成不相同，在分子数相同的前提下，其原子数是不相同的，C错误。‎ ‎【答案】　D ‎2．下列叙述正确的是(　　)‎ 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．‎1 L一氧化碳气体一定比‎1 L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 ‎【解析】　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‎1 L CO和‎1 L O2的物质的量大小也不能确定，即二者的质量大小无法比较。‎ ‎【答案】　B ‎3．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∶1　　 B．1∶2‎ C．2∶3 D．1∶3‎ ‎【解析】　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。‎ ‎【答案】　A ‎【题后反思】　使用阿伏加德罗定律的三个易错点 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‎22.4 L·mol－1只是一种特殊情况。‎ 6‎ 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”。‎ 6‎