第2章 第3节 第2课时 气体摩尔体积（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（人教版2019 不定项版）

第2课时　气体摩尔体积 课程标准 核心素养目标 1.了解气体摩尔体积的含义和应用，体会定量研究对化学科学的重要作用。 2．运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积之间的相互关系进行简单计算。 宏观辨识与微观探析：了解气体摩尔体积的含义，体会从物质的量层次定量研究化学问题的意义。从宏观体积和微观粒子角度认识气体的组成。 [对应学生用书P67] 一、影响物质体积大小的因素 1．影响物质体积大小的三个因素 2．具体分析 (1)1 mol任何物质中的粒子数目都是相同的，均约为6.02×1023，因此，在粒子数目相同时，物质体积的大小主要取决于构成物质的粒子的大小和粒子之间的距离。 (2)对于气体来说，粒子之间的距离(一般指平均距离)远远大于粒子本身的直径。当粒子数相同时，气体的体积主要取决于气体粒子之间的距离。 (3)在相同的温度和压强下，任何气体粒子之间的距离可以看成是相等的，因此，粒子数相同的任何气体都具有相同的体积。 二、气体摩尔体积 1．气体摩尔体积 2．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粒子，这就是阿伏加德罗定律。 ◆名师点拨 (1)影响气体粒子之间距离的因素是温度和压强。 (2)其他条件相同时，升高温度，气体粒子之间的距离增大；增大压强，气体粒子之间的距离减小。 ◆特别提醒 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(不反应)。 备课札记 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ◆微辨析(对的画“√”，错的画“×”) (1)相同条件下，1 mol任何物质的体积均相同(　×　) (2)不同气体的体积不同，则它们所含分子数一定不同(　×　) (3)一定温度和压强下，任何气体的气体摩尔体积都约为22.4 L/mol(　×　) (4)标准状况下，1 mol任何气体的体积都约为22.4 L(　√　) [对应学生用书P68] 探究一 气体摩尔体积及相关计算 (1)感知标准状况下22.4 L气体体积的大小。 (2)在相同的温度和压强下，1 mol任何气体含有的分子数都相同，分子之间的平均距离也近似相等，其体积基本相同。实验测得1 mol三种气体处于不同温度和压强下的体积如下表： [问题设计] (1)分析表中数据，影响1 mol气体体积大小的因素有哪些？影响结果如何？ 提示：温度和压强；其他条件相同，温度升高，气体体积增大，压强增大，气体体积减小。 (2)结合表中信息分析，11.2 L CO2的物质的量是否一定为0.5 mol？为什么？ 提示：不一定；若CO2处于0 ℃、101 kPa下，11.2 L CO2为0.5 mol；若CO2处于0 ℃、202 kPa下，11.2 L CO2为1.0 mol。 (3)计算2 g H2和16 g O2组成混合气体的总物质的量是多少？标准状况下，该混合气体所占的体积是多少？ 提示：1.5 mol；33.6 L。 1．标准状况下气体摩尔体积的理解 (1)1个条件：必须是标准状况。非标准状况下，1 mol 气体的体积不一定是22.4 L，因此在利用“Vm≈22.4 L/mol”计算时，一定要看清气体是否处于标准状况下。 (2)1种状态：必须是气体。只有气体物质的体积才能利用“Vm≈22.4 L/mol”计算，如水、酒精等物质在标准状况下为非气体。 (3)2个数据：“1 mol”“约为22.4 L”。 2．标准状况下气体摩尔体积的相关计算 (1)气体的物质的量：n＝； (2)气体的密度：ρ＝＝＝。 (3)气体的分子数：N＝n·NA＝·NA； (4)气体的质量：m＝n·M＝·M。 【例1】 一种气体的质量是14.2 g，标准状况下的体积为4.48 L，该气体的摩尔质量是(　　 ) A．28.4　　　　　　 B．71 C．28.4 g/mol D．71 g/mol 解答本题的思路如下： (1)标准状况下体积4.48 Ln(气体)； (2)气体的质量是14.2 g，依据“M＝”气体的摩尔质量。 D　解析：该气体在标准状况下的体积为4.48 L，则其物质的量为＝0.2 mol，又知气体的质量是14.2 g，根据摩尔质量的定义，则有M＝＝71 g/mol。 1.如图表示某条件下H2S气体的体积与质量的关系，则该条件下的气体摩尔体积为(　　) A．22.0 L/mol B．22.4 L/mol C．22.8 L/mol D．23.2 L/mol C　解析：27.2 g H2S气体的物质的量n＝＝0.8 mol，则Vm＝＝22.8 L/mol。 探究二 阿伏加德罗定律及推论的应用 阿伏加德罗定律指出“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粒子”。下图中四个气球分别用等质量的H2、O2、CO2和N2充入其中(常温常压)，结合所学化学知识推测四个气球中分别充入哪种气体。 [问题设计] (1)判断四个气球中分别充入哪种气体？ 提示：甲：H2；乙：N2；丙：O2；丁：CO2。 (2)你的判断依据是什么？ 提示：摩尔质量大小为CO2>O2>N2>H2，则等质量时，四种气体的物质的量大小为H2>N2>O2>CO2，并且气体的物质的量越大，气球的体积越大。 1．阿伏加德罗定律的理解及应用 2．阿伏加德罗定律的重要推论 条件 结论(等式) 语言叙述 T、p相同 ＝ 同温同压下，气体的体积与气体的物质的量成正比 T、V相同 ＝ 同温同体积时，气体的压强与气体的物质的量成正比 T、p相同 ＝ 同温同压下，气体的密度与其摩尔质量成正比 【例2】 同温同压下，下面关于CO和N2的判断不正确的是(　　) A．体积相等时，密度不相等 B．体积相等时，分子数相等 C．体积相等时，具有的电子数相等 D．质量相等时，具有的原子数相等 A　解析：同温同压下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比，一氧化碳和氮气的摩尔质量相等，则密度相等，A错误；根据阿伏加德罗定律推知，同温、同压、同体积的气体，分子数一定相等，B正确；根据阿伏加德罗定律推知，同温、同压、同体积的气体，分子数一定相等，CO的电子数为14，N2的电子数为14，故电子数相等，C正确；质量相等时，设质量都是1 g，两者物质的量均为 mol，具有的原子数均为 mol×2×NA＝，故质量相等时具有的原子数相等，D正确。 2．(2024·广东广州三校期中)下列叙述正确的是(　　) A．同温同压下，相同体积的气体，其分子数一定相等，原子数也一定相等 B．任何条件下，等物质的量的甲烷(CH4)气体和一氧化碳(CO)气体所含有的原子数一定相等 C．1 L CO气体一定比1 L O2的质量小 D．同温同压下的CO和N2，若它们体积相同，那么它们的质量也一定相等 D　解析：根据阿伏加德罗定律，同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子，但原子数不一定相等，A错误；等物质的量的甲烷(CH4)气体和一氧化碳(CO)气体所含有的分子数一定相等，原子数一定不相等，B错误；不知气体的温度、压强，无法得知CO和O2的物质的量，不能比较1 L CO和1 L O2的质量，C错误；据阿伏加德罗定律，同温同压下，相同体积的CO气体和N2气体，CO和N2的物质的量相等，又因为两者的摩尔质量相等，故CO和N2的质量相等，D正确。 [对应学生用书P70] 1．据报道，科学家已经成功合成了少量N4气体分子，下列说法正确的是(　　) A．N4是一种新型化合物 B．相同质量的N4和N2原子个数比为1∶2 C．同温同压下，N4和N2的密度之比为2∶1 D．N4与N2之间的转化属于物理变化 C　解析：N4是一种单质，不是化合物，A错误；N4和 N2都是氮元素的不同单质，分子均由氮原子构成，相同质量的 N4和 N2原子个数比为 1∶1，B错误；同温同压下气体的密度之比等于其相对分子质量之比，故同温同压下N4和N2的密度之比为2∶1，C正确； N4与 N2都是氮元素的不同单质，是不同物质，两者之间的转化属于化学变化，D错误。 2．下列有关气体的叙述错误的是(　　) A．不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数肯定不同 B．在标准状况下，气体的摩尔体积约为22.4 L/mol C．当分子数目相同时，气体体积的大小主要决定于气体分子之间的距离 D．一定温度和压强下，气体分子的物质的量决定了它们的体积 A　解析：根据n＝，其中Vm与温度、压强有关，不同气体，若温度、压强不确定，则Vm有可能相同，即使体积不同，n也有可能相同，A错误；标准状况下，1 mol任何气体的体积约为22.4 L，即其摩尔体积为22.4 L/mol，B正确；对于气体来说，粒子之间的距离远远大于粒子本身的直径，故当分子数目相同时，气体体积的大小主要决定于气体分子间的距离，C正确；根据n＝，可得V＝nVm，一定温度和压强下，V与n成正比，D正确。 3．物质的量是把宏观物质和微观粒子联系起来的纽带。下列说法正确的是(　　) A．等物质的量的甲烷和氧气的质量之比为2∶1 B．在标准状况下，等质量的甲烷和氧气的体积之比为1∶2 C．等质量的甲烷和氧气的原子数之比为5∶1 D．同温同压下，甲烷和氧气的密度之比为2∶1 C　解析：等物质的量的甲烷和氧气的质量之比为16∶32＝1∶2，A错误；标准状况下，等质量的甲烷和氧气的物质的量之比为∶＝2∶1，根据阿伏加德罗定律可知，CH4和O2的体积之比等于其物质的量之比，即2∶1，B错误；由B分析可知，等质量的甲烷和氧气的物质的量之比为2∶1，则所含原子数之比为(2×5)∶(1×2)＝5∶1，C正确；根据阿伏加德罗定律及推论可知，同温同压下，甲烷和氧气的密度之比等于其摩尔质量之比，即1∶2，D错误。 4．(2024·河北石家庄五校期中)一个密闭容器，中间有一个可以自由滑动的隔板(厚度不计)，将容器分成左、右两室，左室充入1 mol CO2，右室充入一定量的CO和O2，隔板位置如图Ⅰ所示，并持续用电火花引燃右室气体，充分反应，恢复至起始温度，隔板位置如图Ⅱ所示。右室中生成的CO2的物质的量为(　　) A． mol B． mol C． mol D． mol B　解析：左室充入1 mol CO2，右室充入一定量的CO和O2后，隔板处于中间位置如图Ⅰ，说明左右两侧压强相等，相同的条件下，体积之比等于物质的量之比，则右侧混合气体的总物质的量为1 mol；持续用电火花引燃右室气体，发生反应：2CO＋O22CO2，充分反应恢复至起始温度，隔板位置如图Ⅱ，说明反应后右侧气体的总物质的量为×1 mol＝ mol，由化学方程式可知，反应过程中消耗CO的物质的量等于生成CO2的物质的量，且容器内气体减少的物质的量为参与反应的CO的物质的量的一半，故右室中生成CO2的物质的量为(1 mol－ mol)×2＝ mol。 5．(教材改编题)现有CO和CO2混合气体18 g，将该混合气体通过灼热氧化铜，完全反应测得最终CO2的体积为11.2 L(标准状况)。 (1)该混合气体中CO的质量为 g。 (2)该混合气体中CO2的体积(标准状况)约为 L。 (3)该混合气体的平均摩尔质量为 g/mol，在标准状况下的密度约为 g/L(保留两位小数)。 答案：(1)7　(2)5.6　(3)36　1.61 解析：设混合气体中CO和CO2的物质的量分别为n(CO)、n(CO2)，根据题意可得： ①28n(CO)＋44n(CO2)＝18 g， ②n(CO)＋n(CO2)＝， 联立①②解得：n(CO)＝0.25 mol，n(CO2)＝0.25 mol。 (1)n(CO)＝0.25 mol，则有m(CO)＝0.25 mol×28 g/mol＝7 g。 (2)n(CO2)＝0.25 mol，则CO2在标准状况下的体积约为0.25 mol×22.4 L/mol＝5.6 L。 (3)混合气体的质量为18 g，总物质的量为0.5 mol，则混合气体的平均摩尔质量为＝36 g/mol。在标准状况下的密度为≈1.61 g/L。 学科网（北京）股份有限公司 $$