2.3.2 气体摩尔体积新授课课件 课件2024-2025学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第二章 海水中的重要元素 第三节 物质的量 第二课时 气体摩尔体积 1 1、理解影响物质体积的因素。 2、掌握气体摩尔体积的概念及其相关计算。 3、理解阿伏伽德罗定律及其简单推论。 教学目标 课前导入 物质的量(n) 质量(m) 粒子数(N) 气体的体积(V) 研究气体物质时，测量气体的体积比称量质量更方便。 一、影响物质体积的因素 观察·思考 状态 物质 标准状况密度 (0℃、101 kPa) 1 mol 质量 1 mol 体积/ L 结论 气 态 O2 1.429 g·L－1 32.0 g 22.39 H2 0.089 9 g·L－1 2.016 g 22.42 CO 1.25 g·L－1 28.01g 22.41 ①相同条件下，1 mol气体的体积近似相等。 ②在标准状况下约为22.4L。 根据表格中的数据，你能得出什么结论？ 一、影响物质体积的因素 观察·思考 根据表格中的数据，你能得出什么结论？ 状态 物质 密度(20℃) 1 mol 质量 1 mol 的体积 结论 固态 Fe 7.86 g·cm－3 56 g 7.12 cm3 Al 2.70 g·cm－3 27 g 10 cm3 液态 H2O 0.998 g·cm－3 18 g 18.0 cm3 硫酸 1.83 g·cm－3 98 g 53.6 cm3 相同条件下，1mol固体、液体的体积差别较大。 一、影响物质体积的因素 思考·探究 相同条件下： ①为什么1mol不同气体的体积相同，而1mol不同固体或液体的体积不相同呢？ ②物质体积大小的影响因素是什么？ 一、影响物质体积的因素 思考·探究 问题①：1个乒乓球所占的体积和1个篮球所占的体积哪个大？ 影响物质体积大小的因素： ①粒子本身的大小 一、影响物质体积的因素 思考·探究 问题②：1个乒乓球和10个乒乓球分别所占的体积哪个大？ 影响物质体积大小的因素： ②粒子数目 一、影响物质体积的因素 思考·探究 问题③：10个紧密排列在一起的乒乓球所占的体积和10个松散排列在一起的乒乓球所占的体积哪个大？ 影响物质体积大小的因素： ③粒子之间的距离 一、影响物质体积的因素 物质体积影响因素 粒子大小 粒子数目 粒子间距 小结：影响物质体积的因素 一、影响物质体积的因素 固体物质 液体物质 粒子间距离很小 当粒子之间距离很小时，物质的体积主要取决于粒子的大小和数目的多少。 一、影响物质体积的因素 气体物质 分子直径 分子间的平均距离 对气体而言，体积主要取决于粒子间的平均距离和粒子数目的多少。 一、影响物质体积的因素 小结：影响物质体积的因素 相同 粒子大小 不相同 粒子间的距离 一、影响物质体积的因素 物质体积影响因素 粒子大小 粒子数目 粒子间距 小结：影响物质体积的因素 影响固体和液体的体积 影响气体的体积 二、影响气体分子间距离的因素 影响气体分子间距离的因素 结论：温度升高，气体体积增大，温度降低，气体体积减小。 原因：温度升高，粒子间距增大，温度降低，粒子间距减小。 二、影响气体分子间距离的因素 影响气体分子间距离的因素 结论：压强增大，气体体积减小，压强减小，气体体积增大。 原因：压强增大，粒子间距减小，压强减小，粒子间距增大。 二、影响气体分子间距离的因素 物质体积影响因素 粒子大小 粒子数目 粒子间距 影响固体和液体的体积 影响气体的体积 决定因素 温度、压强 影响气体分子间距离的因素 ①温度和压强会较大程度地影响气体体积。压强一定，升高温度，粒子之间的距离_____，气体体积_____；反之，气体体积_____。温度一定，增大压强，粒子之间的距离_____，气体体积_____；反之，气体体积增大。 ②温度和压强一定，任何气体粒子间的距离__________，因此，在相同的_____和_____下，粒子数相同的任何气体都具有_______________。 二、影响气体分子间距离的因素 变大 增大 变小 减小 减小 相等 温度 压强 相同的体积 三、气体摩尔体积 1、概念：一定温度、压强下，单位物质的量的气体所占的体积。 2、符号：Vm 3、单位： 4、特殊值： 0℃和101 kPa(通常称为标准状况)的条件下，Vm ≈ 22.4L/mol L·mol—1 或 L/mol 和 m3·mol—1 或 m3/mol 三、气体摩尔体积 物质 气体摩尔体积(L/mol) 0℃ 101kpa 25℃ 101kpa 0℃ 202kpa 273℃ 202kpa H2 22.4 24.5 11.2 22.4 O2 22.4 24.5 11.2 22.4 CO2 22.4 24.5 11.2 22.4 观察·思考 三、气体摩尔体积 标准状况下的气体摩尔体积示意图 物质的量：1mol 影响条件：温度、压强 注意：在讨论气体摩尔体积时必须注明气体所处的温度和压强。 对象：任何气体 在非标准状况下，气体摩尔体积也可以是22.4L/mol。 Vm 是否只在标准状况下是22.4L/mol？ 思考·探究 三、气体摩尔体积 5、Vm、V、n 三者关系： n＝ Vm V × V＝ Vm n Vm＝ n V 物质的量 n 气体 体积 V 标准状况下 Vm 1 mol H2 22.4 L 22.4 L/mol 2 mol H2 ? 22.4 L/mol ? O2 67.2 L 22.4 L/mol 44.8 L 3 mol 对应训练 [典例1] 概念辨析，判断正误。 1. 标准状况下，1 mol任何物质的体积都约是22.4 L。 2. 1 mol气体的体积约为22.4 L。 3. 标准状况下，1 molO2和N2混合气体的体积约为22.4 L。 4. 22.4 L气体所含分子数一定大于11.2 L气体所含的分子数。 5. 只有在标准状况下，气体的摩尔体积才可能约为22.4 L/mol。 6. 常温常压下，22.4 L氦气含有原子数为NA。 7. 若1 mol气体的体积约为22.4 L，则它一定处于标准状况下。 8. 1 mol SO2在20℃时的体积比22.4 L大。 √ × × × × × × × 1.适用范围：气态物质，可以是单一气体也可以是混合气体。 ✱ 气体摩尔体积的注意事项： 2.标准状况下的气体摩尔体积 (1)必须为标准状况，并且要指明温度和压强。 非标况下，气体摩尔体积可能是22.4L/mol，也可能不是。 (2)必须为气体。如水、酒精、CCl4、HF、SO3等物质在标准状况下不是气体。 6、V、m 、N、n四者关系： 三、气体摩尔体积 n = Vm V 对应训练 [典例2] 请计算并回答以下问题(标准状况下)。 1. 33.6 L H2的物质的量是多少? 2.16 g O2的体积是多少？ 3.44.8 L N2中含有的N2分子数是多少？ V = n×Vm= 0.5 mol×22.4 L·mol—1 = 11.2 L n = V/Vm= 33.6 L/(22.4 L·mol—1) = 1.5 mol n = m/M = 16 g/(32 g·mol—1) = 0.5 mol n = V/Vm= 44.8 L/22.4 (L·mol—1) = 2 mol N = n×NA=2 mol×6.02×1023 mol—1 = 1.204×1024 四、阿伏加德罗定律 物质体积影响因素 粒子大小 影响固体和液体的体积 影响气体的体积 决定因素 温度、压强 影响气体分子间距离的因素 粒子数目 粒子间距 四、阿伏加德罗定律 1、含义：同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。 2、适用范围：只适用于气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。 四同定律 “三同” “一同” 同温 同压 同体积 同分子数 四、阿伏加德罗定律 3、数学表达式：PV＝nRT P：气体压强(单位：kPa) V：气体体积(单位：L) n：物质的量(单位：mol) T：温度(单位：K) R：常数(8.314 kPa·dm3·mol-1·K-1) P1 = P2 T1 = T2 V1 = V2 N1 = N2 (n1 = n2) 对应训练 [典例3] 判断下列说法是否正确？为什么？ ①1 L N2和1 L O2在同温同压下所含分子数相同。 ②1 g N2和1 g O2所含分子数相同。 ③1 mol N2和1 mol O2所占体积相同。 ④1 mol CO2气体在3.03×105 Pa时体积小于22.4 L。 √ × × × 对应训练 [典例4] 同温同压下，相同体积的氢气和甲烷的原子个数之比为( ) A 2:5 B 1:1 C 1:5 D 1:8 A 四、阿伏加德罗定律 4、阿伏加德罗定律的推论： 推论1：同温同压下，任何气体的体积之比等于物质的量之比，等于分子数之比。 练习1、在标准状况下：①2g H2 ②分子数为3.01x1023的CO2 ③0.8mol HCl ④1.12L Cl2 以上气体的体积由大到小的顺序是—————————。 ①③②④ 四、阿伏加德罗定律 4、阿伏加德罗定律的推论： 推论2：同温同体积下，任何气体的压强比等于物质的量之比，等于分子数之比。 练习2、25℃时，容积相同的甲、乙两容器分别充入等质量的气体A和O2，测得两容器的压强之比为8∶11，则A的摩尔质量为 。 四、阿伏加德罗定律 4、阿伏加德罗定律的推论： 推论3：同温同压下，任何气体的密度之比等于摩尔质量之比。 练习3、在标准状况下，空气的平均式量为29，相同条件下的下列气体密度比空气密度大的是( ) ①CO2 ②H2 ③Cl2 ④HCl ⑤N2 ①③④ 四、阿伏加德罗定律 4、阿伏加德罗定律的推论： 推论4：同温同压同体积下，任何气体的质量之比等于摩尔质量之比。 练习4、同温同压下，在体积相同的气球中分别充入H2、O2、CO2、SO2，质量最小的气球是( ) A. H2 B. O2 C. CO2 D. SO2 A 四、阿伏加德罗定律 4、阿伏加德罗定律的推论： 推论5：同温同压同质量下，任何气体的体积之比等于摩尔质量的反比。 练习5、同温、同压下，向两密闭容器中分别充满等质量的O2和O3气体，则①两容器的体积比为____________。 ②两种气体的密度比为____________。 = V1 V2 M2 M1 3:2 2:3 四、阿伏加德罗定律 4、阿伏加德罗定律的推论： 推论6：同温同体积同质量下，任何气体的气体压强之比等于摩尔质量的反比。 练习6、相同温度下，在相同体积的甲、乙两个容器中分别充入等质量的CO2与SO2，则甲、乙两容器内气体压强之比为 ，气体密度之比为 ，气体分子数之比为 。 = P1 P2 M2 M1 16:11 1:1 16:11 对应训练 [典例5] 判断正误。 (1)同温同压下，同体积的物质所含的分子数一定相等。( 　) (2)同温同压下，相同体积的任何气体含有相同数目的原子。( 　 ) (3)同温同压下，相同体积的氧气和氨气，前者质量小于后者。( 　) (4)同温同体积下，1 mol氢气与1 mol氧气，它们的压强相同。(　 ) (5)同温同压下，氧气的密度是氢气的16倍。(　 ) × × × √ √ 对应训练 [典例6] 同温同压下，a g气体X和b g气体Y含有相同的分子数，下列说法中不正确的是( ) A. X与Y摩尔质量比为a : b B. 同温同压下，X与Y的密度比为a : b C. 相同质量的X与Y的分子数比为b : a D. 相同质量的X与Y在同温同压下体积之比为a : b D 对应训练 [典例7] 同温同压下，将1体积的CO2和2体积的CO进行比较，则CO2与CO的： (1) 物质的量之比为___________。 (2) 分子数之比为___________。 (3) 原子数之比为___________。 (4) 质量之比为___________。 (5) 摩尔质量之比为___________。 (6) 密度之比为___________。 1:2 3:4 11:14 11:7 11:7 1:2 对应训练 [典例8] 1、等质量的O2和O3，它们的物质的量之比为_______，所含的分子数之比为_______，所含的原子数之比为______，相同状况下的体积之比和密度之比为_______，_______。 2、同温同压下，等体积的O2和O3的质量之比为________，分子数之比为_______，原子数之比为________。 3、在标准状况下，44.8L由CO和H2组成的混合气体的质量为30g，则混合气体的平均摩尔质量为_______；CO和H2的物质的量的比为_____。 3:2 1:1 3:2 3:2 2:3 2:3 1:1 2:3 15g/mol 1:1 拓展课堂1 标准状况下，气体摩尔体积的有关计算 气体的体积 物质的量 摩尔质量 粒子数 质 量 ① ② ③ ④ 拓展课堂1 标准状况下，气体摩尔体积的有关计算 完成下列问题，并总结气体摩尔体积的相关计算。 (1)标准状况下，某气体的密度为1.43 g·L—1，则该气体的摩尔质量约为__________。 32 g·mol—1 气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4ρ g·mol－1，代入数据求得M≈32 g·mol－1。 思考·练习 拓展课堂1 标准状况下，气体摩尔体积的有关计算 思考·练习 (2)标准状况下，0.51 g某气体的体积为672 mL，则该气体的摩尔质量为 。 17 g·mol—1 拓展课堂1 标准状况下，气体摩尔体积的有关计算 思考·练习 (3)在标准状况下，CO和CO2的混合气体共39.2 L，质量为61 g，则混合气体的摩尔质量约为 。 34.9 g·mol—1 拓展课堂1 标准状况下，气体摩尔体积的有关计算 思考·练习 (4)在标准状况下，H2和HCl的混合气体密度为1.25 g·L—1，则该混合气体的摩尔质量为 。 28 g·mol—1 拓展课堂2 气体相对分子质量的计算 (1) 摩尔质量法 当摩尔质量以g ·mol—1为单位时，在数值上等于该分子的相对分子质量。 (2) 对于混合气体，物质的量分数或体积分数法 = m总 n总 M = M1n1% +M2n2% + ............ 对应训练 计算2：求空气的平均摩尔质量？（N2 80%，O2 20%） 解：M = 28g/mol × 80% + 32g/mol × 20%= 28.8g/mol 计算1：4mol N2和1mol O2组成的混合气体的平均摩尔质量？ 4mol × 28g/mol + 1mol × 32g/mol 4mol + 1mol = 28.8g/mol 解：M = m总 n总 = 对应训练 计算3：若空气的平均分子量为28.8，请计算空气中N2与O2的体积比？ 十字交叉法： 32 28 28.8 0.8 3.2 拓展课堂2 气体相对分子质量的计算 (3) 相对密度法 (同温同压下) = D (4) 标准密度法 = M ρVm = M 22.4ρ (标准状况下) 对应训练 [典例10] 如图表示1 g O2与1 g气体X在相同容积的密闭容器中压强(p)与温度(T)的关系，则气体X可能是(　　) A．C2H4　 B．CH4　 C．NO　 D．CO2 D 对应训练 [典例11] 设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述中正确的是(　　) A．常温常压下，11.2 L CO2所含的原子数为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 H2O所含分子数为NA D．标准状况下，22.4 L H2所含原子数为NA B 对应训练 [典例12] 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—1。若阿伏加德罗常数的值用NA表示，则： (1)该气体的物质的量为________。 (2)该气体所含原子总数为________。 (3)该气体在标准状况下的体积为________。 (4)该气体在标准状况下的密度为__________。 (5)该气体一个分子的质量为________。 g M NA ①温度和压强一定，1mol不同的固体或液体所含粒子数目_____，而粒子之间的距离很小，但不同物质的__________不相同，所以1mol不同的固体或液体的体积往往__________。 ②对气体来说，通常情况下粒子之间的距离要比粒子本身的直径大很多倍，因此，当粒子数相同时，气体的体积主要取决于气体_______________。 44g/mol ①气体的物质的量n＝ mol ②气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4ρ g·mol—1 ③气体的分子数N＝n·NA＝·NA ④气体的质量m＝n·M＝·M g ⑤混合气体的平均摩尔质量＝ 标准状况下，0.51 g某气体的体积为672 mL，该气体的物质的量为＝0.03 mol，摩尔质量为＝17 g·mol－1。 ＝Vm·ρ＝22.4 L·mol－1×1.25 g·L－1＝28 g·mol－1。 mol L g·L—1 $$