第2章 第3节 新知探究课12 气体摩尔体积-【名师导航】2023-2024学年高中化学必修第一册同步课件(人教版2019)

第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第三节　物质的量 新知探究课12　气体摩尔体积 学习任务 1．根据1 mol常见物质体积的有关数据推得物质体积的影响因素，并了解有关规律。培养学生“证据推理与科学探究”的核心素养。 2．了解气体摩尔体积的含义和有关计算，培养学生“宏观辨识与模型认知”的核心素养。  新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 必备知识·自主预习 01 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3 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____。 1．物质体积的影响因素 固 液 气 不相同 相同 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．气体摩尔体积 (1)定义：单位________的气体所占的体积，符号为____。 (2)数字表达式：________，单位：__________________和m3·mol-1(或m3/mol)。 (3)数值：标准状况(0 ℃，101 kPa)时Vm＝______________。25 ℃，101 kPa时，Vm＝_____________。 (4)影响因素：温度越高，Vm越__，压强越高，Vm越__。 物质的量 Vm Vm＝ L·mol-1或(L/mol) 22.4 L·mol-1 24.5 L·mol-1 大 小 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 判一判 (正确的打“√”，错误的打“×”) (1)相同体积的任何气体，在同温同压下，具有相同的原子数。 (　　) (2)在相同温度和压强下，1 L O2与1 L O3的分子数相同。 (　　) (3)在标准状况下，1 mol H2O的体积约为22.4 L/mol。 (　　) (4)标准状况时N2的摩尔体积为22.4 L。 (　　) (5)气体摩尔体积为22.4 L/mol时，一定为标准状况。 (　　) × × × × √ 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 关键能力·情境探究 02 学习任务1 阿伏加德罗定律及其推论　 学习任务2 气体摩尔体积及相关计算　 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 7 在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体，当这两个容器内气体的温度和密度相等时。回答下列问题： 1．两种气体的质量和压强都相等吗？ [提示]　质量相等，压强不等，氧气的压强大。两容器内的气体体积、密度相同，由m＝ρV可知m(O2)＝m(O3)，根据n＝可知n(O2)＞n(O3)，同温同体积时，气体的压强与气体的物质的量成正比，即＝，故p(O2)＞p(O3)。 阿伏加德罗定律及其推论 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．两种气体的分子数和原子数相等吗？ [提示]　分子数不相等，氧气的多。原子数相等。气体的分子数与气体的物质的量成正比，则N(O2)＞N(O3)；因为O2和O3都由氧原子组成，二者质量相等，则两种气体的氧原子数目相等。 3．若将“温度和密度相等”改为“温度和压强相等”，两种气体的氧原子数之比为多少？为什么？ [提示]　2∶3。同温同压，气体体积相同，分子个数相同，故O2与O3中氧原子数之比为2∶3。 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 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粒子。 (2)适用范围：阿伏加德罗定律及其推论适用于气体，可以是单一气体，也可以是混合气体，对固体和液体不适用。 (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”。 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．阿伏加德罗定律三个推论 相同条件 结论 公式 语言叙述 同温同压 ＝＝ 同温同压下，体积比等于物质的量之比，等于粒子数之比 同温同压 ＝ 同温同压下，密度比等于摩尔质量之比 同温同容 ＝＝ 同温同容下，压强比等于物质的量之比，等于粒子数之比 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 11 1．同温同压下，对于相同体积密闭容器中的四种气体：①Cl2、②CO2、③NH3、④CH4，下列说法错误的是(　　) A．气体的质量：①＞②＞③＞④ B．气体的密度：④＞③＞②＞① C．气体的压强：①＝②＝③＝④ D．所含原子数：④＞③＞②＞① √ 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 B　[同温同压下，相同体积的四种气体的物质的量相同。物质的量相同时，气体的质量之比等于其摩尔质量之比，A正确；体积相同时，气体的密度之比等于其质量(摩尔质量)之比，B错误；因为在同温同压条件下，所以各气体的压强相同，C正确；气体的物质的量相同时，气体分子中所含原子越多，原子数越多，D正确。] 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．同温同压下，等质量的SO2气体和SO3气体相比较，下列叙述中正确的是(　　) A．密度之比为4∶5 B．物质的量之比为4∶5 C．体积之比为1∶1 D．原子数之比为3∶4 √ 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 A　[由n＝＝可知，ρ＝＝，在相同条件下气体的相对分子质量之比等于其密度之比，所以两种气体的密度之比为64∶80＝4∶5，A项正确；设气体的质量均为m g，则n(SO2)＝ mol，n(SO3)＝ mol，所以二者物质的量之比为∶＝80∶64＝5∶4，B项错误；根据V＝n·Vm可知，同温同压下，气体的体积之比等于物质的量之比，所以两种气体的体积之比为5∶4，C项错误；根据分子组成可知，两种气体的原子数之比为(5×3)∶(4×4)＝15∶16，D项错误。] 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3．由相同条件下的同体积的H2、CO2、CO组成的混合气体，其密度是相同条件下O2密度的(　　) A．0.771倍 B．1.542倍 C．3.084倍 D．4.625倍 A　[根据阿伏加德罗定律推论，相同条件下的同体积的H2、CO2、CO，H2、CO2、CO的物质的量相等，则平均摩尔质量为g/mol≈24.67，相同条件下，密度比等于摩尔质量之比，所以其密度是相同条件下O2密度的＝0.771倍。] √ 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 已知：气体摩尔体积是指单位物质的量的气体所占的体积。 ①在0 ℃和101 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。 气体摩尔体积及相关计算 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1．气体摩尔体积的影响因素有哪些？如何影响？ [提示]　气体摩尔体积的影响因素有温度和压强，温度越高，压强越小，气体摩尔体积越大。 2．据①和④判断，气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1时，一定是在标准状况下吗？ [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大压强。 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3．在标准状况下，混合气体的气体摩尔体积也是22.4 L·mol-1吗？为什么？ [提示]　是。在标准状况下，混合气体中的不同分子间距相同，故1 mol混合气体的体积与1 mol单一气体体积相同，均约为22.4 L。 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1．标准状况下的气体摩尔体积 (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态。 (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。 (3)2个数据：“1 mol”“约22.4 L”。 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．理解气体摩尔体积注意的问题 (1)气体摩尔体积只适用于气态物质且与气体种类无关，只要温度和压强一定，气体摩尔体积就一定。 (2)同温同压下：任何气体的气体摩尔体积Vm都相同，但不一定等于22.4 L·mol-1。 (3)不能混淆标准状况和常温常压，两者压强相同，但温度不同。因为温度升高气体分子之间的距离变大，所以常温常压下的气体摩尔体积比标准状况下的气体摩尔体积大。 (4)气体摩尔体积不能理解为体积，体积的单位是L或m3，而气体摩尔体积的单位是L·mol-1或m3·mol-1。 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3．标准状况下，气体各物理量的计算 利用公式n＝＝＝进行换算 气体物质的量与体积 n＝ 气体的摩尔质量 M＝Vm·ρ＝ρ标×22.4 L·mol-1 气体的分子数与体积 N＝n·NA＝·NA 气体质量与体积 m＝n·M＝·M＝ρ标·V 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 4．二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域，其反应可以表示为2CO2＋6H2⥫⥬C2H4＋4H2O。设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　) A．2NA个CO2分子的体积为44.8 L B．6 mol H2中所含电子数为12NA C．1个C2H4分子中所含原子数为8NA D．18 g H2O中所含分子数为3NA √ 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 B　[A项，没有说明标况，不确定二氧化碳的体积，错误；1个氢分子含有2个电子，则6 mol H2中所含电子12 mol，数目为12NA，B正确；1个C2H4分子中所含原子数为6个，C错误； 18 g H2O的物质的量为1 mol，所含分子数为NA，D错误。] 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 5．甲烷(CH4)是一种无色无味的气体，是天然气的主要成分。甲烷完全燃烧的化学方程式为CH4＋2O2CO2＋2H2O。 (1)现有2 mol CH4，它的摩尔质量是________，要把CH4完全燃烧生成CO2和H2O，消耗氧气________g。 [解析]　摩尔质量的单位是g/mol，甲烷的摩尔质量在数值上等于其相对分子质量，所以甲烷的摩尔质量为16 g/mol，要把CH4完全燃烧，根据甲烷燃烧的方程式可知，消耗氧气的质量＝2 mol××32 g/mol＝128 g； [答案]　16 g/mol　128 g　 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 5．甲烷(CH4)是一种无色无味的气体，是天然气的主要成分。甲烷完全燃烧的化学方程式为CH4＋2O2CO2＋2H2O。 (2)标准状况下，CH4的密度为________(保留3位有效数字)。如果11.2 L CH4中含有x个氢原子，则阿伏加德罗常数的值为________。 [解析]　标准状况下，CH4的密度＝＝≈0.714 g/L，标况下11.2 L CH4的物质的量＝＝0.5 mol，n(H)＝4n(CH4)＝4×0.5 mol＝2 mol，NA＝＝＝0.5x/mol； [答案]　0.714 g/L　0.5x/mol　 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (3)相同温度和压强下，质量相等的氢气和甲烷，它们的体积之比为________，密度之比为________。若把质量相等的这两种气体混合，则混合气体的平均相对分子质量为________(保留2位有效数字)。 [解析]　相同温度和压强下，气体摩尔体积相等，根据V＝nVm＝Vm可知，质量相等的氢气和甲烷，其体积之比等于摩尔质量的反比，为16 g/mol∶2g /mol＝8∶1；根据ρ＝可知，气体密度之比等于摩尔质量之比，为2 g/mol∶16 g/mol＝1∶8；若把质量相等的这两种气体混合，混合气体的平均相对分子质量与其平均摩尔质量在数值上相等，其平均摩尔质量＝＝g/mol＝3.6 g/mol。 [答案]　8∶1　1∶8　3.6 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 知识必备 课堂小结 1．物质体积大小的决定因素：粒子数目、粒子的大小和粒子之间的距离。 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。 (1)同温；(2)同压；(3)同体积；(4)同分子数。“三同”定“一同”。 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 学习效果·随堂评估 03 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 29 1．下列有关气体体积的叙述正确的是(　　) A．一定温度和压强下，各种气态物质的体积大小，由构成气体的分子大小决定 B．一定温度和压强下，各种气态物质的体积大小由构成气体的分子数决定 C．不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数也不同 D．气体摩尔体积指1 mol任何气体所占的体积约为22.4 L 1 2 3 4 √ 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 B　[对于气体，在一定温度和压强下，分子间的距离远大于分子本身的大小，因此其体积的大小主要由分子数的多少来决定，A错误，B正确；气体的体积随温度和压强的变化而变化，体积不同的气体，在不同的条件下，其分子数可能相同，也可能不同，C错误；气体摩尔体积会随着温度、压强的变化而变化，22.4 L·mol-1是标准状况下的气体摩尔体积，D错误。] 1 2 3 4 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．在同温同压下，11.5 g气体A所占的体积和8 g O2所占的体积相同，则气体A的相对分子质量为(　　) A．46　　　B．28　　　C．44　　　D．64 A　[＝，M(A)＝＝46 g·mol-1。] 1 2 3 4 √ 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3．用NA代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　) A．0.5 mol锌粒与足量盐酸反应产生11.2 L H2 B．标准状况下，11.2 L H2O所含分子数为0.5NA C．0.1 mol CH4所含氢原子数为0.4NA D．常温常压下，28 g N2中所含原子个数为NA C　[没有标明是不是标准状况，A错误；标准状况下，水不是气体，B错误；n(H)＝4×0.1 mol＝0.4 mol，氢原子个数为0.4NA，C正确；含有N的物质的量为 mol＝2 mol，氮原子个数为2NA，D错误。] 1 2 3 4 √ 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 4．Ⅰ．已知1mol不同气体在不同条件下的体积： 1 2 3 4 化学式 条件 1 mol气体的体积/L H2 0 ℃，101 kPa 22.4 O2 22.4 CO 22.4 H2 0 ℃，202 kPa 11.2 CO2 11.2 N2 11.2 NH3 273 ℃，202 kPa 22.4 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (1)从表中分析得出的结论： ①1 mol任何气体，在标准状况下的体积都约为________。 ②1 mol不同的气体，在不同的条件下，体积________(填序号)。 A．一定相等　B．一定不相等　C．不一定相等 [解析]　①从表中的H2、O2、CO在标准状况下体积可以看出：1 mol任何气体在标准状况下，体积都约为22.4 L；②根据pV＝nRT可知，1 mol不同的气体，物质的量n相同，在不同的条件下，如温度相等，压强不相等时，体积则不相等；或在温度不相等，压强也不相等时，体积可能相等；因此1 mol不同的气体，在不同的条件下，体积不一定相等； [答案]　22.4 L　C　 1 2 3 4 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (2)理论依据：相同条件下，1mol任何气体的体积几乎相等，原因是①______________________，②_________________________。 [解析]　因为在相同的温度和压强下，任何气体分子间的平均距离几乎相同且1 mol气体的分子数目也相同，所以在相同条件下，1 mol任何气体的体积几乎相等； [答案]　粒子之间的距离相等　粒子数目相等　 1 2 3 4 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (3)应用：在标准状况下，4 g氧气的体积是________；0 ℃，202 kPa时，4 g氧气的体积是________。 Ⅱ．在标准状况下，15 g CO与CO2的混合气体，体积为11.2 L。则： [解析]　O2的摩尔质量是32 g/mol，4 g O2的物质的量是＝mol；在标准状况下，4 g O2的体积为22.4 L/mol×mol＝2.8 L；0 ℃，202 kPa时，4 g O2的体积为11.2 L/mol×mol＝1.4 L； [答案]　2.8L　1.4L　 1 2 3 4 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (4)混合气体的密度是________ (取小数点后两位) g/L。 [解析]　混合气体的密度＝＝＝1.34 g·L-1； [答案]　1.34 1 2 3 4 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (5)CO2和CO的体积之比是________。 [解析]　在标准状况下混合气体体积为11.2 L，其物质的量为＝0.5 mol，设CO2和CO的物质的量分别为x mol、y mol，由题意可得：x＋y＝0.5；44x＋28y＝15，解得x＝，y＝，二氧化碳和一氧化碳的体积之比＝物质的量之比＝∶＝1∶7； [答案]　1∶7　 1 2 3 4 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (6)混合气体中所含碳原子的物质的量是________。 [解析]　混合气体中所含碳原子的物质的量＝ mol＋ mol＝0.5 mol。 [答案]　0.5 mol 1 2 3 4 新知探究课12　气体摩尔体积 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 $$