第3节 化学中常用的物理量——物质的量 第2课时（导学案）化学鲁科版2019必修第二册

第3节 化学中常用的物理量——物质的量 第2课时 气体摩尔体积 一、知识目标 1.了解影响物质体积的因素，理解相同条件下(1mol)不同固体、液体体积不同，而(1mol)不同气体体积几乎相同的原因。 2.掌握气体摩尔体积的概念、符号、单位，理解物质的量(n)、气体的体积(V)和气体摩尔体积（Vm）之间的关系，并能进行相关计算。 3.理解阿伏加德罗定律及其推论，能运用定律及推论解决相关问题。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上观察不同物质在相同条件下体积的特点，从微观上分析影响物质体积的因素，理解气体摩尔体积的本质。 2.证据推理与模型认知：通过对实验数据的分析和推理，建立气体摩尔体积的概念模型，运用阿伏加德罗定律及推论解决实际问题。 3.科学探究与创新意识：通过对气体摩尔体积相关问题的探究，培养学生的探究能力和创新思维，体会化学实验在化学研究中的重要作用。 一、学习重点 1.气体摩尔体积的概念 2.阿伏加德罗定律及其推论 3.气体的体积(V)和气体摩尔体积(Vm)之间的关系及相关计算 2、 学习难点 1.气体摩尔体积概念的理解 2.阿伏加德罗定律及其推论的应用 一、影响物质体积的因素 1．影响物质体积的因素 （1）固体和液体物质：______和______ （2）气体物质：______和____________ 2．影响气体体积的因素 （1）内在因素：气体的____________ （2）外在因素：气体所处的______和______ 二、气体摩尔体积 1．气体摩尔体积 （1）概念：在一定的温度和压强下，__________的气体所占的体积。 （2）符号：______。 （3）单位：____________和m3·mol－1。 （4）物质的量、气体的体积与气体摩尔体积之间的关系：n＝______。 2．标准状况下气体的摩尔体积： （1）标准状况的含义：温度为______、压强为______。 （2）标准状况下气体的摩尔体积约为____________。 三、阿伏伽德罗定律 1．内容：在同温同压下，相同体积的任何气体都含有______数目的分子。 2.判断正误 （1）1mol不同的固体物质，体积大小不相同，主要原因是粒子大小不同（ ）。 （2）通常状况下的气体摩尔体积约为22.4L（ ）。 （3）标准状况下，36g水的体积约为44.8L。（ ）。 （4）1mol任何气体所含分子数都相等，体积也都约为22.4L。（ ）。 1、 影响物质体积的因素 活动一 引入思考 问题思考1 ：观察这些数据，对比1 mol不同固体、液体和气体的体积，你能发现什么规律？ 化学式 体积（0°C，101kPa） 体积（20°C，101kPa） 体积（0°C，202kPa） Fe 7.2 cm³ NaCl 27.0 cm³ H₂ 18.0 cm³ C₂H₅H 58.3 cm³ H₂ 22.4 L 24.0 L 11.2 L O₂ 22.4 L 24.0 L 11.2 L C₂ 22.3 L 23.9 L 11.2 L 问题思考2 ：仔细观察数据，积极思考并回答：相同条件下，1 mol固体、液体的体积差别较大；相同条件下，1 mol气体的体积近似相等。 活动二 探究影响物质体积的因素 问题思考 ：为什么相同条件下，1 mol不同固体和液体的体积不同，而1 mol不同气体的体积几乎相同呢？物质的体积与什么因素有关呢？ 分组讨论： 结合已有的知识和生活经验进行思考和交流。 2、 气体摩尔体积 活动一 定义与概念学习 问题思考 ：请同学们阅读教材，思考什么是气体摩尔体积，它有哪些相关的符号、单位呢？ 活动二 注意事项与判断练习 问题思考1 ：我们知道了气体摩尔体积的定义和计算，但是在使用过程中还有一些需要注意的地方。请大家思考以下几个说法是否正确： 1.标准状况下，1 mol水的体积为22.4 L。 2.1 mol气体体积约为22.4 L。 3.标准状况下，1 mol ₂和N₂的混合体积约为22.4 L。 4.22.4 L气体所含的分子数一定大于11.2 L气体所含分子数。 问题探究 ：气体摩尔体积运用的注意事项 活动三：典例精讲 典例1：填空 1. 标准状况下，2 mol H2 占有的体积约为_________ . 2. 标准状况下，11.2 L N2 中分子个数为__________ . 3. 标准状态下，11.2 L CO2中分子个数为________. 典例2：完成下图，结合该图说一说物质的量是如何把宏观量与所含微粒数量联系起来的，并试着画出思维导图。 三、阿伏伽德罗定律及推广 活动 探究定律推论 问题思考： 同温同压下，气体的体积之比与其物质的量之比有什么关系？同温同压下，气体的密度之比与摩尔质量之比有什么关系？同温、同体积下，任何气体压强之比与物质的量之比有什么关系呢？ 1. 气体摩尔体积的注意事项 适用范围： ，可以是单一气体，也可以是混合气体，注意混合气体之间不能发生反应。 2.气体摩尔体积有关的计算公式： ①______ ②______ ③______ ④______ 3.阿伏伽德罗定律常用的推论： （1）在任何情况下气体的分子数与______成正比 （2）同温、同压气体的体积与______成正比 （3）同温、同压气体的密度与______成正比 （4）同温、同体积气体的压强之比与其______成正比 （5）同温、同压、同体积气体的质量与摩尔质量成正比。 4.理想气体状态方程 （1）内容：______ （2）实际应用 计算气体______（如H₂和O₂的密度比 = 摩尔质量比）。 1.下列关于决定物质体积的因素的说法不正确的是(　　) A.物质的体积取决于粒子数目、粒子大小和粒子间距 B.相同条件下，粒子数相同的任何气体都具有相同体积 C.同温同压下，1 mol任何物质所占有的体积均相同 D.等质量的H₂，压强越小、温度越高，气体所占体积越大 2.在相同温度和压强下，H₂和₂的密度之比是( ) A. 16:1 B. 1:16 C. 2:3 D. 3:2 3.下列说法正确的是(　　) A．32 g ₂的体积为22.4 L B．22.4 L N₂含有阿伏加德罗常数个氮气分子 C．在标准状况下，22.4 L水的物质的量为1 mol D．在0 °C、1.01×10⁵ Pa下，22 g C₂和16 g ₂混合后的体积约为22.4 L 4.两瓶体积相同的气体，在同温同压下瓶内气体一定具有相同的_________。 ①原子总数 ②氧原子总数 ③质量 ④分子总数 考点一：气体摩尔体积的概念及其影响因素 1.下列物质中，体积为22.4升的是（ ）。 A．25℃时18 g水 B．标准状况下含6.02×1023个原子的Cl2 C．标准状态下的1mol氨气 D．常温常压下44g二氧化碳 考点二：各量和气体体积的换算关系 2.若ag某气体中含有的分子数为b，则cg该气体在标准状况下的体积是（式中的NA为阿佛加德常数）（ ）。 A．L B.L C．L D．L 考点三：气体摩尔体积的计算 3.已知在一定温度和压强下，测得10L氧气的质量为16g，则在相同条件下，11.2L气体可能是（ ）。 A．密度约为1.96g•L－1的CO2 B．物质的量为0.5mol的H2 C．质量为14g的N2 D．质量为35.84g的SO2 考点四：气体密度的比较和计算 4.分别由下列四种物质制取气体：①双氧水和MnO2；②Zn和稀硫酸；③大理石和稀盐酸；④Cu和稀HNO3制NO。所产生的气体在同温同压下的密度，由小到大的排列顺序为（ ）。 A．②＜④＜③＜① B．②＜④＜①＜③ C．③＜①＜④＜② D．①＜③＜④＜② 考点五：阿伏伽德罗定律及应用 5.（双选）在两个密闭容器中，分别充满等物质的量的甲、乙两种气体，它们的温度和摩尔质量均相同。试根据甲、乙的密度（ρ）的关系，下列说法中正确的是（ ）。 A．若ρ（甲）＞ρ（乙），则气体体积：甲＜乙 B．若ρ（甲）＞ρ（乙），则分子数：甲＞乙 C．若ρ（甲）＜ρ（乙），则气体摩尔体积：甲＞乙 D．若ρ（甲）＜ρ（乙），则气体的压强：甲＞乙 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3节 化学中常用的物理量——物质的量 第2课时 气体摩尔体积 一、知识目标 1.了解影响物质体积的因素，理解相同条件下(1mol)不同固体、液体体积不同，而(1mol)不同气体体积几乎相同的原因。 2.掌握气体摩尔体积的概念、符号、单位，理解物质的量(n)、气体的体积(V)和气体摩尔体积（Vm）之间的关系，并能进行相关计算。 3.理解阿伏加德罗定律及其推论，能运用定律及推论解决相关问题。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上观察不同物质在相同条件下体积的特点，从微观上分析影响物质体积的因素，理解气体摩尔体积的本质。 2.证据推理与模型认知：通过对实验数据的分析和推理，建立气体摩尔体积的概念模型，运用阿伏加德罗定律及推论解决实际问题。 3.科学探究与创新意识：通过对气体摩尔体积相关问题的探究，培养学生的探究能力和创新思维，体会化学实验在化学研究中的重要作用。 一、学习重点 1.气体摩尔体积的概念 2.阿伏加德罗定律及其推论 3.气体的体积(V)和气体摩尔体积(Vm)之间的关系及相关计算 2、 学习难点 1.气体摩尔体积概念的理解 2.阿伏加德罗定律及其推论的应用 一、影响物质体积的因素 1．影响物质体积的因素 （1）固体和液体物质：微粒大小和微粒数目 （2）气体物质：微粒数目和微粒之间的距离 2．影响气体体积的因素 （1）内在因素：气体的物质的量 （2）外在因素：气体所处的温度和压强 二、气体摩尔体积 1．气体摩尔体积 （1）概念：在一定的温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积。 （2）符号：Vm。 （3）单位：L·mol－1和m3·mol－1。 （4）物质的量、气体的体积与气体摩尔体积之间的关系：n＝。 2．标准状况下气体的摩尔体积： （1）标准状况的含义：温度为0℃、压强为101kPa。 （2）标准状况下气体的摩尔体积约为22.4L·mol－1。 三、阿伏伽德罗定律 1．内容：在同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。 2．判断正误 （1）1mol不同的固体物质，体积大小不相同，主要原因是粒子大小不同（ ）。 答案：√ 解析：固体物质的体积主要取决于构成粒子的大小和粒子数目的多少。 （2）通常状况下的气体摩尔体积约为22.4L（ ）。 答案：× 解析：气体摩尔体积的单位为L·mol－1，且通常状况下气体摩尔体积也不是22.4L·mol－1。 （3）标准状况下，36g水的体积约为44.8L。（ ）。 答案：× 解析：水在标准状况下不是气体。 （4）1mol任何气体所含分子数都相等，体积也都约为22.4L。（ ）。 答案：× 解析：没有给出气体所处的条件，因此无法判断气体的体积。 1、 影响物质体积的因素 活动一 引入思考 问题思考1： 观察这些数据，对比1 mol不同固体、液体和气体的体积，你能发现什么规律？ 化学式 体积（0°C，101kPa） 体积（20°C，101kPa） 体积（0°C，202kPa） Fe 7.2 cm³ NaCl 27.0 cm³ H₂ 18.0 cm³ C₂H₅H 58.3 cm³ H₂ 22.4 L 24.0 L 11.2 L O₂ 22.4 L 24.0 L 11.2 L C₂ 22.3 L 23.9 L 11.2 L 问题思考2 ：仔细观察数据，积极思考并回答：相同条件下，1 mol固体、液体的体积差别较大；相同条件下，1 mol气体的体积近似相等。 解答：因为固体、液体粒子大小不同决定体积，气体在相同条件下粒子间距离几乎相同决定体积，所以相同条件下，1 mol 固体、液体的体积差别较大；相同条件下，1 mol 气体的体积近似相等。 活动二 探究影响物质体积的因素 问题思考： 为什么相同条件下，1 mol不同固体和液体的体积不同，而1 mol不同气体的体积几乎相同呢？物质的体积与什么因素有关呢？ 解答：固体和液体体积主要由粒子本身大小决定，因 1mol 不同固体、液体粒子大小不同，所以体积不同；气体体积主要由粒子间距离决定，相同条件下 1mol 不同气体粒子间距离几乎相同，所以体积几乎相同。物质体积与粒子数目、粒子大小、粒子之间的距离有关。 分组讨论： 结合已有的知识和生活经验进行思考和交流。 2、 气体摩尔体积 活动一 定义与概念学习 问题思考： 请同学们阅读教材，思考什么是气体摩尔体积，它有哪些相关的符号、单位呢？ 解答：气体摩尔体积是指单位物质的量的气体所占的体积，符号为Vm​，单位为 L/mol 。 活动二 注意事项与判断练习 问题思考1： 我们知道了气体摩尔体积的定义和计算，但是在使用过程中还有一些需要注意的地方。请大家思考以下几个说法是否正确： 1.标准状况下，1 mol水的体积为22.4 L。 2.1 mol气体体积约为22.4 L。 3.标准状况下，1 mol O₂和N₂的混合体积约为22.4 L。 4.22.4 L气体所含的分子数一定大于11.2 L气体所含分子数。 解答： 1.标准状况下，水是液态，不是气态。气体摩尔体积只适用于气体，不适用于液体和固体。所以1mol水的体积不是22.4L，该说法错误。 2.没有指明条件是标准状况。在不同的温度和压强下，气体摩尔体积的值不同，只有在标准状况下，1mol气体体积才约为22.4L，该说法错误。 3.标准状况下，和的混合气体也是气体，气体摩尔体积同样适用于混合气体。1mol任何气体（包括混合气体）在标准状况下的体积都约为22.4L，所以该说法正确。 4.没有指明气体所处的状态是否相同。只有在相同的温度和压强下，气体体积之比才等于物质的量之比，进而等于分子数之比。若两种气体所处条件不同，22.4L气体所含的分子数不一定大于11.2L气体所含分子数，该说法错误。 问题探究： 气体摩尔体积运用的注意事项 解答：1、适用范围：气态物质，可以是单一 气体，也可是混合气体，注意混合气体之间不能发生反应 2、物质在标准状况下为气体，若不是 气体或非标准状况均不能用22.4 L·mol－1进行计算 3、1 mol气体在非标准状况下的体积， 可能是22.4 L，也可能不是22.4 L 4、标况下不是气体的常见物质： H2O、SO3、酒精、CCl4 活动三：典例精讲 典例1：填空 1. 标准状况下，2 mol H2 占有的体积约为_________ . 2. 标准状况下，11.2 L N2 中分子个数为__________ . 3. 标准状态下，11.2 L CO2中分子个数为________. 解答：1.44.8L 2.3.01×1023 3.3.01×1023 典例2：完成下图，结合该图说一说物质的量是如何把宏观量与所含微粒数量联系起来的，并试着画出思维导图。 解答：分子数：6.02×1023 质量：71g 体积：22.4L 三、阿伏伽德罗定律及推广 活动 探究定律推论 问题思考： 同温同压下，气体的体积之比与其物质的量之比有什么关系？同温同压下，气体的密度之比与摩尔质量之比有什么关系？同温、同体积下，任何气体压强之比与物质的量之比有什么关系呢？ 解答：推论1.同温同压下，气体体积之比等于物质的量之比，等于其分子数之比。 推论2. 同温同压下，任何气体密度比等于摩尔质量之比。 推论3. 同温、同体积下，任何气体压强之比等于物质的量之比，等于其分子数之比。 1.气体摩尔体积的注意事项 适用范围：气体物质，可以是单一气体，也可以是混合气体，注意混合气体之间不能发生反应。 2.气体摩尔体积有关的计算公式： ①气体的物质的量n＝ ②气体的密度ρ＝＝＝ ③气体的分子数N＝nNA＝NA ④气体的质量m＝nM＝M 3.阿伏伽德罗定律常用的推论： （1）在任何情况下气体的分子数与物质的量成正比 （2）同温、同压气体的体积与物质的量成正比 （3）同温、同压气体的密度与摩尔质量成正比 （4）同温、同体积气体的压强之比与其物质的量成正比 （5）同温、同压、同体积气体的质量与摩尔质量成正比。 4.理想气体状态方程 （1）内容：PV=nRT （2）实际应用 计算气体密度比、压强比（如H₂和O₂的密度比 = 摩尔质量比）。 1.下列关于决定物质体积的因素的说法不正确的是(　　) A.物质的体积取决于粒子数目、粒子大小和粒子间距 B.相同条件下，粒子数相同的任何气体都具有相同体积 C.同温同压下，1 mol任何物质所占有的体积均相同 D.等质量的H₂，压强越小、温度越高，气体所占体积越大 【答案】C 【解析】A．物质的体积取决于粒子数目、粒子大小和粒子间距，A选项正确；B．相同条件下，粒子数相同的任何气体，由于气体分子间距离近似相同，所以都具有相同体积，B选项正确；C．同温同压下，1mol气体所占体积近似相同，但1mol固体和液体由于粒子大小不同，体积不同，C选项错误；D．根据(PV = nRT)，等质量的(H₂)，物质的量一定，压强越小、温度越高，体积越大，D选项正确；答案选C。 2.在相同温度和压强下，H₂和₂的密度之比是( ) A. 16:1 B. 1:16 C. 2:3 D. 3:2 【答案】B 【解析】根据阿伏加德罗定律的推论2：同温同压下，任何气体密度比等于摩尔质量之比，(H₂)的摩尔质量为2g/mol，(₂)的摩尔质量为32g/mol，所以(H₂)和(₂)的密度之比为(2:32 = 1:16)，答案选B。 3.下列说法正确的是(　　) A．32 g ₂的体积为22.4 L B．22.4 L N₂含有阿伏加德罗常数个氮气分子 C．在标准状况下，22.4 L水的物质的量为1 mol D．在0 °C、1.01×10⁵ Pa下，22 g C₂和16 g ₂混合后的体积约为22.4 L 【答案】D 【解析】A．未说明是标准状况，不能用22.4L/mol计算(32g₂)（物质的量为1mol）的体积，A选项错误；B．未说明是标准状况，22.4L(N₂)的物质的量不一定是1mol，所含分子数不一定是阿伏加德罗常数个，B选项错误；C．标准状况下，水不是气体，不能用气体摩尔体积计算其物质的量，C选项错误；D．(22gC₂)的物质的量为(22g÷44g/mol = 0.5mol)，(16g₂)的物质的量为(16g÷32g/mol = 0.5mol)，混合气体总物质的量为(0.5mol + 0.5mol = 1mol)，在0 °C、1.01×10⁵ Pa（标准状况）下，体积约为22.4L，D选项正确；答案选D。 4.两瓶体积相同的气体，在同温同压下瓶内气体一定具有相同的_________。 ①原子总数 ②氧原子总数 ③质量 ④分子总数 【答案】①④ 【解析】同温同压下，体积相同的气体物质的量相同，分子数相同，④正确；(N₂)和(₂)、(N)都是双原子分子，分子数相同则原子总数相同，①正确；(N₂)和(₂)的混合气体与(N)中氧原子总数不一定相同，②错误；(N₂)和(₂)的混合气体与(N)的摩尔质量不一定相同，物质的量相同，质量不一定相同，③错误；答案选①④。 考点一：气体摩尔体积的概念及其影响因素 1.下列物质中，体积为22.4升的是（ ）。 A．25℃时18 g水 B．标准状况下含6.02×1023个原子的Cl2 C．标准状态下的1mol氨气 D．常温常压下44g二氧化碳 【解析】选C。25℃时水不是气体，18g水的物质的量为1mol，但体积不是22.4L，故A错误；依据n＝＝＝1mol，则氯气物质的量为0.5mol，标准状况体积为11.2L，故B错误；标准状况气体摩尔体积为22.4L/mol，1mol氨体积等于22.4L，故C正确；依据n（CO2）＝＝1mol，n（CO2）＝，则V（CO2）＝n（CO2）·Vm，常温常压下气体摩尔体积大于标准状况下的气体摩尔体积22.4L/mol，1mol CO2气体体积V大于22.4L，故D错误。 考点二：各量和气体体积的换算关系 2.若ag某气体中含有的分子数为b，则cg该气体在标准状况下的体积是（式中的NA为阿佛加德常数）（ ）。 A．L B.L C．L D．L 【解析】选B。由＝n＝，所以有＝，M＝。根据＝n＝，所以有＝n＝，解得V＝＝L。 考点三：气体摩尔体积的计算 3.已知在一定温度和压强下，测得10L氧气的质量为16g，则在相同条件下，11.2L气体可能是（ ）。 A．密度约为1.96g•L－1的CO2 B．物质的量为0.5mol的H2 C．质量为14g的N2 D．质量为35.84g的SO2 【解析】选D。16g氧气的物质的量为：n（O2）＝＝＝0.5mol，根据n＝，所以该条件下，气体摩尔体积为：Vm＝＝＝20L/mol，此时11.2L气体的物质的量为：n＝＝＝0.56mol，B选项错误。根据ρ＝＝＝＝2.2g/L≠1.96g•L－1，A选项错误；质量为14g的N2的物质的量为n（N2）＝＝0.5mol≠0.56mol，C选项错误；质量为35.84g的SO2的物质的量为n（SO2）＝＝0.56mol，D选项正确。 考点四：气体密度的比较和计算 4.分别由下列四种物质制取气体：①双氧水和MnO2；②Zn和稀硫酸；③大理石和稀盐酸；④Cu和稀HNO3制NO。所产生的气体在同温同压下的密度，由小到大的排列顺序为（ ）。 A．②＜④＜③＜① B．②＜④＜①＜③ C．③＜①＜④＜② D．①＜③＜④＜② 【解析】选B。制取的四种气体分别是：O2、H2、CO2和NO，其摩尔质量依次是32g/mol、2g/mol、44g/mol、30g/mol。因为同温同压下，气体的密度之比等于摩尔质量之比，所以ρ（H2）＜ρ（NO）＜ρ（O2）＜ρ（CO2）。 考点五：阿伏伽德罗定律及应用 5.（双选）在两个密闭容器中，分别充满等物质的量的甲、乙两种气体，它们的温度和摩尔质量均相同。试根据甲、乙的密度（ρ）的关系，下列说法中正确的是（ ）。 A．若ρ（甲）＞ρ（乙），则气体体积：甲＜乙 B．若ρ（甲）＞ρ（乙），则分子数：甲＞乙 C．若ρ（甲）＜ρ（乙），则气体摩尔体积：甲＞乙 D．若ρ（甲）＜ρ（乙），则气体的压强：甲＞乙 【解析】选AC。甲、乙的两气体的物质的量和摩尔质量相同，根据n＝，则两气体的质量也相同，据＝可知，同质量的气体的体积与密度成反比，若ρ（甲）＞ρ（乙），则有V（甲）＜V（乙），A选项正确；根据n＝，因为n（甲）＝n（乙），所以N（甲）＝N（乙），B选项错误；若ρ（甲）＜ρ（乙），则有V（甲）＞V（乙），根据n＝，则有Vm（甲）＞Vm（乙），C选项正确；若ρ（甲）＜ρ（乙），则有V（甲）＞V（乙），相同物质的量的体积，体积越大，压强越小，则P（甲）＜P（乙），D选项错误。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$