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

第三节 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、教学重点 1.气体摩尔体积的概念 2.阿伏加德罗定律及其推论 3.物质的量(n)、气体的体积(V)和气体摩尔体积(Vm)之间的关系及相关计算。 二、教学难点 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。 本节教学内容出自鲁科版2019必修第一册第一章《认识化学科学》第三节《化学中常用的物理量——物质的量》第2课时《气体摩尔体积》。“物质的量”是化学中常用的物理量，它像一座桥梁把微观粒子数目与宏观物质的质量、体积等联系起来，而气体摩尔体积是“物质的量”在气体体积方面的延伸和应用，是化学定量研究的重要工具。 教材先通过展示不同物质在相同温度和压强下1mol的体积数据，引导学生观察和思考，从而引出影响物质体积的因素，进而引入气体摩尔体积的概念。在介绍气体摩尔体积时，明确其定义、符号、单位以及与物质的量、气体体积之间的关系。最后，教材引入阿伏加德罗定律及推论，进一步拓展学生对气体性质的认识，为后续化学计算和实验研究奠定基础。本课时内容不仅是对物质的量知识的深化，也是学习化学反应中物质的量关系和化学平衡等内容的重要基础。 教学对象是初高中过渡阶段的学生，他们在初中化学学习中，对物质的质量、体积等宏观概念有了一定的认识，但对于微观粒子的概念还比较模糊，缺乏将微观与宏观联系起来的思维能力。 在知识储备方面，学生已经掌握了物质的量、摩尔质量等概念，这为本节课学习气体摩尔体积提供了一定的基础。然而，气体摩尔体积的概念比较抽象，涉及到温度、压强等多个变量，对于学生来说理解起来有一定的难度。 在思维能力上，学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，需要借助具体的实例和直观的模型来帮助理解抽象的概念。同时，学生的自主学习能力和逻辑推理能力还有待提高，在学习过程中需要教师的引导和启发。 此外，学生在学习过程中可能会出现对概念理解不深刻、对条件把握不准确等问题，例如容易忽略气体摩尔体积使用的标准状况条件，或者在应用阿伏加德罗定律及推论进行计算时出现错误。因此，在教学过程中，教师应充分考虑学生的实际情况，结合生活实例和实验现象，引导学生逐步理解和掌握气体摩尔体积的概念和应用，培养学生的科学思维和解决问题的能力。 教学环节一课堂导入 【呈现数据表格】现在，老师给大家呈现一个表格，里面记录了在不同温度和压强条件下，1 mol不同物质的体积数据。 化学式 体积（0°C，101kPa） 体积（20°C，101kPa） 体积（0°C，202kPa） Fe 7.2cm³ NaCl 27.0cm³ H₂O 18.0cm³ C₂H₅OH 58.3cm³ H₂ 22.4 L 24.0 L 11.2 L O₂ 22.4 L 24.0 L 11.2 L CO₂ 22.3 L 23.9 L 11.2 L 大家仔细观察这个表格，看看在相同x的温度和压强下，1 mol不同物质的体积在数值上有什么特点呢？ 【教师总结】相同情况下，1mol固体、液体的体积差别较大 相同条件下，1mol气体的体积近似相等 设计意图 通过表格数据展现生化学中的特殊现象，使抽象的化学知识变得具体而有趣，从而激发学生的学习兴趣和探索欲望，提高他们的课堂参与度。 教学环节二 影响物质体积的因素 活动一：探究影响物质体积的因素 【问题】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？ 设计意图 进一步提出问题，引导学生深入探究影响物质体积的因素，培养学生的科学思维和探究能力 【学生思考】学生分组讨论，结合已有的知识和生活经验进行思考和交流。 【教师引导】教师通过展示固体、液体、气体分子排列的模型或动画，引导学生从粒子大小、粒子数目、粒子间距三个方面进行分析。 【教师展示】模型或动画，讲解粒子大小、粒子数目、粒子间距对物质体积的影响。指出对于固体和液体，粒子大小和粒子数目起主要作用；对于气体，粒子间距起主要作用。 【教师提问】温度和压强对气体分子间的平均距离有什么影响呢？ 【学生回答】温度升高，气体分子间的平均距离增大，体积增大；压强增大，气体分子间的平均距离减小，体积减小。 【教师总结】相同温度和压强下，气体分子间平均距离近似相同，所以1 mol任何气体的体积基本相同。 教学任务三 气体摩尔体积 活动一：定义与概念学习 【引入】我们已经知道了相同条件下1 mol气体的体积基本相同，那么在标准状况（简写为STP，指温度为0°C、压强为101 kPa的状况）下，气体的体积有什么特点呢？下面我们来学习气体摩尔体积的相关知识。 设计意图 从前面探究的影响物质体积的因素自然过渡到气体摩尔体积的学习，让学生建立知识的连贯性 【问题】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？ 【学生思考】学生阅读教材后回答：在一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占有的体积叫做气体摩尔体积。符号为，单位为或。 【教师讲解】对学生的回答进行详细解释和强调，说明气体摩尔体积的重要性，并给出物质的量（）、气体的体积（）和气体摩尔体积（）之间的关系：。同时指出标准状况下，气体的气体摩尔体积约为。 活动二 ：注意事项与判断练习 【问题】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。 设计意图 通过判断正误的练习，让学生深入理解气体摩尔体积的适用条件和注意事项，避免在实际应用中出现错误。 【学生思考】学生分组讨论，对每个说法进行分析和判断，并阐述理由。 【学生回答】说法1错误，因为标准状况下水不是气体，不能用22.4 L/mol计算体积 说法2错误，没有说明是在标准状况下，1 mol气体体积不一定约为22.4 L 说法3正确，标准状况下，1 mol任何气体（包括混合气体）的体积都约为22.4 L 说法4错误，没有说明温度和压强，无法比较分子数多少。 【教师点评】强调气体摩尔体积的适用范围：气态物质，可以是单一气体，也可是混合气体，但混合气体之间不能发生反应；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。同时指出标况下不是气体的常见物质，如H₂、S₃、酒精、CCl₄等。 【教师总结】气体摩尔体积的注意事项： 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 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________. 【学生回答】1.44.8L 2.3.01×1023 3.3.01×1023 【讲解】1.使用阿伏伽德罗常数计算 2.使用气体摩尔体积和阿伏伽德罗常数计算 3.使用气体摩尔体积和阿伏伽德罗常数计算 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。 【学生回答】分子数：6.02×1023 质量：71g 体积：22.4L 【讲解】计算1molCl2分子数要使用阿伏伽德罗常数 计算1molCl2 的质量要利用公式m=n×M 在标况下，1molCl2的体积为22.4L 教学任务四 阿伏加德罗定律及推论 活动一： 定律引入与思考 【引入】我们已经学习了气体摩尔体积，现在我们来进一步探讨同温、同压下气体的一些规律。同温、同压下，相同体积的任何气体具有相同数目的分子（相同物质的量），这就是阿伏加德罗定律。 设计意图 引入阿伏加德罗定律，拓展学生对气体性质的认识，培养学生的逻辑思维能力。 【问题】请同学们思考：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？ 【学生思考】学生积极思考，尝试从阿伏加德罗定律出发进行推理和分析。 【教师引导】教师提示学生结合理想气体状态方程（为压强，为体积，为物质的量，为常数，为温度）进行推导。 【教师总结】 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。 一、影响物质体积的因素 1.粒子大小 2.粒子数目 3.粒子间距（温度、压强） 温度升高，气体分子间距增大，体积增大 压强增大，气体分子间距减小，体积减小 二、气体摩尔体积 1.定义：一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占体积 2.符号：(Vm) 3.单位：(L/mol)或(m³/mol) 4.标况（(0°C)、(101kPa)）下约(22.4L/mol) 5.公式：(n = V/Vm) 6.注意事项 适用气态物质（单一或不反应混合气体） 标况下为气体才能用(22.4L/mol)计算 三、阿伏加德罗定律及推论 1.定律：同温同压，相同体积的任何气体具有相同分子数（物质的量） 2.推论 同温同压，(V1/V2 = n1/n2 = N1/N2) 同温同压，(p1/p2 = M1/M2) 同温同体积，(p1/p2 = n1/n2 = N1/N2) 1.下列关于决定物质体积的因素的说法不正确的是(C) 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，I mol任何物质所占有的体积均相同 D.等质量的H，压强越小、温度越高，气体所占体积越大 2.下列说法正确的是(D) A.32gO2,的体积为22.4L B.22.4LN, 含有阿伏加德罗常数个氮气分子 C.在标准状况下，22.4L水的物质的量为1 mol D.在0°C、1.01×105Pa下，22g CO2, 和16gO2，混合后的体积约为22.4L 3.在标准状况下，与16gO2,的体积相等的N2（C） A.体积为22.4L B.分子数为6.02×1024 C.质量为14g D.物质的量为1 mol 4.如图为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 在本次教学中，通过实例引入影响物质体积的因素，进而讲解气体摩尔体积和阿伏加德罗定律及推论，学生对概念的理解有一定进步。但在教学过程中，发现部分学生对气体摩尔体积的适用条件理解不够深刻，在判断正误和计算时容易出错。在讲解阿伏加德罗定律推论时，部分学生对公式推导和应用存在困难。后续教学中，应加强对重点概念和公式的练习巩固，通过更多实例让学生理解其应用条件和方法，同时注重引导学生自主推导公式，加深对知识的理解和记忆。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$