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物 质 的 量
第三课时
(气体摩尔体积)
物质的量( )= =
知识回顾
n
1、 M(H2O) = 。
2、M( KCl) = 。
3、M(H3PO4) = 。
4 、M(OH—) =
5、 36.5gHCl的物质的量 。
17g · mol-1
74.5g · mol-1
98g · mol-1
18g · mol-1
m
M
N
NA
1 mol
气体 0℃、101KPa时的体积/L 液体 20℃时的体积/cm3 固体 20℃时的体积/cm3
H2 22.4 H2O 18.0 Fe 7.12
O2 22.4 H2SO4 5.36 Al 10.0
【思考与讨论】在一定条件下,1 mol不同物质的体积如下表所示。观察并分析表中的数据,你能得出哪些结论?与同学讨论。
1、相同条件下,相同物质的量的固体或液体所占的体积 ;
2、相同条件下,相同物质的量的气体所占的体积近似 。
结论
不同
相同
①粒子的数目
②粒子的大小
③粒子之间的距离
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。
分子直径
分子间的平均距离
气体物质
分子之间的平均距离比分子直径大得多
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。
1mol物质的体积
粒子数目
粒子大小
粒子间距
固、液体
6.021023 6.021023
1、对于固、液体,粒子间距很小,粒子的大小是决定物质体积大小的主要因素。在固态和液态中粒子本身的大小不同,决定了其体积不同。所以,1mol固体、液体的体积主要决定于粒子的大小。
2、对于气体,粒子间距较大,决定物质体积大小的主要因素是粒子间的距离。而不同的气体在一定温度和压强下,分子间的距离可以看作是相等的,所以1mol任何气体的体积基本相同
忽略
忽略
气体
思考
固态、液态粒子是紧密排列的,间隙非常小,可以忽略,固态液态物质的体积主要取决于粒子大小。因为不同物质的粒子大小不相同,所以1mol不同固态或液态物质的体积不同。气体的体积受到什么影响呢?温度,热胀冷缩。压强,加压压缩,体积变小。
同温同压下,任何气体粒子之间的距离相等。同温同压下,粒子数相同的任何气体都具有相同的体积。
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化学与生活:乒乓球变形记
生活中打乒乓球时有时不小心会把乒乓球踩扁,这时只需要将乒乓球放置在沸水中煮一段时间,它又会鼓起来,你知道其中的原理么?
当压强增大,气体分子间距离 ,气体体积 。
压强(P)对气体体积的影响
温度(T)对气体体积的影响
当温度升高,气体分子间距离 ,气体体积 。
影响气体分子间距离的因素
变大
变大
变小
变小
温度升高,分子间的距离增大,气体体积增大;增加压强,分子间距离降低,气体体积降低
温度、压强对气体体积的影响:
温度越高
气体体积越大
压强越小
分子间距离增大
实 质
0oC、101kPa
标准状况
需在相同温度、压强下比较气体体积
(标况)
( S. T. P)
常温常压
通常状况
25oC、101kPa
温度越高,压强越小,气体粒子之间距离越大。
在一定温度和一定压强下,任何气体分子之间的距离都是一定的。
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某条件下1mol气体的体积
22.4
22.3
22.4
22.4
物质 M(g/mol) ρ(g/L) V(L)
标准状况下,1mol不同气体的体积都约为22.4L。
结论:
H2 2.016 0.0899
CO2 44.01 1.977
O2 32.00 1.429
HCl 36.45 1.629
标准状况
二、气体 摩尔体积
1. 概念:
单位物质的量的气体所占的体积
符号:Vm
2. 表达式:
Vm=
V
n
单位:L/mol 和m3/mol
注:在给定温度和压强的条件下, Vm是常数。
(若条件改变时,Vm也随之改变;也就是说要指明Vm的数值,必须指明温度和压强)
3、影响因素:
温度和压强
1、与摩尔质量概念对比,多加两个字气体,说明摩尔体积研究的对象是气体。类比摩尔体积的单位。
2、在不同的温度和压强下,气体都会有一个Vm。
3、比如标况下,1mol氧气的体积约为22.4L,1mol空气的体积也是约为22.4L
2、
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4. 特例
标准状况下(0℃,101kPa),1mol任何气体的体积都约是 L,
22.4
即Vm≈22.4L/mol
5. 注意:
①气体摩尔体积的应用前提必须是气体
②标况下才有22.4L/mol
条件,标准,对象,数值
Vm只适用于气态物质,对固、液体不成立(例如,水、酒精、四氯化碳等在标准状况下是液体,三氧化硫在标况下时固体)。
物质 N n(mol) m(g) V(L)
H2 1
O2 6.02×1023
N2 14
CO2 33.6
物质所含的微粒数N、质量m、气体体积V之间的关系?
思考
6.02×1023
2
22.4
22.4
11.2
1
32
3.01×1023
0.5
1.5
66
9.03×1023
n =
=
N
NA
m
M
=
V
Vm
在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有
分子数(即 )
相同
n1 : n2 = V1 : V2
⑴ 1mol H2的体积约为22.4L
⑵ 标准状况下, 1mol H2O的体积约22.4升。
⑶ 20℃时,1mol O2的体积约22.4升。
(5)在常温常压下,1 mol氦气含有的原子数为NA
练习
下列说法是否正确?
25 ℃,101kPa时,气体摩尔体积与标准状况时相
比大还是小?
只有在标况时Vm=22.4L·mol-1吗?
讨论
×
×
×
25 ℃,101kPa条件下,Vm=24.5L·mol-1
√
温度升高,气体间距增大,气体体积增大。所以有可能使1mol气体体积变为22.4l。
标准状况下,Vm=22.4L/mol; 但Vm=22.4L/mol时,该气体不一定处于标准状况下。
25 ℃,101kPa(常温常压下)
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设NA 表示阿伏伽德罗常数的值,下列叙述正确( ) A. 常温常压下,11.2LCO2所含的原子数为1.5 NA
B.常温常压下,48gO3含有的氧原子数为3 NA
C. 标准状况下,22.4LH2 O所含分子数为NA
D. 标准状况下,22.4LH2所含原子数为 NA
练习
C:气体
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2、标准状况下:
(1)44.8L氢气的物质的量是多少?
(2)0.5mol 氧气的体积是多少?
(3)14g CO的体积是多少?
(4)33.6L 氮气中含多少个氮分子?
(5) 测得32g某气体的体积为44.8L,计算此气体的相对分子质量
n =
N
NA
m
M
=
=
V
Vm
N,n,m,V之间的相互转化
N
n
m
÷NA
×M
×NA
÷M
V
(气体)
×Vm
÷Vm
联系微观粒子和宏观物质的桥梁
物理量名称 符号 单位 数值
物质的量 n mol
微粒数目 N 个(可不写)
阿伏伽德罗
常数 NA mol-1 6.02×1023
摩尔质量 M g/mol 相对原子质量/
相对分子质量
气体摩尔体积 Vm L/mol
标况下
22.4L/mol
小结
V m n N n(原子)
O2 3.2 g
NH3 0.2mol
CH4 0.5 NA
8 g 4 NA
CO2 33.6 L
SO2 0.6mol
作业
填空(条件均为标准状况)
3、下列说法正确的是 ( )
A.在标准状况下,1 mol水的体积是22.4 L
B.1 mol氢气所占的体积一定是22.4 L
C.标准状况下,6.02×1023个Cu原子的体积约是22.4 L
D.标准状况下,28 g N2与CO的混合气体,体积为22.4 L
4.设NA代表阿伏加德罗常数,下列说法中正确的是( )
A.标准状况下,22.4 L CO完全燃烧生成的CO2分子数为NA
B.17 g氨气所含电子数为NA
C.在常温、常压下,11.2 L氯气所含的原子数目为NA
D.标准状况下,11.2 L水所含的分子数为0.5NA
3、未说明温度、压强这一关键条件
4、B项,17 g NH3中含10 NA电子;C项,常温、常压下11.2 L氯气所含的分子数不是0.5 NA(小于0.5 NA);D项,水是液体。
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作业
V m n N n(原子)
O2 3.2 g
NH3 0.2mol
CH4 0.5 NA
8 g 4 NA
CO2 33.6 L
SO2 0.6mol
0.1 mol
0.1 NA
填空(条件均为标准状况)
2.24 L
0.2 NA
3.4 g
4.48 L
0.5 mol
8 g
11.2 L
1.5 NA
89.6 L
1.5 mol
66 g
4 mol
H2
0.2 mol
0.8 mol
2.5 mol
8 mol
4.5 mol
0.2 mol
0.2 NA
12.8 g
4.48 L
3、下列说法正确的是 ( )
A.在标准状况下,1 mol水的体积是22.4 L
B.1 mol氢气所占的体积一定是22.4 L
C.标准状况下,6.02×1023个Cu原子的体积约是22.4 L
D.标准状况下,28 g N2与CO的混合气体,体积为22.4 L
D
4.设NA代表阿伏加德罗常数,下列说法中正确的是( )
A.标准状况下,22.4 L CO完全燃烧生成的CO2分子数为NA
B.17 g氨气所含电子数为NA
C.在常温、常压下,11.2 L氯气所含的原子数目为NA
D.标准状况下,11.2 L水所含的分子数为0.5NA
A
标况下水不是气体,计算不出
无标况下
为固体
n=17g/17g ·mol-1 =1mol 1个NH3电子数=7+3=10 1mol NH3个数=10 NA
无标况下
标况下水不是气体,计算不出
4、A n(CO)=1mol 2CO+O2=2CO2 CO:CO2 =1:1 n(CO2 ) =1mol
3、未说明温度、压强这一关键条件
4、B项,17 g NH3中含10 NA电子;C项,常温、常压下11.2 L氯气所含的分子数不是0.5 NA(小于0.5 NA);D项,水是液体。
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标准状况下, 112 mL 某气体的质量为 0.14 g , 则其摩尔质量为 ,相对分子质量为 。(写出解题过程)
n =
V
Vm
解:
=
0 . 112 L
22 . 4 L · mol -1
= 0 . 005 mol
n = m / M
M =
0 . 14 g
0 . 005 mol
= 28 g / mol
$