内容正文:
第2课时 气体摩尔体积
课标定向
1.了解气体摩尔体积的含义和应用,体会定量研究对化学科学的重要作用。(宏观辨识与微观探析)
2.能运用物质的量、气体体积、气体摩尔体积之间的相互关系进行简单计算。(证据推理与模型认知)
必备知识·导学探究
学习任务一 气体摩尔体积及其计算
【新知导学】
一、影响物质体积大小的因素
二、气体摩尔体积
[思考]利用Vm=22.4 L·mol-1计算时,应注意什么?
提示:利用Vm=22.4 L·mol-1计算时,应注意两点:①是否为标准状况;②是否为气体。如:H2O、CCl4、SO3、HF、NO2在标准状况下不是气体,不能利用22.4 L·mol-1进行计算。
【总结升华】
1.应用气体摩尔体积时的“一条件一对象两数据”
2.标准状况下,气体摩尔体积的相关计算
(1)气体的物质的量n=。
(2)气体的密度ρ===。
(3)气体的分子数N=n·NA=·NA。
(4)气体的质量m=n·M=·M。
【即学即练】
1.易错辨析
(1)气体的体积决定于温度和压强。 (×)
提示:气体的体积决定于气体分子个数、温度和压强。
(2)通常状况下的气体摩尔体积约为22.4 L。 (×)
提示: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22.4 L·mol-1。
(3)标准状况下,36 g水的体积约为44.8 L。 (×)
提示:水在标准状况下不是气体。
(4)1 mol任何气体所含分子数都相等,体积也都约为22.4 L。 (×)
提示:没有给出气体所处的条件,因此无法判断气体的体积。
2.标准状况下气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1,对其含义表述正确的是 ( )
A.1 mol N2的体积约为22.4 L
B.标准状况下1 mol Fe的体积约为22.4 L
C.标准状况下1 mol任何气体的体积约为22.4 L
D.影响气体体积的主要因素是分子本身的大小
答案:选C。
3.标准状况下,下列物质所占体积最大的是 ( )
A.98 g H2SO4 B.6.02×1023个CO2
C.44.8 L HCl D.6 g H2
答案:选D。
学习任务二 阿伏加德罗定律及其推论
【新知导学】
一、阿伏加德罗定律
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。
分子数相等,原子数未必相等
速记:三同定一同。
二、阿伏加德罗定律的常用推论
1.同温、同压→气体的体积与物质的量成正比→=;
2.同温、同压→气体的密度与摩尔质量成正比→=;
3.同温、同体积→气体的压强与其物质的量成正比→=;
4.同温、同压、同体积→气体的质量与摩尔质量成正比→=。
【合作探究】
探究阿伏加德罗定律及其推论的应用
[情境]硫化氢(H2S)、氨气(NH3)是生活中恶臭气体的主要成分。为了研究氨气和硫化氢的危害,某研究小组收集了同温同压下,同体积的氨气(NH3)和硫化氢(H2S)气体。
(1)两种气体的质量比为多少?
提示:1∶2。由n=与n=可得同温同压下,同体积时物质的量相同,气体的质量与摩尔质量成正比,即可得氨气与硫化氢的质量比为=1∶2。
(2)同温同压下,氨气和硫化氢气体的密度之比为多少?
提示:1∶2。由n=、n=及ρ=可得同温同压下,气体的密度之比等于气体的摩尔质量之比,因此氨气与硫化氢的密度之比为=1∶2。
(3)相同体积的甲、乙两个容器,甲中盛放1 mol NH3,乙中盛放2 mol H2S,则在相同温度下,甲、乙两容器中压强相同吗?
提示:不相同。同温同体积时,气体的物质的量越大,压强越大,即压强与物质的量成正比。
【总结升华】
1.阿伏加德罗定律及其推论的记忆
阿伏加德罗定律及其所有推论不必死记硬背,用时可以通过理想气体状态方程pV=nRT(式中R为常数)以及n==,ρ=进行简单的推导而得到。
2.阿伏加德罗定律及其推论的应用注意事项
阿伏加德罗定律及其推论是进行气体计算的依据,应用时要注意结合质量守恒定律和相关概念及公式进行换算,同时一定要突出物质的量这一核心,它是其他物理量之间换算的桥梁,通常模式是已知的一个物理量 物质的量 另一个物理量。简化记忆为见“量”化摩。
【即学即练】
1.易错辨析
(1)同温同压下,N2和H2的密度之比为14∶1。 (√)
提示:由ρ===,同温同压下气体密度之比等于摩尔质量之比,所以ρ(N2)∶ρ(H2)=28∶2=14∶1。
(2)同温下,等体积Cl2和O2的压强之比为1∶1。 (×)
提示:pV=nRT,同温同体积时压强之比等于物质的量之比,题中缺少物质的量,故无法比较。
(3)同温同压下,等质量NO2、N2O4中氧原子个数比为1∶2。 (×)
提示:等质量的二氧化氮和四氧化二氮中,氧原子个数之比为(×2)∶(×4)=1∶1。
(4)同温同压下,等体积CH4和CO2的质量之比为11∶4。 (×)
提示:同温同压下,等体积甲烷和二氧化碳的物质的量相等,故质量之比等于摩尔质量之比,为16∶44=4∶11。
2.同温同压下,一定量的H2和NH3所含氢原子的个数相同,则两气体的体积比是 ( )
A.1∶3 B.2∶3 C.3∶2 D.1∶2
答案:选C。
3.(双选)标准状况下,等体积的NH3和CH4两种气体,下列有关说法错误的是 ( )
A.所含分子数目不同 B.所含氢原子的物质的量之比为3∶4
C.质量之比为16∶17 D.密度之比为17∶16
答案:选A、C。
课堂检测
1.(2025·杭州高一期中)在室温时,2 mol H2的体积大小主要取决于 ( )
A.氢气所含分子数 B.氢气所处环境的压强
C.氢气的质量 D.氢气的密度
2.一定温度和压强下,1 mol气体的体积称为气体摩尔体积,下列关于气体摩尔体积的说法正确的是 ( )
A.0.5 mol H2所占的体积为11.2 L
B.标准状况下,6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L
C.标准状况下,1 mol H2O的体积约为22.4 L
D.标准状况下,28 g N2体积约是22.4 L
3.在标准状况下,42 g氮气所占的体积约为 ( )
A.67.2 L B.44.8 L C.33.6 L D.22.4 L
4.下列说法正确的是 ( )
A.0 ℃、101 kPa时,气体摩尔体积约为22.4 L
B.20 ℃、1.01×105 Pa时,同体积的O2与CO2含有相同的分子数
C.标准状况下,16 g O2与24 g Mg所占的体积相同
D.当1 mol气态物质的体积为22.4 L时,该气体一定处于标准状况
课堂检测答案
1.选B。
2.D。
3.C。
4.B。
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