2.3 物质的量 第2课时（教学课件）化学人教版必修第一册

第2课时 气体摩尔体积 物质的量 第3节 第二章 海水中的重要元素—钠和氯 人教版必修第一册 1 气体摩尔体积 2 影响物质体积大小的因素 1 阿伏加德罗定律 3 学习内容导览 2 1. 从微观角度分析温度、压强、粒子间距等因素对不同状态物质体积的影响规律 2. 掌握气体摩尔体积的概念、单位与定义式，明确标准状况下气体摩尔体积约为22.4 L·mol⁻¹的适用条件。 3. 理解阿伏加德罗定律“三同定一同”的核心逻辑，能运用简单推论解决气体相关的比例计算。 素养锚定·课标定位 重点：气体摩尔体积的概念与标准状况下的限定条件；运用公式完成气体体积与物质的量的换算；阿伏加德罗定律的基础应用。 难点：灵活区分“标准状况”“非标准状况”场景下气体摩尔体积的判断；阿伏加德罗定律推论在混合气体计算中的运用。 素养锚定·课标定位 1 mol物质的质量是有规律可循的，那1 mol物质的体积有规律可循吗？ 物质 状态 1 mol质量(g) 密度 (g/cm3) 体积 (cm3) Fe 固态 56 7.86 Al 27 2.70 H2O 液态 18 0.998 H2SO4 98 1.83 H2 气态 2 0.0899 O2 32 1.429 CO2 44 1.965 7.12 10.00 18.04 53.55 22.25 22.4 不相等 近似相等 22.4 0 ℃、101 kPa 情境启思·任务缘起 影响物质体积大小的因素 01 一、影响物质体积大小的因素 知识回顾 我们已经学习了两个计算物质的量的公式： 然而描述气体一般我们不用质量来描述，更多的是用体积。 (n) 桥梁 n m N M NA NA M 宏观物体的质量 微观粒子的个数 气体的体积（V） ? 分层研学·探理悟新 一、影响物质体积大小的因素 讨论 在一定条件下，1mol不同物质的体积如下表所示。观察并分析表中的数据，你能得出那些结论？ 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 53.6 Al 10.0 结论： 1、相同的条件下，等物质的量的固体或液体的体积是不同的，但气体的体积几乎相同。 2、不同的固体或液体，粒子大小不同，1mol固体或液体体积不相同。 3、温度和压强相同时，气体分子间的距离几乎相等，1mol气体的体积几乎相同。 体积相同 体积不同 体积不同 分层研学·探理悟新 一、影响物质体积大小的因素 任务一 影响物质体积大小三个因素 4颗乒乓球和4颗篮球分别紧密排列，谁的体积更大一点呢？ 1.粒子大小 影响物质的体积 分层研学·探理悟新 一、影响物质体积大小的因素 4颗乒乓球和12颗乒乓球紧密排列，谁的体积更大一点呢？ 2.粒子数目 影响物质的体积 分层研学·探理悟新 一、影响物质体积大小的因素 4颗乒乓球紧密排列和分散排列，谁的体积更大一点呢？ 3.粒子间距 影响物质的体积 分层研学·探理悟新 一、影响物质体积大小的因素 影响物质体积大小三个因素： 粒子数目 粒子大小 粒子间距 分层研学·探理悟新 一、影响物质体积大小的因素 1.影响固态和液态物质体积主要因素 固态结构微粒间距离很小 液态结构微粒间的距离也很小 粒子数目和粒子大小 1mol固体或液态体积不同的主要原因是: 粒子大小不同 影响固体和液体物质体积的主要因素 分层研学·探理悟新 一、影响物质体积大小的因素 2.影响气体体积主要因素 分子直径 分子间的平均距离 气体粒子之间的距离远远大于粒子本身直径 气体的体积主要取决于 ①粒子的数目 ②粒子之间的距离 分层研学·探理悟新 一、影响物质体积大小的因素 3.从微观角度分析，决定物质体积的三个因素 状态 粒子个数 粒子大小 粒子间距 结论 1mol固体或液体 6.02×1023 1mol气体 6.02×1023 主要因素 忽略 忽略 决定因素 同温同压下，不同气体粒子间的距离相等 构成不同固体、液体的粒子大小是不同的 体积不同 体积相同 分层研学·探理悟新 一、影响物质体积大小的因素 4.影响气体粒子之间的距离主要因素：温度和压强 结论：温度升高，气体体积增大，温度降低，气体体积减小。 原因：温度升高，粒子间距增大，温度降低，粒子间距减小。 温度升高 分层研学·探理悟新 一、影响物质体积大小的因素 结论：压强增大，气体体积减小，压强减小，气体体积增大。 原因：压强增大，粒子间距减小，压强减小，粒子间距增大。 压强增大 分层研学·探理悟新 一、影响物质体积大小的因素 归纳 物质体积影响因素 粒子大小 粒子数目 粒子间距 影响固体和液体的体积 影响气体的体积 决定因素 温度、压强 结论：在相同的 和 下，粒子数相同的任何气体都具有______。 温度 压强 相同的体积 分层研学·探理悟新 典例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 C 一、影响物质体积大小的因素 典例剖析·逻辑释疑 气体摩尔体积 02 任务一 认识气体摩尔体积 二、气体摩尔体积 1.气体摩尔体积 ①定义式： ②单位：L/mol（或L·mol-1）和m3/mol（或m3·mol-1） ③影响因素：温度和压强 ④在给定温度和压强的条件下，Vm是常数（T、P一定）。（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） 分层研学·探理悟新 二、气体摩尔体积 2. 标准状况下气体摩尔体积 ①条件：标准状况（0℃，101kPa） ②对象：任何气体（单一气体或混合不反应的气体） ③数值：Vm ≈ 22.4L/mol 在标准状况（0℃，101kPa）下， 气体摩尔体积约是22.4 L/mol。 V＝ n × Vm Vm n = V n Vm = V n Vm = V 分层研学·探理悟新 二、气体摩尔体积 ①要看所处条件：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。 ②22.4L/mol不一定是标准状况。 ③标准状况下，1 mol 任何气体（任何气体，纯净气体或混合气体都可）的体积，都约为22.4L ④要看物质状态：必须为气态。如标准状况下水、酒精、四氯化碳、HF、SO3等为非气态物质。 【注意事项】 分层研学·探理悟新 任务二 物质的量(n)、体积(V)和气体摩尔体积(Vm)之间的关系 二、气体摩尔体积 1 mol 22.4 L·mol-1 2 mol 22.4 L·mol-1 3 mol 22.4 L·mol-1 物质的量n ＝ 气体摩尔体积Vm × 体积V 22.4L 4 4.8L × × × ＝ ＝ ＝ 67.2L 分层研学·探理悟新 思考 是否只有在标准状况下气体摩尔体积才是22.4L/mol？ 二、气体摩尔体积 化学式 条件 1 mol气体体积/L 气体摩尔体积/L·mol-1 H2 0 ℃，101 kPa 22.4 22.4 O2 0 ℃，101 kPa 22.4 22.4 CO 0 ℃，101 kPa 22.4 22.4 H2 0 ℃，202 kPa 11.2 11.2 CO2 0 ℃，202 kPa 11.2 11.2 N2 273 ℃，202 kPa 22.4 22.4 NH3 273 ℃，202 kPa 22.4 22.4 分层研学·探理悟新 二、气体摩尔体积 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“一定”“一定不”或“不一定”)相等。 ③ 只有在标准状况下气体摩尔体积才是22.4L/mol。 22.4 L 不一定 不是 特别注意 ①气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它取决于气体所处的温度和压强。 ②在非标准状况下不能随意使用22.4 L·mol-1(如25 ℃、101 kPa下的气体摩尔体积约为24.5 L·mol-1)。 ③气体摩尔体积只适用于气体，此处的“气体”可以是纯净物，也可以是混合物。 ④标准状况下不是气体的有SO3、苯、CCl4、Br2、H2O、HF等。 分层研学·探理悟新 归纳 标准状况下气体摩尔体积的有关计算 二、气体摩尔体积 M N m V n ① ② ③ ④ 分层研学·探理悟新 判断 二、气体摩尔体积 1．标准状况下，任何物质的体积都是22.4 L 2．22.4 L的任何气体物质的量都是1 mol 3．标准状况下，1 mol H2O所占的体积是22.4 L 4．同温同压下，一瓶N2气体与体积相同的一瓶O2和N2的混合气体一定具有相同的分子数 5．当1mol的气体体积为22.4L时，该气体一定处于标准状况下 气体 ✘ ✘ 未指明温度、压强 标况下水不是气体 ✘ ✔ ✘ 分层研学·探理悟新 典例1 下列说法不正确的有 A.NA个氧分子与NA个氢分子的质量比等于16∶1 B.标准状况下,22.4 L以任意比混合的氢气和一氧化碳混合物所含原子数为2NA C.标准状况下,0.5NA个H2O分子所占体积约为11.2 L D.16 g O2和O3的混合物中共含有NA个氧原子 C 二、气体摩尔体积 典例剖析·逻辑释疑 典例2 二、气体摩尔体积 下列说法正确的是 ( ) A．22.4 L任何气体的物质的量均为1 mol B．0.2 mol H2和0.8 mol CO2组成的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L C．标准状况下，1 mol任何物质的体积必定是22.4 L D．22.4 L CO2和18 g H2O所含的分子数相等 C 典例剖析·逻辑释疑 阿伏加德罗 定律 03 思考 三、阿伏加德罗定律 相同体积的两个容器，一个盛放氧气，一个盛放氢气，在同温、同压下，两容器中气体分子的数目有何关系？ 氢气 氧气 相等 同温同压下，相同体积的任何气体含有相同的分子数。 阿伏加德罗定律 Vm n = V （教材56页最后一段） 分层研学·探理悟新 任务一 三、阿伏加德罗定律 阿伏加德罗定律 2.数学表达式（理想气体的状态方程） P V = n R T 气体压强 单位：Pa 气体体积 单位：L 物质的量 单位：mol 常数 温度 单位：K 1.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。 分层研学·探理悟新 三、阿伏加德罗定律 意大利物理学家。生于一个律师家庭。化学上的重大贡献是建立分子学说。 为了纪念阿伏加德罗的伟大功绩，同温同压下，相同体积的任何气体含有相同的分子数，称为阿伏伽德罗定律。 阿伏加德罗 1776～1856 科学史话：阿伏加德罗定律 分层研学·探理悟新 任务二 三、阿伏加德罗定律 阿伏加德罗定律的推论 所含分子数N相同 相同体积 相同压强 相同温度 任何气体 物质的量n相同 在同温同压下，相同体积的任何气体含有相同的分子数。 提问：V与n、T、P成正比还是反比？ 分层研学·探理悟新 思考 三、阿伏加德罗定律 P、V、n、T四个变量中，如果固定其中三个变量的值，另一个变量会怎样？ 理想气体状态方程式：PV = nRT P为压强，V为体积，n为物质的量，T为温度， R为理想气体常数（8.314 J·mol-1·K-1） “同温、同压、同体积、同分子数（同物质的量）”。 只要有任何的“三同”，必有第“四同”——“三同定一同”。 分层研学·探理悟新 思考 三、阿伏加德罗定律 P、V、n、T四个变量中，如果固定其中两个变量的值呢？ 理想气体状态方程式：PV=nRT 推论1 同温同压下(T 、P一定时)，体积之比等于物质的量之比，等于分子数之比 = V1 － V2 n1 － n2 = N1 N2 【例1】在相同条件下，物质的量之比为1:1的H2与Cl2所含的分子个数比为 _____________，体积之比为______________。 1:1 1:1 两同定比例 【例2】在标准状况下: ①2g H2 ②分子数为3.01x1023的CO2 ③0.8mol HCl ④1.12L Cl2 体积由大到小的顺序是 。 ①③②④ 分层研学·探理悟新 三、阿伏加德罗定律 同温同压下(T 、P一定时) ，任何气体密度之比等于摩尔质量之比，即等于相对原子/分子质量之比。 【例3】在标准状况下，ρ空气的平均相对分子质量为29，相同条件下的下列气体密度比空气密度大的是 。 ① CO2 ② H2 ③ Cl2 ④ HCl ⑤ N2 ①③④ 推论2 = ρ1 － ρ2 M1 － M2 理想气体状态方程式：PV=nRT 分层研学·探理悟新 三、阿伏加德罗定律 推论3 同温同体积下(T 、V一定时) ，压强之比等于物质的量之比，等于分子数之比。 = p1 － P2 n1 － n2 【例4】在相同温度下，向容积相同的两容器中通入O2和O3，两容器的压强之比为1∶2，则容器中O2和O3的分子数之比为________，原子数之比为________。 1:2 1:3 理想气体状态方程式：PV=nRT = N1 N2 分层研学·探理悟新 三、阿伏加德罗定律 归纳 阿伏加德罗定律：三同定一同 ÷Vm 气体质量 （m） 气体物质的量 （n） 气体体积 （V） 气体所含粒子数（N） ÷M ×M ×NA ÷NA ×Vm 分层研学·探理悟新 典例1 三、阿伏加德罗定律 (1)1 mol O2的体积是 ，2 mol H2的体积是 ，由此可推知：同温同压下，气体的体积之比等于其 之比。 (2)1 mol O2的质量是 ，体积是 ，ρ(O2)＝_____ g·L－1(列式不化 简，下同)。1 mol H2的质量是 ，体积是 ，ρ(H2)＝______ g·L－1。由此可推知： ①同温同压下，气体的密度之比等于其 之比。 ②在标准状况下，气体的密度＝_____ g·L－1。 22.4 L 44.8 L 物质的量 32 g 22.4 L 2 g 22.4 L 摩尔质量 在同温同压(以0 ℃，101 kPa即标准状况为例)下，完成下列问题。 典例剖析·逻辑释疑 典例2 三、阿伏加德罗定律 同温同压下，将1体积的CO2和2体积的CO进行比较，则CO2与CO的： (1)物质的量之比为 　　　　。  (2)分子数之比为　　　　。  (3)原子数之比为 　　　　。  (4)质量之比为　　　　。  (5)摩尔质量之比为　　　　。  (6)密度之比为　　　　。  1∶2 1∶2 3∶4 11∶14 11∶7 11∶7 典例剖析·逻辑释疑 粒子数目、粒子大小、 粒子间距 气体摩尔体积 影响物质体积 的因素 阿伏加德罗定律 ①适用于任何气体 ②三同定一同 ③推论 气体摩尔体积（Vm） 定义、单位、数值 公式： 体系梳整·认知升华 1.判断： ①22.4L气体所含的分子数一定大于11.2L气体所含的分子数 ②常温常压下，11.2L N2所含的原子数为NA ③常温常压下，0.5mol N2 所含的原子数为NA ④常温常压下，14g N2所含的原子数为NA ⑤标况下，0.1mol H2O 所占的体积约为2.24L ⑥标况下，1molN2和Cl2的混合气体的体积约为22.4L。 当堂诊学·成效校验 2．下列各组物质中,分子数不相同的是 　　 A.同温同压下2 L SO2和2 L CO2 B.标准状况下1 mol氧气和22.4 L乙醇 C.9 g水和标准状况下11.2 L CO2 D.0.2 mol氯气和7.3 g氯化氢气体 B 当堂诊学·成效校验 3．两个容积相同的密闭容器X、Y,在25 ℃下,X中充入a g C气体,Y中充入a g CH4气体,X与Y的压强之比是4∶11,则C的摩尔质量为　　 。  44 g· mol-1 当堂诊学·成效校验 4．同温同压下,等质量的SO2和CO2相比较,下列叙述正确的是 A.密度之比为16∶11 B.密度之比为11∶16 C.体积之比为1∶1 D.体积之比为16∶11 A 当堂诊学·成效校验 5．如图有两瓶体积相等的气体,在同温同压下瓶内气体的关系一定正确的是 A.原子数相等 B.密度相等 C.质量相等 D.摩尔质量相等 A 当堂诊学·成效校验 6.完成下列问题。 (2)标准状况下，0.51 g某气体的体积为672 mL，则该气体的摩尔质量为　　　　 。  (3)在标准状况下，CO和CO2的混合气体共39.2 L，质量为61 g，则混合气体的平均摩尔质量约为　　 　　(保留一位小数)。  (1)标准状况下，某气体的密度为1.43 g·L-1，则该气体的摩尔质量约为___________(取整数)。  (4)在标准状况下，H2和HCl的混合气体密度为1.25 g·L-1，则该混合气体的平均摩尔质量为　　 　　。  32 g·mol-1 M=Vm·ρ = 17 g·mol-1 34.9 g·mol-1 28 g·mol-1 当堂诊学·成效校验 感谢观看 更多练习见分层作业 人教版必修第一册 第一章 物质及其变化 50 Vm＝ ①气体的物质的量n＝ mol； ②气体的摩尔质量M＝Vm·ρ＝22.4ρ g·mol－1；混合气体的平均摩尔质量＝。 ③气体的分子数N＝n·NA＝·NA。 ④气体的质量m＝n·M＝·M g。 Vm＝ $