01（必修1）第1章第3节　第2课时　气体摩尔体积（导学案2）

skybamboo · 发表于 5 天前

第2课时　气体摩尔体积

发展目标	体系构建
1．通过对1 mol物质的体积的交流研讨，提出摩尔体积这个概念，体会引入“气体摩尔体积”的意义。 2．能够运用物质的量与气体摩尔体积间的关系进行简单计算。 3．了解阿伏加德罗定律及应用。 4．能够熟练掌握物质的量在化学方程式中的应用。

一、气体摩尔体积
1．影响物质体积的因素
1 mol物质的体积如下表：

化学式	体积(20 ℃，101 kPa)
Fe	7.2 cm3
NaCl	27.0 cm3
H2O	18.0 cm3
C2H5OH	58.3 cm3
H2	24.0 L
O2	24.0 L
CO2	23.9 L

(1)上表中固体、液体在相同状况下体积各不相同。
上表中气体在相同状况下体积几乎相同。
(2)原因分析：
①

②气体分子间距受温度和压强影响，在相同的温度和压强下，气体分子间距离近似相等。
③固体、液体的粒子大小各不相同，粒子间距离比粒子的直径小的多，可忽略不计，当粒子数目相同时，固体、液体体积各不相同。
气体分子间距离比分子直径大得多，忽略粒子大小的影响，在相同的温度和压强下，粒子数目相同时气体体积相同。
(3)结论：讨论1 mol气体的体积比讨论1 mol固体或者液体的体积更有意义和价值。
2．气体摩尔体积

二、阿伏加德罗定律
1．内容：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．内容总结：“三同”定“一同”

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)通常状况下的气体摩尔体积约为22.4 L。       (　　)
(2)标准状况下，36 g水的体积约为44.8 L。       (　　)
(3)1 mol任何气体所含分子数都相等，体积也都约为22.4 L。       (　　)
(4)在同温同压下，相同体积的任何气体单质所含原子数目相同。       (　　)
[答案](1)×　(2)×　(3)×　(4)×
2．标准状况下，0.4 mol HCl气体的体积是(　　)
A．22.4 L       B．11.2 L
C．4.48 L       D．8.96 L
D[V＝0.4 mol×22.4 L·mol－1＝8.96 L。]
3．下列叙述正确的是(　　)
A．影响气体体积的主要因素是气体分子的大小
B．1 mol任何物质在标准状况下所占的体积都为22.4 L
C．只有在标准状况下，气体摩尔体积才约为22.4 L·mol－1
D．标准状况下，22.4 L任何气体的物质的量都约为1 mol
D

标准状况下气体摩尔体积及相关计算

CO2是植物光合作用的必需原料。某研究机构测定CO2含量如图所示。

1．在该测定条件下，1立方米空气所含气体分子的物质的量是多少？
2．在本次测定中，每立方米空气所含的CO2气体的体积是多少？

1．标准状况下的气体摩尔体积
↓↓↓
　条件　　　　标准　　　对象
↓
数值
(1)标准状况(0 ℃、1.01×105 Pa)。
(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)气体可以是单一气体也可以是混合气体。
2．标准状况下，气体摩尔体积的相关计算

1同温同压下：任何气体的摩尔体积Vm都相同，但不一定等于22.4 L·mol－1。
2不能混淆标准状况和常温常压，两者压强相同，但温度不同。因为温度升高气体分子之间的距离变大，所以常温常压下的气体摩尔体积比标准状况下的气体摩尔体积大。
3气体摩尔体积不能理解为体积，体积的单位是L或m3，而气体摩尔体积的单位是L·mol－1或m3·mol－1。

1．下列说法中正确的是(　　)
A．32 g O2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 ℃、1.01×105 Pa下，22 g CO2和16 g O2混合后的体积约为22.4 L
D[32 g O2为1 mol，但1 mol气体的体积不一定是22.4 L，同样22.4 L气体的物质的量也不一定为1 mol，即22.4 L N2不一定含有阿伏加德罗常数个氮气分子，故A、B均不正确；在标准状况下，水为液态，22.4 L水的物质的量不是1 mol，故C不正确；0 ℃、1.01×105 Pa就是标准状况下对应的温度和压强，在该条件下，1 mol任何气体(包括混合气体)的体积都约为22.4 L。]
2．下列说法中正确的是(　　)
A．1 mol O2和1 mol N2所占的体积约为22.4 L
B．标准状况下，H2的气体摩尔体积约为22.4 L
C．标准状况下，1 mol H2和1 mol H2O所占的体积都约为22.4 L
D．标准状况下，22.4 L由N2、N2O组成的混合气体中所含有的氮原子的物质的量约为2 mol
D[气体体积受温度、压强影响，A项未指明温度、压强；B项气体摩尔体积单位为L·mol－1；C项标准状况下，水为非气态，不适用于气体摩尔体积；D项标准状况下，22.4 L混合气体中分子总数为NA，N2和N2O每个分子都含有两个氮原子，则混合气体中所含有的氮原子的数目为2NA，物质的量为2 mol。]
3．(1)标准状况下，33.6 L氧气的物质的量为________mol；标准状况下，2 mol氢气的体积为________L。
(2)标准状况下，6 g氢气的体积为________L；标准状况下，体积为11.2 L的CO2的质量为________g。
(3)标准状况下，11.2 L氯气的分子数目是________；标准状况下，1.204×1023个氧气分子的体积是________L。
(4)标准状况下，某气体的密度为1.25 g·L－1，则其摩尔质量为________g·mol－1。
[答案](1)1.5　44.8　(2)67.2　22　(3)3.01×1023　4.48　(4)28

阿伏加德罗定律及推论

阿伏加德罗定律：
在相同温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。即：

1．同温同压下，两种气体的体积大小与什么有关？
提示：同温同压下，气体分子之间的距离相同，所以分子数越多，气体体积越大，即同温同压下，气体的体积与其物质的量的多少有关。
2．同温同压下，相同体积的任何气体都具有相同的质量吗？为什么？
提示：不一定。同温同压下，相同体积的任何气体都具有相同的物质的量，气体的摩尔质量不同时，相同物质的量的气体的质量也不相同。
3．同温同压下，不同气体的密度相同吗？为什么？
4．相同体积的甲、乙两个容器，甲中盛放1 mol氮气，乙中盛放2 mol氮气，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。

1．阿伏加德罗定律及其推论的理论依据
2．阿伏加德罗定律的推论

相同条件	结论
	公式	语言叙述
同温同压		同温同压下，体积比等于物质的量之比，等于分子数之比
同温同容		同温同容下，压强比等于物质的量之比，等于分子数之比
同温同压		同温同压下，密度比等于摩尔质量之比
同温同压同体积		同温同压下，体积相同的气体，其摩尔质量与质量成正比

正确理解阿伏加德罗定律的应用
(1)阿伏加德罗定律的适用对象是气体(单一气体或混合气体)，不适用于液体或固体。
(2)“三同”定“一同”。同温、同压、同体积和同分子数，四“同”共同存在，相互制约，只要有三“同”成立，则另一“同”就必定成立。
(3)“二同”定比例。温度、压强、气体体积、气体物质的量，若两个量相同，则另两个量成正比或反比。
(4)气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的一个特例。

1．同温同压下，等质量的SO2气体和SO3气体相比较，下列叙述中正确的是(　　)
A．密度之比为4∶5　       B．物质的量之比为4∶5
C．体积之比为1∶1       D．原子数之比为3∶4
2．在一定温度和压强下，1体积的A2气体和3体积的B2气体化合成2体积的C气体，则C的化学式为(　　)
A．AB3       B．AB
C．A3B       D．A2D3
A[T、p一定时，体积之比等于物质的量之比，故反应方程式为A2＋3B2===2C，根据元素守恒可知C的化学式为AB3。]
3．在标准状况下，a g气体A与b g气体B的分子数相同。则与此有关的下列说法中不正确的是(　　)
A．气体A与气体B的摩尔质量之比为a∶b
B．同温同压下，气体A与气体B的密度之比为b∶a
C．质量相同的气体A与气体B的分子数之比为b∶a
D．相同状况下，同体积的气体A与气体B的质量之比为a∶b
B[对于分子数相同的气体，其摩尔质量之比等于质量之比，A、D对；同温同压下，A与B的密度之比应等于其摩尔质量之比a∶b，B项错；质量相同的气体的分子数之比等于摩尔质量的反比，C项对。]

各物理量在方程式中的关系

已知参与反应的各物质的物理量之间的比例关系如下：
aA　＋　bB　===cC　＋　dD
系数比：          a∶       b       ∶       c       ∶       d
质量比： aMA∶       bMB       ∶       cMC       ∶       dMD
物质的量比：       a∶       b       ∶       c       ∶       d

1．若上述反应中参加反应的物质均为气态，则反应的各气体体积之间有怎样的定量关系？
提示：在同温同压下，参加反应的气体体积之比等于化学方程式中各气体前的系数之比，即V(A)∶V(B)∶V(C)∶V(D)＝a∶b∶c∶d。
2．若上述反应中C为气体，则反应物A的质量与反应物B的物质的量以及气体C在标准状况下的体积有怎样的定量关系？
提示：
aA　＋　　bB===cC(g)　＋　dD
a×MA g b mol c×22.4 L
m(A) n(B) V(C)
3．如何计算标准状况下4.48 L H2与足量O2反应生成H2O的质量。
提示：方法一：先把4.48 L换算成物质的量为0.2 mol，再根据物质的量之比＝方程式系数之比算出生成的H2O为 0.2 mol，最后用公式m＝n×M算出H2O的质量为3.6 g。
方法二：找出直接关系：44.8 L H2生成36 g H2O，则4.48 L H2生成3.6 g H2O。
4．在化学反应中，反应物的总物质的量一定等于生成物的总物质的量吗？为什么？
提示：不一定。因为化学反应过程中，物质的总物质的量可能不变、减小或增大，与化学方程式中的系数有关。

根据化学方程式计算
有关物质的量应用于化学方程式的计算，其步骤可归纳为“2个未知”和“2个式子”，即根据题意设未知量，根据方程式列关系式，根据关系式列比例式，根据比例式求未知数。
1．设未知量：根据题意设出未知量。对于未知量的设置，一要注意未知量的表示符号；二要注意未知量不带单位。
2．列关系式：根据化学方程式列关系式时，不同的物质，可以用不同的单位，同一种物质只能用同一种单位，即上下单位相同，左右单位对应。
3．列比例式：根据关系式列比例式时，要注意比例式等号两边物质的比例关系要相对应。
4．求未知数：根据比例式求未知数，要注意挖掘题干中对数字位数要求的隐含信息，主要体现为保留小数点后几位或保留几位有效数字。

1．在标准状况下，0.224 L CH4气体充分燃烧时，消耗氧气的物质的量为________mol，生成水的质量为________g。
[解析]设消耗氧气的物质的量为x，生成水的质量为y。
22.4 L2 mol  36 g
0.224 Lxy
解得x＝0.02 mol，y＝0.36 g。即消耗0.02 mol O2，生成0.36 g水。
[答案]0.02　0.36
2．(1)将9.2 g钠投入足量的水中，生成NaOH的质量为________，生成H2的体积在标准状况下为________。
(2)400 mL某浓度的NaOH溶液恰好与5.6 L Cl2(标准状况)完全反应，生成NaClO的物质的量为________。
[解析](1)依据题意―→写出正确的化学方程式―→找出量的关系―→列比例求解
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
46 g80 g       22.4 L
9.2 gm(NaOH)       V(H2)
2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
1 mol          1 mol
0.25 mol          n(NaClO)
0.25 mol∶n(NaClO)＝1∶1，则n(NaClO)＝0.25 mol。
[答案](1)16 g4.48 L　(2)0.25 mol
3．过氧化钠能与水发生反应，某同学欲用该反应制取标准状况下的氧气1.12 L。
(1)计算至少需要称取过氧化钠的质量为________。
(2)反应后生成NaOH的物质的量是________。
[解析]2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
2×78 g4 mol  22.4 L
m(Na2O2)  n(NaOH)  1.12 L
[答案](1)7.8 g　(2)0.2 mol

随着人们生活水平的提高，家用轿车已成为每个家庭的常用交通工具。汽车尾气的排放会给环境带来一定的影响，汽车尾气的主要成分是CO、NO、NO2等有毒气体，因此汽车尾气是否达标是衡量汽车性能的重要指标之一。

欧Ⅳ排放标准极限值如下表：

标准	欧Ⅳ(体积分数)
CO	1.50%
NOx	3.50%
PM	0.02%

1．若NOx按欧Ⅳ标准排放，则在标准状况下每立方米尾气中所允许的物质的量最大值是多少？
2．与4.6 g NO2中氧原子个数相等的CO气体在标准状况下的体积是多少？
3．现测定欧洲某品牌汽车尾气，发现标准状况下每立方米尾气中含21 g CO，该尾气是否符合欧Ⅳ排放标准？
提示：STP下，21 g CO的体积为
不符合欧Ⅳ排放标准。

通过本情境素材中CO、NOx含量的分析和计算，提升了学生分析问题解决问题的能力，增强了环保意识。

1．下列说法正确的是(　　)
A．1 mol任何气体的体积都是22.4 L
B．在标准状况下，某气体的体积为22.4 L，则该气体的物质的量为1 mol，所含的分子数目约为6.02×1023
C．当温度高于0 ℃时，一定量任何气体的体积都大于22.4 L
D．当压强大于101 kPa时，1 mol任何气体的体积都小于22.4 L
B
2．36.5 g HCl气体体积是(　　)
A．11.2 L       B．22.4 L
C．5.6 L       D．无法确定
D[36.5 g HCl气体，物质的量是1 mol，由于不知道气体摩尔体积，无法计算出1 mol氯化氢的体积。]
3．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
B[气体体积取决于物质的量和其所处的温度、压强，H2的物质的量为2 mol，又知温度为室温，故体积主要取决于压强。]
4．同温同压下，相同质量的下列气体占有的体积最大的是(　　)
A．H2       B．O2
C．CH4       D．CO2
5．实验室中用含CaCO3 90%的石灰石与足量的盐酸反应，制取44.8 L(标准状况)CO2，请回答下列问题：
(1)至少需要这种石灰石多少克？
(2)生成CaCl2物质的量是多少摩尔？
[解析]CaCO3＋2HCl===CaCl2＋　CO2↑＋H2O
100 g　　　　　1 mol　　22.4 L
m(CaCO3)　　　　n(CaCl2)　44.8 L
解得m(CaCO3)＝200 g
解得n(CaCl2)＝2 mol。

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[鲁科版] 01（必修1）第1章 第3节 第2课时 气体摩尔体积（导学案2）

[鲁科版] 01（必修1）第1章第3节　第2课时　气体摩尔体积（导学案2）