鲁科版必修1第3节 硫的转化教案

课时2　气体摩尔体积

目标与素养：1.了解气体摩尔体积的概念。(宏观辨识)2.了解物质的量、气体摩尔体积、体积之间的关系。(变化观念)3.理解阿伏加德罗定律及其推论。(证据推理)4.掌握物质的量在化学方程式计算中的应用。(变化观念)

一、物质体积的决定因素

微点拨：气体的体积不但与物质的量有关，而且与温度和压强有关，描述或判断一定物质的量的气体的体积时，必须指明相关的温度和压强。

二、气体摩尔体积

1．气体摩尔体积

(1)概念：在一定的温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积。

(2)符号：Vm。

(3)单位：L·mol－1和m3·mol－1。

(4)物质的量、气体的体积与气体摩尔体积之间的关系：n＝。

2．标准状况下气体的摩尔体积

(1)标准状况的含义：温度为0 ℃、压强为101 kPa。

(2)标准状况下气体的摩尔体积约为22.4 L·mol－1。

三、阿伏加德罗定律

1．内容：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。

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．在标准状况下，决定1 mol不同物质体积大小的主要因素可能是(　　)

①微粒的大小　②微粒的数目　③微粒间的距离

A．①　　　B．②或③　　　C．①或③　   D．③

C　[由于1 mol不同物质的微粒数目已确定，故决定因素是微粒的大小或微粒间距。]

3．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

A　[摩尔质量：CO2>O2>CH4>H2，由n＝m/M可知，质量相等的气体，物质的量：CO2<O2<CH4<H2，同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比，故氢气占有的体积最大。]

1.气体摩尔体积的适用条件

(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)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。

【典例1】　下列说法正确的是(　　)

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

D　[A项中没有说明是否在标准状况下，故0.5 mol H2的体积不一定为11.2 L；B项中没有说明微粒的状态，若该微粒为固态或液态，标准状况下1 mol分子所占体积不是22.4 L；C项中标准状况下水不是气态；D项中N2的摩尔质量为28 g·mol－1,28 g N2为1 mol，故标准状况下体积约为22.4 L。]

(1)若0.5 mol H2所占的体积为11.2 L，则一定是标准状况下吗？                    。

(2)标准状况下，28 g N2和CO的混合气体的体积约是        。

[答案]　(1)不一定　(2)22.4 L

1．用NA表示阿伏加德罗常数的值，则下列说法正确的是(　　)

A．常温常压下，22.4 L CO2中含有NA个CO2分子

B．标准状况下，4.48 L CO含有0.2NA个原子

C．22.4 L Cl2中含有NA个Cl2分子

D．标准状况下，1.12 L O2和1.12 L CO2均含0.1NA个氧原子

D　[A项，常温常压下，22.4 L CO2的物质的量不是1 mol；B项，因CO为双原子分子，故应含有0.4NA个原子；C项未指明标准状况；D项，标准状况下，1.12 L气体物质的量为0.05 mol，一分子O2和CO2中均含2个氧原子，则氧原子的个数均为0.1NA。]

2．计算填空

34．0 g氨气的物质的量是        ，标准状况下氨气的体积是        ，所含的氨气分子数约是        个。

[解析]　根据气体相关计算公式n＝＝＝(标准状况)可知：

n(NH3)＝＝2 mol；V(NH3)＝n(NH3)·Vm＝2 mol×22.4 L·mol－1＝44.8 L；N(NH3)＝n(NH3)·NA≈2 mol×6.02×1023 mol－1＝1.204×1024。

[答案]　2 mol　44.8 L　1.204×1024

1.阿伏加德罗定律和气体摩尔体积的关系

2．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→气体的压强之比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→＝。

证据推理与模型认知：正确理解阿伏加德罗定律

(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。

【典例2】　同温同压下，同体积的N2和SO2分子数之比为        ，物质的量之比为        ，原子总数之比为        ，摩尔质量之比为        ，质量之比为        ，密度之比为        。

[解析]　据阿伏加德罗定律知：同温同压下，同体积的N2和SO2具有相同的分子数，故＝；＝＝；二者原子数之比为＝；＝＝；＝＝；＝＝。

[答案]　1∶1　1∶1　2∶3　7∶16　7∶16　7∶16

1．在同温同压条件下，分子数相同的任意两种气体，它们的(　　)

A．体积都是22.4 L B．密度相同

C．所占体积相同   D．原子数目相同

C　[在同温同压条件下，分子数相同的任意两种气体，其体积相同(但不一定是22.4 L)、分子的物质的量相同；因为分子的组成情况不确定，故原子数是否相同不能确定；在同温同压下，气体的密度与摩尔质量成正比。故只有C正确。]

2．同温同压下，下列有关等质量SO2和CO2的叙述中正确的是(　　)

A．分子数之比1∶1   B．密度之比16∶11

C．密度之比11∶16   D．体积之比16∶11

B　[同温同压下，等质量的SO2和CO2存在如下关系：

＝＝，

＝。

由＝＝，

故＝＝；

＝＝16∶11。]

1.参与反应的各物质的物理量之间的比例关系(相同条件下)

不同物质间相同物质量之间的换算可以按上述比例进行。

2．不同物理量间的换算方法(标准状况下)

单位关系：上下一致，左右相当。

【典例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是多少？

(2)反应后生成NaOH的物质的量是多少？

[解析]　设需要过氧化钠的质量为m，生成NaOH物质的量为n，则

2Na2O2＋2H2O===4NaOH　＋　O2↑

(2×78) g  4 mol  22.4 L

m(Na2O2)  n(NaOH)  1.12 L

＝

m(Na2O2)＝7.8 g，

＝

n(NaOH)＝0.2 mol。

[答案]　(1)至少需要称取过氧化钠7.8 g。

(2)反应后生成NaOH的物质的量为0.2 mol。

根据化学方程式进行计算的一般步骤方法

(1)一般步骤

(2)注意事项

在进行化学方程式的有关计算时，可以采用统一的单位，也可以不用统一的单位，但要做到“上下单位同，左右量相当”。

1．对于反应2H2＋O22H2O，在标准状况下，6.72 L的H2与足量氧气反应。参加反应的O2的分子数是(　　)

A．6.02×1023　  B．9.03×1022

C．9.03×1023   D．1.204×1024

[答案]　B

2．28 g Fe与足量稀盐酸混合，充分反应。

(1)消耗HCl的质量是        ；

(2)生成FeCl2的物质的量为        ；

(3)标准状况下最多能收集到的气体的体积是        。

[解析]　

m(HCl)＝＝36.5 g；

n(FeCl2)＝＝0.5 mol；

V(H2)＝＝11.2 L。

[答案]　(1)36.5 g　(2)0.5 mol　(3)11.2 L

1．下列说法中，错误的是(　　)

A．1 mol物质在标准状况下的体积不一定是22.4 L

B．1 mol任何气体在标准状况下的体积都为22.4 L

C．标准状况下，体积相同的气体分子数相等

D．气体摩尔体积为22.4 L·mol－1

D　[物质在标准状况下不一定是气体，所以体积不一定是22.4 L，A正确；1 mol任何气体在标准状况下的体积均是22.4 L，B正确；标准状况下，相同体积的气体具有相同的分子数，C正确；气体摩尔体积在标准状况下是22.4 L·mol－1，D不正确。]

[教师备选]　用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是(　　)

A．常温常压下，含有NA个氮原子的氮气体积约为11.2 L

B．标准状况下，64 g SO2中含有的原子数为3NA

C．在常温常压下，11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA

D．标准状况下，11.2 L H2O含有的分子数为0.5NA

B　[含有NA个氮原子的氮气物质的量为0.5 mol，标准状况下体积为11.2 L，常温常压下气体摩尔体积大于22.4 L·mol－1，故A错误；标准状况下，64 g SO2的物质的量＝＝1 mol，含有的原子数为3NA，故B正确；常温常压下，气体摩尔体积大于22.4 L·mol－1，故11.2 L氯气的物质的量小于0.5 mol，则分子数小于0.5NA，故C错误；标准状况下，H2O不是气体，故D错误。]

2．同温同压下，11.2 L二氧化碳和11.2 L氧气所含氧原子数(　　)

A．相等　　　　　　 B．前者多

C．后者多   D．无法确定

A　[同温同压下，气体摩尔体积相同，根据n＝V/Vm可知11.2 L二氧化碳和11.2 L氧气的物质的量相等，由于CO2和O2分子中都含有2个氧原子，则二者含有氧原子的物质的量相等，根据N＝nNA可知，二者含有氧原子数相等。]

3．标准状况下，1 g H2与1 mol CO混合，混合气体的体积为(　　)

A．22.4 L   B．33.6 L

C．44.8 L       D．56.0 L

B　[V＝n混×Vm＝×22.4 L·mol－1＝33.6 L，B项正确。]

4．同温同压下，体积相同的两种气体C2H6和NO，二者不同的是(　　)

A．物质的量   B．密度

C．质量    D．含有的原子数

D　[题中限定条件下的C2H6和NO具有相同的分子数，即物质的量相同，二者的摩尔质量相同，则具有相同的质量，由于体积相同，则两气体的密度相同，1个C2H6、NO分子中分别含有8个原子和2个原子，故含有的原子数不相同。]

5．实验室中需用44.8 L(标准状况)CO2，现用含CaCO3 90%的石灰石与足量的盐酸反应，问：

(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

(1)＝

解得m(CaCO3)＝200 g，

石灰石的质量为≈222.2 g。

(2)＝

解得n(CaCl2)＝2 mol。

[答案]　(1)222.2 g　(2)2 mol