高中人教版 (2019)第三节 物质的量公开课第2课时2课时教案及反思

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阿伏加德罗定律





1．物质体积大小的决定因素：粒子的数目、粒子的大小、粒子之间的距离。


2．探究讨论


(1)分析数据





(2)结论


①温度和压强一定，1 ml不同的固体或液体所含粒子数目相同，而粒子之间的距离很小，但不同物质的粒子大小不相同，所以1 ml不同的固体或液体的体积往往不相同。


②对气体来说，通常情况下粒子之间的距离要比粒子本身的直径大很多倍，因此，当粒子数相同时，气体的体积主要取决于气体粒子间的距离。


③温度和压强会较大程度地影响气体体积。压强一定，升高温度，粒子之间的距离变大，气体体积增大；反之，气体体积缩小。温度一定，增大压强，粒子之间的距离减小，气体体积缩小；反之，气体体积增大。


④温度和压强一定，任何气体粒子间的距离近似相等，因此，在相同的温度和压强下，粒子数相同的任何气体都具有相同的体积。


3．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。





阿伏加德罗定律的推论


(1)阿伏加德罗定律既适用于单一气体，也适用于混合气体。


(2)同温、同压、同体积和同分子数，共同存在，相互制约，只要“三同”成立，“第四同”必定成立。





1．下列四种因素：①温度和压强；②所含粒子数；③粒子本身大小；④粒子间的距离。其中对气态物质体积有显著影响的是( )


A．②③④B．②④


C．①③④D．①②④


解析：选D。气态物质粒子之间的距离要比粒子本身的直径大很多倍，故粒子本身的大小对气态物质体积无显著影响。


2．现有同温同压下1 ml H2和1 ml O2，下列说法正确的是( )


A．质量相同，体积不同


B．分子数相同，质量不同


C．体积相同，分子数不同


D．体积相同，原子数不同


解析：选B。同温同压下，1 ml H2和1 ml O2的分子数相同，原子数相同，体积也相同，但质量一定不同。


3．在一定温度和压强下，2体积X2气体与3体积Y2气体恰好完全反应，生成2体积气体化合物Z，则Z的化学式可能是( )


A．XY3 B．XY C．X3Y D．X2Y3


解析：选D。同温同压下，气体的体积之比等于气体的物质的量之比，在化学反应中，参加反应的各物质的物质的量之比又等于各物质的化学计量数之比。由题意可得化学方程式为2X2＋3Y2===2Z，由原子守恒可得Z的化学式为X2Y3或Y3X2。


气体摩尔体积





1．定义：单位物质的量的气体所占的体积。


2．单位和符号：单位为L/ml和m3/ml，符号为Vm。


3．表达式：Vm＝eq \f(V,n)。


4．特例：标准状况下(即0 ℃和101 kPa)，气体摩尔体积约为22.4__L/ml。


5．使用气体摩尔体积四注意








气体摩尔体积相关计算





(1)气体的物质的量：n＝eq \f(m,M)＝eq \f(N,NA)＝eq \f(V,Vm)；


(2)气体的摩尔质量：M＝Vm·ρ(ρ为气体的密度，单位为g/L)；


(3)气体的分子数：N＝n·NA＝eq \f(V,Vm)NA；


(4)气体的质量：m＝n·M＝eq \f(V,Vm)M＝ρV。





1．下列有关气体摩尔体积的描述中正确的是( )


A．单位物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积


B．常温常压下的气体摩尔体积约为22.4 L


C．标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L


D．相同物质的量的气体摩尔体积也相同


解析：选A。B项，常温常压下的气体摩尔体积Vm>22.4 L/ml；C项，标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L/ml；D项，相同物质的量的气体的摩尔体积还与气体所处的状况有关。


2．已知标准状况下5.6 L的X气体分子的质量为8 g，则X气体的摩尔质量是( )


A．16 g B．32 g


C．64 g/mlD．32 g/ml


答案：D


3．(2019·郑州高一检测)用NA表示阿伏加德罗常数的数值，下列叙述中正确的是( )


A．常温常压下，11.2 L CO2所含的原子数为1.5NA


B．常温常压下，48 g O3含有的氧原子数为3NA


C．标准状况下，22.4 L H2O所含分子数为NA


D．标准状况下，22.4 L H2所含原子数为NA


解析：选B。A项，常温常压下，11.2 L CO2的物质的量不是0.5 ml，因此所含原子数不是1.5NA；B项，n(O3)＝eq \f(48 g,48 g/ml)＝1 ml，含氧原子数为3NA；C项，标准状况下H2O为液态，不能用22.4 L/ml计算其物质的量；D项，n(H2)＝eq \f(22.4 L,22.4 L/ml)＝1 ml，含氢原子数为2NA。








合格考训练


1．同温同压下，若两种气体所占体积不同，其主要原因是( )


A．气体分子的大小不同


B．气体分子间平均距离不同


C．气体的物质的量不同


D．气体的摩尔质量不同


答案：C


2．瓦斯中甲烷与氧气的体积比为1∶2 时极易爆炸，此时甲烷与氧气的质量比为( )


A．1∶1 B．1∶2


C．1∶3D．1∶4


解析：选D。相同条件下，甲烷与氧气的体积比为1∶2，则甲烷与氧气的物质的量之比为1∶2，此时甲烷与氧气的质量比为(1 ml×16 g/ml)∶(2 ml×32 g/ml)＝1∶4。


3．下列物质的体积约为22.4 L的是( )


A．标准状况下1 ml H2O


B．20 ℃、101 kPa时36.5 g HCl


C．常温常压下17 g NH3


D．0 ℃、101 kPa时0.4 ml H2和0.6 ml O2的混合气体


解析：选D。A项，标准状况下H2O为液态；B项，20 ℃、101 kPa 不是标准状况，温度比标准状况高，故1 ml气体在该状况下体积大于22.4 L；C项，常温常压下1 ml NH3的体积不是22.4 L。


4．同温同压下，用等质量的CH4、CO2、O2、SO2四种气体分别吹出四个气球，其中气体为CH4的是( )





解析：选D。在同温同压下，气体的物质的量越大，气体所占的体积就越大，对等质量的气体来说，其相对分子质量越小，气体的物质的量就越大(n＝eq \f(m,M))。CH4的相对分子质量为16，最小，等质量的四种气体中，其物质的量最大，故CH4的体积最大。


5．(1)标准状况下，4 g H2、11.2 L O2、1 ml H2O中，所含分子数最多的是______(填化学式，下同)，含原子数最多的是______，质量最大的是________，体积最小的是________。


(2)同温同压下，同体积的甲烷(CH4)和二氧化碳分子数之比为__________，物质的量之比为__________，原子总数之比为__________，质量之比为__________，密度之比为__________。


解析：(1)3种物质的物质的量分别为n(H2)＝eq \f(4 g,2 g·ml－1)＝2 ml，n(O2)＝eq \f(11.2 L,22.4 L·ml－1)＝0.5 ml，n(H2O)＝1 ml。物质的量越大，所含分子数越多，故所含分子数最多的是H2；所含原子数分别为2 ml×2＝4 ml，0.5 ml×2＝1 ml，1 ml×3＝3 ml，故所含原子数最多的是H2；质量分别为4 g，0.5 ml×32 g·ml－1＝16 g，1 ml×18 g·ml－1＝18 g，故质量最大的是H2O；体积分别为V(H2)＝22.4 L·ml－1×2 ml＝44.8 L，V(O2)＝11.2 L，而水在标准状况下为液态，其体积只有18 mL，故体积最小的是H2O。(2)同温同压下，同体积的CH4、CO2的物质的量相同，分子数相等，原子总数之比等于分子中原子个数之比，即5∶3；物质的量相等时，质量之比等于摩尔质量之比，即4∶11；相同状况下，气体密度之比等于相对分子质量之比，即4∶11。


答案：(1)H2 H2 H2O H2O


(2)1∶1 1∶1 5∶3 4∶11 4∶11











等级性测试





1．下列叙述正确的是( )


A．1 ml任何气体的体积都为22.4 L


B．1 ml任何物质在标准状况下所占的体积都为22.4 L


C．标准状况下，1 ml水所占的体积是22.4 L


D．标准状况下，22.4 L任何气体的物质的量都是1 ml


解析：选D。A中没有指明该物质所处的状况，错误；B中没有指明该物质的状态，错误；C中水在标准状况下不是气体，错误；D中是对气体摩尔体积概念的应用，正确。


2．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是( )


A．含有NA个氦原子的氦气在标准状况下的体积约为11.2 L


B．25 ℃、1.01×105 Pa，64 g SO2中含有的原子数为3NA


C．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


解析：选B。A项，He为单原子分子，含NA个He的氦气在标准状况下的体积约为22.4 L；B项，64 g SO2的物质的量为1 ml，原子数为3NA，与气体所处状态无关；C项，条件应为标准状况；D项，标准状况下H2O不是气体，11.2 L H2O的物质的量不是0.5 ml。


3．标准状况下，由0.5 g H2、11 g CO2和4 g O2组成的混合气体，其体积约为( )


A．8.4 L B．11.2 L


C．14.0 LD．16.8 L


答案：C


4．如果a g某气体中含有该气体的分子数为b，则c g该气体在标准状况下的体积是(NA为阿伏加德罗常数的值)( )


A.eq \f(22.4bc,aNA) L B.eq \f(22.4ab,cNA) L


C.eq \f(22.4ac,bNA) L D.eq \f(22.4,acNA) L


解析：选A。a g该气体的分子数为b，则物质的量为eq \f(b,NA) ml，摩尔质量M＝eq \f(a g,\f(b,NA) ml)＝eq \f(aNA,b) g/ml，c g该气体的物质的量为n＝eq \f(c g,\f(aNA,b) g/ml)＝eq \f(bc,aNA) ml。c g该气体在标准状况下的体积V＝n·Vm＝eq \f(bc,aNA) ml×22.4 L/ml＝eq \f(22.4bc,aNA) L。


5．如图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


解析：选A。根据阿伏加德罗定律可知，同温同压同体积的气体具有相同的分子数，又因为瓶内气体均为双原子分子，故原子数相等。


6．(2019·宿州高一测试)在同温、同压下，相同质量的气体X和Y，已知此时Y的体积大于X的体积，则它们的相对分子质量关系是( )


A．MX＞MYB．MX＜MY


C．MX＝MYD．无法确定


解析：选A。同温同压下，气体摩尔体积相同，此时Y的体积大于X的体积，则n(Y)＞n(X)，又知m(X)＝m(Y)，则MX∶MY＝eq \f(m,n（X）)∶eq \f(m,n（Y）)＝n(Y)∶n(X)＞1，所以MX＞MY。


7．在标准状况下有：①6.72 L CH4；②3.01×1023个HCl分子；③13.6 g H2S；④0.2 ml NH3。下列对这四种气体的描述正确的是( )


a．体积：②>③>①>④


b．密度：②>③>④>①


c．质量：②>③>①>④


d．氢原子个数：①>③>④>②


A．abcB．bcd


C．cbdD．abcd


解析：选D。先把题中提供的量都分别转化为各物质的物质的量，然后再比较它们的体积、密度等。标准状况下6.72 L CH4的物质的量为0.3 ml，3.01×1023个HCl分子的物质的量为0.5 ml，13.6 g H2S的物质的量为0.4 ml，然后进行比较即可得出结论。


8．同温同压下，某容器充满O2重116 g，若充满CO2重122 g，现充满某气体重114 g，则该气体的相对分子质量为 ( )


A．30B．28


C．32D．64


解析：选B。同温同压下，某容器体积一定，充满任何气体物质的量相同。设容器质量为m，该气体的相对分子质量为Mr，则有eq \f(116－m,32)＝eq \f(122－m,44)＝eq \f(114－m,Mr)，解得m＝100，Mr＝28。


9．(2019·洛阳高一检测)某双原子分子构成的气体，其摩尔质量为M g·ml－1，该气体质量为m g，设阿伏加德罗常数的值为NA，回答下列问题：


(1)该气体的物质的量为__________ml；


(2)该气体在标准状况下的体积为__________L；


(3)该气体在标准状况下的密度为__________g·L－1；


(4)该气体所含原子总数为__________；


(5)该气体的一个分子的质量为__________g。


解析：(1)由公式n＝eq \f(m,M)直接求解；(2)由n＝eq \f(m,M)＝eq \f(V,22.4 L·ml－1)可求得标准状况下的体积为eq \f(m,M)×22.4 L；(3)根据ρ＝eq \f(m,V)，可求得该气体在标准状况下的密度为eq \f(M,22.4) g·L－1；(4)由于该气体为双原子分子，所以原子总数为eq \f(m,M)×2NA＝eq \f(2mNA,M)；(5)由摩尔质量为M g·ml－1知一个分子的质量为eq \f(M,NA) g。


答案：(1)eq \f(m,M) (2)eq \f(22.4m,M) (3)eq \f(M,22.4) (4)eq \f(2mNA,M) (5)eq \f(M,NA)


10．一定量的液态化合物XY2在一定量O2中恰好完全反应：XY2(l)＋3O2(g)===XO2(g)＋2YO2(g)，冷却后在标准状况下，测得生成物的体积为672 mL，密度为2.56 g/L。求：


(1)反应前O2的体积为________。


(2)化合物XY2的摩尔质量是________。


(3)在XY2分子中，X、Y两元素质量之比为3∶16，则X、Y两元素分别是______________。


解析：(1)由题中的化学方程式XY2(l)＋3O2(g)===XO2(g)＋2YO2(g)可知，该反应是反应前后气体分子数不变的反应，即反应前后气体体积相同。因反应物中的XY2为液态，故反应前O2的体积为672 mL。


(2)n(O2)＝eq \f(672×10－3 L,22.4 L/ml)＝0.03 ml。因XY2与O2恰好完全反应，则它们的物质的量之比为1∶3(由化学方程式知)，故XY2的物质的量为0.01 ml。又因反应后的气体体积为672 mL，密度为2.56 g/L，则反应后气体总质量为m＝ρV＝2.56 g/L×672×10－3 L≈1.72 g。根据质量守恒定律有m(XY2)＝1.72 g－m(O2)＝1.72 g－0.03 ml×32 g/ml＝0.76 g，M(XY2)＝eq \f(0.76 g,0.01 ml)＝76 g/ml。


(3)由题意知eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(M（X）＋2M（Y）＝76 g/ml,\f(M（X）,2M（Y）)＝\f(3,16)))，


解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(M（X）＝12 g/ml,M（Y）＝32 g/ml))，


所以X为碳元素，Y为硫元素。


答案：(1)672 mL (2)76 g/ml (3)碳元素、硫元素


课程标准
核心素养
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。


2.能基于物质的量认识物质组成及其化学变化，并运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积之间的相互关系进行简单计算。
1.变化观念：认识气体摩尔体积在化学定量研究中的重要作用。


2.宏观辨识与微观探析：建立气体摩尔体积的概念，基于气体摩尔体积定量认识物质的组成及物质的化学变化。
1 ml气体
0 ℃、101 kPa时的体积/L
1 ml液体
20 ℃时体积/cm3
1 ml固体
20 ℃时体积/cm3
H2
22.4
H2O
18.0
Fe
7.12
O2
22.4
H2SO4
53.6
Al
10.0
相同条件
结论
公式
语言叙述
同温同压
eq \f(V1,V2)＝eq \f(n1,n2)＝eq \f(N1,N2)
同温同压下，体积之比等于物质的量之比，等于分子数之比
同温同体积
eq \f(p1,p2)＝eq \f(n1,n2)＝eq \f(N1,N2)
同温同体积下，压强之比等于物质的量之比，等于分子数之比
同温同压
eq \f(ρ1,ρ2)＝eq \f(M1,M2)
同温同压下，密度之比等于摩尔质量之比
同温同压同体积
eq \f(m1,m2)＝eq \f(M1,M2)
同温同压下，体积相同的气体，其质量与摩尔质量成正比
课堂小结