第3讲 物质的量气体摩尔体积.docx
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第3讲物质的量气体摩尔体积
第一章从实验学化学
第三节物质的量气体摩尔体积
一、内容及其解析
教学内容:
1.物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积的涵义。
2.关于物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、物质的质量、气体体积(标准状况)之间的相互关系计算。
3.阿伏加德罗常数及阿伏加德罗定律与物质的组成、结构及重要反应综合应用。
内容解析:
本节课要学的内容是国际七个基本物理量之一-----物质的量,指的是必须理解摩尔(mol)、阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积的涵义。
其核心内容是物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、物质的质量、气体体积(标准状况)之间的关系计。
理解它的关键是在掌握物质的量的基础上,能应用几个典型公式进行几个相关物理量的计算。
之前,学生已经在高一学习了该内容,本节课就是在此基础上的综合与归纳。
本节课的教学重点是物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积之间的换算,解决重点的关键是记忆---理解----训练----反思----训练。
二、目标及其解析
教学目标:
1.知道摩尔(mol)、阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积的涵义。
2.能根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、物质的质量、气体体积(标准状况)之间的相互关系进行有关计算。
3.能正确解答阿伏加德罗常数及阿伏加德罗定律与物质的组成、结构及重要反应的综合应用题。
目标解析:
知道摩尔(mol)、阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积的涵义,就是要知道物质的量是七个国际基本物理量之一,它是用来计量庞大微观粒子集体的一个物理量,它的单位是摩尔。
能根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、物质的质量、气体体积(标准状况)之间的相互关系进行有关计算,就是要能熟练地应用公式:
n=N/NA;
n=m/M;n=V/Vm以及在同温、同压下的两种气体有:
n1/n2==V1/V2和
=
;而在同温、同体积下的两种气体有:
=
。
三、问题诊断分析
本节课是高中化学知识的重要组成部分,学生学习时会遇到的问题是难以掌握以物质的量为核心的相关计算,解决的方法是一题多解,举一反三,触类旁通。
四、教学支持条件分析
本节课不需教学支持条件
五、教学过程
【问题一】物质的量
【设计意图】理解掌握物质的量概念、理解什么是阿伏加德罗常数
【师生活动】
【问题1】物质的量及其单位
物质的量是国际单位制中7个基本之一。
物质的量表示的微粒集体。
物质的量的符号为,其单位是,简称摩,符号为。
1mol任何粒子的粒子数与
中所含的原子数相同。
这里的粒子指、、、、、
或它们的特定组合等。
与可称量的物质联系起来。
▲物质的量规范表示方法为:
例如:
下列说法中,正确的是( )
A.硫酸的摩尔质量是98gB.1mol水的质量是18g·mol-1
C.氯化氢的摩尔质量在数值上等于它的相对分子质量D.22g二氧化碳的物质的量是0.5mol
答案:
D
【问题2】阿伏加德罗常数
(1)规定:
0.012kg所含的原子数为阿伏加德罗常数。
把含有个粒子的
任何粒子集体的物质的量计量为1mol,叫做阿伏加德罗常数。
其符号是,单位是。
(2)物质的量(n)、阿伏加德罗常数(NA)与微粒数(N)之间的关系为:
n=
。
【问题3】摩尔质量
(1)概念:
的物质所具有的质量。
(2)单位:
,符号是M。
(3)当摩尔质量以g·mol-1为单位时,在数值上与该物质的相等。
(4)物质的量、物质的质量和摩尔质量之间的关系为:
n=
。
答案:
1.物理量,一定数目,n,摩尔,mol,0.012_kg_12C,分子、原子、质子、中子、电子、离子
2.
(1)规定:
12C,6.02×1023,6.02×1023_mol-1,NA,mol-1
3.
(1)概念:
单位物质的量
(2)单位:
g·mol-(3)相对分子质量。
【例题1】下列说法是否正确,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)1mol羟基中电子数为10NA()(2010·江苏-5B)
(2)1.7gH2O2中含有电子数为0.9NA()(2010·上海-7B)
(3)1mol乙烷分子中含有8NA个共价键()(2009·浙江理综-8B)
(4)58.5g的NaCl固体中含有NA个氯化钠分子()(2009·浙江理综-8C)
(5)24g镁的原子最外层电子数为NA()(2009·福建理综-8A)
答案:
(1)(×)
(2)(√)(3)(×)(4)(×)(5)(×)
【变式练习1】
(1)20gA物质和14gB物质恰好完全反应,生成8.8gC物质、3.6gD物质和0.2molE物质,则E物质的摩尔质量为____________。
(2)12.4gNa2X含有0.4molNa+,Na2X的摩尔质量为__________,其相对分子质量为________,X的相对原子质量为__________,该物质的化学式为______________。
答案
(1)108g·mol-1
(2)62g·mol-1 62 16 Na2O
【问题二】 气体摩尔体积
【设计意图】掌握气体摩尔体积概念,尤其是标准状况下的气体性质
【师生活动】
【问题1】气体摩尔体积
(1)定义:
在一定条件下,的气体所占的体积。
(2)符号Vm,单位。
(3)气体摩尔体积概念的要点:
①物质的聚集状态必须是,不适用于。
②物质的量必须为。
③必须指明气体所处的外界条件,即。
所以,物质的量(n)、气体摩尔体积(Vm)、气体体积(V)的关系为:
n==V/Vm
【问题思考】标准状况下,1mol气体的体积是22.4L,如果当1mol气体的体积是22.4L时,一定是标准状况吗?
答案:
不一定;因气体的体积与温度、压强和气体的分子数有关,标准状况下,22.4L
气体的物质的量为1mol。
【问题2】影响气体摩尔体积大小的因素
决定气体摩尔体积大小的主要因素是:
气体分子间的平均距离。
其影响因素主要有:
温度、压强。
标准状况下气体摩尔体积概念剖析:
(1)四条件
(2)结论:
1_mol任何气体在标准状况下的体积都约是22.4_L。
(3)单位:
L·mol-1。
【问题3】.阿伏加德罗定律
当温度和压强一定时,不同气体分子间平均距离一定且相等,一定物质的量的气体的体
积一定,所以在相同,这就是阿伏加德罗定律。
可总结为“三同定一同”,适用对象是气体。
【问题4】阿伏加德罗定律的应用
阿伏加德罗定律的推论(可通过pV=nRT及n=
、ρ=
导出)
相同条件
结论
公式
语言叙述
T、p
相同
T、V
相同
T、p
相同
=
同温、同压下,气体的密度与其摩尔质量(或相对分子质量)成正比
特别提醒
(1)阿伏加德罗定律的适用范围是气体,其适用条件是三个“同”,即在同温、
同压、同体积的条件下,才有分子数相等这一结论,但所含原子数不一定相等。
(2)阿伏加德罗定律既适合于单一气体,也适合于混合气体。
答案:
1.
(1)单位物质的量;
(2)L·mol-1。
(3)气体摩尔体积概念的要点:
①气态,固态或液态。
②1_mol。
③温度和压强。
3.温度和压强下,相同体积的任何气体含有相同数目的分子
4.(从左至右,从上至下)
=
同温、同压下,气体的体积与其物质的量成正比
=
温度、体积相同的气体,其压强与其物质的量成正比
【例题2】下列说法是否正确?
正确的划“”,错误的划“”。
①常温常压下,22.4LCCl4含有NA个CCl4分子( )(2011·广东理综)
②分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4L,质量约为28g( )(2009·上海)
③标准状况下,22.4L乙醇的分子数为NA( )(2009·福建理综)
④标准状况下,22.4L二氯甲烷的分子数约为4NA个( )(2010·四川理综)
⑤标准状况下,2.24L戊烷所含分子数为0.1NA( )(2010·上海)
⑥22.4LCl2中含有NA个Cl2分子( )(2009·广东理基)
⑦1.00molNaCl中,所有Na+的最外层电子总数为8×6.02×1023( )(2011·新课标全国卷)
⑧1mol羟基中电子数为10NA( )(2010·江苏)
⑨1.7gH2O2中含有电子数为0.9NA( )(2010·上海)
⑩24g镁的原子最外层电子数为NA( )(2009·福建理综)
⑪1.00molNaCl中含有6.02×1023个NaCl分子( )(2011·新课标全国卷)
⑫乙烯和环丙烷(C3H6)组成的28g混合气体中含有3NA个氢原子( )(2009·广东)
⑬标准状况下,22.4L空气含有NA个单质分子( )(2010·福建理综)
⑭58.5g的NaCl固体中含有NA个氯化钠分子( )(2009·浙江理综)
⑮1molNa与足量O2反应,生成Na2O和Na2O2的混合物,钠失去NA个电子( )
(2011·大纲全国卷)
⑯常温常压下,Na2O2与足量H2O反应,共生成0.2molO2,转移电子的数目为0.4NA( )
(2011·江苏)
⑰1molCl2与足量Fe反应,转移的电子数为3NA( )(2011·海南)
⑱1molCl2参加反应转移电子数一定为2NA( )(2010·福建理综)
⑲在反应KIO3+6HI===KI+3I2+3H2O中,每生成3molI2转移的电子数为6NA( )
(2010·江苏)
⑳12g金刚石中含有的共价键数为4NA( )(2011·大纲全国卷)
(21)1mol甲醇中含有C—H键的数目为4NA( )(2011·江苏)
(22)常温常压下,22.4L乙烯中C-H键数为4NA( )(2010·江苏)
1mol乙烷分子中含有8NA个共价键( )(2009·浙江理综)
(24)1L0.1mol·L-1氨水含有0.1NA个OH-( )(2011·广东理综)
10LpH=1的硫酸溶液中含有的H+离子数为2NA( )(2011·海南)
10LpH=13的NaOH溶液中含有的OH-离子数为NA( )(2011·海南)
将0.1mol氯化铁溶于1L水中,所得溶液含有0.1NA个Fe3+( )(2009·广东)
在1L0.1mol·L-1碳酸钠溶液中,阴离子总数大于0.1NA( )(2009·浙江理综)
答案:
1.①× ②× ③× ④× ⑤× ⑥×⑦√ ⑧× ⑨√ ⑩× ⑪× ⑫×
⑬× ⑭× ⑮√ ⑯√ ⑰× ⑱×⑲× ⑳× (21)× (22)× (23× (24)×(25)× (26)√ (27)× (28)√
【变式练习2—A】.(2008·海南)在两个密闭容器中,分别充有质量相同的甲、乙两种气体,
若两容器的温度和压强均相同,且甲的密度大于乙的密度,则下列说法正确的是( )
A.甲的分子数比乙的分子数多B.甲的物质的量比乙的物质的量少
C.甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小
D.甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小
答案:
B
【变式练习2—B】.(2007·全国理综Ⅰ)在三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体,
当它们的温度和密度都相同时,这三种气体的压强(p)从大到小的顺序是( )
A.p(Ne)>p(H2)>p(O2)B.p(O2)>p(Ne)>p(H2)
C.p(H2)>p(O2)>p(Ne)D.p(H2)>p(Ne)>p(O2)
答案:
D
小结:
求气体的摩尔质量M的常用方法
(1)根据标准状况下气体的密度ρ:
M=ρ×22.4(g·mol-1);
(2)根据气体的相对密度(D=ρ1/ρ2):
M1/M2=D;
(3)根据物质的质量(m)和物质的量(n):
M=m/n;
(4)根据一定质量(m)的物质中微粒数目(N)和阿伏加德罗常数(NA):
M=NA·m/N;
(5)对于混合气体,求其平均摩尔质量,上述计算式仍然成立;还可以用下式计算:
=
×a%+
×b%+
×c%……,a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
【问题三】最常考的定量实验——气体体积、质量的测定
【设计意图】学会测定气体体积、质量的方法
【师生活动】
定量实验中常测定3种数据:
温度、质量和体积。
测量方法是:
(1)温度——用温度计测量
(2)质量
(3)体积
1.气体体积的测定装置
既可通过测量气体排出的液体体积来确定气体的体积(二者体积值相等),也可直接测量
收集的气体体积。
测量气体体积的常用方法是:
(1)直接测量法。
如图A、B、C、D、E均是直接测量气体体积的装置。
测量前A装置
可先通过调整左右两管的高度使左管(有刻度)充满液体,且两管液面相平。
测定完毕后恢复至室温且两液面持平时才读数。
C装置则是直接将一种反应物置于倒置的量筒中,另一反应物置于水槽中,二者反应产生的气体可以直接测量。
装置D:
用于测量混合气体中被吸收(或不被吸收)的气体的体积数。
读数时,球形容器
和量气管液面相平,量气管内增加的水的体积等于被反应管吸收后剩余气体的体积。
装置E:
直接测量固液反应产生气体的体积,注意应恢复至室温后,读取注射器中气体
的体积。
(一般适合滴加液体量比较少的气体体积测量)。
(2)间接测量法。
如F装置是通过测量气体排出的液体体积来确
定气体体积。
2.气体质量的测量装置
气体质量的测量一般是用吸收剂将气体吸收,然后再称量。
常见的吸收装置:
【例题3】 有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物,某同学设计如下实验,通过测量反应前后C、D装置质量的变化,测定该混合物中各组分的质量分数。
(1)加热前通入空气的目的是________________________________________________,
操作方法为_______________________________________________________________。
(2)装置A、C、D中盛放的试剂分别为:
A________,C____________,D__________。
(3)若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则测得的NaCl的含量将________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”,下同);若B中反应管右侧有水蒸气冷凝,则测定结果中NaHCO3的含量将________;若撤去E装置,则测得Na2CO3·10H2O的含量将________。
(4)若样品质量为wg,反应后C、D增加的质量分别为m1g、m2g,由此可知混合物中NaHCO3的质量分数为_______________________________________________________
(用含w、m1、m2的代数式表示)。
答案:
(1)除去装置中的水蒸气和二氧化碳 关闭b,打开a,缓缓通入空气,直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止
(2)碱石灰 无水硫酸铜(或无水CaCl2、P2O5等) 碱石灰
(3)偏低 无影响 偏低 (4)
%
【变式练习3】测定1mol氧气在标准状况下所占体积的实验操作的步骤如下:
①按下图装配实验装置。
②洗净试管然后充分干燥。
③向500mL烧瓶里装满水,向500mL
烧杯里加入少量水,把连接烧瓶和烧杯的玻
璃管A、橡皮管B和玻璃管C中也装满水,
在中间不要留下气泡,然后用弹簧夹把橡皮
管B夹紧。
④称得试管的质量为14.45g,往试管里加入KClO3和MnO2的混合物,再称其质量为15.95g。
⑤打开弹簧夹,把烧杯举起使烧瓶和烧杯中的水面一致,再关闭弹簧夹,然后把烧杯中的水倒掉。
⑥打开弹簧夹,加热试管的混合物到不再产生气体,即水不再流向烧杯时为止。
⑦反应完毕后把装置放置冷却到室温。
⑧调节烧杯的高度使烧瓶和烧杯中的水面一致,然后再关闭弹簧夹。
⑨用500mL量筒测量烧杯里水的体积为285.0mL,把它换算为标准状况下氧气的体积为279.7mL。
⑩再称量冷却后试管的质量为15.55g。
(1)在操作⑦中,装置冷却时,玻璃管C的出口,一直要在烧杯的水中,不能离开水面,其理由是__________________________________________________________________。
(2)简述操作⑧的必要性,即为什么要调节烧杯的高度,使烧瓶和烧杯中的水面一致?
________________________________________________________________________。
(3)标准状况下,1mol氧气所占的体积(保留小数后两位)为________L;混合物中MnO2的质量分数为_____________________________________________________________。
答案:
(1)温度降低时,烧瓶内的压强降低,这时烧杯中的水就会回流,从而可以准确地求出气体的体积。
(2)如果烧瓶中的压强和外界大气压不一致,就不能准确地求出气体体积 (3)22.38 32%六、目标检测
1.下列各组物质中,所含分子数相同的是( )
A.10gH2和10gO2B.5.6LN2(标准状况)和44gCO2
C.9gH2O和0.5molBr2D.224mLH2(标准状况)和0.1molN2
2.瓦斯中甲烷与氧气的质量比为1∶4时极易爆炸,此时甲烷与氧气的体积比为( )
A.1∶4B.1∶2C.1∶1D.2∶1
3.下列关于物质的量的说法,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)22.4LO2中一定含有6.02×1023个氧分子( )
(2)在0.5molNa2SO4中含有Na+的数目为6.02×1023个( )
(3)18gH2O在标准状况下的体积是22.4L( )
(4)在标准状况时,20mLNH3与60mLO2所含的分子个数比为1∶3( )
4.
(1)在标准状况下,100mL某气体的质量为0.179g,这种气体的相对分子质量为_____。
(2)成人每天从食物中摄取的几种元素的质量分别为0.8gCa、0.3gMg、0.2gCu和0.01gFe,则这4种元素的物质的量之比为________。
5.下列各组物质中,所含分子数一定相同的是( )
A.1gH2和8gO2B.0.1molHCl和2.24LHe
C.150℃、1.01×105Pa时,18LH2O和18LCO2
D.常温常压下,28gCO和6.02×1022个CO分子
6.NA代表阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( )
A.含有NA个氖原子的氖气在标准状况下的体积约为11.2L
B.2L1mol·L-1的盐酸中所含氯化氢分子数约为2NA
C.常温常压下,11.2L氮气所含的原子数目为NA
D.常温下,0.05molCO2和SO2混合气体中所含氧原子数为0.1NA
7.某元素1个原子的质量是ag,又知1个12C原子的质量为bg,NA表示阿伏加德罗常数,则下列各式中能表示该原子的相对原子质量数值的是( )
①
②
③aNA ④
A.①②B.②③C.①④D.②④
8.下列说法中不正确的是( )
A.1mol氧气中含有12.04×1023个氧原子,在标准状况下占有体积22.4L
B.1mol臭氧和1.5mol氧气含有相同的氧原子数
C.等体积、浓度均为1mol·L-1的磷酸和盐酸,电离出的氢离子数之比为3∶1
D.等物质的量的干冰和葡萄糖中所含碳原子数之比为1∶6,氧原子数之比为1∶3
9.在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3,当这两个容器内温度和气体密度都相等时,下列说法中正确的是( )
A.两个容器内气体的压强相等B.O2比O3的质量小
C.两个容器内气体的分子数目相等D.两个容器内的氧原子数目相等
10.NA代表阿伏加德罗常数,下列叙述错误的是( )
A.10mL质量分数为98%的H2SO4,用水稀释至100mL,H2SO4的质量分数为9.8%
B.在H2O2+Cl2===2HCl+O2反应中,每生成32g氧气,则转移2NA个电子
C.标准状况下,分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4L,质量为28g
D.一定温度下,1L0.50mol·L-1NH4Cl溶液与2L0.25mol·L-1NH4Cl溶液含NH
的物质的量不同
目标检测题答案
1.C2.B 3.
(1)×
(2)√ (3)× (4)√4.
(1)40
(2)224∶140∶35∶2
5.C 6.D 7.B 8.C 9.D 10.A
七、本课小结
本节课主要复习了物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积的涵义以及关于物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、物质的质量、气体体积(标准状况)之间的相互关系计算。
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