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高中化学 第05课时气体摩尔体积课件 新人教版必修1


第五课时 气体摩尔体积

第五课时

气体摩尔体积

1.了解气体摩尔体积的概念,掌握有 关气体摩尔体积的计算(重点)。 2.了解阿伏加德罗定律及其推论(重 点)。 3.通过有关计算,理解气体的分子数 与物质的量的关系。 4.经过分析推出气体摩尔体积,感受 获取新知识的乐趣。

一、探究气体的体积

与物质的量的关系 1.电解水产生气体的体积关系 (1)装置(如图所示)

(2)现象:两极均产生气体,阳极(与直 流电源正极相连的极)为O2,阴极(与直流电 源负极相连的极)为H2,二者的体积之比为 1∶ ∶ ______。
2

2.电解水产生气体的物质的量关系 假设有1.8 g H2O电解,产生O2的质量为 0.05 0.2 ____g,物质的量为______mol;产生H2的 0.1 1.6 质量为_____g,物质的量为____mol,二者 1∶2 ∶ 物质的量之比为______。 3.气体的体积与物质的量的关系 在同温同压下,气体的体积之比 等于 _______物质的量之比。 二、1 mol不同状态物质的体积比较 1.计算1 mol不同状态物质的体积

状 物质 态

密度 1.429 g·L-1[0 ℃、101 kPa(标准状况 下)]

1 mol该 1 mol该物质 物质的 的体积 质量

结论

O2 气 态 H2

32 g

22.4 ______L

0.0899 g·L-1 [0 ℃、101 2.016 g kPa (标准状况下)]

______L 22.4

相同条件 下,1 mol 气体的体 相同 积____, 在标准状 况下约为 ______ 22.4 L

(续表)
状 态 物质 Fe 固 态 密度 7.86 g·cm-3 (20 ℃) 2.70 g·cm-3 (20 ℃) 0.998 g·cm-3 1.83 g·cm-3 (20 ℃) 1 mol该 物质的 质量 56 g 1 mol该物质的体 积 7.1 ________ cm3 结论

Al

27 g

10.0 _________ cm3

相同条件下, 1 mol固体的 体积 不同 _______

H2O 液 态 H2S O4

18 g 98 g

18.0 ___________cm3 相同条件下, 1 mol液体的 体积 __________cm3 53.6 不同 _______

2.以上结论的微观解释 物质体积的大小取决于构成这种物质的 粒子数目 粒子的大小 粒子之间的距离 _________、___________和________________三 个因素。 1 mol任何物质中的粒子数目都是相同的,即 为6.02×1023。因此,1 mol物质的体积大小主要 粒子的大小 取决于构成物质的____________和 单位 ___________________。 三、气体摩尔体积 1.定义:_______物质的量的气体所占的体 积。 2.符号和单位

Vm m3·mol-1 符号:_____,单位:_________或 L·mol-1 L·mol-1 __________,常用__________。 3.气体的物质的量和气体体积的关系 用V代表一定条件下的气体体积,则物 质的量、气体体积和气体摩尔体积之间的 关系为________。 4.特点:当温度和压强一定时,气体 摩尔体积为一定值。例如,在0 ℃、101 kPa(标准状况下)条件下,Vm=22.4 L·mol-1。

由上节摩尔质量概念入手,根据一定条 件下某些固态、液态、气态物质的密度, 计算1 mol这些物质在特定条件下所具有的 体积,分析、发现:在相同条件下,1 mol 固态、液态物质所具有的体积各不相同, 而1 mol气态物质所具有的体积却大致相同, 因此研究气体摩尔体积就具有特殊的意义。 从摩尔质量的定义类推出气体摩尔体积的 定义,认清22.4 mol·L-1是在特定条件下 的气体摩尔体积。

【例1】下列说法正确的是( ) A.标准状况下,6.02×1023个分子所占 的体积约是22.4 L B.0.5 mol H2所占的体积是11.2 L C.标准状况下,1 mol H2O的体积为 22.4 L D.标准状况下,28 g CO与N2的混合气 体的体积约为22.4 L 【解析】6.02×1023个分子的物质的量 是1 mol,但

此分子不一定是气体,故在标准状况下的 体积不一定是22.4 L,A项错误;B项中未 指明气体所处的状况,所以此气体体积不 一定是11.2 L,B项错误;H2O在标准状况 下不是气体,所以1 mol H2O的体积不是 22.4 L,C项错误;N2和CO的摩尔质量都是 28 g·mol-1,所以28 g N2和CO的混合气 体的物质的量是1 mol,在标准状况下的 体积约为22.4 L,D项正确。 【答案】D 【例2】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
得出, 【解析】由公式 m=ρV 得出,ρ 甲 V 甲=ρ 乙 V 乙 解析】 = V 甲 ρ乙 = ,因为 ρ 甲>ρ 乙, V 乙 ρ甲 同温条件下, 则 V 甲<V 乙,同温条件下,n 乙>n 甲。

m m M 甲= , 乙= 得 M 乙<M 甲, M 正确。 因此 B 正确。 n甲 n乙 答案】 【答案】B

阿伏加德罗定律及其推论 1.决定物质体积的主要因素 当温度、压强一定时,气体粒子之间的 距离是相等的。所以,在相同温度和压强 下,粒子数相同的任何气体都具有相同的 体积,这就是阿伏加德罗定律。 2.使用阿伏加德罗定律的注意事项

(1)阿伏加德罗定律适用的对象是气 体,不适用于固体和液体。 (2)本定律又称为“四同定律”。即 同温、同压、同体积和同粒子数,只要有 三个 “同”成立,第四个“同”必定成立。 3.阿伏加德罗定律的推论 (1)同温同压下,气体的体积之比等 于其物质的量(或分子数目)之比,即 (2)同温同压下,气体的密度之比等 于其摩尔质量(或相对分子质量)之比, 即

(3)同温同体积下,气体的压强之比 等于其物质的量(或分子数目)之比,即 (4)同温同压同体积下,气体的质量 之比等于其摩尔质量(或相对分子质量) 之比,即 (5)同温同压下,同质量的气体体积 与其摩尔质量(或相对分子质量)成反比, 即 (6)同温同体积下,同质量的两种气 体,其压强与摩尔质量(或相对分子质量) 成反比,即

[特别提醒] 阿伏加德罗定律及其推论也可以通过 理想气体状态方程pV=nRT来理解、记忆和 推导。例如,同温同压下,两气体的密度 之比等于其摩尔质量(或相对分子质量) 之比,可以推导如下: ①pV1=n1RT= ②pV2=n2RT= 由式①和②可得:V1V2= 所以

1.下列说法正确的是( B ) A.在常温、常压下,11.2 L N2含有的 分子数为0.5NA B.标准状况下,22.4 L H2和O2的混合 物所含分子数为NA C.标准状况下,18 g H2O的体积是22.4 L D.1 mol SO2的体积是22.4 L

解析:常温、常压下的气体摩尔体 积是未知数,无法求出分子数,A错误; 标准状况下,1 mol任何气体的体积都约 为22.4 L,其分子数为NA,B正确;标准状 况下,H2O为液体,所以C不正确;未指明 标准状况,所以D不正确。 2.下列条件下,两种气体的分子数一 定不相等的是( D ) A.相同质量、不同密度的N2和C2H4 B.相同体积、相同密度的CO和C2H4

C.相同温度、相同压强、相同体积的 O2和N2 D.相同压强、相同体积、相同质量的 O2和N2 解析:A项N2和C2H4的摩尔质量相同, 相同质量的N2和C2H4,物质的量相同,分 子数也相同;B项相同体积、相同密度的 CO和C2H4,具有相同的质量,同时也具有 相同的分子数;C项同温同压下同体积的 任何气体具有相同的分子数;D项同质量 的O2和N2,摩尔质量不同,物质的量不同, 从而分子数不相等,故选D。

3.在标准状况下有: ①6.72 L CH4;②3.01×1023个氯化氢 分子;③13.6 g硫化氢;④0.2 mol氨气, 下列对这四种气体相关量的比较不正确的 是( )D A.体积:②>③>①>④ B.密度:②>③>④>① C.质量:②>③>①>④ D.氢原子数:①>④>③>②

6.72 L 解 析 : ①n(CH4) = = 0.3 mol ; ②n(HCl) = 22.4 L·mol-1 3.01×1023 × 13.6 g mol = 0.5 mol ; ③n(H2S) = = 0.4 mol ; 6.02×1023 34 g·mol-1 × V1 n1 ④n(NH3)=0.2 mol,在标准状况下,根据V =n 知,四种气体的 = ,在标准状况下,
2 2

ρ1 M1 体积从小到大的顺序是:④①③②; 体积从小到大的顺序是:④①③②;根据ρ =M 知,四种气体密 2 2 度从小到大的顺序是:①④③②;根据 m=nM 可知,质量从小 度从小到大的顺序是:①④③②; = 可知, 到大的顺序是:④①③②; 到大的顺序是:④①③②;根据每种气体的物质的量及分子的组 成可知,氢原子个数从小到大的顺序是:②④③①。 成可知,氢原子个数从小到大的顺序是:②④③①。


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