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2018-2019学年人教版必修1 第1章第2节 化学计量在实验中的应用(第2课时) 课件(46张)_图文

第一章
从实验学化学

第二节 化学计量在实验中的应用

第2课时 气体摩尔体积

要点整合夯基础 课堂对点达标练

课堂探究破重难 课时作业

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:

②现象:产生 H2 与 O2 的体积比约为 2 1。
2.电解水产生气体的物质的量关系 若电解 1.8 g 水,则产生氢气的质量为 0.2 g ,氢气的物质 的量为 0.1 mol ,产生氧气的质量为 1.6 g ,氧气的物质的量 为 0.05 mol ,二者物质的量之比为 2 1。

3.气体的体积与物质的量关系 同温同压下,气体的体积之比等于 物质的量 之比。 二、物质体积的影响因素 物质体积的大小取决于构成这种物质的 粒子数目 、 粒子大小 和 粒子之间的距离 。

1.固态或液态物质 固态或液态物质 粒子之间的距离 是非常小的,故 1 mol 固态或液态物质的体积主要取决于 粒子的大小 ,不同的固态 或液态物质, 粒子的大小 是不相同的,因此,1 mol 不同的 固态或液态物质的体积是 不相同 的。

2.气态物质 对于气体来说,粒子之间的距离 远大于 粒子本身的直径 , 所以 1 mol 气体的体积主要取决于 气体粒子之间的距离 。而在 同温同压下,任何气体 粒子之间的距离 可以看成是相等的, 1 mol 任何气体都具有 相同 的体积。

三、气体摩尔体积 1.概念:单位物质的量的 气体 所占的 体积 。 2.符号及单位:符号为 Vm ,常用单位有 L/mol (或 L·mol-1 )和 m3/mol (或 m3·mol-1 )。

3.气体摩尔体积的数值。 气体摩尔体积的数值决定于气体所处的 温度和压强 。 例如标准状况下,气体摩尔体积约为 22.4 L·mol-1 (较常用);在 25 ℃和 101 kPa 的条件下,气体摩尔体积约为 24.5 L·mol-1。 4.物质的量(n)、气体体积(V)和气体摩尔体积(Vm)的关系为
Vm=Vn 。

四、阿伏加德罗定律

内容: 同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同的分

子数



探究点一 气体摩尔体积及相关计算
一、气体摩尔体积 1.气体摩尔体积的适用范围是气态物质。 2.气体的体积与温度、压强有关,在标准状况下(0 ℃、 1.01×105 Pa)1 mol 任何气体的体积约是 22.4 L。(标准状况可用 STP 表示)

3.“22.4 L”这个数值是近似值,但在计算时就取 22.4 L/mol 即可。
4.气体摩尔体积不仅适用于纯气体,也适用于混合气体。 如 0.3 mol H2 与 0.7 mol O2 的混合气在标准状况下的体积约为 22.4 L。
5.1 mol 气体的体积为 22.4 L,则它可能处在标准状况下 也可能处在非标准状况下。
6.通常状况下,气体分子之间的距离是其分子直径大小的 10 倍左右。

二、标准状况下的气体摩尔体积及有关计算 1.标准状况下的气体摩尔体积 (1)标准状况是指 0 ℃、1.01×105 Pa 的状况。例如:1 mol H2O 在标准状况下的体积是 22.4 L 是错误的。 (2)气体摩尔体积 Vm 的常用单位是 L·mol-1。 (3)适用于标准状况下任何气体,包括混合气体。 (4)并不一定只有在标准状况下 1 mol 气体的体积才是 22.4 L,在非标准状况下,1 mol 气体也有可能是 22.4 L。

2.标准状况下气体体积的计算

(1)气体的物质的量

n=22.4

V L/mol

(2)气体的摩尔质量 M=Vm·ρ=ρ×22.4 L/mol(标准状况)

(3)气体的分子数

N=n·NA=22.4

V L/mol·NA

(4)气体的质量 m=n·M=22.4 VL/mol·M=Vρ

1.两种气体体积相同,所含的分子数一定相同吗? 提示:不一定。因为气体体积受温度和压强的影响较大, 当温度和压强不同时,体积相同的两气体的物质的量不一定相 同,故所含的分子数也不一定相同。 2.1 mol 气体的体积是 22.4 L,该气体所处的状态一定是 标准状况下吗? 提示:不一定,1 mol 气体处于高温、高压或低温、低压的 情况下,也可能是 22.4 L。

3.标准状况下,1 mol 水的体积约为 22.4 L,对吗? 提示:不对,标准状况下,水是固体,而气体摩尔体积是 针对气体而言。

4.气体微粒之间的距离与温度、压强有何关系? 提示:(1)温度一定,增大压强,气体微粒之间的距离减小。 反之,压强减小,气体微粒之间的距离增大。 (2)压强一定,升高温度,气体微粒之间的距离增大。反之, 温度降低,气体微粒之间的距离减小。 (3)当温度、压强一定时,不同气态物质微粒之间的距离近 似相等,因此,在温度、压强一定时,任何具有相同微粒数目 的气体都具有大致相同的体积。

[例 1-1] (双选)下列说法正确的是( ) A.在 0 ℃、101 kPa 条件下,某气体的体积为 22.4 L,则 该气体的物质的量约为 1 mol B.1 mol 某气体体积为 22.4 L,则该气体所处状态为标准 状况 C.1 mol H2 和 O2 的混合气体,在标准状况下体积约为 22.4 L D.固态 CO2 又叫干冰,含 1 mol CO2 的干冰在标准状况下 体积必定小于 22.4 L

[思路分析] 使用“22.4 L·mol-1”时应注意: (1)条件:必须为标准状况,因此使用时,一定要看清气体 所处的状况。 (2)物质状态:必须为气体。如水、酒精、CCl4 等物质在标 准状况下不是气体。

[解析] [答案] AC

[针对训练 1-1] 下列说法正确的是( ) A.22.4 L 任何气体的物质的量均为 1 mol B.0.2 mol H2 和 0.8 mol CO2 组成的混合物气体在标准状况 下的体积约为 22.4 L C.标准状况下,1 mol 任何物质的体积必定是 22.4 L D.22.4 L CO2 和 18 g H2O 所含的分子数相等

解析:没有指明标准状况,A 项错误;气体摩尔体积适用 于单一气体,也可以是混合物气体,只要符合气体物质的量为 1 mol,且为标准状况下,体积就约为 22.4 L,B 项正确;标准状 况下,1 mol 任何气体的体积必定是 22.4 L,C 项错误;18 g H2O 是 1 mol H2O,但 22.4 L CO2 不一定是 1 mol,因为其条件不确 定,D 项错误。
答案:B

[例 1-2] 设 NA 为阿伏加德罗常数,标准状况下某种 O2 和 N2 的混合气体 m g 含有 b 个分子,则 n g 该混合气体在相同 状况下所占的体积应是( )

22.4nb A. mNA L C.22.m4nbNA L

22.4mb B. nNA L D.2n2b.N4mA L

[思路分析] 气体摩尔体积既适用于单一气体又适用于混

合气体。

[解析] 方法一:在相同条件下,相同气体的物质的量之比

等于质量比,m

g

混合气体的物质的量为 b NA

mol



m n

g g



b/Nn?A混m?ol,n(混)=mnNbA mol。

故 n g 混合气体在标准状况下的体积为:

V=n(混)×22.4 L·mol-1,即 V=2m2.N4nAb L。

方法二:n g 混合气体的分子数为:N=mbg×n g=bmn。 n g 混合气体的物质的量为:n(混)=NNA=mbNnA mol。 故 n g 混合气体的体积为: V=n(混)×22.4 L/mol=2m2.N4bAn L。

方法三:混合气体的平均摩尔质量为:

M =mn??混混??=bm/NgA=mbNA g·mol-1。 n g 混合气体的物质的量为:

n(混)=mNA b

n g = bn g·mol-1 mNA

mol。

故 n g 混合气体的体积是:

V=mbNnA mol×22.4 L·mol-1=2m2.N4bAn L。 [答案] A

[针对训练 1-2] 在标准状况下,将 1 g H2、11 g CO2 和 4 g

O2 混合,该混合气体的体积约为( )

A.16.8 L

B.14 L

C.19.6 L

D.8.4 L

解析:混合气体的总的物质的量为 0.5 mol+0.25 mol+

0.125 mol=0.875 mol,标准状况下的体积为 0.875 mol×22.4

L/mol=19.6 L。气体的体积与其种类无关。

答案:C

探究点二 阿伏加德罗定律
1.总结一个口诀 阿伏加德罗定律可总结为“四同定律”,即“三同得一 同”: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。

2.防范三个易错点 易错点一 适用范围:任何气体,可以是单一气体,也可 以是混合气体。 易错点二 定律中的同温同压,不一定指在标准状况下; 气体摩尔体积为 22.4 L·mol-1 只是一种特殊情况。 易错点三 定律中包含四同(同温、同压、同体积、同物质 的量),只要其中有任意三个相同,则必有第四个相同,即“三 同定一同”;若只有两个相同,则另外两个必定成比例,即“二 同定比例”。

3.掌握三个规律 阿伏加德罗定律及推论都可由理想气体状态方程及其变形 推出(pV=nRT,pV=MmRT,pM=ρRT,其中 p——压强、V—— 体积、T——热力学温度、n——物质的量、R——气体常数、ρ—— 密度)。由定律可推出:“一连比、三正比、三反比”的规律。 规律一 一连比 同温同压下,同体积的任何气体的质量之比等于其摩尔质 量(或相对分子质量)之比,等于其密度之比。即mm12=MM12=ρρ12。

规律二 三正比

(1)同温同压下,两气体的体积之比等于其物质的量之比,

等于其分子数之比。即 T、p 相同时,VV21=nn12=NN12。 (2)同温同体积下,两气体的压强之比等于其物质的量之比,

等于其分子数之比。即

T、V

相同时,p1=n1=N1。 p2 n2 N2

(3)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。即 T、p 相同时,ρρ12=MM12。

规律三 三反比 (1)同温同压同质量下,两气体的体积与其摩尔质量(或相对 分子质量)成反比。即 T、p、m 相同时,VV12=MM21。 (2)同温同分子数(或等物质的量)下,两气体的压强与其体积 成反比。即 T、N(或 n)相同时,pp12=VV21。 (3)同温同体积同质量下,两气体的压强与其摩尔质量(或相 对分子质量)成反比。即 T、V、m 相同时,pp21=MM21。

1.相同体积的两个容器,一个盛放氧气,一个盛放氢气, 在同温、同压下,两容器中气体分子的数目有何关系?
提示:同温同压下,同体积的不同气体具有相同的粒子数。 2.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、乙两容器中压强之比 是多少? 提示:同温同体积时,气体的压强与其物质的量成正比,
故甲、乙两容器中压强之比是 1 2。

3.1 mol 氮气和 1 mol 氧气的体积一定相同吗? 提示:不一定。因为不一定在相同条件下(同温同压)。

[例 2] 在体积相同的两个密闭容器中分别充满 O2、O3 气 体,当这两个容器内温度和气体密度相等时,下列说法正确的 是( )
A.两种气体的压强相等 B.O2 比 O3 的质量小 C.两种气体的分子数目相等 D.两种气体的氧原子数目相等

[思路分析] 解答此类题目时注意两点:(1)阿伏加德罗定律 也适用于混合气体。(2)注意分析分子的组成,如 Ar 为单原子分 子,O2 为双原子分子,O3 为三原子分子。

[解析] 体积和密度相等时,O2 和 O3 的质量相同,二者物 质的量的关系为 n(O2) n(O3)=3 2,所以 O2 与 O3 的压强之 比为 3 2,分子数目之比为 3 2,但 O2 与 O3 所含的氧原子 数目相等。
[答案] D

[针对训练 2] (双选)同温同压下两个容积相等的贮气瓶,

一个装有 NO 气体,另一个装有 N2 和 O2 的混合气体,两瓶内的

气体一定具有相同的( )

A.质量

B.原子总数

C.分子总数 D.密度

解析:根据阿伏加德罗定律,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。同条件下气体体积的大 小只与气体分子数有关,与气体的种类无关,所以两贮气瓶中 的气体具有相同的分子数。NO 是双原子分子,N2 和 O2 也是双 原子分子,所以两瓶气体也具有相同的原子数。而质量和密度 与气体的摩尔质量有关,N2 和 O2 混合气体的平均摩尔质量与两 者的组成有关,本题中 N2 与 O2 的体积比是不确定值,所以质 量和密度也就不能确定。
答案:BC

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