人教版高一化学气体的摩尔体积[原创]人教.ppt

第二节第二节 气体摩尔体积气体摩尔体积2021/8/9 星期一11、上一节课我们学习了、上一节课我们学习了“物质的量（物质的量（n）”及其单位摩尔（及其单位摩尔（mol），），由由n可以求出哪些可以求出哪些物理量？物理量？思考思考2、在实验室或、在实验室或 在生产中，对于气态物质在生产中，对于气态物质常使用它的体积而不是质量。那么物质常使用它的体积而不是质量。那么物质的量与气体体积之间有什么关系？的量与气体体积之间有什么关系？1mol气态物质占据的体积有多大？气态物质占据的体积有多大？分子分子离子离子电子电子原子原子质量质量物质的量物质的量微粒数微粒数质子质子中子中子MMNANA（m）（n）（N）2021/8/9 星期一2物质物质物质的量物质的量 （mol）摩尔质量摩尔质量（g/mol）密度密度（g.cm-3）体积体积（Cm3）Fe1567.8Al1272.7Mg1241.74H2O1181H2SO41981.837.21013.81853.6计算计算1 1molmol固体、液体物质的体积固体、液体物质的体积 结论结论 相同条件下，相同条件下，1 1摩尔不同固体或液摩尔不同固体或液体物质的体积是体物质的体积是 的。的。不相同不相同2021/8/9 星期一3相同条件（相同条件（标准状况标准状况）下，）下，1摩尔摩尔任何气体任何气体的体积是否相同的体积是否相同呢？呢？1.97744.016.021023CO21.42932.006.021023O20.08992.0166.021023H2体积体积标准状况标准状况（L）密度密度标准状况标准状况（g/L）1mol气体气体质量（质量（g）1mol 气体气体所含分子数所含分子数气体气体物质物质 1L=_cm3.结论结论 1.相同条件下，相同条件下，1摩尔不同固体或液体物质的体积是摩尔不同固体或液体物质的体积是_.2.在标准状况下，在标准状况下，1mol任何气体所占的体积任何气体所占的体积_.3.同样是同样是1mol物质物质,气体和固液体的体积相差气体和固液体的体积相差_22.322.422.4不相同不相同1000 都约是都约是22.4L很大很大（标准状况：温度为（标准状况：温度为0，压强为，压强为101KPa）2021/8/9 星期一4 讨论讨论 对于对于1mol不同的固体和液体不同的固体和液体物质，为什么它们的体积各不相同呢？物质，为什么它们的体积各不相同呢？v启发启发 决定物质体积大小的因素有决定物质体积大小的因素有哪些呢？哪些呢？2021/8/9 星期一5固体、液体分子间可视为紧密堆积固体、液体分子间可视为紧密堆积固体、液体的摩尔体积固体、液体的摩尔体积2021/8/9 星期一6液态水分子液态水分子2021/8/9 星期一7气态水分子气态水分子2021/8/9 星期一8 实验启示实验启示 实验解释实验解释 实验推论实验推论01 mol H2O(18 mL)1001 mol H2O (g)(3.06104 mL)(体积扩大1700倍)气体分子间的平均距离要比固体和液气体分子间的平均距离要比固体和液体中粒子之间的平均距离大得多。体中粒子之间的平均距离大得多。气体分子之间的平均距离约是分子直径的十倍。气体分子之间的平均距离约是分子直径的十倍。相对气体分子之间的平均距离而言，相对气体分子之间的平均距离而言，分子本身大小微不足道。分子本身大小微不足道。2021/8/9 星期一9一、影响物质体积的因素：一、影响物质体积的因素：（1 1）.微粒本身大小微粒本身大小（2 2）.微粒多少微粒多少（3 3）.微粒间距离微粒间距离2021/8/9 星期一10一、微粒个数的多少一、微粒个数的多少二、微粒本身的大小二、微粒本身的大小固体、液体的摩尔体积固体、液体的摩尔体积-不相不相等等固、液体的体积大小决定于：固、液体的体积大小决定于：2021/8/9 星期一11物质的量为物质的量为1 1摩尔的冰、水、水蒸气摩尔的冰、水、水蒸气的质量为？的质量为？物质的量为物质的量为1 1摩尔的冰、水、水蒸气摩尔的冰、水、水蒸气所含分子个数为？所含分子个数为？物质的量为物质的量为1 1摩尔的冰、水、水蒸气的体积为？摩尔的冰、水、水蒸气的体积为？问题：质量相等且均为质量相等且均为1818克克所含水分子个数均为所含水分子个数均为阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数个个2021/8/9 星期一12已知：已知：冰冰=0.9g/cm3 水水=1g/cm3 水蒸气水蒸气=0.00059g/cm3 18gV冰冰=0.9g/cm3=20cm3 V水水=18g1g/cm3=18cm3 V水蒸气水蒸气=18g0.00059g/cm3=30508cm3 2021/8/9 星期一13讨论讨论2、分子间的平均距离受哪些条件影响？是怎样影响的、分子间的平均距离受哪些条件影响？是怎样影响的？3、为什么在、为什么在标准状况标准状况下下1mol任何气体任何气体所占的体积都相所占的体积都相同呢？同呢？1、决定、决定1mol气体体积大小的气体体积大小的主要主要因素有哪些因素有哪些？标准状况：标准状况：温度（温度（0、273K）压强（压强（101KPa、1.01105PaT.P相同相同d相同相同相同（相同（.L)(1)温度温度(2)压强压强2021/8/9 星期一14标准状况下标准状况下气体摩尔体积气体摩尔体积要点：要点：v条件：标准状况条件：标准状况 （S.T.P）v对象：任何气体对象：任何气体v物质的量：物质的量：1mol结论结论体积约占体积约占.22.4L(标准状况）标准状况）6.021023分子分子 0.282m标准状况下的气体标准状况下的气体摩尔体积示意图摩尔体积示意图二、气体摩尔体积：二、气体摩尔体积：v常用单位有常用单位有L/mol(Lmol-1)和和m3/mol。v公式：公式：v符号为符号为Vm1、概念：、概念：单位物质的量单位物质的量气体所占的气体所占的体积体积。2021/8/9 星期一152、在标准状况下，、在标准状况下，1mol任何气体所占的体积任何气体所占的体积 都约为都约为22.4L。这个体积叫标准状况下气体这个体积叫标准状况下气体 摩尔体积摩尔体积。注意：注意：标况下气体摩尔体积：标况下气体摩尔体积：22.4L/mol（4）“22.4L”这个数值是近似值，不能少这个数值是近似值，不能少“约约”字。字。（3）对象：适用气体。纯气体，也适用于混）对象：适用气体。纯气体，也适用于混 合气体。合气体。（1）条件：标准状况下（）条件：标准状况下（0 101kPa）（用（用S、P、T表示）表示）（2）气体物质的量是）气体物质的量是1mol。2021/8/9 星期一16在非标准状况下，1摩尔任何气体的体积一定不等于22.4升吗？讨论：（5）1mol气体在非标准状况下的体积，可能气体在非标准状况下的体积，可能是是22.4L，也可能不是也可能不是22.4L。2021/8/9 星期一171 1温度为温度为0,0,压强为压强为505505kPkP时时,COCO2 2的气体摩的气体摩尔体积为尔体积为22.422.4L/molL/mol（）2.2.标准状况下标准状况下,1,1molHmolH2 2O O的体积约为的体积约为22.422.4L L。3.3.标准状况下标准状况下,一定量的任何气体体积都约一定量的任何气体体积都约为为22.422.4L L（）4.1molCO4.1molCO2 2占有的体积约为占有的体积约为22.422.4L L（）判断下列说法是否正确：判断下列说法是否正确：练习一：2021/8/9 星期一185.1molCO和和CO2所含分子数相同所含分子数相同,体积体积 也相同。（也相同。（）6.1molCO和和1molCO2在标准状况下混在标准状况下混 合，体积约是合，体积约是44.8L（）7.88gCO2的体积是的体积是44.8L（）8.44gCO2约含有约含有6.021023个分子（个分子（）2021/8/9 星期一19练习二：1.下列有关气体体积的叙述中，正确的是（下列有关气体体积的叙述中，正确的是（）A.在一定的温度和压强下，各种气态物质的体积大在一定的温度和压强下，各种气态物质的体积大小，由构成气体的分子大小决定。小，由构成气体的分子大小决定。B.在一定的温度和压强下，各种气态物质的体积大在一定的温度和压强下，各种气态物质的体积大小，由构成气体的分子数决定。小，由构成气体的分子数决定。C.不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数也不同。也不同。D.气体摩尔体积是指气体摩尔体积是指1mol任何气体所占体积约为任何气体所占体积约为22.4L。B2021/8/9 星期一202.下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（）A.同温同压下，同温同压下，1mol任何气体的体积都约任何气体的体积都约是是22.4L。B.标况下，标况下，22.4L 某气体的物质的量约是某气体的物质的量约是1mol；所含分子数约是所含分子数约是6.021023个。个。C.在在101KPa,200C时，一定量的任何气体时，一定量的任何气体的体积总比的体积总比 22.4L大。大。D.在在202 KPa,的压强下，的压强下，1mol任何气体任何气体的体积总比的体积总比22.4L小。小。B2021/8/9 星期一213.下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A.1molCO和和1molN2 所含分子数相等，质所含分子数相等，质量相等，它们所占的体积也相等。量相等，它们所占的体积也相等。B.22.4LH2 和和71gCl2 恰好反应生恰好反应生2molHClC.非标况下，非标况下，1mol任何气体的体积有可能任何气体的体积有可能是是22.4L。D.1molHCl和和1molH2 O在标况下的体积都在标况下的体积都约是约是.22.4L。C2021/8/9 星期一22一定温度、一定压强下，试计算气一定温度、一定压强下，试计算气体摩尔体积为体摩尔体积为Vm，体积为体积为V的的CO和和CO2的物质的量以及所含粒子数。的物质的量以及所含粒子数。在在T、P一定一定:nco=V/Vm nco2=V/Vm NCO=NAV/Vm NCO 2=NAV/Vm 计算:2021/8/9 星期一23 问题：通过以上练习，能否总结标准状况下气问题：通过以上练习，能否总结标准状况下气体体积、物质的量、气体摩尔体积之间的关系？体体积、物质的量、气体摩尔体积之间的关系？物质的量（摩尔）物质的量（摩尔）标准状况下气体体积（升）标准状况下气体体积（升）气体摩尔体积（升气体摩尔体积（升/摩尔）摩尔）符号表示：符号表示：n(mol)=V(L)Vm(L/mol)2021/8/9 星期一24 问题：是否只有在标准状况下问题：是否只有在标准状况下1 摩尔不同摩尔不同气体的体积才是相同的？气体的体积才是相同的？分析：不一定是标准状况分析：不一定是标准状况，只要在相同温度，只要在相同温度和压强下，各种气体分子间平均距离几乎是相和压强下，各种气体分子间平均距离几乎是相等的，如果气体的分子数相同，气体体积就必等的，如果气体的分子数相同，气体体积就必然相同；反过来，如果气体体积相同，也可以然相同；反过来，如果气体体积相同，也可以判断其分子数目必然相等。这一规律就是阿佛判断其分子数目必然相等。这一规律就是阿佛加得罗定律加得罗定律2021/8/9 星期一25二、阿佛加得罗定律二、阿佛加得罗定律 1、内容：在相同的温度和压强下，相同体积、内容：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分子。的任何气体都含有相同数目的分子。理解阿佛加得罗定律应该注意的问题是什么？理解阿佛加得罗定律应该注意的问题是什么？注意：注意：1、适用对象是任何气体；、适用对象是任何气体；2、应用条件是、应用条件是温度、压强和体积相同（即温度、压强和体积相同（即“三同三同”）；）；3、结论是气体的、结论是气体的分子数相同，即气体的物质的量相同（即分子数相同，即气体的物质的量相同（即“两同两同”）。）。问题：阿佛加得罗定律与气体摩尔体积是什么关系？问题：阿佛加得罗定律与气体摩尔体积是什么关系？阿佛加得罗定律是一般规律，气体摩尔体积是它阿佛加得罗定律是一般规律，气体摩尔体积是它的一个特例。的一个特例。即：即：“三同三同”定定 “两同两同”2021/8/9 星期一26问题：学习阿佛加得罗定律有什么用呢？问题：学习阿佛加得罗定律有什么用呢？分析；同温同压下，相同体积的气体所含分子分析；同温同压下，相同体积的气体所含分子数目相同；数目相同；如果气体体积不同，那么气体所含分如果气体体积不同，那么气体所含分子数也不相同。此时，气体的分子数和体积与气体子数也不相同。此时，气体的分子数和体积与气体的物质的量有怎样的关系？的物质的量有怎样的关系？（1）同温同压下，气体体积之比等于气体同温同压下，气体体积之比等于气体的分子数之比，等于气体物质的量之比。的分子数之比，等于气体物质的量之比。2、应用、应用 V1 V2N1N2n1n2 同温同压：同温同压：=问题：依据上述比例式能否推导出气体的问题：依据上述比例式能否推导出气体的密度与气体的摩尔质量之间的关系？密度与气体的摩尔质量之间的关系？2021/8/9 星期一27（2）同温同压：）同温同压：12M1M2=D 密度之比叫做相对密度，常用密度之比叫做相对密度，常用D来表示，也是来表示，也是计算物质的相对分子质量的一种方法，在以后的学计算物质的相对分子质量的一种方法，在以后的学习中会经常遇到。习中会经常遇到。阿佛加得罗定律还有几个重要的推论，列举如下：阿佛加得罗定律还有几个重要的推论，列举如下：P1P2n1n2N1N2=即：温度相同时，相同体积的气体，压强之比即：温度相同时，相同体积的气体，压强之比等于物质的量之比，也等于气体分子数之比。等于物质的量之比，也等于气体分子数之比。（3）同温、同体积：）同温、同体积：2021/8/9 星期一28P2=P1V1V2（4）同温、同物质的量：）同温、同物质的量：即：相同温度时，相同物质的量的气体，压强即：相同温度时，相同物质的量的气体，压强之比与体积成反比。之比与体积成反比。（5）同温、同压：）同温、同压：V总总=V1+V2+V3+（气体间不发生化学反应）气体间不发生化学反应）（6）同温、同压、同体积：）同温、同压、同体积：m1m2M1M2=即：相同温度、相同压强时、同体积的气体即：相同温度、相同压强时、同体积的气体的质量之比等于气体的摩尔质量之比。的质量之比等于气体的摩尔质量之比。2021/8/9 星期一29三、关于气体摩尔体积的计算三、关于气体摩尔体积的计算（一）计算依据（一）计算依据 1、准确理解物质的量、摩尔、摩尔质量、气体、准确理解物质的量、摩尔、摩尔质量、气体摩尔体积等概念。摩尔体积等概念。2、掌握好标准状况下气体体积（、掌握好标准状况下气体体积（V）与气体的与气体的质量质量(m)、气体的物质的量气体的物质的量(n)、气体的分子数气体的分子数（N）之间的换算关系；之间的换算关系；（1）在标准状况下）在标准状况下:n=VVm=V 22.4L/mol（2）各个量之间的关系见前面内容。）各个量之间的关系见前面内容。（3）掌握阿佛加得罗定律的几个推论。）掌握阿佛加得罗定律的几个推论。2021/8/9 星期一30（二）计算类型（二）计算类型 1、标准状况下气体体积、气体质量、气体的物、标准状况下气体体积、气体质量、气体的物质量、气体分子数之间的相互换算。质量、气体分子数之间的相互换算。例例1、在标准状况下，在标准状况下，2.2gCO2的体积是多少？的体积是多少？例例2、在标准状况下，在标准状况下，5.6LCO2物质的量是多少？物质的量是多少？含多少个含多少个CO2分子？它的质量是多少克？分子？它的质量是多少克？1个个CO2分子的质量是多少克？分子的质量是多少克？例例3、在标准状况下在标准状况下，11.2LCO2所含分子数与所含分子数与多少克多少克NH3所含所含N 原子数相等？原子数相等？2021/8/9 星期一31 2、求气体的相对分子质量、求气体的相对分子质量 分析分析 物质的相对分子质量与该物质的摩尔质物质的相对分子质量与该物质的摩尔质量在数值上是相等的，因此，要求某物质的相对分量在数值上是相等的，因此，要求某物质的相对分子质量，首先就要计算出该物质的摩尔质量。子质量，首先就要计算出该物质的摩尔质量。按照题目所给的条件，我们可以首先根据在标按照题目所给的条件，我们可以首先根据在标准状况下气体的体积和质量，计算出气体的密度：准状况下气体的体积和质量，计算出气体的密度：=m/V 然后利用标准状况下气体摩尔体积与密度的关系然后利用标准状况下气体摩尔体积与密度的关系，计算出该气体的摩尔质量，计算出该气体的摩尔质量:M=22.4L/mol 例例4 在标准状况下，测得在标准状况下，测得1.92克某气体的体积为克某气体的体积为672ml。计算此气体的相对分子质量。计算此气体的相对分子质量。2021/8/9 星期一32 练习练习1 在标准状况下，在标准状况下，0.2升容器里所含某气体升容器里所含某气体的质量为的质量为0.25克，计算该气体的相对分子质量。克，计算该气体的相对分子质量。（28）问题：利用标准状况下的气体密度可以计算气问题：利用标准状况下的气体密度可以计算气体的相对分子质量，如果不在标准状况下，能否计体的相对分子质量，如果不在标准状况下，能否计算呢？算呢？例例5 某气体对氢气的相对密度为某气体对氢气的相对密度为14，求该气体的，求该气体的相对分子质量。相对分子质量。分析分析 同温、同压时，同温、同压时，M1/M2=1/2=D 所以：所以：M1=M2D2021/8/9 星期一333、有关混合气体的计算、有关混合气体的计算 （1）求混合气体中各组分的量）求混合气体中各组分的量 例例6 标准状况下，标准状况下，CO和和CO2混合气体的质量混合气体的质量为为30克，体积为克，体积为17.6L，求求CO、CO2的质量和体的质量和体积各为少？积各为少？分析分析 根据混合气体的质量等于各组分气体根据混合气体的质量等于各组分气体的质量之和，混合气体的体积等于各组分气体的的质量之和，混合气体的体积等于各组分气体的体积之和，通过列出二元一次方程组求解。体积之和，通过列出二元一次方程组求解。2021/8/9 星期一34 （2）求混合气体中各组分的体积分数和求混合气体中各组分的体积分数和质量分数，质量分数，例例7 0.5molH2 和和0.5molO2 在标准状况下在标准状况下混合，求混合气体中混合，求混合气体中H2 和和O2 所占的体积分数所占的体积分数及质量分数。及质量分数。2021/8/9 星期一35 （3）求混合气体的平均相对分子质量）求混合气体的平均相对分子质量 例例8 已知空气中已知空气中N2和和O2的体积比为的体积比为4：1，求空气的平均相对分子质量。求空气的平均相对分子质量。分析分析 已知混合气体的组成，求混合气体已知混合气体的组成，求混合气体的相对分子质量，应首先求出混合气体的平的相对分子质量，应首先求出混合气体的平均摩尔质量。如果用均摩尔质量。如果用n1,n2,表示混合物中表示混合物中各组分的物质的量；各组分的物质的量；M1,M2,表示混合物表示混合物中各组分的摩尔质量；中各组分的摩尔质量；V1,V2,表示混合物表示混合物中各组分的体积；则混合气体的平均摩尔质中各组分的体积；则混合气体的平均摩尔质量可由以下公式进行求算。量可由以下公式进行求算。2021/8/9 星期一36M（混）混）=m(总总)n(总总)=M1n1M2n2 M in i n1 +n2 +ni=M1n1M2n2Mini=M1V1M2V2MiVi注意：一定要记清楚每个字母所代表的意义。注意：一定要记清楚每个字母所代表的意义。2021/8/9 星期一371 1、在同、在同温同压下，相同质量的下列气体，温同压下，相同质量的下列气体，占有的体积由大到小的顺序是占有的体积由大到小的顺序是ClCl2 2 N N2 2 H H2 2 CO CO2 2 OO2 2 答案答案 练习练习2021/8/9 星期一382、同温同压下，相同体积（或分子数或物质的量）的下列气体中，质量最大的是（）（A）氦气 （B）氢气 （C）氧气 （D）氮气 3、某气体的质量是同温同压同体积氢气质量的22倍，则该气体的式量是（）（A）22 （B）66 （C）88 （D）44 DC2021/8/9 星期一394、同温同压下，体积相同的下列气体，密度与其它三者不同的是（）（A）N2 （B）C2H4 （C）CO （D）H2S5、同温同压下，密度相同的气体组是（A）CO、N2 （B）NO、CH4 （C）C2H4、NO （D）SO2、Cl2 DA2021/8/9 星期一406 6、同温同压下，同物质的量的乙炔气体、同温同压下，同物质的量的乙炔气体（C C2 2H H2 2）与苯蒸气（与苯蒸气（C C6 6H H6 6）体积比是（体积比是（）（A A）3 3：1 1 （B B）1 1：1 1 （C C）1 1：3 3 （D D）2 2：3 37、在某温度下，将0.1摩Cl2和0.4摩H2充入容积为2升的密闭容器中，测得其压强为1大气压，点火充分反应后再恢复到原来温度时，容器内的压强是（）（A）0.2大气压 （B）0.6大气压 （C）1个大气压 （D）无法确定BC2021/8/9 星期一41四、求气体物质的式量的常用方法四、求气体物质的式量的常用方法 D =d1/d2 =M1/M23 3、计算混合气体的平均式量（、计算混合气体的平均式量（M M ）1.1.已知标准状况下密度已知标准状况下密度(gLgL1)1)M M=22.4=22.4LmolLmol1 1gLgL1 1=22.4gmol=22.4gmol1 12 2、已知两种气体的相对密度求式量（相对、已知两种气体的相对密度求式量（相对密度指两种气体密度的比值，用密度指两种气体密度的比值，用D D表示）表示）2021/8/9 星期一424 4、已知混合气体各组分的物质的量、已知混合气体各组分的物质的量n n1 1、n n2 2nni i，或者各组分气体的体积分数或者各组分气体的体积分数V V1 1%、V V2 2%V%Vi i%，各组分气体的摩尔质量，各组分气体的摩尔质量，M M1 1、M M2 2MMi i，则该气体的则该气体的平均摩尔质量平均摩尔质量为：为：计算混合气体的计算混合气体的平均式量平均式量2021/8/9 星期一431.在空气中N2、O2、Ar的体积分数分别为78%，21%，约1%，求空气的平均式量2.计算在150，碳酸铵分解后的混合气体的平均式量。3.相同条件下，氮气和氧气以1：3体积比混合，求混合气体的平均式量。4.已知氮气和氧气的混合气体其平均式量为31，求氮气和氧气的体积比。练习练习2021/8/9 星期一44小小 结结1、气体摩尔体积、气体摩尔体积v常用单位有常用单位有L/mol(Lmol-1)和和m3/mol。Vm=Vnv公式：公式：v符号为符号为Vmv概念：单位物质的量气体所占的体积。概念：单位物质的量气体所占的体积。2.标准状况下的气体摩尔体积标准状况下的气体摩尔体积(Vm=22.4L/mol)理解要点理解要点：v条件：标准状况（条件：标准状况（S.T.P）v对象：任何气体对象：任何气体v物质的量：物质的量：1mol体积约占体积约占.2021/8/9 星期一45V(标况）标况）vmvmVmNAVmNA分子分子离子离子电子电子原子原子质量质量物质的量物质的量微粒数微粒数质子质子中中子子MMNANAmnN 4、有关、有关“物质的量物质的量”的计算关系的计算关系V=m/V=nVm（V=m/MVm、V=N/NAVm）3.求求S.T.P下的下的V2021/8/9 星期一46