高中化学下学期第3周《物质的量 气体摩尔体积》教学设计人教版高中全册化学教案.docx

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高中化学下学期第3周《物质的量气体摩尔体积》教学设计人教版高中全册化学教案

《物质的量气体摩尔体积》教学设计

课题

元

物质的量气体摩尔体积

总课时

　1

班级（类型）

学习

目标

1.了解物质的量（n）及其单位摩尔（mol）、摩尔质量（M）、气体摩尔体积（Vm）、物质的量浓度（c）、阿伏加德罗常数（NA）的含义。

2.能根据微粒（原子、分子、离子等）数目、物质的量、气体体积（标准状况下）之间的相互关系进行有关计算。

重、难点

学习环节和内容

学生活动

教师反思

考点一　物质的量　摩尔质量

1．物质的量

（1）物质的量（n）

物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量，单位为摩尔（mol）。

（2）物质的量的规范表示方法：

（3）阿伏加德罗常数（NA）

0．012kg12C中所含的碳原子数为阿伏加德罗常数，其数值约为6.02×1023，单位为mol－1。

公式：

NA＝

2．摩尔质量

（1）摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量。

常用的单位是g·mol－1。

公式：

M＝

。

（2）数值：

以g·mol－1为单位时，任何粒子的摩尔质量在数值上都等于该粒子的相对分子（原子）质量。

深度思考

1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）1molNaCl和1molHCl含有相同的粒子数目（　　）

（2）1mol任何物质都含有6.02×1023个分子（　　）

（3）NaOH的摩尔质量为40g（　　）

（4）1molO2的质量与它的相对分子质量相等（　　）

（5）1molOH－的质量为17g·mol－1（　　）

（6）氖气的摩尔质量在数值上等于它的相对原子质量（　　）

（7）2molH2O的摩尔质量是1molH2O的摩尔质量的2倍（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）√　（7）×

2．阿伏加德罗常数（NA）与6.02×1023是否相同？

答案　不相同。

6.02×1023是个纯数值，没有任何物理意义，而阿伏加德罗常数（NA）是指1mol任何微粒所含的粒子数，它与0.012kg12C所含的碳原子数相同，数值上约为6.02×1023。

3．摩尔质量、相对分子（或原子）质量、1mol物质的质量三者有何区别与联系？

请以钠为例加以说明。

答案　三者是三个不同的物理量，具有不同的单位。

其单位分别为g·mol－1、1、g。

若摩尔质量、1mol物质的质量分别以g·mol－1、g为单位时，三者在数值上是相同的。

例如：

钠的摩尔质量为23g·mol－1，钠的相对原子质量为23,1mol钠的质量为23g。

题组一　基本概念的理解与应用

1．下列说法正确的是（　　）

A．常温常压下，氯气的摩尔质量等于71g

B．1molH2SO4中含有2mol氢元素

C．某物质的摩尔质量就是该物质的相对分子质量或相对原子质量

D．2g氦气所含的原子数目约为0.5×6.02×1023

答案　D

解析　摩尔质量与状态无关，且摩尔质量的单位是g·mol－1，A项错误；物质的量只适用于微观粒子，不能用于宏观元素，B项错误；物质的摩尔质量在数值等于该物质的相对分子质量或相对原子质量，二者表示的意义不同，C项错误；氦气、氩气等稀有气体是单原子分子，2g氦气的物质的量为0.5mol，含有的原子数目约为0.5×6.02×1023，D项正确。

2．1个某种氯原子的质量是ag,1个12C原子的质量是bg，用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是（　　）

①该氯原子的相对原子质量为12a/b　②mg该氯原子的物质的量为m/（aNA）mol　③该氯原子的摩尔质量是aNAg　④ag该氯原子所含的电子数为17mol

A．①③B．②④

C．①②D．②③

答案　C

解析　①该原子的相对原子质量为一个氯原子的质量与一个12C质量的

的比值，即

＝

，正确；②阿伏加德罗常数个氯原子的质量，即为1mol该氯原子的质量，因而该氯原子摩尔质量为aNAg·mol－1，n（Cl）＝

mol，正确，③错误；④电子数应为17，错误。

题组二　应用n＝

＝

，突破质量与微粒数目之间的换算

3．标准状况下有①0.112L水　②0.5NA个HCl分子

③25.6gSO2气体　④0.2mol氨气　⑤2mol氦气

⑥6.02×1023个白磷分子，所含原子个数从大到小的顺序为______________________。

答案　①>⑥>⑤>③>②>④

4．

（1）含6.02×1023个中子的

Li的质量是________g。

（2）4gD2和20g18O2的单质化合时最多能生成______________________________________

gD

O。

（3）若12.4gNa2X中含有0.4mol钠离子，Na2X的摩尔质量是________，X的相对原子质量是________。

答案　

（1）

（2）22　（3）62g·mol－1　16

解析　

（1）根据n＝

计算中子物质的量，

Li的中子数为7－3＝4，进而计算Li的物质的量，再根据m＝nM计算。

（2）根据不足量的物质计算生成D2O的质量；18O2过量。

（3）1molNa2X中含有2mol钠离子，0.2molNa2X中含有0.4mol钠离子，则Na2X的摩尔质量为M（Na2X）＝

＝62g·mol－1；X的相对原子质量＝62－46＝16。

考点二　气体摩尔体积　阿伏加德罗定律

1．影响物质体积大小的因素

（1）微粒的大小（物质的本性）

（2）微粒间距的大小（由温度与压强共同决定）

（3）微粒的数目（物质的量的大小）

2．气体摩尔体积

（1）含义：

单位物质的量的气体所占的体积，符号为Vm，标准状况下，Vm约为22.4_L·mol－1。

（2）基本关系式：

n＝

＝

＝

（3）影响因素：

气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它决定于气体所处的温度和压强。

3．阿伏加德罗定律及其推论应用

（1）阿伏加德罗定律：

同温同压下，相同体积的任何气体，含有相同数目的分子（或气体的物质的量相同）。

（2）阿伏加德罗定律的推论

相同

条件

结论

公式

语言叙述

T、p

相同

＝

同温、同压下，气体的体积与其物质的量成正比

T、V

相同

＝

温度、体积相同的气体，其压强与其物质的量成正比

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

提醒　对于同一种气体，当压强相同时，密度与温度成反比例关系。

深度思考

1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）在标准状况下，1molO2与1molSO3的体积相同（　　）

（2）在标准状况下，1mol气体的体积约是22.4L，在非标准状况下，1mol气体的体积则一定不是22.4L（　　）

（3）在相同条件下，相同物质的量的CO、N2的混合气体与O2的分子个数相同，原子个数也相同（　　）

（4）标准状况下，氢气的气体摩尔体积为22.4L（　　）

（5）同温同体积条件下，等质量的SO2和O2对应的压强之比为1∶2（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）√

解析　（4）气体摩尔体积的单位为L·mol－1。

（5）同温、同体积条件下，压强之比等于其物质的量之比，即

＝

＝

＝

，故正确。

2．如图有三只气球，其中VA＝VB＝1.12L。

（1）A、B中气体的物质的量________（填“一定”或“不一定”）是0.05mol。

（2）标准状况下，A、B气球中的分子个数比为________。

（3）相同温度和压强下，A、C气球中气体的质量相等，则V（A）∶V（B）＝________。

答案　

（1）不一定　

（2）1∶1　（3）2∶1

题组一　概念的理解与应用

1．下列说法中正确的是（　　）

A．在一定温度和压强下，固体或液体物质体积大小只由构成微粒的大小决定

B．不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数一定不同

C．在一定温度下，各种气态物质体积的大小由构成气体的分子数决定

D．22gCO2与标准状况下11.2LHCl所含的分子数相同

答案　D

解析　在一定温度和压强下，固体或液体的体积主要取决于粒子数和粒子大小，故A错误；决定气体的体积因素是温度、压强、气体的分子数，不同的气体，体积不同，它们所含的分子数不一定不同，故B错误；压强对分子间的距离有影响，该选项未指明压强，无法使用阿伏加德罗定律判断，故C错误；根据公式求算n（CO2）＝

＝

＝0.5mol，n（HCl）＝

＝

＝0.5mol；二者物质的量相等，所以分子数相等，故D正确。

2．（2016·四川资阳一诊）一定温度和压强下，30L某种气态纯净物质中含有6.02×1023个分子，这些分子由1.204×1024个原子组成，下列有关说法中不正确的是（　　）

A．该温度和压强可能是标准状况

B．标准状况下该纯净物若为气态，其体积约是22.4L

C．每个该气体分子含有2个原子

D．若O2在该条件下为气态，则1molO2在该条件下的体积也为30L

答案　A

解析　若该物质为气态物质，则其在标准状况下的体积为22.4L，故该温度和压强不可能是标准状况，A项错误，B项正确；由分子数和原子数的关系可知该分子为双原子分子，且其物质的量为1mol，C项正确；根据题意，在此温度和压强条件下，Vm＝30L·mol－1，D项正确。

题组二　有关“n＝

＝

＝

”的应用

3．设NA为阿伏加德罗常数，如果ag某气态双原子分子的分子数为p，则bg该气体在标准状况下的体积V（L）是（　　）

A.

B.

C.

D.

答案　D

解析　解法一　公式法：

ag双原子分子的物质的量＝

mol，

双原子分子的摩尔质量＝

＝

g·mol－1，

所以bg气体在标准状况下的体积为

×22.4L·mol－1＝

L。

解法二　比例法：

同种气体其分子数与质量成正比，设bg气体的分子数为N

ag　　～　　p

bg　　～　　N

则：

N＝

，双原子分子的物质的量为

，所以bg该气体在标准状况下的体积为

L。

4．合成氨厂用氨气和空气的混合气体通过灼热铂铑合金网发生氨氧化反应，若有标准状况下AL氨气完全反应，测得转移电子数X个，则阿伏加德罗常数（NA）可表示为（　　）

A.

mol－1B.

mol－1

C.

mol－1D.

mol－1

答案　D

解析　AL氨气的物质的量为

mol，

由于4NH3＋5O24NO＋6H2O，

则1molNH3转化为NO转移电子5mol，

则AL氨气被氧化时转移电子数X＝5·

·NA

所以NA＝

mol－1。

5．CO和CO2的混合气体18g，完全燃烧后测得CO2体积为11.2L（标准状况），

（1）混合气体中CO的质量是________g；

（2）混合气体中CO2在标准状况下的体积是________L；

（3）混合气体在标准状况下的密度是________g·L－1；

（4）混合气体的平均摩尔质量是________g·mol－1。

答案　

（1）7　

（2）5.6　（3）1.61　（4）36

解析　CO燃烧发生反应：

2CO＋O22CO2，CO的体积与生成CO2的体积相等，燃烧后CO2的总体积为11.2L，故18gCO和CO2的混合气体的总体积为11.2L，在标准状况下，18gCO和CO2的混合气体的物质的量为0.5mol，设CO的物质量为xmol，CO2的物质量为ymol，

则

，解得x＝0.25，y＝0.25。

（1）混合气体中CO的质量＝28g·mol－1×0.25mol＝7g；

（2）故原混合气体中，CO2的体积为0.25mol×22.4L·mol－1＝5.6L；

（3）原混合气体的密度＝

≈1.61g·L－1；

（4）解法一：

＝ρ·22.4L·mol－1＝1.61g·L－1×22.4L·mol－1≈36g·mol－1；

解法二：

＝

＝36g·mol－1；

解法三：

＝28g·mol－1×50%＋44g·mol－1×50%＝36g·mol－1；

故平均摩尔质量为36g·mol－1。

求气体的摩尔质量M的常用方法

（1）根据物质的质量（m）和物质的量（n）：

M＝m/n。

（2）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。

（3）根据标准状况下气体的密度ρ：

M＝ρ×22.4（g·mol－1）。

（4）根据气体的相对密度（D＝ρ1/ρ2）：

M1/M2＝D。

（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）。

题组三　阿伏加德罗定律及推论的应用

6．在两个密闭容器中，分别充有质量相等的甲、乙两种气体，它们的温度和密度均相同。

根据甲、乙的摩尔质量（M）的关系判断，下列说法中正确的是（　　）

A．若M（甲）＜M（乙），则分子数：

甲＜乙

B．若M（甲）>M（乙），则气体摩尔体积：

甲＜乙

C．若M（甲）＜M（乙），则气体的压强：

甲>乙

D．若M（甲）>M（乙），则气体的体积：

甲＜乙

答案　C

解析　等质量的气体，其摩尔质量与物质的量（或分子数）成反比，若M（甲）＜M（乙），则分子数：

甲>乙，A项错误；若M（甲）>M（乙），则物质的量：

甲＜乙，又气体体积相等，故气体摩尔体积：

甲>乙，B项错误；同温同体积同质量的气体或混合气体，压强与摩尔质量成反比，C项正确；由质量和密度相等可知气体体积相等，D项错误。

7．等温等压下，有质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，下列叙述中正确的是（　　）

A．体积之比为13∶13∶14

B．密度之比为14∶14∶13

C．质量之比为1∶1∶1

D．原子数之比为1∶1∶1

答案　B

解析　A项，三种气体分子的质子数分别为14、14、14，质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体，物质的量相等，等温等压下，气体的体积与其物质的量成正比，所以三者体积之比为1∶1∶1，错误；B项，CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·mol－1、28g·mol－1、26g·mol－1，等温等压下，气体摩尔体积相同，根据ρ＝

＝

知，密度与摩尔质量成正比，则密度之比为28∶28∶26＝14∶14∶13，正确；C项，三种气体分子的物质的量相等，CO、N2、C2H2摩尔质量分别为28g·mol－1、28g·mol－1、26g·mol－1，根据m＝nM知：

质量之比与摩尔质量成正比为28∶28∶26＝14∶14∶13，错误；D项，1分子CO、N2、C2H2分别含原子数为2、2、4，所以三种气体原子数之比为1∶1∶2，错误。

考点三　突破阿伏加德罗常数应用的“六个”陷阱

1．抓“两看”，突破气体与状况陷阱

一看“气体”是否处在“标准状况”。

二看“标准状况”下，物质是否为“气体”[如CCl4、CHCl3、CH2Cl2（注：

CH3Cl为气体）、H2O、溴、SO3、己烷、苯等在标准状况下均不为气体]。

2．排“干扰”，突破质量（或物质的量）与状况无关陷阱

给出非标准状况下气体的物质的量或质量，干扰学生的正确判断，误以为无法求解物质所含的粒子数，实际上，此时物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。

3．记“组成”，突破陷阱

（1）记特殊物质中所含微粒（分子、原子、电子、质子、中子等）的数目，如Ne、D2O、18O2、—OH、OH－等。

（2）记最简式相同的物质，如NO2和N2O4、乙烯（C2H4）和丙烯（C3H6）等。

（3）记摩尔质量相同的物质，如N2、CO、C2H4等。

（4）记物质中所含化学键的数目，如一分子H2O2、CnH2n＋2中化学键的数目分别为3、3n＋1。

4．审“组成、体积”因素，突破电解质溶液中粒子数目陷阱

（1）是否存在弱电解质的电离或盐类水解。

（2）已知浓度，是否指明体积，用好公式n＝cV。

（3）在判断溶液中微粒总数时，是否忽视溶剂水。

5．要识破隐含的可逆反应，记住反应条件、反应物浓度变化对反应的影响，突破陷阱。

（1）2SO2＋O2

2SO3　2NO2N2O4

N2＋3H2

2NH3

（2）Cl2＋H2OHCl＋HClO

（3）NH3＋H2ONH3·H2ONH

＋OH－

（4）MnO2＋4HCl（浓）MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

（5）常温下，铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸发生“钝化”。

6．抓“反应”，突破陷阱

（1）明确三步确定电子转移数目

（2）熟记常考氧化还原反应转移的电子数（其他反应物均过量）

反应

物质

转移电子的物质的量或电子数目

Na2O2＋CO2（或H2O）

1molNa2O2

1mol或NA

1molO2

2mol或2NA

Cl2＋NaOH

1molCl2

1mol或NA

Cl2＋Fe

1molCl2

2mol或2NA

1molFe

3mol或3NA

题组一　气体摩尔体积的适用条件及物质的聚集状态

1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）2.24LCO2中含有的原子数为0.3NA（　　）

（2）常温下11.2L甲烷气体含有的甲烷分子数为0.5NA（　　）

（3）标准状况下，2.24L氨水含有NH3分子数为0.1NA（　　）

（4）标准状况下，22.4LSO3中含有SO3分子数为1NA（　　）

（5）标准状况下，22.4L氧气、氮气和CO的混合气体中含有2NA个原子（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）√

题组二　物质的量或质量与状况

2．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）常温常压下，3.2gO2所含的原子数为0.2NA（　　）

（2）标准状况下，18gH2O所含的氧原子数目为NA（　　）

（3）室温下，1molCH4中含有5NA原子（　　）

（4）常温常压下，1molCO2与SO2的混合气体中含氧原子数为2NA（　　）

答案　

（1）√　

（2）√　（3）√　（4）√

题组三　物质的组成与结构

3．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）在常温常压下，18gH2O与18gD2O所含电子数均为10NA（　　）

（2）相同质量的CO与N2，所含分子数、原子数均相同（　　）

（3）17g—OH与17gOH－所含电子数均为10NA（　　）

（4）30gSiO2中含有硅氧键个数为1NA（　　）

（5）15gC2H6中含有共价键数目为3.5NA（　　）

（6）32g甲醇中所含共价键数目为5NA（　　）

（7）30g甲醛中含有共用电子对数目为4NA（　　）

（8）56g乙烯中所含共用电子对数目为12NA（　　）

（9）78g苯中含有3NA碳碳双键（　　）

（10）14g乙烯与丙烯的混合气体中所含氢原子数目为2NA（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）√　（6）√　（7）√　（8）√　（9）×　（10）√

题组四　电解质溶液中粒子数目的判断

4．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）0.1L3.0mol·L－1的NH4NO3溶液中含有的NH

的数目为0.3NA（　　）

（2）等体积、等物质的量浓度的NaCl和KCl溶液中，阴、阳离子数目之和均为2NA（　　）

（3）0.1mol·L－1的NaHSO4溶液中，阳离子的数目之和为0.2NA（　　）

（4）25℃时，pH＝13的1.0LBa（OH）2溶液中含有的OH－数目为0.2NA（　　）

（5）1L0.1mol·L－1的Na2CO3溶液中所含氧原子数目为0.3NA（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×

题组五　物质转化中的“隐含反应”

5．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）50mL12mol·L－1盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为0.3NA（　　）

（2015·四川理综，4D）

（2）密闭容器中2molNO与1molO2充分反应，产物的分子数为2NA（　　）

（2015·全国卷Ⅰ，8D）

（3）56g铁片投入足量浓H2SO4中生成NA个SO2分子（　　）

（4）在密闭容器中加入1.5molH2和0.5molN2，充分反应后可得到NH3分子数为NA（　　）

（5）2molSO2和1molO2在一定条件下充分反应后，混合物的分子数为2NA（　　）

（6）标准状况下，22.4LNO2气体中所含分子数目为NA（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×

题组六　氧化还原反应中电子转移数目的判断

6．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）5.6g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3NA（　　）

（2）0.1molZn与含0.1molHCl的盐酸充分反应，转移的电子数目为0.2NA（　　）

（3）1molNa与足量O2反应，生成Na2O和Na2O2的混合物，转移的电子数为NA（　　）

（4）1molNa2O2与足量CO2充分反应转移的电子数为2NA（　　）

（5）向FeI2溶液中通入适量Cl2，当有1molFe2＋被氧化时，共转移的电子的数目为NA（　　）

（6）1molCl2参加反应转移电子数一定为2NA（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）×　（6）×

气体体积的测定既可通过测量气体排出的液体体积来确定（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：

（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。

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。

D装置：

用于测量混合气体中被吸收（或不被吸收）的气体的体积。

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。

解答该量气装置读数时的答题模板：

①将××××恢复至室温。

②调节×××与×××两端液面相平。

③视线与×××在同一水平线上。

E装置：

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。

专题训练

欲测定金属镁的相对原子质量，请利用下图给定的仪器组成一套实验装置（每个仪器只能使用一次，假设气体的体积可看作标准状况下的体积）。

填写下列各项（气流从左到右）：

（1）各种仪器连接的先后顺序是________接________、________接________、________接________、________接________（用小写字母表示）。

（2）连接好仪器后，要进行的操作有以下几步，其先后顺序是___