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第5讲 物质的量 气体摩尔体积
一、教学目标（核心素养导向）
（一）宏观辨识与微观探析
通过医用氧气钢瓶的气体计量问题，引导学生从宏观气体体积与微观粒子数量的联系入手，理解物质的量作为桥梁的核心作用，建立“宏观体积-物质的量-微观粒子数”的三重表征思维。能运用阿伏加德罗常数解释一定量气体中所含分子的数量关系，如标准状况下22.4L氧气中含有的氧分子数约为6.02×10 个。
（二）证据推理与模型认知
构建气体摩尔体积的计算模型，通过分析标准状况与非标准状况下的气体体积换算实例（如2025年江苏卷溶液配制题中涉及的气体溶解体积计算），培养学生运用理想气体状态方程（PV=nRT）解决实际问题的能力。能基于实验数据（如镁与盐酸反应生成氢气体积的测定）推导气体摩尔体积的数值，理解模型建立的实验基础。
（三）科学探究与创新意识
设计“镁与盐酸反应测定氢气体积”的实验探究任务，引导学生思考实验装置的改进（如使用针筒代替传统排水法）、误差分析（温度、压强对气体体积的影响），培养学生的实验设计与创新能力。通过对比不同条件下（如改变温度或压强）气体体积的变化，深化对气体摩尔体积概念的理解。
（四）科学态度与社会责任
结合工业合成氨的流程视频，探讨化学反应中原料气的计量问题，认识化学计量在工业生产中的重要性（如合成氨反应中N 与H 的体积比需控制为1:3）。通过医用氧气钢瓶的安全使用规范，强化学生的安全意识与社会责任感，理解化学知识在保障人类健康中的应用价值。
二、教学重点与难点
（一）教学重点
物质的量、阿伏加德罗常数、气体摩尔体积的概念及相互关系。
标准状况下气体摩尔体积的计算（V=n×22.4L/mol）。
阿伏加德罗定律及其推论的应用（同温同压下，气体体积比等于物质的量之比）。
（二）教学难点
非标准状况下气体体积的换算（利用理想气体状态方程进行近似计算）。
气体摩尔体积概念的理解（强调“一定温度和压强下”“单位物质的量的气体”）。
化学计量在实验探究与工业生产中的综合应用。
三、教学方法
任务驱动法、实验探究法、多媒体辅助教学法、小组合作学习法。
四、教学准备
多媒体资源：
微观粒子动画（分子运动模拟）：搜狐网物质的分类动画
气体摩尔体积实验视频（镁与盐酸反应测氢气体积）：教习网实验视频
工业合成氨流程视频：优质课网合成氨视频
2025年全国卷化学计量真题及2025年江苏卷溶液配制题。
实验器材：
镁条、稀盐酸、针筒（50mL）、分液漏斗、锥形瓶、止水夹、导管、水槽、温度计、压强传感器（可选）。
学案设计：
包含“情境导入问题单”“实验探究任务单”“工业应用案例分析单”“真题演练题组”。
五、教学过程（50分钟）
（一）情境导入：医用氧气钢瓶的气体计量（5分钟）
视频播放：医用氧气钢瓶的使用场景（重点展示钢瓶标签上的“容积：40L”“氧气纯度：≥99.5%”“压力：15MPa”）。
问题驱动：
“医生为患者供氧时，如何根据钢瓶容积和压力计算氧气的物质的量？”
“标准状况下，40L氧气的质量是多少克？（已知O 的摩尔质量为32g/mol）”
引出课题：通过问题链引导学生思考“宏观体积与微观粒子数量的关系”，引出“物质的量”“气体摩尔体积”等核心概念。
（二）任务一：微观粒子计数——物质的量概念构建（10分钟）
概念辨析：
展示微观粒子动画（分子运动模拟），帮助学生理解“物质的量是联系宏观与微观的桥梁”。
定义：物质的量（n）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）。1mol任何粒子的数目约为6.02×10 （阿伏加德罗常数，N ）。
公式：N=n×N 。
即时训练：
计算40L标准状况下氧气中含有的氧分子数（n=40L/22.4L/mol≈1.79mol，N=1.79mol×6.02×10 mol ≈1.08×10 ）。
强调：使用摩尔时必须指明粒子种类（如“1mol O ”“2mol O原子”）。
（三）任务二：气体体积计算——气体摩尔体积实验探究（15分钟）
实验探究：镁与盐酸反应测定氢气体积
实验目的：验证标准状况下1mol H 的体积约为22.4L。
实验装置：针筒、锥形瓶、分液漏斗（如图1）。
实验步骤：
① 称取0.12g镁条（过量），放入锥形瓶中。
② 向分液漏斗中加入10mL 2mol/L盐酸，连接装置并检查气密性。
③ 打开分液漏斗活塞，使盐酸滴入锥形瓶，反应结束后读取针筒中氢气体积（记录温度为25℃，压强为101kPa）。
数据处理：根据Mg+2HCl=MgCl +H ↑，计算n(H )=0.12g/24g/mol=0.005mol，实验测得V(H )=118mL，则V =0.118L/0.005mol=23.6L/mol（与标准状况22.4L/mol存在误差，引导学生分析温度高于0℃导致体积偏大）。
概念建构：
定义：气体摩尔体积（V ）是单位物质的量的气体所占的体积，单位为L/mol。
标准状况（0℃、101kPa）下，V ≈22.4L/mol。
公式：V=n×V 。
典例分析：2025年江苏卷溶液配制题
题目：配制500mL 0.1mol/L的HCl溶液，需要标准状况下HCl气体的体积为______L。
解析：n(HCl)=0.5L×0.1mol/L=0.05mol，V=0.05mol×22.4L/mol=1.12L。
（四）任务三：工业生产应用——化学计量的综合运用（15分钟）
工业流程视频：播放合成氨工业流程视频，重点关注“原料气的配比”“反应条件（高温高压催化剂）”“氨气的分离”。
问题讨论：
为什么合成氨反应中N 与H 的体积比需控制为1:3？（根据化学方程式N +3H 2NH ，物质的量之比等于体积比）。
若要生产17t NH ，理论上需要标准状况下N 的体积为多少？（n(NH )=17×10 g/17g/mol=1×10 mol，n(N )=0.5×10 mol，V=0.5×10 mol×22.4L/mol=1.12×10 L=1.12×10 m ）。
真题演练：2025年全国卷化学计量真题
题目：设N 为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）
A. 标准状况下，22.4L H O含有的分子数为N
B. 1mol O 与足量H 反应生成H O，转移电子数为4N
C. 常温常压下，28g N 与CO的混合气体含有的原子数为2N
D. 1L 0.1mol/L NaCl溶液中含有的Na 数为0.1N
解析：A项H O为液体，排除；B项O 完全反应转移4mol电子，正确；C项N 与CO的摩尔质量均为28g/mol，28g混合气体为1mol，原子数为2N ，正确；D项Na 数为0.1mol×N =0.1N ，正确。答案：BCD。
（五）课堂小结与作业布置（5分钟）
课堂小结：
梳理“微观粒子计数→气体体积计算→工业生产应用”三阶任务框架，强调物质的量、气体摩尔体积的核心地位。
板书：n=N/N =V/V （标准状况下V =22.4L/mol）。
分层作业：
基础题：教材P25第3、5题（物质的量与气体体积换算）。
提升题：查阅资料，设计“测定常温常压下CO 气体摩尔体积”的实验方案（提示：可用大理石与稀盐酸反应，排水量气法收集）。
拓展题：结合合成氨工业，计算在500℃、20MPa条件下，1mol NH 的体积（提示：利用理想气体状态方程PV=nRT，R=8.31kPa·L/(mol·K)）。
六、板书设计
第1讲 物质的量 气体摩尔体积
一、核心概念
1. 物质的量(n)：单位mol，n=N/N
2. 气体摩尔体积(V )：单位L/mol
- 标准状况(0℃、101kPa)：V ≈22.4L/mol
- 公式：V=n×V
二、实验探究
Mg+2HCl=MgCl +H ↑
n(Mg)=0.12g/24g/mol=0.005mol
V(H )=118mL→V =23.6L/mol（误差分析：温度>0℃）
三、工业应用
合成氨：N +3H 2NH
V(N ):V(H )=1:3（同温同压）
七、教学反思
情境创设：通过医用氧气钢瓶的真实情境，有效激发学生兴趣，但需进一步加强情境与知识点的深度融合（如后续可补充“氧气钢瓶压力与剩余气体物质的量的关系”计算）。
实验探究：学生对温度、压强影响气体体积的理解较薄弱，可增加“不同温度下氢气体积测定”的对比实验，强化控制变量法的应用。
工业联系：合成氨视频的播放时间可适当延长，引导学生关注化学计量在优化工艺条件中的作用，培养工程思维。
评价方式：可引入“小组互评”机制，对实验方案设计与误差分析进行多维度评价，提升学生的批判性思维能力。

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