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第2课时　气体摩尔体积
【学习目标】 1.了解气体摩尔体积及其相关物理量的含义和应用,体会定量研究对化学科学的重要作用。(宏观辨识与微观探析) 2.能基于物质的量认识物质的组成及变化,建立n、Vm、V之间计算的模型。(证据推理与模型认知)
学习任务一　 探究气体摩尔体积
【新知导学】
一、影响物质体积大小的因素
1.物质体积与聚集状态的关系
分析表中数据,得出结论。
物质 的量 条件 物质 体积 状态
1 mol 0 ℃、 101 kPa H2 22.4 L 气体
O2 22.4 L 气体
20 ℃ H2O 18.0 cm3 液体
H2SO4 53.6 cm3 液体
Fe 7.12 cm3 固体
Al 10.0 cm3 固体
[结论]①1 mol气体在相同温度和压强下,体积相同,在0 ℃、101 kPa(通常称为标准状况)时体积约为22.4__L;②1 mol固体或液体,在相同温度下,体积不相同。
2.气体体积与温度、压强的关系
已知1 mol不同气体在不同条件下的体积:
化学式 条件 1 mol气体体积/L
H2 0 ℃,101 kPa 22.4
Cl2 0 ℃,101 kPa 22.4
CO 0 ℃,101 kPa 22.4
H2 0 ℃,202 kPa 11.2
Cl2 0 ℃,202 kPa 11.2
N2 273 ℃,202 kPa 22.4
NH3 273 ℃,202 kPa 22.4
[结论]①1 mol不同的气体,在不同的条件下,体积不一定(填“一定”“一定不”或“不一定”)相等。
②1 mol气体,在相同温度下,压强越大,体积越小;在相同压强下,温度越高,体积越大。
3.物质体积的影响因素
[结论]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粒子。
二、气体摩尔体积
【思考】使用什么样的物理量来建立气体体积与其物质的量之间的联系
提示:单位物质的量的气体所占有的体积。
　　　 　　　　　　　　　研究对象
[结论]①单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积。符号是Vm。
②Vm=,常用单位:L·mol-1和m3·mol-1。
③影响因素:气体所处的温度和压强。
④标准状况下(0 ℃,101kPa),1 mol任何气体的体积都约为22.4L,故标准状况下的Vm=22.4__L·mol-1。
【合作探究】
【探究】气体摩尔体积的概念理解及适用范围
[情境]标准状况下的气体摩尔体积示意图如图所示。
(1)标准状况下,1 mol任何物质的体积都约为22.4 L吗
提示:不是。在标准状况下,1 mol气体的体积约为22.4 L,而1 mol固体或液体的体积均不是22.4 L。
(2)气体摩尔体积的适用范围是气体,是否必须为纯净的气体
提示:不是。气体摩尔体积的适用范围是气体,可以是单一气体,也可以是混合气体,但混合气体中气体之间不能发生化学反应。
(3)当1 mol气体的体积为22.4 L时,能否说明该气体一定处于标准状况
提示:不能。标准状况下,1 mol气体的体积约为22.4 L,但1 mol气体的体积为22.4 L时,并不一定说明该气体处于标准状况下,比如适当的升高温度(气体膨胀)、增大压强(压缩气体),也能使1 mol气体的体积变为22.4 L。
【总结升华】
1.标准状况下的气体摩尔体积
(1)1个条件:必须为标准状况。非标准状况下,1 mol气体的体积不一定是22.4 L。因此在使用气体摩尔体积时,一定要看清气体所处的状况。
(2)1种状态:必须为气体。如水、酒精、CCl4、苯等物质在标准状况下不是气体。
(3)2个数据:“1 mol”“约22.4 L”。
2.气体摩尔体积适用范围
(1)n=,只适用于气态物质(单一或者混合气体),对于固态和液态物质(如水、酒精、碳、三氧化硫等)均不适用。
(2)标准状况下的气体摩尔体积Vm=22.4 L·mol-1,Vm与温度、压强有关,但质量、物质的量不受温度、压强的影响。
【即学即练】
1.易错辨析
(1)一定温度、压强下,气体体积由其分子的大小和数目决定。 (×)
提示:一定温度、压强下,气体体积由其分子数目决定。
(2)在常温常压下,11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA。 (×)
提示:在常温常压下不能使用Vm=22.4 L·mol-1进行计算。
(3)标准状况下,2 mol CO2的气体摩尔体积为44.8 L·mol-1。 (×)
提示:气体摩尔体积是单位物质的量的气体所占的体积,与其物质的量的多少无关。
(4)标准状况下的Vm=22.4 L·mol-1,那么Vm=22.4 L·mol-1时也一定是标准状况。 (×)
提示:标准状况下的Vm=22.4 L·mol-1,增压同时升温的条件下也可能Vm=22.4 L·mol-1。
2.在一定温度和压强下,一定量气体所占体积大小 (　　)
A.取决于分子数目的多少
B.取决于分子间平均距离的大小
C.取决于分子直径的大小
D.是一个定值
【解析】选A。影响气体体积的因素有分子间距离、分子数。温度、压强决定分子间距离,在一定温度和压强下,分子间距离一定,所以气体所占体积大小取决于分子数目的多少,选A。
3.(2026·兰州高一月考)下列有关气体摩尔体积说法正确的是 (　　)
A.Vm在非标准状况下不可能为22.4 L·mol-1
B.物质的量相同的两种不同气体只有在标准状况下体积才相等
C.1 mol任何气体在标准状况下的体积均为22.4 L
D.标准状况下,2 mol H2O的体积为44.8 L
【解析】选C。气体摩尔体积Vm取决于温度和压强的大小,如不在标准状况下,也可能为22.4 L·mol-1,A错误;一定物质的量的气体的体积取决于温度和压强的大小,同温同压下,气体分子之间的距离相等,则气体摩尔体积相等,在同温同压下物质的量相同的两种不同气体体积也可以相等,B错误;气体的摩尔体积在标准状况下Vm=22.4 L·mol-1,1 mol任何气体在标准状况下的体积均为22.4 L,C正确;H2O在标准状况下不是气体,不能使用气体摩尔体积22.4 L·mol-1计算其体积,D错误。
4.(2026·北京高一月考)已知标准状况下1.00 L某气体的质量约是1.96 g。该气体不可能是下列的 (　　)
A.CO2　　B.N2O　　C.C3H8　　D.NO2
【解析】选D。标准状况下1.00 L某气体的物质的量为n=== mol,则该气体的摩尔质量为M==≈44 g·mol-1,其中CO2、N2O、C3H8的摩尔质量均为44 g·mol-1,均有可能,SO2的摩尔质量为64 g·mol-1,故选D。
【解题有招】
使用“22.4 L·mol-1”的“二看法”
一看——物质状态,必须是气体,如标准状况下水、酒精、四氯化碳等为非气体物质。
二看——外界条件,必须为标准状况。非标准状况下,1 mol气体的体积不一定是22.4 L。
学习任务二　探究阿伏加德罗定律及推论
【新知导学】
一、阿伏加德罗定律
　相同体积的两个容器,一个盛放氧气,一个盛放氢气。
【思考】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,两个相同体积的容器中气体分子的物质的量相等,故分子数相等。
[结论]阿伏加德罗定律: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粒子。
二、阿伏加德罗定律的具体理解
【教材微拓】(溯源教材·P56)
　阿伏加德罗定律的推论可根据公式pV=nRT(理想气体状态方程)进行推导,其中:p为压强(单位:Pa),V为体积(单位:L),n为物质的量(单位:mol),R为常数,T为热力学温度(单位:K)。
【总结升华】
阿伏加德罗定律的推论
相同条件 结论
同温同压 == 同温同压下,体积之比等于物质的量之比,等于分子数之比
同温 同体积 == 同温同体积下,压强之比等于物质的量之比,等于分子数之比
同温同压 = 同温同压下,密度之比等于摩尔质量之比
同温同压 同体积 = 同温同压下,体积相同的气体,其质量与摩尔质量成正比
【即学即练】
1.易错辨析
(1)同温同压下,同体积的物质所含的分子数一定相等。 (×)
提示:同温同压下,同体积的气体所含的分子数一定相等。
(2)同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的原子。 (×)
提示:同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。
(3)同温同压下,相同体积的氧气和氨气,前者质量小于后者。 (×)
提示:同温同压下,相同体积的氧气和氨气,前者质量大于后者。
(4)同温同体积下,1 mol氢气与1 mol氧气,它们的压强相同。 (√)
提示:同温同体积下,气体压强之比等于物质的量之比。
2.(2026·龙岩高一月考)很多食品包装袋内填充有氮气或二氧化碳以延长食品的保质期。在相同体积的食品包装袋内分别填充同温、同压的N2和CO2,则其中的N2和CO2具有相同的 (　　)
A.质量　　　　　　 B.原子数
C.密度 D.物质的量
【解析】选D。同温、同压、同体积的气体具有相同的分子数,即两者物质的量相同,D正确;质量由物质的量和摩尔质量决定,N2和CO2的摩尔质量不同,质量不同,A错误;原子数取决于分子数和每个分子所含的原子数,N2为双原子分子,CO2为三原子分子,原子数不同,B错误;同温同压下,摩尔质量不同,密度不同,C错误。
3.(2026·聊城高一月考)在同温同压下,甲容器中盛有CH4,乙容器中盛有NH3,若使它们所含的H原子数相等,则两个容器的体积之比是 (　　)
A.1∶1　 B.4∶5　 C.3∶4　 D.17∶16
【解析】选C。每个甲烷分子含H原子数为4,每个氨气分子含H原子数为3,因为同温同压下,容器中甲烷(CH4)气体和氨气(NH3)所含H原子个数相同,则它们的物质的量之比为3∶4,同温同压下,气体的体积之比等于物质的量之比,则甲、乙两容器的体积比为3∶4。
课堂检测效果诊断
1.(2026·泉州高一月考)下列是某同学整理的课堂笔记,其中正确的一项是 (　　)
A.1 mol固体或液体的体积主要由微粒间距离决定
B.1 mol气体的体积主要由微粒的大小决定
C.同温同压下,原子数相同的两种气体的体积相同
D.气体微粒间的距离受温度、压强影响大,固体或液体微粒间距受温度、压强影响小
【解析】选D。固体或液体的体积主要由微粒大小、微粒数目决定,则1 mol 固体或液体的体积主要由微粒大小决定,A错误;1 mol气体的体积主要由微粒间距离决定,B错误;原子数相同,分子数不一定相同,其物质的量不一定相同,则同温同压下,体积不一定相同,C错误;影响物质体积的因素有微粒间距离、微粒大小、微粒数目,且气体微粒间的距离受温度、压强影响大,固体或液态微粒间的距离受温度、压强影响小,D正确。
2.该图表示某条件下H2S气体的体积与质量的关系,则该条件下的气体摩尔体积为 (　　)
A.22.0 L·mol-1
B.22.4 L·mol-1
C.22.8 L·mol-1
D.23.2 L·mol-1
【解析】选C。27.2 g H2S的物质的量n==0.8 mol,则Vm==22.8 L·mol-1。
3.(2026·北京丰台区高一期中)下列说法中正确的是 (　　)
A.同温同压下,相同体积的任何物质所含分子数一定相等
B.相同温度不同压强的气体摩尔体积:202 kPa>101 kPa
C.同温同压下,等质量的CO和CO2,其体积之比为11∶7
D.常温常压下,22.4 L N2所含分子数为NA
【解析】选C。阿伏加德罗定律仅适用于气体,而选项未限定物质状态,若物质为固体或液体,分子数不一定相等,A错误;根据理想气体定律(pV=nRT),气体的摩尔体积为Vm==,在相同温度下,气体摩尔体积与压强成反比,压强越大,气体摩尔体积越小,B错误;等质量时,CO与CO2的物质的量之比为44∶28=11∶7,同温同压下体积之比等于物质的量之比为11∶7,C正确;常温常压下气体摩尔体积大于22.4 L·mol-1,22.4 L N2的物质的量小于1 mol,分子数小于NA,D错误。
4.同温同压下,对于相同体积密闭容器中的四种气体:①Cl2、②CO2、③NH3、④CH4,下列说法错误的是 (　　)
A.气体的质量:①>②>③>④
B.气体的密度:④>③>②>①
C.气体的压强:①=②=③=④
D.所含原子数:④>③>②>①
【解析】选B。同温同压下,相同体积的四种气体的物质的量相同。物质的量相同时,气体的质量之比等于其摩尔质量之比,选项A正确;体积相同时,气体的密度之比等于其质量(或摩尔质量)之比,选项B错误;因为在同温同压条件下,所以各气体的压强相同,选项C正确;气体的物质的量相同时,构成气体分子的原子数越多,气体所含原子数越多,选项D正确。(共40张PPT)
第2课时　气体摩尔体积
【学习目标】
1.了解气体摩尔体积及其相关物理量的含义和应用,体会定量研究对化学科学的重要作用。(宏观辨识与微观探析)
2.能基于物质的量认识物质的组成及变化,建立n、Vm、V之间计算的模型。(证据推理与模型认知)
01
学习任务一　 探究气体摩尔体积
【新知导学】
一、影响物质体积大小的因素
1.物质体积与聚集状态的关系
分析表中数据,得出结论。
物质
的量 条件 物质 体积 状态
1 mol 0 ℃、
101 kPa H2 22.4 L 气体
O2 22.4 L 气体
20 ℃ H2O 18.0 cm3 液体
H2SO4 53.6 cm3 液体
Fe 7.12 cm3 固体
Al 10.0 cm3 固体
[结论]①1 mol气体在相同温度和压强下,体积_____,在0 ℃、101 kPa(通常称为_________)时体积约为______;②1 mol固体或液体,在相同温度下,体积_______。
相同
标准状况
22.4 L
不相同
2.气体体积与温度、压强的关系
已知1 mol不同气体在不同条件
下的体积:
化学式 条件 1 mol气体体积/L
H2 0 ℃,101 kPa 22.4
Cl2 0 ℃,101 kPa 22.4
CO 0 ℃,101 kPa 22.4
H2 0 ℃,202 kPa 11.2
Cl2 0 ℃,202 kPa 11.2
N2 273 ℃,202 kPa 22.4
NH3 273 ℃,202 kPa 22.4
[结论]①1 mol不同的气体,在不同的条件下,体积_______(填“一定”“一定不”或“不一定”)相等。
②1 mol气体,在相同温度下,压强越大,_________;在相同压强下,温度越高,_________。
不一定
体积越小
体积越大
3.物质体积的影响因素
[结论]在相同的_____和_____下,相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。
温度
压强
二、气体摩尔体积
【思考】使用什么样的物理量来建立气体体积与其物质的量之间的联系
提示:单位物质的量的气体所占有的体积。
单位物质的量
体积
Vm
L·mol-1
温度
压强
0
101
22.4
22.4 L·mol-1
【合作探究】
【探究】气体摩尔体积的概念理解及适用范围
[情境]标准状况下的气体摩尔体积示意图如图所示。
(1)标准状况下,1 mol任何物质的体积都约为22.4 L吗
提示:不是。在标准状况下,1 mol气体的体积约为22.4 L,而1 mol固体或液体的体积均不是22.4 L。
(2)气体摩尔体积的适用范围是气体,是否必须为纯净的气体
提示:不是。气体摩尔体积的适用范围是气体,可以是单一气体,也可以是混合气体,但混合气体中气体之间不能发生化学反应。
(3)当1 mol气体的体积为22.4 L时,能否说明该气体一定处于标准状况
提示:不能。标准状况下,1 mol气体的体积约为22.4 L,但1 mol气体的体积为22.4 L时,并不一定说明该气体处于标准状况下,比如适当的升高温度(气体膨胀)、增大压强(压缩气体),也能使1 mol气体的体积变为22.4 L。
【总结升华】
1.标准状况下的气体摩尔体积
(1)1个条件:必须为标准状况。非标准状况下,1 mol气体的体积不一定是22.4 L。因此在使用气体摩尔体积时,一定要看清气体所处的状况。
(2)1种状态:必须为气体。如水、酒精、CCl4、苯等物质在标准状况下不是气体。
(3)2个数据:“1 mol”“约22.4 L”。
【即学即练】
1.易错辨析
(1)一定温度、压强下,气体体积由其分子的大小和数目决定。( )
提示:一定温度、压强下,气体体积由其分子数目决定。
(2)在常温常压下,11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA。( )
提示:在常温常压下不能使用Vm=22.4 L·mol-1进行计算。
×
×
(3)标准状况下,2 mol CO2的气体摩尔体积为44.8 L·mol-1。( )
提示:气体摩尔体积是单位物质的量的气体所占的体积,与其物质的量的多少无关。
(4)标准状况下的Vm=22.4 L·mol-1,那么Vm=22.4 L·mol-1时也一定是标准状况。( )
提示:标准状况下的Vm=22.4 L·mol-1,增压同时升温的条件下也可能Vm=
22.4 L·mol-1。
×
×
2.在一定温度和压强下,一定量气体所占体积大小 (　　)
A.取决于分子数目的多少
B.取决于分子间平均距离的大小
C.取决于分子直径的大小
D.是一个定值
√
【解析】选A。影响气体体积的因素有分子间距离、分子数。温度、压强决定分子间距离,在一定温度和压强下,分子间距离一定,所以气体所占体积大小取决于分子数目的多少,选A。
3.(2026·兰州高一月考)下列有关气体摩尔体积说法正确的是 (　　)
A.Vm在非标准状况下不可能为22.4 L·mol-1
B.物质的量相同的两种不同气体只有在标准状况下体积才相等
C.1 mol任何气体在标准状况下的体积均为22.4 L
D.标准状况下,2 mol H2O的体积为44.8 L
√
【解析】选C。气体摩尔体积Vm取决于温度和压强的大小,如不在标准状况下,也可能为22.4 L·mol-1,A错误;一定物质的量的气体的体积取决于温度和压强的大小,同温同压下,气体分子之间的距离相等,则气体摩尔体积相等,在同温同压下物质的量相同的两种不同气体体积也可以相等,B错误;气体的摩尔体积在标准状况下Vm=22.4 L·mol-1,1 mol任何气体在标准状况下的体积均为22.4 L,C正确;H2O在标准状况下不是气体,不能使用气体摩尔体积22.4 L·mol-1计算其体积,D错误。
√
【解题有招】
使用“22.4 L·mol-1”的“二看法”
一看——物质状态,必须是气体,如标准状况下水、酒精、四氯化碳等为非气体物质。
二看——外界条件,必须为标准状况。非标准状况下,1 mol气体的体积不一定是22.4 L。
02
学习任务二　探究阿伏加德罗定律及推论
【新知导学】
一、阿伏加德罗定律
　相同体积的两个容器,一个盛放氧气,一个盛放氢气。
【思考】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,两个相同体积的容器中气体分子的物质的量相等,故分子数相等。
[结论]阿伏加德罗定律:在相同的_____和_____下,相同_____的任何气体都含有相同_____的粒子。
二、阿伏加德罗定律的具体理解
温度
压强
体积
数目
【教材微拓】(溯源教材·P56)
　阿伏加德罗定律的推论可根据公式pV=nRT(理想气体状态方程)进行推导,其中:p为压强(单位:Pa),V为体积(单位:L),n为物质的量(单位:mol),R为常数,T为热力学温度(单位:K)。
【总结升华】 阿伏加德罗定律的推论
相同条件 结论
同温同压 同温同压下,体积之比等于物质的量之比,等于分子数之比
同温
同体积 同温同体积下,压强之比等于物质的量之比,等于分子数之比
同温同压 同温同压下,密度之比等于摩尔质量之比
同温同压
同体积 同温同压下,体积相同的气体,其质量与摩尔质量成正比
【即学即练】
1.易错辨析
(1)同温同压下,同体积的物质所含的分子数一定相等。( )
提示:同温同压下,同体积的气体所含的分子数一定相等。
(2)同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的原子。( )
提示:同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。
(3)同温同压下,相同体积的氧气和氨气,前者质量小于后者。( )
提示:同温同压下,相同体积的氧气和氨气,前者质量大于后者。
(4)同温同体积下,1 mol氢气与1 mol氧气,它们的压强相同。( )
提示:同温同体积下,气体压强之比等于物质的量之比。
×
×
×
√
2.(2026·龙岩高一月考)很多食品包装袋内填充有氮气或二氧化碳以延长食品的保质期。在相同体积的食品包装袋内分别填充同温、同压的N2和CO2,则其中的N2和CO2具有相同的 (　　)
A.质量　　　　　　 B.原子数
C.密度 D.物质的量
√
【解析】选D。同温、同压、同体积的气体具有相同的分子数,即两者物质的量相同,D正确;质量由物质的量和摩尔质量决定,N2和CO2的摩尔质量不同,质量不同,A错误;原子数取决于分子数和每个分子所含的原子数,N2为双原子分子,CO2为三原子分子,原子数不同,B错误;同温同压下,摩尔质量不同,密度不同,C错误。
3.(2026·聊城高一月考)在同温同压下,甲容器中盛有CH4,乙容器中盛有NH3,若使它们所含的H原子数相等,则两个容器的体积之比是 (　　)
A.1∶1　 B.4∶5　 C.3∶4　 D.17∶16
【解析】选C。每个甲烷分子含H原子数为4,每个氨气分子含H原子数为3,因为同温同压下,容器中甲烷(CH4)气体和氨气(NH3)所含H原子个数相同,则它们的物质的量之比为3∶4,同温同压下,气体的体积之比等于物质的量之比,则甲、乙两容器的体积比为3∶4。
√
03
课堂检测 效果诊断
1.(2026·泉州高一月考)下列是某同学整理的课堂笔记,其中正确的一项是 (　　)
A.1 mol固体或液体的体积主要由微粒间距离决定
B.1 mol气体的体积主要由微粒的大小决定
C.同温同压下,原子数相同的两种气体的体积相同
D.气体微粒间的距离受温度、压强影响大,固体或液体微粒间距受温度、压强影响小
√
【解析】选D。固体或液体的体积主要由微粒大小、微粒数目决定,则
1 mol 固体或液体的体积主要由微粒大小决定,A错误;1 mol气体的体积主要由微粒间距离决定,B错误;原子数相同,分子数不一定相同,其物质的量不一定相同,则同温同压下,体积不一定相同,C错误;影响物质体积的因素有微粒间距离、微粒大小、微粒数目,且气体微粒间的距离受温度、压强影响大,固体或液态微粒间的距离受温度、压强影响小,D正确。
√
3.(2026·北京丰台区高一期中)下列说法中正确的是 (　　)
A.同温同压下,相同体积的任何物质所含分子数一定相等
B.相同温度不同压强的气体摩尔体积:202 kPa>101 kPa
C.同温同压下,等质量的CO和CO2,其体积之比为11∶7
D.常温常压下,22.4 L N2所含分子数为NA
√
4.同温同压下,对于相同体积密闭容器中的四种气体:①Cl2、②CO2、③NH3、④CH4,下列说法错误的是 (　　)
A.气体的质量:①>②>③>④
B.气体的密度:④>③>②>①
C.气体的压强:①=②=③=④
D.所含原子数:④>③>②>①
√
【解析】选B。同温同压下,相同体积的四种气体的物质的量相同。物质的量相同时,气体的质量之比等于其摩尔质量之比,选项A正确;体积相同时,气体的密度之比等于其质量(或摩尔质量)之比,选项B错误;因为在同温同压条件下,所以各气体的压强相同,选项C正确;气体的物质的量相同时,构成气体分子的原子数越多,气体所含原子数越多,选项D正确。

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