第三節(jié)物質(zhì)的量第2課時氣體摩爾體積物質(zhì)的量濃度自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)合作探究·釋疑解惑課堂小結(jié)課標(biāo)定位1.能說出氣體摩爾體積的含義,能利用標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積進行有關(guān)計算和判斷2.能說出物質(zhì)的量濃度的含義,能利用物質(zhì)的量濃度進行相關(guān)計算3.會分析溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和物質(zhì)的量濃度之間的換算關(guān)系素養(yǎng)闡釋1.從宏觀和微觀相結(jié)合的角度認(rèn)識氣體摩爾體積的含義和應(yīng)用2.基于溶液的組成認(rèn)識物質(zhì)的量濃度的含義,并能通過有關(guān)物質(zhì)的量濃度的計算,體會定量研究在化學(xué)科學(xué)研究中的重要意義

自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)一、氣體摩爾體積1.影響物質(zhì)體積大小的因素結(jié)論:(1)在相同條件下,粒子數(shù)相同的不同固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)的體積不相同;(2)在相同的溫度和壓強下,粒子數(shù)相同的任何氣體的體積都相同。規(guī)律:在相同的溫度和壓強下,相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的粒子。2.氣體摩爾體積(1)單位物質(zhì)的量的氣體所占的體積叫做氣體摩爾體積,符號

Vm,常用單位

L·mol-1。(3)影響因素:溫度和壓強。例如,標(biāo)準(zhǔn)狀況(0℃和101kPa)下,Vm=22.4L·mol-1,而通常狀況(25

℃和101kPa)下,Vm=24.5L·mol-1。二、物質(zhì)的量濃度

【效果自測】

1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。(1)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,任何氣體的摩爾體積都約是22.4L。(

)(2)1molO2所占的體積一定是22.4L。(

)(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1mol水的體積是22.4L。(

)(4)通常狀況下,5.6LN2和O2的混合氣體的物質(zhì)的量小于0.25mol。(

)(5)1molO2的體積是22.4L,O2可能不處于標(biāo)準(zhǔn)狀況。(

)×××√√(6)將20gNaOH溶于1L水中,即得1mol·L-1NaOH溶液。(

)(7)從1L1mol·L-1NaOH溶液中取出20mL溶液,其濃度仍為1mol·L-1。(

)(8)1mol·L-1CaCl2溶液中,Cl-的濃度為0.5mol·L-1。(

)×√×2.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2molH2O和2molCO相比較,其所含分子數(shù)

(填“相等”或“不相等”,下同),所含原子數(shù)

,所占體積

,質(zhì)量

。

答案:相等不相等不相等不相等3.(1)某同學(xué)體檢的血液化驗單中,葡萄糖為5.0mmol·L-1,表示該體檢指標(biāo)的物理量是

。

(2)1mol·L-1H2SO4溶液的含義是

。

(3)實驗室中需要配制2mol·L-1的NaCl溶液250mL,用托盤天平稱取的NaCl質(zhì)量是

。

答案:(1)物質(zhì)的量濃度(2)指1LH2SO4溶液中含有1molH2SO4

(3)29.3g

合作探究·釋疑解惑探究任務(wù)1正確理解氣體摩爾體積問題引領(lǐng)根據(jù)生活經(jīng)驗,我們知道:①50個乒乓球和100個乒乓球分別緊密堆積,后者所占空間大;②50個乒乓球和50個籃球分別緊密堆積,后者所占空間大;③50個乒乓球緊密堆積,50個乒乓球松散堆放,后者所占空間大?？茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn):構(gòu)成物質(zhì)的粒子間的距離如圖所示(平面圖):1.根據(jù)材料分析,物質(zhì)體積大小的影響因素有哪些?提示:影響物質(zhì)體積大小的因素有粒子的數(shù)目、粒子的大小、粒子間的距離。2.根據(jù)材料分析,當(dāng)構(gòu)成物質(zhì)的粒子數(shù)目相同時,固體、液體、氣體的體積分別主要由什么因素決定?提示:當(dāng)構(gòu)成物質(zhì)的粒子數(shù)目相同時,固體、液體的體積主要由粒子的大小決定;氣體的體積主要由粒子間的距離決定。歸納提升1.適用范圍氣體摩爾體積僅適用于氣體,可以是單一氣體,也可以是混合氣體。如0.1molH2與0.2molO2的混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6.72L。2.標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積(1)氣體摩爾體積受溫度和壓強影響。溫度越高,壓強越小,氣體摩爾體積越大。標(biāo)準(zhǔn)狀況下,Vm=22.4L·mol-1,其含義是:在0℃和101kPa的條件下,1mol任何氣體的體積都約為22.4L。(2)計算的一般模式:如圖,先根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積計算出氣體的物質(zhì)的量,然后再進一步計算氣體的摩爾質(zhì)量、分子數(shù)、質(zhì)量、溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度等。(3)在做判斷題時,若題目給出了體積,需要使用Vm=22.4L·mol-1,要做到“兩看”:一看是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況,二看該物質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是否為氣體。若非標(biāo)準(zhǔn)狀況,或標(biāo)準(zhǔn)狀況下該物質(zhì)不是氣體則一般不用22.4L·mol-1進行求解。例如:陳述“標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4L水的物質(zhì)的量為1mol”是錯誤的,因為標(biāo)準(zhǔn)狀況下水不是氣體,這里不能使用Vm=22.4L·mol-1。再如:陳述“通常狀況下,5.6LN2的物質(zhì)的量小于0.25mol”是正確的,這里盡管給出的不是標(biāo)準(zhǔn)狀況,但是可用標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積作比較。轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)狀況下,N2的體積小于5.6L,用Vm=22.4L·mol-1計算出的物質(zhì)的量小于0.25mol。典型例題【例題1】

設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法中正確的是(

)A.在常溫、常壓下,11.2LN2含有的分子數(shù)是0.5NAB.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,18g水所占的體積約是22.4LC.32gO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約是22.4LD.在同溫、同壓下,相同體積的任何氣體所含的原子數(shù)相等答案:C解析:

【變式訓(xùn)練1】

下列說法中正確的是(

)A.1molO2和1molN2所占的體積相同,都約為22.4LB.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,CH4的氣體摩爾體積約為22.4LC.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,18gH2O和58.5gNaCl所占的體積相同D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4LN2和N2O的混合氣體中所含的N原子的物質(zhì)的量為2mol答案:D解析:

討論氣體中原子數(shù)目時要注意氣體分子的組成,如稀有氣體是單原子分子,水分子中含有3個原子。另外,氣體的質(zhì)量或物質(zhì)的量與外界條件(溫度、壓強)無關(guān)。探究任務(wù)2關(guān)于物質(zhì)的量濃度的簡單計算問題引領(lǐng)下面是某位教師體檢化驗單中的部分結(jié)果:報告單中“單位”一欄寫著“mmol·L-1”或“μmol·L-1”,這些單位都是物質(zhì)的量濃度的單位。1.“5.42mmol·L-1”表示什么含義?提示:5.42

mmol·L-1表示1

L血液中含有5.42

mmol血糖。2.與質(zhì)量分?jǐn)?shù)相比,使用物質(zhì)的量濃度具有哪些優(yōu)點?提示:在科學(xué)實驗和生產(chǎn)中,量取液體的體積比稱其質(zhì)量更方便,根據(jù)物質(zhì)的量濃度能快速確定溶質(zhì)的物質(zhì)的量。歸納提升1.已知一定體積的溶液中溶質(zhì)的量,計算物質(zhì)的量濃度(1)已知溶質(zhì)的質(zhì)量。先根據(jù)溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量求出溶質(zhì)的物質(zhì)的量,進而求出溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度。(2)已知溶液中某種粒子的數(shù)目。先求出該粒子的物質(zhì)的量,進而求出該粒子的物質(zhì)的量濃度。若要求溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度,要根據(jù)溶質(zhì)的組成具體計算。例如:0.5LCaCl2溶液中含有6.02×1023個Cl-,則n(Cl-)=1mol,c(Cl-)=2mol·L-1,根據(jù)CaCl2~2Cl-,所以c(CaCl2)=1mol·L-1。2.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,一定體積的氣體溶于水形成的溶液中,計算溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度(1)若已知溶液的體積?？筛鶕?jù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積計算出溶質(zhì)的物質(zhì)的量,進而求出溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度。(2)若已知溶液的密度。則要先分別求出溶質(zhì)的物質(zhì)的量和溶液的體積。溶液的體積可由溶液的質(zhì)量和溶液的密度求出。3.溶液的稀釋與混合守恒定律:同一溶質(zhì)不同濃度的兩溶液相混合,混合前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量和質(zhì)量都保持不變。

c1·V1+c2·V2=c(混)·V(混)。將濃溶液與水混合(即將濃溶液稀釋)可看作是上述情況的一種特例:c(濃)·V(濃)=c(稀)·V(稀)。4.溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系推導(dǎo):設(shè)含溶質(zhì)B(摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1)的溶液體積為1L,溶液的密度為ρg·mL-1,溶質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w,則:溶質(zhì)的質(zhì)量mB=1000mL×ρg·mL-1×w=1000ρwg,典型例題【例題2】

將19.0gMgCl2溶于水配制成100mL溶液。(1)該溶液中MgCl2的物質(zhì)的量濃度為

,溶液中Cl-的物質(zhì)的量濃度為

。

(2)配制0.2mol·L-1的MgCl2溶液250mL,用量筒需量取該溶液的體積為

。

(3)向(2)中溶液中再通入一定量的HCl氣體后,溶液中Cl-的物質(zhì)的量濃度為0.6mol·L-1(假設(shè)溶液體積不變),則溶液中H+的物質(zhì)的量濃度為

,通入HCl氣體的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)為

。

答案:(1)2mol·L-1

4mol·L-1(2)25.0mL(3)0.2mol·L-1

1.12LMgCl2~2Cl-,c(Cl-)=

4

mol·L-1。(2)需量取溶液的體積:(3)根據(jù)電荷守恒定律,c(Cl-)=c(H+)+2c(Mg2+),c(H+)=0.6

mol·L-1-2×0.2

mol·L-1=0.2

mol·L-1,通入HCl的物質(zhì)的量n(HCl)=n(H+)=0.2

mol·L-1×0.250

L=0.05

mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下V(HCl)=0.05

mol×22.4

L·mol-1=1.12

L。(1)若遇到組成稍復(fù)雜的物質(zhì)時,要根據(jù)物質(zhì)的組成關(guān)系或電荷守恒進行求解。如例題中利用組成關(guān)系MgCl2~2Cl-進行計算。(2)應(yīng)用稀釋守恒定律c(濃)·V(濃)=c(稀)·V(稀)時,溶液的體積V不必?fù)Q算為L,只要V(濃)和V(稀)單位相同即可。(3)在列電荷守恒定律的關(guān)系式時,不要遺漏離子所帶電荷數(shù),如例題中的Mg2+?！咀兪接?xùn)練2】

在0.2L由NaCl、MgCl2、CaCl2組成的混合溶液中,部分離子濃度如圖所示?；卮鹣铝袉栴}:(1)該混合液中,NaCl的物質(zhì)的量為

mol,溶質(zhì)MgCl2的質(zhì)量為

g。

(2)該混合液中CaCl2的物質(zhì)的量為

mol,將該混合液加水稀釋至體積為1L,稀釋后溶液中Ca2+的物質(zhì)的量濃度為

mol·L-1。答案:(1)0.2

9.5

(2)0.1

0.1解析:(1)n(NaCl)=1.0

mol·L-1×0.2

L=0.2

mol,n(MgCl2)=0.5

mol·L-1×0.2

L=0.1

mol,m(MgCl2)=0.1

mol×95

g·mol-1=9.5

g。(2)根據(jù)電荷守恒,c(Cl-)=c(Na+)+2c(Mg2+)+2c(Ca2+),3.0

mol·L-1=1.0

mol·L-1+2×0.5

mol·L-1+2×c(Ca2+),c(Ca2+)=0.5

mol·L-1,n(Ca2+)=0.5

mol·L-1×0.2

L=0.1

mol。課堂小結(jié)探究一氣體摩爾體積及有關(guān)計算【問題探究】隨著人們生活水平的提高,家用轎車已成為每個家庭的常用交通工具。汽車尾氣的排放會給環(huán)境帶來一定的影響,汽車尾氣中含有CO、NO、NO2等有毒氣體,因此汽車尾氣是否達標(biāo)是衡量汽車性能的重要指標(biāo)之一。(1)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1000L汽車尾氣的物質(zhì)的量約為多少?實際狀況下排出1000L汽車尾氣的物質(zhì)的量也是這些嗎?實際狀況下排出1

000

L汽車尾氣的溫度高于25

℃,該溫度下的氣體摩爾體積大于22.4

L·mol-1,故物質(zhì)的量小于44.6

mol。(2)與4.6gNO2中氧原子個數(shù)相等的CO氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是多少?提示

4.6

g

NO2中氧原子的物質(zhì)的量為

×2=0.2

mol,因此CO的物質(zhì)的量為0.2

mol,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.2

mol×22.4

L·mol-1=4.48

L。(3)在汽車排氣管中安裝催化轉(zhuǎn)換器,可將CO、NO轉(zhuǎn)化為N2、CO2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO+2CON2+2CO2。反應(yīng)產(chǎn)物中N2和CO2的質(zhì)量之比是多少?物質(zhì)的量之比為多少?體積之比為多少?【深化拓展】標(biāo)準(zhǔn)狀況下,氣體各物理量的計算誤區(qū)警示

(1)在氣體分子個數(shù)、溫度、壓強一定時,氣體體積的大小取決于氣體分子間的平均距離,與分子種類無關(guān)。(2)氣體摩爾體積只適用于氣態(tài)物質(zhì)且與氣體種類無關(guān),只要溫度和壓強一定,氣體摩爾體積就一定。(3)同溫同壓下:任何氣體的摩爾體積Vm都相同,但不一定等于22.4

L·mol-1。(4)不能混淆標(biāo)準(zhǔn)狀況和常溫常壓,兩者壓強相同,但溫度不同。因為溫度升高氣體分子之間的距離變大,所以常溫常壓下的氣體摩爾體積比標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積大。(5)氣體摩爾體積不能理解為體積,體積的單位是L或m3,而氣體摩爾體積的單位是L·mol-1或m3·

mol-1?！舅啬軕?yīng)用】典例1(2021海南三亞高一檢測)下列說法中正確的是(

)A.1molO2和1molN2所占的體積約為22.4LB.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,H2的氣體摩爾體積約為22.4LC.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1molH2和1molH2O所占的體積都約為22.4LD.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4L由N2、N2O組成的混合氣體中所含有的N原子的物質(zhì)的量約為2mol答案

D解析

氣體體積受溫度、壓強影響,A項未指明溫度、壓強;B項氣體摩爾體積單位應(yīng)為L·mol-1;C項標(biāo)準(zhǔn)狀況下,水為非氣態(tài),不適用于氣體摩爾體積;標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4

L混合氣體中分子總物質(zhì)的量為1

mol,N2和N2O每個分子都含有兩個N原子,則混合氣體中所含有的N原子的物質(zhì)的量為2

mol,D正確。變式訓(xùn)練1(1)現(xiàn)有34g某氣體,摩爾質(zhì)量為17g·mol-1,則:①該氣體的物質(zhì)的量為

mol。

②該氣體所含分子數(shù)為

NA。

③該氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

L。

(2)

gH2O中的氧原子數(shù)目與標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LCO2中的氧原子數(shù)目相同。

答案

(1)①2②2③44.8

(2)36解析

(1)該氣體的物質(zhì)的量為

=2

mol,所含分子數(shù)為2NA,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.4

L·mol-1×2

mol=44.8

L。(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4

L

CO2的物質(zhì)的量是1

mol,所含氧原子的物質(zhì)的量是2

mol,故含2

mol氧原子的水的物質(zhì)的量是2

mol,即36

g。探究二阿伏加德羅定律及推論【問題探究】

1.同溫同壓下,1molO2和1molH2所含的分子個數(shù)是否相等?氣體體積是否相等?提示

均相等。同溫同壓下,氣體的物質(zhì)的量之比等于氣體分子個數(shù)之比,也等于氣體體積之比。2.根據(jù)密度的計算公式,推斷同溫同壓下,不同氣體的密度之比與氣體的摩爾質(zhì)量有何關(guān)系。提示

同溫同壓下,氣體的密度之