第3节物质的量第2课时教学设计【高中化学必修1(新课标)】

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物质的量

第2课时

♦ 教学目标与核心素养

宏观辨识与微观探析：通过对摩尔体积的微观意义的学习， 从微观上理解不同状态的物质的

摩尔体积的影响因素，进而延伸至宏观物理量对摩尔体积的影响， 理解从微观到宏观的辩证

思想。

证据推理与模型认知：利用初中物理知识，联系物质的量的基本概念，建立研究物质的摩尔

体积的基本模型，使学生了解科学的推理过程， 理解微观粒子模型在化学研究中的重要作用。

科学精神与社会责任：利用气体摩尔体积概念的建立过程， 培养学生的科学精神，理解化学

家从微观研究到宏观概念的哲学思想。

♦ 教学重难点

气体摩尔体积的概念和计算。

♦ 教学过程

一、导入新课

【引入】在实验室中有一瓶氢气，我们应该如何得到该气体的物质的量呢？

【设疑】我们在上面的学习中已经知道了两个计算物质的量的公式： n 儿和n 色，

NA M

应用上面的公式能不能计算出氢气的物质的量呢？ （不能，因为既不可能得到氢气的分子数，

也不可能称量出氢气的质量）那么我们能得到氢气的什么物理量呢？ （体积）如果已知氢气

的体积，能否求解氢气的物质的量？

二、讲授新课

【板书】气体摩尔体积：

一、摩尔体积

【投影】气体摩尔体积：

一、摩尔体积

【设疑】根据摩尔质量的定义，同学们觉得摩尔体积的概念是什么？ （单位物质的量的物质

所具有的体积）

【讲解】摩尔体积的符号为 Vm,单位为L/mol ,根据上述定义，我们也能得到公式n —, 2 / 8

Vm代表摩尔体积，即物质的量等于该物质的体积除以其摩尔体积。但是这个公式的应用依 然取决于物质的摩尔体积是否容易得到。那么，怎么才能得到物质的摩尔体积呢？

【设疑】摩尔体积就是每1mol物质的体积，例如，铁的摩尔体积就是指每 ImolFe的体积， 那么ImolFe的体积为多少呢？ （ 1mol铁的质量为56g,其体积可以用质量除以密度得到： 56g+7.874 g • cm-3 =

7.112cm3）

【讲解】根据上述的计算过程，我们可以得到如下的计算摩尔体积的公式 Vm M ,即物

质的摩尔体积等于其摩尔质量与密度的比值。 但是这种计算方法显然不是很方便， 因为物质

的密度并不容易得到，如何才能比较方便的得到物质的摩尔体积呢？

【过渡】如上的研究实际上已经无法比较方便的得到物质的摩尔体积了， 下面我们换一个思

考的方向，从微观粒子入手，研究物质的摩尔体积。

【设疑】宏观上讲，一个物质的摩尔体积就是每 1mol该物质在空间上占据的体积，同学们

能不能从微观上理解，什么是物质的摩尔体积？（微观上讲，物质的摩尔体积就是指 NA个

物质粒子在空间上所能占据的体积）

【板书】气体摩尔体积：

一、摩尔体积：

二、影响物质摩尔体积的因素：

【投影】气体摩尔体积：

一、摩尔体积：

二、影响物质摩尔体积的因素：

【学生活动】摩尔体积就是每 1mol物质的体积，或者说是大约 6.02X 1023个粒子在空间能

占据的体积，这么多的粒子在空间上能占据多大的体积由什么决定呢？请同学们互相交流讨 论一下。

【讲解】通过讨论我们能得到， 从微观上讲物质的摩尔体积的大小， 首先受到粒子堆积方式

的影响：如果是固体或者液体， 其粒子之间的间距很小， 所以影响物质的摩尔体积的因素就 是粒子大小。例如，铁和铜的摩尔体积为什么不一样呢？这是因为铁原子和铜原子的大小不 一样。显然我们不可能再根据粒子的大小来取得到物质的摩尔体积， 所以研究固体和液体的

摩尔体积就没有太大的意义。

【板书】二、影响物质摩尔体积的因素:

(1)固体和液体：粒子的大小

【投影】二、影响物质摩尔体积的因素： 3 / 8

(1)固体和液体：粒子的大小

【讲解】如果是气体，因为其粒子之间的距离远大于粒子的直径， 所以影响气体的摩尔体积

的主要因素就是粒子间距。

【板书】二、影响物质摩尔体积的因素：

(1)固体和液体：粒子的大小

(2)气体：粒子间距

【投影】二、影响物质摩尔体积的因素：

(1)固体和液体：粒子的大小

(2)气体：粒子间距

【设疑】根据初中物理的学习， 气体体积的变化就是因为气体的粒子间距在发生改变， 那么

气体的粒子间距受什么物理量的影响呢？(温度和压强)

【讲解】同温同压下，任何气体粒子的间距是相同的，所以一定具有相同的摩尔体积，即：

V

同温同压下，任何气体一定具有相同的气体摩尔体积。根据 n V^(相同),由于同温同压

下，气体的Vm是一样的，可推出结论：相同的温度和压强下，相同体积的任何气体一定具

有相同的分子数(物质的量)。这就是阿伏加德罗定律。

【板书】三、气体摩尔体积：

1、阿伏加德罗定律：相同温度和相同压强下，相同体积的任何气体一定具有相同

的分子数(物质的量)

【投影】三、气体摩尔体积：

1、阿伏加德罗定律：相同温度和相同压强下，相同体积的任何气体一定具有相同

的分子数(物质的量)

【练习】同温同压下，氢气和氧气的体积比为 2:1,其物质的量的比为

【讲解】根据阿伏加德罗定律，同温同压下，相同体积的任何气体一定具有相同的物质的量，

所以氢气和氧气的体积比为 2:1时，其物质的量之比一定为 2:1。通过这个练习我们可以得

到阿伏加德罗定律的一个重要推论：同温同压下，气体的体积比等于其物质的量的比。

【练习】相同温度和相同压强下， 质量相同的CO和CO2气体，其物质的量的比为， 其体积 比为，其密度比为，含有的氧原子数量比为。

【投影】CO的摩尔质量为28g/mol, CO2的摩尔质量为44g/mol,设两者质量均为 mg,则 CO的物质的量为 m/28 mol , CO2的物质的量为 m/44 mol ,其物质的量的比为 11:7;根据阿 伏加德罗定律的推论，体积比4 / 8

等于物质的量的比， 所以体积比也是11:7;两者质量相同，体

积比为11:7,所以其密度比为体积比的反比，密度比为 7:11;或者，根据 Vm M得到：

当Vm相同时，气体密度与其摩尔质量成正比， 这样同学们就可以理解： 氯气密度大于空气，

氢气密度小于空气。CO和CO2的物质的量的比为11:7,所以含有的氧原子数量比为 1X 11:2

X7=11:14。

【过渡】根据上面的学习，同学们知道： 气体的摩尔体积会受到温度和压强的影响，为了计

算的方便，我们给出一个特定的温度压强下的气体摩尔体积的数据。

【板书】三、气体摩尔体积：

1、阿伏加德罗定律：

2、标准状况下的气体摩尔体积：

【投影】三、气体摩尔体积：

1、阿伏加德罗定律：

2、标准状况下的气体摩尔体积：

【讲解】在不同的温度和压强下，由于粒子间距可能不同，就会导致气体的摩尔体积发生变

化，因此使用气体摩尔体积进行物质的量计算时， 应该注意所处的温度和压强。一般规定0c

和101 kPa的条件为标准状况，在标准状况下，任何气体的摩尔体积都约为 22.4L/mol。

【练习】填写下列空白(气体都处于标准状况)：

(1) 0.1mol O2的体积为L (2) 3.36L的H2其质量为g

(2) 1.12L的CH4中氢元素的质量为g

【投影】填写下列空白(气体都处于标准状况)：

(1) 0.1mol。2的体积为L

1__ V(O2) n(O2) Vm 0.1mol 22.4L ?mol 1 2.24L

(2) 3.36L的H2其质量为g5 / 8

CH4中氢元素的质量为 g

气体摩尔体积:

、摩尔体积 二、影响物质摩尔体积的因素：

(1)固体和液体：粒子的大小

(2)气体：粒子间距

三、气体摩尔体积：

1、阿伏加德罗定律：相同温度和相同压强下，相同体积的任何气体一定具有相同的分子数 (物质的量)

2、标准状况下的气体摩尔体积：

五、达标检测

1 .下列有关气体摩尔体积的描述中正确的是 ( )

A.单位物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积

B.通常状况下的气体摩尔体积约为 22.4 L mol-1

C标准状况下的气体摩尔体积约为 22.4 L

D.标准状况下,1 mol O2的体积约是22.4 L mol-1

答案：A

解析：单位物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积 ,A项正确；标准状况下的气体摩尔

体积名勺为22.4L mol-1,标准状况下，1molO2的体积约是22.4L,B、C、D项错误。

2 .下列说法正确的是 ( )

A.常温常压下，22.4 L CO2中含有NA个CQ分子 V(H2) m(H2) n(H2) M(H2) — " M(H2) Vm 3.36L i -----------------1 2g ?mol 0.3g 22.4L ?mol (3) 1.12L 的

n(CH4) V(CH4)

Vm 1.12L

22.4L?mol 0.05mol H为0.2mol质量为0.2g

三、学习小结

四、板书设计 微观报析粒子大小 轴子大小 6 / 8

B.标准状况下,22.4 L CC4中含有NA个CC4分子

C.22.4 L C2中含有NA个C12分子

D.标准状况下,1.12 L 6和CQ的混合气体中含有 0.1NA个氧原子

答案： D

解析：常温常压下，22.4LCQ的物质的量不是1mol,所含CQ分子数不是NA,A项错误；标准状

况下 ,CCl4 是液体 ,B 项错误 ;没有指出条件是否为标准状况 ,C 项错误 ;标准状况下 ,1.12LCO2 和

1.12LO2均含有0.1molO原子，所以1.12LCO2和O2的混合气体中含有的氧原子数为 0.1NA,D项

正确。

3.下列说法正确的是 ( )

A.32 g O2所占的体积约为 22.4 L

B.22.4 L N2含有阿伏加德罗常数个氮气分子

C在标准状况下,22.4 L水的质量约为18 g

D.22 g二氧化碳与标准状况下 11.2 L HCl含有相同的分子数

答案： D

解析：A、B项没有指明温度和压强，错误;C项,标准状况下水不呈气态，所以22.4L水的物质的 量不是1mol,故其质量不是18g;D项,22gCO2的物质的量为0.5moi,标准状况下11.2LHC1的物 质的量也是0.5mol,两种气体的物质的量相同，所以含有的分子数也相同，选项D符合题意。

4 .在标准斗犬况下，相同质量的下列气体：①C12、②H2、③N2、④CQ、⑤O2,体积由大到小的顺

序是 ( )

A.③②④⑤① B.③②④①⑤

C.①④⑤②③ D.②③⑤④①

答案： D

解析： 同温同压下 ,相同质量的任何气体 ,体积比等于摩尔质量的反比。因此 ,题述气体体积由

大到小的顺序实际上是摩尔质量由小到大的顺序。

5 .NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )

A.273 C、1.01 X 5 0Pa时,1 mol 气体体积小于 22.4 L

B.1 mol H2 的体积为 22.4 L

C.在标准状况下，以任何比例混合的 CO和CQ的混合物22.4 L,所含的分子数为 NA

D.11.2 L氢气所含的原子数为 NA

答案： C