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第二节化学计量在实验中的应用—气体摩尔体积
【内容与解析】
本节课要学的内容影响物质体积的因素和气体摩尔体积的概念。指的是物质体积的取决于粒子数目、粒子大小和粒子之间的间距,并引入单位物质的量的气体所占有的体积即摩尔体积的概念。其核心是通过对影响物质体积的因素尤其是气体体积的因素的理解从抽象思维理解阿伏伽德罗定律和气体摩尔体积,理解它关键就是要要理解气体的体积是受温度、压强的影响的,温度越高,体积越大,压强越低,体积越小,当温度和压强相同时,粒子间的间距一定,相同数目的粒子所占体积相同。学生在初中物理已经学过气体体积和温度、压强之间的关系,在前一课时中已学了物质的量,,本节课的内容气体摩尔体积就是在此基础上的发展。由于它气体摩尔体积贯穿整个化学学科,所以在本学科有着关键性的作用,并有联系气体微观粒子和宏观物理量的作用,是本学科化学实验计算部分的核心内容。教学的重点是气体摩尔体积的概念及相关计算,解决重点的关键是要了解气体体积的影响因素以及气体摩尔体积通过物质的量与物质的质量、微粒粒子数建立起来的联系。
【教学目标与解析】
1.教学目标
(1)了解气体、液体和固体体积的影响因素,
(2)了解气体摩尔体积的概念;
(3)掌握气体摩尔体积与物质的量的关系,以及与相关物理量的转换。
2.目标解析
(1)了解气体、液体、固体体积的影响因素;理解阿伏伽德罗定律,就是指要了解决定气体、液体、固体体积的大小的因素分别有粒子数目、粒子大小和粒子间的距离,了解在一定温度和压强下,粒子数目相同的气体具有相同的体积。
(2)了解气体摩尔体积的概念;就是指要了解气体摩尔体积不是一个固定值,了解Vm的影响因素,概念、单位及计算公式。
(3)掌握气体摩尔体积与物质的量的关系,以及与相关物理量的转换。就是指要能应用气体摩尔体积、物质的量、摩尔质量等这些关系进行有关计算。
【问题诊断分析】
在本节课的教学中,学生可能遇到的问题是忽视气体摩尔体积仅限于气体相关的计算,同时认为气体摩尔体积总是22.4L/mol,产生这一问题的原因是易混淆和不理解决定气体体积的因素和决定固体与液体体积的因素有区别,1mol的气体体积取决于粒子间距,而1mol固体或液体体积这个因素是可以忽略的,而气体粒子间距受温度和压强的影响发生改变,体积随之改变,气体摩尔体积也就会发生变化。要解决这一问题就要了解温度和压强两个因素和气体体积大小的关系,其中关键是从学生实际出发,采用贴近学生生活的实例来讲解温度和压强对气体体积的影响。
【教学支持条件分析】
在本节课气体摩尔体积的教学中,准备使用多媒体教学。因为使用多媒体,有利于使用相关图片和数据比较讲解影响物质体积的因素,以及温度和压强对气体体积的关系,使学生更容易理解。
【教学过程】
问题1:通过前一节的学习,我们将宏观质量与微观粒子联系在一起。那么,物质的体积与微观粒子之间存在什么关系呢?
设计意图:培养学生独立思考的能力。
(83—85)根据n=N/NA=m/M和m=ρV推导出N/NAM=ρV
师生活动:
问题2:观察和分析上述表格,你发现1mol固、液、气态物质的体积有什么特点?
设计意图:培养学生的观察和归纳能力。
师生活动:(1)1mol不同的固态或液态物质的体积不同。
(2)在相同状态下1mol气体的体积基本相同。
(3)1mol气体的体积比1mol不同的固态或液态物质的体积大得多。
(4)气体体积的计算给出了一定的条件。
问题3:为什么有上述规律?请你推测,决定固、液、气物质的体积的因素可能有哪些?
设计意图:培养学生的分析推理能力。
师生活动:决定物质体积大小有三个因素:①粒子数目②粒子大小③粒子间距。
例如:通常情况下1mol水体积约为18mL,加热至沸腾1molH2O(g)体积约为3.06×104mL,扩大约1700倍,在这个过程中粒子数目和粒子大小相同,只有粒子之间的间距变大了,所以体积也变大了。
对于气体,只要温度、压强相同,气体分子间的平均距离就相同,所以具有相同数目粒子或相同物质的量的任何气体一定具有相同的体积。在标准状况下1mol任何气体的体积都是22.4L。
问题4:什么是气体摩尔体积?
设计意图:概念的形成。
师生活动:定义:单位物质的量的气体所占的体积较气体摩尔体积。符号:Vm。
表达式:Vm=V/n(V为一定温度和压强下气体的体积,n为气体的物质的量)
单位:L/mol标准状况下,1mol任何气体的气体摩尔体积约为22.4L/mol
问题5:气体摩尔体积一定是22.4L/mol吗?
设计意图:了解Vm不是一个定值。
师生活动:根据表达式Vm=V/n可知,Vm受体积V的变化影响,而对于1mol任何气体来说,决定体积大小的主要因素是粒子间距,而温度和压强的改变粒子间距也会发生改变,所以只有在相同条件下,Vm才是一个定值,并且任何气体的Vm都相等,标况下Vm约为22.4L/mol。标准状况下的气体摩尔体积为22.4L。
问题6:对于气体,物质的量、粒子个数、质量、气体摩尔体积之间有什么联系?
设计意图:巩固概念,建立物理量之间的联系。
师生活动:n=N/NA=m/M=V/Vm
【课堂小结】
1、决定物质体积大小的因素;阿伏伽德罗定律
2、气体摩尔体积的概念。
3、气体摩尔体积和物质的量之间的关系。
【目标检测】
1、物质的量相同的两种气体,在相同条件下,它们必然()
A.具有相同数目的原子B.都占22.4L
C.具有相同数目的分子D.具有相同的摩尔质量
2、下列说法正确的是()
A.2gH2的体积为22.4LB.11.2LO2的质量为16g
C.标准状况下,22.4LH2O含6.02×1023个分子
D.22gCO2与标准状况下11.2L的HCl含有相同数目的分子
3、标准状况下,下列物质所占体积最大的是()
A.98gH2SO4B.6.02×1023个CO2C.44.8LHClD.6gH2
【配餐作业】
A组
1、同温同压下,两种气体的体积如果不同其主要原因是()
A.气体的分子大小不同B.气体分子间的平均距离不同
C.气体的物质的量不同D.气体的性质不同
2、下列叙述正确的是()
A.一定温度压强下,气体体积由其分子的大小决定
B.一定温度压强下,气体体积由其物质的量的多少决定
C.气体摩尔体积是指1mol气体所占有的体积为22.4L
D.不同的气体,若体积不等,则它们所含的分子数一定不等
3、NA表示阿伏伽德罗常数的值,下列说法正确的是()
A.在常温常压下,11.2L氯气含有的分子数为0.5NA
B.在常温常压下,1mol氦气含有的原子数为2NA
C.32g氧气所含原子数目为2NA
D.在同温同压下,相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同
B组
1、在23g某气体中含有3.01×1023个分子,则该气体的摩尔质量为()
A.23g/molB.60g/molC.46g/molD.92g/mol
2、在体积为V升的密闭容器中通入a摩NO和b摩O2.反应后容器内氮原子数和氧原子数之比为()
3、如ag某气体中含有的分子数位b,则cg该气体在标准状况下的体积(L)为()
A22.4b/acNAB22.4ab/cNAC22.4ac/bNAD22.4bc/aNA
C组
1、有以下四种物质:①22g二氧化碳②8g氢气③1.02×1024个氮分子④4℃时18mL水。它们所含分子数最多的是,所含原子数最多的是,质量最大的是,所含电子数最多的是。(填序号)
2、标准状况下,112Ml某气体的质量为0.14g,则其摩尔质量为,相对分子质量为。
3、2molO3和3molO2的质量(填相等、不相等或无法判断);分子数之比为
;含氧原子的数目之比为;在相同条件下气体的体积比为。
教学目标概览:
(一)知识目标
1、进一步巩固气体摩尔体积的概念。
2、掌握阿伏加德罗定律的要点,并学会运用该定律进行简单计算。
(二)能力目标
通过阿伏加德罗定律和有关计算的教学,培养学生分析、推理、归纳、总结的能力。
(三)情感目标
1、通过对问题的讨论,培养学生勇于思考,勇于探索的优秀品质。
2、通过对解题格式的规范要求,培养学生严谨、认真的学习态度,使学生懂得科学的学习方法。
教学重点:气体摩尔体积的计算
教学过程:
[提问]:1、什么叫气体的摩尔体积?
2、标况下气体的摩尔体积为多少?
3、外界条件(T、P)对一定量气体的体积如何影响?
当T、P相同时,任何气体分子间距离是相等的,分子的大小可忽略不计,故所占的体积也相同。
[板书]二、阿佛加德罗定律(建议稍作拓展)
1.定律: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分子。
①使用范围:气体
②四同:同温、同压、若同体积则同分子数
③标况下气体摩尔体积是该定律的特例。
2、推论:①同温、同压下,气体的体积之比=分子数之比=物质的量之比
==
V1n1N1V2n2N2
例:相同物质的量的Fe和Al分别与足量的稀盐酸反应,生成的氢气在相同条件下的体积之比为。
②同温、同压下,气体的密度之比=式量之比
==D
d1M1d2M2
D为相对密度(气体1相对气体2的密度为D)
例:同温、同压下,CO2与CO的密度之比为
H2S和C2H4能否用排空气法收集?
CO2与CO的混合气的密度是相同状况下氢气密度的14.5倍,则混合气体的平均式量为
当同温、同压下,同质量的气体的体积之比=式量的倒数比
当同温、同压下,同体积的气体的质量比=式量比
[讨论]当给蓝球打气时,忽略弹性形变和温度变化,则打入的气体分子数越多时,球内的气体压强是越大还是越小呢?
③同温、同体积,气体的压强之比=分子数之比
判断:
A1LCO2与1LCO气体所含分子数相同。
B2gH2比2gO2在相同条件的体积小。
C标况下,2molH2和O2的混合气的体积约为44.8L
D0.5molH2比0.5molCO所含分子数相等,所占体积相等。
[板书]三、有关气体摩尔体积的计算
气体的体积跟气体的物质的量、气体的质量、密度和气体中的粒子数之间存在的关系为
指导学生看课本例1和例2,例2为标况密度法计算气体的摩尔质量。
[板书]有关式量或摩尔质量的计算。
1,标况密度法:M=d×22.4L·mol-1
2,相对密度法:
==D
d1M1d2M2
[提问]课本P53,例2还有其它方法吗?
M=
[板书]3概念法:m总n总
例:将(NH4)2CO3固体加热,计算在1500C时,所得混合气体的密度是相同条件下氢气密度的倍
4公式法:
M==
m总M1·n1+M2·n2…n总n总
=M1×n1%+M2·n2%+…
=M1×V1%+M2×V2%+…
例:某水煤气中H2和CO的体积分数都是50%,求平均式量,若的质量H2和CO的质量分数都是50%,求平均式量。
[总结]应用气体摩尔体积进行计算时应注意的一些问题
气体摩尔体积在化学计算中具有十分重要的意义。首先,可以通过一定质量的气体在标准状况下所占的体积,计算出气态物质的相对分子质量;其次,可以计算出一定质量的气态物质在标准状况下所占的体积;第三,可以计算化学反应中气态物质的体积。
在利用这一概念进行化学计算时,必须注意下列几个问题:
(1)22.4L是1mol任何气体在标准状况下的体积,因此在非标准状况时不能使用22.4L·mol-1。
(2)只适用于气态物质,对于固态物质和液态物质来讲是不适用的。
(3)气体摩尔体积约为22.4L·mol-1,22.4这个数值专指标准状况而言的。如果温度或压强有所变化,则要根据气体状态方程进行换算。气体状态方程将在物理学中学习。
作业:P542、3、4
一名优秀的教师在每次教学前有自己的事先计划,教师要准备好教案为之后的教学做准备。教案可以保证学生们在上课时能够更好的听课,使教师有一个简单易懂的教学思路。教案的内容要写些什么更好呢?下面的内容是小编为大家整理的气体摩尔体积[第二课时],仅供参考,欢迎大家阅读。
--示例二
第二节气体摩尔体积
第二课时
知识目标:
使学生在理解气体摩尔体积,特别是标准状况下,气体摩尔体积的基础上,掌握有关气体摩尔体积的计算。
能力目标
??通过气体摩尔体积的概念和有关计算的教学,培养学生分析、推理、归纳、总结的能力。
??通过有关气体摩尔体积计算的教学,培养学生的计算能力,并了解学科间相关知识的联系。
情感目标
??通过本节的教学,激发学生的学习兴趣,培养学生的主动参与意识。
??通过教学过程中的设问,引导学生科学的思维方法。
[板书]二、有关气体摩尔体积的计算
[讨论]气体的体积与气体的物质的量、气体的质量和气体中的粒子数目之间的关系:(由学生回答)
[板书]
1.依据:和阿伏加德罗定律及其推论
2.类型
(1)标准状况下气体的体积与气体的物质的量、气体的质量和气体中的粒子数目之间的关系
[投影]例题1:在标准状况下,2.2gCO2的体积是多少?
[讨论]1.由学生分析已知条件,确定解题思路。
2.学生在黑板上或练习本上演算。
[强调]1.解题格式要求规范化。
2.计算过程要求带单位。
[板书](2)气体相对分子质量的计算
[投影]例题2:在标准状况下,测得1.92g某气体的体积为672mL。计算此气体的相对分子质量。
[讨论]分析已知条件首先计算气体的密度:=
然后求出标准状况下22.4L气体的质量,即1mol气体的质量:M=Vm
[学生解题]分析讨论不同的解法。
[投影]例题3:填表
物质
物质的量
体积(标准状况)
分子数
质量
密度
H2
0.5mol
O2
44.8L
CO2
44/22.4g.L-1
N2
28g
Cl2.HCl混合气
3.01×1023
[练习]若不是标准状况下,可以利用阿伏加德罗定律及其推论解题。
某气体对氢气的相对密度为14,求该气体的相对分子质量。
[分析]由于是同温同压,所以式量的比等于密度比。
[板书](3)混合气体
[投影]例题3:已知空气中氮气和氧气的体积比为4:1,求空气的平均相对分子质量。
[分析]已知混合气体的组成,求其相对分子质量,应先求出混合气体的平均摩尔质量。如用n1、n2……表示混合物中各组分的物质的量;M1、M2……表示混合物中各组分的摩尔质量;V1、V2……表示混合物中各组分的体积,则混合气体的平均摩尔质量可由下面的公式求得:
计算的结果是空气的平均相对分子质量为29。这一数值要求学生记住,这样在以后的学习中判断某气体的密度比空气的大还是小,直接把二者的相对分子质量进行比较即可。例如:二氧化碳的式量为4429,密度比空气的大。氢气的式量229,密度比空气的小。CO的式量为28,密度与空气的接近。
[小结]气体摩尔体积概念、公式、单位
标准状况下气体摩尔体积为22.4L/mol。
[课堂检测]
1.在相同的条件下,两种物质的量相同的气体必然()
A.体积均为22.4LB.具有相同的体积
C.是双原子分子D.具有相同的原子数目
2.同温、同压下,H2和He两种气体单质的,如果质量相同,下列说法错误的是()
A.体积比为2:1B.原子个数之比为2:1
C.密度之比为1:2D.质子数之比为1:1
参考答案:1.B2.B、D
[作业]质量监测有关习题
板书设计:
二、有关气体摩尔体积的计算
1.依据:和阿伏加德罗定律及其推论
2.类型
(1)标准状况下气体的体积与气体的物质的量、气体的质量和气体中的粒子数目之间的关系
(2)气体相对分子质量的计算
(3)混合气体
探究活动
摩尔气体常数的测定
定义1 摩理想气体在标准状况下的P0V0/T0值,叫做摩尔体积常数,简称气体常数。符号R
R=(8.3145100.000070)J/(molK)。它的计算式是
原理用已知质量的镁条跟过量的酸反应产生氢气。把这氢气的体积、实验时的温度和压强代入理想气体状态方程(PV=nRT)中,就能算出摩尔气体常数R的值。氢气中混有水蒸气,根据分压定律可求得氢气的分压(p(H2)=p(总)-p(H2O)),不同温度下的p(H2O)值可以查表得到。
操作(1)精确测量镁条的质量
方法一:用分析天平称取一段质量约10mg的表面被打亮的镁条(精确到1mg)。
方法二:取10cm长的镁带,称出质量(精确到0.1g)。剪成长10mm的小段(一般10mm质量不超过10mg),再根据所称镁带质量求得每10mm镁条的质量。
把精确测得质量的镁条用细线系住。
(2)取一只10mL小量筒,配一单孔塞,孔内插入很短一小段细玻管。在量筒里加入2~3mL6mol/L硫酸,然后十分仔细地向筒内缓慢加入纯水,沾在量筒壁上的酸液洗下,使下层为酸,上层为水,尽量不混合,保证加满水时上面20~30mm的水是中性的。
(3)把系有细线的镁条浸如量筒上层的水里,塞上带有玻璃管的橡皮塞,使塞子压住细绳,不让镁条下沉,量筒口的水经导管口外溢。这时量筒中和玻璃导管内不应留有气泡空隙。
(4)用手指按住溢满水的玻璃导管口,倒转量筒,使玻璃导管口浸没在烧杯里的水中,放开手指。这时酸液因密度大而下降,接触到镁带而发生反应,生成的氢气全部倒扣在量筒内,量筒内的液体通过玻璃导管慢慢被挤到烧杯中。
(5)镁条反应完后再静置3~5分钟,使量筒内的温度冷却到室温,扶直量筒,使量筒内水面跟烧杯的液面相平(使内、外压强相同),读出量筒内气体的体积数。由于气体的体积是倒置在量筒之中,实际体积要比读数体积小约0.2mL,所以量筒内实际的氢气体积VH2=体积读数-0.20mL(用10mL的量筒量取)
(6)记录实验时室内温度(t℃)和气压表的读数(p大气)。
计算(1)根据化学方程式和镁条的质量算出生成氢气的物质的量(nH2)
(2)按下列步骤计算氢气在标准状况下的体积。
查表得到室温下水的饱和蒸气压(pH20),用下式计算氢气的分压(pH2)
根据下式
把,T1=273+t,p0=100Kpa,T0=273K代入上式,得到标准状况下氢气的体积是
因此,摩尔体积常数(R)是
文章来源:http://m.jab88.com/j/26231.html
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