2017-2018学年高中化学专题1化学家眼中的物质世界第一单元丰富多彩的化学物质第2课时物质的聚集状态教学案苏教版必修1

第三课时　物质的聚集状态 —————————————————————————————————————— [课标要求] 1．了解不同状态下物质的结构与性质。 2．理解气体摩尔体积的概念。 3．掌握有关气体摩尔体积的计算。 4．理解阿伏加德罗定律及其推论。 　1．决定物质体积大小的因素有微粒的数目、微粒的大小及微粒间的距离。 其中，气体微粒间的距离远大于微粒本身的大小。 2．单位物质的量的气体所占的体积称为气体摩尔体积，用Vm 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示，在0 ℃和 101 kPa条件下，即标准状况下，Vm＝22.4 L·mol－1。 3．V、Vm、n之间的关系：V＝n·Vm。 4．阿伏加德罗定律是指在温度、压强一定时，任何具有相同微粒数的气体 都具有相同的体积。 1．物质的聚集状态 (1)宏观物质的聚集状态，如：气态、液态、固态，固态可分为晶体(如氯化钠、纯碱等)和非晶态物质(如石蜡、玻璃等)。 (2)从微观上考察，物质是原子、分子或离子的聚集体。 2．决定物质体积的因素 在温度和压强一定时，决定物质体积大小的因素：微粒的数目、微粒的大小、微粒之间的距离。 1．某校化学兴趣小组的同学为探究不同状态下物质的结构与性质，通过查阅资料，得到下表中的相关数据。(说明：固体、液体密度均为293 K时的测定值，气体密度为1.0×105 Pa、273 K时的测定值) 根据以下数据，计算1 mol这些物质的体积，并将计算结果填入表中。 物质 密度 1 mol物质的体积 Al 26.98 2.70 g·cm－3 ①________ Fe 55.85 7.86 g·cm－3 ②________ H2O 18.02 0.998 g·cm－3 ③________ C2H5OH 46.07 0.789 g·cm－3 ④________ H2 2.016 0.089 9 g·L－1 ⑤________ N2 28.02 1.25 g·L－1 ⑥________ CO 28.01 1.25 g·L－1 ⑦________ 提示：①10.0 cm3　②7.10 cm3　③18.1 cm3　 ④58.4 cm3　⑤22.4 L　⑥22.4 L　⑦22.4 L 2．结合影响物质体积大小的因素 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，一定温度和压强下，为何1 mol不同气体体积大致相同？ 提示： (1) (2)当温度、压强一定时，气体中微粒间的距离近似相等，故在温度、压强一定时，任何具有相同微粒数的气体都具有大致相同的体积。 1．1 mol任何物质中的微粒数目都是相同的，即约为6.02×1023。因此，1 mol物质的体积大小主要取决于构成物质的微粒的大小和微粒之间的距离。 2．固态或液态物质中微粒之间的距离是非常小的，1 mol固态或液态物质的体积主要取决于微粒的大小，不同的固态或液态物质中微粒的大小不同，因此，1 mol不同的固态或液态物质的体积是不同的。 3．对于气体来说，微粒之间的距离远大于微粒本身的直径，1 mol气体的体积主要取决于微粒之间的距离。而气体分子之间的距离受温度和压强等外界条件影响，在同温同压下，任何气体微粒之间的距离可以看成是相等的，因此1 mol任何气体都具有相同的体积。 4．等物质的量的固体或液体的体积无规律；同温同压等物质的量的气体的体积基本相同。 1．下列四种因素：①温度和压强、②所含微粒数、③微粒本身大小、④微粒间的距离，其中对气态物质体积有显著影响的是(　　) A．②③④　　　　　　　 　B．②④ C．①③④ D．①②④ 解析：选D　气态物质微粒之间的距离要比微粒本身的直径大很多倍，故微粒本身的大小对气态物质体积无显著影响。 2．同温同压下，两种气体的体积如果不同，请你推测其主要原因是(　　) A．气体分子的大小不同 B．气体分子的物质的量不同 C．气体分子的化学性质不同 D．气体分子间的距离不同 解析：选B　气体的体积取决于分子间的距离和气体分子的数目(气体分子的数目与气体的物质的量成正比)，而不是气体分子本身的大小。当温度和压强确定后，气体分子间的距离就确定了，所以此时气体体积的大小只决定于气体的物质的量，气体体积不同，说明气体的物质的量不同。 1．概念：单位物质的量的气体所占的体积，符号Vm。 2．单位：L·mol－1或m3·mol－1。 3．标准状况下，气体摩尔体积约为22.4_L·mol－1。 4．计算：气体的物质的量(n)、体积(V)与气体摩尔体积(Vm)之间的关系V＝n·Vm。 [特别提醒] (1)气体摩尔体积只适用于气体，非气体不研究摩尔体积，要注意物质的状态。 (2)标准状况下气体摩尔体积一定是Vm＝22.4 L·mol－1，非标准状况下的气体不一定等于22.4 L·mol－1。 (3)22.4 只是个约数，不是准确值。 1．标准状况下，1 mol任何物质的体积都约是22.4 L吗？ 提示：不是。物质的状态有气体、固体或液体，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．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下？ 提示：不能。标准状况下，1 mol气体的体积均约为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。 3．气体摩尔体积适用范围是气体，是否必须为纯净气体？ 提示：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，但是以混合气体中气体之间不发生化学反应为前提。如标准状况下0.2 mol H2和0.8 mol O2的混合气体约为22.4 L。 1．气体摩尔体积的适用条件 (1)标准状况(0 ℃、1.01×105 Pa)。 (2)物质在标准状况下为气体，若不是气体或非标准状况均不能用22.4 L·mol－1进行计算。 (3)气体可以是单一气体也可以是混合气体。 2．标准状况下，气体摩尔体积的相关计算 ①气体的物质的量n＝ ②气体的密度ρ＝ ③气体的分子数N＝n·NA＝ ④气体的质量m＝n·M＝ 1．下列说法正确的是(　　) A．1 mol H2的体积约为22.4 L B．标准状况下，1 mol H2O占有的体积为22.4 L C．标准状况下，任何气体的气体摩尔体积约为22.4 L·mol－1 D．只要不是标准状况，1 mol气体的体积就不是22.4 L 解析：选C　使用气体摩尔体积一定要看清条件，在标准状况下，1 mol任何气体的体积都约为22.4 L，A项错误，C项正确；在标准状况下，H2O的状态不是气态，不能使用22.4 L·mol－1作判断，B项错误；在非标准状况下，1 mol气体的体积可能是22.4 L，也可能不是22.4 L，D项错误。 2．下列说法正确的是(　　) ①标准状况下，6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L；②0.5 mol H2所占体积为11.2 L；③标准状况下，1 mol酒精的体积为22.4 L；④标准状况下，28 g CO与N2的混合气体的体积约为22.4 L；⑤各种气体的气体摩尔体积都约为22.4 L·mol－1；⑥标准状况下，体积相同的气体所含的分子数相同 A．①③⑤　　　　　　　　　 　B．④⑥ C．③④⑥ D．①④⑥ 解析：选B　①中6.02×1023个分子在标准状况下所占体积不一定是22.4 L，因为这1 mol分子不一定是气体；②中没有指明气体所处状况，因此，0.5 mol H2的体积不一定是11.2 L；③中的酒精在标准状况下不是气体，错误；④中是混合气体，N2和CO的摩尔质量相等，二者以任意比例混合，其摩尔质量数值不变，28 g N2与CO的混合气体在标准状况下体积约为22.4 L；气体摩尔体积在标准状况下才是22.4 L·mol－1，故⑤错。 3．某气态氧化物的化学式为R2O3，在标准状况下7.6 g该氧化物的体积是2 240 mL，则此氧化物的摩尔质量是________，R的相对原子质量是________。 解析：由m＝n·M得M＝ 答案：76 g·mol－1　14 4．14 g Fe与足量稀盐酸混合充分反应，消耗HCl的质量是多少？生成FeCl2的物质的量为多少？标准状况下最多可以收集到气体的体积为多少？ 解析：Fe ＋ 2HCl===FeCl2　＋　H2↑ 　 　56 g　2×36.5 g 1 mol　　　22.4 L 　 　14 g　m(HCl)　n(FeCl2)　 V(H2) m(HCl)＝ n(FeCl2)＝ V(H2)＝ 答案：消耗18.25 g HCl，生成0.25 mol FeCl2，最多可收集到5.6 L H2 [方法技巧] 根据化学方程式进行计算时，只要注意化学计量数，并使上下(同一物质)单位相同，左右(两种物质)量相对应，都可以列出比例式，直接求解，如： 　 　　 Zn ＋ H2SO4(稀)===ZnSO4 ＋ H2↑ 微粒数　　 1　 　 1　　　　 　 1　　　 　1 质量 65 g 98 g 161 g 2 g 物质的量 1 mol 1 mol 1 mol 1 mol 1．阿伏加德罗定律——“三同定一同” 在相同温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。 2．阿伏加德罗定律的推论 相同条件 结论 公式 语言叙述 T、p相同 同温、同压下，气体的体积与物质的量成正比 T、V相同 温度、体积相同的气体，压强与物质的量成正比 n、T相同 物质的量相等、温度相同的气体，其压强与体积成反比 T、p 相同 同温、同压下，气体的密度与其摩尔质量成正比 T、p、V 相同 同温、同压下，体积相同的气体， 其摩尔质量与质量成正比 1．下列叙述正确的是(　　) A．同温同压下，相同体积的物质，其物质的量必然相等 B．任何条件下，等物质的量的氧气和一氧化碳所含的分子数必然相等 C．1 L一氧化碳气体一定比1 L氧气的质量小 D．同温同压下，等体积的物质所含的分子数一定相等 解析：选B　只有气体物质才符合阿伏加德罗定律——在同温同压下，具有相同体积的气体的物质的量相等。具有相同物质的量的两种由分子构成的物质具有相同的分子数。因温度、压强不能确定，故1 L CO和1 L O2的物质的量大小也不能确定，即二者的质量大小无法比较。 2．标准状况下，两个容积相等的贮气瓶，一个装有O2，另一个装有CH4，则两瓶气体具有相同的(　　) A．质量　　　　　　　　 　B．原子总数 C．密度 D．分子数 解析：选D　两瓶内的气体具有同温同压同体积的关系，由阿伏加德罗定律可知，两瓶内气体的分子数相同，即物质的量相等。又由于O2的摩尔质量与CH4的摩尔质量不同，故两者的质量和密度不相等。O2与CH4分子内原子数目不等，故等物质的量的O2和CH4所含原子总数不同。 [方法技巧] 使用阿伏加德罗定律的三个易错点 易错点一　适用范围：任何气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。 易错点二　定律中的同温同压，不一定指在标准状况下；气体摩尔体积为22.4 L·mol－1只是一种特殊情况。 易错点三　定律中包含四同(同温、同压、同体积、同物质的量)，只要其中有任意三个相同，则必有第四个相同，即“三同定一同”；若只有两个相同，则另外两个必定成比例，即“二同定比例”。 [三级训练·节节过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．相同物质的量的各固体或液体的体积并不相同，其主要原因是(　　) A．粒子大小不同　　 　B．粒子质量不同 C．粒子间距离不同 D．粒子的状态不同 解析：选A　决定固体或液体体积的主要因素是微粒的数目和微粒的大小。 2．下列说法正确的是(　　) A．标准状况下，22.4 L任何气体都约含有6.02×1023个分子 B．含1 mol氦原子的氦气在标准状况下的体积约为11.2 L C．常温常压下，11.2 L Cl2含有的分子数为0.5NA D．标准状况下，11.2 L蔗糖含有的分子数为0.5NA 解析：选A　使用气体摩尔体积时一定要看清条件，在标准状况下，1 mol任何气体的体积都约为22.4 L，A项正确；B项中，氦气为单原子分子，1 mol体积应为22.4 L；C项不是标准状况；D项，在标准状况下，蔗糖的状态不是气体。 3．下列说法正确的是(　　) A．常温常压下，22.4 L CO2中含有NA个CO2分子 B．标准状况下，4.48 L CO含有0.2NA个原子 C．22.4 L Cl2中含有NA个Cl2分子 D．标准状况下，1.12 L O2和1.12 L CO2均含0.1NA个氧原子 解析：选D　A项，常温常压下，22.4 L CO2的物质的量不是1 mol；B项，因CO为双原子分子应含有0.4NA个原子；C项未指明标准状况；D项，标准状况下，1.12 L气体物质的量为0.05 mol，一分子O2和CO2中均含2个氧原子，则氧原子的个数均为0.1NA。 4．在标准状况下，4 g H2、11.2 L O2、1 mol H2O中，所含分子数最多的是________，含原子数最多的是__________，质量最大的是________，体积最小的是________。 解析： H2 O2 H2O 物质的量 2 mol 0.5 mol 1 mol 分子数 2NA 0.5NA NA 原子数 4NA NA 3NA 质量 4 g 16 g 18 g 体积 44.8 L 11.2 L (液体) 答案：H2　H2　H2O　H2O 1．下列有关气体体积的叙述中，正确的是(　　) A．一定温度和压强下，各种气态物质的体积的大小，由构成气体的分子大小决定 B．一定温度和压强下，各种气态物质的体积的大小，由构成气体的分子数决定 C．不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数也不同 D．气体摩尔体积是指1 mol任何气体所占的体积约为22.4 L 解析：选B　在一定的温度、压强下，气体的体积取决于微粒数目的多少，A错误，B正确；若状态不同，气体的体积大小和分子数多少不能判断，C错误；标准状况下的气体摩尔体积是22.4 L·mol－1，若不在标准状况下，1 mol气体所占的体积可能不是22.4 L，D错误。 2．常温常压下，用等质量的CH4、CO2、O2、SO2分别吹出四个气球，其中气体为CH4的是(　　) 解析：选D　等质量时，摩尔质量最小的CH4的物质的量最大，同温同压下气体体积最大。 3．下列说法正确的是(　　) A．1 mol CO和1 mol N2所含分子数相等，质量相等，它们所占的体积也相等 B．22.4 L H2和71 g Cl2恰好反应生成2 mol HCl C．非标准状况下，1 mol任何气体的体积一定不是22.4 L D．1 mol HCl在标准状况下的体积约是22.4 L 解析：选D　A项中，分子数、质量相等，但是没有指明是同温、同压条件下，气体的体积不一定相等；B项中，22.4 L H2不一定是1 mol，所以不一定恰好反应；C项中，非标准状况下，1 mol气体的体积可能是22.4 L；D项中，HCl在标准状况下体积约为22.4 L，正确。 4．下列说法中，正确的是(　　) A．1 mol O2和1 mol N2所占的体积都约为22.4 L B．H2的气体摩尔体积约为22.4 L C．在标准状况下，1 mol H2和1 mol NaCl所占的体积都约为22.4 L D．在标准状况下，22.4 L由N2、N2O组成的混合气体中所含有的N的物质的量为2 mol 解析：选D　A项没有指明条件，无法判断；B项，气体摩尔体积的单位应是L·mol－1；C项，标准状况下，NaCl不是气态，它的体积远小于22.4 L；D项，标准状况下，22.4 L由N2、N2O组成的混合气体的物质的量为1 mol，又因为每个分子中都含有2个氮原子，因此所含有的N的物质的量为2 mol。 5．下列说法正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值)(　　) A．在常温常压下，11.2 L N2含有的分子数为NA B．标准状况下，4 g H2所占的体积约是22.4 L C．32 g O2在标准状况下所占的体积约为22.4 L D．在同温同压下，相同体积的任何气体单质所含的原子数相同 解析：选C　A项为非标准状况下的体积，11.2 L N2含有的分子数小于NA；B中，4 g H2在标准状况下体积为44.8 L；D项中气体所含分子数相同，但原子数不一定相同。 6．在标准状况下，某气体密度为1.25 g·L－1，则该气体的相对分子质量为(　　) A．12.5　　　　　　　　 　B．14 C．28 D．30 解析：选C　相对分子质量数值上等于其摩尔质量，摩尔质量等于1 mol该气体的质量，1 mol气体体积此时为Vm＝22.4 L·mol－1，M＝1.25 g·L－1×22.4 L·mol－1＝28 g·mol－1，所以Mr＝28。 7．同温同压下，下列有关比较等质量的二氧化硫气体和二氧化碳气体的叙述中正确的是(　　) A．密度比为16∶11 B．密度比为11∶16 C．体积比为1∶1 D．体积比为16∶11 解析：选A　SO2与CO2的体积比等于其物质的量之比，等质量时，物质的量之比等于其摩尔质量的反比，即为相对分子质量的反比：44∶64＝11∶16，同温同压下，密度比为相对分子质量之比：64∶44＝16∶11。 8．标准状况下，同质量的气体A和B，已知B的体积大于A，则它们的摩尔质量的关系是(　　) A．MA＝MB B．MA>MB C．MAMB。 9．某气体由双原子分子构成，它的摩尔质量为M g·mol－1，该气体有m g，阿伏加德罗常数的值用NA表示，则： (1)该气体的物质的量为________mol； (2)该气体在标准状况下的体积为________L； (3)该气体所含原子总数为________个。 答案：(1) 10．(1)质量之比为16∶7∶6的三种气体SO2、CO、NO，其分子数之比为________；氧原子数之比为________；相同条件下的体积之比为________。 (2)标准状况下，1.7 g NH3的体积为________L，它与标准状况下________L H2S含有相同数目的H。 (3)某气态氧化物的化学式为RO2。标准状况下，1.28 g该氧化物的体积为448 mL，则该氧化物的摩尔质量为________，R的相对原子质量为__________。 解析：(1)三种气体的质量之比为16∶7∶6，其物质的量之比为 答案：(1)5∶5∶4　10∶5∶4　5∶5∶4 (2)2.24　3.36 (3)64 g·mol－1　32 1．下列叙述正确的是(　　) A．1 mol任何气体的体积都约为22.4 L B．1 mol任何物质在标准状况下所占的体积都约是22.4 L C．标准状况下，1 mol O2所占的体积约是22.4 L D．标准状况下，22.4 L气体的物质的量不一定是1 mol 解析：选C　A项中未指明气体所处状况，不能判断；B项未指明物质的状态，不能判断；C项中1 mol O2在标准状况下的体积约为22.4 L；D项，标准状况下22.4 L气体的物质的量为1 mol。 2．在标准状况下，下列物质占体积最大的是(　　) A．98 g H2SO4 B．6.02×1023个N2分子 C．44.8 L HCl D．6 g H2 解析：选D　A为1 mol H2SO4，B为1 mol N2，C为2 mol HCl，D为3 mol H2，在标准状况下1 mol H2SO4的体积远远小于1 mol气体的体积，而对于相同状况下的气体，其物质的量越大，所占体积越大。 3．在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体，当这两个容器内温度和气体密度相等时，下列说法正确的是(　　) A．两种气体的压强相等 B．O2比O3的质量小 C．两种气体的分子数目相等 D．两种气体的氧原子数目相等 解析：选D　根据题意，等体积、等密度，两者等质量，B项错误；等质量的O2和O3的物质的量不相等，则压强和分子数不相等，A、C两项错误；O2和O3都是由氧原子构成的，等质量的O2和O3原子数相等，D项正确。 4．设阿伏加德罗常数的数值为NA，标准状况下m g O2和N2的混合气体含有b个分子，则n g该混合气体在相同状况下所占的体积应是(　　) A. C. 解析：选A　设O2与N2的平均摩尔质量为M，由题意得m/M×NA＝b，M＝mNA/b，n g该混合气体的物质的量为n/M＝nb/mNA，在标准状况下的体积为22.4 nb/mNA(L)。 5．同温同压下，具有相同体积的任何气体中含有的分子数相同。在一定温度和压强下，10体积气体A2跟30体积气体B2化合生成20体积某气体C，则气体C的化学式为(　　) A．AB B．A2B C．AB3 D．AB2 解析：选C　根据阿伏加德罗定律，A2、B2、C三种气体在该反应中的物质的量之比是1∶3∶2。假设反应前1 mol A2(含2 mol A)、3 mol B2(含6 mol B)，反应后生成2 mol C(总共含有2 mol A和6 mol B)，那么根据质量守恒定律，1 mol C中含有1 mol A和3 mol B，即1个C分子中含有1个A原子和3个B原子，C的化学式即是AB3。 6．在同温同压下，某集气瓶充满O2时为116 g，充满CO2时为122 g，充满气体A时为114 g，则A的相对分子质量为(　　) A．44 B．32 C．28 D．17 解析：选C　设空瓶质量为m。据同温同压下相同体积的气体具有相同的物质的量，得 得m＝100 g，MA＝28 g·mol－1。 7．下列关于a g H2和b g He的说法正确的是(　　) A．同温同压下，H2和He的体积比是a∶2b B．同温同压下，若a＝b，则H2与He的物质的量之比是1∶1 C．体积相同时，He的质量一定大于H2的质量 D．同温同压下，若二者的物质的量相等，其体积也相等 解析：选D　n(H2)＝a/2 mol，n(He)＝b/4 mol，同温同压下，V(H2)∶V(He)＝n(H2)∶n(He)＝2a∶b，A项错误；若a＝b，n(H2)∶n(He)＝2∶1，B项错误；C项中，此时的温度和压强没有确定，不能比较；根据阿伏加德罗定律，D项正确。 8．在两个密闭容器中，分别充有质量相同的甲、乙两种气体，若两容器的温度和压强均相同，且甲的密度大于乙的密度，则下列说法正确的是(　　) A．甲的分子数比乙的分子数多 B．甲的物质的量比乙的物质的量少 C．甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小 D．甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小 解析：选B　根据阿伏加德罗定律可知同温同压下气体的密度之比等于摩尔质量之比，即 9．对一定量气体体积的探究。 (1)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 °C,101 kPa 22.4 O2 0 °C,101 kPa 22.4 CO 0 °C,101 kPa 22.4 H2 0 °C,202 kPa 11.2 CO2 0 °C,202 kPa 11.2 N2 273 °C,202 kPa 22.4 NH3 273 °C,202 kPa 22.4 (2)从上表分析得出的结论： ①1 mol任何气体，在标准状况下的体积都约为______。 ②1 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。 (3)理论依据：相同条件下，1 mol任何气体的体积几乎相等，原因是：①________________________________________________________________________， ②________________________________________________________________________。 (4)应用：在标准状况下，4 g O2的体积为多少升？(写出计算过程) 解析：(2)从(1)的数据可以看出，1 mol任何气体在标准状况下的体积都约为22.4 L；1 mol不同的气体，在不同的条件下，体积不一定相同。(3)因为在相同的温度和压强下，任何气体分子间距离几乎相同，所以1 mol任何气体的体积几乎相等。(4)4 g O2的物质的量n(O2)＝ 答案：(2)①22.4 L　②不一定 (3)①气体分子数目相等　②相同条件下，气体分子间距离几乎相等 (4)V(O2)＝n·Vm＝ 10．CO和CO2的混合气体18 g，完全燃烧后测得CO2体积为11.2 L(标准状况)，则： (1)混合气体中CO的质量是________g; (2)混合气体中CO2在标准状况下的体积是________L； (3)混合气体在标准状况下的密度是________g·L－1。 解析：n(CO2)＝ 解得： m(CO)＝0.25 mol×28 g·mol－1＝7 g， V(CO2)＝0.25 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L。 ρ(混)＝ 答案：(1)7　(2)5.6　(3)1.6