第三单元　人类对原子结构的认识板书设计及设计说明

第一章

从实验学化学

第二节

化学计量在实验中的应用

第2课时

气体摩尔体积

三维目标

【知识与技能】

1. 理解影响固体、液体、气体体积大小的主要因素。

2. 理解气体摩尔体积的概念，初步学会运用气体摩尔体积等概念进行简单计算。

3. 掌握阿伏加德罗定律及其推论。

【过程与方法】

1. 初步培养学生的分析推理能力和探究意识。

2. 让学生体验发现问题、分析问题、解决问题的探究性学习的过程。

3. 初步学会分析数据、推理演绎、归纳总结的科学学习方法。

【情感态度与价值观】

1. 激发和培养学生积极投入，循序渐进寻求真理的探究意识。

2. 渗透抓住主要矛盾、透过现象看本质、从特殊到一般认识事物规律等哲学思想。

学习重点

气体摩尔体积的理解，阿伏加德罗定律及其推论。

学习难点

气体摩尔体积概念的建立，阿伏加德罗定律及其推论的理解。

教学过程

【课程导入】

在化学反应中经常遇到气体物质，对于气体物质来说，测量体积往往比称量质量更方便。那么气体体积与物质的量以及物质的质量之间有什么关系呢？我们应如何建立气体体积与其物质的量的桥梁呢？而这个桥梁这就是我们这一节课所需要解决的问题——气体摩尔体积。

【板书】气体摩尔体积

（讲述）一、影响物质体积大小的因素

物质的体积与微观粒子间是否存在着一些关系呢？也就是说体积与物质的量之间能否通过一个物理量建立起某种关系呢？让我们带着这个问题，亲自动手寻找一下答案。

【板书】一、影响物质体积大小的因素

（媒体展示）电解水实验视频

（学生活动）阅读教材P13 科学探究，并填空。

1. 实验中的现象：两极均产生气体，其中一极为氢气，另一极为氧气，且二者体积比约为

2﹕1。

氢气

氧气

质量

/ g 0.2 1.6 物质的量

/ mol 0.1 2︰1 0.05 氢气和氧气的物质的量之比

2. 从中你会得出什么结论？

（回答）在相同温度和压强下，1 mol O2和H2的体积相同。

（提问）下表列出了0 ℃、101 kPa(标准状况)时O2和H2

及CO2的密度，请计算出1 mol O2、H2和CO2的体积。从中你又会得出什么结论？

物质

H2

O2

CO2

物质的量

/ mol 1 1 1 质量

/ g 2 32 44 密度/g·L-1

0.089 9 1.429 1.977 体积

/ L 22.4 22.4 22.3 （回答）结论：在标准状况下，1 mol任何气体的体积都约是22.4 L。

（过渡）以上我们讨论了气体的体积与物质的量的关系，那么对于固体或液体来讲是否有相同的关系呢？

（提问）下表列出了20 ℃

时几种固体和液体的密度，请计算出1 mol这几种物质的体积，从中你会得到什么结论？

Fe Al H2O H2SO4

密度

/ g·cm-3

7.86 2.70 0.998 1.83 质量

/ g 56 27 18 98 体积

/ cm3

7.2 10 18 53.6 （回答）结论：在相同条件下，1 mol固体或液体的体积不相同，而且相差很大。

（过渡）为什么在粒子数相同的条件下气体的体积基本相同而固体和液体的体积却差别很大呢？要回答这些问题，我们首先先回答下面的几个问题：一堆排球、一堆篮球，都紧密堆积，哪一堆球所占体积更大？如果球的数目都为一百个呢？如果球和球之间都间隔1米，

在操场上均匀地分布，哪一堆球所占总的体积更大？

（学生回答）思考回答。

【板书】1. 决定物质体积大小的因素有三个：

(1) 物质所含结构微粒数多少；

(2) 微粒间的距离(固态、液态距离小，排列紧密；气态分子间排列疏松)；

(3) 微粒本身的大小(液态时小，气态时大)；

（过渡）请同学们认真阅读教材P14思考决定固体或液体及气体体积的因素是什么？

（学生活动）阅读教材P14并回答。

（讲述）1. 对于固态或液态物质来讲，粒子之间的距离是非常小的，这使的固态或液态的粒子本身的“直径”远远大于粒子之间的距离，所以决定固体或液体的体积大小的主要因素是：(1)粒子数目；(2)粒子的大小。2. 对于气体来讲，分子之间的距离很大，远远大于分子本身的“直径”。所以决定气体体积大小的主要因素是：(1)粒子数目；(2)粒子之间的距离。

若气体分子数目相同，则气体体积的大小主要取决于分子之间的距离。而气体分子间的距离的大小主要受温度和压强的影响。当压强一定时，温度越高，气体分子间的距离越大

，则气体体积越大；当温度一定时，压强越大，气体分子间的距离越小，则气体体积越小。科学实验表明：在相同的温度和相同的压强下，任何气体分子间的平均距离几乎都是相等的。所以在一定条件下气体的体积主要受粒子数目的多少决定的。

【板书】2. 决定固体或液体的体积大小的主要因素：①粒子的数目，

②粒子的大小。

3. 决定气体体积大小的主要因素：①粒子的数目，

②粒子之间的距离。

注意：无数实验事实证明，外界条件相同时，物质的量相同的任何气体都含有相同的体积。这给我们研究气体提供了很大的方便，为此，我们专门引出了气体摩尔体积的概念，这也是我们这节课所要学习的内容。

【板书】气体摩尔体积

二、气体摩尔体积

1. 概念：单位物质的量的任何气体在相同条件下应占有相同的体积。这个体积称为气体摩尔体积。

2. 符号：Vm

3. 定义式：

Vm =V(气体)/n(气体) 4. 单位：升/摩尔（L/mol或L·mol-1）

；米3/摩尔（m3/mol或m3·mol-1）。

注意：我们为了研究方便，通常将温度为0 ℃，压强101 kPa时的状况称为标准状态，根

据大量实验事实证明，在标准状况下，1 mol任何气体的体积都约是22.4 L。

5. 气体在标准状况下的摩尔体积约是22.4 L。

6. 注意事项：

①

条件：是在标准状况（0℃、101 kPa）下。

②

研究对象：任何气体，可以是单一气体也可以是混合气体；

③

物质的量：1mol。

④

所占体积：约为22.4 L。

（提问）同温同压下，如果气体的体积相同则气体的物质的量是否也相同呢?所含的分子

数呢? （讲述）因为气体分子间的平均距离随着温度、压强的变化而改变，各种气体在一定的温度和压强下，分子间的平均距离是相等的。所以，同温同压下，相同体积的气体的物质的量相等。所含的分子个数也相等。这一结论最早是由意大利科学家阿伏加德罗发现的，并被许多的科学实验所证实，成为定律，叫阿伏加德罗定律。

【板书】三、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分子。

（讲述）对这一定律的理解一定要明确适用范围为气体。在定律中有四同：“同温”、“同压”、“同体积”、“同分子数目”，三同就可定为一同。

若气体分子间的距离相同(即在同温同压下)，则气体的体积大小主要取决于气体分子数目的多少(或物质的量的大小)。气体的分子数越多，气体的体积就越大。

在同温同压下，气体的体积之比与气体的分子数（或物质的量）之比成正比。

——阿伏加德罗定律的推论之一。

如：在同温同压下，A、B两种气体

【板书】四、阿伏加德罗定律推论

在同温、同压下，任何气体的体积之比与气体的分子数（或物质的量）之比成正比。

即：

（讲述）阿伏加德罗定律还有很多推论，请同学们结合气体状态方程pV ＝

nRT(p代表压强；V代表体积；n代表物质的量；R是常数；T代表温度)课后推导下列关系式：

1. 在同温、同压下，任何气体的密度之比与气体的摩尔质量（或相对分子质量）之比成

正比: ρ(A)=M(A)

ρ(B)M(B)2. 在同温、同体积下，任何气体的压强之比与气体的分子数（或物质的量）之比成正比。

板书设计

气体摩尔体积

一、影响物质体积大小的因素

1. 决定物质体积大小的因素有三个：

(1) 物质所含结构微粒数多少；

(2) 微粒间的距离(固态、液态距离小，排列紧密；气态分子间排列疏松)；

(3) 微粒本身的大小(液态时小，气态时大)。

2. 决定固体或液体的体积大小的主要因素：①粒子的数目，

②粒子的大小。

3. 决定气体体积大小的主要因素：①粒子的数目，

②粒子之间的距离。

二、气体摩尔体积

1. 概念：单位物质的量的任何气体在相同条件下应占有相同的体积。这个体积称为气体摩尔体积。

2. 符号：Vm

3. 定义式：

Vm =V(气体)/n(气体) 4. 单位：升/摩尔（L/mol或L·mol-1）

；米3/摩尔（m3/mol或m3·mol-1）。

5. 气体在标准状况下的摩尔体积约是22.4 L。

6. 注意事项：

①

条件：是在标准状况（0℃、101 kPa）下。

②

研究对象：任何气体，可以是单一气体也可以是混合气体。

③

物质的量：1mol。

④

所占体积：约为22.4 L。

三、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分子。

对这一定律的理解一定要明确适用范围为气体。在定律中有四同：“同温”、“同压”、“同体积”、“同分子数目”，三同就可定为一同。

若气体分子间的距离相同(即在同温同压下)，则气体的体积大小主要取决于气体分子数目的多少(或物质的量的大小)。气体的分子数越多，气体的体积就越大。

在同温同压下，气体的体积之比与气体的分子数（或物质的量）之比成正比。

——阿伏加德罗定律的推论之一。

四、阿伏加德罗定律推论

在同温、同压下，任何气体的体积之比与气体的分子数（或物质的量）之比成正比。

即：

1. 在同温、同压下，任何气体的密度之比与气体的摩尔质量（或相对分子质量）之比成

正比: ρ(A)=M(A)

ρ(B)M(B)2. 在同温、同体积下，任何气体的压强之比与气体的分子数（或物质的量）之比成正比。

课堂小结

注意：我们为了研究方便，通常将温度为0 ℃，压强101 kPa时的状况称为标准状态，根据大量实验事实证明，在标准状况下，1 mol任何气体的体积都约是22.4 L。

当堂检测

1. 判断正误。

(1) 4 L气体所含分子数一定大于11.2 L气体所含的分子数。

【答案】错误，未指明气体体积是否在相同条件下测定。

(2) 任何条件下，气体的摩尔体积都是22.4 L。

【答案】错误，只在标况下。

(3) 只有在标准状况下，气体的摩尔体积才能是22.4 L。

【答案】错误，不一定。

2. 100 ℃，101 kPa下，1.5 mol空气所占体积为__________。标准状况下，1.5 mol空气所占体积为__________。

【答案】(1.5Vm) L

33.6 L

【解析】100 ℃，101 kPa下，Vm有固定的数值，但不知道具体是多少，因此只能用代数

式表示：V = (1.5Vm) L；标准状况下，Vm = 22.4 L·mol-1，n = 1.5 mol，则V = Vm ×

n =

22.4 L·mol-1× 1.5 mol = 33.6 L。

3. 标准状况下，5.6 L NH3的物质的量为_________mol。标准状况下，5.4 L H2O的物质的量为_________mol。

【答案】0.25 mol

300 mol 【解析】标准状况下，Vm = 22.4 L·mol-1，V = 5.6 L，则n = V / Vm = 5.6 L / 22.4 L·mol-1

= 0.25 mol；标准状况下，H2O的状态为液体，因此不能用Vm计算，只能用n = m / M

计算，此时ρ = 1 g·cm-3，V = 5.4 L = 5 400 cm3，则m

= ρV = 5 400 g ，H2O的式量(相对分子质量)为18，那么M = 18 g·mol-1，则n = m / M = 5 400 g/ 18 g·mol-1 = 300 mol。

4. 同温同压下，相等质量的NH3和CO2相比，体积较大的是________________________。

同温同压下，相等体积的NH3和CO2相比，物质的量大小关系是___________________。

【答案】NH3

相等

【解析】由公式MpV = mRT

可知：同T、同p、同m时，气体的M和V成反比，而NH3的M比CO2的M小，所以，NH3的体积较大。或者因为n(NH3) = m / 17 mol，n(CO2) =

m/44 mol，

即n(NH3) > n(CO2) ,所以此时NH3的体积较大。

由pV = nRT

可知：同T、同p时，气体的n和V成正比。因此，同温同压下，两者体积相等，所以物质的量也相等。