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44>29，密度比空气的大。氢气的式量2<29，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22.4L B.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 ：1 B.原子个数之比为2 ：1
C.密度之比为1 ：2 D.质子数之比为1 ：1
参考答案：1. B 2. 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=(8.314510 0.000070)J/(mol••••K)。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10 mL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
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
= =
V1 n1 N1
V2 n2 N2
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
d1 M1
d2 M2
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：
A 1LCO2与1LCO气体所含分子数相同。
B 2 g H2比2g O2在相同条件的体积小。
C 标况下，2 mol H2和 O2的混合气的体积约为44.8L
D 0.5mol H2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
d1 M1
d2 M2
[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)22.4 L是1 mol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22.4 L·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22.4 L·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 ：P54 2、3、4
教学目标 概览：
（一）知识目标
在学生了解气体的体积与温度和压强有密切关系的基础上，理解气体摩尔体积的概念。
（二）能力目标
通过气体摩尔体积和有关计算的教学，培养学生分析、推理、归纳、总结的能力。
（三）情感目标
通过本节内容的教学，使学生主动参与教学过程 ，激发学生的学习兴趣。
教学重点：气体摩尔体积的概念
教学过程 :
[引言] 通过上节课学习，我们利用物质的量把宏观物体的质量与微观粒子数联系起来。
[板书] 第二节 气体摩尔体积
粒子数 物质的量 物质的质量 （边说边写）
[讲述] 1mol任何物质的质量，我们都可以用摩尔质量做桥梁把它计算出来。若想要通过质量求体积，还需要搭座什么桥呢？
[学生回答] 还需知道物质的密度。 V=m/ρ
[讲述] 请大家根据已有的知识来填写下表：
[投影] 表一
物质
名称
物质的量
mol
摩尔质量
g·mol—1
密度
g·cm3
体积
cm3
Fe
1
56
7.8
Al
1
27
2.7
Pb
1
207
11.3
H2O（液）
1
18
1
H2SO4
1
98
1.83
表二（表中所列气体的密度均在温度0℃，压强101千帕下测定）
物质
名称
物质的量
mol
摩尔质量
g·mol—1
密度
g·L—1
体积
L
H2
1
2.016
0.0899
O2
1
32.00
1.429
CO2
1
44.01
1.977
[引导]展示以上样品，请同学们观察数据分析物质存在的状态与体积的关系。
[学生讨论]结论：1、1mol不同的固态或液态物质，体积不同。
2、在相同状态下，1mol气体的体积基本相同。
[讲述] 那么不同状态的物质，体积大小跟哪些因素有关？先请大家看这样一个例子：一个班的学生排队站在操场上，它所占据的面积和哪些因素有关？
[学生回答] 人数、间距、每个人的胖瘦
[引导] 那么同学们认为物质所占据的体积大小应该和哪些因素有关？
（请大家阅读课本第50页—51页，并总结）
[提问] 物质体积的大小取决于哪些因素？
[学生回答] 决定各物质体积大小的因素有三个：粒子数、粒子间距、粒子大小。
[投影] 粒子数目
物质的体积 粒子大小
粒子间距
[引导] 现在我们讨论的是1mol物质的体积，也就是限定了粒子数目约为6.02×1023。
那么： 固、液体 气体
√
粒子数目：6.02×1023
√
1mol物质的体积 粒子大小
粒子间距
物质的体积就取决于粒子大小和粒子间距。请同学们通过投影分析固、夜、气三种状态，决定1mol物质体积大小的主要因素。
[学生讨论] 1、对于固、液体，粒子间距很小，粒子的大小是决定物质体积大小的主要因素。在固态和液态中，粒子本身的大小不同，决定了其体积的不同。所以，1mol固体、液体的体积主要决定于原子、分子、离子的大小。
[过渡] 1mol 气体与固体、液体是否有相同的三因素呢？
[学生讨论] 2、对于气体，粒子间距较大，决定物质体积大小的主要因素是粒子间的距离。（补充板书）而不同气体在一定温度和压强下，分子间的距离可以看作是相等的，所
以1mol任何气体的体积基本相同。这里我们就引入了气体摩尔体积。
结论：相同条件下，1mol 气体的体积主要决定于分子间的距离。
[引导] 请同学们回忆摩尔质量的概念，给气体摩尔体积下个定义。
[板书] 一、 气体的摩尔体积
单位物质的量的气体所占的体积。（提问：为什么液体、固体没有摩尔体积）
Vn—[讲述] 即气体的体积与气体的物质的量之比。其符号为Vm，可表示为：
[板书] Vm =
[提问] 能否从气体摩尔体积Vm的表达式中，知道其单位呢？
[学生回答] 能，是L/mol
[板书] 单位：L/mol或L·mol—1
[提问] 那么一摩尔气体在任何状态下所占体积是不是相等？是不是都约为22.4L，请同学们从影响气体体积的主要因素：粒子间距入手讨论。
[讲述] 大家在掌握气体摩尔体积这个概念时，一定要注意以下几点：
1、气体在不同状况下，气体摩尔体积不同，气体摩尔体积与温度和压强有关。
2、在温度为0℃，压强为101Kpa下，此时气体的摩尔体积约为22.4L/mol也就是标准状况下的气体摩尔体积。
3、气体摩尔体积仅仅是针对气体（混合气体）而言。
4、气体的体积，在同温同压下气体的微粒数目有关，而与气体分子的种类无关
所以，讨论气体的摩尔体积时必需在一定条件下讨论才有意义。
结论：在标准状况下，1mol 任何气体所占的体积都约为22.4L
四要素：
①状态：气体 ②状况：标准状况 ③定量：1mol ④数值：22.4L
[投影练习] 判断正误，并说明理由。
1.标况下，1 mol任何物质的体积都约为22.4 L。(×，物质应是气体)
2.1 mol气体的体积约为22.4 L。(×，未指明条件——标况)
3.标况下，1 mol O2和N2混合气(任意比)的体积约为22.4 L。(√，气体体积与分子种类无关)
4.22.4 L气体所含分子数一定大于11.2 L气体所含的分子数。(×，未指明气体体积是否在相同条件下测定)
5.任何条件下，气体的摩尔体积都是22.4 L。(×，只在标况下)
6.只有在标况下，气体的摩尔体积才能是22.4 L。(×，不一定)
教学设计示例二
第二节
第二课时
知识目标：
使学生在理解，特别是标准状况下，的基础上，掌握有关的计算。
能力目标
通过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44>29，密度比空气的大。氢气的式量2<29，密度比空气的小。CO的式量为28，密度与空气的接近。
[小结] 概念、公式、单位
标准状况下为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22.4L B.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 ：1 B.原子个数之比为2 ：1
C.密度之比为1 ：2 D.质子数之比为1 ：1
参考答案：1. B 2. B、D
[作业 ] 质量监测有关习题
板书设计：
二、有关的计算
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=(8.314510 0.000070)J/(mol••••K)。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10 mL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