人教版高二化学（章节3-2气体摩尔体积）

人教版高二化学（章节3-2气体摩尔体积）

‎ ‎ 阿伏加德罗定律的综合运用 教案8（章节3-2：阿伏加德罗定律的综合运用）‎ ‎[高考要求分析]‎ ‎1．理解决定固体、液体和气体物质的体积微观因素。能用阿伏加德罗定律解决一些气体物质参加的化学反应问题。‎ ‎2．理解阿伏加德罗常数的含义，理解物质的量概念，能正确运用物质的量、阿伏加德罗常数进行分析和判断。‎ ‎3．高考试题中常将阿伏加德罗律跟化学平衡的计算、有机物燃烧的计算、气体物质化学式的确定等内容综合成一体进行考查。要注意阿伏加德罗定律跟有关内容的综合运用能力的培养。‎ ‎[知识综合脉络]‎ ‎（见教案7） ‎[基础知识梳理]‎ ‎1．阿伏加德罗定律及其推论 ‎（1）标准状况下的气体摩尔体积 ‎①标准状况是指：0℃和1.01×105Pa ‎②标准状况下1mol任何气体的体积都约为22.4L ‎（2）气体摩尔体积 ‎①温度和压强一定时，1mol任何气体的体积都约为一个定值 ‎②说明了温度和压强以及气体的物质的量共同决定了气体的体积，而气体分子本身的大小对气体体积的影响很小 ‎③气体摩尔体积比标准状况下气体摩尔体积的范围广 ‎（3）阿伏加德罗定律 ‎①阿伏加德罗定律： ‎ 同温同压下相同体积的任何气体都具有相同的分子数 ‎②阿伏加德罗定律依然是忽略了气体分子本身的大小 ‎③阿伏加德罗定律比气体摩尔体积的应用更为广泛：A.主要是应用于不同气体之间的比较，也可以同一种气体的比较；B.被比较的气体既可以是纯净气体又可以是混合气体。‎ ‎（4）克拉珀珑方程 ‎①克拉珀珑方程又称为理想气体的状态方程，它同样忽略了气体分子本身的大小 ‎②克拉珀珑方程：‎ ‎③克拉珀珑方程的变形：‎ ‎ - 6 -‎ ‎④克拉珀珑方程比阿伏加得罗定律更准确的描述了气体的压强、体积、物质的量和温度之间的关系，其应用范围更广：A.可以做单一气体的计算；B.可以做不同气体的比较计算；C.计算以及比较计算的条件还可以不同 ‎（5）阿伏加德罗定律的重要的四个推论 ‎①压强之比 A.算式推导：‎ B.语言表达：同温同体积时，任何气体的压强之比都等于其物质的量之比，也等于其分子数之比 ‎②体积之比 A.算式推导：‎ B.语言表达：同温同压时，任何气体的体积之比都等于其物质的量之比，也等于其分子数之比 ‎③质量之比 A.算式推导：‎ B.语言表达：同温同压同体积时，任何气体的质量之比都等于其摩尔质量之比，也就是其式量之比 ‎④密度之比 A.算式推导：①；②‎ B.语言表达：①A.相同质量的任何气体的密度之比都等于其体积的反比；B.同温同压下等质量的任何气体的密度之比都等于其物质的量的反比，也就是其分子个数之比。‎ ‎②A.同体积的任何气体的密度之比都等于其质量之比；B.同温同压同体积时，任何气体的密度之比都等于其摩尔质量之比，也就是其式量之比。‎ ‎[典型例题分析]‎ ‎[例1]只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离？‎ ‎（A）阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和质量；‎ ‎（B）阿伏伽德罗常数，气体的摩尔质量和体积；‎ ‎（C）该气体的密度、体积和摩尔质量；‎ ‎（D）阿伏伽德罗常数、该气体的摩尔质量和密度。 ‎ ‎[解析]阿伏伽德罗常数是联系宏观世界和微观世界的桥梁，具有代表性的关系式有：设分子的质量为m，则M＝NA·m；设物质的摩尔体积为V，则每个分子占有的体积为Vm＝‎ ‎ - 6 -‎ ‎，（此式对固体和液体可以近似理解为每个分子的体积，对气体可以理解为每个分子平均占有的空间体积）。另外，物质的密度＝M/V，利用这些关系式，再利用体积公式，就可对本题的各选项进行选择。‎ 已知气体的摩尔质量和质量，可以求出物质的量，再知道阿伏伽德罗常数，只能求出分子总数。‎ 已知阿伏伽德罗常数和气体的摩尔质量和体积，无法求得分子总数。‎ 已知气体密度和体积及摩尔质量，只能求出摩尔数，不知阿伏伽德常数，无法求分子总数。‎ 已知阿伏伽德罗常数及该气体的摩尔质量和密度，可以求出该气体的摩尔体积。‎ ‎[答案]D。‎ ‎[例2]化合物A是一种不稳定的物质，它的分子组成可用OxFy表示。10mLA气体能分解生成15mLO2和10mLF2（同温、同压下）。‎ ‎（1）A的化学式是_________，推断时的依据是________。‎ ‎（2）已知A分子中x个氧原子呈…O-O-O…链状排列，则A分子的电子式是_________，结构式是_________。‎ ‎[解析]（1）根据阿伏加德罗定律可计算出A分子所含氧、氟原子的个数。‎ 依题意有：V（A）:V（O2）:V（F2）=10:15:10=2:3:2，同温同压下，气体的体积之比与气体物质的物质的量之比相等。所以，可得出分解反应的化学方程式为：‎ ‎2A=3O2+2F2‎ 再根据质量守恒定律可得出A的分子式为O3F2。所以推断的依据为“阿伏加德罗定律和质量守恒定律”。‎ ‎（2）运用“A分子中x个氧原子呈…O-O-O…链状排列”，所以A的电子式和结构式分别为：。‎ ‎[例3]同温同压下测得氢气密度为0.089g/L，某种有刺激性气味的气体X密度为2.857g/L，又知此气体是三原子分子且由两种元素组成，两元素的质量比为1:1。则气体X的化学式为________。‎ ‎[解析]根据阿伏加德罗定律，可推出同温同压下两种气体的密度比等于相对分子质量之比。所以，X气体的相对分子质量为：‎ ‎ = 64‎ 即1molA气体的质量是64g。‎ 根据“三原子分子由两种元素组成”可设气体物质的分子式是A2B或AB2，又根据“两元素的质量比为1:1”可知，必有一种元素的相对原子质量为32，另一种元素的相对原子质量为16，即是氧元素和硫元素。‎ ‎[答案]SO2。‎ ‎ - 6 -‎ ‎[例4]19世纪中期，某化学家为了测定元素X的摩尔质量而选择了如下的方法：他制备了含有元素X的四种化合物A、B、C、D，并测定了每种化合物中X的质量分数。在250℃时，四种化合物都是气态。将它们分别转移至预先抽成真空的四个等容积的烧瓶中，直到每个烧瓶内的压强达到1.013×105Pa。称每个烧瓶的质量，减去空瓶的质量后可得到烧瓶内气体的质量。用氮气重复这一过程，得到如下数据表：‎ 气体 气体的质量（g）‎ 气体中X元素的质量分数（%）‎ N2‎ ‎0.652‎ ‎—‎ A ‎0.849‎ ‎97.4‎ B ‎2.398‎ ‎68.9‎ C ‎4.851‎ ‎85.1‎ D ‎3.583‎ ‎92.2‎ 请通过计算后确定元素X可能的摩尔质量（要求写出推算过程）。‎ ‎[解析]根据阿伏加德罗定律，等温、等压条件下，体积相等的气体中所含的气体的物质的量相等。所以，在等温、等压条件下，气体的密度之比等于气体的摩尔质量之比。据此，可根据表中数据计算出A、B、C、D四种物质的摩尔质量。再根据气体中X元素的质量分数，可计算出每摩尔物质中的含X的质量，进而求出X的相对原子质量。‎ ‎[答案]A、B、C、D的摩尔质量分别为：36.5、103、208、154。所以各物质中含X的质量分别为：35.5、71、177、142。这四个数值都应该X的摩尔质量的整数倍。所以，X的摩尔质量为35.5mol/L。‎ ‎[课堂练习]‎ ‎1．100mL气体A2跟50mL气体B2恰好完全反应生成100mL气体C（体积均在相同状况下测定），则C 的化学式为____________，其推断的理由是_______________。‎ ‎2．在温度为360K和压力为96000Pa时，0.000744Kg的某物质的蒸气，占有0.400dm3体积，则其相对分子质量为____________。‎ ‎3．在一定温度和压强下5体积气体A2和15体积气体B2化合生成10体积某气体C，则C的化学式为_________，此题中应用了_______和________定律。‎ ‎4．甲、乙两种化合物都只有X、Y两元素，甲、乙中X元素的质量百分数分别是30.4%和25.9%，若已知甲的化学式是XY2，则乙的化学式是_____。‎ ‎5．将固体NH4I置于密闭容器中（真空，P=0），在某温度下发生下列反应（s表示固体，g表示气体）：NH4I（s）= NH3(g) +HI(g) 2HI(g) H2(g) +I2(g)‎ 当反应达到平衡时H2、HI的浓度分别为0.5mol/L、4mol/L。问：‎ ‎（1）此时NH3的浓度是多少？‎ ‎（2）当在23℃温度下，密闭容器的容积为1L，问此时密闭容器的压强为多少？（设在PV = nRT中R=3Pa·L·mol-1·K-1）‎ ‎6．某课外兴趣小组对一批铁样品（含有杂质，杂质不溶于水，也不与稀硫酸反应）进行分析。甲、乙、丙三位同学，分别进行实验，其中只有一位同学所取用的稀硫酸与铁样品都恰好完全反应，实验数据如下表：‎ ‎ - 6 -‎ 请你认真分析数据，回答下列问题：‎ ‎（1）哪位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应？‎ ‎（2）计算样品中铁的质量分数。‎ ‎7．将一定量的二氧化碳气体通入500mL某氢氧化钠溶液中，充分反应后，将溶液在低温下蒸发，得到不含结晶水的白色固体A。取三份质量不同的该白色固体A分别与50mL相同浓度的盐酸反应，得到气体的体积（标准状况）与固体A的质量关系如下表所示。‎ 组别 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ 盐酸的体积V1/mL ‎50‎ ‎50‎ ‎50‎ 固体A的质量m/g ‎3.80‎ ‎6.20‎ ‎7.20‎ 气体的体积V2/mL ‎896‎ ‎1344‎ ‎1344‎ （1） 表中第_______组数据表明加入的50mL盐酸反应后有剩余，其理由是__________。‎ （2） 请通过计算、讨论，判断固体A是什么物质。A中各成分的质量分数为多少？‎ ‎8．化合物E(含两种元素)与NH3反应，生成化合物G和H2，化合物G的分子量约为81，G分子中硼元素(B原子量为10.8)和氢元素的质量百分含量分别为40%和7.4%，由此推断：‎ ‎（1）化合物G的分子式______________。 ‎ ‎（2）反应消耗1molNH3，可生成2molH2，组成化合物E的元素是_____和_____。 ‎ ‎（3）1molE和2molNH3恰好完全反应，化合物E的分子式为_______________。‎ ‎[课堂练习答案]‎ ‎1．A2B，根据阿佛加德罗定律推知，在相同状况下，参加反应的气体和生成的气体体积比等于其分子数比，V(A2) :V(B2) :V(C)=100:50:100=2:1:2，可以写出化学方程式： 2A2+B2=2C。根据质量守恒定律可知C的化学式为A2B。‎ ‎2．58。‎ ‎3．AB3；阿伏加德罗定律，质量守恒定律。‎ ‎4．X2Y5。‎ ‎5．（1）由反应式2HI(g) = H2(g) +I2(g)知，1molHI分解可生成0.5molH2、0.5molI2；由NH4I（s）= NH3(g) +HI(g)知，1mol NH4I分解可生成1molNH3、1molHI；根据平衡时H2、HI的浓度分别为0.5mol/L、4mol/L可求出，NH3的浓度为5 mol·L-1。‎ ‎（2）从（1）中可知，体系中各种气体的总物质的量为10mol，根据PV = nRT可得：‎ ‎ - 6 -‎ P===9000（Pa）‎ ‎6．（1）乙同学；（2）93%‎ ‎7．（1）1—3各组所用盐酸的物质的量相同，而第1组生成的气体比其它各组都少。所以第1组盐酸过量。（2）A中碳酸钠的质量分数为：=55.8%，碳酸氢钠的质量分数为44.2%。‎ ‎8．（1）B3N3H6。（2）硼(或B) 、氢(或H)。（3）B2H6。‎ ‎ - 6 -‎