第3节 物质的量 第2课时 教学设计【高中化学必修1(新课标)】

物质的量

第2课时

◆ 教学目标与核心素养

宏观辨识与微观探析：通过对摩尔体积的微观意义的学习，从微观上理解不同状态的物质的摩尔体积的影响因素，进而延伸至宏观物理量对摩尔体积的影响，理解从微观到宏观的辩证思想。

证据推理与模型认知：利用初中物理知识，联系物质的量的基本概念，建立研究物质的摩尔体积的基本模型，使学生了解科学的推理过程，理解微观粒子模型在化学研究中的重要作用。 科学精神与社会责任：利用气体摩尔体积概念的建立过程，培养学生的科学精神，理解化学家从微观研究到宏观概念的哲学思想。

◆ 教学重难点

气体摩尔体积的概念和计算。

◆ 教学过程

一、导入新课

【引入】在实验室中有一瓶氢气，我们应该如何得到该气体的物质的量呢？ 【设疑】我们在上面的学习中已经知道了两个计算物质的量的公式：A N N =n 和M m n =，应用上面的公式能不能计算出氢气的物质的量呢？（不能，因为既不可能得到氢气的分子数，也不可能称量出氢气的质量）那么我们能得到氢气的什么物理量呢？（体积）如果已知氢气的体积，能否求解氢气的物质的量？

二、讲授新课

【板书】气体摩尔体积：

一、摩尔体积

【投影】气体摩尔体积：

一、摩尔体积

【设疑】根据摩尔质量的定义，同学们觉得摩尔体积的概念是什么？（单位物质的量的物质所具有的体积）

【讲解】摩尔体积的符号为V m ，单位为L/mol ，根据上述定义，我们也能得到公式m V V n =，V m 代表摩尔体积，即物质的量等于该物质的体积除以其摩尔体积。但是这个公式的应用依然取决于物质的摩尔体积是否容易得到。那么，怎么才能得到物质的摩尔体积呢？

【设疑】摩尔体积就是每1mol 物质的体积，例如，铁的摩尔体积就是指每1molFe 的体积，那么1molFe 的体积为多少呢？（1mol 铁的质量为56g ，其体积可以用质量除以密度得到：56g ÷7.874 g ·cm -3 = 7.112cm 3） 【讲解】根据上述的计算过程，我们可以得到如下的计算摩尔体积的公式ρM

V m =，即物

质的摩尔体积等于其摩尔质量与密度的比值。但是这种计算方法显然不是很方便，因为物质的密度并不容易得到，如何才能比较方便的得到物质的摩尔体积呢？

【过渡】如上的研究实际上已经无法比较方便的得到物质的摩尔体积了，下面我们换一个思考的方向，从微观粒子入手，研究物质的摩尔体积。

【设疑】宏观上讲，一个物质的摩尔体积就是每1mol 该物质在空间上占据的体积，同学们能不能从微观上理解，什么是物质的摩尔体积？（微观上讲，物质的摩尔体积就是指N A 个物质粒子在空间上所能占据的体积）

【板书】气体摩尔体积：

一、摩尔体积：

二、影响物质摩尔体积的因素：

【投影】气体摩尔体积：

一、摩尔体积：

二、影响物质摩尔体积的因素：

【学生活动】摩尔体积就是每1mol 物质的体积，或者说是大约6.02×1023个粒子在空间能占据的体积，这么多的粒子在空间上能占据多大的体积由什么决定呢？请同学们互相交流讨论一下。

【讲解】通过讨论我们能得到，从微观上讲物质的摩尔体积的大小，首先受到粒子堆积方式的影响：如果是固体或者液体，其粒子之间的间距很小，所以影响物质的摩尔体积的因素就是粒子大小。例如，铁和铜的摩尔体积为什么不一样呢？这是因为铁原子和铜原子的大小不一样。显然我们不可能再根据粒子的大小来取得到物质的摩尔体积，所以研究固体和液体的摩尔体积就没有太大的意义。

【板书】二、影响物质摩尔体积的因素：

（1）固体和液体：粒子的大小

【投影】二、影响物质摩尔体积的因素：

（1）固体和液体：粒子的大小

【讲解】如果是气体，因为其粒子之间的距离远大于粒子的直径，所以影响气体的摩尔体积的主要因素就是粒子间距。

【板书】二、影响物质摩尔体积的因素：

（1）固体和液体：粒子的大小

（2）气体：粒子间距

【投影】二、影响物质摩尔体积的因素：

（1）固体和液体：粒子的大小

（2）气体：粒子间距

【设疑】根据初中物理的学习，气体体积的变化就是因为气体的粒子间距在发生改变，那么气体的粒子间距受什么物理量的影响呢？（温度和压强）

【讲解】同温同压下，任何气体粒子的间距是相同的，所以一定具有相同的摩尔体积，即：同温同压下，任何气体一定具有相同的气体摩尔体积。根据（相同）m

V V

n ，由于同温同压下，气体的V m 是一样的，可推出结论：相同的温度和压强下，相同体积的任何气体一定具有相同的分子数（物质的量）。这就是阿伏加德罗定律。

【板书】三、气体摩尔体积：

1、阿伏加德罗定律：相同温度和相同压强下，相同体积的任何气体一定具有相同的分子数（物质的量）

【投影】三、气体摩尔体积：

1、阿伏加德罗定律：相同温度和相同压强下，相同体积的任何气体一定具有相同的分子数（物质的量）

【练习】同温同压下，氢气和氧气的体积比为2:1，其物质的量的比为

【讲解】根据阿伏加德罗定律，同温同压下，相同体积的任何气体一定具有相同的物质的量，所以氢气和氧气的体积比为2:1时，其物质的量之比一定为2:1。通过这个练习我们可以得到阿伏加德罗定律的一个重要推论：同温同压下，气体的体积比等于其物质的量的比。

【练习】相同温度和相同压强下，质量相同的CO 和CO 2气体，其物质的量的比为，其体积

比为，其密度比为，含有的氧原子数量比为。

【投影】CO 的摩尔质量为28g/mol ，CO 2的摩尔质量为44g/mol ，设两者质量均为mg ，则CO 的物质的量为m/28 mol ，CO 2的物质的量为m/44 mol ，其物质的量的比为11:7；根据阿伏加德罗定律的推论，体积比等于物质的量的比，所以体积比也是11:7；两者质量相同，体积比为11:7，所以其密度比为体积比的反比，密度比为7:11；或者，根据ρM

V m =得到：

当V m 相同时，气体密度与其摩尔质量成正比，这样同学们就可以理解：氯气密度大于空气，氢气密度小于空气。CO 和CO2的物质的量的比为11:7，所以含有的氧原子数量比为1×11:2×7=11:14。

【过渡】根据上面的学习，同学们知道：气体的摩尔体积会受到温度和压强的影响，为了计算的方便，我们给出一个特定的温度压强下的气体摩尔体积的数据。

【板书】三、气体摩尔体积：

1、阿伏加德罗定律：

2、标准状况下的气体摩尔体积：

【投影】三、气体摩尔体积：

1、阿伏加德罗定律：

2、标准状况下的气体摩尔体积：

【讲解】在不同的温度和压强下，由于粒子间距可能不同，就会导致气体的摩尔体积发生变化，因此使用气体摩尔体积进行物质的量计算时，应该注意所处的温度和压强。一般规定0℃和101 kPa 的条件为标准状况，在标准状况下，任何气体的摩尔体积都约为22.4L/mol 。

【练习】填写下列空白（气体都处于标准状况）：

（1）0.1mol O 2的体积为L （2）3.36L 的H 2其质量为g

（2）1.12L 的CH 4中氢元素的质量为g

【投影】填写下列空白（气体都处于标准状况）：

（1）0.1mol O 2的体积为L

L 24.2m ol L 4.22m ol 1.0V )O (n )O (V 1m 22=•⨯=⨯=-

（2）3.36L 的H 2其质量为g