1.2.2《气体摩尔体积》教学设计(含解析)-人教版高中化学必修一

3．从概念的应用中，培养学生实验能力和思维能力，培养发现问题和解决问题的能力。
过程与方法
1．通过理解与练习，初步学会物质的量、微粒数之间的简单关系。
2．通过对物质的量概念的理解，尝试从定量的角度去认识物质，体会定量研究方法对研究和学习化学的重要作用。
3．初步培养学生演绎推理、归纳推理、逻辑推理和运用化学知识进行计算的能力。
【过渡】生活经验告诉我们，气体的体积比固体和液体更容易被压缩。这说明气体的分子之间距离要比固体和液体中的粒子之间的距离大得多。在气体中，分子之间的距离要比分子本身的体积大很多倍，分子可以在较大的空间内运动。一般来说，气体分子的直径约为0.4nm，而分子之间的距离则约为4nm，即分子之间的平均距离约是分子直径的10倍。这说明什么?
【思考】学习了物质的量，分析电解水产生的氢气和氧气物质的量之比。
【探究】按教材P13“科学探究1（2）”的要求进行相关计算。并完成下表：
物质
质量（g）
物质的量(mol)
H2和O2的物质的量之比
H2和Oห้องสมุดไป่ตู้的体积之比
H2
O.2
0.1
2:1
2:1
O2
1.6
0.05
2:1
2:1
结论
相同条件（同温，同压）下1mol H2和O2的体积 相同 （填“相同”或“不同”）。
【交流】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，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，但要特别注意以混合气体中气体之间不发生化学反应为前提。
【讨论2】气体在非标准状况下的气体摩尔体积，一定不是22.4 L·mol－1吗？
【交流】不一定。气体在标准状况下的气体摩尔体积是22.4 L·mol－1，升高温度，体积增大，增大压强，体积减小。所以，在温度和压强适当的情况下，气体摩尔体积也可能为22.4 L·mol－1。
D.在标准状况下，H2O的摩尔体积约是22.4 L/mol
【答案】A
【解析】由于温度和压强影响气体摩尔体积，则一定状况下N2的摩尔体积可能恰好为11.2 L/mol，A项正确；在标准状况下，1 mol N2的体积是22.4 L/mol×1 mol＝22.4 L，B项错误；1 mol N2的体积约是22.4 L，气体摩尔体积为22.4 L/mol，由于温度和压强影响气体体积，则N2不一定是处于标准状况，C项错误；标准状况下水不是气体，则水的摩尔体积不是22.4 L/mol，D项错误。
【板书】标准状况：温度为0℃、压强为101kPa。
【总结】通过之前计算，在标准状况下，1mol H2、O2的体积大致是相同的，都约为22.4L。其实不仅仅这三种气体在标准状况时的体积都约为22.4L，大量的科学实验表明，其他气体也是如此。由此我们可以得出一个结论：在标准状况下，1mol任何气体所占的体积都约为22.4L。
【过渡】在1mol不同的固态物质或液态物质中，虽然含有相同的粒子数，但粒子的大小是不相同的。同时，在固态物质或液态物质中粒子之间的距离又是非常小的，这就使得固态物质或液态物质的体积主要决定于粒子的大小了。所以，1mol不同的固态物质或液态物质的体积是不相同的。
【板书】活动二、气体摩尔体积
【讨论1】气体摩尔体积适用范围是气体，是否必须为纯净气体？
【强调】温度升高，气体体积增大；温度降低，气体体积减小；压强增大，气体体积减小；压强减小，气体体积增大。
【总结】物质的粒子数目、粒子的大小和粒子之间的距离是影响物质体积的内在因素，而温度和压强是影响气体体积的外界因素，说明要比较一定质量气体的体积，就必须要在相同的温度和压强下进行才有意义。
【讲解】我们规定温度在0℃、压强在101kPa时为标准状况。
【板书】二、气体摩尔体积
【板书】活动一、1mol物质的体积
【过渡】气体的质量是比较难以称量的，反而气体的体积更容易量取，一个空瓶中的气体体积就是空瓶的体积。那物质的量与气体体积之间又什么联系呢？我们一起来看一下。
【思考交流】完成P13科学探究中的第2题。
密度/（g/L）
1mol物质的体积
O2
1.429
【典例2】.下列叙述正确的是()
A．1 mol任何气体的体积都为22.4 L
B．1 mol任何物质在标准状况下所占的体积都为22.4 L
C．只有在标准状况下，气体摩尔体积才约为22.4 L·mol－1
D．标准状况下，22.4 L任何气体的物质的量都是1 mol
【答案】D
【解析】A中没有指明该物质所处的温度、压强；B中没有指明该物质的状态；C中在非标准状况下，气体的摩尔体积也可能是22.4 L·mol－1；选项D正确。
情感态度价值观
1．通过对概念的透彻理解，培养学生严谨、认真的学习态度，使学生掌握科学的学习方法。
2．结合概念的理解与应用，领悟到运用微观与宏观的相互转化是研究化学科学的基本方法之一。
3．通过概念的学习和溶液的配制，培养学习自然科学的学习兴趣以及严谨求实的学习态度。
教学重点
气体摩尔体积的理解，阿伏加德罗定律及其推论。
【分析】2H2O=电解==2H2↑+O2↑
V2:1
n2:1
【讲解】我们一起来分析一下，从实验可以知道，氢气和氧气的体积比约为2:1，物质的量之比也是2:1，我们可列出式子V（H2）：n(H2)约等于V(O2)：n(O2)，那请问同学们，同条件下，单位物质的量气体体积是否相同呢？
【交流】通过计算得出结论，相同条件，单位物质的量气体体积是大约相同的。我们将单位物质的量气体所占的体积叫做气体摩尔体积，这就是我们今天要学习的新内容“气体摩尔体积”。
【思考】使用气体摩尔体积的注意事项。
【交流】①单位为L/mol；②在0℃、压强在101kPa时；③气体；④1mol
【典例1】1.下列说法中，正确的是()
A.一定状况下，N2的摩尔体积可能恰好为11.2 L/mol
B.在标准状况下，1 mol N2的体积是22.4 L/mol
C.1 mol N2的体积约是22.4 L，则N2是处于标准状况
（人教版必修1）第一章《从实验学化学》教学设计
第二节 化学计量在实验中的应用
（第二课时 气体摩尔体积）
课题： 1.2.2气体摩尔体积
课时
1
授课班级
教
材
分
析
本节教材主要介绍物质的量及其单位和摩尔质量。物质的量这个词对学生来说是比较陌生、抽象、难懂的，而且非常容易将物质的量与物质的质量混淆起来，以致错误地理解物质的量的含义。因此，使学生正确地理解物质的量这一概念，是学生学好这一章知识的前提条件之一。关于摩尔质量，教材是从摩尔质量与相对原子质量或相对分子质量关系的角度来导出的。这种推导，有利于学生对摩尔质量的了解。在进行有关摩尔质量的计算时，教材重视培养学生应用化学知识进行有关化学计算的能力。同时，强调解题格式的规范化。
【板书】活动三、阿伏伽德罗定律及推论
【投影】当分子数目相同时，气体体积的大小主要决定于气体分子之间的距离。
【思考】同学们，你们知道为什么炎热的夏天，打足了气的自行车轮胎在日光的暴晒下，有时会胀破吗？说明气体体积会受什么影响？
【交流1】打足了气的自行车轮胎在日光的暴晒下，由于温度升高，压强增大，因此容易爆胎。
【解析】对于气体物质，在一定温度和压强下，分子间的距离远大于分子本身的大小，因此其体积的大小主要由分子数的多少来决定，故A错误、B正确；气体的体积随温度和压强的变化而变化，体积不同的气体，在不同的条件下，其分子数可能相同，也可能不同，C错误；气体摩尔体积会随着温度、压强的变化而变化，22.4 L·mol－1是标准状况下的气体摩尔体积，故D错误。
22.4L
H2
0.0899
22.2L
Fe
7.86
7.12L
Al
2.70
10L
H2O
0.998
18.0L
H2SO4
1.83
53.6L
【讨论】观察一下，发现什么问题？
【交流】单位摩尔的液体和固体的体积相差很大，而单位摩尔的气体体积差别相对来说比较小，而且在0℃、101kPa的状态下，单位摩尔的气体的体积约等于22.4L/mol。
教学难点
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
教学步骤、内容
教学方法
【引入】气体的质量是比较难以称量的，反而气体的体积更容易量取，一个空瓶中的气体体积就是空瓶的体积。那物质的量与气体体积之间又什么联系呢？我们一起来来学习。
【视频】通过回忆电解水的实验(视频演示)，分析电解水产生的氢气和氧气体积之比。
【强调1】固体和液体：它们的粒子间空隙较小，相对于它们粒子自身的半径而言可以忽略不计，所以固体和液体的体积大小只取决于粒子数目和粒子大小。又因为粒子不同，其半径不同，所以液体和固体的摩尔体积不同，研究起来比较麻烦。
【强调2】气体：气体粒子间距是相当大的，远远大于粒子半径，因此粒子半径可以忽略不计，气体的体积只取决于粒子数目和粒子间距，又因为单位摩尔的任何微粒粒子数目相同，所以气体摩尔体积大体上相同。
本课时气体摩尔体积的概念，对学生进一步理解微观粒子与宏观物质之间的联系，特别是对培养学生的化学计算技能和实验技能都有着非常重要的意义。
教
学
目
标
知识与技能
1．初步学会物质的量、物质的微粒数之间的转换关系。知道相同条件下1mol不同气体的体积是相同的，而1mol固体和液体的体积是不同的。
2．理解物质的量浓度的概念；会运用物质的量浓度的概念进行简单的计算；学会配制一定物质的量浓度溶液的方法和技能。
【提问】为什么会出现这种情况呢？影响到物质的体积因素有哪些？
【交流1】影响物质体积大小的因素有粒子数目、粒子大小、粒子间距离；
【交流2】在粒子数相同的条件下，影响固态物质或液体物质体积大小的主要因素是粒子大小；
【交流3】在粒子数相同的条件下，影响气体物质体积大小的主要因素是粒子间距离，在相同温度和压强下任何气体粒子间的距离可以看成是相等的，气体的体积相等 。
【强调】适用于任何气体，无论是纯净物还是混合物
【典例1】1．同温同压下，两种气体的体积如果不相同，请你推测其主要原因是()
A．气体的分子大小不同
B．气体的物质的量不同
C．气体分子的化学性质不同
D．气体分子间的平均距离不同
【答案】B
【解析】同温同压下，气体的体积取决于其物质的量，物质的量不同，则其体积不同。
【交流2】说明气体体积会受到温度或压强的影响。
【追问】家庭生活中用于燃料的液化气是用钢瓶装的，又说明什么？
【交流】液化气用钢瓶装可以防止爆炸。
【小结并板书】影响气体体积的外因：温度、压强
【举例】夏天自行车轮胎不能太胀
【讲解】通过讨论我们知道了温度和压强会影响气体体积。那温度和压强对气体体积分别有哪些影响呢？我们通过实验来探究一下。
【讨论】为什么会有这样的现象产生，请同学们思考并交流。
【交流】一定质量的气体，当温度升高时，气体分子之间的距离增大，体积增大；当温度降低时，气体分子之间的距离缩小，体积减小；当压强增大时，气体分子之间的距离减小，体积减小；当压强减小时，气体分子之间的距离增大，体积增大。
【点拨】通过讨论我们可以知道温度和压强影响的是气体分子之间的距离，所以温度压强会影响气体体积。
【实验探究】仪器：圆底烧瓶、气球、烧杯、酒精灯、注射器、橡皮套。
【实验探究1】第一组：探究温度对气体体积的影响；
【学生实验】方案一：将圆底烧瓶口套上气球，密封，记录室温下气球状态，再将圆底烧瓶放在由酒精灯和盛有水的烧杯组成的水浴锅中片刻，记录下气球状态，再拿出，记录气球状态。
【实验探究2】第二组：探究压强对气体体积的影响。
【典例2】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．气体摩尔体积指1 mol任何气体所占的体积约为22.4 L
【答案】B
【过渡】因此我们只研究气体的摩尔体积，而不考虑固体和液体得到摩尔体积。
【小结】在相同条件（同温、同压）下1molH2和O2的体积相同 ；标准状况（0℃，101kPa）下，1molH2和O2的体积都大约为22.4L。
【板书】气体摩尔体积：单位物质的量的气体所占的体积，符号：Vm，常用单位有L/mol，且0℃、101kPa状态下，Vm=22.4L/mol，n、V、Vm之间的关系式为：n=V/Vm。
【学生实验】方案二：将注射器前端削去，磨平，蒙上一层气球皮，用橡皮绑紧，在注射器内封住一定质量的气体，先把活塞压向气体，观察现象，记录下来，再把活塞往外拉，观察现象，记录现象。
【投影】
项目
温度
压强
现象
室温下气球瘪的，水浴后气球膨胀，移开后气球又瘪了。
活塞压向气体时，气球皮向外突出，活塞往外拉时，气球皮向里凹进。