氣體摩爾體積
教學設計示例二
第二節 氣體摩爾體積
第二課時
知識目標：
使學生在理解氣體摩爾體積，特別是標準狀況下，氣體摩爾體積的基礎上，掌握有關氣體摩爾體積的計算。
能力目標
通過氣體摩爾體積的概念和有關計算的教學，培養學生分析、推理、歸納、總結的能力。
通過有關氣體摩爾體積計算的教學，培養學生的計算能力，並了解學科間相關知識的聯繫。
情感目標
通過本節的教學，激發學生的學習興趣，培養學生的主動參與意識。
通過教學過程中的設問，引導學生科學的思維方法。
[板書] 二、有關氣體摩爾體積的計算
[討論] 氣體的體積與氣體的物質的量、氣體的質量和氣體中的粒子數目之間的關係：(由學生回答)
[板書]
1. 依據：和阿伏加德羅定律及其推論
2.類型
(1)標準狀況下氣體的體積與氣體的物質的量、氣體的質量和氣體中的粒子數目之間的關係
[投影] 例題1：在標準狀況下，2.2gCO2的體積是多少?
[討論] 1.由學生分析已知條件，確定解題思路。
2.學生在黑板上或練習本上演算。
[強調] 1.解題格式要求規範化。
2.計算過程要求帶單位。
[板書](2)氣體相對分子質量的計算
[投影] 例題2：在標準狀況下，測得1.92g某氣體的體積為672mL。計算此氣體的相對分子質量。
[討論] 分析已知條件首先計算氣體的密度： =
然後求出標準狀況下22.4L氣體的質量，即1mol 氣體的質量：M= Vm
[學生解題] 分析討論不同的解法。
[投影] 例題3：填表
物質物質的量體積(標準狀況)分子數質量密度
H20.5mol
O2 44.8L
CO2 44/22.4g.L-1
N2 28g
Cl2.HCl混合氣 3.01×1023
[練習]若不是標準狀況下，可以利用阿伏加德羅定律及其推論解題。
某氣體對氫氣的相對密度為14，求該氣體的相對分子質量。
[分析]由於是同溫同壓，所以式量的比等於密度比。
[板書](3)混合氣體
[投影] 例題3：已知空氣中氮氣和氧氣的體積比為4 ：1，求空氣的平均相對分子質量。
[分析] 已知混合氣體的組成，求其相對分子質量，應先求出混合氣體的平均摩爾質量。如用n1、n2……表示混合物中各組分的物質的量;M1、M2……表示混合物中各組分的摩爾質量;V1、V2……表示混合物中各組分的體積，則混合氣體的平均摩爾質量可由下面的公式求得：
計算的結果是空氣的平均相對分子質量為29。這一數值要求學生記住，這樣在以後的學習中判斷某氣體的密度比空氣的大還是小，直接把二者的相對分子質量進行比較即可。例如：二氧化碳的式量為44>29，密度比空氣的大。氫氣的式量2<29，密度比空氣的小。CO的式量為28，密度與空氣的接近。
[小結] 氣體摩爾體積概念、公式、單位
標準狀況下氣體摩爾體積為22.4L/mol。
[課堂檢測]
1.在相同的條件下，兩種物質的量相同的氣體必然( )
A.體積均為22.4L B.具有相同的體積
C.是雙原子分子 D.具有相同的原子數目
2. 同溫、同壓下，H2和He兩種氣體單質的，如果質量相同，下列說法錯誤的是( )
A.體積比為2 ：1 B.原子個數之比為2 ：1
C.密度之比為1 ：2 D.質子數之比為1 ：1
參考答案：1. B 2. B、D
[作業] 質量監測有關習題
板書設計：
二、有關氣體摩爾體積的計算
1. 依據： 和阿伏加德羅定律及其推論
2.類型
(1)標準狀況下氣體的體積與氣體的物質的量、氣體的質量和氣體中的粒子數目之間的關係
(2)氣體相對分子質量的計算
(3)混合氣體
探究活動
摩爾氣體常數的測定
定義1 摩理想氣體在標準狀況下的P0V0/T0值，叫做摩爾體積常數，簡稱氣體常數。符號 R
R=(8.314510 0.000070)J/(mol••••K)。它的計算式是
原理 用已知質量的鎂條跟過量的酸反應產生氫氣。把這氫氣的體積、實驗時的溫度和壓強代入理想氣體狀態方程(PV=nRT)中，就能算出摩爾氣體常數R的值。氫氣中混有水蒸氣，根據分壓定律可求得氫氣的分壓(p(H2)=p(總)-p(H2O)),不同溫度下的p(H2O)值可以查表得到。
操作 (1)精確測量鎂條的質量
方法一：用分析天平稱取一段質量約10mg的表面被打亮的鎂條(精確到1mg)。
方法二：取10cm長的鎂帶，稱出質量(精確到0.1g)。剪成長10mm的小段(一般10mm質量不超過10mg)，再根據所稱鎂帶質量求得每10mm鎂條的質量。
把精確測得質量的鎂條用細線系住。
(2)取一隻10 mL小量筒，配一單孔塞，孔內插入很短一小段細玻管。在量筒裡加入2~3mL6mol/L硫酸，然後十分仔細地向筒內緩慢加入純水，沾在量筒壁上的酸液洗下，使下層為酸，上層為水，儘量不混合，保證加滿水時上面20~30mm的水是中性的。
(3)把系有細線的鎂條浸如量筒上層的水裡，塞上帶有玻璃管的橡皮塞，使塞子壓住細繩，不讓鎂條下沉，量筒口的水經導管口外溢。這時量筒中和玻璃導管內不應留有氣泡空隙。
(4)用手指按住溢滿水的玻璃導管口，倒轉量筒，使玻璃導管口浸沒在燒杯裡的水中，放開手指。這時酸液因密度大而下降，接觸到鎂帶而發生反應，生成的氫氣全部倒扣在量筒內，量筒內的液體通過玻璃導管慢慢被擠到燒杯中。
(5)鎂條反應完後再靜置3~5分鐘，使量筒內的溫度冷卻到室溫，扶直量筒，使量筒內水面跟燒杯的液面相平(使內、外壓強相同)，讀出量筒內氣體的體積數。由於氣體的體積是倒置在量筒之中，實際體積要比讀數體積小約0.2mL，所以量筒內實際的氫氣體積VH2=體積讀數-0.20mL(用10mL的量筒量取)
(6)記錄實驗時室內溫度(t℃)和氣壓表的讀數(p大氣)。
計算 (1)根據化學方程式和鎂條的質量算出生成氫氣的物質的量(nH2)
(2) 按下列步驟計算氫氣在標準狀況下的體積。
查表得到室溫下水的飽和蒸氣壓(pH20),用下式計算氫氣的分壓(pH2)
根據下式
把 , T1=273+t, p0=100Kpa, T0=273K代入上式，得到標準狀況下氫氣的體積是
因此，摩爾體積常數(R)是