高中化學(xué)必修1學(xué)案專題1第一單元第3課時物質(zhì)的聚集狀態(tài)

第3課時物質(zhì)的聚集狀態(tài)一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)及其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1．物質(zhì)的聚集狀態(tài)主要有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種。2．不同聚集狀態(tài)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)與性質(zhì)二、物質(zhì)體積的影響因素物質(zhì)體積的大小取決于構(gòu)成這種物質(zhì)的粒子數(shù)目、粒子大小和粒子之間的距離。1．固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)粒子之間的距離是非常小的，故1mol固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)的體積主要取決于粒子的大小，不同的固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)，粒子的大小是不相同的，因此，1mol不同的固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)的體積是不相同的。2．氣態(tài)物質(zhì)對于氣體來說，粒子之間的距離遠大于粒子本身的直徑，所以1mol氣體的體積主要取決于氣體粒子之間的距離。而在同溫同壓下，任何氣體粒子之間的距離可以看成是相等的，1mol任何氣體都具有相同的體積。三、氣體摩爾體積1．概念：單位物質(zhì)的量的氣體所占的體積。2．符號及單位：符號為Vm，常用單位有L/mol(或L·mol－1)和m3/mol(或m3·mol－1)。3．氣體摩爾體積的數(shù)值氣體摩爾體積的數(shù)值決定于氣體所處的溫度和壓強。例如標準狀況下，氣體摩爾體積約為22.4_L·mol－1(較常用)；25℃和101kPa的條件下，氣體摩爾體積約為24.8L·mol－14．物質(zhì)的量(n)、氣體體積(V)和氣體摩爾體積(Vm)的關(guān)系為Vm＝eq\f(V,n)。四、阿伏加德羅定律內(nèi)容：同溫同壓下，相同體積的任何氣體都含有相同的分子數(shù)。探究點一氣體摩爾體積及相關(guān)計算一、標準狀況下的氣體摩爾體積及有關(guān)計算1．標準狀況下的氣體摩爾體積并不一定只有在標準狀況下1mol氣體的體積才是22.4L，在非標準狀況下，1mol氣體也有可能是22.4L。2．標準狀況下氣體體積的計算(1)氣體的物質(zhì)的量n＝eq\f(V,22.4L/mol)(2)氣體的摩爾質(zhì)量M＝Vm·ρ＝ρ×22.4L/mol(標準狀況)(3)氣體的分子數(shù)N＝n·NA＝eq\f(V,22.4L/mol)·NA(4)氣體的質(zhì)量m＝n·M＝eq\f(V,22.4L/mol)·M二、化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)與幾個物理量的關(guān)系結(jié)論：(1)化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比等于各物質(zhì)的分子數(shù)之比，等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比，即ν1ν2ν3…＝N1N2N3…＝n1n2n3…(2)對于有氣體參加的反應(yīng)，在同溫同壓下各氣體的化學(xué)計量數(shù)之比等于各氣體的體積之比，即ν1ν2ν3…＝V1V2V3…1．兩種氣體體積相同，所含的分子數(shù)一定相同嗎？提示：不一定。因為氣體體積受溫度和壓強的影響較大，當溫度和壓強不同時，體積相同的兩氣體的物質(zhì)的量不一定相同，故所含的分子數(shù)也不一定相同。2．1mol氣體的體積是22.4L，該氣體所處的狀態(tài)一定是標準狀況下嗎？提示：不一定，1mol氣體處于高溫、高壓或低溫、低壓的情況下，也可能是22.4L。3．標準狀況下，1mol水的體積約為22.4L，對嗎？提示：不對，標準狀況下，水是固體，而氣體摩爾體積是針對氣體而言，再如SO3在標準狀況下是固體，CCl4在標準狀況下是液體。4．氣體微粒之間的距離與溫度、壓強有何關(guān)系？提示：(1)溫度一定，增大壓強，氣體微粒之間的距離減小。反之，壓強減小，氣體微粒之間的距離增大。(2)壓強一定，升高溫度，氣體微粒之間的距離增大。反之，溫度降低，氣體微粒之間的距離減小。(3)當溫度、壓強一定時，不同氣態(tài)物質(zhì)微粒之間的距離近似相等，因此，在溫度、壓強一定時，任何具有相同微粒數(shù)目的氣體都具有大致相同的體積。【例1】(雙選)下列說法正確的是()A．在0℃、101kPa條件下，某氣體的體積為22.4LB．1mol某氣體體積為22.4L，則該氣體所處狀態(tài)為標準狀況C．1molH2和O2的混合氣體，在標準狀況下體積約為22.4LD．固態(tài)CO2又叫干冰，含1molCO2的干冰在標準狀況下體積必定小于22.4L【思路分析】使用“22.4L·mol－1”(1)條件：必須為標準狀況，因此使用時，一定要看清氣體所處的狀況。(2)物質(zhì)狀態(tài)：必須為氣體。如水、酒精、CCl4等物質(zhì)在標準狀況下不是氣體。【解析】選項判斷分項解析A(√)0℃、101kPa為標準狀況，22.4LB(×)溫度、壓強的升高或降低對氣體體積影響效果是相反的，1mol氣體體積為22.4L，該氣體并不一定處于標準狀況C(√)氣體摩爾體積對混合氣體同樣適用D(×)干冰為固態(tài)，但是在標準狀況下CO2為氣體，1molCO2在標準狀況下體積約為22.4L【答案】AC下列說法正確的是(B)A．22.4L任何氣體的物質(zhì)的量均為1molB．0.2molH2和0.8molCO2組成的混合物氣體在標準狀況下的體積約為22.4LC．標準狀況下，1mol任何物質(zhì)的體積必定是22.4LD．22.4LCO2和18gH2O所含的分子數(shù)相等解析：沒有指明標準狀況，A項錯誤；氣體摩爾體積適用于單一氣體，也可以是混合物氣體，只要符合物質(zhì)的量為1mol，且為標準狀況下，體積就約為22.4L，B項正確；標準狀況下，1mol任何氣體的體積必定是22.4L，C項錯誤；18gH2O是1molH2O，但22.4LCO2不一定是1mol，因為其條件不確定，D項錯誤?！纠?】已知實驗室在加熱條件下制取Cl2的化學(xué)方程式為MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up15(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。現(xiàn)將8.7gMnO2投入200g溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為36.5%的濃鹽酸(足量)中加熱，充分反應(yīng)后，求：(1)標準狀況下生成Cl2的體積為________。(2)反應(yīng)的HCl的分子數(shù)為________。(3)向反應(yīng)后的溶液中加入足量的AgNO3溶液，可生成白色沉淀的質(zhì)量為________?！舅悸贩治觥繉懗龇磻?yīng)的方程式，找到化學(xué)計量數(shù)關(guān)系，結(jié)合題目條件寫出對應(yīng)的已知量、設(shè)出未知量，列比例式求解?！窘馕觥縩(MnO2)＝eq\f(8.7g,87g/mol)＝0.1moln(HCl)＝eq\f(200g×36.5%,36.5g/mol)＝2molMnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up15(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O1mol4mol22.4L0．1moln(HCl)V(Cl2)(1)1mol0.1mol＝22.4LV(Cl2)，解得：V(Cl2)＝2.24L。(2)1mol0.1mol＝4moln(HCl)，解得：n(HCl)＝0.4mol，N(HCl)＝0.4mol×6.02×1023mol－1＝2.408×1023。(3)氯元素除了轉(zhuǎn)化成氯氣外，其余全部是以Cl－形式存在于溶液中，加入足量的AgNO3溶液后全部轉(zhuǎn)化成AgCl沉淀，且n(AgCl)＝n(Cl－)＝n(HCl)－2n(Cl2)＝2mol－0.1mol×2＝1.8mol,m(AgCl)＝1.8mol×143.5g/mol＝258.3g?！敬鸢浮?1)2.24L(2)2.408×1023(3)258.3g(雙選)有一反應(yīng)，由X與Y化合生成Z。其反應(yīng)為2X＋3Y=2Z，反應(yīng)物X與生成物Z的質(zhì)量關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是(BC)A．有4gZ生成時，消耗Y6gB．X、Y、Z的摩爾質(zhì)量之比為326C．2molX與3molY的質(zhì)量之和等于2molZ的質(zhì)量D．消耗2molX時，在標準狀況下，生成Z的體積為44.8L解析：有4gZ生成時，消耗X2g，根據(jù)質(zhì)量守恒可知消耗Y2g，故A錯誤；由題圖可知生成20gZ時，消耗10gX，根據(jù)質(zhì)量守恒可知消耗10gY，根據(jù)反應(yīng)方程式中化學(xué)計量數(shù)之比可得eq\f(20g,MZ)eq\f(10g,MX)eq\f(10g,MY)＝223，因此MXMYMZ＝326，故B正確；根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，2molX與3molY的質(zhì)量之和等于2molZ的質(zhì)量，故C正確；消耗2molX可生成2molZ，但Z不一定是氣體，無法判斷其體積大小，故D錯誤。探究點二阿伏加德羅定律阿伏加德羅定律在氣體摩爾體積的定量計算中經(jīng)常用到，本文就如何用好阿伏加德羅定律進行闡釋。1．總結(jié)一個口訣阿伏加德羅定律可總結(jié)為“四同定律”，即“三同得一同”：在相同溫度和壓強下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子。2．防范三個易錯點易錯點一適用范圍：任何氣體，可以是單一氣體，也可以是混合氣體。易錯點二定律中的同溫同壓，不一定指在標準狀況下；氣體摩爾體積為22.4L·mol－1只是一種特殊情況。易錯點三定律中包含四同(同溫、同壓、同體積、同物質(zhì)的量)，只要其中有任意三個相同，則必有第四個相同，即“三同定一同”；若只有兩個相同，則另外兩個必定成比例，即“二同定比例”。3．掌握三個規(guī)律阿伏加德羅定律及推論都可由理想氣體狀態(tài)方程及其變形推出(pV＝nRT，pV＝eq\f(m,M)RT，pM＝ρRT，其中p——壓強、V——體積、T——熱力學(xué)溫度、n——物質(zhì)的量、R——氣體常數(shù)、ρ——密度)。由定律可推出：“一連比、三正比、三反比”的規(guī)律。規(guī)律一一連比同溫同壓下，同體積的任何氣體的質(zhì)量之比等于其摩爾質(zhì)量(或相對分子質(zhì)量)之比，等于其密度之比。即eq\f(m1,m2)＝eq\f(M1,M2)＝eq\f(ρ1,ρ2)。規(guī)律二三正比(1)同溫同壓下，兩氣體的體積之比等于其物質(zhì)的量之比，等于其分子數(shù)之比。即T、p相同時，eq\f(V1,V2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(N1,N2)。(2)同溫同體積下，兩氣體的壓強之比等于其物質(zhì)的量之比，等于其分子數(shù)之比。即T、V相同時，eq\f(p1,p2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(N1,N2)。(3)同溫同壓下，兩氣體的密度之比等于其摩爾質(zhì)量(或相對分子質(zhì)量)之比。即T、p相同時，eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(M1,M2)。規(guī)律三三反比(1)同溫同壓同質(zhì)量下，兩氣體的體積與其摩爾質(zhì)量(或相對分子質(zhì)量)成反比。即T、p、m相同時，eq\f(V1,V2)＝eq\f(M2,M1)。(2)同溫同分子數(shù)(或等物質(zhì)的量)下，兩氣體的壓強與其體積成反比。即T、N(或n)相同時，eq\f(p1,p2)＝eq\f(V2,V1)。(3)同溫同體積同質(zhì)量下，兩氣體的壓強與其摩爾質(zhì)量(或相對分子質(zhì)量)成反比。即T、V、m相同時，eq\f(p1,p2)＝eq\f(M2,M1)。1．相同體積的兩個容器，一個盛放氧氣，一個盛放氫氣，在同溫、同壓下，兩容器中氣體分子的數(shù)目有何關(guān)系？提示：同溫同壓下，同體積的不同氣體具有相同的粒子數(shù)。2．相同體積的甲、乙兩個容器，甲中盛放1mol氮氣，乙中盛放2mol氮氣，則在相同溫度下，甲、乙兩容器中壓強之比是多少？提示：同溫同體積時，氣體的壓強與其物質(zhì)的量成正比，故甲、乙兩容器中壓強之比是12。3．1mol氮氣和1mol氧氣的體積一定相同嗎？提示：不一定。因為不一定在相同條件下(同溫同壓)?！纠?】在體積相同的兩個密閉容器中分別充滿O2、O3氣體，當這兩個容器內(nèi)溫度和氣體密度相等時，下列說法正確的是()A．兩種氣體的壓強相等B．O2比O3的質(zhì)量小C．兩種氣體的分子數(shù)目相等D．兩種氣體的氧原子數(shù)目相等【思路分析】解答此類題目時注意兩點：(1)阿伏加德羅定律也適用于混合氣體。(2)注意分析分子的組成，如Ar為單原子分子，O2為雙原子分子，O3為三原子分子?！窘馕觥矿w積和密度相等時，O2和O3的質(zhì)量相同，二者物質(zhì)的量的關(guān)系為n(O2)n(O3)＝32，所以O(shè)2與O3的壓強之比為32，分子數(shù)目之比為32，但O2與O3所含的氧原子數(shù)目相等?！敬鸢浮緿同溫同壓下，等質(zhì)量的CH4和CO2氣體比較，下列說法中不正確的是(A)A．分子數(shù)之比為411B．體積之比為114C．物質(zhì)的量之比為114D．密度之比為411解析：設(shè)分別取CH4與CO2的質(zhì)量均為1g，則n(CH4)＝eq\f(1g,16g·mol－1)＝eq\f(1,16)mol，n(CO2)＝eq\f(1g,44g·mol－1)＝eq\f(1,44)mol，則n(CH4)n(CO2)＝114，故C項正確；同溫同壓下，n(CH4)/n(CO2)＝N(CH4)/N(CO2)＝V(CH4)/V(CO2)，即分子數(shù)之比為114，體積之比亦為114，故A項錯誤，B項正確；同溫同壓下ρ(CH4)/ρ(CO2)＝M(CH4)/M(CO2)＝16/44＝4/11，故D項正確。1．下列說法中正確的是(C)A．在一定溫度和壓強下，固體或液體物質(zhì)體積的大小只由構(gòu)成微粒的大小決定B．不同的氣體，若體積不同，則它們所含的分子數(shù)一定不同C．在一定溫度和壓強下，各種氣態(tài)物質(zhì)體積的大小由構(gòu)成氣體的分子數(shù)決定D．氣體摩爾體積是指1mol任何氣體所占的體積約為22.4L解析：一定溫度和壓強下，氣體摩爾體積一定，氣體的體積由氣體的分子數(shù)決定。2．下列說法正確的是(B)A．在常溫、常壓下，11.2LN2含有的分子數(shù)為0.5NAB．標準狀況下，22.4LH2和O2的混合氣體所含分子數(shù)為NAC．標準狀況下，18gH2O的體積是22.4LD．1molSO2的體積是22.4L解析：常溫、常壓下的氣體摩爾體積大于22.4L/mol，N2分子數(shù)小于0.5NA，A錯誤；標準狀況下，1mol任何氣體的體積都約為22.4L，其分子數(shù)為NA，B正確；標準狀況下，H2O為液體，所以C不正確；未指明標準狀況，所以D不正確。3．下列敘述中，正確的是(B)A．1molH2的質(zhì)量只有在標準狀況下才約為2gB．在標準狀況下，某氣體的體積是22.4L，則可認為該氣體的物質(zhì)的量約是1molC．在20℃時，1mol任何氣體的體積總比22.4LD．1molH2和O2的混合氣體，在標準狀況下的體積大于22.4L解析：氣體的質(zhì)量只與氣體的摩爾質(zhì)量和氣體的物質(zhì)的量有關(guān)，與氣體的溫度、壓強無關(guān)，A選項不正確；22.4L·mol－1是在特定條件下的氣體摩爾體積，所以在標準狀況下，某氣體的體積是22.4L，則可以認為該氣體的物質(zhì)的量約是1mol，B選項正確；由