2017版步步高初高中化学（通用）衔接教材：第12讲摩尔质量和气体摩尔体积

更新时间：2023-10-27 10:17:01 阅读量：综合文库文档下载

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第12讲摩尔质量和气体摩尔体积——

出两种新的导出物理量

初中教材要求在初中学习中，已学会用比值法定义物理概念，如初中学过的速度，密度，压强等。高中教材要求在高中化学中，我们将继续使用比值法建立常见物理量的联系，导出摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度、燃烧热、中和热等新的物理量。教材分析

要知道一定体积的物体的质量是多少，或知道一定质量的物体体积有多大，只需要提供物体的密度就能解决这些问题。在物理学中，把某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度，符号ρ，其数学表达式为ρ＝m/V(质量与体积的比值)。人们往往感觉密度大的物质“重”，密度小的物质“轻”一些，这里的“重”和“轻”实质上指的是密度的大小，根据密度的大小，人们可以鉴别物质；选择密度不同的物质，可以满足制造的不同需要；通过测定密度，科学研究中还可能发现其他新物质。

在国际单位制中，质量的常用单位是千克(kg)，体积的常用单位是立方米(m3)，从单位角度看，要建立质量与体积之间的直接联系，只需创设一个单位为kg·m3(读作千克每立方米)的导出

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物理量。进一步研究发现，一定条件下，同种物质的质量与体积的比值是一定的，物质不同，其比值一般也不同，这反映了不同物质的不同性质。因此，以kg·m

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为单位的物理量是物质

的一种特性，它不随质量和体积的变化而变化，是可测量的，这就是我们所熟悉的导出物理量——密度。导出物理量物理量符号定义式单位符号特性规律一定条件下，同种物质密度 ρ m/V kg·m －3意义的密度相同，不同种物质的密度一般不同实现了质量和体积间的直接换算从单位入手，以比值法定义密度，较直接学习密度概念内涵要简捷方便得多，这是我们认识导出物理量的一种有效学习方式。

要知道一定质量的物质所含微粒的物质的量，或知道一定物质的量的微粒的质量有多大，需要创设什么物理量，请从单位入手，提出解决这一问题的方法。

物质的量的单位是mol，质量的常用单位是kg或g，从单位角度看，要建立物质的量与质量之间的直接联系，只需创设一个单位为g·mol

－1

或kg·mol

－1

的导出物理量。

同理，要知道一定体积的物质所含微粒的物质的量，或知道一定物质的量的微粒的体积有多大，从单位角度看，只需有一个单位为L·mol

－

－1

或mol·L

－1

的导出物理量。

假如以“g·mol1”、“L·mol1”为单位的物理量是物质的固有属性，有规律可循，就可成为一种新的物理量，这种创新意义就非常大。

下表给出了1mol不同常见物质的质量和体积大小，完成表格中剩余空格后，思考1mol不同物质的质量在数值上有什么特点？在相同温度和压强下，1mol不同物质的体积在数值上有何规律？化学式相对原子质量或相对分子质量质量密度20℃、 101kPa 7.78g·cm3 －体积 20℃、101kPa 0℃、202kPa 11.2L 11.2L 11.2L Fe NaCl H2O C2H5OH H2 O2 CO2 56g 58.5g 18g 46g 2g 32g 44g 0℃、101kPa 22.4L 22.4L 22.3L 2.17g·cm3 －1.00g·cm3 －0.79g·cm3 －0.083g·dm3 －1.333g·dm3 －1.841g·dm3 －[想一想] 为什么比较1mol气体体积要在相同温度和压强下，不同温度或不同压强为什么不行？ 1．摩尔质量

1mol的任何物质的质量，当以克为单位时，在数值上等于其相对原子质量或相对分子质量。不同原子、离子或分子的相对质量不同，所以1mol物质的质量也不同；同一原子、离子或分子在不同的温度、压强下，状态可能不同，但其相对质量不会改变，因此1mol物质的质量与其存在状态无关，显然属于物质的固有属性。因此，以“g·mol1”为单位的物理量有存

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在的价值，可成为一个导出物理量，通常称为摩尔质量(molarmass)，即单位物质的量的物质所具有的质量。

[试一试] 1.完成下表，完善对摩尔质量的认识。

导出物理量摩尔质量物理量符号定义式单位符号特性规律意义 [试一试] 2.改正下列说法中可能存在的错误，并说明理由。 (1)N2的摩尔质量是28g

(2)1mol任何物质的质量在数值上等于其相对原子质量或相对分子质量 (3)1molNaCl的质量是58.5g·mol1

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[试一试] 3.按要求完成填空。

(1)1molH2O的质量是________，2molH2O的质量是________，3molH2O2的质量是________。 (2)54g水的物质的量是________，含有分子数是________，含有O的个数约是________。 (3)68gH2O2的物质的量是________，含有分子数是________，含有O的个数约是________。 2．摩尔体积

在相同的温度和压强下，1mol不同物质的体积并不相同，但是1mol不同气体的体积却是近似相同的。因此，以“L·mol1”为单位的物理量，只可建立气态物质体积与物质的量的直接

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联系，也可成为一个导出物理量。该物理量不适用于固态、液态物质，为排除这些状态，该物理量就被称为气体摩尔体积(molarVolumeofgas)，符号为Vm，即在一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积。

从表中还可以看出，在不同的温度和压强下，气体摩尔体积的数值是不相同的，如在0℃、101kPa时气体摩尔体积约是22.4L·mol1；而在0℃、202kPa时，气体摩尔体积约是11.2L·mol

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－1

。一般我们经常研究的是0℃、101kPa(又称标准状况，standardtemperatureandpressure，

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简写为STP)时气体的摩尔体积，Vm约为22.4L·mol1，“22.4L·mol1”习惯上被称为标准状况下的气体摩尔体积。

[试一试] 4.完成下表，完善对气体摩尔体积的认识。

导出物理量气体摩尔体积单位符号特性规律意义物理量符号定义式 [试一试] 5.改正下列说法中可能存在的错误，并说明理由。 (1)1mol任何气体的体积都是22.4L

(2)2g氢气的物质的量是1mol，它所占的体积是22.4L (3)1mol任何物质在标准状况时所占的体积都约是22.4L

(4)1molH2和1molH2O所含分子数相同，在标准状况时所占体积都约是22.4L

[试一试] 6.在标准状况下 (1)0.5molHCl的体积是________； (2)33.6L氢气的物质的量是________； (3)16g氧气的体积是________；

(4)44.8L氮气中含有的氮分子数是________。

资料卡片我们知道，物质体积的大小取决于构成这种物质的粒子数目、粒子的大小和粒子间的距离三个因素。

1mol任何物质中的粒子数目是相同的，即NA。因此，摩尔体积的大小主要由构成物质的粒子大小和粒子间距离所决定。

对于固态物质或液态物质来说，构成它们的粒子间的距离非常小，它们的体积主要取决于微粒本身的大小，不同物质构成微粒的大小是不同的，因此1mol不同固态物质或液态物质的体积是不相同的。对于气体来说，分子之间的距离远大于分子本身的大小，其体积主要由分子间距离决定，而一定温度和压强时，分子间的距离又是相同的，所以，1mol不同气体的体积近似相同。温度和压强不同，气体分子间的距离也会不同，所以，不同温度和压强时，气体摩尔体积也不相同。

(满分50分限时30min)

一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分，每题有1～2个正确答案，全对得4分，不全对得2分) 1．下列说法正确的( )

A．氮的摩尔质量就是氮的相对原子质量 B．1个12C原子质量大约是1.993×10C．氢氧化钠的摩尔质量是40g D．O2的摩尔质量等于其相对分子质量 2．下列叙述中错误的是( ) A．H2SO4的摩尔质量是98g·mol1

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B．2molNO和1molNO2中含氧元素质量相同 C．等质量的O2和O3所含氧原子数相等 D．等物质的量的CO和CO2含有相同氧原子数

3．下列说法正确的是( ) A．气体摩尔体积就是22.4L·mol1

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B．在标准状况下，22.4L水的质量约为18g

C．标准状况下22.4L任何气体都含有约6.02×1023个分子 D．1molH2和O2的混合气体在标准状况下的体积约22.4L

4．设NA表示阿伏加德罗常数，下列物质中物质的量为1mol的是( ) A．通常状况下22.4L氯气 B．18毫升水(水的密度为1g·mL1)

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