师:同学们,今天我们学习高一人教版化学第二章气体摩尔体积。这节课的学习目标有三个:一是知道影响物质体积的三个因素——粒子数目、粒子大小和粒子间距,并通过观察微观模型理解这三个因素对固体、液体、气体体积的意义;二是理解在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子,能说出气体的体积与微粒数目、温度、压强的定性关系,知道气体摩尔体积的含义;三是能够利用物质的量、气体摩尔体积在标准状况下气体的体积三者之间的关系进行简单计算。

  大家知道干冰可用于制作云海特效,如果把干冰加入热水中会怎么样呢?接下来请看一段有趣的视频《气炸的瓶子》。视频中干冰发生了什么变化?瓶子为什么会炸裂?

  通过分析可知,固体干冰升华变为气体,导致塑料瓶膨胀,体积变大。从固体变为气体,体积竟有如此大的变化,不禁让人思考:影响物质体积大小的因素到底是什么呢?带着这个问题,我们开始今天的学习。

  首先,请阅读课本52页“思考与讨论”。在一定条件下,1摩尔不同物质的体积如下表所示。观察并分析表中数据,你能得出哪些结论?和同学讨论一下。

  分析发现,表中所给的每种物质的量都是1摩尔。纵向分析数据,0摄氏度、101千帕时,气体氢气、氧气的体积都是22.4升。由此我们得出结论一:相同条件下,1摩尔不同气体体积相同。而20摄氏度时,液体水、硫酸的体积不同,固体铝、铁的体积也不同。所以得出结论二:相同条件下,1摩尔不同液体或固体的体积不相同。再横向对比数据,我们发现气体体积单位是升,而固体液体体积的单位是立方厘米,1升等于1000立方厘米,因此得出结论三:1摩尔气体的体积远大于1摩尔固体或液体的体积。

  为什么会存在这些结论呢?接下来我们对物质的体积进行微观探析。我们知道物质是由分子、离子或原子等微观粒子构成的。借助生活中的宏观现象,我们把构成物质的微粒简化为大小不同的球。球所占的体积受什么因素影响呢?结合实例,100个篮球和10个篮球都紧密堆积,可得出球所占的体积受球的个数影响;100个篮球和100个乒乓球紧密堆积,可得出球所占的体积受球的大小影响;100个篮球紧密堆积与100个篮球都间隔一米在操场上均匀分布,可得出球所占的总体积受球的间距影响。宏微结合,我们可以得出物质体积的影响因素分别是构成物质的粒子个数、粒子大小、粒子间距。

  接下来对比固态微粒和液态微粒的结构示意图,影响固态和液态物质体积的主要因素是什么?观察图片可知,固体微粒间距很小,液体微粒间距也很小,因此得出结论:主要影响因素是粒子数和粒子大小,粒子间距可忽略。

  那么,影响气态物质体积的主要因素是什么呢?对比三张图可知,气体分子间距比较大,气体分子的平均距离远远大于气体分子大小。因此得出结论:气体体积主要受粒子数、粒子间距的影响,粒子大小可忽略。

  我们回归课前视频,观察图片,上述过程中影响物质体积的因素——二氧化碳分子个数、二氧化碳分子大小、二氧化碳分子间距中哪些变,哪些不变?忽略二氧化碳溶于水,通过分析我们可以得出,不变的是二氧化碳分子个数和大小,改变的是二氧化碳分子间距。结合视频,我们可以感受到分子间距对干冰的体积有很大的影响力。

  那么气体分子间距又受什么因素影响呢?观察下面三张图片,第一张是空白对照,第二张加压处理,气体体积减小;第三张升温处理,气体体积增大。由此我们可以知道气体分子间距受压强、温度的影响,而且压强增大,气体分子间距减小;温度升高,气体分子间距增大。

  接下来我们对刚才所学的内容进行小结。物质体积的影响因素分别是粒子大小、粒子数目、粒子间距,而粒子间距受外界因素温度、压强的影响。粒子大小、粒子数目主要决定了固体、液体的体积;粒子数目、粒子间距主要决定了气体的体积。如果温度相同,压强相同,则粒子间距相同。如果粒子数目也相同,则气体体积也相同。比如100个篮球都间隔一米在操场均匀分布,100个乒乓球都间隔一米在操场均匀分布,100个等同于气体分子的数目,间隔一米等同于气体分子间距,那么两种球所占的总面积近似相等,球的大小可忽略不计。

  其实这就是阿伏加德罗定律:在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。该定律中有四个相同——相同温度、相同压强、相同体积、相同粒子数。这四个量中有三个相同,第四个量必然相同。该定律的适用对象是任何气体。

  接下来我们再看资料,0摄氏度、101千帕,也就是标准状况下,1摩尔常见气体的体积如下表:氢气体积22.42升,氧气体积22.39升,氮气体积22.41升,甲烷体积22.41升,一氧化碳体积22.41升。根据表格数据我们可以得出结论:标准状况下,1摩尔不同气体体积近似等于22.4升。其实这就是阿伏加德罗定律的特例,五种气体所处的温度是0摄氏度,压强是101千帕,所以气体分子间距相同。五种气体都是1摩尔,气体分子数相同,其体积近似相等,也证明了气体分子大小可以忽略不计。

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《化学 必修1 第2章 第三节 物质的量 第2课时:气体摩尔体积 逐字稿-3,811字 第5版》.docx
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