摩尔质量和气体摩尔体积.pdf
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1、第 12 讲摩尔质量和气体摩尔体积 出两种新的导出物理量 教材分析 初中教材要求高中教材要求 在初习中,已学会用比值 法定义物理概念, 如初过 的速度,密度,压强等。 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。 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 ,其数学表达式为 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
2、“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(m 3),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 m 3(读 作千克每立方米 )的导出物理量。 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 3 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
3、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 特性规律意义 密度m/Vkg m 3 一定条件下,同种物 质的密度相同,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 mo
4、l 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 mol 1” 、 “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 1 mol 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 1 mol 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,1 mol 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
5、度 20 、 101 kPa 体积 0 、101 kPa 20 、 101 kPa 0 、 202 kPa Fe 56 g 7.78 g cm 3 NaCl 58.5 g 2.17 g cm 3 H2O 18 g 1.00 g cm 3 C2H5OH 46 g 0.79 g cm 3 H22 g 0.083 g dm 3 22.4 L 11.2 L O232 g 1.333 g dm 3 22.4 L 11.2 L CO244 g 1.841 g dm 3 22.3 L 11.2 L 想一想 为什么比较 1 mol 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 1
6、 mol 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 1 mol 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 1 mol 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 mol 1”为单位的物理量有存在的价值,可成为一个导出物理量,通常称为摩 尔质量 (molar mass) ,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 物理 量符 号 定义式 单位 符号 特性 规律 意义 摩尔质
7、 量 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 28 g (2)1 mol 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)1 mol NaCl 的质量是 58.5 g mol 1 试一试 3.按要求完成填空。 (1)1 mol H2O 的质量是 _,2 mol H2O 的质量是 _,3 mol H2O2的质量 是_。 (2)54 g 水的物质的量是 _,含有分子数是 _,含有 O 的个数约是 _。 (3)68 g H2O2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, 1 mol 不同物质
8、的体积并不相同, 但是 1 mol 不同气体的体 积却是近似相同的。因此,以“L mol 1”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(molar Volume of gas),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 、101 kPa时气体摩尔体积约是22.4 L mol 1;而在 0 、202 kPa时,气体 摩尔体积约是 11.2 L mol 1。一般我们经常
9、研究的是 0 、101 kPa(又称标准状况, standard temperature and pressure, 简写为 STP)时气体的摩尔体积, Vm约为 22.4 L mol 1, “22.4 L mol 1”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 物理量符 号 定义式 单位符 号 特性 规律 意义 气体摩尔体 积 试一试 5.改正下列说法中可能存在的错误,并说明理由。 (1)1 mol 任何气体的体积都是22.4 L (2)2 g 氢气的物质的量是1 mol,它所占的体积是22.4 L (3)1 mol 任何物质在标准
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