Урок на тему «Молярный объем газов. Закон Авогадро».

«Молярный объем газов. Закон Авогадро».

Тема урока: Молярный объем газов. Закон Авогадро.

Цели:

образовательная – систематизировать знания учащихся о понятиях количество вещества, число Авогадро, молярная масса, на их основе сформировать представление о молярном объеме газообразных веществ; раскрыть сущность закона Авогадро и его практического применения;

развивающая – формировать способность к адекватному самоконтролю и самооценке; развивать умение логически мыслить, выдвигать гипотезы, делать аргументированные выводы.

Тип урока: комбинированный

Характер деятельности: репродуктивный, частично-поисковый, с элементами исследования.

Ход урока:

1.Организационный момент.

Проверьте готовность, все в порядке?

Готов ли учебник, дневник и тетрадка?

Своим одноклассникам ты улыбнись,

И к знаниям стойким, дружочек, стремись!

2.Объявление темы и целей урока.

3.Актуализация опорных знаний.

3.1. Беседа с учащимися:

Как вы уже знаете, химия – это наука о веществах, их свойствах и превращениях.

В теме нашего урока фигурирует фамилия ученого А.Авогадро.

При изучении какого понятия мы уже встречались с этой фамилией?

Массу мы измеряем килограммах, путь в километрах. А каким же образом измерить количество вещества.

Мы знаем, что вещество состоит из молекул, но отсчитать количество молекул, входящих в то или иное вещество, очень сложно, несмотря на развитие современной техники.

Для измерения вещества была выбрана единица, которая была названа моль. Она как бы объединяет число молекул и массу вещества.

Как же отмерить 1 моль вещества?

Для этого необходимо взять столько его граммов, какова относительная атомная или относительная молекулярная масса вещества.

Например, один моль воды имеет массу равную 18 грамм.

А как связано с количеством вещества число его молекул?

Установлено, что один моль вещества всегда содержит одинаковое число частиц и равно 6*10²³ . Это число называется постоянная Авогадро, в честь итальянского ученого Лоренцо Романо Амадео Карло Авогадро, который выдвинул гипотезу, согласно которой, при одинаковых температуре и давлении в равных объёмах идеальных газов содержится одинаковое число молекул. Постоянная Авогадро имеет буквенное обозначение (N_A).

Таким образом, 1 моль воды, имеющий массу 18 грамм, содержат 6*10²³молекул.

Дадим определение понятию моль.

Моль – это такое количество вещества, в котором содержится 6*10²³ молекул этого вещества.

Какой физический смысл имеет число Авогадро и его числовое значение?

В какой формуле (из изученных) применяется эта величина?

Чтобы узнать число молекул (N), содержащихся в определенном количестве вещества, можно воспользоваться формулой: число молекул, содержащихся в определенном количестве вещества, равно произведению постоянной содержащихся в определенном количестве вещества на количество вещества, то есть число молей.

N = N_A*n

Исходя из этой формулы, будут верны и обратные формулы:

n = N/N_A

Количество вещества равно число молекул вещества разделить на число Авогадро, равное числу молекул в определенном объеме при нормальных условиях.

3.2.Решение задач

3.2.1. Давайте освежим в памяти применение этой формулы, заполнив пропуски в таблице.

(после выполнения осуществляется самопроверка, обратная связь, учащиеся заполняют на доске таблицу)

3.2.2. В теме урока проговаривается новое понятие – «молярный объем», а мы уже знакомы с понятием «молярная масса», давайте вспомним, какое принято обозначение для массы 1 моль вещества, в каких единицах измеряется, с какой величиной совпадает численное значение? (обсуждение с учащимися)

Как называют массу 1 моль вещества?

Чтобы нам было немного легче при изучении нового материала, предлагаю вычислить молярные массы веществ в различных агрегатных состояниях (групповая работа)

1 ряд – находит молярную массу твердого вещества CuSO₄,

2 ряд – находит молярную массу жидкого вещества H₃PO₄,

3 ряд – находит молярную массу газообразного вещества NH₃

(после выполнения самопроверки записываем полученный ответ на доске)

3.2.3. Подведем итоги закрепления материала:

C помощью каких физических величин можно охарактеризовать порцию вещества?

Молярная масса вещества равна отношению массы этого вещества к его количеству.

4.Изучение нового материала.

4.1.На сегодняшнем уроке у вас будет возможность сделать то, что в 1811 году удалось итальянскому ученому Амедео Авогадро – сформулировать один из газовых законов.

Презентация ученый химик А.Авогадро

4.1.1.Сегодня мы повторили многие количественные характеристики вещества – масса, молярная масса, количество вещества, число структурных единиц. Но тема нашего урока «Молярный объём», и на уроках химии мы ещё не встречались с такой величиной. Хотя химические реакции нередко идут с участием газообразных веществ, измерять которые удобнее по объему. А вот на уроках физики с величиной, объём вы уже встречались.

В каких же формулах, которые вы используете на уроках физики, используется понятие объём?

Плотность = масса/объем (переводим запись в символическую).

Выразим из формулы, чему равен объем – V = m/ρ

4.1.2.Обратите внимание на рисунок 1, он демонстрирует нам расстояние между молекулами в веществах разных по агрегатному состоянию, давайте вместе выясним, какова зависимость плотности и объема (зависимость обратно пропорциональная)

Рисунок 1.

Агрегатное состояние веществ

Твердое

Газообразное

Жидкое

4.1.3.Допустим, что мы имеем дело с веществами количеством вещества 1 моль, тогда возможно заменить m на М, а объем будет определяться, как молярный (который занимает 1 моль вещества).

4.1.4.Работа по вариантам

Вычислим эту величину для соединений в различных агрегатных состояниях, взятых при одинаковых условиях:

Нормальными условиями (н.у.) в химии принято называть температуру 0^оС и давление 760 мм рт. ст., или 101,3 кПа.

Таблица 2.

( данные последней графы таблицы учащиеся заполняют после выполнения задания)

4.1.5. По числовым данным молярного объема для веществ в разных агрегатных состояниях делаем вывод, что значения этой величины для твердых и жидких веществ - малые и разные. А для газообразных соединений – величины большие одинаковые.

Вывод - При одинаковых условиях газообразные вещества количеством 1 моль занимают одинаковый объем – 22.4 л/моль.

22,4 л газа при нормальных условиях всегда содержит 6*10²³ частиц. (стр.71 рис.21)

(демонстрируем вещества количеством 1 моль – вода, сода, модель фигуры объемом 22.4 л)

4.1.6. Молярный объем газа – это объем газа количеством вещества 1 моль. Обозначают его буквой V_{m .}

У жидкостей и твердых тел молярный объем зависит от плотности. От чего же зависит молярный объем у газов?

Если взять 1 моль водорода, кислорода, углекислого газа и озона при одинаковых условиях, то окажется, что 1 моль любого из этих газов займет один и тот же объем, равный 22,4 л.

4.2.Промежуточное закрепление.

Для расчетов рационально связать такие характеристики газа, как объем и количество вещества n.

Молярный объем – это физическая величина, равная отношению объема вещества к количеству вещества. V_m= V/n. Выразите из этой формулы чему равны объём и количества вещества?

Заполним недостающие данные в таблице 3.

Таблица 3.

4.3.В теме нашего урока фигурирует название закона. Я предлагаю вам почувствовать себя учеными и самостоятельно сформулировать закон Авогадро.

Этапы рассуждения:

Вывод – если брать одинаковые объемы газов при одинаковых условиях (Р и t), то они будут содержать одинаковое число молекул.

Следствие – при одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает одинаковый объем (22.4 л/моль).

Это доказательство было выдвинуто в соответствии с законом Авогадро 1811 года, который гласит: в равных объемах разных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул (то есть одинаковое количество вещества).

Обращаемся к учебнику, сверим полученные выводы с формулировкой А.Авогадро. (стр.71)

Молярный объем газообразных веществ выражается в л/моль (литрах на моль).

При этом один 1 кмоль (киломоль) равен м³/кмоль, а один 1 ммоль (миллимоль) – 22,4 мл/ммоль.

4.4 Решение задач

Рассмотрим основные типы решения задач по данной теме.

Задача 1.

Какой объем при нормальных условиях займет углекислый газ, взятый в количестве вещества 0,5 моль?

Решение. Поскольку объем вещества равен молярному объему, умноженному на количество вещества, то объем углекислого газа равен 22,4л/моль умножить на 0,5 моль. Ответ: объем углекислого газа равен 11,2 литра.

Задача 2.

Какой объем займет при нормальных условиях хлороводород HCl массой 14,6 г?

Решение:

Определяем количество вещества хлороводорода HCl по формуле: количество вещества равно масса вещества разделить на молярную массу вещества. Таким образом, количество вещества хлороводорода равно: массу хлороводорода разделить на молярную массу хлороводорода. Таким образом, количество хлороводорода составит 0,4моль. Далее находим объем хлороводорода: молярный объем умножить на количество вещества. Ответ: объем хлороводорода равен 8,96 литра.

Задача 3.

Определите массу и объем, занимаемый при нормальных условиях 3,01 * 10²⁶ молекулами метана (СН₄).

Решение:

Определяем количество вещества метана n (СH₄) по формуле: количество молекул метана разделить на число Авогадро, то есть три целых одна сотая, умноженная на десять в двадцать шестой степени, разделить на шесть, умноженное на десять в двадцать третьей степени. Получаем количество вещества метана равное 500 моль.

Используя значение молярного объема газа при нормальных условиях, вычисляем объем метана СH₄ при нормальных условиях: двадцать две целых четыре десятых литра умножить на пятьсот моль, в результате получаем одиннадцать тысяч двести литров, что составляет одиннадцать целых два десятых метра кубических.

Массу газа метана m (СH₄) рассчитываем по формуле: масса метана равна произведению молярной массы метана и количества вещества. Массу метана, равную шестнадцати, умножаем на количество вещества метана, равное пятистам. Отсюда масса метана равна 8000 грамм, или 8 килограмм.

Теперь даем развернутый ответ на вопрос, поставленный в задаче: при нормальных условиях объем, занимаемый 3,01 * 10²⁶ молекулами метана (СН₄), составляет 11,2 метра кубических, а масса вещества равна 8 килограмм.

5.Закрепление материала (тест по изученному материалу «Взаимопроверка»)

6.Подведение итогов урока. Рефлексия.

7.Домашнее задание (разноуровневое).