苏教版 (2019)必修 第一册专题2 研究物质的基本方法第三单元 人类对原子结构的认识第1课时学案及答案

第1课时　物质的量

一、物质的量

1．物质的量的概念

物质的量是国际单位制中的基本物理量之一，符号为n，常用单位为摩尔。

2．物质的量的单位——摩尔

微点拨：使用“mol”时，只用于表示微粒及它们的特定组合，不能用于描述宏观物质。且常用化学式表示微粒的种类，如1 mol H(√) ；不能用汉字笼统的描述，如1 mol氢(×)。

3．阿伏加德罗常数

微点拨：阿伏加德罗常数(NA)是一个物理量，其单位是mol－1，而不是纯数值；其精确值是0.012 kg 12C中含有的原子数，约为6.02×1023。

二、摩尔质量

1．概念：单位物质的量的物质所具有的质量，符号：M。

2．单位： g·mol－1(或g/mol)。

3．物质的量(n)、物质的质量(m)、摩尔质量(M)之间存在的关系：n＝。

4．规律：摩尔质量以g·mol－1为单位时，在数值上等于该物质的相对原子质量或相对分子质量。例如：氧原子的相对原子质量为16，则氧原子的摩尔质量为16 g·mol－1，O2的摩尔质量为32 g·mol－1。

1．“当物质的质量以g为单位时，摩尔质量就是1 mol物质的质量”这种说法是否正确？为什么？

[提示]　不正确。因为摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量，单位是g·mol－1；而1 mol物质的质量的单位是g。

2．摩尔质量与物质的多少有关吗？为什么？

[提示]　无关。因为对于指定物质，其摩尔质量是一个定值，不随该物质的多少而发生变化。

三、物质的量运用于化学方程式中的简单计算

以氢气的燃烧反应为例：　　　   2H2 ＋ O2　　2H2O

反应物和生成物的化学计量数之比：2  ∶  1  　∶  2

物质的分子数之比：              2  ∶  1  　∶  2

物质的物质的量之比：            2  ∶  1  　∶  2

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”。)

(1)物质的量可以理解为物质的数量。 (×)

(2)1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子。 (×)

(3)NaOH的摩尔质量为40 g。 (×)

(4)1 mol H2的质量与它的相对分子质量相等。 (×)

2．下列说法正确的是(　　)

A．物质的量就是1摩尔物质的质量

B．1 mol水中含有2 mol氢和1 mol氧

C．摩尔是国际科学界建议采用的一种物理量

D．3 mol O2与2 mol H2O所含原子数相等

D　[物质的量表示含有一定数目微粒的集合体，A项错误；使用物质的量必须指明具体的物质或微粒，B项错误；物质的量是国际单位制中的基本物理量之一，摩尔是其单位，C项错误；3 mol O2含有6 mol原子，2 mol H2O中含有6 mol原子，D项正确。]

3．已知3.01×1022个某单质(A2)分子的质量为1.6 g，其物质的量是           ；所含原子的物质的量是           。其摩尔质量是               ，相对分子质量是       。

[答案]　0.05 mol　 0.1 mol　32 g·mol－1　32

摩尔质量在物质的量的计算中起到桥梁的作用，它可以将物质的质量换算成物质的量以及微粒数，也可以将气态物质的质量换算成体积(标准状况下，下一课时有详细讲解)。我们知道，1 mol 不同物质中所含的分子、原子或离子的数目是相同的，但由于不同微粒的质量不同，因此1 mol不同物质的质量也不同。那么，1 mol不同物质的质量究竟是多少？

[问题1]　物质的量是国际单位制中的基本物理量之一，表示含有一定数目微粒的集合体。物质的量能否理解为“物质的质量”或“物质的数量”？为什么？

[提示]　不能。因为物质的量是一个专有名词，读写时不能删减或添加，也不能从字面上理解其意义。物质的量联系微观世界与宏观世界，表示含有一定数目微粒的集合体，不能理解为“物质的质量”或“物质的数量”。

[问题2]　摩尔质量在物质的量的计算中起到桥梁的作用，它可以将物质的质量换算成物质的量以及微粒数，也可以将气态物质的质量换算成体积(标准状况)。摩尔质量与物质的质量在概念和单位上有什么不同？与相对原子(或分子)质量有何不同？

[提示]　①概念不同。摩尔质量是指单位物质的量的物质所具有的质量，而质量是指物体所含物质多少的物理量。②单位不同。摩尔质量的单位是g·mol－1或kg·mol－1，而物质的质量的单位是g或kg。

摩尔质量的单位是g·mol－1或kg·mol－1等，同种物质的摩尔质量因单位不同而数值不同；相对原子或分子质量的单位为1，同种原子或分子的相对原子或分子质量相同。

1．物质的量——“四化”

2.阿伏加德罗常数

(1)准确量：是一个物理量，用NA表示。

(2)近似为6.02×1023 mol－1。

3．摩尔质量——“三性”

(1)等值性：摩尔质量只是以g·mol－1作单位时，在数值上与相对分子质量或相对原子质量相等。

(2)近似性：由于电子的质量非常微小，所以离子的摩尔质量以g·mol－1为单位时，其数值近似等于相对分子质量或相对原子质量，如Na和Na＋的摩尔质量都为23 g·mol－1。

(3)确定性：对于指定的物质来说，其摩尔质量的值是一个定值，不随物质的物质的量多少而改变。

1．下雪时，常用融雪剂清理路面，醋酸钾(CH3COOK)是效果较好的融雪剂。下列关于1 mol CH3COOK的叙述正确的是(　　)

A．1 mol CH3COOK含有1 mol钾元素

B．CH3COOK的摩尔质量为98 g

C．1 mol CH3COOK含有2 mol氧

D．1 mol CH3COOK含有3×6.02×1023个H

D　[A项，元素是一个宏观概念，错误；B项，CH3COOK的摩尔质量为98 g·mol－1，错误；C项，“2 mol氧”中“氧”是指氧原子还是指氧分子，题目中不明确，错误；D项，1 mol CH3COOK含有3 mol H，所以1 mol CH3COOK含有3×6.02×1023个H，正确。]

2．偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能燃料，燃烧产生的巨大能量可作为航天运载火箭的推动力。下列叙述正确的是(　　)

A．偏二甲肼的摩尔质量为60 g

B．6.02×1023个偏二甲肼分子的质量约为60 g

C．1 mol偏二甲肼的质量为60 g·mol－1

D．6 g偏二甲肼含有NA(用NA表示阿伏加德罗常数的值)个偏二甲肼分子

B　[偏二甲肼的摩尔质量应为60 g·mol－1；6.02×1023个偏二甲肼约为1 mol，其质量约为60 g；6 g偏二甲肼的物质的量为6 g÷60 g·mol－1＝0.1 mol，含有的分子数为0.1NA。]

[问题1]　a个H2的物质的量为        ，其质量为        (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。

[提示]　 mol　 g

[问题2]　32 g O2的物质的量为            mol；2 mol H2SO4的质量为           g，含H的质量为            g。

[提示]　1　196　4

1．基本关系式

(1)n＝(n表示物质的量，N表示微粒数)。关系式中NA的单位是 mol－1。

(2)M＝(M为摩尔质量，m为物质的质量)。

在M、n和m中，已知任意两项求第三项；若M的单位是g·mol－1时，则m的单位是g。

2．恒等关系式

由基本关系式n＝和n＝可得恒等关系式：＝n＝。在 N、NA、m、M中，已知任意三项可求第四项。一般情况下，NA、M是已知的，则N与m可互求。

3．下列各组物质中所含氧原子的物质的量相同的是(　　)

A．0.3 mol O2和0.3 mol H2O

B．6.02×1023个CO2与0.1 mol KMnO4

C．0.1 mol CuSO4·5H2O和0.1 mol C6H12O6

D．0.1 mol H2SO4和0.4NA(用NA表示阿伏加德罗常数的值)H2O

D　[在D项中0.1 mol H2SO4中含氧原子0.4 mol，在0.4NAH2O中氧原子也为0.4 mol。]

1．下列对于“摩尔”的理解正确的是(　　)

A．摩尔是国际科学界建议采用的一种物理量

B．摩尔可以把物质的宏观数量与微观粒子的数量联系起来

C．摩尔是物质的量的单位，简称摩，符号为mol

D．国际上规定，0.012kg碳中所含有的原子数目约为6.02×1023

C　[A项，物质的量是国际单位制中的基本物理量之一，单位是摩尔，错误；B项，物质的量＝，但要注意联系物质的宏观数量与微观粒子数量的是物质的量，而摩尔是物质的量的单位，错误；C项，摩尔是物质的量的单位，简称摩，符号为mol，正确；D项，0.012 kg 12C中所含有的原子数目约为6.02×1023，错误。]

2．下列各物质中所含H最多的是(　　)

A．0.1 mol NH4Cl

B．0.1 mol NH4HCO3

C．0.2 mol H2

D．0.2 mol H3PO4

D　[0.1 mol NH4Cl和0.2 mol H2均含有0.4 mol H；0.1 mol NH4HCO3含0.5 mol H；0.2 mol H3PO4含0.6 mol H。]

3．用NA表示阿伏加德罗常数的值，则下列说法错误的是(　　)

A．32 g O2所含的原子数目为NA

B．0.5 mol H2O含有的原子数目为1.5NA

C．1 mol H2O含有的分子数目为NA

D．0.5NA氯气分子的物质的量是0.5 mol

A　[32 g氧气是1 mol,1 mol氧气中含有2 mol氧原子，所以氧原子数为2NA；1个水分子中含有3个原子，所以0.5 mol水分子中含有1.5 mol原子，含有的原子个数为1.5NA；1 mol H2O含有的分子数目为NA；0.5NA氯气分子的物质的量就是0.5 mol。]

4．下列有关摩尔质量的描述或应用中正确的是(　　)

A．1 mol OH－的质量为17

B．二氧化碳的摩尔质量为44 g

C．铁原子的摩尔质量等于它的相对原子质量

D．一个钠原子的质量等于 g

D　[A项中1 mol OH－的质量为(16＋1＋me－) g＝17 g(由于e－的质量很小，可以忽略不计)；B项单位应为g·mol－1；C项没有指出以g·mol－1为单位，也没有指出在数值上相等；D项中可用1 mol Na的质量除以1 mol Na的原子数，求得每个钠原子的质量。]

5．在14.2 g Na2SO4中，

(1)含有的Na＋的数目是        。

(2)含有的SO的质量是        。

(3)含氧原子的物质的量是        。

[解析]　由化学式Na2SO4可得如下关系式：

Na2SO4～2Na＋～SO～4O

n(Na2SO4)＝＝0.1 mol

所以有：(1)n(Na＋)＝2n(Na2SO4)＝0.2 mol，即，N(Na＋)＝0.2 mol×6.02×1023 mol－1＝1.204×1023。

(2)n(SO)＝n(Na2SO4)＝0.1 mol，m(SO)＝0.1 mol×96 g·mol－1＝9.6 g。

(3)n(O)＝4n(Na2SO4)＝0.4 mol。

[答案]　(1)1.204×1023　(2)9.6 g　(3)0.4 mol