高中化學(xué)學(xué)案專題1第二單元第1課時(shí)物質(zhì)的量摩爾質(zhì)量

第二單元物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量第1課時(shí)物質(zhì)的量摩爾質(zhì)量一、物質(zhì)的量與阿伏加德羅常數(shù)1．物質(zhì)的量：2.阿伏加德羅常數(shù)：1．1molH、1molH＋、1molH2的意義一樣嗎？為什么？提示：意義不同。盡管都是1mol微粒，但微粒種類不同，它們分別表示1mol氫原子、1mol氫離子和1mol氫分子。2．(教材開發(fā))教材中描述“nmol某種微粒集合體中所含微粒數(shù)約為n×6.02×1023”，1molH2SO提示：2×6.02×10234×6.02×1023。3．NA與6.02×1023有何不同？提示：NA是單位為mol－1的物理量，其值約為6.02×1023?！咀灾魈剿鳌?情境思考)唐僧師徒四人在學(xué)習(xí)了“物質(zhì)的量”這一物理量并做了大量的相關(guān)練習(xí)后根據(jù)個(gè)人學(xué)習(xí)體會(huì)，對(duì)物質(zhì)的量這一概念展開了熱烈的討論。以下是四人的談話記錄。你認(rèn)為誰(shuí)的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的？提示：物質(zhì)的量是只能用來描述微觀粒子多少的物理量，而質(zhì)量是既可描述微觀物質(zhì)又可描述宏觀物質(zhì)多少的物理量，兩者不可相互替代，所以孫悟空的描述是錯(cuò)誤的。二、摩爾質(zhì)量與方程式中的物質(zhì)的量關(guān)系1．摩爾質(zhì)量：2．化學(xué)方程式中的物質(zhì)的量關(guān)系：(1)關(guān)系aA＋bB=cC＋dD化學(xué)計(jì)量數(shù) abcd物質(zhì)的量之比a∶b∶c∶d結(jié)論：反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。(2)示例：2molH2與1__molO2恰好反應(yīng)，生成2__molH2O。1．(知識(shí)關(guān)聯(lián))質(zhì)量是國(guó)際7大基本物理量之一，摩爾質(zhì)量是否就是1mol物質(zhì)的質(zhì)量？為什么？提示：不是。摩爾質(zhì)量是單位物質(zhì)的量的物質(zhì)所具有的質(zhì)量，單位是g·mol－1；而1mol物質(zhì)的質(zhì)量的單位是g。2．(情境思考)2020年，全球暴發(fā)了大規(guī)模的新冠病毒肺炎疫情，威脅著人們的身體健康。疫情期間，次氯酸鈉(NaClO)是常用的消毒劑。1molNaClO的質(zhì)量為______g。提示：74.5物質(zhì)的量有關(guān)概念理解概念應(yīng)用注意事項(xiàng)物質(zhì)的量“物質(zhì)的量”四個(gè)字是一個(gè)整體，不能拆開，也不能添字，如不能說成“物質(zhì)量”或“物質(zhì)的數(shù)量”等摩爾只用來描述微觀粒子，如原子、分子、離子、中子、質(zhì)子、電子等，也可以是特定組合，如1molNaCl阿伏加德羅常數(shù)(1)NA的基準(zhǔn)是0.012kg12C(2)NA是一個(gè)實(shí)驗(yàn)值，現(xiàn)階段常取6.02×1023作計(jì)算摩爾質(zhì)量(1)適用于任何一種微觀粒子(2)純凈物和混合物都有摩爾質(zhì)量，混合物的摩爾質(zhì)量一般稱為平均摩爾質(zhì)量【規(guī)律方法】1.物質(zhì)的量的“四化”：2．阿伏加德羅常數(shù)——“三量”(1)基準(zhǔn)量：0.012kg12(2)準(zhǔn)確量：是一個(gè)物理量，用NA表示，單位是mol－1。(3)近似量：6.02×1023mol－1。3．摩爾質(zhì)量——“三性”(1)等值性：摩爾質(zhì)量只是以g·mol－1作單位時(shí)，在數(shù)值上與相對(duì)分子質(zhì)量或相對(duì)原子質(zhì)量相等。(2)近似性：由于電子的質(zhì)量非常微小，所以離子的摩爾質(zhì)量以g·mol－1為單位時(shí)，其數(shù)值近似等于相對(duì)分子質(zhì)量或相對(duì)原子質(zhì)量，如Na和Na＋的摩爾質(zhì)量都為23g·mol－1。(3)確定性：對(duì)于指定的物質(zhì)來說，其摩爾質(zhì)量的值是一個(gè)定值，不隨物質(zhì)的物質(zhì)的量多少而改變。【特別警示】判斷有關(guān)概念的注意事項(xiàng)(1)指向性——粒子的具體化；恒久性——相對(duì)分子(原子)質(zhì)量、摩爾質(zhì)量不隨微粒的變化而變化；一致性——物理單位與指代物質(zhì)及概念要一致。(2)物質(zhì)的摩爾質(zhì)量(M)與1mol物質(zhì)的質(zhì)量(m)以及物質(zhì)的相對(duì)分子(原子)質(zhì)量(Mr)是不同的。如水的摩爾質(zhì)量為18g·mol－1，1molH2O的質(zhì)量為18g，H2O的相對(duì)分子質(zhì)量為18，三者單位不同，分別是g·mol－1、g和1。1.(思維升華)1mol任何物質(zhì)都含有6.02×1023個(gè)分子嗎？為什么？(宏觀辨識(shí)與微觀探析)提示：不一定，物質(zhì)不一定由分子構(gòu)成，有些物質(zhì)不含有分子，如NaCl。2．(教材開發(fā))教材中描述“摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于該物質(zhì)的相對(duì)原子質(zhì)量或相對(duì)分子質(zhì)量”。2molH2O的摩爾質(zhì)量是1molH2O的摩爾質(zhì)量的2倍嗎？為什么？提示：不是，物質(zhì)的分子構(gòu)成確定，其摩爾質(zhì)量就是個(gè)確定的值。【合作探究】(情境思考)曹沖稱象的故事大家耳熟能詳，講的是孫權(quán)給曹操送來了一頭大象，曹操想知道這象的重量，詢問屬下，都不能說出稱象的辦法。曹沖說：“把象放到大船上，在水面所達(dá)到的地方做上記號(hào)，再讓船裝載其他東西，當(dāng)水面也達(dá)到記號(hào)的時(shí)候，稱一下這些東西，那么比較下就能知道了?！?1)曹沖在稱象時(shí)的主導(dǎo)思想是什么？(2)已知托盤天平的最小刻度為0.1克(3)如何把微觀的不可見的粒子與宏觀的可稱量的物質(zhì)之間聯(lián)系起來？提示：(1)曹沖在稱象時(shí)的主導(dǎo)思想是化整為零，化大為小。(2)用托盤天平稱量一粒大米的質(zhì)量的主導(dǎo)思想是積小成大，聚微為宏。(3)國(guó)際科學(xué)界用物質(zhì)的量來表示含有一定數(shù)目的粒子的集合體，用它來聯(lián)系微觀的不可見的粒子和宏觀的可稱量物?！镜淅?2021·鹽城高一檢測(cè))下列敘述正確的是()A．摩爾是國(guó)際單位制中七個(gè)基本物理量之一B．1mol任何物質(zhì)中均含有阿伏加德羅常數(shù)個(gè)粒子C．摩爾不能用來描述宏觀物質(zhì)D．1摩爾的基準(zhǔn)是0.012kgC-14中所含有的碳原子數(shù)【解題指南】解答本題應(yīng)注意理解以下兩個(gè)方面：(1)物質(zhì)的量是物理量，其單位是摩爾。(2)1摩爾任何粒子中含有阿伏加德羅常數(shù)個(gè)該粒子，阿伏加德羅常數(shù)是以C-12為基準(zhǔn)的?！窘馕觥窟xC。A項(xiàng)，摩爾是物質(zhì)的量的單位，不是物理量，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，題中粒子指代不明確，如1molH2O分子中含有NA個(gè)分子，但含有3NA個(gè)原子，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，摩爾只能用來描述微觀粒子，正確；D項(xiàng)，阿伏加德羅常數(shù)是指與0.012kgC-12中所含有的碳原子數(shù)相等，不是14C(1)1mol二氧化碳分子中含有的質(zhì)子數(shù)或電子數(shù)是多少？提示：1個(gè)碳原子中含有6個(gè)電子、6個(gè)質(zhì)子。1個(gè)氧原子中含有8個(gè)電子、8個(gè)質(zhì)子。所以1個(gè)二氧化碳分子中含有電子數(shù)＝6＋8×2＝22個(gè)，質(zhì)子數(shù)＝6＋8×2＝22個(gè)。1mol二氧化碳分子中含有的質(zhì)子數(shù)或電子數(shù)是22NA。(2)4gCH4的物質(zhì)的量是多少？含有氫原子數(shù)多少？與多少molHCl氣體所含原子數(shù)相同？提示：0.25mol、6.02×1023、0.5mol。甲烷的摩爾質(zhì)量為16g·mol－1，4g甲烷的物質(zhì)的量為4g/16g·mol－1＝0.25mol，含有氫原子個(gè)數(shù)為N＝0.25×4×6.02×1023＝6.02×1023；含有6.02×1023個(gè)原子，需要氯化氫物質(zhì)的量為0.5mol。下雪時(shí)，常用融雪劑清理路面，醋酸鉀(CH3COOK)是效果較好的融雪劑。下列關(guān)于1molCH3COOK的敘述正確的是()A.1molCH3COOK含有1mol鉀元素B．CH3COOK的摩爾質(zhì)量為98gC．1molCH3COOK含有2mol氧D．1molCH3COOK含有3×6.02×1023個(gè)H【解析】選D。A項(xiàng)，元素是一個(gè)宏觀概念，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，CH3COOK的摩爾質(zhì)量為98g·mol－1，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，“2mol氧”中“氧”是指氧原子還是指氧分子，題目中不明確，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，1molCH3COOK含有3molH，所以1molCH3COOK含有3×6.02×1023個(gè)H，正確。與物質(zhì)的量有關(guān)的計(jì)算1．物質(zhì)的量與微粒數(shù)、質(zhì)量之間的關(guān)系：計(jì)算關(guān)系式主要應(yīng)用注意事項(xiàng)n＝eq\f(N,NA)在n、N和NA中，已知任意兩項(xiàng)求第三項(xiàng)①NA有單位：mol－1②求n或N時(shí)，概念性問題用NA；數(shù)字性問題用6.02×1023mol－1M＝eq\f(m,n)①在M、n和m中，已知任意兩項(xiàng)求第三項(xiàng)②先求M，后求相對(duì)原子(分子)質(zhì)量M的單位取g·mol－1，m的單位取gmeq\o(,\s\up7(÷M),\s\do5(×M))neq\o(,\s\up7(×NA),\s\do5(÷NA))N①在m、M、NA和N中已知任意三項(xiàng)求第四項(xiàng)②以n恒等列代數(shù)方程式解決較復(fù)雜的問題與N有關(guān)的問題莫忽視微粒的組成和種類2.物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用：(1)推導(dǎo)過程(以H2與O2反應(yīng)生成H2O為例)2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2H2O質(zhì)量之比4g∶32g∶36g計(jì)量數(shù)之比2∶1∶2微粒數(shù)之比2∶1∶2擴(kuò)大NA倍2NA∶NA∶2NA物質(zhì)的量之比2mol∶1mol∶2mol(2)結(jié)論：化學(xué)方程式中，各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于相應(yīng)物質(zhì)的微粒數(shù)之比，也等于物質(zhì)的量之比。(3)應(yīng)用：根據(jù)化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于相應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量之比，可以列比例式計(jì)算各反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量。【特別警示】計(jì)算摩爾質(zhì)量的三種方法(1)已知任意狀態(tài)物質(zhì)的質(zhì)量時(shí)：M＝eq\f(m,n)。(2)已知一個(gè)分子的質(zhì)量時(shí)：M＝m(分子)×NA。(3)已知一個(gè)分子的質(zhì)量和一個(gè)12C原子的質(zhì)量時(shí)：M＝eq\f(m（分子）,m（12C）)×12g·mol－1。1．(思維升華)a個(gè)H2分子的物質(zhì)的量為多少？其質(zhì)量為多少？(宏觀辨識(shí)與微觀探析)提示：n＝eq\f(a,NA)mol，m＝eq\f(2a,NA)g。2．(思維升華)27.2g某二價(jià)金屬氯化物(ACl2)中含有0.4molCl－，則ACl2的摩爾質(zhì)量是____________；A的相對(duì)原子質(zhì)量是________；ACl2的化學(xué)式是________________________?！窘馕觥縩(ACl2)＝eq\f(n（Cl－）,2)＝eq\f(0.4mol,2)＝0.2mol，M(ACl2)＝eq\f(m（ACl2）,n（ACl2）)＝eq\f(27.2g,0.2mol)＝136g·mol－1，所以A的相對(duì)原子質(zhì)量為136－35.5×2＝65，A為Zn，ACl2為ZnCl2。答案：136g·mol－165ZnCl2【典例】(2021·泰州高一檢測(cè))下列關(guān)于NH3的敘述正確的是()A．NH3的摩爾質(zhì)量是17gB．1molNH3含有氫原子數(shù)約為6.02×1023C．17gNH3的物質(zhì)的量是1molD．1gNH3中含有的電子數(shù)為17mol【解析】選C。A項(xiàng)，摩爾質(zhì)量的單位為g·mol－1，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，1molNH3中含有3molH原子，H原子數(shù)目約為3×6.02×1023，共1.806×1024，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，n(NH3)＝eq\f(17g,17g·mol－1)＝1mol，正確；D項(xiàng)，n(NH3)＝eq\f(1g,17g·mol－1)＝eq\f(1,17)mol，1個(gè)NH3中含有10個(gè)電子，1gNH3共含有電子數(shù)eq\f(1,17)mol×10＝eq\f(10,17)mol，錯(cuò)誤。用太陽(yáng)能等可再生能源分解水制氫，是實(shí)現(xiàn)綠色氫能經(jīng)濟(jì)的必由之路，也是未來氫燃料電池的氫源發(fā)展方向。2019年，中科院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和太陽(yáng)能研究部李燦院士團(tuán)隊(duì)開發(fā)出新一代電解水催化劑，達(dá)到目前已知的規(guī)?；娊馑茪涞淖罡咝?。若光解0.02mol水：(1)生成H2的質(zhì)量為______________；(2)可生成氫的原子數(shù)為____________；(3)生成O2的物質(zhì)的量為____________；(4)生成H2的量理論上等于__________molFe與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生H2的量?！窘馕觥扛鶕?jù)2H2Oeq\o(=,\s\up7(光解))2H2↑＋O2↑，光解0.02mol水，可產(chǎn)生0.02molH2和0.01molO2；生成H2的質(zhì)量為0.04g；可生成氫的原子數(shù)為2.408×1022個(gè)；0.02molFe與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生0.02molH2。答案：(1)0.04g(2)2.408×1022個(gè)(3)0.01mol(4)0.02三言兩語(yǔ)話重點(diǎn)(1)物質(zhì)的量：符號(hào)為n，單位為摩爾。(2)阿伏加德羅常數(shù)：符號(hào)為NA，單位為mol－1，NA近似為6.02×1023mol－1。(3)摩爾質(zhì)量：以g·mol－1為單位時(shí)，其數(shù)值等于相對(duì)分子質(zhì)量或相對(duì)原子質(zhì)量。(4)物質(zhì)的微粒數(shù)、質(zhì)量與物質(zhì)的量的關(guān)系：n＝eq\f(N,NA)＝eq\f(m,M)。(5)化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于相應(yīng)物質(zhì)的微粒數(shù)之比和物質(zhì)的量之比。1．(2021·泉州高一檢測(cè))清末成書的《化學(xué)鑒原》中有一段描述：“各原質(zhì)(元素)化合所用之?dāng)?shù)名曰′分劑數(shù)′。養(yǎng)氣(氧氣)以八分為一分劑(即分劑數(shù)為八)……一分劑輕氣(氫氣)為一……并之即水，一分劑為九”。其中與“分劑數(shù)”一詞最接近的現(xiàn)代化學(xué)概念是()A．摩爾質(zhì)量 B．物質(zhì)的量C．化合價(jià) D．質(zhì)量分?jǐn)?shù)【解析】選A。根據(jù)“各原質(zhì)(元素)化合所用之?dāng)?shù)名曰′分劑數(shù)′。氧氣八分為一分劑，氫氣一分為一分劑，水九分為一分劑”，則氧氣的分劑數(shù)為八，氫氣的分劑數(shù)為一，水的分劑數(shù)為九，即八份氧氣與一份氫氣化合生成九份水，滿足O2＋2H2=2H2O中的質(zhì)量守恒，因此與“分劑數(shù)”一詞最接近的現(xiàn)代化學(xué)概念為摩爾質(zhì)量。2．(2021·淮安高一檢測(cè))下列說法正確的是()A．物質(zhì)的量就是物質(zhì)的數(shù)量B．物質(zhì)的量是國(guó)際單位制的一個(gè)基本單位C．0.012kg12CD．1mol任何物質(zhì)都含有約6.02×1023個(gè)分子【解析】選C。A項(xiàng)，物質(zhì)的量不是物質(zhì)的數(shù)量，而表示含有一定數(shù)目粒子的集合體，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，物質(zhì)的量屬于物理量，摩爾是其單位，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，0.012kg12C中的碳原子數(shù)為1mol碳原子，正確；D3．(2021·南通高一檢測(cè))下列說法正確的是()A．鎂原子的質(zhì)量等于鎂的相對(duì)原子質(zhì)量B．一個(gè)氧原子的實(shí)際質(zhì)量等于16g/NAC．水的相對(duì)分子質(zhì)量等于18gD．二氧化硫的摩爾質(zhì)量是64g【解析】選B。A項(xiàng)，質(zhì)量不等于相對(duì)原子質(zhì)量，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，NA個(gè)氧原子的質(zhì)量為16g，則1個(gè)氧原子的質(zhì)量為16g/NA，正確；C項(xiàng)，相對(duì)分子質(zhì)量沒有單位，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，摩爾質(zhì)量的單位為g·mol－1，錯(cuò)誤。4．(2021·雅安高一檢測(cè))用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法中正確的是()A．2.4g金屬鎂變成鎂離子時(shí)失去的電子數(shù)為0.1NAB．2g氫氣中含有的原子數(shù)為NAC．3.01×1023個(gè)氮分子中含有的原子數(shù)為2NAD．17g氨氣中含有的電子數(shù)為10NA【解析】選D。2.4g鎂的物質(zhì)的量為0.1mol，變成鎂離子失去0.2mol電子，所以2.4g金屬鎂變?yōu)殒V離子時(shí)失去的電子數(shù)為0.2NA，A錯(cuò)誤；2g氫氣中含有的原子數(shù)為2NA，B錯(cuò)誤；3.01×1023個(gè)氮?dú)夥肿又泻械脑訑?shù)為NA，C錯(cuò)誤；每個(gè)氨分子含有10個(gè)電子，17g氨氣中含有的電子數(shù)為10NA，D正確?！疽?guī)律方法】解答有關(guān)一定質(zhì)量的混合氣體中所含原子數(shù)目的方法以常溫常壓下，求算32gO2和O3混合氣體中所含的原子數(shù)目為例：方法一：代數(shù)法。假設(shè)O2的質(zhì)量為ag，O3的質(zhì)量為bg，共含有的O原子的物質(zhì)的量為eq\f(a,32)×2＋eq\f(b,48)×3＝eq\f(a＋b,16)mol，兩者的質(zhì)量之和為a＋b＝32，則eq\f(a＋b,16)mol＝eq\f(32,16)mol＝2mol。方法二：極值法。假設(shè)32g全是O2，求O原子數(shù)為2mol，再假設(shè)32g全是O3，求O原子數(shù)為2mol，故32g的兩者混合物的原子數(shù)為2mol。方法三：通式法。O2和O3可以用通式(O)n表示，32g(O)n的物質(zhì)的量為eq\f(32,16n)mol，32g(O)n中含有的O原子的物質(zhì)的量為eq\f(32,16n)mol×n＝2mol。即32gO2和O3混合氣體中所含的原子數(shù)目為2NA。5．下列哪種物質(zhì)所含原子數(shù)與0.2molH3PO4所含原子數(shù)相等()A．0.4molH2O2B．0.2molH2SO4C．0.8molCO2 D．0.3molHNO3【解析】選A。因0.2molH3PO4分子中所含原子數(shù)為0.2mol×8×NAmol－1＝1.6NA，A項(xiàng)所含原子數(shù)為0.4mol×4×