高中化學(xué)必修1：1.3.1 物質(zhì)的量　摩爾質(zhì)量

高中化學(xué)必修課程PAGEPAGE1第3節(jié)化學(xué)中常用的物理量——物質(zhì)的量第1課時(shí)物質(zhì)的量摩爾質(zhì)量[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.了解物質(zhì)的量及其單位、摩爾質(zhì)量、阿伏加德羅常數(shù)的含義與應(yīng)用，能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)的質(zhì)量與物質(zhì)的量之間的關(guān)系。2.能從物質(zhì)的量的角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成及變化，建立物質(zhì)的量、物質(zhì)的質(zhì)量和微觀粒子數(shù)之間計(jì)算的思維模型。一、物質(zhì)的量、阿伏加德羅常數(shù)1.物質(zhì)的量(1)國(guó)際單位制(SI)中的七個(gè)基本單位物理量長(zhǎng)度質(zhì)量時(shí)間電流熱力學(xué)溫度物質(zhì)的量發(fā)光強(qiáng)度單位(符號(hào))米(m)千克(kg)秒(s)安(A)開(K)摩爾(mol)坎(cd)(2)物質(zhì)的量及其單位①物質(zhì)的量是表示含有一定數(shù)目粒子集合體的物理量，用符號(hào)n表示。②物質(zhì)的量的單位——摩爾(3)判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)①物質(zhì)的量可以理解為物質(zhì)的數(shù)量(×)②物質(zhì)的量表示物質(zhì)所含指定粒子集合體數(shù)目的多少(√)③物質(zhì)的量描述的對(duì)象是分子、原子等微觀粒子(√)④摩爾是國(guó)際單位制中七個(gè)基本物理量之一(×)⑤1mol氫中含有2mol氫原子和2mol電子(×)物質(zhì)的量概念的多角度理解(1)專有化：物質(zhì)的量是一個(gè)專用名詞，在表述時(shí)不可增減，不能說成“物質(zhì)量”“物質(zhì)的質(zhì)量”或“物質(zhì)的數(shù)量”等。(2)微觀化：物質(zhì)的量的單位是摩爾，只用于表示分子、原子、離子、質(zhì)子、中子、電子等微觀粒子的多少，不適合表示宏觀物質(zhì)的數(shù)量。(3)具體化：在使用物質(zhì)的量表示物質(zhì)時(shí)，必須具體指明粒子的種類。如1mol氫的表述是錯(cuò)誤的，沒有指明微觀粒子的名稱。(4)集體化：微粒個(gè)數(shù)的數(shù)值只能是正整數(shù)，而物質(zhì)的量表示的是很多個(gè)微粒的集合體，其數(shù)值可以是整數(shù)，也可以是小數(shù)。例：5molH2O、0.5molH2O。2.阿伏加德羅常數(shù)(1)已知1個(gè)12C的實(shí)際質(zhì)量為1.9933×10－23g，則0.012kg12C所含碳原子數(shù)約為6.02×1023，碳原子的物質(zhì)的量為1摩爾。(2)阿伏加德羅常數(shù)的基準(zhǔn)量為0.012

kg

12C所含的碳原子數(shù)，近似值為6.02×1023。(3)阿伏加德羅常數(shù)是1摩爾任何微粒所含的微粒數(shù)，符號(hào)是NA，單位是mol－1。(4)物質(zhì)的量、阿伏加德羅常數(shù)與微粒數(shù)之間的關(guān)系：n＝eq\f(N,NA)。(1)阿伏加德常數(shù)(NA)就是6.02×1023嗎？提示不是[解析]阿伏加德羅常數(shù)是指1mol任何微粒所含的粒子數(shù)，是一個(gè)精確值，其單位為mol－1，通常用6.02×1023mol－1表示，而6.02×1023無單位，是一個(gè)純數(shù)值。(2)通過下圖可進(jìn)一步認(rèn)識(shí)水的組成，請(qǐng)完成圖中空格。二、摩爾質(zhì)量1.計(jì)算填表物質(zhì)微粒1個(gè)微粒的實(shí)際質(zhì)量(g)6.02×1023個(gè)微粒的質(zhì)量(g)相對(duì)分子(或原子)質(zhì)量H2O2.990×10－2317.999

818Al4.485×10－2326.999

727通過上表計(jì)算結(jié)果，可得出的結(jié)論是6.02×1023個(gè)(1摩爾)微粒的質(zhì)量(以克為單位時(shí))，在數(shù)值上(近似)等于其相對(duì)分子(或原子)質(zhì)量。2.摩爾質(zhì)量(1)摩爾質(zhì)量與相對(duì)分子質(zhì)量(或相對(duì)原子質(zhì)量)是否等同？提示不等同－1”為單位時(shí)，兩者在數(shù)值上相等，但前者有單位，后者沒有單位，故兩者不能等同。(2)計(jì)算下列物質(zhì)的摩爾質(zhì)量。①已知氨氣的相對(duì)分子質(zhì)量為17，則氨氣的摩爾質(zhì)量為

。②1.28g某氣體含有的分子數(shù)目為1.204×1022，則該氣體的摩爾質(zhì)量為

。③已知一個(gè)鐵原子的質(zhì)量為bg，則鐵的摩爾質(zhì)量為

。④用NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，已知ag某氣體中含分子數(shù)為b，則該氣體的摩爾質(zhì)量為

。提示①17g·mol－1②64g·mol－1③bNAg·mol－1④eq\f(aNA,b)g·mol－1(1)摩爾質(zhì)量概念的理解①等值性：摩爾質(zhì)量以g·mol－1為單位時(shí)，在數(shù)值上與其相對(duì)分子質(zhì)量或相對(duì)原子質(zhì)量相等。②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)的量的多少而改變。(2)摩爾質(zhì)量的計(jì)算方法①已知任意狀態(tài)物質(zhì)的質(zhì)量時(shí)：M＝eq\f(m,n)(定義式)。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,m12C)×12g·mol－1。相關(guān)鏈接物質(zhì)的量相關(guān)概念使用注意事項(xiàng)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，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，也可以是特定的組合，如1molNaCl阿伏加德羅常數(shù)(1)NA的基準(zhǔn)是0.012kg12C中含的碳原子數(shù)；(2)NA是一個(gè)實(shí)驗(yàn)值，現(xiàn)階段常取6.02×1023來計(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)量三、關(guān)于物質(zhì)的量的簡(jiǎn)單計(jì)算1.基本關(guān)系式(1)n＝eq\f(N,NA)(n表示物質(zhì)的量，N表示微粒數(shù))。關(guān)系式中NA的單位是mol－1。(2)M＝eq\f(m,n)(M為摩爾質(zhì)量，m為物質(zhì)的質(zhì)量)。在M、n和m中，已知任意兩項(xiàng)可求第三項(xiàng)；若M的單位是g·mol－1時(shí)，則m的單位是g。2.恒等關(guān)系式由n＝eq\f(N,NA)和n＝eq\f(m,M)可得恒等關(guān)系式：eq\f(N,NA)＝n＝eq\f(m,M)。在N、NA、m、M中，已知任意三項(xiàng)可求第四項(xiàng)。一般情況下，NA、M是已知的，則N與m可互求。(1)若阿伏加德羅常數(shù)的值為6.02×1023，試計(jì)算1個(gè)二氧化碳分子和1個(gè)鈉原子的質(zhì)量各是多少？提示1個(gè)二氧化碳分子的質(zhì)量是eq\f(44g·mol－1,6.02×1023mol－1)≈7.31×10－23g,1個(gè)鈉原子的質(zhì)量是eq\f(23g·mol－1,6.02×1023mol－1)≈3.82×10－23g。(2)在14.2gNa2SO4中，含有的Na＋的數(shù)目是

；含有的SOeq\o\al(2－,4)的質(zhì)量是

；含有的氧原子的物質(zhì)的量是

。提示1.204×10239.6g0.4mol[解析]由硫酸鈉的化學(xué)式可得如下關(guān)系式：Na2SO4～2Na＋～SOeq\o\al(2－,4)～4O方法一：n(Na2SO4)＝eq\f(14.2g,142g·mol－1)＝0.1moln(Na＋)＝2n(Na2SO4)＝0.2mol，N(Na＋)＝0.2mol×6.02×1023mol－1＝1.204×1023；n(SOeq\o\al(2－,4))＝n(Na2SO4)＝0.1mol，m(SOeq\o\al(2－,4))＝0.1mol×96g·mol－1＝9.6g；n(O)＝4n(Na2SO4)＝0.4mol。方法二：在關(guān)系式中，化學(xué)計(jì)量數(shù)之比就等于物質(zhì)的量之比：Na2SO4～2Na＋～SOeq\o\al(2－,4)～4O1mol2mol1mol4mol來表示，也可用離子個(gè)數(shù)2×6.02×1023來表示。在計(jì)算時(shí)，為方便計(jì)算，通常使化學(xué)計(jì)量數(shù)反映的量與該物質(zhì)(已知量或待求量)的題給單位相同。如：本題中已知量硫酸鈉是14.2g，那么化學(xué)計(jì)量數(shù)反映的1mol的Na2SO4就用“142g”來計(jì)算；求Na＋的個(gè)數(shù)，化學(xué)計(jì)量數(shù)反映的2molNa＋就用“2×6.02×1023”來計(jì)算；以此類推，有如下計(jì)算式：Na2SO4～2Na＋～SOeq\o\al(2－,4)～4Oeq\f(14.2g,142g)＝eq\f(NNa＋,2×6.02×1023)＝eq\f(mSO\o\al(2－,4),96g)＝eq\f(nO,4mol)解得：N(Na＋)＝1.204×1023，m(SOeq\o\al(2－,4))＝9.6g，n(O)＝0.4mol。(1)物質(zhì)的量是物質(zhì)的質(zhì)量和微粒數(shù)目之間計(jì)算的橋梁。物質(zhì)的質(zhì)量與微粒數(shù)目相互計(jì)算時(shí)，一般先轉(zhuǎn)換成物質(zhì)的量，再計(jì)算。(2)物質(zhì)的化學(xué)式表示構(gòu)成微粒之間物質(zhì)的量的關(guān)系。如：Na2SO4～2Na＋～SOeq\o\al(2－,4)～4O1mol2mol1mol4molH2O～2H～O～原子～質(zhì)子～電子～中子1mol2mol1mol3mol10mol10mol8mol(3)要注意物質(zhì)的量、阿伏加德羅常數(shù)、摩爾質(zhì)量的單位的區(qū)別，在計(jì)算過程中，一定要帶著單位，否則容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。相關(guān)鏈接物質(zhì)的量、質(zhì)量、摩爾質(zhì)量、微粒數(shù)之間的換算計(jì)算關(guān)系式(公式)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)，可求第三項(xiàng)①NA有單位：mol－1；②求n或N時(shí)，概念性問題用NA；數(shù)字性問題用6.02×1023mol－1n＝eq\f(m,M)在M、n和m中，已知任意兩項(xiàng)，可求第三項(xiàng)M的單位取g·mol－1時(shí)，m的單位取gmeq\o(,\s\up7(÷M),\s\do5(M×))neq\o(,\s\up7(×NA),\s\do5(NA÷))N①在m、NA、M和N中，已知任意三項(xiàng)，可求第四項(xiàng)②以n為核心列出恒等方程式解決較復(fù)雜的問題①重視n在m和N之間的橋梁作用；②與N有關(guān)的問題不要忽視微粒的組成和種類1.下列說法正確的是()A.摩爾是國(guó)際單位制中的一個(gè)基本物理量B.摩爾是表示物質(zhì)量的單位，每摩爾物質(zhì)含有6.02×1023個(gè)分子C.2molH表示2mol氫原子D.1mol氯含有6.02×1023個(gè)氯原子[答案]C[解析]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)，摩爾是物質(zhì)的量的單位，物質(zhì)的量是一個(gè)專用名詞，不能任意刪減，并且物質(zhì)含有的微粒不一定只有分子，也可能是原子或離子，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，2molH表示2mol氫原子，正確；D項(xiàng)，使用摩爾時(shí)沒有指明微粒的名稱，如1mol氯氣約含6.02×1023個(gè)氯氣分子，或1mol氯原子約含6.02×1023個(gè)氯原子。但不能說1mol氯，錯(cuò)誤。2.下列關(guān)于阿伏加德羅常數(shù)(NA)的說法正確的是()A.阿伏加德羅常數(shù)是12g碳中所含的碳原子數(shù)B.阿伏加德羅常數(shù)就是6.02×1023C.阿伏加德羅常數(shù)約為6.02×1023mol－1D.0.2mol水中含有的氫原子數(shù)為0.2NA[答案]C[解析]阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值是0.012kg12C所含的碳原子數(shù)，A項(xiàng)未說明12g碳原子為12C，錯(cuò)誤；阿伏加德羅常數(shù)近似為6.02×1023mol－1，單位為mol－1，B項(xiàng)錯(cuò)誤、C項(xiàng)正確；0.2mol水所含氫原子的物質(zhì)的量＝0.2mol×2＝0.4mol，即0.4NA，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.amol硫酸中含有b個(gè)氧原子，則阿伏加德羅常數(shù)可以表示為()A.eq\f(a,4b)mol－1 B.eq\f(b,4a)mol－1C.eq\f(a,b)mol－1 D.eq\f(b,a)mol－1[答案]B[解析]根據(jù)氧原子守恒可知：4×amol×NA＝b,NA＝eq\f(b,4a)mol－1。4.下面關(guān)于摩爾質(zhì)量的描述或應(yīng)用中正確的是()A.一個(gè)鈉原子的質(zhì)量約為eq\f(23,6.02×1023)gB.二氧化碳的摩爾質(zhì)量是44gC.鐵原子的摩爾質(zhì)量等于它的相對(duì)原子質(zhì)量D.1mol氫氧根離子的質(zhì)量是17g·mol－1[答案]A[解析]一個(gè)鈉原子的質(zhì)量＝eq\f(1mol×23g·mol－1,6.02×1023)＝eq\f(23,6.02×1023)g；二氧化碳的摩爾質(zhì)量是44g·mol－1；在以g·mol－1為單位時(shí)，鐵原子的摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于其相對(duì)原子質(zhì)量；1mol氫氧根離子的質(zhì)量是1mol×17g·mol－1＝17g。5.比較1mol氧氣和1mol一氧化碳，下列說法正確的是()A.質(zhì)量相同 B.分子總數(shù)相同C.原子總數(shù)不同 D.氧原子總數(shù)相同[答案]B[解析]氧氣和一氧化碳的物質(zhì)的量相同時(shí)：它們含有的分子總數(shù)相同；二者都是雙原子分子，它們含有的原子總數(shù)也相同，但含有的氧原子總數(shù)不相同；二者的摩爾質(zhì)量不同，故它們的質(zhì)量不相同。6.已知硫酸中含有3.01×1023個(gè)氧原子，硫酸的物質(zhì)的量是()A.0.500mol B.1.00molC.0.250mol D.0.125mol[答案]D[解析]氧原子的物質(zhì)的量n＝eq\f(N,NA)＝eq\f(3.01×1023,6.02×1023mol－1)＝0.5mol，硫酸的物質(zhì)的量＝0.5mol÷4＝0.125mol。7.用NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說法中正確的是()A.18g水中含有的氫原子數(shù)目為NAB.1mol氬氣分子所含的原子數(shù)目為2NAC.53g碳酸鈉中含有的鈉離子數(shù)目為0.5NAD.0.5mol硝酸中含有的氧原子數(shù)目為1.5NA[答案]D[解析]計(jì)算確定相關(guān)粒子的物質(zhì)的量：水分子中所含氫原子的物質(zhì)的量＝18g÷18g·mol－1×2＝2mol，氬氣所含原子的物質(zhì)的量＝