化学新教材导学人教必修第一册讲义第2章第3节第1课时物质的量的单位-摩尔Word版含答案

第三节物质的量第1课时物质的量的单位——摩尔学业要求核心素养对接1.能说出物质的量及阿伏加德罗常数和摩尔质量的含义。2．能运用物质的量、摩尔质量之间的相互关系进行简单计算。1.宏观辨识与微观探析：认识物质的量是联系宏观物质和微观粒子的重要工具，能从宏观和微观相结合的视角分析和解决实际问题。2．证据推理和模型认知：在有关物质的量计算过程中，通过分析、推理等方法认识计算的方法，建立摩尔质量、物质的量、阿伏加德罗常数等题目的解答模型。[知识梳理]知识点一物质的量的单位——摩尔化学反应是原子、分子等粒子之间的反应，如何把微观的水分子的量和宏观的水的量联系起来，完成下列知识点我相信你就会知道：1．物质的量七个基本物理量：长度(m)、时间(s)、质量(kg)、热力学温度(K)、电流(A)、发光强度(cd)、物质的量(mol)(1)概念：表示含有一定数目粒子的集合体的基本物理量。(2)符号及单位：符号为n，单位为摩尔。2．摩尔3．阿伏加德罗常数→人为规定的一个数值，用以联系物质的量与微观粒子个数之间的定量关系，类似一打指“12”，一双指“2”提醒：阿伏加德罗常数是指1mol任何粒子的粒子数，这里的粒子是指同种“粒子”，如1molN2中的氮分子数为阿伏加德罗常数的值，1molN2中的氮原子数就不能为阿伏加德罗常数的值。知识点二摩尔质量我们在用铁单质做化学实验时，不可能一个一个的查铁原子从而确定它的物质的量，我们只能通过测量铁的质量来确定它的物质的量，那么如何把质量和物质的量联系在一起？提醒：一种微粒的摩尔质量就是1mol该微粒的质量，这种说法不正确，因为摩尔质量的单位是g/mol，物质的质量单位是g，二者的意义不同。微判断(1)物质的量可以理解为物质的微观粒子数目。()(2)摩尔是国际单位制中七个基本物理量之一。()(3)1mol氧气中约含有6.02×1023个原子。()(4)1mol任何粒子所含有的粒子数相等。()(5)阿伏加德罗常数就是6.02×1023。()(6)H2O的摩尔质量(以g·mol－1为单位)在数值上等于18。()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√微训练1．下列叙述错误的是()A．1mol任何物质都含有约6.02×1023个原子B．1molC含有约6.02×1023个碳原子C．在使用摩尔表示物质的量的单位时，应用化学式指明粒子的种类D．物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一答案A2．(1)9gH2O的物质的量为________，含有的氢原子数为________。(2)3.01×1023个H2SO4分子的物质的量为________，质量为__________。(3)0.5molH2SO4分子中N(H)________，N(O)________。(4)Fe的摩尔质量为56g/mol，则1个Fe原子质量为________(列式)。答案(1)0.5mol6.02×1023(或NA)(2)0.5mol49g(3)6.02×1023个1.204×1024个(4)eq\f(56,6.02×1023)g微思考1．引入物质的量的意义是什么？提示平时方程式所表示的为化学物质按个数比的反应，而实验室常用的量具为托盘天平、量筒、滴定管等，如何把微观的微粒个数与宏观的质量、体积联系到一起，这就是物质的量，这个物理量的意义所在。2．为什么摩尔质量在数值上与相对分子质量相同？提示相对原子质量定义为以一个碳－12原子质量的eq\f(1,12)作为标准，任何一种原子的平均原子质量跟1个碳－12原子质量的eq\f(1,12)的比值，称为该原子的相对分子质量。1mol碳－12的质量为12g，这就使得某粒子的摩尔质量在数值上等于该粒子的相对原子质量或相对分子质量。学习任务1理解物质的量的基本概念【情景素材】在日常生活和工作中我们经常用到一些小物品，比如曲别针。在商店里曲别针不是按个出售的，而是按盒出售的，一盒100个，而构成物质的原子、分子和离子非常微小，用数宏观物体的方式数微观粒子极其困难，也没有意义。因此科学家引入了“物质的量”这一基本物理量，来描述微观粒子集体数目的多少。双、盒、打、箱针对宏观物质，物质的量(摩尔)只能针对具体的微观粒子1．“物质的量”这一物理量表示的是微粒的质量还是微粒的数目？提示“物质的量”是一个专有名词，描述的是一定数目微观粒子集合体数目的多少，可反映微粒的多少。2．“1mol小米”、“1mol氯”的说法正确吗？提示错误。物质的量不能表示宏观物质。“1mol氯”指代不明。3．阴、阳离子的摩尔质量在数值上也等于其相对原子质量吗？提示错误。阴、阳离子摩尔质量以g/mol为单位时，数值上等于其相对原子质量。1．物质的量——“四化”(1)专有化：物质的量是一个专用名词，在表述时不可增减，不能说成“物质量”“物质的质量”或“物质的数量”等。(2)微观化：物质的量的单位是摩尔，只能用于表示分子、原子、离子、质子、中子、电子等微观粒子的多少，不适合表示宏观物质的数量。例：1mol苹果、1mol铁元素等说法都是错误的。(3)具体化：在使用物质的量表示物质时，必须具体指明粒子的种类。如1molH2表示1摩尔氢分子，1molH表示1摩尔氢原子，1molH＋表示1摩尔氢离子。而1mol氢的表述是错误的，因为“氢”是元素名称，是宏观物质名称，不是微观微粒名称。(4)集体化：微粒个数的数值只能是正整数，而物质的量表示的是很多个微粒的集合体，其数值可以是整数，也可以是小数。例：5molH2O、0.5molH2O。2．摩尔质量——“三性”(1)等同性：摩尔质量只是在数值上与相对分子质量或相对原子质量相等，其含义和单位是不同的。(2)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的多少而改变。(3)近似性：由于电子的质量非常微小，所以粒子的摩尔质量以g·mol－1为单位时，其数值近似等于该粒子的相对分子质量或相对原子质量。【例题1】下列叙述中正确的是()A．物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一B．1mol氢C．1mol粒子集体所含的粒子数就是6.02×1023个碳原子D．摩尔是物质的量的单位，也是粒子数量的单位物质的量与粒子个数之间的关系是什么？解析物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一，其单位是摩尔，A正确，D错误；使用摩尔时必须指明具体的粒子，1mol氢的说法指代不明确，B错误；1mol粒子集体所含的粒子数与0.012kg12C含有的碳原子数相同，约是6.02×1023，C错误。答案A变式训练1下列说法正确的是()A．1mol氢约含有6.02×1023个微粒B．H2的摩尔质量是2gC．1molO2的质量是32g，含有的氧原子数为2NAD．2NA个H2SO4的摩尔质量为196g·mol－1解析A项未指出1mol氢具体是什么微粒，无法确定其个数，如1molH2含1mol氢气分子，含2mol氢原子；B项摩尔质量的单位为g·mol－1；D项2NA个H2SO4的质量为196g，但其摩尔质量仍然为98g·mol－1。答案C学习任务2摩尔质量的含义古时候有一个勇敢的小伙子想娶国王女儿——美丽的公主，国王出题刁难，其中的一个问题是：10kg小米是多少粒？小伙子很快就想到了解决这个问题的办法，顺利地娶到了公主。提示先称出5g小米，看一下有多少粒，就知道10kg小米有多少粒。1．已知某物质的质量如何求其粒子数？提示首先根据摩尔质量求出其物质的量，然后根据阿伏加德罗常数转化为粒子数。如求16gO2中含有的氧原子数的过程是n(O)＝eq\f(16g,32g·mol－1)×2＝1mol，N(O)＝1mol×6.02×1023mol－1＝6.02×1023。2．一种微粒的摩尔质量就是1mol该微粒的质量，这种说法对吗？提示不对；摩尔质量的单位是g/mol，质量的单位是g，两者的意义不同。3．3.01×1022个H2O分子的物质的量是多少？提示eq\f(3.01×1022,6.02×1023mol－1)＝0.05mol。摩尔质量的计算方法：(1)M＝m/n，该公式表示的是单位物质的量的物质所具有的质量，物质确定，其摩尔质量就确定。不能认为摩尔质量与质量成正比，与其物质的量成反比。(2)M＝m(一个粒子)·NA，即阿伏加德罗常数个粒子的质量。(3)Mr＝m(一个原子)÷1/12m(12C)，摩尔质量在数值上等于其相对原子质量，即一个原子的实际质量与一个12C原子质量的1/12的比值。【例题2】准确理解概念内涵才能准确把握概念本质。下列有关1mol的含义叙述中错误的是()A．1mol任何物质都含有6.02×1023个分子B．16gO2约含有6.02×1023个氧原子C．4mol水中含有8molH和4molOD．1molNe中含有6.02×1024个电子解析有的物质是由分子构成的，如CO2、O2等，而有的物质不含分子，如金属单质、NaCl等，A错误；16gO2的物质的量为0.5mol，所含氧原子数约为0.5mol×6.02×1023mol－1×2＝6.02×1023，B正确；由水的组成可知C正确；1个Ne中含10个电子，故1molNe中含6.02×1024个电子，D正确。答案A变式训练2等物质的量的CO和CO2相比较，下列有关叙述中正确的是()①它们所含的分子数目之比为1∶1②它们所含的O数目之比为1∶2③它们所含的原子总数目之比为2∶3④它们所含的C数目之比为1∶1⑤它们所含的电子数目之比为7∶11注意：n(CO)＝n(CO2)A．①②③④ B．②③C．④⑤ D．①②③④⑤解析CO、CO2的物质的量相同，所含分子数目相同，①正确；二者所含O数目之比，等于其分子中所含O个数比，②正确；同理可知③、④正确；CO分子中所含电子数为14，而CO2分子中所含电子数为22，故等物质的量的CO、CO2所含电子数目之比为eq\f(14,22)＝7∶11，⑤正确。答案D学习任务3(核心素养)探究物质的量、物质的质量、微粒数目之间的计算关系一、知识要点1．物质的量、阿伏加德罗常数、物质的质量及粒子数之间的相关计算eq\f(m,M)＝n＝eq\f(N,NA)二、核心素养(2)M、NA→模型参数⇒提升学生的模型认知素养【素养解题】[典例示范]下列有关阿伏加德罗常数(NA)的说法错误的是()A．44gCO2所含的原子数为NAB．0.5molH2O含有的原子数目为1.5NAC．1molH2O含有的H2O分子数目为NAD．0.5NA个O2的物质的量是0.5mol[有关NA的计算解题思维模型]明确物理量选计算公式易错防范A项，mCO2为44gB项，原子数目为1.5NAC项，分子数目为NAD项，0.5NA个O2n＝eq\f(m,M)n＝eq\f(N,NA)(1)M的值要计算准确，单位为g·mol－1(2)要注意对应物质的化学式，明确对应研究对象的个数答案A三、对点训练1．下列叙述中正确的是()A．摩尔是表示物质所含微粒数量以及物质质量的具有双重意义的单位B．摩尔是国际单位制中7个基本物理量之一C．含有6.02×1023个氧原子的H3PO4的物质的量是0.25molD．2H既可以表示2个氢原子又可以表示2mol氢原子解析物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一，它表示含有一定数目粒子的集合体，其单位是摩尔，A、B项错误；1个H3PO4分子中含有4个O，即1molH3PO4中含有4molO，含有6.02×1023个氧原子的H3PO4的物质的量是0.25mol，C项正确；2H可以表示2个氢原子，但不能表示2mol氢原子，2mol氢原子应表示为2molH。答案C2．下列关于摩尔质量的说法中正确的是()A．氢氧化钠的摩尔质量为40gB．1摩尔氧原子的质量就是氧的相对原子质量C．H2SO4的摩尔质量为96g·mol－1D．1molCO2的质量以克为单位时，在数值上等于CO2的相对分子质量解析摩尔质量的单位是g·mol－1，1mol任何物质的质量以克为单位时，在数值上等于其相对分子或相对原子质量，A、B错误，D正确；H2SO4的摩尔质量为98g·mol－1，C错误。答案D3．下列物质中，摩尔质量最大的是()A．10mLH2O B．0.8molH2SO4C．54gAl D．1gCaCO3解析A、B、C、D中四种物质的摩尔质量分别为18g·mol－1、98g·mol－1、27g·mol－1、100g·mol－1，摩尔质量最大的是D项。答案D4．0.5molO2中含有()A．1个氧原子 B．1mol氧分子C．NA个氧原子 D．0.5个氧分子解析0.5molO2中含有0.5mol氧分子，氧分子数为3.01×1023(0.5NA)，含有的氧原子数为6.02×1023(NA)。答案C5．在①、②、③、④处的横线上填上适当的内容。解析1molCO(NH2)2含有4molH、1molO，故2molCO(NH2)2含有8molH、2molO；分子数N＝n×NA＝2NA＝2×6.02×1023＝1.204×1024；CO(NH2)2的相对分子质量为60，故其质量m＝n×M＝2mol×60g·mol－1＝120g。答案①2NA或1.204×1024②120g③2④8[合格练]1．下列说法正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值)()A．摩尔是七个基本物理量之一B．阿伏加德罗常数就是6.02×1023mol－1C．1mol氢的质量是2gD．1mol甲烷的质量与NA个甲烷分子的质量之和相等解析摩尔是物质的量的单位，A项错误；6.02×1023mol－1是阿伏加德罗常数的近似值，B项错误；C项“氢”指代不明，错误。答案D2．下列表示错误的是()A．1molH2 B．1molFeC．1molNHeq\o\al(＋,4) D．1mol小米解析物质的量不适用于表示宏观物质。答案D3．用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是()A．2.4g金属镁变成镁离子时失去的电子数为0.1NAB．2g氢气中含有的原子数为NAC．3.01×1023个氮分子中含有的原子数为2NAD．17g氨气中含有的电子数为10NA解析2.4gMg的物质的量为0.1mol，而1molMg变成Mg2＋时失去2mol电子，所以2.4gMg应失去0.2NA个电子，故A项错误；H2为双原子分子，2g氢气即1molH2，应含有2molH，原子个数为2NA，故B项错误；N2为双原子分子，3.01×1023个氮气分子中所含原子数应为2×3.01×1023，即NA，故C项错误；D中17gNH3的物质的量为1mol，含有的电子数为10NA，D项正确。答案D4．下列关于“物质的量”“摩尔”和“摩尔质量”的叙述中正确的是()A．物质的摩尔质量等于其相对分子(原子)质量B．“物质的量”是国际单位制中的一个基本单位C．1molC中所含的碳原子数为NAD．1mol任何物质都含有约6.02×1023个原子解析A选项二者的单位不同；B选项物质的量是基本物理量，不是单位；D选项1mol任何物质都含阿伏加德罗常数个该物质的微粒，但不一定是原子，如水。答案C5．下列叙述正确的是()A．1mol任何物质的质量都等于该物质的相对分子质量B．H的摩尔质量是1g·mol－1C．1molH2O的质量是18g·mol－1D．CO2的摩尔质量为44g解析A项质量和相对分子质量单位不一样，错误；C项1molH2O的质量是18g，错误；D项CO2的摩尔质量是44g·mol－1，错误。答案B6．下列有关NA(阿伏加德罗常数的值)说法错误的是()A．0.012kg12C含有的12C原子数是NAB．NA个水分子的质量是18g/molC．1molO2中含有的氧分子数为NAD．含有NA个氧原子的H2SO4的物质的量是0.25mol解析NA个水分子的物质的量为1mol，其质量为18g。答案B7．amolH2SO4中含有b个氧原子，则阿伏加德罗常数可以表示为()A.eq\f(a,4b)mol－1 B.eq\f(b,a)mol－1C.eq\f(a,b)mol－1 D.eq\f(b,4a)mol－1解析amolH2SO4中氧原子的物质的量为4amol，NA＝eq\f(N,n)＝eq\f(b,4a)mol－1。答案D8．有15gA物质与10.5gB物质恰好完全反应，生成7.2gC物质、1.8gD物质和0.3molE物质。则E的摩尔质量是()A．27.5g·mol－1 B．55g·mol－1C．100g·mol－1 D．111g·mol－1解析根据质量守恒，生成的0.3molE的质量为15g＋10.5g－7.2g－1.8g＝16.5g，则E的摩尔质量为eq\f(16.5g,0.3mol)＝55g·mol－1。答案B9．已知Q与R的摩尔质量之比为9∶22，在反应X＋2Y=2Q＋R中，当1.6gX与Y完全反应后，生成4.4gR，则参与反应的Y和生成物Q的质量之比为()A．46∶9 B．32∶9C．23∶9 D．16∶9解析设Q、R的摩尔质量分别是9a、22a，根据化学方程式及1.6gX生成4.4gR，可以求得X的摩尔质量是8a，由质量守恒定律可得Y的摩尔质量是16a，所以参与反应的Y和生成物Q的质量之比为其摩尔质量之比。答案D10．偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能燃料，燃烧产生巨大能量，可作为航天运载火箭的推动力。下列叙述中正确的是()A．偏二甲肼的摩尔质量为60gB．6.02×1023个偏二甲肼分子的质量为60gC．1mol偏二甲肼的质量为60g/molD．6g偏二甲肼含有NA个偏二甲肼分子解析偏二甲肼的摩尔质量为60g/mol；1mol这种物质的质量为60g；6g偏二甲肼含有0.1NA个偏二甲肼分子。答案B11．根据国际单位制及物质的量回答下列问题：(1)下列物质不能用摩尔做单位的是________。A．食盐 B．纯碱C．烧碱 D．小米(2)下列关于“物质的量”及其单位“摩尔”的理解中正确的是________。A．摩尔是国际科学界建议采用的一种物理量B．摩尔是物质的量的单位，简称摩，符号为molC．物质的量既可以衡量微观粒子的数量，也可以衡量宏观物质(3)下列属于物理量的是________。A．千克 B．物质的量C．电流 D．秒(4)请你列举三种能够用物质的量来衡量的微粒：________________________。解析(1)物质的量不能用来描述宏观的物质，如大米、土豆等，这个物理量描述的应该是微观的物质，如原子、分子、离子等，以及由特定的离子、原子构成的纯净物，如NaCl、Na2CO3等。(2)物质的量是国际单位制中的七个基本物理量之一，其单位是摩尔(mol)。物质的量作为一种物理量描述的是微观物质。(3)应用物理量时要注意物理量与其单位的区别，千克是质量这个物理量的单位，物质的量的单位是摩尔，电流的单位是安培，秒是时间这个物理量的单位。(4)物质的量可以描述微粒物质，如原子、分子、离子、中子、质子、电子等。答案(1)D(2)B(3)BC(4)原子、分子、离子、电子、中子、质子等(三个即可)12．下列6种物质：①H2②C2H4③H2O④PH3⑤CHCl3⑥H2SO4(1)当它们含有的分子数相同时，含原子最少的是________(填序号，下同)。(2)当它们含有的分子数相同时，含氢原子最少的是________。(3)当它们含有的原子数相同时，含分子最多的是________。(4)当它们含有的氢原子数相同时，含原子最少的是________。(5)当它们含有的氢原子数相同时，含分子数目相同的是________。解析分析时要注意是“原子”还是“分子”，是“最多”还是“最少”，如(1)分子个数相同时，含原子数目分别为2N(H2)，6N(C2H4)，3N(H2O)，4N(PH3)，5N(CHCl3)，7N(H2SO4)，则含原子最少的是H2，同理可得其他各小题的答案。答案(1)①(2)⑤(3)①(4)①(5)①③⑥13．(1)2molCO2中含有________molC和________molO，含有________个CO2分子。(2)1molH2SO4中含有________molH,________molS,________molO,共含有________mol原子。(3)1molCaCl2中含________molCa2＋，________molCl－，共________mol离子。(4)________molH2O中含有的氧原子数与1.5molCO2中含有的氧原子数相同。(5)3.01×1023个O2的物质的量是__________________，与其物质的量相等的臭氧(O3)中含氧原子________个。解析根据物质的量、微粒数以及物质质量之间的关系列式计算。答案(1)242NA(2)2147(3)123(4)3(5)0.5mol1.5NA14．在下面的横线上填上适当的内容。(1)6.02×1023个Na＋约含________molNa＋，其质量为________g。(2)4.5molCH4约含有________个CH4，其质量为________g。(3)3.01×1023个SOeq\o\al(2－,4)约含________molSOeq\o\al(2－,4)，其质量为________g；49gH2SO4约含有________个H，共含有________个原子。解析(1)6.02×1023个Na＋的物质的量为：n＝N/NA＝(6.02×1023)/(6.02×1023mol－1)＝1mol，对应的质量为：m＝n·M＝1mol×23g·mol－1＝23g。(2)4.5molCH4的个数为：N＝n·NA＝4.5mol×6.02×1023mol－1＝2.709×1024，其质量为：m＝n·M＝4.5mol×16g·mol－1＝72g。(3)3.01×1023个SOeq\o\al(2－,4)的物质的量为：n＝N/NA＝(3.01×1023)/(6.02×1023mol－1)＝0.5mol，质量为：m＝n·M＝0.5mol×96g·mol－1＝48g，49gH2SO4含有的分子个数：N＝(m·NA)/M＝3.01×1023，含有的H个数为：2×3.01×1023＝6.02×1023，含有的原子数为：7×3.01×1023＝2.107×1024。答案(1)123(2)2.709×102472(3)0.5486.02×10232.107×1024[能力练]15．(1)0.3molNH3分子中所含原子数与________个H2O分子中所含原子数相等。(2)含0.4molAl3＋的Al2(SO4)3中所含的硫酸根离子的物质的量是________mol。(3)相同质量的CO2、CO的物质的量之比为________；氧原子的个数之比为________。(4)19g某二价金属氯化物(ACl2)中含有0.4molCl－，则ACl2的摩尔质量是________。解析(1)0.3molNH3分子中含有的原子的物质的量为0.3mol×4＝1.2mol，则n(H2O)＝eq\f(1.2mol,3)＝0.4mol，二者含有的原子个数相等，N(H2O)＝0.4mol×6.02×1023mol－1＝2.408×1023。(2)硫酸铝溶液中铝离子和硫酸根离子物质的量之比为2∶3，所以n(SOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(0.4mol,2)×3＝0.6mol。(3)根据n＝eq\f(m,M)可知，质量相同的CO2和CO的物质的量与摩尔质量成反比，即n(CO2)∶n(CO)＝M(CO)∶M(CO2)＝28g/mol∶(44g/mol)＝7∶11；二者含有的氧原子个数之比为：(7×2)∶(11×1)＝14∶11。(4)19g某二价金属氯化物(ACl2)中含有0.4molCl－，则ACl2的物质的量为eq\f(0.4mol,2)＝0.2mol，ACl2的摩尔质量是eq\f(19g,0.2mol)＝95g·mol－1。答案(1)0.4NA或2.408×1023(2)0.6(3)7∶1114∶11(4)95g/mol16．(1)3.01×1023个氯气分子的物质的量是________。(2)1.5molNa2SO4·10H2O中所含的Na＋的物质的量是________，所含的SOeq\o\al(2－,4)的物质的量是________，所含H2O的数目是________。(3)一定量的Na2CO3中，碳原子和氧原子的物质的量之比为________。(4)0.5molNaOH中含有电子的物质的量是________，在________molNa2CO3中所含Na＋数目与上述0.5molNaOH所含Na＋数目相等。(5)12.4gNa2R含0.4molNa＋，则Na2R的摩尔质量为________，R的相对原子质量为________。含R的质量为1.6g的Na2R，其物质的量为________。解析(1)n＝eq\f(N,NA)＝eq\f(3.01×1023,6.02×1023mol－1)＝0.5mol。(2)每个Na2SO4·10H2O含有Na＋、SO