2024–2025学年高一化学必修第一册同步学与练（人教版）第15课 物质的量单位-摩尔（解析版）

第15课物质的量单位——摩尔001学习目标1．能说出物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔质量的含义，体会定量研究对化学科学的重要作用。2．能基于物质的量认识物质组成及其化学变化，运用物质的量、摩尔质量之间的相互关系进行简单计算。002预习导学自主梳理一、物质的量的单位——摩尔1．物质的量（1）物质的量是表示含有____________的集合体的物理量，用符号____表示。（2）物质的量的单位为______，简称摩，符号为mol。2．阿伏加德罗常数（1）阿伏加德罗常数：_______任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数，符号为____，通常用______________表示。（2）物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数(N)之间的关系：n＝_____。二、摩尔质量1．1mol不同物质中所含的粒子数是相同的，即约含有____________个粒子，由于不同粒子的质量可能不同，1mol不同物质的质量也可能不同。2．1mol任何粒子(或物质)的质量以____为单位时，其数值都与该粒子的相对原子质量或____________相等。一、（1）一定数目粒子n（2）摩尔2．（1）1molNA6.02×1023mol－1（2）eq\f(N,NA)二、1．6.02×10232．克相对分子质量预习检测1．（2023学年辽宁辽阳上学期期中）化合物NH4NO3的摩尔质量为A．76 B．80 C．76g·mol－1 D．80g·mol－1【答案】D【解析】以g·mol－1为单位，物质的摩尔质量与相对分子质量在数值上相等，NH4NO3的相对分子质量为80，则化合物NH4NO3的摩尔质量为80g·mol－1，D项正确。2．（2022年吉林省汪清县第六中学期中）下列说法中正确的是A．摩尔是表示物质质量的单位B．物质的量适用于计量分子、原子、离子等粒子的集合体C．摩尔是表示物质所含微粒个数的物理量D．物质的量就是指物质的质量【答案】B【解析】A项，摩尔是物质的量的单位，错误；B项，物质的量是表示一定数目粒子的集合体的物理量，适用于计量分子、原子、离子等粒子的集合体，正确；C项，摩尔是物质的量的单位，不是物理量，错误；D项，物质的量是表示一定数目粒子的集合体的物理量，不是物质的质量，错误。3．（2022年广东省佛山市顺德区乐从中学期中）有NO、CO2、N2O4三种气体，它们分別都含有0.5mol氧原子，则三种气体的物质的量之比为A．1∶4∶2 B．1∶1∶1 C．4∶2∶1 D．1∶2∶4【答案】C【解析】NO含有0.5mol氧原子，则n(NO)＝0.5mol；CO2含有0.5mol氧原子，则n(CO2)＝0.25mol、N2O4含有0.5mol氧原子，则n(N2O4)＝0.125mol，所以三种气体的物质的量之比为n(NO)∶n(CO2)∶n(N2O4)＝0.5mol∶0.25mol∶0.125mol＝4∶2∶1；答案选C项。4．（2022年广东省汕头市澄海中学期中）在0.05molAl2(SO4)3中含有的Al3＋、SO2－的数目分别为：A．6.02×1022个，3.01×1022个 B．6.02×1022个，9.03×1022个C．9.03×1022个，6.02×1022个 D．3.01×1022个，3.01×1022个【答案】B【解析】Al2(SO4)3电离方程式为：Al2(SO4)32Al3＋＋3SO2－，1个Al2(SO4)3电离产生2个Al3＋、3个SO2－，因此在0.05molAl2(SO4)3中含有的Al3＋0.1mol，含有SO2－0.15mol，则根据N＝n·NA可知含有的Al3＋、SO2－的数目分别为6.02×1022个、9.03×1022个，故合理选项是B项。5．（2022年吉林省汪清县第六中学期中）已知3.2g某气体中含有3.01×1022个分子，此气体的摩尔质量是A．16g/mol B．32g/mol C．64g/mol D．56g/mol【答案】C【解析】根据n＝N/NA求出该气体的物质的量：EQ\f(3.01×1022,6.02×1023)＝0.05mol；再根据M＝EQ\f(m,n)求出该气体的摩尔质量：EQ\f(3.2g,0.05mol)＝64g·mol－1，故C项正确。6．（2023年山东省菏泽市期中改编）草酸(分子式为H2C2O4，沸点：150℃)是生物体的一种代谢产物，广泛分布于植物、动物和真菌体中。下列有关判断不正确的是A．草酸的摩尔质量是90g·mol－1B．1mol草酸中含有6.02×1023个分子C．45g草酸中含有1.204×1024个氧原子D．1mol草酸含有6.02×1023个H2分子【答案】D【解析】A项，草酸的相对分子质量是90，则草酸的摩尔质量是90g·mol－1，正确；B项，1mol草酸中含有NA个分子，约为6.02×1023个分子，正确；C项，45g草酸物质的量为：EQ\f(45g,90g·mol－1)＝0.5mol，含有氧原子个数为：0.5mol×4×6.02×1023mol－1＝1.204×1024，正确；D项，草酸(H2C2O4)是纯净物，草酸由H2C2O4分子构成，不含有H2分子，错误。►环节一物质的量、阿伏加德罗常数及摩尔质量情境材料1．日常生活中，当个体数量大时，人们习惯以1．日常生活中，当个体数量大时，人们习惯以集体为单体统计个体数量，如：一打铅笔是12支一包A4纸是500张2．曹冲称象故事，体现的思想——变大为小3．物理量的单位与标准物理量衡量的量单位标准质量物体的轻重千克国际千克原器长度物体的长短米一米等于光在真空中299792458分之一秒内所经过的路径长度物质的量粒子的数目摩尔任何粒子集合体约含6.02×1023个粒子为1mol问题探究一个水分子不好衡量，但许许多多个水分子可以称量。为此，国际上在可称量的物质与难称量的微观粒子间搭建(引入)了新的物理量——物质的量。1．物质的量单位是______(其原意是堆量)。2．国际上规定，1mol粒子集合体所含的粒子数约为______________。3．含有3×6.02×1023个水分子的水其物质的量为________。1．摩尔2．6.02×10233．3mol要点归纳一、物质的量的单位——摩尔1．物质的量（1）某微粒的物质的量，用“n(微粒符号)”表示。例如：n(O2)、n(H2O)、n(Na＋)等。（2）粒子集合体中的“粒子”指微观粒子，包括分子、原子、离子、原子团、电子、质子、中子等，不适用宏观物体。“四化”理解物质的量专有化“物质的量”四个字是一个整体，不能拆开，也不能添字，如不能说成“物质量”或“物质的数量”等微观化只用来描述微观粒子，如原子、分子、离子、中子、质子、电子等及这些粒子的特定组合，如NaCl；不能表示宏观的物质，如苹果具体化必须指明具体粒子的种类，如“1molO”、“2molO2”、“1.5molO3”，不能说“1mol氧”集体化物质的量可以表示多个微粒的特定组合或集合体，如“1molNaCl”、“0.5molH2SO4”2．阿伏加德罗常数（1）阿伏加德罗常数——“三量”基准量0.012kg12C中所含的碳原子数准确量是一个物理量，用NA表示，单位是mol－1近似量6.02×1023mol－1（2）NA指1mol任何微粒的微粒数，一定要明确指出是何种微粒，如1molCH4含有的分子数为NA，原子总数为5NA。（3）涉及稀有气体时要注意He、Ne、Ar为单原子分子，O2、N2、H2等为双原子分子，臭氧(O3)为三原子分子等。（4）求N时，概念性问题用NA，数字性问题用6.02×1023mol－1。3．摩尔质量（1）质量单位是g，而摩尔质量单位是g·mol－1。（2）等值性：以g·mol－1为单位时，摩尔质量在数值上与相对原子或分子质量相等。（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的多少而改变。典例精讲【例1】（2022年吉林省汪清县第六中学期中）下列有关物质的量及摩尔的叙述正确的是A．1.5molCH4中含有1.5molC、6molHB．1mol是6.02×1023个粒子的集合体，如1mol大米、1mol苹果等C．物质的量与物质的数量、物质的质量是等价的D．摩尔是7个基本物理量之一，它既是物质的量的单位又是粒子数目的单位【答案】A【解析】A项，1molCH4中含有1molC、4molH，故1.5molCH4中含有1.5molC、6molH，正确；B项，摩尔不可用于宏观物体，错误；C项，物质的量是国际单位制中7个基本物理量之一，它并不是物质的数量也不是物质的质量，错误；D项，物质的量是国际单位制中7个基本物理量之一，摩尔不是粒子数目的单位，错误。【例2】（2022年河北省唐山市遵化市期中）物质的量是表示含有一定数目微粒集合体的物理量。下列说法错误的是A．常温下1molN2的质量为28gB．1mol某种微粒集合体含微粒数目约为6.02×1023C．化学反应中各物质的质量之比等于它们的物质的量之比D．该物理量不能用于描述宏观物质形成的集合体【答案】C【解析】A项，N2的摩尔质量为28g·mol－1，所以1molN2的质量等于28g，正确；B项，国际计量大会规定：1mol粒子集合体所含的粒子数与0.012kg12C中所含的碳原子数相同，约为6.02×1023，正确；C项，根据公式m＝n×M可知：质量之比不一定等于物质的量之比，错误；D项，物质的量的计量对象是构成物质的微观粒子或某些微观粒子的特定组合，不可用于描述宏观物质，正确。【例3】（2022年河北张家口期中）下列叙述正确的是A．摩尔是基本物理量之一 B．1molCO2的质量为44g·mol－1C．SO2－的摩尔质量为96g·mol－1 D．1mol任何物质都含有NA个原子【答案】C【解析】A项，物质的量是七个基本物理量之一，而摩尔是物质的量的单位，错误；B项，1molCO2的质量是m＝nM＝44g·mol－1×1mol＝44g，错误；C项，SO2－的相对分子质量为96，所以摩尔质量为96g·mol－1，正确；D项，物质的组成可以是分子、原子、离子，1mol任何物质都含有NA个微粒，错误。►环节二以物质的量为中心的计算情境材料新版膳食建议中国居民每天至少喝6杯水一般来说，健康成人每天需要水2500毫升左右。之所以建议1200毫升，是因为人体摄入的水分主要有三个来源：喝水占50％，三餐中由食物摄取的水占40％，体内代谢产生的水占10％。以一个普通成年人为例，如果他的三餐正常，从事的是轻体力活动，每天大概能从食物中能获1000毫升的水，蛋白质、糖类和脂肪代谢供给水分约300毫升，那么，在气候温和的条件下，只要每天喝水达到1200毫升，就能保证体内水的平衡。问题探究若某同学一次喝一瓶水(设水的质量为500g)，请你算一算该同学喝下了多少个水分子？【答案】N(H2O)＝nNA＝EQ\f(m(H2O),M(H2O))NA＝EQ\f(500g,18g·mol－1)×6.02×1023mol－1＝1.67×1025要点归纳二、以物质的量为中心的计算1．n、m、M、N、NA之间的关系：2．计算公式：eq\f(m,M)＝n＝eq\f(N,NA)，即n＝eq\f(N,NA)＝eq\f(m,M)。根据公式n＝eq\f(m,M)，n＝eq\f(N,NA)进行计算时，首先要找到其核心物理量——物质的量，其次根据题目要求解其他物理量。典例精讲【例4】（2023年江苏省常州高级中学第一次调研）若50滴水正好是mmL，则1滴水所含的分子数是A．m×50×18×6.02×1023 B．EQ\f(m,50×18)×6.02×1023C．EQ\f(18m,50)×6.02×1023 D．EQ\f(18×50×m,6.02×1023)【答案】B【解析】50滴水正好是mmL，则1滴水的体积为EQ\f(m,50)mL，质量为EQ\f(m,50)g，则1滴水所含H2O的物质的量＝EQ\f(EQ\f(m,50)g,18g·mol－1)＝EQ\f(m,50×18)mol，所含分子数为EQ\f(m,50×18)mol×6.02×1023·mol－1＝EQ\f(m,50×18)×6.02×1023，B项符合题意。【例5】（2022年吉林省汪清县第六中学期中）计算填空：（1）_______molH2O中所含有的氧原子数与1.5molCO2的氧原子数相同。（2）质量为9.8g的H2SO4物质的量是_______。（3）1.204×1024个H2的物质的量是_______。（4）_______gH2O与34gNH3含有相同的氢原子数。（5）相同物质的量的CO2和O2，其分子数之比为_______，原子数之比为_______，氧原子数之比为_______；在2molNa2SO4溶液中Na＋的物质的量为_______mol。（6）1molCO2中所含的质子的数目_______。【答案】（1）3（2）0.1mol（3）2mol（4）54（5）①1∶1②3∶2③1∶1④4（6）22NA【解析】（1）1.5molCO2的氧原子1.5mol×2＝3mol，含有的氧原子数为3NA，故3molH2O中所含有的氧原子数与1.5molO2的氧原子数相同，故答案为：3；（2）9.8g的H2SO4物质的量是EQ\f(9.8g,98g·mol－1)＝0.1mol；（3）1.204×1024个H2的物质的量是EQ\f(1.204×1024,6.02×1023)＝2mol；（4）34gNH3含有氢原子物质的量为EQ\f(34g,17g·mol－1)×3＝6mol，水的质量为EQ\f(6mol,2)×18g·mol－1＝54g，即54gH2O与34gNH3含有相同的氢原子数；（5）相同物质的量的气体分子数相同，则1molCO2和O2其分子数之比为1∶1，原子数之比为3∶2，氧原子数之比为1∶1；在2molNa2SO4溶液中Na＋的物质的量为2mol×2＝4mol；（6）CO2中所含的质子的数目6＋8×2＝22，1molCO2中所含的质子的数目为22NA。004课堂总结一、四个概念的深化理解物质的量物理量，“物质的量”四个字是一个整体，不能添字、漏字或换字，如不能说成“物质量”、“物质的质量”、“物质的数量”等摩尔用摩尔作物质的量的单位，可用来描述所有任何微观粒子，如原子、分子、离子、电子、质子、中子等，也可以是这些微粒的特定组合，如1molNaOH阿伏加德罗常数NA的基准是1mol粒子集合体所含的粒子数约为6.02×1023，表示微观粒子数目时，可以用NA来表示，也可以用6.02×1023mol－1表示，如1molO2中含有氧分子数为NA个或6.02×1023个摩尔质量①适用于任何微观粒子②混合物的摩尔质量一般称为平均摩尔质量③以g·mol－1为单位时数值上等于物质的相对原子(分子)质量(单位为1)，等于1mol物质的质量(单位：g)二、二个公式与一个关系1．二个公式n＝EQ\f(m,M)N＝nNA2．一个转化关系eq\o(,\s\up7(÷M),\s\do6(×M))eq\o(,\s\up7(×NA),\s\do6(÷NA))00503强化训练1．（2023年江苏省海门中学期中）用NA表示阿伏伽德罗常数的值，下列说法正确的是A．28gN2含有的原子数是NAB．48gS6与S8所含硫原子数为1.5NAC．化学反应中1molFe参加反应，失去的电子数一定3NAD．1molH2在O2中完全燃烧转移的电子数目为NA【答案】B【解析】A项，28gN2的物质的量是1mol，由于N2是双原子分子，所以1molN2中含有的原子数是2NA，错误；B项，S6与S8分子都是由S原子构成，S原子相对原子质量是32，则48gS6与S8所含的硫原子的物质的量是n(S)＝48g÷32g·mol－1＝1.5mol，则1.5molS原子中含有的S原子数目为1.5NA，正确；C项，Fe具有可变化合价，在反应时可能产生＋2价化合物，也可能产生＋3价化合物，所以化学反应中1molFe参加反应，失去的电子数不一定3NA，错误；D项，H2与O2反应产生H2O，H元素化合价升高1价，则1molH2在O2中完全燃烧转移的电子数目为2NA，错误。2．（2023年江苏省海门中学期中）下列物质中所含原子数最多的是A．4℃时5.4mL的水 B．3.01×1022个CO2分子C．0.4molO2 D．10g氖【答案】A【解析】先计算各个选项中原子的物质的量，根据N＝n·NA可知：原子的物质的量越多，物质中含有的原子数目越多。A项，4℃时5.4mL的水的质量是5.4g，其物质的量n(H2O)＝EQ\f(5.4g,18g·mol－1)＝0.3mol，由于H2O中含有3个原子，则0.3molH2O中含有原子的物质的量是0.3mol×3＝0.9mol；B项，3.01×1022个CO2分子的物质的量是n(CO2)＝3.01×1022÷6.02×1023/mol＝0.05mol，由于CO2中含有3个原子，则0.05molCO2中含有原子的物质的量是0.05mol×3＝0.15mol；C项，1个O2中含有2个原子，则0.4molO2中含有原子的物质的量是0.4mol×2＝0.8mol；D项，10g氖的物质的量n(Ne)＝10g÷20g/mol＝0.5mol，Ne是单原子分子，则0.5mol氖气中含有0.5molNe原子。综上所述可知：含有原子的物质的量最多的是0.9mol，故A项符合题意。3．（2023年江苏省海安中学期中改编）2021年9月，我国中科院天津工业生物所首次在实验室实现以二氧化碳(CO2)为原料人工合成淀粉[(C6H10O5)n]。下列有关二氧化碳和淀粉的说法正确的是A．1molCO2的质量为44g·mol－1B．淀粉的摩尔质量为162g·mol－1C．淀粉中C、H、O的质量之比为6∶10∶5D．11gCO2物质的量为0.25mol【答案】D【解析】A项，1molCO2的质量为44g，错误；B项，淀粉的分子式为(C6H10O5)n，则淀粉的摩尔质量为162ng·mol－1，错误；C项，淀粉中C、H、O原子个数之比为6∶10∶5，则质量之比为(6×12)∶(1×10)∶(5×16)＝36∶5∶40，错误；D项，11gCO2的物质的量为EQ\f(11g,44g·mol－1)＝0.25mol，正确。4．（2023年江苏省沛县上学期第一次学情调研）两份体积相同某植物营养液，其配方分别如下：(注：“－”表示营养液中不含该物质)成分含量编号KClK2SO4ZnSO4①0.3mol0.2mol0.1mol②0.1mol0.3mol－则两份营养液的成分A．K＋的物质的量相同 B．Cl－的物质的量相同C．完全相同 D．SO2－的物质的量不同【答案】A【解析】A项，①中钾离子的物质的量为0.3mol＋0.2mol×2＝0.7mol；②中钾离子的物质的量为0.1mol＋0.3mol×2＝0.7mol；正确；B项，①中氯离子的物质的量为0.3mol；②中氯离子的物质的量为0.1mol；错误；C项，由B分析可知，起码氯离子量不同，错误；D项，①中硫酸根离子的物质的量为0.2mol＋0.1mol＝0.3mol；②中硫酸根离子的物质的量为0.3mol；错误。5．（2023年江苏省苏州市期中）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do6(Δ))2SO3，下列有关说法正确的是A．的摩尔质量为64B．16gO2的物质的量为C．SO3中S、O的质量之比为1∶3D．等质量的SO2与SO3中氧原子数之比为2∶3【答案】B【解析】A项，摩尔质量单位是g·mol－1，错误；B项，16gO2的物质的量是＝EQ\f(16g,32g·mol－1)＝0.5mol，正确；C项，SO3中S、O的质量之比为(1×32)∶(3×16)＝2∶3，错误；D项，等物质的量的SO2与SO3中氧原子数之比为2∶3，错误。6．（2022年四川省宜宾市期末改编）设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是A．0.5molNa2SO4中含有Na＋数目为NAB．28g由N2和CO组成的混合气体中含原子数为2NAC．2.3gNa与足量O2完全反应，转移电子数为0.1NAD．1mol氧气和1mol氦气都含有2NA个原子【答案】D【解析】A项，1个硫酸钠中含有2个钠离子，0.5molNa2SO4中含有Na＋数目为NA，正确；B项，N2和CO的摩尔质量都为28g·mol－1，且两者都含有2个原子，28g由N2和CO组成的混合气体物质的量为1mol，因此混合气体中含原子数为2NA，正确；C项，2.3gNa与足量O2完全反应，无论生成氧化钠或过氧化钠，都变为＋1价，2.3gNa物质的量为0.1mol，则转移电子数为0.1NA，正确；D项，1mol氦气中含有1mol氦原子，含有的原子数为NA，错误。7．（2023年江苏省常州高级中学第一次调研）溶质质量分数为19%的溶液中Cl－与H2O个数之比为A．4∶95 B．4∶45 C．2∶45 D．19∶81【答案】A【解析】假设氯化镁溶液质量为100g，则19%的MgCl2溶液中，含有氯化镁溶质的量为100g×19%÷95g/mol＝EQ\f(19,95)mol，n(Cl－)＝2×EQ\f(19,95)mol＝EQ\f(38,95)mol；含有溶剂水的量为(100g－100g×19%)÷18g/mol＝EQ\f(9,2)mol；根据粒子个数之比和物质的量成正比可知，Cl－与H2O个数比为EQ\f(38,95)∶EQ\f(9,2)＝4∶45；故选A项。8．（2023年江苏省常州高级中学第一次调研）把VL含有MgSO4和K2SO4的混合溶液分成两等份，一份加入含amolNaOH的溶液，恰好使镁离子完全沉淀为氢氧化镁；另一份加入含bmolBaCl2的溶液，恰好使硫酸根离子完全沉淀为硫酸钡。则原混合溶液中钾离子与镁离子物质的量之比为A．(b－a)/a B．(2b－a)/aC．2(2b－a)/a D．2(b－a)/a【答案】C【解析】混合溶液分成两等份，每份溶液浓度与原溶液浓度相同。一份加入含amolNaOH的溶液，恰好使镁离子完全转化为Mg(OH)2，可知该份中n(Mg2＋)＝n[Mg(OH)2]＝EQ\f(1,2)n(NaOH)＝EQ\f(a,2)mol；另一份加入含bmolBaCl2的溶液，恰好使硫酸根离子完全沉淀为BaSO4，根据钡离子与硫酸根守恒可知该份中n(SO2－)＝n(BaSO4)＝n(BaCl2)＝bmol，由电荷守恒得每份溶液中2n(Mg2＋)＋n(K＋)＝2n(SO2－)，所以n(K＋)＝(2b－a)mol，则原混合溶液中n(K＋)＝2(2b－a)mol，n(Mg2＋)＝amol，所以原混合溶液中钾离子与镁离子物质的量之比为2(2b－a)/a，故答案选C项。9．（2022年北师大附中）下列叙述正确的是A．1molSO2含有的氧分子数约为6.02×1023B．1molN2与1molH2O的原子个数比为1∶1C．78gNa2O2与足量CO2反应转移4mol电子D．将0.1molNa2SO4溶于足量水，得到的溶液中含有0