第2章 第3节 第1课时 物质的量的单位——摩尔（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（人教版2019 不定项版）

第三节　物质的量 第1课时　物质的量的单位——摩尔 课程标准 核心素养目标 1.了解物质的量及其相关物理量的含义和应用，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。 宏观辨识与微观探析：了解物质的量、摩尔质量的含义，体会从物质的量层次定量研究化学问题的意义。知道从定量角度认识宏观物质和微观粒子的相互关系是研究化学问题的科学方法之一。 [对应学生用书P63] 一、物质的量的单位——摩尔 1．物质的量 (1)物质的量是一个物理量，它表示含有一定数目粒子的集合体，符号为n。 (2)摩尔是作为计量原子、离子或分子等微观粒子的“物质的量”的单位。 (3)国际上规定，1 mol 粒子集合体所含的粒子数约为6.02×1023。 [特别提醒]　表示某物质(或粒子)的物质的量，可用“n(化学式)”表示。例如，N2、NaOH的物质的量分别表示为n(N2)、n(NaOH)。 2．阿伏加德罗常数 (1)1 mol 任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数，符号为NA，通常用6.02×1023 mol－1表示。 (2)物质的量(n)、阿伏加德罗常数(NA)与粒子数(N)之间的关系：n＝⇒N＝n·NA，NA＝。 二、摩尔质量 1．1 mol 物质的质量及所含粒子数 (1)1 mol 不同物质中所含的粒子数是相同的，即约含有6.02×1023个粒子，但由于不同粒子的质量不同，1 mol 不同物质的质量也不同。 (2)填写下表： 物质 质量 粒子数 1 mol H2O 18 g 约含6.02×1023个水分子 1 mol Al 27 g 约含6.02×1023个铝原子 0.5 mol H2O 9 g 约含3.01×1023个水分子 2 mol Al 54 g 约含1.204×1024个铝原子 得出结论：1 mol 任何粒子或物质的质量以克为单位时，其数值都与该粒子的相对原子质量或相对分子质量相等。 2．摩尔质量 (1)摩尔质量 [特别提醒]　表示某物质(或粒子)的摩尔质量，可用“M(化学式)”表示。例如，CO2的摩尔质量表示为M(CO2)＝44 g/mol。 (2)物质的量(n)、质量(m)与摩尔质量(M)之间的关系：n＝ ⇒m＝n·M，M＝。 ◆名师点拨 从不同角度认识化学反应 (1)宏观角度：发生化学反应的物质之间是按照一定的质量关系进行的，物质是可称量的。 (2)微观角度：化学反应是微观粒子按一定的数目关系进行的，而微观粒子是难以称量的。 ◆名师点拨 摩尔及其使用 (1)摩尔(mol)可以计量所有微观粒子(包括原子、分子、离子、原子团、电子、质子、中子等)。 (2)规范表示 例如，1 mol O、 1 mol O2、1 mol NaCl、1 mol CO等。 备课札记 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ◆微辨析(对的画“√”，错的画“×”) (1)物质的量和摩尔是用于计量微观粒子的两个物理量(　×　) (2)1 mol H2O中含有1 mol H2和1 mol O(　×　) (3)1 mol H2SO4的质量以克为单位时，在数值上等于其相对分子质量(　√　) (4)2 mol H2O的摩尔质量是1 mol H2O的摩尔质量的2倍(　×　) [对应学生用书P64] 探究一 物质的量的有关概念及理解 从宏观角度看，矿泉水的质量和体积都可以测量，那么一瓶500 mL矿泉水中有多少个水分子呢？一滴水(约0.05 mL)大约含有17万亿亿个水分子。若一个个地去数这瓶矿泉水中的水分子，即使分秒不停，一个人穷其一生也无法完成这些工作。 [问题设计] (1)若1个水分子的质量约为2.99×10－23 g，试计算这瓶矿泉水(500 mL，密度：1 g/cm3)中含有水分子的数目。 提示：1个水分子的质量约为2.99×10－23 g，500 mL矿泉水的质量为500 g，则含有水分子数目约为≈1.67×1025。 (2)水的摩尔质量为18 g/mol，43.2 g水的物质的量是多少？含有水分子数是多少(用NA表示)? 提示：n(H2O)＝＝2.4 mol；2.4NA。 (3)若一个水分子的质量为m g，如何表示水的摩尔质量？(用含m、NA的代数式表示) 提示：mNA g/mol。 1．基于“四化”，准确理解物质的量 2．基于“三性”，准确理解摩尔质量 3．摩尔质量的三种计算方法 应用前提 计算公式 (1)任意状态，任意物质 M＝(定义式) (2)已知一个粒子的质量m M＝m(粒子)×NA (3)混合气体的总质量和总物质的量 M＝ 【例1】 (原创题)草酸(H2C2O4)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，并在不同的生命体中发挥不同的功能。下列关于草酸的说法错误的是(　　) A．1 mol草酸含有2 mol H、2 mol C和4 mol O B．含2 mol O的草酸的摩尔质量为45 g/mol C．45 g草酸中含有的原子总数为4NA D．117 g草酸完全燃烧生成CO2和H2O，转移电子为2.6 mol 解答本题的思路如下： (1)H2C2O4的相对分子质量为90摩尔质量为90 g/mol。 (2)分析H2C2O4的组成1个分子含2个H、2个C和4个O。 (3)分析H2C2O4中碳元素化合价生成CO2时化合价变化转移电子的物质的量。 B　解析：1个草酸分子含2个H、2个C和4个O，则1 mol草酸含有2 mol H、2 mol C和4 mol O，A正确；H2C2O4的相对分子质量为90，则其摩尔质量为90 g/mol，与含有氧原子数无关，B错误；1个草酸分子含有8个原子，45 g草酸的物质的量为0.5 mol，则含有4 mol原子，故含有的原子总数为4NA，C正确；H2C2O4→CO2，碳元素化合价由＋3升高到＋4，117 g草酸的物质的量为1.3 mol，完全燃烧时转移电子为1.3 mol×2×(4－3)＝2.6 mol，D正确。 1．青蒿素是治疗疟疾耐药性效果最好的药物，其分子式为C15H22O5，相对分子质量为282。下列有关青蒿素的说法正确的是(　　 ) A．NA个青蒿素分子的质量为282 g/mol B．个数相同的碳、氢、氧原子的质量之比为15∶22∶5 C．14.1 g青蒿素中含有的氧原子数为0.25NA D．含NA个碳原子的青蒿素的物质的量为1 mol C　解析：NA个青蒿素分子为1 mol，其质量为282 g，单位错误，A错误；个数相同的碳、氢、氧原子的物质的量相等，其质量之比为12∶1∶16，B错误；青蒿素的摩尔质量为282 g/mol，则14.1 g青蒿素的物质的量为0.05 mol，含有氧原子的物质的量为0.25 mol，故含有的氧原子数为0.25NA，C正确；1个青蒿素分子含15个碳原子，则含NA个碳原子的青蒿素的物质的量为 mol，D错误。 探究二 物质的量、质量和粒子数目之间的换算关系 2022年10月9日7时43分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功地将先进天基太阳天文台卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。长征二号丁运载火箭的第一、二级使用四氧化二氮/偏二甲肼(N2O4/C2H8N2)作推进剂，燃烧时发生反应：2N2O4＋C2H8N2===2CO2＋4H2O＋3N2。 [问题设计] (1)等物质的量的CO2和 H2O所含原子数之比为 ，所含氧原子数之比为 。 提示：1∶1　2∶1 (2)与46 g N2O4所含氮原子数相同的C2H8N2的质量为 。 提示：30 g 解析：46 g N2O4为0.5 mol，含有1 mol 氮原子，则所含氮原子数相同的C2H8N2为0.5 mol，其质量为0.5 mol×60 g/mol＝30 g。 (3)常温下，2.8 g N2含有氮原子数为 (用NA表示，下同)，含有电子数为 。 提示：0.2NA　1.4NA 1．物质的量、质量和粒子数目之间的换算关系 2．解题思路及方法 (1)分析物质的组成，明确分子与原子(或离子)的数量关系； (2)看清题目所求的是粒子的物质的量、数目还是粒子的质量； (3)依据恒等关系式“n＝＝”进行计算。 【例2】 实现“碳中和”的关键是控制碳氧化物的排放，CO和CO2是碳的两种重要氧化物，用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(　　 ) A．NA个CO和1 mol CO2所含分子数相等 B．相同质量的CO和CO2所含的氧原子数之比为1∶2 C．相同物质的量的CO和CO2所含碳原子数之比为1∶1 D．28 g CO全部转化为CO2，所转移的电子数为2NA B　解析：1 mol CO2含有NA个CO2分子，故与NA个CO所含分子数相等，A正确；CO和CO2的摩尔质量分别为28 g/mol、44 g/mol，二者等质量时，其物质的量之比为44∶28＝11∶7，则所含氧原子数之比为11∶14，B错误；1个CO分子和1个CO2分子均含1个碳原子，相同物质的量时，二者所含碳原子的物质的量相等，则其数目之比为1∶1，C正确；CO转化为CO2时，1个CO失去2个电子，28 g CO为1 mol，则转移电子数为2NA，D正确。 [深度思考]　若CO2和CO所含氧原子数相同，则二者的质量之比为 。 提示：11∶14　 解析：CO2和CO所含氧原子数相同，其物质的量之比为1∶2，则CO2和CO的质量之比为(1×44)∶(2×28)＝11∶14。 2．完成下列计算： (1)若a g CO2含b个原子，则阿伏加德罗常数为 mol－1。 (2)含0.6 mol Cl－的氯化镁的质量是 g。 (3)已知4.8 g CO2和CO混合气体中含分子数为0.15NA，该混合气体的平均摩尔质量为 ， CO2和CO的物质的量之比是 。 答案：(1)　(2)28.5　(3)32 g/mol　1∶3(或) 解析：(1)CO2的相对分子质量为44，若a g CO2含b个原子，则阿伏加德罗常数为×＝ mol－1。 (2)氯化镁的化学式为MgCl2，含0.6 mol Cl－的氯化镁的物质的量为0.3 mol，质量是0.3 mol×95 g/mol＝28.5 g。 (3)已知4.8 g CO2和CO混合气体中含分子数为0.15NA，则其物质的量为0.15 mol，该混合气体的平均摩尔质量为＝32 g/mol；设CO2的物质的量为x mol，则CO的物质的量为(0.15－x)mol，44x＋28×(0.15－x)＝4.8，x＝0.037 5，0.15－x＝0.112 5，所以CO2和CO的物质的量之比是0.037 5 mol∶0.112 5 mol ＝1∶3(或)。 [对应学生用书P66] 1．(2022·云南学业水平考试)下列说法正确的是(　　) A．Mg的摩尔质量为24 B．物质的量的基本单位是摩尔 C.1 mol CO2中含有的氧原子数约为6.02×1023 D．0.5 mol NaCl晶体中含有的分子数约为3.01×1023 B　解析：摩尔质量的单位是g/mol，A错误；1个CO2分子含2个氧原子，则1 mol CO2中含有的氧原子数约为1.204×1024，C错误；NaCl晶体是由Na＋和Cl－构成，不含NaCl分子，D错误。 2．a mol H2SO4中含有b个氧原子，则阿伏加德罗常数可以表示为(　　 ) A． mol－1　　　　 B． mol－1 C． mol－1 D． mol－1 B　解析：每个H2SO4分子中含有4个氧原子，a mol H2SO4中含有b个氧原子，则4a mol×NA＝b，NA＝ mol－1。 3．顺铂是一种用于治疗癌症的药物，其结构如图所示。下列关于1 mol 顺铂的说法正确的是(　　) A．含氯元素的质量为35.5 g B．含氢原子的物质的量为6 mol C．含氮元素的质量为14 g D．含铂原子的数目约为6.02×1024 B　解析：含氯元素的质量为2 mol×35.5 g/mol＝71 g，A错误；由顺铂的结构可知，其化学式为PtH6N2Cl2，则1 mol顺铂含有1 mol Pt、6 mol H、2 mol N和2 mol Cl，B正确；含氮元素的质量为2 mol×14 g/mol＝28 g，C错误；1 mol顺铂含1 mol Pt，含铂原子的数目约为6.02×1023，D错误。 4．(2024·广东广州三校期中)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 D．6.6 g偏二甲肼含有0.25NA个碳原子 B　解析：偏二甲肼的摩尔质量为60 g/mol，A错误；6.02×1023个偏二甲肼的物质的量约为1 mol，1 mol偏二甲肼的质量为60 g，B正确；1 mol偏二甲肼的质量为60 g，C错误；6.6 g偏二甲肼的物质的量为0.11 mol，含有碳原子数为0.22 mol，即0.22NA，D错误。 5．(2024·江苏南通期中)ClO2是一种易溶于水的气体，是国际上公认的高效绿色消毒剂。在实验室中，可用KClO3和H2C2O4反应来制备ClO2。制备ClO2的反应的化学方程式为2KClO3＋H2C2O4＋H2SO4===2ClO2↑＋2CO2↑＋K2SO4＋2H2O。下列说法正确的是(　　) A．H2C2O4在反应中得到电子 B．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2 C．KClO3发生氧化反应 D．每生成1 mol CO2，反应中转移1 mol电子 D　解析：该反应的化学方程式中，H2C2O4中的碳原子失电子，碳元素化合价从＋3升高到＋4，A错误；该反应中，KClO3得电子，为氧化剂，H2C2O4失电子，为还原剂，氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1，B错误；KClO3中氯原子得电子，被还原，发生还原反应，C错误；根据化学方程式可知，1 mol H2C2O4失去2 mol电子生成2 mol CO2，则生成1 mol CO2转移1 mol电子，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$