第1章 第3节 第1课时 物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（鲁科版2019）

第3节　化学中常用的物理量——物质的量 第1课时　物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积 课程标准要求 学业质量水平 1.了解物质的量及其相关物理量摩尔质量和气体摩尔体积的涵义和应用，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，运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积之间的相互关系进行简单计算。 认识物质的量在化学定量研究中的重要作用，能结合实验或生产、生活中的实际数据，应用物质的量计算物质的组成。(水平1) 一、物质的量及其单位——摩尔 1．基本物理量 基本物理量 长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量 发光强度 基本 单位 米(m) 千克(kg) 秒(s) 安培(A) 开尔文(K) 摩尔(mol) 坎德拉(cad) 其中：通过物质的量可以把物质的质量、体积等宏观量与原子、分子或离子等微观粒子的数量联系起来。 2．摩尔：简称摩，符号mol，国际规定1 mol物质包含6.02214076×1023个基本单元(原子、分子或离子等微观粒子或它们的组合)。 3．阿伏加德罗常数：就是每摩尔物质所含的基本单元数，符号为NA，单位：mol－1即NA≈6.02×1023mol－1，在数值上约等于0.012_kg12C所含的原子数。 4．n、NA与N之间的关系： n＝，利用该公式可进行物质的量和微粒数之间的换算。 5．物质的量：是用阿伏加德罗常数作为标准来衡量微粒集体所含微粒数多少的物理量。 6．微粒整体与部分的关系：1 mol AnBm中含有n mol A和m mol B，其推导过程如下： 二、摩尔质量 三、气体摩尔体积 1．气态物质特征：气体分子之间的平均距离比分子直径大得多，在粒子数目相同的情况下，气体体积的大小主要取决于气体分子之间的平均距离，在相同的温度和压强下，气体分子之间的平均距离近似相等，则1 mol任何气体的体积基本相同。 2．气体摩尔体积：一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占有的体积，其中：符号为Vm，常用单位为L·mol－1或m3·mol－1，标况(0 ℃，101 kPa)下Vm≈22.4_L·mol－1。 3．Vm、n与V的关系：Vm＝，利用该公式可进行气体体积和气体物质的量之间的换算。 4．阿伏伽德罗定律：同温、同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子(即物质的量相同)。 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)物质的量就是物质的微观粒子数目(×) (2)1 mol任何物质中含有6.02×1023个分子(×) (3)阿伏加德罗常数就是6.02×1023(×) (4)氧的摩尔质量是32(×) (5)2 mol H2O的摩尔质量是36 g·mol－1(×) (6)标况下1 mol H2SO4的体积是22.4 L(×) (7)标况下，0.5 mol氮气和氧气的混合气体的体积为11.2 L(√) 2．NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　) A．标准状况下，0.1 NA个水分子所占的体积约为2.24 L B．11.2 L CO2的物质的量为0.5 mol C．NH3的摩尔质量等于NA个氨分子的质量之和 D．常温常压下，18 mL水和32 g O2所含分子数均为NA D　[在标准状况下水不是气体，不能用气体摩尔体积来计算，A项错误；题中没有指明温度、压强，因此不能确定11.2 L CO2的物质的量就是0.5 mol，B项错误；NH3的相对分子质量为17，其摩尔质量为17 g·mol－1，NA个NH3分子的质量之和为17 g，三者在数值上相同，但单位不同，C项错误；常温常压下，18 mL水就是18 g水，其物质的量为1 mol,32 g O2的物质的量也是1 mol，二者都含有NA个分子，D项正确。] 学习任务一　物质的量及其相关物理量的理解及其换算 1．分析讨论，下列说法是否正确并说明其原因： (1)1 mol大米和1 mol氧。 (2)水的摩尔质量就是1 mol H2O 的质量。 (3)标准状况下，水的摩尔体积是22.4 L。 (4)气体摩尔体积是22.4 L·mol－1，则一定处于标准状况。 提示　(1)不正确，因为阿伏加德罗常数是一个很大的数目，物质的量不能用来表示宏观物体；用物质的量表示物质时，必须指明微粒的名称或具体的物质，1 mol氧的说法属于指代不明。 (2)不等于，因为水的摩尔质量18 g·mol－1, 1 mol H2O 的质量是18 g，二者虽然数值相等，但意义不同，单位不同。 (3)不正确，因为标准状况下水不是气体，不能用气体摩尔体积表示，且气体摩尔体积的单位是L·mol－1，而不是L。 (4)不一定，因为气体的体积受温度和压强两种因素影响。 2．计算填空： (1)标况下 66 g CO2的体积是________L，所含的分子数是_________个； (2)标准状况下，6.72 L H2的质量是________g，所含的氢原子数是_________个。 提示　(1)33.6　9.03×1023　 (2)0.6　3.612×1023　 1．概念理解 (1)物质的量是表示微观粒子[质子、中子、电子、原子、分子、离子及其特定组合如(NaCl)]的物理量，不能用来表示宏观粒子，在用物质的量表示物质时必须指明微粒的名称或具体的物质。 (2)物质的量、1 mol物质的质量和物质的相对原子质量或相对分子质量是三个不同的量，物质的量的单位是g·mol－1、1 mol物质的质量单位是g时，数值上都等于相对原子质量或相对分子质量。 (3)气体摩尔体积只适用于气体，可以是单一气体也可以是混合气体，与1 mol气体的体积意义不同，单位不同，当气体摩尔体积的单位是L·mol－1、1 mol气体的体积单位是L时，相同状况下二者数值上相同。 (4)标准状况下气体摩尔体积一定是约等于22.4 L·mol－1，但由于气体的体积受温度和压强两种因素影响，所以其他状况下气体摩尔体积也可能约是22.4 L·mol－1。 2．换算关系 1．下列叙述正确的是(　　) A．物质的量相同的物质具有相同数目的微粒 B．1 mol铁原子的质量为56 g·mol－1 C．32 g O2的体积约为22.4 L D．44.8 L N2也可能含有阿伏伽德罗常数个氮气分子 D　[物质的量相同的物质具有相同数目的基本单元，但所含的微粒数不一定相同，如1 mol铜含有NA个铜原子，1 mol NaCl共含有2NA个离子，A项错误；1 mol铁原子的质量为56 g，铁的摩尔质量是56 g·mol－1，B项错误；尽管32 g O2的物质的量是1 mol，但没有指明氧气所处的状况，不能确定其体积，C项错误；由于没有说明N2所处的状况，44.8 L N2的物质的量也可能是1 mol，即可能含有阿伏伽德罗常数个氮气分子，D项正确。] 2. (1)现有34 g某气体，它的摩尔质量为17 g·mol－1，则 ①该气体为________mol。 ②该气体所含分子数为________NA。 ③该气体在标准状况下的体积为________L。 (2)________g H2O中的氧原子数目与标准情况下 22．4 L CO2中的氧原子数目相同。 解析　(1)该气体的物质的量为＝2 mol，所含分子数为2NA，在标准状况下的体积为22.4 L·mol－1×2 mol＝44.8 L。 (2)标准状况下22.4 L CO2是1 mol，氧原子的物质的量是2 mol，故水的物质的量为2 mol，质量为36 g。 答案　(1)①2　②2　③44.8　(2)36 [归纳总结]　相关物理量间的概念关系 阿伏加德罗常数(NA)是用物质的量衡量微粒集体所含微粒多少的标准，历史上有关它的测定有多种方法，其中单分子油膜法就是一种重要的测定方法，如图所示。由于表面张力的作用油分子在水的表面总是尽可能扩散到最大面积，即在水面形成单分子油膜，现测得一滴油的体积为V，在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，已知这种油的密度为ρ，其中，油分子可视为圆球形，所涉及各种量的单位均为国际基本单位。 (1)要由此确定阿伏伽德罗常数，还缺少的物理量是_________； (2)试写出计算阿伏加德罗常数(NA)的过程。 提示　(1)摩尔质量(M) (2)单分子油膜的厚度即为油分子的直径，设为d，则有： d＝，一个油分子的质量可近似为m＝ρ＝ρ，故NA＝＝＝ 学习任务二　阿伏加德罗定律的理解及其推论应用 1．同温同压下，相同体积的氢气和空气含有的分子数和原子数相同吗？ 提示　同温同压下，相同体积的任何气体(包括单一气体和混合气体)所含分子数相同，H2是双原子分子，空气含有N2、O2、少量的CO2、水蒸气和稀有气体等，由于分子构成不同，则含有的原子数不一定相同。 2．5 mL H2和5 mL O2所含分子数一定相等吗？为什么？在一定温度和压强下，气体的体积与其物质的量呈什么关系？ 提示　5 mL H2和5 mL O2所含分子数不一定相等，因为气体分子之间距离受温度和压强影响，只有在同温同压下才相等，否则不一定相等；在一定温度和压强下，气体的体积与其物质的量呈正比关系。 3．相同温度下，甲、乙两个完全相同的集气瓶中分别充入1 mol H2、2 mol O2，气体的压强是否相等？相同的温度和体积下，气体的压强与其物质的量呈什么关系？ 提示　不相等；相同的温度和体积下，气体的压强与其物质的量呈正比关系。 1．阿伏加德罗定律剖析 (1)适用范围 阿伏加德罗定律适用于气体，可以是单一气体，也可以是混合气体，但对于固体和液体则不适用。 (2)剖析 三同同分子数(但原子数不一定相同) (3)特例：0 ℃、101 kPa下，1 mol任何气体(即含NA个气体分子)的体积都是22.4 L，即气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的特例。 2．阿伏加德罗定律的三个推论 相同条件 结论 公式 语言叙述 同温同压 ＝＝ 同温同压下，体积比等于物质的量之比，等于分子数之比 同温同容 ＝＝ 同温同容下，压强比等于物质的量之比，等于分子数之比 同温同压 ＝ 同温同压下，密度比等于摩尔质量之比 1．下列条件中，两种气体所含原子数一定相等的是(　　) A．同质量、不同密度的N2和CO B．同温度、同体积的H2和N2 C．同体积、同密度的C2H6和NO D．同压强、同体积的N2O和CO2 A　 A √ 因为N2和CO具有相同的摩尔质量，所以质量相同时二者的物质的量也相同，则分子个数应相同，又因两者都是双原子分子，故原子个数也相等，分子数、原子数多少与密度无关 B × 同温、同体积时，气体的物质的量之比等于压强之比，由于二者的压强不确定，其物质的量也不确定，所以分子个数也不一定相等 C × 体积相同、密度相等，所以质量相等，C2H6和NO的摩尔质量也相等，所以分子个数相等，但由于它们的分子组成不同，所以原子个数不相等 D × 同压强、同体积时，由于没有说明温度，所以两种气体的物质的量不一定相等，故原子个数不一定相等 2.下列说法不正确的是(　　) A．温度相同、体积相同的O2(g)和N2(g)所含的分子数一定相同 B．等温等压下，SO2气体与CO2气体的密度之比等于16∶11 C．温度和容积相同的两容器中分别盛有5 mol O2(g)和2 mol N2(g)，则压强之比为5∶2 D．等温等压条件下，5 mol O2(g)和2 mol H2(g)的体积之比等于5∶2 A　[压强未知，无法判断温度相同、体积相同的O2(g)和N2(g)所含分子数是否相同，A错误；等温等压下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比，B正确；同温同体积的气体的压强之比等于物质的量之比，C正确；等温等压条件下，气体的体积之比等于其物质的量之比，D正确。] [思维模板]　有关阿伏加德罗定律及其推论题的分析思路 第一步，分析“条件”：分析题干中的条件，找出相同与不同。 第二步，明确“要求”：分析题目要求，明确所要求的比例关系。 第三步，利用“规律”：利用阿伏加德罗定律及其推论，根据条件和要求进行分析判断。 1811年，意大利物理学家阿伏加德罗在大量实验的基础上归纳总结发现：同温、同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子，后来人们把这一规律称为阿伏加德罗定律，在此规律上还可衍生出一些推论，阿伏加德罗定律及其推论可以用来解释许多生活、生产中的现象。 试根据所学的阿伏加德罗定律及其推论解释以下现象： (1)高弹橡胶膜气球为什么充气越多体积越大？ 提示　高弹橡胶膜气球由于弹力非常好，可以近似认为其气体压力与大气压相同，充气越多(即气体的物质的量越多)体积越大是因为同温、同压下，气体的体积与物质的量成正比。 (2)汽车轮胎为什么充气越多压力越大？ 提示　汽车轮胎由于内胎受到外胎的束缚，可以认为其体积不变，充气越多(即气体的物质的量越多)压力越大是因为同温、同体积时，气体的压强与物质的量成正比。 (3)氦气球为什么会载着重物腾空升起？ 提示　空气的平均摩尔质量为29 g·mol－1，氦气的摩尔质量是4 g·mol－1，气球中充入的氦气体积等于其所排开的空气体积，同温、同压、同体积下，气体的质量之比等于其摩尔质量之比，即氦气球的质量小于所排开空气的质量，故氦气球会受到浮力载着重物腾空升起。 学科网（北京）股份有限公司 $$