内容正文:
第1章 认识化学科学
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
核心素养发展重点 学业要求
建立物质的量的概念,基于物质的量定量认识物质的组成及物质的化学变化。 能运用物质的量、摩尔质量之间的关系进行简单计算。
学生自主学习
01
课堂互动探究
02
目录
CONTENTS
课时作业
03
学生自主学习
质量、体积等宏观量与原子、分子或离子等微观粒子的数量
摩尔
摩
mol
6.02×1023
原子、分子或离子
学生自主学习
6
NA
6.02×1023 mol-1
0.012
n×NA
学生自主学习
7
单位物质的量
M
g·mol-1
kg·mol-1
相对原子质量或相对分子质量
n×M
学生自主学习
8
×
×
√
×
×
×
答案
学生自主学习
9
解析:(2)物质的量是衡量微粒集体所含微粒数多少的物理量,摩尔是物质的量的单位。
(3)物质也可能由原子或离子构成。
(5)阿伏加德罗常数可近似地表示为6.02×1023 mol-1。
解析
学生自主学习
10
2.下列关于物质的量的理解不正确的是( )
A.物质的量能表示物质所含微粒的多少
B.物质的量是国际单位制中基本物理量之一
C.物质的量是物质的质量
D.物质的量的符号为n
答案
学生自主学习
11
解析:物质的量只能表示微观粒子,不能用来表示宏观物质,④错误。
答案
解析
学生自主学习
12
解析:水的摩尔质量是18 g·mol-1,故A错误;摩尔质量是指单位物质的量的物质所具有的质量,对指定物质来说,其摩尔质量是恒定的,故B错误;任何物质的摩尔质量以g/mol为单位时,在数值上等于它的相对原子质量或相对分子质量,故C错误。
4.下列关于摩尔质量的说法正确的是( )
A.水的摩尔质量是18 g
B.2 mol水的摩尔质量是1 mol水的摩尔质量的2倍
C.任何物质的摩尔质量都等于它的相对原子质量或相对分子质量
D.水的摩尔质量是氢气的摩尔质量的9倍
答案
解析
学生自主学习
13
5.19.6 g硫酸是____ mol H2SO4,含有__________个硫酸分子,含有__________个氢原子,_____ mol氧原子。
0.2
答案
解析
1.204×1023
2.408×1023
0.8
学生自主学习
14
课堂互动探究
探究一 物质的量、阿伏加德罗常数及微粒数目的关系
课堂互动探究
16
1.“物质的量”是一个专用名词,不能分开“读”和“理解”,它是为了方便“记忆、计量和书写”规定的,它仅适用于微观粒子(分子、原子、离子、质子、中子、电子等),不适用于宏观物质;使用方式为“数值+mol+化学式”,必须指明微观粒子的种类,如:1 mol H2O、3 mol NaCl、2.1 mol O,但不能写成3 mol氢。
2.摩尔是“物质的量”的单位,不是“物理量”。
3.阿伏加德罗常数是有单位的:NA近似为6.02×1023 mol-1。
课堂互动探究
17
1.下列叙述错误的是( )
A.1 mol任何物质都含有约6.02×1023个原子
B.0.012 kg 12C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
解析:组成物质的粒子不一定是原子,也可能是分子。如1 mol水分子中含有3×6.02×1023个原子。
解析
课堂互动探究
18
答案
解析
课堂互动探究
19
探究二 物质的质量、摩尔质量与物质的量间的关系
1 mol物质的质量、物质的摩尔质量与相对原子质量(或相对分子质量)的关系
1 mol物质的质量 摩尔质量 相对原子(或分子)质量
符号 m M Ar(Mr)
单位 g g·mol-1 1
联系 质量以g为单位、摩尔质量以g·mol-1为单位时,三者在数值上相等
课堂互动探究
20
[知识拓展]
课堂互动探究
21
答案
课堂互动探究
22
解析
课堂互动探究
23
4.已知1.505×1023个X气体分子的质量为8 g,则X气体的摩尔质量是( )
A.16 g B.32 g
C.64 g·mol-1 D.32 g·mol-1
答案
解析
课堂互动探究
24
5.(1)0.5 mol Al含有__________个铝原子,质量是________g;2.107×1024个铝原子是________mol Al,质量为________g。
(2)0.2 mol SO2气体中含有的分子数为___________,含有的原子数为________,其质量为________g。
(3)6.8 g NH3的物质的量为_____mol,含H原子的物质的量为____mol;含质子的物质的量为____mol。
答案
3.01×1023
13.5
3.5
94.5
1.204×1023
3.612×1023
0.4
1.2
4
12.8
课堂互动探究
25
解析
课堂互动探究
26
物理量之间的换算
(1)要明确各物理量与物质的量的关系。
(2)找出联系各物理量的公式,注意单位的换算。
(3)注意公式应用的条件,物质的组成等。
本课小结
课堂互动探究
27
课时作业
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★ ★
对点 阿伏加德罗常数 与物质的量有关知识的正误判断 摩尔质量及相关计算 阿伏加德罗常数及其应用 摩尔质量 质量、物质的量与微粒数的关系 摩尔质量及相关计算 阿伏加德罗常数的计算
题号 9 10 11 12 13 14 15
难度 ★★ ★★ ★★★ ★★★ ★ ★★ ★★
对点 阿伏加德罗常数及其应用 质量与微粒数的相关计算 摩尔质量及相关计算 物质的量、摩尔质量、质量、阿伏加德罗常数的相互换算 物质的量及其单位 物质的量、摩尔质量、质量、阿伏加德罗常数的相互换算 物质的量、摩尔质量、质量、阿伏加德罗常数的相互换算
课时作业
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29
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1.下列叙述不正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值)( )
A.阿伏加德罗常数是指1 mol物质中所含有的原子数
B.微粒的数目与物质的量成正比
C.国际上规定0.012 kg 12C中所含碳原子数约为阿伏加德罗常数的值
D.1 mol O2中的分子数为NA,而原子数为2NA
答案
解析:A项,阿伏加德罗常数是指1 mol物质中所含有的粒子数。
解析
课时作业
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2.下列有关物质的量的说法中正确的是( )
A.物质的量就是物质的质量
B.摩尔是国际单位制的七个基本物理量之一
C.H2O的摩尔质量为18 g
D.阿伏加德罗常数的数值约为6.02×1023
答案
解析:物质的量是表示微观粒子集体,物质的质量表示物质的轻重,故A错误;摩尔是物质的量的单位,故B错误;H2O的摩尔质量为18 g·mol-1,故C错误。
解析
课时作业
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3.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-1
D.6 g偏二甲肼含有NA个偏二甲肼分子
答案
解析:偏二甲肼的摩尔质量为60 g·mol-1,A错误;1 mol偏二甲肼的质量为60 g,B正确,C错误;6 g偏二甲肼含有0.1NA个偏二甲肼分子,D错误。
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4.下列有关NA(阿伏加德罗常数的值)的说法错误的是( )
A.0.012 kg 12C含有的12C原子数是NA
B.0.5 mol H2O中含有的原子数约为6.02×1023
C.1 mol O2中含有的氧分子数为NA
D.含有NA个氧原子的H2SO4的物质的量是0.25 mol
解析:0.5 mol H2O中含有1.5 mol原子,故含有的原子数约为9.03×1023,B错误。
答案
解析
课时作业
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5.(2024·福州市格致中学高一期中)下列叙述中正确的是( )
A.硝酸的摩尔质量是63 g
B.1 mol CO2中含有1 mol碳和2 mol氧
C.3 mol O2与2 mol H2O所含原子数相同
D.H2SO4的摩尔质量就等于NA个硫酸分子的质量
答案
解析:硝酸的摩尔质量是63 g/mol,故A错误;1 mol CO2中含有1 mol C和2 mol O,指代不明,故B错误;摩尔质量和质量,是两个不同的物理量,且它们的单位也不同,故D错误。
解析
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6.下列各物质所含原子个数由多到少的排列顺序为( )
①0.5 mol NH3 ②4 g氦气 ③4 ℃时9 mL水 ④0.2 mol H3PO4
A.①④③② B.④③②①
C.②③④① D.①④②③
答案
解析
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7.一个一氧化氮(NO)分子的质量为a g,一个二氧化氮(NO2)分子的质量为b g,NA表示阿伏加德罗常数的值,则氧原子的摩尔质量为( )
A.(a-b)NA g·mol-1 B.(b-a)NA g·mol-1
C.(a-b)NA g D.(b-a)NA
答案
解析:一个氧原子的质量为(b-a) g,则1 mol氧原子的质量为(b-a)NA g,则氧原子的摩尔质量为(b-a)NA g· mol-1。
解析
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答案
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9.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.28 g氮气含有的原子数为NA
B.4 g金属钙变成钙离子时失去的电子数为0.1NA
C.1 mol O2分子的质量等于1 mol氧原子的质量
D.24 g O2和24 g O3所含的氧原子数相等
答案
解析
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10.对于相同质量的CO和CO2,下列关系正确的是( )
A.所含氧原子的个数之比为1∶2
B.所含碳元素的质量之比为7∶11
C.所含氧元素的质量之比为11∶14
D.所含原子的个数之比为1∶1
答案
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11.在反应X+2Y===R+2M中,已知R和M的摩尔质量之比为22∶9,当1.6 g X与一定量Y完全反应后,生成4.4 g R。在此反应中Y和M的质量之比为( )
A.16∶9 B.23∶9
C.32∶9 D.46∶9
答案
解析:X+2Y===R + 2M
M(R) 2M(M)
4.4 g m
由题意得M(R)∶2M(M)=22∶18=4.4 g∶m,解得m=3.6 g,根据质量守恒定律可知,参加反应的Y的质量为4.4 g+3.6 g-1.6 g=6.4 g,所以Y与M的质量之比为6.4 g∶3.6 g=16∶9。
解析
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答案
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二、非选择题
13.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作单位的是________。
A.NaCl B.Na2CO3
C.NaOH 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mol
C.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
D.国际上规定,0.012 kg碳原子所含有的碳原子数目为1摩
答案
D
B
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答案
(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:_________________________
_______________________。
BC
原子、分子、离子、电子、中子、质子等(三个即可)
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44
答案
14.(1)0.5 mol的Fe含__________个铁原子,质量是_____g。
(2)2 mol CO2中含____mol碳原子,_____个氧原子(用NA表示阿伏加德罗常数的值,下同),________个质子,质量是____g。
(3)已知0.4 mol的CO和CO2的混合气体共14.4 g,则①CO的质量为________;②混合气体的平均摩尔质量为___________。
3.01×1023
28
2
44NA
4NA
5.6 g
88
36 g·mol-1
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答案
1.5
5.4
0.1 mol
3
16
186 g·mol-1
3
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49
R
一、物质的量及其单位——摩尔
1.物质的量:是把物质的eq \x(\s\up1(01))____________________________________________
___________联系起来的物理量,符号为n;单位为eq \x(\s\up1(02))_____,简称eq \x(\s\up1(03))____,符号为eq \x(\s\up1(04))____,1 mol包含约eq \x(\s\up1(05))__________个基本单元(eq \x(\s\up1(06))_________________等微观粒子或它们的组合)。
2.阿伏加德罗常数:符号为eq \x(\s\up1(01))___,通常用eq \x(\s\up1(02))________________表示;阿伏加德罗常数个12C原子的质量约为eq \x(\s\up1(03))_______ kg。
3.物质的量(n)、微粒数(N)、阿伏加德罗常数(NA)之间的关系:n=eq \x(\s\up1(01))___或N
=eq \x(\s\up1(02))______或NA=eq \x(\s\up1(03))___。
eq \f(N,NA)
eq \f(N,n)
二、摩尔质量
1.摩尔质量:eq \x(\s\up1(01))________________的物质所具有的质量。符号为eq \x(\s\up1(02))___,单位为eq \x(\s\up1(03))_________或eq \x(\s\up1(04))_________。
2.数值:任何物质的摩尔质量,以“g·mol-1”为单位时,在数值上都等于它的___________________________。
3.物质的量(n)、摩尔质量(M)、物质的质量(m)之间的关系:n=eq \x(\s\up1(01))_____或m=eq \x(\s\up1(02))______或M=eq \x(\s\up1(03))_____。
eq \f(m,M)
eq \f(m,n)
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)物质的量可以理解为物质的微粒数目。( )
(2)摩尔是描述微观物质微粒多少的物理量。( )
(3)1 mol任何物质都含有约6.02×1023个分子。( )
(4)氧气的摩尔质量为32 g。( )
(5)阿伏加德罗常数可近似地表示为6.02×1023。( )
(6)Fe的摩尔质量为56 g·mol-1,则1个Fe原子的质量为eq \f(56,NA) g(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。( )
3.已知下列有关不同物质的物质的量的表示方法:
①1 mol氧气 ②1.5 mol碳原子 ③3 mol SOeq \o\al(2-,4) ④10 mol大米 ⑤4 mol e- ⑥2 mol O2
上述表示方法中正确的是( )
A.①②③④⑤⑥
B.①②③⑤⑥
C.②③⑥
D.①③④⑤
解析:已知m(H2SO4)=19.6 g,硫酸的摩尔质量M(H2SO4)=98 g·mol-1,1个H2SO4分子中含2个氢原子、4个氧原子,所以19.6 g H2SO4的物质的量n(H2SO4)=eq \f(m(H2SO4),M(H2SO4))=eq \f(19.6 g,98 g·mol-1)=0.2 mol,N(H2SO4)=0.2 mol×6.02×1023 mol-1=1.204×1023,含2.408×1023个氢原子,0.8 mol氧原子。
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.eq \f(a,4b) mol-1
B.eq \f(b,a) mol-1
C.eq \f(a,b) mol-1
D.eq \f(b,4a) mol-1
解析:a mol H2SO4中含有4a mol氧原子,即NA·4a mol=b,所以NA=eq \f(b,4a) mol-1。
1.通过关系式:n=eq \f(N,NA)=eq \f(m,M),可以把物质宏观的可称量的质量与微观的微粒数目联系起来,即N=eq \f(m,M)NA。
2.M=原子(或分子)的质量×NA。
3.物质的摩尔质量是物质的固有属性,不随物质状态及物质的量的多少而变化,取决于物质的组成和化学式的表示形式。混合物的摩尔质量一般称为平均摩尔质量。
3.下列说法中正确的是( )
A.磷酸的摩尔质量是98 g
B.2 mol OH-的质量是17 g
C.铁原子的摩尔质量等于它的相对原子质量
D.一个碳原子的实际质量约等于eq \f(12,6.02×1023) g
解析:磷酸的摩尔质量是98 g·mol-1,A错误;OH-的摩尔质量为17 g·mol-1,2 mol OH-的质量为34 g,B错误;铁的相对原子质量是56,铁的摩尔质量是56 g·mol-1,两者数值相等,单位不同,C错误;碳的摩尔质量是12 g·mol-1,即1 mol碳原子的质量是12 g,1 mol碳原子含有阿伏加德罗常数个碳原子,所以一个碳原子的质量约为eq \f(12,6.02×1023) g,D正确。
解析:eq \f(1.505×1023,6.02×1023 mol-1)=0.25 mol,则M=eq \f(8 g,0.25 mol)=32 g·mol-1。
解析:(1)0.5 mol Al中铝原子数为0.5 mol×6.02×1023 mol-1=3.01×1023,m(Al)=0.5 mol×27 g·mol-1=13.5 g。n=eq \f(2.107×1024,6.02×1023 mol-1)=3.5 mol,m=3.5 mol×27 g·mol-1=94.5 g。
(2)0.2 mol SO2中N(SO2)=0.2 mol×6.02×1023 mol-1=1.204×1023,原子数为1.204×1023×3=3.612×1023,m(SO2)=0.2 mol×64 g·mol-1=12.8 g。
(3)6.8 g NH3的物质的量为6.8 g÷17 g·mol-1=0.4 mol,1个氨气分子含有3个H原子、10个质子,则0.4 mol NH3中含H原子的物质的量为1.2 mol,含质子的物质的量为4 mol。
meq \o(,\s\up24(÷M),\s\do18(×M)) neq \o(,\s\up24(×NA),\s\do18(÷NA))N
解析:①一个NH3分子中含有4个原子,0.5 mol NH3中含有原子的物质的量为0.5 mol×4=2 mol;②4 g氦气的物质的量为eq \f(4 g,4 g/mol)=1 mol,氦气是单原子分子,故4 g氦气中所含氦原子的物质的量为1 mol;③4 ℃时9 mL水的质量为9 mL×1 g/mL=9 g,其物质的量为eq \f(9 g,18 g/mol)=0.5 mol,一个H2O分子中含有3个原子,故4 ℃时9 mL水中含有原子的物质的量为0.5 mol×3=1.5 mol;④一个H3PO4分子中含有8个原子,故0.2 mol H3PO4中含有原子的物质的量为0.2 mol×8=1.6 mol。故所含原子数目由多到少的排列顺序为①④③②。
8.x g H2O中含有y个氢原子,则阿伏加德罗常数为( )
A.eq \f(9x,y) mol-1
B.eq \f(9y,x) mol-1
C.eq \f(x,y) mol-1
D.eq \f(y,x) mol-1
解析:根据n=eq \f(m,M)得,x g H2O的物质的量为n(H2O)=eq \f(x,18) mol,因为1 mol H2O中含有2 mol H,则x g H2O中含氢原子的物质的量为eq \f(x,9) mol。根据NA=eq \f(N,n),则NA为eq \f(9y,x) mol-1。
解析:A项,28 g氮气的物质的量为1 mol,即含有2NA个氮原子,错误;B项,4 g金属钙的物质的量为eq \f(4 g,40 g·mol-1)=0.1 mol,则4 g金属钙变成钙离子时失去的电子数为0.2NA,错误;C项,1 mol O2分子的质量为32 g,1 mol氧原子的质量为16 g,错误。
解析:设CO和CO2的质量均为m g,则二者的物质的量之比为eq \f(m,28)∶eq \f(m,44)=11∶7。A项,所含氧原子个数之比为(11×1)∶(7×2)=11∶14。B项,所含碳元素的质量之比为11∶7。C项,所含氧元素的质量之比为(11×1)∶(7×2)=11∶14。D项,所含原子的个数之比为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(m,28)×2))∶eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(m,44)×3))=22∶21。
12.科学家发现了某种元素的原子,其质量是a g,12C原子的质量是b g,NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.该原子的摩尔质量是aNA
B.w g该原子的物质的量为eq \f(w,aNA) mol
C.w g该原子中含有eq \f(w,a)NA个原子
D.该原子的相对原子质量为eq \f(12,a)
解析:摩尔质量的单位为g·mol-1,A错误;该原子的摩尔质量为aNA g·mol-1,w g该原子的物质的量为eq \f(w,aNA) mol,B正确;由题意可知,该原子的质量为a g,故w g该原子的数目为eq \f(w,a),C错误;一个12C原子的质量为b g,该原子的相对原子质量为eq \f(a g,\f(1,12)×b g)=eq \f(12a,b),D错误。
解析:(1)0.5 mol的Fe含有Fe原子数目N=0.5 mol×6.02×1023 mol-1=3.01×1023,其质量m=0.5 mol×56 g·mol-1=28 g。
(2)每个CO2分子中含有1个C原子、2个O原子,则n(C)=n(CO2)=2 mol,n(O)=2n(CO2)=4 mol,故含有氧原子的数目为4NA,1个二氧化碳分子含有的质子数目为6+8×2=22,2 mol CO2中含44NA个质子,质量为2 mol×44 g·mol-1=88 g。
(3)设混合气体中CO的物质的量为x,CO2的物质的量为y,则28 g·mol-1×x+44 g·mol-1×y=14.4 g,x+y=0.4 mol,解得x=0.2 mol,y=0.2 mol,则①m(CO)=0.2 mol×28 g·mol-1=5.6 g;②混合气体的平均摩尔质量为eq \f(14.4 g,0.4 mol)=36 g·mol-1。
15.(1)_______mol CO2分子中含有氧原子数与1.806×1024个H2O分子含有的氧原子数相同。
(2)0.3 mol NH3分子中所含质子数与______g H2O分子中所含质子数相等。
(3)18.6 g (NH4)2SO4·xH2O中含有1.204×1023个NHeq \o\al(+,4),该物质的物质的量为__________,该物质的摩尔质量是___________,x的值是_____。
(4)8.4 g N2与9.6 g某单质Rx所含原子个数相同,且分子数之比为3∶2,则R的相对原子质量是________,x值为________。
解析:(1)1.806×1024个H2O分子的物质的量为3 mol,分子中含有3 mol氧原子,故1.5 mol CO2分子中含有氧原子数与1.806×1024个H2O分子含有的氧原子数相同。
(2)由于1个NH3分子和1个H2O分子所含质子数均为10,则0.3 mol H2O分子与0.3 mol NH3分子所含质子数相等,其质量为18 g·mol-1×0.3 mol=5.4 g。
(3)1.204×1023个NHeq \o\al(+,4)的物质的量为0.2 mol,则18.6 g (NH4)2SO4·xH2O的物质的量为0.1 mol,其摩尔质量为eq \f(18.6 g,0.1 mol)=186 g·mol-1,(NH4)2SO4·xH2O的相对分子质量为186,故x=eq \f(186-18×2-96,18)=3。
(4)8.4 g N2的物质的量为eq \f(8.4 g,28 g·mol-1)=0.3 mol,8.4 g N2与9.6 g Rx的分子数之比为3∶2,则9.6 g Rx的物质的量为0.2 mol,故Rx的摩尔质量为eq \f(9.6 g,0.2 mol)=48 g·mol-1,二者所含原子个数相同,则0.3 mol×2=0.2 mol×x,解得x=3,R3的相对分子质量为48,故R的相对原子质量为16。
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