第2章 第3节 新知探究课11 物质的量的单位——摩尔-【名师导航】2023-2024学年高中化学必修第一册同步讲义(人教版2019)

第三节　物质的量 新知探究课11　物质的量的单位——摩尔 1．结合宏观的物质与微观粒子之间的联系引入物质的量及其单位，培养学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养。 2．了解阿伏加德罗常数，摩尔质量的含义，培养学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养。 3．掌握质量(m)、物质的量(n)和粒子数(N)的关系及有关换算，培养学生“证据推理与模型认知”的核心素养。 1．物质的量的单位——摩尔 (1)物质的量 ①物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体，用符号n表示。 ②物质的量的单位为摩尔，简称摩，符号为mol。 (2)阿伏加德罗常数 ①阿伏加德罗常数：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6.02×1023mol-1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＝。 (3)摩尔的使用 作为物质的量的单位，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)，如1 mol Fe、1 mol O2、1 mol OH－、1 mol e－等。 2．摩尔质量 (正确的打“√”，错误的打“×”) (1)物质的量是描述微观粒子数目的物理量。 (　　) (2)阿伏加德罗常数就是一数值，约为6.02×1023。 (　　) (3)3.01×1023个CO2分子的物质的量为0.5 mol。 (　　) (4)H2O的摩尔质量等于水的相对分子质量。 (　　) (5)2 mol O2的摩尔质量为64 g/mol。 (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× 理解物质的量的有关概念 1．《物理化学中的量单位和符号》一书指出，在使用“物质的量”时，一定要清楚地指出基本单元，即是分子还是离子、原子等。 请你判断下列说法是否符合书中的要求。 (1)1 mol氧中约含有6.02×1023个原子。 (2)1 mol H2含有2 mol氢原子。 (3)阿伏加德罗常数就是6.02×1023。 [提示]　(1)和(3)不对，(2)正确。 2．苹果是我们生活中常见的水果。但不能用物质的量来描述苹果的数量。因为1 mol的苹果这个数量非常庞大。假设我们每天吃10个苹果，全球有60亿人，1 mol的苹果够我们全世界人吃多少年呢？请你通过计算感受一下这个数目的庞大。 [提示]　一天全球人要吃10×6×109＝6×1010个苹果，1 mol苹果够我们吃约为1×1013天，约为3×1010年，即300亿年。 3．2 mol H2O的摩尔质量是1 mol H2O的摩尔质量的2倍，这种说法正确吗？为什么？ [提示]　不正确。物质的分子组成确定，其摩尔质量为确定的值，与物质的量的多少没有关系。 1．理解物质的量概念的“四化” 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、电子等或这些粒子的特定组合，如NaCl；不能表示宏观的物质，如大米 具体化 必须指明具体粒子的种类，如“1 mol O”“2 mol O2”“1.5 mol O3”；不能说“1 mol 氧” 集体化 物质的量可以表示多个粒子的特定组合或集合体，如“1 mol NaCl”“0.5 mol H2SO4” 2．理解摩尔质量的“三性” 等同性 摩尔质量只是在数值上与相对原子质量或相对分子质量相等，其含义和单位是不同的，即摩尔质量不是相对原子质量或相对分子质量 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改变而改变 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。如的摩尔质量为18 g·mol-1 注意：使用摩尔时，必须指明微粒的种类。如1 mol H2中含有2 mol H，含1 mol H的H2的物质的量为0.5 mol。其标准的写法是数字＋mol＋化学式，例如2 mol HCl即表示2 mol的氯化氢分子。 1．下列关于物质的量的说法错误的是(　　) A．单位是摩尔　　　　 B．研究对象是微观粒子 C．就是物质的质量 D．符号n C　[物质的量的单位是摩尔，A正确；物质的量是描述微观粒子集合体的一个基本物理量，其单位为摩尔，B正确；物质的量和物质的质量是两个不同的基本物理量，C错误；物质的量的单位为摩尔，符号为n，D正确。] 2．下列说法正确的是(　　) A．物质的量是一个基本物理量，表示物质所含粒子的多少 B．1 mol氢中含有2 mol氢原子和2 mol电子 C．1 mol H2O的质量等于NA个H2O分子质量的总和(NA表示阿伏加德罗常数的值) 的摩尔质量为96 g C　[“物质的量是一个基本物理量”是对的，但物质的量不是表示物质所含“粒子的多少”，而是表示物质所含“一定数目粒子的集合体”的多少，A错误；在用物质的量来表示物质多少时，必须指明粒子的种类，“1 mol氢”指代不明确，B错误；1 mol H2O中含NA个水分子，1 mol H2O的质量就等于NA个H2O分子质量的总和，C正确；的摩尔质量为96 g/mol，D错误。] 3．水是生命之源。了解水的组成也是化学学习的内容之一(NA表示阿伏加德罗常数的值)。下列有关说法正确的是(　　) A．1 mol H2O约含有6.02×1023个氢原子 B．H2O的摩尔质量是18 g C．1 mol O2的质量是32 g，含有的氧原子数为2NA D．2NA个H2O的摩尔质量为36 g·mol-1 C　[A项1 mol H2O含有2 mol氢原子约2×6.02×1023个氢原子；B项摩尔质量的单位为g·mol-1；D项摩尔质量与物质的量的多少无关，错误。] 掌握物质的量与粒子数目的有关计算 有一瓶氯化钠试剂的标签如图， 1．该瓶未开封的试剂中含氯化钠的物质的量约为多少mol？计算时准确到小数点后1位。 [提示]　8.2 mol。n＝＝≈8.2 mol。 2．从上述试剂瓶中取出0.5 g样品溶于10 mL的水中配成溶液，则溶液中Na＋与Cl－总数约为多少个？计算时保留两位有效数字。 [提示]　9.9×1021。 N＋N＝n×2×NAmol-1＝×2×6.02×1023mol-1≈9.9×1021。 物质的量、物质的质量、微粒数目之间计算关系 1．基本关系式 (1)n＝(n表示物质的量，N表示粒子数)。关系式中NA的单位是mol-1。 (2)n＝(M为摩尔质量，m为物质的质量)。 在M、n和m中，已知任意两项求第三项；若M的单位是g·mol-1时，则m的单位是g。 2．恒等关系式 由n＝和n＝。可得恒等关系式：＝n＝。 在N、NA、m、M中，已知任意三项可求第四项。一般情况下，NA、M是已知的，则N与m可互求。 3．摩尔质量的计算方法 (1)已知任意状态物质的质量时：n＝(定义式)。 (2)已知一个分子的质量时：M＝m(分子)×NA。 (3)已知一个分子的质量和一个12C原子的质量时：M＝×12 g·mol-1。 4．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　) A．32 g O2所含的原子数目为NA B．0.5 mol H2SO4含有的原子数目为3.5NA C．HNO3的摩尔质量是63 g D．0.5NA个氯气(Cl2)分子的物质的量是1 mol B　[32 g O2所含原子数为×2×NA＝2NA，A错误；0.5 mol H2SO4含有的原子数目为0.5 mol×7×NA＝3.5NA，B正确；摩尔质量的单位是g·mol-1，C错误；0.5NA个Cl2的物质的量为 mol＝0.5 mol，D错误。] 5．某固体A在一定条件下可完全分解，生成B、C、D三种气体的混合物。反应方程式如下：2A===B↑＋2C↑＋3D↑，此时测得混合气体对氢气的相对密度为20，则固体A的摩尔质量为(　　) A．30 g/mol　　　　　 B．60 g/mol C．90 g/mol D．120 g/mol D　[相同条件下，气体的体积相同，则物质的量相同；测得生成的混合气体的质量在相同条件下是同体积氢气的20倍，根据n＝可知混合气体的平均摩尔质量是氢气的20倍，即混合气体的平均摩尔质量为：2 g/mol×20＝40 g/mol，反应前后的总质量不变，反应前A的物质的量是反应后的，则A的摩尔质量为40 g/mol×3＝120 g/mol。] 6．32 g A分子中分子个数为3.01×1023个，则A的相对分子质量为________，摩尔质量为________。 [答案]　64　64 g/mol 7．填充表格 物质 指定的微粒(个) 质量(m)(g) 物质的量(n)(mol) 摩尔质量(M)(g/mol) O2 0.2 S 1.204×1023 Na2CO3 53 [解析]　0.2 mol O2的分子数目为0.2 mol×6.02×1023mol-1＝1.204×1023，摩尔质量为32 g/mol，其质量为0.2 mol×32 g/mol＝6.4 g；1.204×1023个S原子物质的量为＝0.2 mol，其摩尔质量为32 g/mol，质量为0.2 mol×32 g/mol＝6.4 g；M(Na2CO3)＝106 g/mol；n(Na2CO3)＝＝0.5 mol，N(Na2CO3)＝0.5 mol×6.02×1023mol-1＝3.01×1023。 [答案]　 物质 指定的微粒(个) 质量(m)(g) 物质的量(n)(mol) 摩尔质量(M)(g/mol) O2 1.204×1023 6.4 0.2 32 S 1.204×1023 6.4 0.2 32 Na2CO3 3.01×1023 53 0.5 106 1．理解物质的量：表示含有一定数目粒子的集合体的物理量，单位是mol。 2．记住阿伏加德罗常数：表示1 mol任何粒子的粒子数，符号为NA，单位为mol-1，约为6.02×1023 mol-1。 3．明确摩尔质量含义：单位物质的量的物质所具有的质量，在以g/mol为单位时，其数值等于该物质的相对分子质量或相对原子质量。 4．记住两个公式：n＝＝。 1．下列表示错误的是(　　) A．1 mol H2　　　　　 B．1 mol Fe D．1 mol 小米 D　[物质的量不适用于表示宏观物质。] 2．下列叙述正确的是(　　) A．摩尔是基本物理量之一 B．1 mol CO2的质量为44 g/mol C．H2SO4的摩尔质量为98 g/mol D．2 mol Al的摩尔质量为54 g C　[物质的量是基本物理量之一，摩尔是物质的量的单位，A错误；1 mol二氧化碳的质量为1 mol×44 g/mol＝44 g，B错误；硫酸的相对分子质量为98，数值上与摩尔质量相等，则硫酸的摩尔质量为98 g/mol，C正确；铝的摩尔质量为27 g/mol，2 mol铝的质量为2 mol×27 g/mol＝54 g，D错误。] 3．下列说法正确的是(　　) A．32 g SO2含有的分子数约为3.01×1023个 B．1 mol CH4含有2 mol H2 C．1 mol H2O中含有2 mol氢和1 mol氧 D．1 mol任何物质含有的微粒数都相同 A　[32 g SO2物质的量为＝0.5 mol，则含有的分子数约为0.5×6.02×1023＝3.01×1023个，A正确；CH4中不含有H2，应该说含有4 mol H，B错误； “氢”“氧”指代不明确，1 mol H2O中含有2 mol氢原子和1 mol氧原子，C错误；1 mol任何物质含有的微粒数不一定相同，如1 mol水分子含有3 mol原子，1 mol CO含有2 mol原子，D错误。] 4．按要求填写下列空白： (1)6.02×1023个Na＋约含________mol Na＋，其质量为________g。 (2)4.5 mol CH4约含有________个CH4，其质量为________g。 (3)3.01×1023个约含________，其质量为________g；49 g H2SO4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＝＝＝1 mol，对应的质量为m＝n·M＝1 mol×23 g·mol-1＝23 g；(2)4.5 mol CH4的个数为N＝n·NA＝4.5 mol×6.02×1023 mol-1＝2.709×1024，其质量为m＝n·M＝4.5 mol×16 g·mol-1＝72 g；(3)3.01×1023个的物质的量为n＝＝＝0.5 mol，质量为m＝n×M＝0.5 mol× 96 g·mol-1＝48 g，49 g H2SO4含有的分子个数：N＝＝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)1　23　(2)2.709×1024　72 (3)0.5　48　6.02×1023　2.107×1024 5．某种新型陶瓷材料，在零下200摄氏度左右的环境下实现超导性，也因此被称作“高温超导体”。某超导陶瓷的化学组成为YBa2Cu3O7。试回答： (1)66.7 g该超导陶瓷的物质的量是________(相对原子质量为Y：89，Ba：137，Cu：64)。 (2)0.6 mol该晶体中含有的氧原子数目是________。 [解析]　(1)n＝＝0.1 mol。 (2)N(O)＝0.6 mol×7×6.02×1023 mol-1≈2.53×1024。 [答案]　(1)0.1 mol　(2)2.53×1024 新知探究课固基练(十一)　物质的量的单位——摩尔 1．下列叙述正确的是(　　) A．1 mol CO2的质量为44 g·mol-1 B．摩尔质量与物质的状态有关，固体的摩尔质量最大 的摩尔质量为96 g D．O2的摩尔质量为32 g·mol-1 D　[质量的单位为g，1 mol CO2的质量为44 g，A项错误；摩尔质量与物质的状态无关，B项错误；摩尔质量的单位是的摩尔质量为96 g/mol，C项错误；O2的摩尔质量为32 g·mol-1，D项正确。] 2．若1 g N2中含有x个原子，则阿伏加德罗常数是(　　) A． mol-1　　　　　 B． mol-1 C．14x mol-1 D．28x mol-1 C　[n(N)＝2n(N2)＝2×＝ mol，则NA＝＝14x mol-1。] 3．所含有原子总数与1 mol NH3所含原子总数相同的是(　　) A．1 mol O2 B．2 mol Cl2 C．1 mol H2O D．2 mol CO2 B　[1 mol NH3所含原子总数为4NA。1 mol O2所含原子总数为2NA，A错误；2 mol Cl2所含原子总数为4NA，B正确；1 mol H2O所含原子总数为3NA，C错误； 2 mol CO2所含原子总数为6NA，D错误。] 4．下雪时常用融雪剂清理路面。醋酸钾(CH3COOK)是常用的融雪剂，下列关于1 mol CH3COOK的叙述正确的是(　　) A．1 mol CH3COOK含有2 mol氧 B．1 mol CH3COOK含有3×6.02×1023个H C．CH3COOK的摩尔质量为98 g D．CH3COOK的相对分子质量为98 mol-1 B　[使用物质的量描述微粒，必须指明具体粒子名称，如1 mol CH3COOK含有2 mol O，A错误；1 mol CH3COOK中含有3 mol H，含有n×NA＝3×6.02×1023个H，B正确；摩尔质量的单位是g/mol，醋酸钾的摩尔质量为98 g/mol，C错误；醋酸钾的相对分子质量为98，D错误。] 5．(1)0.3 mol NH3分子中所含原子数与________个H2O分子中所含原子数相等。 (2)含0.4 mol Al3+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)19 g某二价金属氯化物(ACl2)中含有0.4 mol Cl－，则ACl2的摩尔质量是________。 [解析]　(1)0.3 mol NH3分子中含有的原子的物质的量为0.3 mol×4＝1.2 mol，则n(H2O)＝＝0.4 mol，二者含有的原子个数相等，N(H2O)＝0.4 mol×6.02×1023 mol-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)＝×3＝0.6 mol；(3)根据n＝可知，质量相同的CO2和CO的物质的量之比与摩尔质量成反比，即n(CO2)∶n(CO)＝M(CO)∶M(CO2)＝28 g/mol∶(44 g/mol)＝7∶11；二者含有的氧原子个数之比＝(7×2)∶(11×1)＝14∶11；(4)19 g某二价金属氯化物(ACl2)中含有0.4 mol Cl－，则ACl2的物质的量为＝0.2 mol，ACl2的摩尔质量是＝95 g/mol。 [答案]　(1) 0.4NA或2.408×1023　(2)0.6 (3)7∶11　14∶11　(4)95 g/mol 6．下列数量的物质中含原子个数最多的是(　　) A．0.4 mol氧气 B．5.4 g H2O C．0.25 mol二氧化碳 D．10 g氖 B　[A项，0.4 mol氧气含有原子数目为0.4×2NA＝0.8NA；B项，5.4 g水的物质的量是＝0.3 mol，含有原子数目为0.9NA；C项，含有原子数目为0.25×3NA＝0.75NA；D项，10 g氖的物质的量是＝0.5 mol，含有原子数目为0.5NA。] 7．纳米材料是指粒子直径10-9～10-7m的材料，C60可用于制造碳纳米材料，碳纳米材料主要有碳纳米管、碳纳米纤维和纳米碳球。下列说法正确的是(　　) A．碳纳米材料可以形成胶体 B．C60的摩尔质量为720 g C．C60属于单质 D．1 mol C60含有约6.02×1023个碳原子 AC　[碳纳米材料是粒子直径为10-9～10-7m的材料，粒子直径介于1～100 nm，所以可以形成胶体，A正确；摩尔质量的单位是g/mol，故C60的摩尔质量为720 g/mol，B错误；C60为只含有一种元素的纯净物，故其属于单质，C正确；1 mol C60含有约60×6.02×1023＝3.612×1025个碳原子，D错误。] 8．下列与“物质的量”相关的计算正确的是(　　) A．a g Cl2中有b个氯原子，则阿伏加德罗常数NA的数值可表示为 B．56 g CO和2 mol CO2中含有的碳原子数一定相等 C．标准状况下，11.2 L X气体分子的质量为16 g，则X气体的摩尔质量是32 D．现有CO、CO2、O3三种气体，它们分别都含有1 mol O，则三种气体的物质的量之比为3∶2∶1 AB　[a g Cl2的物质的量为mol，所含氯原子数为×2NA，则有b＝×2NA，则阿伏加德罗常数NA的数值可表示为，A正确；56 g CO物质的量为2 mol，含有碳原子是2 mol，与2 mol二氧化碳含有的碳原子数相等，B正确；摩尔质量的单位是g·mol-1，所以X气体的摩尔质量是32 g·mol-1，C错误；设CO、CO2、O3三种气体物质的量分别为x、y、z，都含有1 mol O，则x＝1，y＝，z＝，则三种气体的物质的量之比为1∶∶＝6∶3∶2，D错误。] 9．(素养题)科学家发现，利用催化剂可有效消除室内装修材料释放的甲醛，其反应微观示意图如图所示。 (1)甲醛的化学式为____________________________；图示物质中有________________种氧化物。 (2)实验测定：该催化剂每小时可消除5 mol甲醛，并生成等物质的量的H2O，求： ①每小时消除甲醛的分子数________________； ②生成水的摩尔质量为________________。 (3)相同质量的O2和CO2所含原子个数比是________________。 [解析]　(1)如图根据微观示意图，甲醛中含有两个氢原子，一个氧原子和一个碳原子，其化学式为HCHO，氧化物是指分子中只有两种元素，其中一种为O元素的化合物，图中的氧化物有CO2和H2O，共2种。 (2)①根据N＝n·NA，该催化剂每小时可消除5 mol甲醛，则每小时消除的甲醛分子数为N＝n·NA＝5NA＝5×6.02×1023＝3.01×1024。 ②摩尔质量在数值上等于相对分子质量或相对原子质量，水的相对分子质量为18，摩尔质量为18 g/mol。 (3)设O2和CO2质量均为44 g，则44 g O2的物质的量为＝mol，所含原子的物质的量为×2＝mol；44 g CO2的物质的量为＝1 mol，所含原子的物质的量为1×3＝3 mol，根据N＝n·NA，即相同质量的O2和CO2所含原子个数比是∶3＝11∶12。 [答案]　(1)HCHO　2 (2)①3.01×1024　②18 g/mol (3)11∶12 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$