2.3 物质的量 第1课时（教学设计）化学人教版必修第一册

第三节 物质的量 第1课时 物质的量的单位——摩尔 年级 高一 学科 化学 课型 新授课 教材 人教版必修第一册第二章第三节第1课时 教学目标 1.理解物质的量是国际单位制七个基本物理量之一，明确其作为宏观物质与微观粒子之间桥梁的核心意义。 2.掌握摩尔、阿伏加德罗常数、摩尔质量的定义、符号与单位，能规范书写相关化学术语。 3.熟练运用两个核心换算公式，完成粒子数、物质的量、质量三者之间的换算。 4.建立"集合计量"的化学思维，养成严谨规范的定量计算习惯。 教学重点 物质的量、摩尔、阿伏加德罗常数的基本概念与相互关系；两个核心换算公式（N＝n·NA、m＝n·M）的熟练应用。 教学难点 准确理解"物质的量"的专有名词属性，避免将其与物质的质量、数量概念混淆；能根据化学式分析1 mol物质中所含原子、离子、电子等指定微粒的数目；多步综合换算中单位的规范使用与逻辑推导。 教材分析 本节是第二章第三节《物质的量》的第1课时。物质的量是连接宏观物质与微观粒子的桥梁，是高中化学定量计算的核心概念，为后续气体摩尔体积、物质的量浓度乃至整个化学计算体系奠定基础。 本课时沿"为什么引入物质的量—什么是物质的量—阿伏加德罗常数—摩尔质量"展开：先由"一滴水中有多少水分子"的困境引出"集合计量"思想，给出物质的量的定义（符号n，单位mol）；再通过阿伏加德罗常数（NA≈6.02×1023 mol-1）和摩尔质量（M）建立 n 与微粒数 N、质量 m 的关系，落实两个核心公式 N＝n·NA、m＝n·M。 学情分析 教学对象为高一学生，已经完成第一章《物质及其变化》的学习，掌握了物质分类、离子反应和氧化还原反应的基本知识，能够用化学式、离子符号表示常见微粒，这是本节课理解"指定微粒"计数的基础。同时，学生在初中已学过相对原子质量、相对分子质量的概念，在生活中的"一打鸡蛋""一箱牛奶""一袋大米"等经验，也为理解"集合计量"提供了可以迁移的直观原型。这些都为抽象的"物质的量"概念落地创造了条件。 但学生对本节课内容的学习存在三方面困难：一是"物质的量"作为专有名词容易被拆解，学生容易把它与"物质的质量""物质的数量"混为一谈，把"1 mol H2O"理解成"18 g水"或"一定个数的水"，需要反复强调"四个字不可分割、是七个基本物理量之一"；二是化学式计数能力薄弱，学生初次面对"1 mol H2O含多少mol电子""1 mol Na2SO4含多少mol Na+"这类问题时，不能根据化学式的角标和原子结构准确推算指定微粒的数目，往往凭感觉下结论；三是对巨大的数值缺乏感受、单位书写不规范，6.02×1023这个数超出日常经验，学生容易把"6.02×1023"与"阿伏加德罗常数"画等号而丢掉单位 mol-1，也容易把摩尔质量的单位错写成"g"。因此教学中需要以"集合计量"的类比建立概念，以化学式计数的梯度训练突破难点，以"数值、单位、对象"三者缺一不可的规范要求矫正书写。 教学过程 教学内容 设计意图 课堂导入 【情境引入】展示衣服、纸巾、大米等生活物品的图片，提问：它们的最小计量单位分别是什么？ 【学生回答】衣服按"件"、纸巾按"张"或"包"、大米按"粒"或"斤"计量。 【讲解】可以发现：较大的物体（如衣服）常以"个体"来计量；较小的物体（如大米）常以"集合体"来计量，并给予新的量词，如一"袋"、一"斤"、一"打"、一"包"。 【情境引入】化学中的微观粒子——水分子（H2O），又该如何计量呢？1滴水中约含1.672×1021个水分子，让10亿人每人每分钟数100个，日夜不停地数，也要3万年才能数完，按"个"数显然行不通。 【讲解】于是化学上采用"打包"的方式，把微观粒子也按"集合体"来计量，并给予新的量词——摩尔（mol）。 1.激活生活经验：用"衣服按件、大米按斤"这一学生每天接触却不以为意的计量方式开场，把抽象的"集合计量"落进熟悉的生活。 2.制造认知冲突：一滴水中的水分子多到"10亿人日夜数3万年"，直击"按个计数行不通"的矛盾，引出引入新物理量的必要性。 3.自然迁移：把"个体量词→集合量词"的思维迁移到微观粒子，使"摩尔"成为"给微观粒子打包"的自然结果，而不是凭空出现的名词。 环节一 物质的量、阿伏加德罗常数 活动一 认识物质的量 【讨论】有了"数量"，为什么还要"物质的量"？ 【讲解】展示国际单位制（SI）的7个基本单位：长度（米）、质量（千克）、时间（秒）、电流（安培）、热力学温度（开尔文）、物质的量（摩尔）、发光强度（坎德拉）。其中"物质的量"是描述微观粒子集合体的基本物理量，符号为n，单位是摩尔（mol）。 【讲解】以水为例：2H2 + O2　点燃　2H2O。宏观上看，4 g氢气与32 g氧气恰好反应生成36 g水；微观上看，2个氢分子与1个氧分子恰好结合成2个水分子。质量m"宏观可测"但"不够本质"，微粒数N"化学本质"但"难以测定"——物质的量n正是连接宏观与微观的桥梁。 【讲解】物质的量的定义：表示含有一定数目粒子的集合体的物理量，符号为n，单位是摩尔（mol）。计量对象包括原子、分子、离子、原子团、电子、质子、中子等微观粒子。规范表示形式为"数值＋单位＋指定化学式或微粒符号/名称"，如a mol CO2。 【思考】"一摩尔人""一摩尔米""一摩尔铁钉"这样的说法对吗？ 【学生回答】不正确。使用摩尔表示物质的量时，对象必须是微观粒子，不能是宏观物体。 【讲解】使用"物质的量"的四点注意：①"物质的量"是专有名词，四个字不可分割，不能说成"物质量""物质的数量"；②只能描述微观粒子（分子、原子、离子、质子、中子、电子等），不能表示宏观物质；③必须具体指明微粒的名称、符号或化学式，如1 mol O、2 mol O2，不能说"1 mol氧"；④数值可以是整数，也可以是小数，如5 mol H2O、0.5 mol H2O。 【师生总结】物质的量概念的"四化"——专有化、微观化、具体化、集体化。 【思考】根据化学式转换计数微粒：1 mol H2O分子中含有____mol H原子、____mol O原子、共____mol原子、____mol电子。 【学生回答】1 mol H2O分子中含有2 mol H原子、1 mol O原子、共3 mol原子、10 mol电子。 1.由生活计量迁移到微观计量：用"衣服按件、大米按斤"引出"集合计量"，再把"打包"的思想迁移到微观粒子，使"摩尔"成为"给微观粒子打包"的自然结果，突破"物质的量"概念的抽象性。 2.以"数不清"制造需求：一滴水中的水分子数、6.02×1023粒米吃14万年，这些大数让学生直观感受引入集合计量的必要性，理解物质的量只适用于微观粒子的原因。 3.用化学式计数落实难点：从"1 mol H2O分子含2 mol H原子、10 mol电子"入手，训练学生根据化学式分析指定微粒数目，为后续阿伏加德罗常数的计算打下基础。 4.概念辨析正本清源：通过"1 mol氧""1 mol盐酸""一摩尔人"等典型错误，把专有化、微观化、具体化、集体化四条使用规范落到具体例子上。 活动二 阿伏加德罗常数 【问题】物质的量是"一定数目微粒的集合体"，这个"一定数目"具体指多少？ 【讲解】国际上规定：1 mol粒子集合体所含的粒子数约为6.02×1023。1 mol H2O约含有6.02×1023个水分子。 【讲解】阿伏加德罗常数的定义：1 mol任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数，符号为NA，单位是mol-1，数值约为6.02×1023 mol-1。 【讲解】感受6.02×1023这个巨大的数值：如果把6.02×1023个直径为2.5 cm的硬币排成一行，可以在地球与太阳之间来回240.8亿次；如果把6.02×1023粒米给全球60亿人吃，每人每天吃一斤，要14万年才能吃完。所以物质的量只用来表示原子、分子、离子等微观粒子。 【讲解】物质的量n、阿伏加德罗常数NA与微粒数N之间的关系：N＝n·NA（或n＝N/NA）。1 mol对应6.02×1023个，2 mol对应12.04×1023个，3 mol对应18.06×1023个。 【师生总结】微粒数N＝n·NA，物质的量n＝N/NA；微粒之间的物质的量之比等于微粒个数之比。 【思考】运用关系分析：(1)1 mol CO2中有____mol C原子和____mol O原子；(2)1 mol Na2SO4中含有Na+的数目是____；(3)0.2 mol NH3与____mol H2O中所含H原子一样多。 【学生回答】(1)1 mol C原子和2 mol O原子；(2)2NA；(3)0.3 mol。 例题辨析 【例1】在学习了"物质的量"这一新的物理量之后，下列同学们的讨论结果错误的是（　　） A.物质的量是一定数目微观粒子的集合体 B.1 mol不同物质所对应的质量是相同的 C.1 mol不同粒子所含的粒子数是相同的 D.学习了物质的量之后，我们就能知道1 g水中大约有多少个水分子 【答案】B 【解析】A项，物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量，正确；B项，1 mol不同物质所含粒子数相同，但不同粒子的质量不同，故1 mol不同物质的质量不同，错误；C项，1 mol任何粒子所含粒子数都相同，约为6.02×1023，正确；D项，已知水的摩尔质量，结合物质的量与微粒数的换算关系，可求出1 g水中的水分子数，正确。故选B。 【例2】判断下列说法是否正确，正确的打"√"，错误的打"×"： （1）阿伏加德罗常数约为6.02×1023。（　） （2）阿伏加德罗常数等于6.02×1023 mol-1。（　） （3）1 mol OH-中含有10NA个电子。（　） （4）0.5 mol H2O中含有5NA个质子。（　） （5）2 mol稀硫酸中含有2NA个H2SO4分子。（　） （6）2 mol H2SO4中含有2NA个H2SO4分子。（　） （7）1 mol盐酸。（8）1 mol HCl。 【答案】（1）×（2）×（3）√（4）√（5）×（6）√（7）×（8）√ 【解析】（1）6.02×1023只是阿伏加德罗常数的近似数值，且应带单位mol-1，错误；（2）阿伏加德罗常数是一个物理量，6.02×1023 mol-1是其近似值，不能说"等于"，错误；（3）1个OH-含10个电子，1 mol OH-含10NA个电子，正确；（4）1个H2O含10个质子，0.5 mol H2O含5NA个质子，正确；（5）稀硫酸是混合物，2 mol稀硫酸指代不明，其中H2SO4分子数也不足2NA，错误；（6）2 mol H2SO4含2NA个H2SO4分子，正确；（7）盐酸是混合物，1 mol盐酸指代不明，错误；（8）1 mol HCl代表1 mol HCl分子，正确。 【例3】下列各组物质中所含氧原子的物质的量相同的是（　　） A.0.3 mol O2和0.3 mol H2O B.6.02×1023个CO2与0.1 mol KMnO4 C.0.1 mol CuSO4·5H2O和0.1 mol C6H12O6 D.0.1 mol H2SO4和0.4NA个H2O（设NA表示阿伏加德罗常数的值） 【答案】D 【解析】A项，0.3 mol O2含氧原子0.6 mol，0.3 mol H2O含氧原子0.3 mol，不同；B项，6.02×1023个CO2即1 mol CO2含氧原子2 mol，0.1 mol KMnO4含氧原子0.4 mol，不同；C项，0.1 mol CuSO4·5H2O含氧原子0.9 mol，0.1 mol C6H12O6含氧原子0.6 mol，不同；D项，0.1 mol H2SO4含氧原子0.4 mol，0.4NA个H2O即0.4 mol H2O含氧原子0.4 mol，相同。故选D。 环节二 摩尔质量 活动一 认识摩尔质量 【问题】1 mol任何物质所含的粒子数相同（约6.02×1023个），那么1 mol任何物质的质量是否相同？ 【讲解】1 mol不同物质中所含粒子数相同，但由于不同粒子的质量不同，1 mol不同物质的质量也不同。例如1 mol Al约含6.02×1023个铝原子，质量为27 g；1 mol H2O约含6.02×1023个水分子，质量为18 g。 【讲解】可以发现：每摩尔微粒的质量（以g为单位时）在数值上恰好等于该微粒的相对原子质量或相对分子质量。 【讲解】摩尔质量的定义：单位物质的量（即1 mol）的物质所具有的质量，符号为M，单位是g/mol（g·mol-1）。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。 【讲解】例如：钠的相对原子质量为23，钠的摩尔质量为23 g/mol，1 mol钠的质量为23 g——三者数值上相等，但概念不同、单位不同。 【归纳】摩尔质量的"三性"：①等值性——摩尔质量以g·mol-1作单位时，数值上与相对分子（原子）质量相等；②近似性——离子的摩尔质量数值近似等于其相对分子（原子）质量（因电子质量很小），如Na与Na+的摩尔质量都为23 g·mol-1；③确定性——对指定物质，摩尔质量是定值，不随物质的量、外部条件的改变而改变。 【师生总结】对指定物质，摩尔质量是定值；1 mol物质的质量在数值上等于其摩尔质量，也等于其相对原子（分子）质量，但三者单位不同。 1.用对比引出摩尔质量：先让学生思考"1 mol不同物质的质量是否相同"，再用1 mol Al与1 mol H2O的质量对照，使学生自己发现"数值上等于相对原子（分子）质量"这一规律，自然引出摩尔质量概念。 2.辨析"数值相等"与"概念、单位不同"：把相对原子质量、摩尔质量、1 mol物质的质量三者并列对照，强调数值相等但概念不同、单位不同，防止学生把三个量混为一谈。 3.把公式落到计算：通过摩尔质量的计算方法归纳和平均摩尔质量的例题，让学生掌握由分子质量、相对原子质量求M的多种途径，落实定量计算的规范性。 活动二 物质的量、质量与摩尔质量的关系 【讲解】物质的量n、质量m与摩尔质量M之间的关系：m＝n·M（或n＝m/M）。以氢气为例，M(H2)＝2 g·mol-1，则1 mol H2为2 g、2 mol为4 g、3 mol为6 g。 【讲解】摩尔质量的计算方法：（1）由相对分子（原子）质量直接得出，如氨气相对分子质量17，则M(NH3)＝17 g·mol-1；（2）已知一个分子的质量，M＝m(分子)×NA；（3）已知一个分子的质量和一个12C原子的质量，M＝m(分子)/m(12C)×12 g·mol-1；（4）由定义式M＝m/n计算。 【讲解】平均摩尔质量：指单位物质的量的混合物所具有的质量，符号仍用M表示，单位g/mol，计算式M＝m总/n总。例如将14 g N2和16 g O2混合，n(N2)＝0.5 mol、n(O2)＝0.5 mol，平均摩尔质量＝(14＋16)/(0.5＋0.5)＝30 g·mol-1。 例题辨析 【例1】下列叙述正确的是（　　） A．氢氧化钠的摩尔质量是40 g B．氮气的相对分子质量是28 g/mol C．1摩尔氢氧根离子的质量是17 g/mol D．阿伏加德罗常数个钠原子的质量是23 g 【答案】D 【解析】A项，摩尔质量的单位应为g/mol，氢氧化钠的摩尔质量是40 g/mol，错误；B项，相对分子质量没有单位，氮气的相对分子质量是28，错误；C项，1 mol氢氧根离子的质量是17 g，单位应为g，错误；D项，阿伏加德罗常数个钠原子即1 mol钠原子，质量为23 g，正确。故选D。 【例2】下雪时常用融雪剂清理路面，醋酸钾（CH3COOK）是效果较好的融雪剂。下列关于1 mol CH3COOK的叙述正确的是（　　） A．摩尔是国际单位制中七个基本物理量之一 B．CH3COOK的摩尔质量为98 g C．1 mol CH3COOK含有2 mol氧 D．1 mol CH3COOK约含有3×6.02×1023个H 【答案】D 【解析】A项，摩尔是物质的量的单位，物质的量才是七个基本物理量之一，错误；B项，CH3COOK的相对分子质量为98，摩尔质量为98 g/mol，单位错误；C项，1 mol CH3COOK含有2 mol氧原子，应指明"氧原子"而不能只写"氧"，错误；D项，1 mol CH3COOK含有3 mol H原子，即约3×6.02×1023个H，正确。故选D。 【例3】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.1 mol CO2的质量为44 g·mol-1 B.淀粉的摩尔质量为162 g·mol-1 C.淀粉中C、H、O的质量之比为6∶10∶5 D.11 g CO2的物质的量为0.25 mol 【答案】D 【解析】A项，1 mol CO2的质量为44 g，单位应为g，错误；B项，淀粉是高分子化合物，n值不确定，不能笼统说其摩尔质量为162 g·mol-1（162 g·mol-1是链节C6H10O5的摩尔质量），错误；C项，淀粉中C、H、O的原子个数之比为6∶10∶5，质量之比为(12×6)∶(1×10)∶(16×5)＝72∶10∶80＝36∶5∶40，错误；D项，M(CO2)＝44 g/mol，n＝m/M＝11 g÷44 g/mol＝0.25 mol，正确。故选D。 课堂小结 板书设计 第三节 物质的量（第1课时 物质的量的单位——摩尔） 一、物质的量 1.定义：表示含有一定数目粒子的集合体的物理量，符号n，单位mol 2.使用注意：专有化、微观化、具体化、集体化 二、阿伏加德罗常数 1.定义：1 mol任何粒子的粒子数，符号NA，单位mol-1 2.数值：NA≈6.02×1023 mol-1 三、摩尔质量 1.定义：单位物质的量的物质所具有的质量，符号M，单位g/mol 2.数值：以g/mol为单位时，数值上等于相对原子（分子）质量 四、两个核心公式 1.N＝n·NA 2.m＝n·M 随堂练习 1．下列说法不正确的是 A.摩尔是表示物质粒子多少的物理量 B.物质的量是连接宏观量和微观量的桥梁 C.物质的量适用于计量分子、原子、离子等粒子的集合体 D.12 g 12C含有的碳原子数就是阿伏加德罗常数 【答案】A 【解析】A项，摩尔是物质的量的单位，不是物理量，错误；B项，物质的量是连接宏观物质质量与微观粒子数目的桥梁，正确；C项，物质的量用于计量分子、原子、离子等微观粒子的集合体，正确；D项，12 g 12C含有的碳原子数就是阿伏加德罗常数，正确。故选A。 2．下列物质摩尔质量最大的是 A.10 mL H2O　B.0.8 mol H2SO4 C.54 g Al　D.1 g CaCO3 【答案】D 【解析】摩尔质量在数值上等于相对分子（原子）质量。A项M(H2O)＝18 g/mol；B项M(H2SO4)＝98 g/mol；C项M(Al)＝27 g/mol；D项M(CaCO3)＝100 g/mol。最大的是CaCO3。故选D。 3．下列叙述错误的个数是（　） ①摩尔是国际单位制中七个基本物理量之一 ②1 mol任何物质都含有约6.02×1023个分子 ③6.02×1023就是阿伏加德罗常数 ④1mol水分子中含有2mol氢分子和1 mol氧原子 ⑤H2O的摩尔质量为18g ⑥2molO2的摩尔质量为64g·mol-1 A．3　B．4　C．5　D．6 【答案】D 【解析】①摩尔是物质的量的单位，物质的量才是七个基本物理量之一，错误；②1 mol任何物质含约6.02×1023个粒子，但"分子"说法不准确（如NaCl由Na+和Cl-构成，不含分子），错误；③6.02×1023是阿伏加德罗常数的近似数值，阿伏加德罗常数是物理量，二者不能等同，错误；④1 mol水分子中含2 mol氢原子和1 mol氧原子，不是"2 mol氢分子"，错误；⑤H2O的摩尔质量为18 g/mol，单位错误；⑥O2的摩尔质量是定值32 g/mol，与物质的量无关，错误。六项全错。故选D。 4．有15gA物质与10.5gB物质恰好完全反应，生成7.2gC物质、1.8gD物质和0.3molE物质。则E的相对分子质量是（　　） A．27.5　B．55　C．100　D．111 【答案】B 【解析】根据质量守恒定律，E的质量＝15 g＋10.5 g－7.2 g－1.8 g＝16.5 g。E的物质的量为0.3 mol，则M(E)＝16.5 g÷0.3 mol＝55 g/mol，E的相对分子质量为55。故选B。 5．设用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　) A.等物质的量的N2和CO所含分子数均为NA B.1 mol Na与足量O2在一定条件下完全反应生成Na2O和Na2O2的混合物时转移电子数为NA C.0.1 mol Na2O2中含有的阴离子数目为0.2NA D.1 mol氧的质量为16 g 【答案】B 【解析】A项，等物质的量的N2和CO所含分子数相等，但未指明物质的量，不一定均为NA，错误；B项，1 mol Na完全反应无论生成Na2O还是Na2O2，Na都由0价升到＋1价，转移电子数均为NA，正确；C项，Na2O2由Na+和O22-构成，1个Na2O2含1个阴离子，0.1 mol Na2O2含0.1NA个阴离子，错误；D项，"1 mol氧"指代不明，应指明是氧原子或氧分子，错误。故选B。 6. 12.4 g Na2R含Na＋ 0.4 mol，则Na2R的摩尔质量为　　　　　　　　，R的相对原子质量为　　　　　　　　。含R的质量为1.6 g的Na2R，其物质的量为　　　　　　　　。 【答案】62 g/mol　16　0.1 mol 【解析】12.4 g Na2R含Na+ 0.4 mol，因1 mol Na2R含2 mol Na+，故n(Na2R)＝0.2 mol，M(Na2R)＝12.4 g÷0.2 mol＝62 g/mol；R的相对原子质量＝62－2×23＝16；含R的质量为1.6 g，n(R)＝1.6 g÷16 g/mol＝0.1 mol，则n(Na2R)＝0.1 mol。 教学反思 本节课以"衣服按件、大米按斤"的生活计量引入，用"一滴水中的水分子数"制造认知冲突，学生对"为什么要引入物质的量"接受度较高，两个环节推进比较顺畅。从课堂反馈看，主要暴露了三方面问题：一是"物质的量"与"物质的质量"混淆顽固，不少学生把"物质的量"当成质量的一种，说明学生对"专有名词"这一属性的理解还停留在表面；二是化学式计数能力薄弱，在做"1 mol H2O含多少mol电子""1 mol Na2SO4含多少mol Na+"这类题时，部分学生不能根据化学式的角标和原子结构准确推算指定微粒数目，容易出现"1 mol H2O含1 mol氢原子"之类的错误；三是单位书写不规范，把摩尔质量写成"18 g"、把"6.02×1023"直接当阿伏加德罗常数而不带单位mol-1，说明"数值、单位、对象"三者缺一不可的规范意识尚未建立。 针对上述问题，后续改进方向是：第一，把"物质的量、物质的质量、微粒数"三者做成对照表，逐项明确各自的符号、单位、对象，让学生在辨析中真正区分；第二，把"根据化学式数微粒"设计成梯度训练——先数原子，再数原子团，最后数电子、质子，并总结"1 mol AmBn含m mol A、n mol B"的一般规律；第三，在公式书写时坚持"先写公式、再带单位、最后算数值"的规范流程，对"摩尔质量单位g/mol""阿伏加德罗常数单位mol-1"这两个高频错误进行反复矫正。此外，本课时概念多、计算量不大，可适当压缩"感受6.02×1023"的数据列举，把时间留给化学式计数和公式换算的当堂训练。 1 / 2 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