高中化学人教版 (新课标)必修1第一章 从实验学化学综合与测试导学案

物质的量

编稿：房鑫       审稿：曹玉婷

【学习目标】                            

1．   了解物质的量的单位——摩尔。

2．掌握物质的量、物质的质量、微粒数目、标准状况下气体体积之间的关系。

【要点梳理】
要点一、物质的量及其单位（摩尔）

  【高清课堂：物质的量】

化学实验中，取用的药品无论是单质还是化合物，都是可以用器具称量的。而物质间发生的化学反应是原子、离子或分子之间按一定的数目关系进行的，对此，不仅我们用肉眼直接看不到，也难以称量。国际科学家建议用“物质的量”将一定数目的原子、离子或分子等微观粒子与可称量物质联系起来，所以物质的量是联系宏观物质与微观粒子的一种物理量。

1、物质的量的定义及单位：

物质的量通常是表示物质所含微观粒子数目多少的物理量，符号通常为n。单位：“摩尔”简称“摩”，符号mol。

要点诠释：

   “物质的量”四个字是一个整体，不可分割或插入其他字。它不具有字面含义，不能望文生义。将其理解为“物质的质量”或“物质的数量”，这些都是错误的。

2、物质的量的对象：

物质的量的计量对象是构成物质的微观粒子（如分子、原子、离子、电子、质子、中子等）或某些微观粒子的特定组合（如NaCl可看成Na+、Cl—的微粒组合，每摩尔NaCl晶体含1 mol Na+和1 mol Cl－。）等。因此在使用物质的量这一物理量时必须指明微粒的种类。例如：如1 mol H表示1摩尔氢原子，1 mol H2表示1摩尔氢分子，1 mol H＋表示1摩尔氢离子。不能笼统地称1 mol氢，应该说1 mol氢原子(或分子或离子)。

    物质的量不可用于计量宏观物质。如“1 mol铁钉”、“1 mol牛”等说法都是错误的。

3、国际单位制中的基本物理量：

物质的量表示含有一定数目粒子的集合体。物质的量（符号为n），是国际单位制中的七个基本物理量之一，其单位为摩尔（符号为mol）。它与国际单位制中的其他六个基本物理量呈并列关系。“物质的量”与“摩尔”的关系，就像“长度”与“米”、“质量”与“千克”、“时间”与“秒”的关系一样，是基本物理量与其单位名称的关系。

要点二、阿伏加德罗常数

1、阿伏加德罗常数的定义：

国际上规定，1 mol粒子集体所含的粒子数与0.012 kg 12C中所含的碳原子数相同，约为6.02×1023。把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。

要点诠释：

　①有人曾做过这样有趣的计算：如果把6.02×1023个直径为2.5cm的硬币排成一行，可以来回于地球与太阳之间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，要吃14万年。可见用阿伏加德罗常数来描述的微观粒子是多么的渺小。

②阿伏加德罗常数是一个有单位（mol―1）的物理量，而不是一个数。其数值与0.012 kg 12C 中含有的碳原子数相等，而6.02×1023 mol―1是一个近似值。

③1 mol任何物质均含有阿伏加德罗常数个指定微粒。
2、物质的量（n）与微粒个数（N）、阿伏加德罗常数（NA）之间关系：

要点三、摩尔质量

1．摩尔质量定义：单位物质的量的物质所具有的质量。符号为M，单位为：g / mol（或g·mol―1）。

2、相对原子质量 ：

（1）、定义：以12C原子质量的1/12为标准，其它原子的质量跟它相比较所得到的比值，作为这种原子的相对原子质量。
    （2）、两种原子的质量之比与其相对原子质量之比有何关系：

二者相等。因为任何一种原子的相对原子质量，都是以12C质量的1/12为标准所得的比值。所以，任何原子的质量之比，就等于它们的相对原子质量之比。

3、摩尔质量与相对原子质量（或相对分子质量）的关系：

摩尔质量以g·mol―1为单位时，在数值上与物质的相对分子质量或相对原子质量相等。

要点诠释：推导过程

（1）推导一：计算并完成下表

由上述计算结果可知：1mol物质的质量以克为单位时，其数值等于其相对原子质量或相对分子质量。
（2）推导二：
　　　

，
　　由阿伏加德罗常数的定义知M (12C)=12 g·mol―1，所以M (X)也就是以g·mol―1为单位，数值上等于其相对原子质量。

说明：对于纯净物而言，其摩尔质量是固定不变的，而物质的质量则随着物质的物质的量不同而不同。如1 mol O2的质量为32 g，2 mol O2的质量为64 g，而O2的摩尔质量并不发生变化，还是32 g·mol―1。

要点四、物质的量、阿伏加德罗常数、质量和粒子数目之间的关系

由上述分析，可知物质的量像桥梁一样将宏观物质的质量与微观粒子数联系起来：

要点诠释：

①在m、M、NA和N中，已知任意三项求第四项

②n是计算的核心和桥梁，从n恒等列代数方程式解决较复杂的问题

③与N有关的问题莫忽视微粒的组成和种类

【典型例题】
类型一、物质的量及其单位（摩尔）

例1．与2mol MgCl2电离出的Cl-数目相同的是（     ）

A．2mol NaCl                    B．4mol KClO3

C．mol AlCl3                   D．1.5mol CaCl2

【思路点拨】首先计算2molMgCl2电离出的Cl-数目，然后再计算四个选项中电离出的Cl-数目，找出数目相同的即可。需要注意的是KClO3并不能电离出Cl-。

【答案】C

【解析】 已知2mol MgCl2电离出的Cl-数目为4mol，A中2mol NaCl电离出的Cl-数目为2mol，C中mol AlCl3电离出的Cl-数目也为4mol，D中1.5mol CaCl2电离出的Cl-数目为3mol，而B中KClO3不能电离出Cl-，所以答案为C。

【总结升华】做这类题除了要求计算准确外，还需注意的是物质是否能电离出指定的离子。

举一反三：

【变式1】下列物质中含原子个数最多的是（     ）

A．0.4 mol O2               B．4 ℃ 时 5.4 mL 水

C．10 g 氖                  D．6.02×1022 个 CO2 分子

【答案】B

【解析】A：0.4 mol O2 含 0.8 mol 氧原子；B：5.4 mL 水含 0.3 mol 水分子，0.9 mol原子；C：10 g 氖含有 0.5 mol 氖原子；D：6.02×1022 个 CO2 分子即 0.1 mol CO2，含0.3 mol 原子。

类型二、阿伏加德罗常数

例2．下列说法正确的是（　 ）
　　A．阿伏加德罗常数是人们规定的数，没有单位
　　B．0.012 kg 12C中所含有的碳原子数的精确值是6.02×1023
　　C．H2O的相对分子质量为18，1 mol水的质量也是18
　　D．1.5 mol NaCl晶体中含有Na+数为9.03×1023

【思路点拨】对于阿伏加德罗常数，要理解其概念以及来源；有关阿伏加德罗常数的计算，要善于利用物质的量作为桥梁过渡。

【答案】D
【解析】国际上规定，阿伏加德罗常数的值与0.012 kg 12C中所含的碳原子数相同，单位是每摩，所以A选项不对；阿伏加德罗常数为6.0221367×1023 / mol，6.02×1023是它用于计算时约化后的值，故B不对；1 mol任何物质的质量，以克作单位时，在数值上等于其相对原子或相对分子质量，所以1 mol水的质量应是18 g而不是18，故C不对。

【总结升华】有关阿伏加德罗常数的概念，注意三个问题：（1）它是一个物理量，不是一个单纯的“数”；（2）通过阿伏加德罗常数为纽带可以进行物质的微粒数与物质的量的相互换算；（3）从阿伏加德罗常数的规定可以推出：1 mol任何粒子或物质的质量，以克为单位时，在数值上等于其相对原子或相对分子质量。

举一反三：

【变式1】下列有关阿伏加德罗常数（NA）的说法错误的是（　 ）
　　A．32 g O2所含的原子数目为NA
　　B．0.5 mol H2O含有的原子数目为1.5 NA
　　C．1 mol H2O含有的H2O分子数目为NA
　　D．0.5 NA个氯气分子的物质的量是0.5 mol
【答案】A

例3．用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法中，不正确的是(　　)

A．32 g氧气和32 g臭氧均含有2 NA 个氧原子

B．32 g氧气和32 g臭氧含有的分子数相等

C．32 g氧气和臭氧混合气体中含有2 NA 个氧原子

D．1 mol氧气和臭氧的混合气体中含有2 NA 个氧原子

【思路点拨】氧气由O2分子构成，每个O2分子由2个氧原子构成；臭氧由O3分子构成，每个O3分子由3个氧原子构成。质量和物质的量的关系为：物质的量=质量/摩尔质量。

【答案】BD

【解析】32g氧气的物质的量为1mol，含有2NA个氧原子，32g臭氧的物质的量为2/3mol，同样也含有2NA个氧原子，由此可见，32 g氧气和32 g臭氧含有的氧原子数相等，但二者含有的分子数并不相等，故A正确、B不正确。由于32 g氧气和32 g臭氧含有的氧原子数相等，所有32 g氧气和臭氧混合气体中同样含有2 NA 个氧原子，则C正确。1mol氧气含有2N A个氧原子，而1mol臭氧含有3 N A个氧原子，则1mol氧气和臭氧的混合气体中含有的氧原子个数是与臭氧和氧气的物质的量之比相关的，本题无法计算，故D不正确。

【总结升华】阿伏加德罗常数问题是常考的“热点”问题。正确解答本类题目，要在认真审题的基础上利用自己掌握的概念仔细分析、比较，从而正确解答。

举一反三：

【变式1】用NA代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是（    ）

A．0.5 mol Al与足量盐酸反应生成的H2分子数为NA

B．0.2 mol H2O所含的H原子数为0.2 NA

C．0.1 mol CH4所含的电子数为NA

D．46 g NO2和N2O4的混合物含有的分子数为NA

【答案】C

【解析】 Al与盐酸反应时，根据化学方程式可知2 mol Al完全反应可生成3 mol H2，则0.5 mol Al完全反应可生成0.75 mol H2，即H2分子数为0.75 NA，A错误。1 mol H2O中含H原子数为2 NA，0.2 mol H2O中含H原子数为0.4 NA，B错误。1 mol CH4含10 mol电子，故0.1 mol CH4所含电子数为NA，C正确。NO2和N2O4的平均摩尔质量介于46 g·mol―1至92 g·mol―1之间，故46 g两者的混合物，其物质的量小于1 mol，D错误。

【变式2】用NA表示阿伏加德罗常数的值．下列说法中，正确的是(　　)

A．2.4 g金属镁变成镁离子时失去的电子数为0.1 NA

B．2 g氢气中含有的原子数为NA

C．3.01×1023个氮分子中含有的原子数为2 NA

D．17 g氨气中含有的电子数为10 NA

【答案】D

【解析】2.4 g Mg的物质的量为0.1 mol，而1 mol Mg变成Mg2＋时失去2 mol电子，2.4 g Mg应失去0.1×2 mol电子，即为0.2 NA，A错误；2 g氢气为1 mol H2，含有2 mol H，原子个数为2 NA，B错误；N2为双原子分子，3.01×1023个氮分子中所含原子数为2×3.01×1023，即NA，C错误；D中17 g NH3的物质的量为1 mol，含有的电子数为10 NA，正确．

类型三：摩尔质量

例4．下列说法正确的是(　　)

A．H2的摩尔质量是2 g

B．1 mol H2O的质量是18 g/mol

C．64 g氧气的摩尔质量是32 g/mol

D．2 g H2含1 mol H

【思路点拨】摩尔质量是有单位的，质量、摩尔质量、物质的量三种之间的关系为：物质的量=质量/摩尔质量。

【答案】C

【解析】摩尔质量的单位是g/mol，在质量以g为单位时，摩尔质量在数值上与其相对分子质量相等，故A项错误，C项正确；1 mol H2O的质量是18 g，B项错误；D项中2 g H2的物质的量是1 mol，含有2 mol H，D项错误。

【总结升华】注意摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量，单位为g / mol。

举一反三：

【变式1】下列说法中正确的是（　　 ）
　　A．铁的摩尔质量就是铁的相对原子质量　　　B．CO32－的摩尔质量是60g/mol
　　C．1molO2的质量是32g/mol　　　　　　　　 D．CO2的摩尔质量是44g
【答案】B

【变式2】2.16 gX2O5中含有0.1 mol氧原子，则X的相对原子质量为(　　 )
　　A．28　　　 B．28g/mol　　　 C．14　　　 D．14g/mol
【答案】C

【变式3】 设一个12C原子的质量为a g，一个R原子的质量为b g，阿伏加德罗常数的值为NA，则R的相对原子质量可表示为（　 ）
　　A．　　　 B．　　　 C．bNA　　　 D．aNA
　【答案】B、C

例5.在 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Y完全反应后，生成4.4 g R。则参加反应的Y与生成的M的质量之比为（    ）

A．16∶9    B．23∶9    C．32∶9    D．46∶9

【思路点拨】本题依据质量守恒关系列式解题，只要“守恒法”使用得当，可收到解题步骤简捷、快速、准确之功效。

【答案】A

【解析】由反应：

X  +  2Y  ==  R  +  2M

             Mr (R)  2Mr (M)

              4.4 g     m

由题意得Mr (R)∶2Mr (M)=22∶18=4.4 g∶m，解之得m=3.6 g，根据质量守恒定律，参加反应的Y的质量为4.4 g+3.6 g―1.6 g=6.4 g，所以参加反应的Y与生成的M的质量之比为6.4 g∶3.6 g=16∶9。

【总结升华】本题考查学生对物质的量、摩尔质量、质量以及质量守恒定律的理解和运用。“守恒法”解题是指在解题过程中利用化学反应或化学现象中的一些守恒关系来解决化学问题的一种独特的解题方法。

举一反三：

【变式1】20 g A物质和14 g B物质恰好完全反应，生成8.8 g C物质、3.6 g D物质和0.2 mol E物质，则E物质的摩尔质量为(　　)

A．100 g/mol    B．108 g/mol

C．55 g/mol    D．96 g/mol

【答案】B

【解析】由质量守恒定律m(E)＝20 g＋14 g－8.8 g－3.6 g＝21.6 g，M(E)＝＝108 g/mol.

例6．计算4.9 g H2SO4中含有的氧原子数。

【思路点拨】由硫酸的质量，可以求算出硫酸的物质的量，进一步可以求算出硫酸的分子数，最后可以求算出氧原子的微粒数。

【答案】1.204×1023
【解析】据n=m / M可求出硫酸的物质的量：
　　　　　n (H2SO4)=4.9 g / 98 g·mol―1=0.05 mol
　据n=N / NA可求出硫酸的分子数：
　N=n NA=0.05 mol×6.02×1023 / mol=3.01×1022
　1个硫酸分子中含有4个氧原子，则4.9 g H2SO4中含氧原子数为1.204×1023。
　【总结升华】通过物质的量的桥梁作用，找准已知和求解之间如何“架桥”，理顺解题的思路，各种误区将不复存在。在计算过程中要特别注意粒子的变化。

举一反三：

【变式1】1.204×1023个二氧化碳分子的质量是多少？

【答案】8.8 g
【解析】1.204×1023个二氧化碳分子的物质的量为：

（1.204×1023）÷（6.02×1023 mol—1）=0.2 mol

2 mol二氧化碳分子的质量为：44 g·mol―1×0.2 mol=8.8 g