物质的量

学科:化学教学内容：物质的量【基础知识精讲】一、物质的量(n)物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一，1mol任何粒子都含有阿伏加德罗常数个粒子.1mol任何物质的质量在数值上等于该物质的相对分子质量。物质的量的单位是“摩尔”，“摩”符号为“mol”.二、阿伏加德罗常数(NA)以0.012kg12C所含的碳原子数作基准，其近似值为6.02×1023mol-1.三、物质的量与粒子数的关系N=n·NA满足上述关系的粒子是构成物质的基本粒子(如分子、原子、离子、质子、中子、电子数)或它们的特定组合.如：1molCaCl2与阿伏加德罗常数相等的粒子是CaCl2粒子，其中Ca2+为1mol、Cl-为2mol，阴阳离子之和为3mol或原子数为3mol.在使用摩尔表示物质的量时，应该用化学式指明粒子的种类，而不使用该粒子的中文名称。例如说“1mol氧”，是指1mol氧原子，还是指1mol氧分子，含义就不明确。又如说“1mol碳原子”，是指1mol12C，还是指1mol13C,含义也不明确。粒子集体中可以是原子、分子，也可以是离子、电子等。例如：1molF,0.5molCO2，1000molCO32-，amole-，1.5molNa2CO3·10H2O等。1molF中约含6.02×1023个F原子；0.5molCO2中约含0.5×6.02×1023个CO2分子；1kmolCO32-中约含1000×6.02×1023个CO32-离子；amole-中约含a×6.02×1023个e-；1.5molNa2CO3·10H2O中约含1.5×6.02×1023个Na2CO3·10H2O，即约含有3×6.02×1023个Na+、1.5×6.02×1023个CO32-、15×6.02×1023个H2O.四、摩尔质量(m)单位g·mol-11.定义：单位物质的量的物质所具有的质量叫摩尔质量，即1mol该物质所具有的质量与摩尔质量的数值等同.2.1mol粒子的质量以克为单位时在数值上都与该粒子的相对原子质量(Ar)或相对分子质量(Mr)相等.五、几个基本符号物质的量——n物质的质量——m摩尔质量——M粒子数——N阿伏加德罗常数——NA相对原子质量——Ar相对分子质量——Mr质量分数——W六、物质的量、质量、及粒子数转换关系七、注意几点：1.物质的量与摩尔的区别和联系物质的量摩尔区别表示含有一定数目粒子的集体的物理量为物质的量的单位联系摩尔是物质的量的单位2.物质的量与阿伏加德罗常数的区别和联系物质的量阿伏加德罗常数区别表示物质所含数目的集体的物理量、单位是摩尔0.012kg12C所含碳原子数，单位mol-1联系【重点难点解析】1.本节涉及的新概念很多，理论性强，也比较抽象，对概念的准确理解，过好概念关，是学习本节的关键.2.对于容易混淆的概念，如物质的量与摩尔，质量与摩尔质量，摩尔质量与相对分子质量、相对原子质量等，要通过对比，找出它们的区别与联系.3.采用类比的方法，可以使概念通俗易懂，便于理解和记忆.例1下列说法正确的是()A.1mol氯含有6.02×1023个微粒B.阿伏加德罗常数数值约等于6.02×1023C.钠的摩尔质量等于它的相对原子质量D.H2O的摩尔质量是18g解析：A错误在于使用摩尔时没有指明微粒的名称，或为1mol氯气约含6.02×1023个氯气分子，或为1mol氯原子约含6.02×1023个氯原子.B正确.C错在把摩尔质量与相对原子质量混同，应为钠的摩尔质量在数值上等于它的相对原子质量.D错在摩尔质量的单位，应为H2O的摩尔质量是18g/mol，故选B.答案：B例2①2gH2②2molNH3③9gH2O④含1.505×1023个H2SO4分子的硫酸，所含原子数由少至多的顺序是解析：比较所含原子数多少，只要计算出所含原子的物质的量进行比较即可.①2gH2含H原子为2mol，②2molNH3中原子为8mol，③9gH2O含原子为(9g/18g·mol-1)×3＝1.5mol，④1.505×1023个H2SO4分子含原子为(1.505×1023/6.02×1023mol-1)×7＝1.75mol，所以原子数由少至多顺序为：③④①②.答案：③④①②例3根据反应：Fe2O3+3CO高温2F+3CO2，若有3mol电子转移，则有mol铁生成，有个CO分子参加反应.解析：本题意在以氧化还原反应为载体，考查学生灵活运用所学知识的能力.根据元素的价态变化不难看出，每生成1molFe得到了3mole-，每有1molCO参加反应失2mole-，故有3mole-转移时，有1molFe生成，消耗1.5molCO,N(CO)＝n(CO)·NA＝1.5mol×6.02×1023mol-1＝9.03×1023答案：1；9.03×1023【难解巧解点拨】例1已知Ar(S)为32，则1个S原子的质量是g.分析据Ar(S)=32，知1molS为32g，S原子数为6.02×1023个，故1个S原子的质量为231002.632g=5.32×10-23g.评析若求每个离子的质量方法同上(因为得失电子产生的质量差可忽略)例20.8g某物质含有3.01×1022个分子，该物质的相对分子的质量约为()A.8B.16C.64D.160解：据M=nmn=ANN则M=molg21058.0=16g·mol-1故选B例32.3g金属钠与水反应所得溶液中，要使每100个水分子中溶有1个Na+离子.求所需水的质量.解：100个水分子中溶有1个Na+即1molNa+对应水的物质的量应为100mol.2.3gNa为0.1mol，变成Na+其物质的量仍为0.1mol，溶液中应有水10mol包括反应消耗掉的水，即2Na+2H2O=2NaOH+H2↑220.1moln(H2O)n(H2O)=0.1mol所以总共需H2O的质量为m(H2O)=(0.1mol+10mol)×18g·mol-1=181.8g例4(1)标出Fe2O3与CO反应电子转移方向及数目.(2)若此反应转移的电子数为a个，生成的CO2为bmol.通过计算用ab表示阿伏加德罗常数为.解(1)(2)由上述反应知，转移电子数为6e-时有3个CO2分子生成，电子转移数为a个时，N(CO2)=6a×3=2a据公式：NA=)()(22COnCON=bmola2/=ba2mol-1例5在反应X+2Y=R+2M中，已知R和M的摩尔质量之比为22∶9，当1.6gX与Y完全反应后，生成4.4gR。则在此反应中Y和M的质量之比为()A.16∶9B.23∶9C.32∶9D.46∶9解：假设R与M的摩尔质量分别是为rg/mol和mg/mol,有r/m=22/9.又假设参加反应的Y为ag,生成M为bg。根据质量守恒定律可列出关系式：1.6+a=4.4+b，化简得a=b+2.8.再根据方程式的比例式可得：8.8m=rb,b=3.6.∴a/b=(b+2.8)b=(3.6+2.8)/3.6=16/9.答案为(A).评析“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.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.【典型热点考题】例1若1gN2中含有x个原子，则阿伏加德罗常数是()A.28xmol-1B.14xmol-1C.14xmol-1D.28xmol-1解析：求阿伏加德罗常数就是利用已知条件求1molN2中含有的原子个数NA(NA是未知数)，应以物质的量为“桥梁”，用NA＝nN求得解决.因为M(N2)＝28g·mol-1，所以1gN2的物质的量为：n(N2)＝1molg28g1＝281moln(N)＝2n(N2)＝141mol所以NA＝)()(NnNN＝molx141＝14x·mol-1答案：选C.例2某固体仅由一种元素组成，其密度为5g/cm3.用X射线研究固体的结果表明：在棱长为1×10-7cm的立方体中含有20个原子，则此元素的相对原子质量最接近()A.32B.65C.120D.150解析：此题意在以“物质的量”作“桥梁”，借助“摩尔质量”来“引渡”，训练学生思维的灵活性.要求该元素的相对原子质量，亦即先求1mol该原子的质量，即是求出6.02×1023个该原子的质量.依题意，20个原子的质量m＝ρV＝5g/cm3×(1×10-7cm)3＝5×10-21g，故1mol该原子(约为6.02×1023个)的质量约为6.02×1023×5×10-21g/20＝150g，所以该元素的摩尔质量为150g/mol，此元素的相对原子质量接近于150.答案：D.例3下列数量的物质中含原子个数最多的是()A.0.4摩尔氧气B.3.01×1022CO2分子C.4℃时5.4毫升水D.10g氖解析：分别计算各物质中所含原子的物质的量，物质的量最大的即为原子个数最多的.A中n(0)＝0.4×2＝0.8mol,B中n＝23221002.61001.3×3＝0.15mol，C中n＝184.5×3＝0.9mol，D中n＝2010×1＝0.5mol，故选C.答案：C.例4与24.5gKClO3所含O原子个数相同的KMnO4的质量应是()A.24.5gB.47.4gC.47gD.23.7g解析：M(KClO3)＝122.5g·mol-1n(KClO3)＝)()(33KClOMKClOm＝5.1225.24mol＝0.2moln(O)＝0.2×3mol＝0.6moln(kMnO4)＝41n(O)＝41×0.6mol＝0.15molm(kMnO4)＝M(KMnO4)·n(KMnO4)＝158×0.15g＝23.7g答案：D.例5在反应X+2Y＝R+2S中，已知R和S的摩尔质量之比为22∶9，当1.6gX与Y完全反应后，生成4.4gR，在此反应中Y和S的质量之比为.解析：本题可巧妙地运用“质量守恒定律”求解.由反应方程式：X+2Y＝R+2S229×24.4gm(s)g4.422＝)(29smm(s)＝3.6g根据质量守恒定律：1.6g+m(y)＝4.4g+3.6gm(y)＝6.4gm(y):m(s)＝6.4g:3.6g＝16∶9答案：16∶9【知识验证实验】阿伏加德罗常数的测定实验用品：胶头滴管、量筒(10mL)、圆形水槽(直径30cm)、直尺.硬脂酸的苯溶液实验目的：学习利用单分子膜法测定阿伏加德罗常数的原理和操作方法.实验步骤：1.测定从胶头滴管滴出的每滴硬脂酸的苯溶液的体积.取一尖嘴拉得较细的胶头滴管，吸入硬脂酸的苯溶液，往小量筒中滴入1mL，然后记下它的滴数，并计算出1滴硬脂酸溶液的体积V1.2.测定水槽中水的表面积.用直尺从三个不同方位准确量出水槽的内径，取其平均值.3.硬脂酸单分子膜的形成.用胶头滴管吸取硬脂酸的苯溶液(如滴管外有溶液，用滤纸擦去)，在距水面约5cm处，垂直往水面上滴一滴，待苯全部挥发，硬脂酸全部扩散至看不到油珠时，再滴第二滴.如此逐滴滴下，直到滴下一滴后，硬脂酸溶液不再扩散，而呈透镜状时为止，记下所滴硬脂酸的苯溶液的滴数d.4.把水槽中水倒掉，用清水将水槽洗刷干净后，注入半槽水，重复以上操作二次.重复操作时，先将滴管内剩余的溶液挤净，吸取新鲜溶液，以免由于滴管口的苯挥发引起溶液浓度的变化.取三次结果的平均值.5.计算(1)如称取硬脂酸的质量为m，配成硬脂酸的苯溶液的体积为V，那么每毫升硬脂酸的苯溶液中含硬脂酸的质量为m/V.(2)测得每滴硬脂酸的苯溶液的体积为V1，形成单分子膜滴入硬脂酸溶液的滴数为(d-1)，那么形成单分子膜需用硬脂酸的质量为：V1(d-1)·Vm＝VdmV)1(1(3)根据水槽直径，计算出水槽中水的表面积S.已知每个硬脂酸分子的截面积A＝2.2×10-15cm2，在水面形成的硬脂酸的分子个数为：S/A.(4)根据(2)和(3)的结果，可计算出每个硬脂酸分子的质量为：ASVdmV)1(1＝VSdmAV)1(1(5)1mol硬脂酸的质量等于284g(即M＝284g/mol)，所以1mol硬脂酸中含有硬脂酸的分子个数，即阿伏加德