第三节 物质的量
第1课时 物质的量 摩尔质量
[核心素养发展目标] 1.了解物质的量及其单位、阿伏加德罗常数、摩尔质量的含义与应用,利用物质的量将宏观的物理量与微观粒子的个数联系起来,并能从宏观和微观结合的视角分析解决问题。2.能从物质的量的角度认识物质的组成及变化,建立物质的量、物质的质量和微观粒子数之间计算的思维模型。
一、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的物理量,用符号n表示。
(2)物质的量的单位——摩尔
(3)表示方法及含义
表述微观粒子的物质的量时,必须指明微观粒子的符号、化学式或具体名称,而不能直接用元素名称表示,一般用“数量+单位+粒子”来表示,如1 mol H指1 mol氢原子,1 mol H2指1 mol氢分子,而不能指1 mol氢。
2.阿伏加德罗常数
特别提醒 阿伏加德罗常数的单位为mol-1。
3.物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数之间的关系
(1)关系式:n=。
(2)结论:微粒之间的物质的量之比等于微粒的粒子数之比。
(1)物质的量可以理解为物质的数量( )
(2)1 mol任何粒子所含有的粒子数相等( )
(3)摩尔是国际单位制中七个基本物理量之一( )
(4)阿伏加德罗常数就是6.02×1023( )
(5)1 mol水中含有2 mol氢和1 mol氧( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
1.通过下图可进一步认识水的组成,请完成图中的空格。
2.1个CO2分子中有1个C、2个O。则1 mol CO2中有1 mol C和2 mol O,0.5 mol CO2中有0.5 mol C和1 mol O。含有0.5 mol O的CO2的物质的量为0.25 mol。
3.(1)1 mol Na2SO4中含有Na+的数目是1.204×1024(或2NA),与其含有相同Na+数目的NaCl的物质的量为2 mol。
(2)若测得某Na2SO4溶液中含有0.5 mol SO,则溶液中含有1 mol Na+。
(3)0.2 mol NH3与0.3 mol H2O中所含H原子数目一样多。
(4)0.3 mol H2O中含0.9 mol原子,含1.806×1024(或3NA)个电子。
物质的量的理解——“四化”
二、摩尔质量
1.摩尔质量
2.物质的量、质量和摩尔质量之间的关系n=。
3.以物质的量(n)为桥梁联系宏观物质质量(m)与微观微粒数(N)之间的关系:=n=。
(1)氯化氢的摩尔质量是36.5 g( )
(2)氮的摩尔质量是28 g·mol-1( )
(3)CH4的摩尔质量和NA个甲烷分子的质量相等( )
(4)2NA个CO2的摩尔质量为44 g·mol-1( )
(5)Fe的摩尔质量为56 g·mol-1,则1个Fe原子质量为 g( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
1.摩尔质量与相对分子质量(或相对原子质量)是否等同?
提示 不等同。摩尔质量与相对分子质量(或相对原子质量)是两个不同的概念。当摩尔质量以“g·mol-1”为单位时,两者在数值上相等,但前者单位是g·mol-1,后者单位是1,故两者不等同。
2.计算下列物质的摩尔质量。
(1)已知氨气的相对分子质量为17,则氨气的摩尔质量为 。
(2)1.28 g某气体含有的分子数目为1.204×1022,则该气体的摩尔质量为 。
(3)已知一个铜原子的质量为b g,则铜的摩尔质量为 。
(4)NA为阿伏加德罗常数,已知a g某气体中含分子数为b,则该气体的摩尔质量为 。
提示 (1) 17 g·mol-1 (2)64 g·mol-1 (3)bNA g·mol-1 (4) g·mol-1
3.(1)9 g H2O的物质的量为0.5 mol,含有的氢原子数为6.02×1023(或NA)。
(2)3.01×1023个H2SO4分子的物质的量为0.5 mol,质量为49 g。
(3)0.5 mol H2SO4分子中N(H)=6.02×1023(或NA),N(O)=1.204×1024(或2NA)。
(4)已知硫酸中含有3.01×1023个氧原子,硫酸的物质的量是0.125 mol。
(1)摩尔质量概念的理解
①等值性:摩尔质量以g·mol-1为单位时,在数值上与其相对分子质量或相对原子质量相等。
②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多少而改变。
(2)摩尔质量的计算方法
①已知任意状态物质的质量时:M=(定义式)。
②已知一个分子的质量时:M=m(分子)×NA。
1.下列说法错误的是( )
A.物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量
B.使用摩尔作单位时必须指明微粒的名称
C.1 mol 任何物质都含有阿伏加德罗常数个原子
D.物质的量适用于计量分子、原子、离子等粒子
答案 C
解析 物质的量是含有一定数目粒子的集合体的物理量,其单位是摩尔,使用摩尔所指的对象是微粒,而微粒种类繁多,需要指明其名称;构成物质的粒子除原子外,还有分子、离子等。
2.下列有关摩尔质量的描述或应用正确的是( )
A.1 mol OH-的质量为17 g·mol-1
B.二氧化碳的摩尔质量为44 g
C.铁原子的摩尔质量等于它的相对原子质量
D.一个钠原子的质量等于 g
答案 D
解析 A项,质量的单位为“g”;B项,单位应为“g·mol-1”;C项,没有指出以“g·
mol-1”为单位,也没有指出在数值上相等。
3.下列说法不正确的是( )
A.6.02×1023个钠离子的物质的量为1 mol
B.1 mol氧含6.02×1023个氧分子
C.1 mol 氯化钙中含3 mol离子
D.1 mol H+中含有的氢离子数为NA
答案 B
解析 用摩尔表示物质的量时,要指明微粒的种类。“1 mol氧”没有指明是氧分子还是氧原子。
4.计算填空:
(1)2 mol CO2中含 mol碳原子, (用NA表示阿伏加德罗常数的值,下同)个氧原子, 个质子,质量是 g。
(2)40.5 g某金属氯化物RCl2含有0.6 mol氯离子,则金属R的摩尔质量为 。
(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 。
答案 (1)2 4NA 44NA 88 (2)64 g·mol-1 (3)①5.6 g ②36 g·mol-1
题组一 物质的量及单位
1.下列叙述正确的是( )
A.1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子
B.摩尔只能用来计量纯净物中微观粒子数目
C.摩尔是物质的量的单位,简称摩,符号mol
D.我们把含有6.02×1023个粒子的任何粒子的集合体计量为1摩尔
答案 C
解析 物质不一定都是由分子组成的,可能是由原子或离子组成的,摩尔是物质的量的单位,1 mol任何粒子的粒子数约为6.02×1023,A错误;摩尔既能用来计量纯净物中微观粒子数目,也能用来计量混合物中微观粒子数目,B错误;含有6.02×1023个粒子的集合体计量不一定为1 mol,如含有6.02×1023个O的O2的物质的量为0.5 mol,D错误。
2.下列说法正确的是( )
A.物质的量是物质粒子的数量的简称
B.摩尔是用来描述物质所含微粒数目多少的基本物理量
C.1 mol氢含6.02×1023个氢原子
D.1 mol H2中含2 mol电子
答案 D
解析 物质的量是一个固定概念,专有名词,是用来描述微观粒子数量的物理量,不是物质的数量或质量,A错;摩尔是物质的量的单位,不是物理量,B错;每个H2中含有2个电子,故6.02×1023个H2中含有2×6.02×1023个电子,即1 mol H2中含有2 mol电子,D正确。
3.下列关于阿伏加德罗常数的说法错误的是( )
A.6.02×1023就是阿伏加德罗常数
B.1 mol水中约含有6.02×1023个水分子
C.含有阿伏加德罗常数个粒子的物质的量是1 mol
D.1 mol 氨所含的原子数约为2.408×1024
答案 A
4.下列叙述不正确的是( )
A.2 mol铁原子 B.1 mol Fe3+
C.0.5 mol氧 D.0.5 mol氮气
答案 C
解析 0.5 mol氧是指0.5 mol氧气还是0.5 mol氧原子不清楚,指代不明确,故C错误。
5.现有CO、CO2、O3三种气体,它们分别都含有1 mol氧原子,则三种气体的物质的量之比为( )
A.1∶1∶1 B.1∶2∶3
C.3∶2∶1 D.6∶3∶2
答案 D
解析 含有1 mol氧原子的CO、CO2、O3三种气体的物质的量分别为1 mol、 mol和 mol,则n(CO)∶n(CO2)∶n(O3)=1 mol∶ mol∶ mol=6∶3∶2。
题组二 摩尔质量
6.下列关于摩尔质量的说法正确的是( )
A.摩尔质量表示单位物质的量的物质所具有的质量
B.1 mol H2SO4的质量与H2SO4的摩尔质量相同
C.摩尔质量与该物质的相对分子质量或相对原子质量相等
D.某物质的物质的量越多,对应的摩尔质量越大
答案 A
解析 B项,二者的数值相同,但单位分别为g和g·mol-1,错误;C项,以g·mol-1为单位时,摩尔质量的数值与该物质的相对分子质量或相对原子质量相等,错误;D项,摩尔质量不随物质的量发生变化,错误。
7.下列说法正确的是( )
A.硫酸的摩尔质量是98 g
B.2 mol OH-的质量是34 g
C.铁原子的摩尔质量等于它的相对原子质量
D.1 mol N2的质量是14 g
答案 B
解析 硫酸的摩尔质量是98 g·mol-1,故A错误;以g·mol-1为单位时,铁原子的摩尔质量在数值上等于铁原子的相对原子质量,故C错误;1 mol N2的质量m(N2)=n×M=1 mol×
28 g·mol-1=28 g,故D错误。
8.2019年3月10日,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功将“中星6C”卫星发射升空。“中星6C”主要用于广播和通信,可提供高质量语音、数据、广播电视传输业务。卫星的发射需要用到运载火箭,偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能燃料,燃烧产生巨大的能量,可作为航天运载火箭的推动力来源。下列叙述正确的是( )
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 B
解析 偏二甲肼的摩尔质量应为60 g·mol-1;6.02×1023个偏二甲肼约为1 mol,其质量约为60 g;6 g偏二甲肼的物质的量为=0.1 mol,含有的分子数为0.1NA。
题组三 与=n=有关的综合计算
9.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 SO2含有的原子数目为1.5NA
C.1 mol H2O含有H2O分子的数目为NA
D.0.5NA个氯气分子的物质的量是0.5 mol
答案 A
解析 32 g O2的物质的量是1 mol,氧原子的数目为2NA,A错误;每摩尔SO2中含有3 mol原子,0.5 mol SO2中含有的原子数目为1.5NA,B正确;1 mol H2O中含有H2O分子的数目为NA,C正确;根据n=可知0.5NA个氯气分子的物质的量是0.5 mol,D正确。
10.(2021·北京高一质检)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 D
解析 气体的物质的量n==0.25 mol,气体的摩尔质量M===32 g·mol-1。
11.相同物质的量的CO和CO2相比较,下列有关叙述正确的是( )
①它们所含的分子数目之比为1∶1 ②它们所含的O原子数目之比为1∶2 ③它们所含的原子总数目之比为2∶3 ④它们所含的C原子数目之比为1∶1 ⑤它们所含的电子数目之比为7∶11
A.仅①②③④ B.仅②③
C.仅④⑤ D.①②③④⑤
答案 D
解析 CO、CO2的物质的量相同,所含分子数目相同,①正确;二者所含O原子数目之比等于其分子中所含O原子个数比,②正确;同理可知③、④正确;1个CO分子中所含电子数为14,而1个CO2分子中所含电子数为22,故相同物质的量的CO、CO2所含电子数目之比为14∶22=7∶11,⑤正确。
12.设NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.2.4 g金属镁变成镁离子时失去的电子数目为0.1NA
B.在1 mol Na2SO4溶液中Na+的数目约为6.02×1023
C.1 mol氮气所含的电子数目为NA
D.17 g氨气所含电子数目为10NA
答案 D
解析 2.4 g Mg的物质的量是=0.1 mol,变成镁离子时失去的电子数目为0.2NA,A错误;在1 mol Na2SO4溶液中Na+的数目约为1.204×1024,B错误;1个N2分子中含有14个电子,故1 mol N2含有14NA个电子,C错误;17 g氨气的物质的量为=1 mol,1个NH3分子中含有10个电子,故1 mol NH3所含电子数目为10NA,D正确。
13.科学家发现了某种元素的一个原子,其质量是a g,一个12C 原子的质量是b g,NA是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该原子的物质的量是 mol
C.W g该原子中含有NA个该原子
D.由已知信息可得NA=
答案 B
解析 摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量,单位是g·mol-1,一个原子的质量是a g,则1 mol即NA个原子的质量为aNA g,所以该原子的摩尔质量应为aNA g·mol-1,A错误;W g该原子的物质的量为= mol,B正确;由题意可知,W g该原子的数目为=,C错误;12C原子的摩尔质量为12 g·mol-1,一个12C原子的质量为b g,故NAb=12,所以NA=,D错误。
14.有五种物质:①6 g 氢气;②0.5 mol 二氧化碳;③1.204×1024个氯化氢分子;④147 g硫酸;⑤92 g乙醇(C2H5OH)。回答下列问题(填序号):
(1)物质的量最大的是 。
(2)所含分子数最多的是 。
(3)含有原子个数最多的是 。
(4)质量最大的是 。
答案 (1)① (2)① (3)⑤ (4)④
解析 ①n(H2)=3 mol,②n(CO2)=0.5 mol,③n(HCl)=2 mol,④n(H2SO4)=1.5 mol,⑤n(C2H5OH)=2 mol。物质的量最大的是①,所含分子数最多的是①;①~⑤物质中所含原子的物质的量分别为6 mol、1.5 mol、4 mol、10.5 mol、18 mol,所含原子个数最多的是⑤;①~⑤物质的质量分别为6 g、22 g、73 g、147 g、92 g,质量最大的是④。
15.(1)6.02×1023个CO2与 mol H2的质量相等,与 g SO2含有的氧原子数相等。
(2)含0.4 mol Cl-的氯化镁是 mol,质量是 g,它跟 g氯化钠含有相同数目的Cl-。
(3)4 mol Na2CO3与 mol Na2SO4所含氧原子数相等。
(4)8 g甲烷(CH4)是 mol,约含 个甲烷分子, g碳元素, mol氢原子。
(5)相同质量的SO2和SO3的物质的量之比为 ,所含氧原子的物质的量之比为 ,若欲使SO2和SO3中氧元素的质量相等,则SO2和SO3的质量之比为 。
(6)在一密闭容器中充入a mol NO和b mol O2,可发生如下反应:2NO+O2===2NO2,充分反应后容器中氮原子和氧原子的个数之比为 。
答案 (1)22 64 (2)0.2 19 23.4 (3)3 (4)0.5 3.01×1023 6 2 (5)5∶4 5∶6 6∶5 (6)a∶(a+2b)