第三节 物质的量
第1课时 物质的量 摩尔质量
[学习目标] 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。 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。
任务一 物质的量的单位——摩尔
1.物质的量
(1)物质的量: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
如1 mol H指1 mol氢原子,1 mol H2(氢气)指1 mol氢分子,不能说1 mol氢,指代不明确。
2.阿伏加德罗常数(NA)
3.物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数之间的关系
(1)n=。
(2)微粒的物质的量之比等于对应微粒的粒子数目之比:n1∶n2=N1∶N2。
[交流研讨] (1)通过下图可进一步认识水的组成,并理解物质的量与微粒数目的关系。
提示:1.204×1024 6.02×1023 2 mol 1 mol
(2)运用物质的量与微粒数目的关系,分析下列问题。
①0.3 mol H2O中含 mol原子,含 个电子。
②若测得某Na2SO4溶液中含有0.5 mol SO,则溶液中含有 mol Na+。
③1 mol Na2SO4中含有Na+的数目是 ,
与其含有相同Na+数目的NaCl的物质的量为 。
提示:①0.9 1.806×1024 ②1 ③1.204×1024 2 mol
1.正误判断,错误的说明原因。
(1)物质的量描述的对象是分子、原子等微观粒子: 。
(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:
。
答案: (1)正确 (2)正确
(3)错误。物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一,摩尔是物质的量的单位
(4)错误。阿伏加德罗常数通常用6.02×1023mol-1表示,其单位为mol-1
2.指出下列表述中的错误。
(1)0.5 mol H2O中含有1 mol H+: 。
(2)1 mol 氧: 。
(3)0.5 mol氢元素: 。
答案:(1)0.5 mol H2O中含1 mol氢原子
(2)没有指明氧原子或氧分子,正确应为1 mol O或1 mol O2
(3)元素不属于微粒,不能用“摩尔”表示
3.(1) 个 CO2含有0.5 mol氧原子。
(2) mol NH3与0.3 mol H2O中所含H原子一样多。
答案:(1)1.505×1023 (2)0.2
任务二 摩尔质量
1.摩尔质量
2.物质的量(n)、质量(m)和摩尔质量(M)之间的关系
(1)n=。
(2)同一物质,物质的量之比等于质量之比:n1∶n2=m1∶m2。
[交流研讨] (1)探究摩尔质量与相对原子(分子)质量之间的区别与联系。
提示:①摩尔质量与1 mol粒子的质量含义不同,但有一定的联系。例如,H2O的摩尔质量为18 g·mol-1,1 mol H2O的质量是18 g。
②当摩尔质量的单位取“g·mol-1”时,其数值与相对原子质量或相对分子质量相等,但物理意义、单位都不同,在计算或使用时要注意区分。例如,Mr(H2O)=18,M(H2O)=18 g·mol-1。
(2)结合下列问题,总结摩尔质量的计算方法。
①已知氨气的相对分子质量为17,则氨气的摩尔质量为 。
②1.28 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已知一个铁原子的质量为b g,则铁的摩尔质量为 。
④NA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:①17 g·mol-1
②64 g·mol-1
bNA g·mol-1
g·mol-1
计算摩尔质量的三种方法
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。
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。
(1)9 g H2O的物质的量为 ,含有的氢原子数为 。
(2)3.01×1023个H2SO4分子的物质的量为 ,
质量为 。
(3)0.5 mol H2SO4分子中N(H)= ,N(O)= 。
(4)Fe的摩尔质量为56 g·mol-1,则1个Fe原子质量为 (列式)。
答案:(1)0.5 mol 6.02×1023
(2)0.5 mol 49 g
(3) 6.02×1023 1.204×1024
(4) g(或 g)
1.(2023·郑州管城区高一检测)摩尔起源于希腊文mole,原意为“堆量”,是在1971年10月,由41个国家参加的第14届国际计量大会上决定增加的国际单位制(SI)的第七个基本单位。下列关于“摩尔”的理解正确的是 ( )
A.摩尔是国际科学界建议采用的一种物理量
B.摩尔是物质的量的单位,简称摩,符号为mol
C.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
D.1 mol氧含6.02×1023个O2
答案:B
解析:摩尔只是物质的量这一物理量的单位,不是一种物理量,A错误;含6.02×1023个粒子的集合体不一定计量为1摩尔,如含6.02×1023个氧原子的O2的物质的量是0.5 mol,C错误;1 mol氧含义不明确,应说1 mol O2含6.02×1023个氧分子,D错误。
2.碳中和指控制一段时间内温室气体排放总量,实现CO2“零排放”。CO2的摩尔质量为( )
A.12 B.44 g·mol-1
C.12 g·mol-1 D.44
答案:B
3.下列叙述正确的是( )
A.1 mol O的质量是32 g·mol-1
B.OH-的摩尔质量是17 g
C.1 mol H2O的质量是18 g·mol-1
D.CO2的摩尔质量是44 g·mol-1
答案:D
解析:摩尔质量的单位是g/mol,质量单位是g,故A、B、C项错误,D项正确。
4.(2023·山东济阳高一段考)已知硫酸中含有3.01×1023个氧原子,硫酸的物质的量是( )
A.0.500 mol B.1.00 mol
C.0.250 mol D.0.125 mol
答案:D
解析:氧原子的物质的量n===0.5 mol,硫酸的物质的量=0.5 mol÷4=0.125 mol。
5.已知0.4 mol CO和CO2的混合气体共14.4 g,则
(1)混合气体的平均摩尔质量为 ;
(2)CO的质量为 。
答案:(1)36 g·mol-1 (2)5.6 g
解析:(1)混合气体的平均摩尔质量为=36 g·mol-1;(2)设混合气体中CO的物质的量为x mol,CO2的物质的量为y mol,则28 g·mol-1×x mol+44 g·mol-1×y mol=14.4 g,x mol+y mol=0.4 mol,解得x=0.2,y=0.2,则m(CO)=0.2 mol×28 g·mol-1=5.6 g。
课时测评17 物质的量 摩尔质量
(本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订!)
题点一 物质的量及其单位
1.(2023·福建安溪高一检测)下列叙述中不正确的是( )
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。
2.(2023·广东新丰高一段考)下列有关阿伏加德罗常数(NA)的说法不正确的是( )
A.0.012 kg 12C所含有的碳原子数为NA个
B.NA的近似值为6.02×1023 mol-1
C.1 mol H2O含有的水分子数目为NA个
D.NA个Cl2的质量为35.5 g
答案:D
解析:NA个Cl2即物质的量为1 mol,而Cl2的摩尔质量为71 g/mol,故NA个Cl2的质量是71 g。
3.(2023·浙江宁海一中段考)相同物质的量的SO2和SO3,下列说法正确的是( )
A.硫元素的质量比为5∶4
B.分子数之比为1∶1
C.原子总数之比为4∶3
D.质量之比为1∶1
答案:B
解析:由n(SO2)=n(SO3),得N(SO2)∶N(SO3)=1∶1;A项,应为1∶1;C项,应为3∶4;D项,m(SO2)∶m(SO3)=M(SO2)∶M(SO3)=64∶80=4∶5。
题点二 摩尔质量
4.下列说法中正确的是( )
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;铁原子的摩尔质量是以g·mol-1为单位,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。
5.下雪时,常用融雪剂清理路面。醋酸钾(CH3COOK)是常用的融雪剂,但对道路、混凝土构件、桥梁设施等有害,对植物生长也有影响,目前正在研究环保高效的融雪剂。下列关于CH3COOK的叙述正确的是( )
A.CH3COOK的相对分子质量为98 g·mol-1
B.CH3COOK的摩尔质量为98 g
C.1 mol CH3COOK含有1.806×1024个H原子
D.1 mol CH3COOK含有2 mol氧
答案:C
解析:CH3COOK的相对分子质量为98,故A错误;摩尔质量的单位为g·mol-1,在数值上等于该物质的相对分子质量,故B错误;CH3COOK中含3个H原子,故1 mol CH3COOK含有3 mol H原子,即1.806×1024个H原子,故C正确;指代不明,没指明是氧原子还是氧气分子,故D错误。
题点三 与=n=有关的综合计算
6.25 g胆矾(CuSO4·5H2O)固体的物质的量为( )
A.0.16 mol B.0.05 mol
C.0.08 mol D.0.10 mol
答案:D
解析:25 g胆矾(CuSO4·5H2O)固体的物质的量n===0.10 mol,故D符合题意。
7.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,故答案为D。
8.1 g 氮气含a个分子,则阿伏加德罗常数可表示为( )
A. mol-1 B.a mol-1
C.28a mol-1 D. mol-1
答案:C
解析:1 g N2含a个分子,则×NA=a,解得NA=28a mol-1。
9.(2023·浙江嵊州一中段考)下列数量的各物质中,含分子个数最多的是( )
A.1 mol HCl B.3.01×1023个氧分子
C.22 g CO2 D.0.5 g H2
答案:A
解析:A.1 mol HCl含NA个分子;B.含3.01×1023个氧分子的物质的量为0.5 mol,氧分子数为0.5NA;C.22 g CO2的物质的量为=0.5 mol,分子数为0.5NA;D.0.5 g H2的物质的量为=0.25 mol,分子数为0.25NA。所以含分子数最多的是1 mol HCl。
10.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中Na+数约为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,0.1 mol Mg变成镁离子时失去的电子数目为0.2NA,A错误;在1 mol Na2SO4中Na+数约为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。
11.(2023·山东高密高一检测)(1)等质量的CO和CO2,物质的量之比为 ;氧原子个数之比为 。
(2)1.5 mol H2SO4的质量是 g,其中含有 mol 氢原子,含有 g氧原子。
(3)9.03×1023个氨分子含 mol NH3, mol氢原子。
答案:(1)11∶7 11∶14
(2)147 3 96
(3)1.5 4.5
解析:(1)由公式n=可知,质量相等时,物质的量与摩尔质量成反比,故等质量的CO和CO2,物质的量之比为44∶28=11∶7,氧原子个数比为(11×1)∶(7×2)=11∶14。(2)硫酸的摩尔质量为98 g·mol-1,所以1.5 mol H2SO4的质量是147 g,含有3 mol 氢原子,含有6 mol的氧原子,即96 g氧原子。(3)根据n=,可知9.03×1023个氨分子含1.5 mol NH3,所以含4.5 mol氢原子。
12.在一定条件下,有下列物质:①8 g CH4 ②6.02×1023个HCl分子 ③2 mol O2。按由小到大的顺序填写下列空白(填序号):
(1)摩尔质量: 。
(2)物质的量: 。
(3)分子数: 。
(4)原子总数: 。
(5)质量: 。
答案:(1)①③② (2)①②③ (3)①②③
(4)②①③ (5)①②③
解析:(1)CH4、HCl、O2的摩尔质量分别是16 g·mol-1、36.5 g·mol-1、32 g·mol-1,故摩尔质量由小到大的顺序是①③②。(2)8 g CH4的物质的量:n(CH4)===0.5 mol,6.02×1023个HCl分子的物质的量:n(HCl)===1 mol,故物质的量由小到大的顺序是①②③。(3)分子数目与物质的量成正比,故顺序同(2)。(4)结合(2)可知,①中原子的物质的量:0.5 mol×5=2.5 mol,②中原子的物质的量:1 mol×2=2 mol,③中原子的物质的量:2 mol×2=4 mol,故原子数目由小到大的顺序是②①③。(5)结合(2)可知,1 mol HCl的质量是36.5 g,2 mol O2的质量是64 g,故质量由小到大的顺序是①②③。
13.已知12.4 g Na2R中含有Na+0.4 mol。
(1)Na2R的摩尔质量为 。
(2)R的相对原子质量为 。
(3)若Na2R中含R的质量为1.6 g,则Na2R的物质的量为 。
答案:(1)62 g·mol-1 (2)16 (3)0.1 mol
解析:(1)Na2R的物质的量为0.2 mol,其摩尔质量为12.4 g÷0.2 mol=62 g·mol-1。(2)R的摩尔质量为62 g·mol-1-2×23 g·mol-1=16 g·mol-1。(3)1.6 g R的物质的量n(R)=1.6 g÷
16 g·mol-1=0.1 mol,n(Na2R)=n(R)=0.1 mol。
14.下图是已破损的维生素C(简写作VC)说明书部分信息。已知维生素C由碳、氢、氧三种元素组成。回答下列问题:
(1)VC的化学式为 ,摩尔质量为 。
(2)VC中碳、氢元素的质量比为 ,0.1 mol VC中含氧原子数为 。
(3)某同学妈妈每天按上述用法与用量服用该VC片剂,该同学建议妈妈食用西红柿来代替VC片,若100 g西红柿含30 mg VC,则该同学妈妈每天需食用西红柿 g才可达到服用上述VC片的效果。
答案: (1)C6H8O6 176 g·mol-1 (2)9∶1 0.6NA (3)200
解析:(1)由图示可知:VC的相对分子质量为176,每个VC分子中含有6个碳原子、8个氢原子,含有氧原子的个数为=6,则VC的化学式为C6H8O6,摩尔质量为176 g·mol-1。(2)VC中碳、氢元素的质量比为(12×6)∶(1×8)=9∶1;0.1 mol VC中含氧原子数为0.6NA。(3)若100 g西红柿含30 mg VC,则每天需食用西红柿×100 g=200 g才可达到服用上述VC片的效果。
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