化学第3节 化学中常用的物理量——物质的量学案

物质的量　摩尔质量

一、物质的量

1．物质的量

(1)概念：用0.012 kg12C所含的原子数目作为标准来衡量其他微粒集体所含微粒数多少的物理量，用符号n表示。

(2)应用范围：微观粒子，如分子、原子、离子、质子、中子、电子等或一些特定组合。

(3)意义：把物质的宏观量和微观粒子的数量联系起来。

(4)单位：摩尔，符号mol。

2．阿伏加德罗常数

3．计算公式

物质的量(n)、粒子数(N)、阿伏加德罗常数(NA)之间的关系是n＝或者N＝n·NA。

　古时候有一个勇敢的小伙子想娶国王的女儿——美丽的公主，国王出题刁难，其中的一个问题是：10 kg大米是多少粒？小伙子很快就想到了解决这个问题的办法，顺利娶到了公主。

(1)如果你是这个小伙子，你会想出什么好的办法吗？

[提示]　可以先数出1 g大米的数量，然后再转换成10 kg大米是多少粒。

(2)借助这个办法，化学上引入了“物质的量”的概念，将宏观物质与微观物质联系了起来，例如，我们知道了1 mol H2O含有的分子数为NA，你能知道2 mol水含有的分子数吗？

[提示]　N＝n·NA＝2NA。

二、摩尔质量

1．概念：单位物质的量的物质所具有的质量。

2．符号：M。

3．单位：g·mol－1或kg·mol－1。

4．数值：当以g·mol－1为单位时，在数值上与该粒子的相对原子质量或相对分子质量相等。

5．物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的摩尔质量(M)之间的关系：n＝或者m＝n·M。

　2020年，全球很多国家都出现了新型冠状病毒肺炎疫情。疫情期间，次氯酸钠(NaClO)是常用的消毒剂。

1 mol NaClO的质量为________g。

[提示]　74.5

一双筷子　　 一盒别针 　一打铅笔 　一箱啤酒

以固定数目的集合体作为一个整体，其他任意量的物质均为描述这个集合体的倍数，如两盒别针；同理，将一定数目的微观粒子作为一个集合体，以这个集合体作为基准，然后将任意量的物质所含微粒数目均表示为这个集合体的若干倍，显然要方便得多。

[问题1]　化学上描述一定数目粒子集合体的物理量是什么？其单位是什么？

[提示]　化学上描述一定数目粒子集合体的物理量是物质的量。物质的量的单位是摩尔。

[问题2]　1 mol小麦和1 mol氧的说法正确吗？为什么？

[提示]　上述说法均不正确，物质的量只适用于微观粒子，不能用来说明宏观物质，故1 mol小麦的说法不正确；用摩尔时必须指明微粒的种类，1 mol氧既可表示氧原子、氧分子还能表示氧离子，这里的氧指代不明确，所以1 mol氧说法不正确。

[问题3]　0.5 mol CO2中含CO2分子数与原子数各为多少？

[提示]　分子数：0.5 mol×6.02×1023 mol－1＝3.01×1023；原子总数：3.01×1023×3＝9.03×1023。

[问题4]　如何理解阿伏加德罗常数(NA)与6.02×1023 mol－1之间的关系？

[提示]　NA近似为6.02×1023 mol－1。

[问题5]　1 mol H2O的质量、相对分子质量、摩尔质量分别是多少？

[提示]　18 g；18；18 g·mol－1。

1．使用“物质的量”时易犯的两个错误

(1)错误一：用物质的量描述宏观物质。

(2)错误二：描述的对象不明确。如1 mol氮的表示方法错误，应指明对象：1 mol N2表示1 mol氮分子，1 mol N表示1 mol氮原子。

(3)错误三：换算错误。如1 mol CH4中含4 mol H，而不是1 mol H。

2．NA与6.02×1023的区别和联系

(1)联系：NA与6.02×1023均可表示1 mol粒子的个数。

(2)区别：NA≈6.02×1023 mol－1，有单位；而6.02×1023，是一个数值，无单位。

3．摩尔质量的认识误区

(1)将摩尔质量与质量的单位混淆。

(2)误认为摩尔质量与相对原子质量或相对分子质量完全等同。

1摩尔不是基本物理量，而是物质的量这一物理量的单位。

21 mol任何物质均含有阿伏加德罗常数个微粒，不一定是原子。

1．下列说法中错误的是(　　)

A．0.3 mol H2SO4   B．1 mol H2O

C．0.5 mol硫   D．3 mol氢原子

C　[物质的量是含有一定数目粒子的集合体，物质的量只能表示微观粒子不能表示宏观物质，微观粒子包括分子、离子、原子、质子、中子、电子等。H2SO4、H2O均是分子，为微观粒子，可用物质的量表示，故A、B正确；硫是分子、宏观物质、还是原子？叙述不明确，故C错误；氢原子为微观粒子，可用物质的量表示，故D正确。]

2．下列说法中正确的是(　　)

A．1 mol任何物质都含有6.02×1023个原子

B．阿伏加德罗常数就是1 mol粒子的粒子数

C．摩尔是一个基本的物理量

D．1 mol水中含有2 mol氢和1 mol氧

B　[  构成物质的微观粒子有原子、分子、离子等，1 mol物质不一定含有6.02×1023个原子，A错误；摩尔是物质的量的单位，不是物理量，C错误；摩尔只能用来表示微观粒子，则1 mol水中含有2 mol氢原子和1 mol氧原子，不能说2 mol氢和1 mol氧，D错误。]

3．下列说法正确的是(　　)

A．1 mol H＋的质量是1 g

B．NaCl的摩尔质量是58.5 g

C．1 mol H2SO4的质量是98 g·mol－1

D．1 mol Na＋的质量是11 g

A　[质量的单位是g，摩尔质量的单位是g·mol－1，故B、C错误；Na＋的相对原子质量是23，故1 mol Na＋的质量为23 g，D错误。]

[问题1]　9.03×1023个CO2分子的物质的量、物质的质量分别是多少？

[提示]　n＝＝＝1.5 mol，

m＝n·M＝1.5 mol×44 g·mol－1＝66 g。

[问题2]　9 g水的物质的量、所含分子数目分别是多少？

[提示]　n＝＝＝0.5 mol，

N＝n·NA＝0.5 mol×6.02×1023 mol－1＝3.01×1023。

三个计算关系式

1．n＝

(1)在M、n和m中，已知任意两项可求第三项。

(2)由M可求相对原子(分子)质量。

2．n＝

(1)在n、N和NA中，已知任意两项可求第三项。

(2)求n或N时概念性问题用NA，数字性问题用6.02×1023 mol－1。

(3)N与n成正比，即＝。

3．＝

(1)N、NA、m、M四个量中已知任意三项可求第四项。

(2)该关系式中，一般NA、M是已知的，m与N可互求。

物理量之间的换算需要注意的地方

(1)要明确各物理量与物质的量的关系。

(2)找出联系各物理量的公式，注意单位的换算。

(3)注意公式应用的条件，物质的组成等。

【例题】　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

D　[n(X)＝＝0.25 mol，则M(X)＝＝32 g·mol－1。]

【变式旁通】　(1)若a个X气体分子的质量为m g，则一个X气体分子的质量是多少？

(2)若一个X气体分子的质量为a g，阿伏加德罗常数的值为NA，则X气体的摩尔质量为多少？

[提示]　(1)g　(2)aNA g·mol－1

1．下列物质的物质的量最大的是(　　)

A．2 g H2

B．11 g CO2

C．8 g O2

D．3.01×1023个H2O

A　[n(H2)＝＝1 mol，n(CO2)＝＝0.25 mol，n(O2)＝＝0.25 mol，n(H2O)＝＝0.5 mol。]

2．下列说法正确的是(　　)

A．16 g O2所含的分子数为6.02×1023个

B．0.5 mol H2SO4含有的原子数目为3.5NA

C．18 g H2O中质子的物质的量为1 mol

D．22 g物质A中含有的分子数为3.01×1023，则A的摩 尔质量为44 g

B　[16 g O2的物质的量为0.5 mol，其分子数为3.01×1023个，A错误；1 mol H2SO4中含7 mol原子，故0.5 mol H2SO4含有的原子数目为3.5NA，B正确；n(H2O)＝1 mol，其质子的物质的量为10 mol，C错误；n(A)＝＝0.5 mol，M＝＝＝44 g·mol－1，其单位不是“g”，D项错误。]

1．下列叙述错误的是(　　)

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个粒子

③6.02×1023就是阿伏加德罗常数

④1 mol氢原子就是1个氢原子

⑤1 mol CO2中含有1 mol碳和2 mol氧

A．①②③　 B．②③④  C．②③④⑤  D．全部

D　[①物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一，摩尔只是物质的量的单位，错误；②构成物质的微粒可以是分子、原子或离子，不能确定该物质是由哪种微粒构成的，错误；③阿伏加德罗常数的单位是mol－1，错误；④1 mol氢原子含有6.02×1023个氢原子，错误；⑤“1 mol碳和2 mol氧”指代不明确，应该写成1 mol C和2 mol O，错误。]

2．在0.5 mol Na2SO4中含有Na＋的数目约为(　　)

A．3.01×1023  B．6.02×1023    C．0.5  D．1

B　[0.5 mol Na2SO4中含有Na＋1 mol，即6.02×1023个。]

3．下列叙述正确的是(　　)

A．1 mol NaCl的质量为58.5 g·mol－1

B．C2H5OH的摩尔质量为46 g

C．3.01×1023个SO2分子的质量为32 g

D．摩尔是国际单位制中的一个基本物理量

C　[A项，NaCl的摩尔质量是58.5 g·mol－1，1 mol NaCl的质量为58.5 g，错误；B项，C2H5OH的摩尔质量为46 g·mol－1，错误；C项，3.01×1023个SO2的物质的量为n＝＝ mol＝0.5 mol，质量为m＝n·M＝0.5 mol×64 g·mol－1＝32 g，正确；D项，物质的量是国际单位制中的一个基本物理量，摩尔是物质的量的单位，错误。]

4．a mol H2SO4中含有b个氧原子，则阿伏加德罗常数表示为(　　)

A． mol－1  B． mol－1    C． mol－1  D． mol－1

D　[1个硫酸分子中含有4个氧原子，a mol H2SO4中含氧原子4a mol，可得4a mol·NA＝b，NA＝ mol－1。]

5．根据所学知识填空。

(1)1 mol O含有________个O。

(2)1.5 mol H2O含有________个H2O。

(3)1 mol电子含有________个电子。

(4)6.02×1023个12C的物质的量为________mol。

(5)6.02×1023个CO2中含有O的物质的量为___________mol。

(6)6.02×1024个OH－的物质的量为________mol。

[答案]　(1)6.02×1023　(2)9.03×1023　(3)6.02×1023　(4)1　(5)2　(6)10