新教材2023年高中化学第1章认识化学科学第3节化学中常用的物理量__物质的量第1课时物质的量摩尔质量导学案鲁科版必修第一册

第3节　化学中常用的物理量——物质的量

第1课时　物质的量　摩尔质量

物质的量及其单位——摩尔

1．物质的量：是把物质的质量、体积等宏观量与原子、分子或离子等微观粒子的数量联系起来的物理量，符号为n；单位为摩尔，简称摩，符号为mol,1 mol包含约6.02×1023个基本单元(原子、分子或离子等微观粒子或它们的组合)。

2．阿伏加德罗常数：0.012 kg 12C所含的碳原子数为阿伏加德罗常数的数值，符号为NA，通常用6.02×1023_mol－1表示。

3．物质的量(n)、微粒数(N)、阿伏加德罗常数(NA)之间的关系：n＝或N＝n×NA或NA＝。

摩尔质量

1．摩尔质量：单位物质的量的物质所具有的质量。符号为M，单位为g·mol－1或kg·mol－1。

2．数值：任何物质的摩尔质量，以“g·mol－1”为单位时，在数值上都等于它的相对原子质量或相对分子质量。

3．物质的量(n)、摩尔质量(M)、物质的质量(m)之间的关系：n＝或m＝n×M或M＝。

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)物质的量可以理解为物质的微粒数目。(　　)

(2)摩尔是国际单位制中七个基本物理量之一。(　　)

(3)1 mol任何物质都含有约6.02×1023个分子。(　　)

(4)氧气的摩尔质量为32 g。(　　)

(5)阿伏加德罗常数可近似地表示为6.02×1023。(　　)

答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×

解析　(1)物质的量是用“微粒的集体”表示物质多少的物理量。

(2)摩尔是物质的量的单位。

(3)1 mol任何物质可能含有6.02×1023个原子或离子。

(4)氧气的摩尔质量是32 g·mol－1。

(5)阿伏加德罗常数可近似地表示为6.02×1023 mol－1。

2．下列关于物质的量的理解不正确的是(　　)

A．物质的量能表示物质所含微粒的多少

B．物质的量是国际单位制中基本物理量之一

C．物质的量是物质的质量

D．物质的量的符号为n

答案　C

解析　“物质的量”是一个不能拆分的化学名称，不是物质的质量，C错误。

3．已知下列有关不同物质的物质的量的表示方法：①1 mol氧气　②1.5 mol碳原子　③3 mol SO　④10 mol大米　⑤4 mol e－　⑥2 mol O2

上述说法中正确的是(　　)

A．①②③④⑤⑥  B．①②③⑤⑥

C．②③④⑤⑥  D．③④⑤⑥

答案　B

解析　在使用物质的量表示物质时，只能用物质的量表示微观粒子，不能用来表示宏观物质，④错误。综上分析，B正确。

4．下列关于摩尔质量的说法正确的是(　　)

A．水的摩尔质量是18 g

B．2 mol水的摩尔质量是1 mol水的摩尔质量的2倍

C．任何物质的摩尔质量都等于它的相对原子质量或相对分子质量

D．水的摩尔质量是氢气的摩尔质量的9倍

答案　D

解析　水的摩尔质量是18 g·mol－1，故A错误；摩尔质量是指单位物质的量的物质所具有的质量，对指定物质来说，其摩尔质量是恒定的，故B错误；任何物质的摩尔质量以g/mol为单位时，在数值上等于它的相对原子质量或相对分子质量，故C错误；水的摩尔质量为18 g/mol，H2的摩尔质量为2 g/mol，故D正确。

探究一　物质的量、阿伏加德罗常数及微粒数目的关系

已知：一个12C的质量为1.993×10－26 kg，则0.012 kg 12C中所含原子的数目是多少？

提示：0.012 kg 12C中含的12C的数目为：≈6.02×1023。

1．“物质的量”是一个专用名词，不能分开“读”和“理解”，它是为了方便“记忆、计量和书写”规定的，它仅适用于微观粒子(分子、原子、离子、质子、中子、电子等)不适用于宏观物质；使用方式为“数值＋mol＋化学式”，如：1 mol H2O,3 mol NaCl,2.1 mol O，但不能写成3 mol氢或2 mol大米粒。

2．摩尔是“物质的量”的单位，不是“物理量”。

3．阿伏加德罗常数是有单位的：NA近似为6.02×1023 mol－1。

1．下列说法正确的是(　　)

A．摩尔是国际单位制中的一个基本物理量

B．1摩尔氢

C．每摩尔物质含有阿伏加德罗常数个基本微粒

D．物质的量是计算物质质量的物理量

答案　C

解析　A项，摩尔是一个单位；B项，指代不明确，错误；D项，物质的量是计算微粒数的物理量。

2．a mol H2SO4中含有b个氧原子，则阿伏加德罗常数可以表示为(　　)

A． mol－1  B． mol－1

C． mol－1  D． mol－1

答案　D

解析　a mol H2SO4中含有4a mol氧原子，即NA·4a mol＝b，所以NA＝ mol－1。

探究二　物质的质量、摩尔质量与物质的量间的关系

　1 mol不同物质的质量见下表：

1 mol物质的质量在数值上有什么特点？物质的摩尔质量在数值上有什么特点？

提示：分析表中提供的数据可以看出

①1 mol任何物质的质量，以g为单位时，在数值上都等于它的相对原子质量或相对分子质量。

②各物质的摩尔质量，以 g·mol－1为单位时，在数值上都等于它们的相对分子质量或相对原子质量。

　1 mol物质的质量、物质的摩尔质量与相对原子质量(或相对分子质量)的关系

1．通过关系式：n＝＝，可以把物质宏观的可称量的质量与微观的微粒数目联系起来，即N＝NA。

2．M＝原子(或分子)的质量×NA。

3．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是(　　)

A．1 mol CH4的质量为16 g·mol－1

B．H2O的摩尔质量为18 g

C．44 g CO2中所含原子数为NA

D．9.8 g H2SO4中含0.1NA个H2SO4分子

答案　D

解析　1 mol CH4的质量m(CH4)＝n×M＝1 mol×16 g·mol－1＝16 g，A错误；H2O的摩尔质量为18 g·mol－1，B错误；44 g CO2中所含原子数为3NA，C错误；n(H2SO4)＝＝＝0.1 mol，N(H2SO4)＝n(H2SO4)×NA＝0.1NA，D正确。

4．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　＝0.25 mol，则M＝＝32 g·mol－1，D正确。

物理量之间的换算

(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。

m nN

1．下列对“摩尔(mol)”的描述不正确的是(　　)

A．摩尔是一个单位，用于计量物质所含微观粒子的多少

B．摩尔既能用来计量纯净物，又能用来计量混合物

C．可以说“1 mol H2”但不能说“1 mol氢”

D．摩尔是物质的微粒个数

答案　D

解析　摩尔是物质的量的单位，用于计量物质所含微观粒子的多少，A正确；摩尔既能用来计量纯净物，如1 mol氧气，又能用来计量混合物，如1 mol氯气和氮气的混合物，B正确；“1 mol氢”没有指出具体的微粒是什么，所以这种说法不对，而“1 mol H2”指的是1 mol H2分子，指明了具体微粒，C正确；摩尔是物质的量的单位，不是指物质的微粒个数，D错误。

2．下列叙述错误的是(　　)

A．1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子

B．1 mol Ne中含有6.02×1024个电子

C．1 mol H2O中含有2 mol H和1 mol O

D．1 mol H2O中含有3 mol原子

答案　A

解析　物质并不都是由分子构成的，有些物质是由离子或原子构成的，A错误；1个氖原子核外有10个电子，则1 mol Ne含有10×6.02×1023个电子，B正确；1 mol H2O中含有2 mol氢原子和1 mol氧原子，共含有3 mol原子，C、D正确。

3．1 mol SO2和1 mol SO3具有相同的(　　)

①分子数　②原子数　③S原子数　④O原子数

A．①②  B．①③

C．①④  D．②④

答案　B

解析　1 mol SO2和1 mol SO3所含分子数相等，1 mol SO2中含有1 mol S原子和2 mol O原子，共3 mol原子；1 mol SO3中含有1 mol S原子和3 mol O原子，共4 mol原子。

4．下列说法正确的是(　　)

A．摩尔质量就等于物质的相对分子质量或相对原子质量

B．摩尔质量就是物质相对分子质量的6.02×1023倍

C．HNO3的摩尔质量是63 g

D．硫酸和磷酸(H3PO4)的摩尔质量相等，都是98 g·mol－1

答案　D

解析　摩尔质量的单位是g·mol－1，相对分子质量或相对原子质量单位为1，摩尔质量(单位为g·mol－1时)在数值上等于相对分子质量或相对原子质量，A、B错误；HNO3的摩尔质量为63 g·mol－1，C错误。

5．(1)0.5 mol Al含有________个铝原子，质量是________g；2.107×1024个铝原子是________mol Al，质量为________g。

(2)0.2 mol SO2气体中含有的分子数为________，含有的原子数为________，其质量为________g。

(3)6.8 g NH3的物质的量为________mol，含H原子的物质的量为________mol；含质子的物质的量为________mol。

(4)4.8 g O3和0.2 mol CH4，质量之比是________，物质的量之比是________。相同质量的O2和SO2，所含分子的数目之比为________，所含O原子的物质的量之比为________。

答案　(1)3.01×1023　13.5　3.5　94.5

(2)1.204×1023　3.612×1023　12.8

(3)0.4　1.2　4

(4)3∶2　1∶2　2∶1　2∶1

解析　(1)0.5 mol Al中铝原子数为0.5 mol×6.02×1023 mol－1＝3.01×1023，m(Al)＝0.5 mol×27 g·mol－1＝13.5 g。n＝＝3.5 mol，m＝3.5 mol×27 g·mol－1＝94.5 g。

(2)0.2 mol SO2中N(SO2)＝0.2 mol×6.02×1023 mol－1＝1.204×1023，原子数为1.204×1023×3＝3.612×1023，m(SO2)＝0.2 mol×64 g·mol－1＝12.8 g。

(3)6.8 g NH3的物质的量为6.8 g÷17 g·mol－1＝0.4 mol,1分子氨气含有3个H原子、10个质子，则0.4 mol NH3中含H原子的物质的量为1.2 mol，含质子的物质的量为4 mol。

(4)4.8 g O3和0.2 mol CH4的质量之比是4.8 g∶(0.2 mol×16 g·mol－1)＝3∶2，物质的量之比为∶0.2 mol＝1∶2；相同质量的O2和SO2，所含分子的数目之比是相应的物质的量之比，即为∶＝2∶1，所含O原子的物质的量之比为2∶1。

课时作业

一、选择题(本题共8小题，每小题只有1个选项符合题意)

1．下列叙述不正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值)(　　)

A．阿伏加德罗常数是指1 mol物质中所含有的原子数

B．微粒的数目与物质的量成正比

C．国际上规定0.012 kg 12C中所含碳原子数为阿伏加德罗常数的值

D．1 mol O2中的分子数为NA，而原子数为2NA

答案　A

解析　A项，阿伏加德罗常数是指1 mol物质中含有的粒子数。B项，微粒数目与物质的量成正比。C项，0.012 kg 12C中约含6.02×1023个碳原子，其数值与阿伏加德罗常数的数值相等。D项，每个O2分子由2个氧原子构成，1 mol O2中含2 mol氧原子。

2．下列说法正确的是(　　)

A．物质的量就是物质的质量

B．1 mol氢中含有2 mol氢原子和2 mol电子

C．1 mol H2O的质量等于NA个H2O分子质量的总和(NA表示阿伏加德罗常数的值)

D．摩尔表示物质的量的数量单位

答案　C

解析　物质的量是一个基本物理量，表示含有一定数目粒子的集合体，不表示物质的质量，A不正确；“物质的量”仅适用于微观粒子，用“物质的量”来表示物质时，必须指明微粒的种类，1 mol氢可能是指1 mol氢气分子、1 mol氢原子，也可能是1 mol 氢离子等，指代不明确，B不正确；1 mol H2O中含NA个H2O分子，故1 mol H2O的质量等于NA个H2O分子质量的总和，C正确；摩尔是物质的量的单位，不是数量单位，D不正确。

3．下列说法正确的是(　　)

A．1 mol氯含有6.02×1023个微粒

B．阿伏加德罗常数数值约等于6.02×1023

C．钠的摩尔质量等于它的相对原子质量

D．H2O的摩尔质量是18 g

答案　B

解析　A错在使用摩尔时没有指明微粒的名称；C错在把摩尔质量与相对原子质量混同，应为钠的摩尔质量以g·mol－1为单位时在数值上等于它的相对原子质量；D错在摩尔质量的单位，H2O的摩尔质量应为18 g·mol－1。

4．下列说法正确的是(　　)

A．HNO3的摩尔质量为63

B．摩尔是物质的量的单位

C．1 mol任何物质都含有6.02×1023个原子

D．64 g SO2中含有1 mol O2

答案　B

解析　HNO3的摩尔质量为63 g·mol－1，A错误；摩尔是物质的量的单位，B正确；1 mol物质所含的原子数可能不同，C错误；64 g SO2中含有2 mol O原子，不含O2，D错误。

5．下列说法中正确的是(　　)

A．物质的量是国际单位制中的七个基本物理量之一

B．0.5 mol H2O中含有的原子总数为0.5NA

C．64 g氧相当于2 mol氧

D．阿伏加德罗常数约为6.02×1023

答案　A

解析　B项，0.5 mol H2O中含有的原子总数为1.5NA；C项，使用物质的量或摩尔时必须指明确定的粒子，“2 mol氧”这种说法中的氧未指明是氧原子、氧分子还是氧离子；D项，阿伏加德罗常数有单位，约为6.02×1023 mol－1。

6．下列各物质所含原子个数由多到少的排列顺序为(　　)

①0.5 mol NH3　②4 g氦气　③4 ℃时9 mL水　④0.2 mol H3PO4

A．①④③②  B．④③②①

C．②③④①  D．①④②③

答案　A

解析　①一个NH3分子中含有4个原子，0.5 mol NH3中含有原子的物质的量为0.5 mol×4＝2 mol；②4 g氦气的物质的量为＝1 mol，氦气是单原子分子，故4 g氦气中所含氦原子的物质的量为1 mol；③4 ℃时9 mL水的质量为9 mL×1 g/mL＝9 g，其物质的量为＝0.5 mol，一个H2O分子中含有3个原子，故4 ℃时9 mL水中含有原子的物质的量为0.5 mol×3＝1.5 mol；④一个H3PO4分子中含有8个原子，故0.2 mol H3PO4中含有原子的物质的量为0.2 mol×8＝1.6 mol。故所含原子数目由多到少的排列顺序为①④③②，A正确。

7．下列有关NA(阿伏加德罗常数的值)的说法错误的是(　　)

A．0.012 kg 12C含有的12C原子数是NA

B．0.5 mol H2O中含有的原子数约为6.02×1023

C．1 mol O2中含有的氧分子数为NA

D．含有NA个氧原子的H2SO4的物质的量是0.25 mol

答案　B

解析　0.5 mol H2O中含有1.5 mol原子，故含有的原子数约为9.03×1023，B错误。

8．若a g CO2中含b个分子，则阿伏加德罗常数的值为(　　)

A．  B．

C．  D．

答案　D

解析　×NA＝b，可得NA＝ mol－1。

二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)

9．下列叙述正确的是(　　)

A．一氧化碳的摩尔质量为28 g

B．0.5 mol OH－的质量为8.5 g

C．镁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

答案　B

解析　一氧化碳的摩尔质量为28 g·mol－1，A错误；OH－的摩尔质量为17 g·mol－1,0.5 mol OH－的质量为8.5 g，B正确；镁原子的摩尔质量以g·mol－1为单位时，在数值上等于它的相对原子质量，C错误；一个钠原子的质量等于 g，D错误。

10．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　)

A．28 g氮气含有的原子数为NA

B．4 g金属钙变成钙离子时失去的电子数为0.1NA

C．1 mol O2分子的质量等于1 mol氧原子的质量

D．24 g O2和24 g O3所含的氧原子数相等

答案　D

解析　A项，28 g氮气的物质的量为＝1 mol，即含有2NA个氮原子，错误；B项，4 g金属钙的物质的量为＝0.1 mol，则4 g金属钙变成钙离子时失去的电子数为0.2NA，错误；C项，1 mol O2分子的质量为32 g,1 mol氧原子的质量为16 g，错误。

11．对于相同质量的CO和CO2，下列关系正确的是(　　)

A．所含氧原子的个数之比为1∶2

B．所含碳元素的质量之比为7∶11

C．所含氧元素的质量之比为11∶14

D．所含原子的个数之比为22∶21

答案　CD

解析　设CO和CO2的质量均为m g，则二者的物质的量之比为∶＝11∶7。A项，所含氧原子数之比为(11×1)∶(7×2)＝11∶14。B项，所含碳元素的质量之比为11∶7。C项，所含氧元素的质量之比为(11×1)∶(7×2)＝11∶14。D项，所含原子个数比为×2∶×3＝22∶21。

12．科学家发现了某种元素的原子，其质量是a g,12C原子的质量是b g，NA表示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该原子的物质的量为 mol

C．w g该原子中含有NA个原子

D．该原子的相对原子质量为

答案　BD

解析　摩尔质量的单位为g·mol－1，A错误；该原子的摩尔质量为aNA g·mol－1，w g该原子的物质的量为 mol，B正确；由题意可知，该原子的质量为a g，故w g该原子的数目为，C错误；一个12C原子的质量为b g，该原子的相对原子质量为＝，D正确。

三、非选择题(本题共3小题)

13．根据国际单位制及物质的量回答下列问题：

(1)下列物质不能用摩尔作单位的是________。

A．NaCl  B．Na2CO3

C．NaOH  D．小米

(2)下列关于“物质的量”及其单位“摩尔”的理解中正确的是________。

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．物质的量既可以衡量微观粒子的数量，也可以衡量宏观物质

D．国际上规定，0.012 kg碳原子所含有的碳原子数目为1摩

(3)下列属于物理量的是________。

A．千克  B．物质的量

C．电流  D．秒

(4)请你列举三种能够用物质的量来衡量的微粒：____________________________。

答案　(1)D　(2)B　(3)BC　(4)原子、分子、离子、电子、中子、质子等(三个即可)

解析　(1)物质的量不能用来描述宏观的物质，如小米等，这个物理量描述的应该是微观的物质，如原子、分子、离子等，以及由特定的离子、原子构成的纯净物，如NaCl、Na2CO3、NaOH等。

(2)物质的量是国际单位制中的七个基本物理量之一，其单位是摩尔(mol)。物质的量作为一种物理量描述的是微观物质。国际上规定，0.012 kg 12C这种碳原子所含有的碳原子数目约为6.02×1023。

(3)应用物理量时要注意物理量与其单位的区别，千克是质量这个物理量的单位，物质的量的单位是摩尔，电流的单位是安培，秒是时间这个物理量的单位。

(4)物质的量可以描述微观粒子，如原子、分子、离子、中子、质子、电子等。

14．(1)0.5 mol的Fe含________个铁原子，质量是________g。

(2)2 mol CO2中含________mol碳原子，________个氧原子(用NA表示阿伏加德罗常数的值)，________个质子(用NA表示阿伏加德罗常数的值)，质量是________g。

(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)3.01×1023　28　(2)2　4NA　44NA　88

(3)①5.6 g　②36 g·mol－1

解析　(1)0.5 mol的Fe含有Fe原子数目N＝0.5 mol×6.02×1023 mol－1＝3.01×1023，其质量m＝0.5 mol×56 g·mol－1＝28 g。

(2)每个CO2分子中含有1个C原子、2个O原子，则n(C)＝n(CO2)＝2 mol，n(O)＝2n(CO2)＝4 mol，故含有氧原子的数目为4NA,1个二氧化碳分子含有的质子数目为6＋8×2＝22,2 mol CO2中含44NA个质子，质量为2 mol×44 g·mol－1＝88 g。

(3)设混合气体中CO的物质的量为x，CO2的物质的量为y，则28 g·mol－1×x＋44 g·mol－1×y＝14.4 g，x＋y＝0.4 mol，解得x＝0.2 mol，y＝0.2 mol，则①m(CO)＝0.2 mol×28 g·mol－1＝5.6 g；②混合气体的平均摩尔质量为＝36 g·mol－1。

15．(1)________mol CO2分子中含有氧原子数与1.806×1024个H2O分子含有的氧原子数相同。

(2)0.3 mol NH3分子中所含质子数与________g H2O分子中所含质子数相等。

(3)18.6 g (NH4)2SO4·xH2O中含有1.204×1023个NH，该物质的物质的量为________，该物质的摩尔质量是________，x的值是________。

(4)8.4 g N2与9.6 g某单质Rx所含原子个数相同，且分子数之比为3∶2，则R的相对原子质量是________，x值为________。

答案　(1)1.5　(2)5.4　(3)0.1 mol　186 g·mol－1　3　(4)16　3

解析　(1)1.806×1024个H2O分子的物质的量为3 mol，分子中含有3 mol氧原子，故1.5 mol CO2分子中含有氧原子数与1.806×1024个H2O分子含有的氧原子数相同。

(2)由于1个NH3分子和1个H2O分子所含质子数均为10，则0.3 mol H2O分子与0.3 mol NH3分子所含质子数相等，其质量为18 g·mol－1×0.3 mol＝5.4 g。

(3)1.204×1023个NH的物质的量为0.2 mol，则18.6 g (NH4)2SO4·xH2O的物质的量为0.1 mol，其摩尔质量为＝186 g·mol－1，(NH4)2SO4·xH2O的相对分子质量为186，故x＝＝3。

(4)8.4 g N2的物质的量为＝0.3 mol,8.4 g N2与9.6 g Rx的分子数之比为3∶2，则9.6 g Rx的物质的量为0.2 mol，故Rx的摩尔质量为＝48 g·mol－1，二者所含原子个数相同，则0.3 mol×2＝0.2 mol×x，解得x＝3，R3的相对分子质量为48，故R的相对原子质量为16。