高一化学物质的量摩尔质量和气体摩尔体积教案.docx

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高一化学物质的量摩尔质量和气体摩尔体积教案

第五讲物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积

适用学科

化学

适用年级

高一

知识点

物质的量的概念、单位

阿伏伽德罗常数（NA）

摩尔质量

气体摩尔体积

以物质的量为核心的常见物理量之间的关系

阿伏伽德罗定律及其推论

摩尔质量（或相对分子质量）的计算方法

教学目标

知识与技能

1.使学生了解物质的量及其单位，了解物质的量与微观粒子数之间的关系。

2.使学生了解学习物质的量这一物理量的重要性和必要性。

3.使学生了解阿伏加德罗常数的含义。

4.使学生了解摩尔质量的概念。

了解摩尔质量与相对原子质量、相对分子质量之间的关系。

5.使学生了解物质的量、摩尔质量、物质的质量之间的关系，掌握有关概念的计算。

6.进一步加深理解巩固物质的量和摩尔的概念。

7.理解气体摩尔体积的概念，掌握有关气体摩尔体积的计算。

8.理解阿伏加德罗定律，掌握阿伏加德罗定律的应用。

9.理解气体摩尔体积和阿伏加德罗定律的关系。

过程与方法

1.培养学生的逻辑推理、抽象概括的能力。

2.培养学生的计算能力，并通过计算帮助学生更好地理解概念和运用、巩固概念。

3.通过气体摩尔体积的教学，培养学生分析问题的能力。

4.通过有关计算，使学生理解气体的分子数与物质的量的关系。

情感、态度与价值观

1.使学生认识到微观和宏观的相互转化是研究化学的科学方法之一。

培养学生尊重科学的思想。

2.调动学生参与概念的形成过程，使学生感到获取新知识的乐趣，积极主动学习。

3.强调解题规范化，单位使用准确，养成良好的学习习惯。

教学重难点

物质的量及其单位摩尔；

摩尔质量与相对原子质量、相对分子质量之间的关系

气体摩尔体积

阿伏加德罗定律

教学过程

一、复习预习

1.相对原子质量：

一个原子的质量和碳12原子质量的的比值称为该原子的相对原子质量。

即相对原子质量＝。

2.H2和O2生成水的反应中，H2、O2和H2O的化学计量数之比为2∶1∶2。

3.1个O2分子中含有2个氧原子，1个Na＋中含有11个质子，10个电子。

4.物质的三种聚集状态是气态、液态和固态。

在测量其量时，固体易测其质量，液体和气体易测其体积。

5.气体物质体积的大小主要与温度、压强等因素有关。

6.已知：

1molH2、O2、H2SO4、Fe的质量分别为2g、32g、98g、56g,0℃，101kPa下其密度分别为0.089g/L、1.429g/L、1.831g/cm3、7.86g/cm3，则1mol四种物质的体积分别为22.4L、22.4L、53.5cm3、7.12cm3。

7.国际单位制的7个基本单位：

物理量

单位名称

单位符号

长度

米

质量

千克

时间

秒

电流

安[培]

热力学温度

开[尔文]

发光强度

坎[德拉]

物质的量

二、知识讲解

考点1、物质的量的概念与单位

1．问题讨论

（1）一袋重量为10Kg的大米有多少粒米？

（2）给你一杯质量为18g的水，请问这杯水中有多少个水分子？

〔引出物质的量〕

我们只能称量水的质量，但是无从知道水分子的数目；我们也能猜测出水的质量越大，水分子的数目越多。

那么，分子数目与质量究竟有什么关系呢？

这就是我们今天要学习的新知识――物质的量。

2H2+O2

2H2O

微观粒子数比：

2个1个2个

宏观质量比：

4g32g36g

2．物质的量的概念

（1）概念：

是表示含有一定数目粒子的集体的物理量。

（2）符号：

（3）单位：

mol

（4）计量的对象――微粒：

分子、原子、离子、中子、电子、原子团等

（5）是一个专有名词，由固定字数组成，不能分割、不能增减。

（6）粒子必须十分明确，且用化学式表示。

（７）物质的量的规范表示方法：

例如：

1molF，0.5molCO2，1000molCO32-，１mole-，1.5molNa2CO3·10H2O等。

3．物质的量的单位――摩尔

（1）概念：

是物质的量的单位，简称摩。

（2）符号：

mol

（3）标准：

以0.012kg12C中所含的原子数目为标准的，也就是说，如果在一定量的粒子集体中所含有的粒子数与0.012kg12C中所含的碳原子数目相同，则它的物质的量为1mol

4．阿伏加德罗常数

（1）规定：

1mol任何粒子的粒子数叫做阿佛加德罗常数。

（2）数值：

近似值：

6.02×1023

（3）用NA表示，单位是：

mol-1。

5．物质的量、阿佛加德罗常数与粒子数（符号为N）之间的关系：

考点2、摩尔质量

1．思考与讨论：

【思考】１ｍol任何物质都约含有6.02X1023个粒子，那么这1mol物质的质量到底有多大？

1mol12C的质量是0.012kg，那么1mol其他物质的质量又是多少呢？

【讨论】分析以上计算结果可得出什么规律？

2．摩尔质量概念和单位

（1）1mol物质的质量：

1mol任何物质的质量以克为单位时，在数值上等于该微粒的相对原子质量或相对分子质量。

【练习】

（1）1molMg的质量为；

（2）1molO2的质量为；

（3）1molNa的质量为；（4）1molN2的质量为；

（5）1molNH4+质量为；

（6）1molSO42-质量为。

（2）摩尔质量：

（1）摩尔质量：

单位物质的量的物质所具有的质量；

（2）符号M；

（3）表示式M＝m/n；

（4）单位及表示方法g·mol-（或g/mol）。

（5）数值：

（当以克为单位时）等于粒子的式量。

即：

任何原子摩尔质量以g·mol-为单位时，在数值上等于该种原子的相对原子质量。

任何分子摩尔质量以g·mol-为单位时，在数值上等于该种分子的相对分子质量。

任何离子摩尔质量以g·mol-为单位时，在数值上等于形成该种离子的原子的相对原子质量。

（6）物质的量（n）、物质的质量（m）和摩尔质量（M）之间的关系：

3．物质的量的意义：

是联系宏观和微观的纽带或桥梁。

4.物质的量、物质的质量、粒子数目之间的相关计算

考点3、气体摩尔体积

1．思考与讨论【思考】

【讨论与计算】在0℃、1.01×105Pa时1mol下列物质的体积为多少？

【结论】①在相同条件下，1mol气体所占的体积比1mol固体或液体所占的体积大得多

②在相同条件下，1mol固体或液体的体积各不相同，而1mol气体的体积却几乎完全相同

2．决定物质的体积的因素（微观）

（1）决定物质的体积（V）的微观因素：

（2）固体、液体体积的主要决定因素

（3）气体体积的主要决定因素

气体分子间的平均距离要比固体和液体中粒子之间的平均距离大得多。

【思考】分子间的平均距离受哪些条件影响？

是怎样影响的？

〔讨论〕为什么在标准状况下1mol任何气体所占的体积都相同呢？

其他的相同条件下，1mol任何气体所占的体积是否都相同呢？

3．气体摩尔体积

定义：

单位物质的量的气体所占的体积。

符号：

单位：

L·mol-或m3·mol-等

公式：

Vm＝V/n或V＝n×Vm

对象：

任何气体（纯净或混合气体）

标准状况：

温度：

0℃、压强1.01×105Pa

标准状况：

Vm约22.4L/mol

4．几点注意：

（1）状态：

气体

（2）状况：

一定温度和压强下，一般指标准状况

（3）定量：

1mol

（4）数值：

约为22.4L

（5）通常状况：

20℃、1atm（与标准状况比较）

（6）气体体积与微粒数目有关，与种类无关。

（7）结论：

在标准状况下，1mol任何气体所占的体积都约为22.4L。

（8）有关计算：

（标准状况下）:

V＝n×22.4L·mol-（n—气体的物质的量）

5.阿伏加德罗定律

同温、同压下相同体积的任何气体都含有相同的分子数。

6.气体摩尔体积的使用及相关计算

（1）．使用22.4L·mol-时的注意事项

①条件：

必须为标准状况，因此使用时，一定要看清气体所处的状况。

②物质状态：

必须为气体。

如水、酒精、四氯化碳等物质在标准状况下不是气体。

③数值：

22.4L·mol-是近似值。

（2）．适用范围

气体摩尔体积的适用范围是气体，可以是单一气体，也可为混合气体，如标准状况下0.2molH2与0.8molO2的混合气体的体积约为22.4L。

（3）．计算

①气体的物质的量n＝mol；

②气体的摩尔质量M＝＝＝ρ·＝Vm·ρ＝22.4ρg/mol（标准状况，ρ：

g/L）；

③气体的分子数N＝n·NA＝·NA；

④气体的质量m＝n·M＝·M。

三、例题精析

常见考察点：

有关概念的理解、有关分子（或特定组合）中的微粒数计算、物质的质量与微粒数目之间的换算、气体摩尔体积的使用及相关计算、以“物质的量”为中心的计算等。

【例题1】

【题干】判断下列说法是否正确，并说明理由。

（1）1mol氧。

（2）0.25molCO2。

（3）摩尔是7个基本物理量之一。

（4）1mol是6.02×1023个粒子的集合体。

（5）0.5molH2含有3.01×1023个氢原子。

（6）3molNH3中含有3molN原子，9molH原子。

【答案】

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）×　（6）√

【解析】

（1）错误。

没有指明粒子的种类。

改成1molO，1molO2都是正确的。

因此使用摩尔作单位时，所指粒子必须十分明确，且粒子的种类用化学式表示。

（2）正确。

（3）错误。

物质的量是基本物理量之一，摩尔只是它的单位，不能把二者混为一谈。

（4）错误。

6.02×1023是阿伏加德罗常数的近似值，二者不能简单等同。

（5）错误。

0.5molH2含有0.5×2＝1molH原子，所含氢原子数为6.02×1023mol-1×1mol＝6.02×1023。

（6）正确。

3molNH3中含有3mol×1＝3molN原子，3mol×3＝9molH原子。

【例题2】

【题干】下列说法正确的是（）

A．NaOH的摩尔质量为40g

B．1molO2的质量与它的相对分子质量相等

C．1molOH－的质量为17g·mol－1

D．氖气的摩尔质量（单位g·mol－1）在数值上等于它的相对原子质量

【答案】　D

【解析】　A错，摩尔质量的单位是g·mol－1；B错，1molO2的质量以g为单位时在数值上与它的相对分子质量相等；C错，质量的单位是g；D是对的，要注意氖气是单原子分子气体。

【例题3】

【题干】24.5gH2SO4的物质的量是多少？

【答案】24.5gH2SO4的物质的量为0.25mol。

【解析】我们可以通过H2SO4的相对分子质量，得知H2SO4的摩尔质量。

然后利用关系式n=

计算出24.5gH2SO4的物质的量。

解：

H2SO4的相对分子质量为98，摩尔质量为98g·mol-1。

n（H2SO4）=

=0.25mol

【例题4】

【题干】71gNa2SO4中含有Na+和SO42-的物质的量各是多少？

【答案】71gNa2SO4中含有Na+的物质的量为1mol，含SO42-的物质的量为0.5mol。

【解析】Na2SO4的电离方程式为：

Na2SO4====2Na++SO42-

从Na2SO4的电离方程式中我们可以看出，1molNa2SO4可以电离出2molNa+和1molSO42-。

我们可以利用n=

的关系，首先计算出71gNa2SO4的物质的量，然后再计算出Na+和SO42-的物质的量。

解：

Na2SO4的相对分子质量为142，摩尔质量为142g·mol-1。

=0.5mol

则Na+的物质的量为1mol，SO42-的物质的量为0.5mol。

【例题5】

【题干】练习1.19.6gH2SO4中，氧元素的质量是多少克？

【答案】19.6gH2SO4中，氧元素的质量是12.8g。

【解析】氧元素是所有氧原子的总称。

由已知条件可先求出H2SO4的物质的量，再根据如下关系：

H2SO4~4O求出氧原子的物质的量，进而求出氧元素的质量。

在今后的计算中应该注意解题规范，养成良好的学习习惯。

【例题6】

【题干】多少克硫酸所含的分子数与3.65g10%盐酸所含的HCl分子数相等？

【答案】0.98克硫酸所含的分子数与3.65g10%盐酸所含HCl分子数相等。

【解析】要满足二者分子数相等，只要满足二者的物质的量相等即可。

解：

设质量为x的硫酸所含分子数与3.65g10%盐酸所含HCl分子数相等。

（硫酸）

（盐酸）x=0.98g

解此类题的思路是：

找准不同物质间的物质的量关系，然后列方程求解。

【例题7】

【题干】最近材料科学研究发现了首例带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。

据报道，该晶体的化学式为Na0.35CoO2·1.3H2O。

若用NA表示阿伏加德罗常数，试计算12.2g该晶体中含氧原子数__________，氢原子的物质的量________mol。

【答案】　0.33NA　0.26

【解析】　晶体的摩尔质量为122g·mol－1，n＝＝0.1mol，故氧原子数目＝0.1×（2＋1.3）NA＝0.33NA，n（H）＝0.1mol×1.3×2＝0.26mol。

【例题8】

【题干】在标准状况下，2.2gCO2的体积是多少？

【答案】体积为1.12L。

【解析】由公式V=nVm，只要求出CO2的物质的量n，体积可求出。

Vm=22.4L·mol-1，M（CO2）=44g·mol-1。

解：

V（CO2）=nVm=

×22.4L·mol-1=1.12L

【例题9】

【题干】在标准状况下，测得1.92g某气体的体积为672mL。

计算此气体的相对分子质量。

【答案】相对分子质量为64。

【解析】M=

，n=

。

解：

=0.03mol

=64g·mol-1

该气体的相对分子质量为64。

【例题10】

【题干】

（1）现有34g某气体，摩尔质量为17g·，则：

①该气体为___________________mol。

②该气体所含分子数为___________________。

③该气体在标准状况下的体积为___________________L。

（2）________gO中的氧原子数目与标准状况下22.4L中的氧原子数目相同。

【答案】

（1）①2②2③44.8

（2）36

【解析】

（1）该气体的物质的量为34g/17g·＝2mol，所含分子数为，在标准状况下的体积为22.4L·×2mol＝44.8L。

（2）标准状况下22.4L为1mol，氧原子的物质的量是2mol，故水为2mol，即36g。

【例题11】　

【题干】下列说法正确的是（　　）

A．在标准状况下，1mol水的体积是22.4L

B．1mol氢气所占的体积一定是22.4L

C．标准状况下，6.02×1023个Cu原子所占有的体积约是22.4L

D．标准状况下，28gN2与CO的混合气体，体积为22.4L

【答案】　D

【解析】A项中的水、C项中的Cu均不是气体，而气体摩尔体积只适用于气体；B项未指明温度、压强；D项中N2和CO的摩尔质量均为28g/mol，则其体积V＝n·Vm＝·Vm＝×22.4L/mol＝22.4L，D正确。

【例题12】

【题干】相同状况下，10mLX2气体与5mLY2恰好完全反应，生成10mLA气体，则A气体的分子式为_____________。

【答案】A的分子式为X2Y

【解析】根据阿伏加德罗定律和质量守恒定律，10分子X2共含有20个X，5分子Y2共含有10个Y，生成10分子A气体，A的分子式为X2Y。

【例题13】

【题干】在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体，当这两个容器内气体的温度和密度相等时，下列说法正确的是（　　）

A．两种气体的压强相等

B．O2比O3质量小

C．两种气体的分子数目相等

D．两种气体的氧原子数目相等

【答案】　D

【解析】两容器内的气体体积、密度相同，由m＝ρV可知m（O2）＝m（O3），根据n＝可知n（O2）>n（O3），同温同体积时，气体的压强与气体的物质的量成正比，即＝，故p（O2）>p（O3），A、B错误；气体的分子数与气体的物质的量成正比，则N（O2）>N（O3），C错误；因为O2和O3都由氧原子组成，二者质量相等，则两种气体的氧原子数目相同，D正确。

【例题14】

【题干】设NA为阿伏加德罗常数，如果ag某气态双原子分子的分子数为p，则bg该气体在标准状况下的体积V（L）是（）

A.B.

C.D.

【答案】D

【解析】解法一　公式法：

双原子分子的物质的量＝mol

双原子分子的摩尔质量＝＝g·mol－1

所以bg气体在标准状况下的体积为

×22.4L·mol－1＝L

解法二　比例法：

同种气体其分子数与质量成正比，设bg气体的分子数为N

ag　　～　　p

bg　　～　　N

则：

N＝，双原子分子的物质的量为，所以bg该气体在标准状况下的体积为

L。

四、课堂运用

【基础】

1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）1mol氢约含有阿伏加德罗常数个氢（　　）

（2）1molCaCl2含有1molCl－（　　）

（3）1mol电子约含有6.02×1023个电子（　　）

（4）1molH2O含有1molH2和1molO（　　）

（5）32gO2中含有6.02×1023个氧原子（　　）

（6）98gH2SO4中共含有7mol原子（　　）

【答案】

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）×　（6）√

【解析】

（1）氢指代不明，需注明粒子的具体种类。

（2）含有2molCl－。

（4）H2O中无H2分子。

（5）含有2mol氧原子。

2.下列物质中，物质的量最大的是_____，含分子个数最多的是_____，含原子个数最多的是______，质量最大的是____。

A.6gH2；B.0.5molCO2；个HCl分子；

D.148gH2SO4；E.92g乙醇C2H5OH；F.4℃时10mL水

【答案】AAED

【解析】先求出各物质的物质的量，再作比较。

A项，）＝＝3mol；C项，n（HCl）＝≈2mol；D项,）＝≈1.51mol；E项，OH）＝＝2mol；F项，4℃时水的密度为1g·,10mL水即为10g，O）＝≈0.56mol。

3.只给出表中甲和乙对应的量，不能用来求物质的量的是（）

甲

乙

物质的微粒数

阿伏加德罗常数

标准状况下气体摩尔体积

标准状况下气体体积

固体体积

固体密度

非标准状况下物质的质量

物质的摩尔质量

【答案】C

【解析】A项对应公式n＝；B项对应公式n＝V/22.4L·；C项只能求出固体的质量，无法求其物质的量；D项对应公式n＝m/M。

4．1.28g某气体含有的分子数目为1.204×1022，则该气体的摩尔质量为（　　）

A．64g　　　　　　　　　　B．64

C．64g/molD．32g/mol

【答案】C

【解析】1.28g该气体的物质的量n＝＝＝0.02mol，则该气体的摩尔质量M＝＝＝64g/mol，C正确。

5.下列说法正确的是（　　）

A．在标准状况下，1mol水的体积是22.4L

B．1mol氢气所占的体积一定是22.4L

C．标准状况下，6.02×1023个Cu原子所占有的体积约是22.4L

D．标准状况下，28gN2与CO的混合气体，体积为22.4L

【答案】D

6．[双选题]下列各组物质中，分子数相同的是（　　）

A．5LCl2与5LHCl

B．36gH2O与标准状况下44.8LCO2

C．在25℃和1.01×105Pa时，等体积的空气与H2

D．0.2molO2与标准状况下2.24L水

【解析】A项，缺少温度和压强的条件，虽然体积相同，但是分子数不一定相同，错误；B项，36gH2O与标准状况下44.8LCO2的物质的量都是2mol，所以具有相同的分子数；C项，同温、同压下，等体积的气体含有相同的分子数；D项，2.24L水大于0.2mol，错误。

【答案】BC

【巩固】

1．（8分）2.5molBa（OH）2中含有____________个Ba2＋，含有____________个OH－，2.5molBa（OH）2的质量是________g。

含有1.204×1024个OH－的Ba（OH）2的物质的量是________。

【答案】1.505×1024　3.01×1024　427.5　1mol

【解析】1molBa（OH）2含有1molBa2＋和2molOH－，1mol的粒子数约为6.02×1023，用Ba2＋和OH－的物质的量分别乘以6.02×1023即可得出答案。

Ba（OH）2的摩尔质量是171g/mol，所以其质量为2.5mol×171g/mol＝427.5g。

1.204×1024个OH－的物质的量为＝2mol，则Ba（OH）2的物质的量为1mol。

2.对一定量气体体积的探究。

（1）已知1mol不同气体在不同条件下的体积：

化学式

条件

1mol气体体积/L

0℃，101kPa

22.4

0℃，101kPa

22.4

0℃，101kPa

22.4

0℃，202kPa

11.2

CO2

0℃，202kPa

11.2

273℃，202kPa

22.4

NH3

273℃，202kPa

22.4

（2）从上表分析得出的结论：

①1mol任何气体，在标准状况下的体积都约为________。

②1mol不同的气体，在不同的条件下，体积________（填“一定”、“一定不”或“不一定”）相等。

（3）理论依据：

相同条件下，1mol任何气体的体积几乎相等，原因是：

①________________________________________________________________________，

②________________________________________________________________________。

（4）应用：

在标准状况下，4gO2的体积为多少升？

（写出计算过程）

【答案】

（2）①22.4L　②不一定（3）①气体分子数目相等　②相同条件下，气体分子间距离几乎相等

（4）V（O2）＝n·Vm＝·Vm＝×22.

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