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第 2 讲 物质的量. 1 .了解物质的量的单位 —— 摩尔 (mol) 、摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数的含义。 2 .根据物质的量与微粒 ( 原子、分子、离子等 ) 数目、气体体积 ( 标准状况下 ) 之间的相互关系进行有关计算。. 一、物质的量. 1 .物质的量 (n) (1) 概念:用 中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目多少的物理量。 (2) 单位: ,简称 ,符号 。. 12 g 12 C. 摩尔. 摩. mol. 2 .摩尔 (mol) 的单位, 所含的原子数为 1 mol ,其数目是 ,该数目又称
E N D
第2讲 物质的量 1.了解物质的量的单位——摩尔(mol)、摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数的含义。 2.根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。
一、物质的量 1.物质的量(n) (1)概念:用中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目多少的物理量。 (2)单位:,简称,符号。 12 g 12C 摩尔 摩 mol
2.摩尔(mol) 的单位,所含的原子数为1 mol,其数目是,该数目又称 3.阿伏加德罗常数(NA) 1 mol粒子的=中所含的碳原子数。阿伏加德罗常数(NA)为。 物质的量 12g 12C 6.02×1023 阿伏加德罗常数 。 0.012kg12C 数目 6.02×1023 mol-1
4.微粒数(N)、物质的量(n)与阿伏加德罗常数(NA)三者关系4.微粒数(N)、物质的量(n)与阿伏加德罗常数(NA)三者关系 N= 中任意两个量,可以求第三个量。 5.摩尔质量 (1)概念:单位物质的量的物质所具有的。 (2)单位:或。 (3)数值:当摩尔质量单位是g·mol-1时数值上等于物质的。 (4)物质的量(n)、物质的质量(m)和物质的摩尔质量(M)之间的关系式:n= 。 质量 g·mol-1 kg·mol-1 相对分子质量或相对原子质量
二、气体摩尔体积 1.气体摩尔体积 (1)定义:一定下,单位物质的量的所占的体积。 (2)单位:或。 (3)数值:在标准状况下(指温度为,压强为)等于。 (4)物质的量(n)、气体的体积(V)和气体摩尔体积(Vm)在一定状况下三者关系式:n= 。 气体 条件 L·mol-1 m3·mol-1 0__℃ 1.01×105__Pa 22.4__L·mol-1
2.阿伏加德罗定律 在下,相同体积都含有相同数目的分子,这一规律叫阿伏加德罗定律。 同温同压 任何气体
1.能否使用1 mol氧表示1 mol氧原子?摩尔质量与相对原子(分子)质量是否相同? 2.标准状况下,1 mol气体的体积是22.4 L,那么当1 mol气体的体积是22.4 L时,一定是标准状况吗? 【提示】1.不能。使用摩尔时,必须指明粒子。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,与相对分子质量不同。 2.不一定。温度和压强都影响气体体积。
物质的量 1.物质的量 (1)物质的量是国际单位制中7个基本物理量之一,它是一个物理量的名称,用符号n表示。
(2)摩尔是物质的量的单位,作为计量原子、分子或离子等微观粒子的物质的量的单位,简称摩,符号为mol。物质含有阿伏加德罗常数个微粒,其物质的量就是1 mol。 (3)“物质的量”是专用名词,是7个基本物理量之一,在口头或书面表达中4个字不可增减,要从整体上理解、把握其含义,不能把“物质的量”理解成物质的质量或体积。
(4)“物质的量”一词不能用“摩尔数”代替。因前后两者虽然在数值上相同,但意义完全不同。前者是有量纲的量,在国际单位制中,其基本单位是摩尔;而后者只是一个数,无单位。(4)“物质的量”一词不能用“摩尔数”代替。因前后两者虽然在数值上相同,但意义完全不同。前者是有量纲的量,在国际单位制中,其基本单位是摩尔;而后者只是一个数,无单位。 (5)物质的量及其单位摩尔,只适用于表示微观粒子(分子、原子、离子、电子、中子、质子等微粒及这些微粒的某些特定组合)。如1 mol NaCl中含有1 mol Na+和1 mol Cl-等,而不适合于表示宏观概念,如1 mol大米、2 mol氧元素等。
2.阿伏加德罗常数(NA) (1)1 mol任何粒子的粒子数叫阿伏加德罗常数。这一单位是以0.012 kg 12C所含碳原子数为基本计量标准来计量的。阿伏加德罗常数的符号为NA,单位是mol-1。它的实验值随测定方法的不同而不完全相同,通常使用6.02×1023 mol-1这个近似值。 (2)6.02×1023 mol-1是阿伏加德罗常数较为精确的近似值,与阿伏加德罗常数之间不能划等号,就像3.14与π的关系。运用这一知识只能说含有阿伏加德罗常数个粒子的物质的量为1 mol。如果某粒子集体含有6.02×1023个该粒子,我们通常认为其物质的量就是1 mol。
(3)根据概念,6.02×1023 mol-1这个量的来历为: =6.02×1023 mol-1。其中,1.993×10-26 kg为一个12C原子的质量。 3.摩尔质量 单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量。也就是说,物质的摩尔质量是该物质的质量与该物质的物质的量之比,即M= 。摩尔质量的符号为M,常用单位为g·mol-1或kg·mol-1。
(1)当物质的质量以g为单位时摩尔质量在数值上等于其相对分子质量或相对原子质量,但单位不同。如Fe2+的摩尔质量为56 g·mol-1。 (2)1 mol物质的质量与摩尔质量既有联系又有区别。两者在数值上相等,但单位不一样,如NaCl的摩尔质量为58.5 g·mol-1;1 mol NaCl的质量为58.5 g。 (3)摩尔质量的计算 ①物质的量(n)、物质的质量(m)和物质的摩尔质量(M)之间的关系为:M= 。 ②已知阿伏加德罗常数(NA)和摩尔质量(M),则一个某微粒的质量(ma)为:ma= 。
(江苏卷改编题)阿伏加德罗常数约为6.02×1023 mol-1,下列叙述正确的是() A.2.24 L CO2中含有的原子数为0.3×6.02×1023 B.0.1 L 3 mol/L的NH4NO3溶液中含有的NH4+数目为0.3×6.02×1023 C.5.6 g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3×6.02×1023 D.2.4 g镁与足量盐酸反应,转移电子数为0.2×6.02×1023
【导航】1.气体摩尔体积在标况下是22.4 L·mol-1。 2.n=c·V,n= 。 3.阿伏加德罗常数近似值为6.02×1023mol-1。
【解析】因没注明温度和压强,所以2.24 L CO2含有的原子数不一定为0.3×6.02×1023,A错;因NH4+水解,所以溶液中含有的NH4+数目小于0.3×6.02×1023,B错;因Fe与HNO3反应根据HNO3的多少可能生成Fe3+(HNO3过量),也可能生成Fe2+(HNO3不足),所以失去电子数也不确定,C错;2.4 g镁变成镁离子转移电子数为 ×2×6.02×1023 mol-1=0.2×6.02×1023,D正确。 【答案】D
气体摩尔体积 1.气体摩尔体积 (1)单位物质的量的气体所占的体积,叫气体摩尔体积,其符号是Vm,即Vm= ,单位是L/mol和m3/mol。 (2)标准状况是指0 ℃、101 kPa时的状况,标准状况下1 mol任何气体所占的体积都约是22.4 L。
理解此概念必须注意四个要点: ①必须是气体物质,不适用于固体、液体; ②物质的量为1 mol; ③必须是标准状况; ④体积约是22.4 L。 2.标准状况下气体体积、物质的量、分子数之间的计算 (1)体积(V)与物质的量(n)的关系
【说明】(1)气体摩尔体积的大小,与气体所处的温度和压强有关,故在应用22.4 L/mol时一定要注意是不是在标准状况(即1个大气压,0 ℃)下。 (2)气体摩尔体积(Vm)不仅适用于纯净的气体,还适用于混合气体。
(2008年海南高考)在两个密闭容器中,分别充有质量相同的甲、乙两种气体,若两容器的温度和压强均相同,且甲的密度大于乙的密度,则下列说法正确的是() A.甲的分子数比乙的分子数多 B.甲的物质的量比乙的物质的量少 C.甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小 D.甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小
【解析】 同温同压下甲的密度大于乙的密度,说明甲分子的相对分子质量大。故在等质量的前提下,甲的物质的量少。【解析】 同温同压下甲的密度大于乙的密度,说明甲分子的相对分子质量大。故在等质量的前提下,甲的物质的量少。 【答案】B
【说明】(1)应用阿伏加德罗定律时要明确三点:①阿伏加德罗定律适合任何气体(包括混合气体),对固体、液体不适合。【说明】(1)应用阿伏加德罗定律时要明确三点:①阿伏加德罗定律适合任何气体(包括混合气体),对固体、液体不适合。 ②同温、同压、同体积、同分子数(同物质的量),即四同。四同相互制约,只要三同成立,则第四同也成立。 ③气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的一个特例。 (2)确定气体的分子组成
一般思路是:根据阿伏加德罗定律,由体积比推导出粒子个数比,再根据质量守恒定律确定化学式。如2体积气体Ax与1体积气体By恰好完全反应生成2体积A2B,由阿伏加德罗定律可知:气体的分子数之比等于其体积比,即Ax∶By∶A2B=2∶1∶2,所以两气体反应物为双原子分子,即A2和B2。一般思路是:根据阿伏加德罗定律,由体积比推导出粒子个数比,再根据质量守恒定律确定化学式。如2体积气体Ax与1体积气体By恰好完全反应生成2体积A2B,由阿伏加德罗定律可知:气体的分子数之比等于其体积比,即Ax∶By∶A2B=2∶1∶2,所以两气体反应物为双原子分子,即A2和B2。
在三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体,当它们的温度和密度都相同时,这三种气体的压强(p)从大到小的顺序是()在三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体,当它们的温度和密度都相同时,这三种气体的压强(p)从大到小的顺序是() A.p(Ne)>p(H2)>p(O2) B.p(O2)>p(Ne)>p(H2) C.p(H2)>p(O2)>p(Ne) D.p(H2)>p(Ne)>p(O2)
【解析】 根据阿伏加德罗定律的推论可知,当气体的温度和密度都相同时,气体的压强和摩尔质量成反比,因摩尔质量M(H2)<M(Ne)<M(O2),故有p(H2)>p(Ne)>p(O2)。【解析】 根据阿伏加德罗定律的推论可知,当气体的温度和密度都相同时,气体的压强和摩尔质量成反比,因摩尔质量M(H2)<M(Ne)<M(O2),故有p(H2)>p(Ne)>p(O2)。 【答案】D
1.(2009年上海单科)NA代表阿伏加德罗常数。下列有关叙述正确的是()1.(2009年上海单科)NA代表阿伏加德罗常数。下列有关叙述正确的是() A.标准状况下,2.24 L H2O含有的分子数等于0.1NA B.常温下,100 mL 1 mol·L-1 Na2CO3溶液中阴离子总数大于0.1NA C.分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4L,质量为28g D.3.4g NH3中含N—H键数目为0.2NA
【解析】A项,标准状况下水是液态。B项,Na2CO3溶液中存在反应:CO32-+H2OHCO3-+OH-,故100 mL 1 mol·L-1 Na2CO3溶液中阴离子总数大于0.1NA。C项,没有注明是否是标准状况,体积不一定是22.4 L。D项,一个NH3分子中含3个N—H键,则3.4 g即0.2 mol NH3中含N—H键数目为0.6NA 【答案】B
2.(2009年广东单科)设nA代表阿伏加德罗常数(NA)的数值,下列说法正确的是()2.(2009年广东单科)设nA代表阿伏加德罗常数(NA)的数值,下列说法正确的是() A.1 mol硫酸钾中阴离子所带电荷数为nA B.乙烯和环丙烷(C3H6)组成的28 g混合气体中含有3nA个氢原子 C.标准状况下,22.4 L氯气与足量氢氧化钠溶液反应转移的电子数为nA D.将0.1 mol氯化铁溶于1 L水中,所得溶液含有0.1nA个Fe3+ 【解析】A项,1 mol硫酸钾中阴离子所带电荷数为2nA。B项,应含有4nA个氢原子。D项,由于Fe3+水解,所得溶液含有的Fe3+个数小于0.1nA。 【答案】C
3.(2008年高考上海卷)在一定条件下,完全分解下列某化合物2g,产生氧气1.6g,此化合物是()3.(2008年高考上海卷)在一定条件下,完全分解下列某化合物2g,产生氧气1.6g,此化合物是() A.1H216O B.2H216O C.1H218O D.2H218O 【解析】 由A、B项,2H216O===2H2↑+16O2↑ 2M32 21.6 可得M=20g/mol,B正确; 由C、D项,2H218O===2H2↑+18O2↑ 2M36 21.6 可得M=22.5g/mol,C、D项均不符合题意。 【答案】B
4.(2008年江苏化学)用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是()4.(2008年江苏化学)用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是() A.常温常压下的33.6 L氯气与27 g铝充分反应,转移电子数为3NA B.标准状况下,22.4 L己烷中共价键数目为19NA C.由CO2和O2组成的混合物中共有NA个分子,其中的氧原子数为2NA D.1 L浓度为1mol·L-1的Na2CO3溶液中含有NA个CO32-
【解析】A项:常温常压下,气体的摩尔体积大于22.4 L·mol-1,所以33.6 L Cl2的物质的量小于1.5 mol,与Al反应时Cl2不足,转移的电子数将小于3NA;B项:STP下己烷为液态;D项:因CO32-的水解而导致溶液中n(CO32-)小于NA。 【答案】C
5.(2008年北京理综)对相同状况下的12C18O和14N2两种气体,下列说法正确的是()5.(2008年北京理综)对相同状况下的12C18O和14N2两种气体,下列说法正确的是() A.若质量相等,则质子数相等 B.若原子数相等,则中子数相等 C.若分子数相等,则体积相等 D.若体积相等,则密度相等
【解析】A项中因12C18O和14N2两种气体同物质的量时质子数相等,但因两者的摩尔质量不同,所以同质量的上述两种气体的质子数不同,A错;B项中若原子数相同时则分子数相同,两者的质子数相同,但中子数前者大于后者;D项中若体积相同,密度前者大于后者,故选C。【解析】A项中因12C18O和14N2两种气体同物质的量时质子数相等,但因两者的摩尔质量不同,所以同质量的上述两种气体的质子数不同,A错;B项中若原子数相同时则分子数相同,两者的质子数相同,但中子数前者大于后者;D项中若体积相同,密度前者大于后者,故选C。 【答案】C
1.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是()1.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是() A.NA个Fe(OH)3胶体粒子的质量为107g B.0.1 mol 铁在0.1 mol Cl2中充分燃烧,转移的电子数为0.2NA C.24g NaH中阴离子所含电子总数为2NA D.标准状况下,22.4 L CO2和O2混合气体中含有的氧原子数为2NA
【解析】1个Fe(OH)3胶粒实际上是多个Fe(OH)3粒子的集合体,而不是1个Fe(OH)3,故NA个Fe(OH)3胶体粒子的质量大于107g,故不正确。【解析】1个Fe(OH)3胶粒实际上是多个Fe(OH)3粒子的集合体,而不是1个Fe(OH)3,故NA个Fe(OH)3胶体粒子的质量大于107g,故不正确。 【答案】A
2.(2010年广东徐闻中学月考)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是()2.(2010年广东徐闻中学月考)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是() A.常温常压下,16 g由O2和O3组成的混合气体中所含的电子数为8NA B.实验室分别用KClO3和H2O2制取3.2 g O2时,转移的电子数均为0.4NA C.25 ℃时,1 L pH=1的稀硫酸中约含2NA个H+ D.将0.1 mol氯化铁溶于1 L水中,所得溶液含有的Fe3+数为0.1NA
【解析】16 g由O2和O3组成的混合气体中含有1 mol氧原子,共含电子8 mol,A项正确。由KClO3制取3.2 g O2时,转移电子数为0.4NA;而由H2O2制取3.2 g O2时,转移电子数为0.2NA,B项错误。1 L pH=1的稀硫酸中约含0.1 mol H+,即H+数为0.1NA,C项错误。将0.1 mol氯化铁溶于1 L水中,因Fe3+的水解导致溶液所含的n(Fe3+)小于0.1 mol,D项错误。 【答案】A
3.(2009年江苏苏州高三调研)阿伏加德罗常数约为6.02×1023 mol-1。下列叙述中正确的是() A.常温常压下,20.0 g重水(D2O)所含的中子数约为6.02×1023 B.室温下,42.0 g乙烯和丙烯的混合气体中含有的碳原子数约为3×6.02×1023 C.通常状况下,1 mol的NO2与N2O4混合气体变为标准状况时其分子数约为6.02×1023 D.常温下,7.1 g Cl2与足量NaOH溶液反应转移的电子数约为0.2×6.02×1023
【解析】1个D2O分子中含有10个中子,则20.0 g D2O(1 mol)所含的中子数约为10×6.02×1023;烯烃的最简式为CH2,42.0 g乙烯和丙烯的混合气体中含有3 mol CH2,其中的碳原子数约为3×6.02×1023;在NO2与N2O4的混合气体中存在下列平衡:2NO2N2O4(放热反应),温度降低时,该平衡正向移动,气体的物质的量减少,所以新平衡体系中的分子数小于6.02×1023;7.1 g Cl2(0.1 mol)与足量NaOH溶液反应转移的电子数约为0.1×6.02×1023。 【答案】B
4.体积为1 L的干燥容器中充入HCl气体后,测得容器中气体对氧气的相对密度为1.082。将此气体倒扣在水中,进入容器中液体的体积是() A.0.25 LB.0.5 L C.0.75 L D.1 L
【解析】M r=D· O2)=1.082×32=4.6<Mr(HCl)=36.5,故该混合气体中必混有空气。HCl易溶于水,空气不溶于水,故进入容器中液体的体积等于HCl气体的体积。设HCl气体的体积为x,则空气的体积为(1 L-x)。 根据气体平均摩尔质量计算公式: 36.5 g/mol·x/1 L+29 g/mol·(1 L-x)/1 L=34.6 g/mol, 解得x=0.75 L。 【答案】C
5.(2009年连云港检测)下列条件下,两瓶气体所含原子数一定相等的是()5.(2009年连云港检测)下列条件下,两瓶气体所含原子数一定相等的是() A.同质量、不同密度的N2和CO B.同温度、同体积的H2和N2 C.同体积、同密度的C2H4和C3H6 D.同压强、同体积的N2O和CO2
【解析】A项N2和CO摩尔质量相同,质量相同时,物质的量相同,分子数相同,所含原子数也相同。B项同温、同体积而压强不同时H2和N2物质的量不同,原子个数也不同;C项C2H4和C3H6的碳氢个数比相同,当密度、体积相同时质量相同,原子的总物质的量也相同;D项与B项相似,当温度不同时,原子个数不相同。【解析】A项N2和CO摩尔质量相同,质量相同时,物质的量相同,分子数相同,所含原子数也相同。B项同温、同体积而压强不同时H2和N2物质的量不同,原子个数也不同;C项C2H4和C3H6的碳氢个数比相同,当密度、体积相同时质量相同,原子的总物质的量也相同;D项与B项相似,当温度不同时,原子个数不相同。 【答案】AC
6.两个体积相同的容器,一个盛有一氧化氮,另一个盛有氮气和氧气,在同温同压下两容器内的气体一定具有相同的()6.两个体积相同的容器,一个盛有一氧化氮,另一个盛有氮气和氧气,在同温同压下两容器内的气体一定具有相同的() A.原子总数 B.质子总数 C.分子总数 D.质量 【解析】 两容器体积相同,在同温同压下,气体分子数相同,二者均装有双原子分子,所以A、C正确;因为第二个容器中N2和O2比值不确定,所以不选B、D。 【答案】AC
7.(1)2 mol O3和3 mol O2的质量之比________,分子数之比________,同温同压的密度之比________,含氧原子数之比________,体积之比________。 (2)O3与Cl2具有相似的性质,均可用于自来水的消毒。已知二者在消毒时均被还原为最低价态,则相同状况下10 L O3与________L Cl2的消毒能力相当。 (3)气体化合物A分子式可表示为OxFy,已知同温同压下10 mL A受热分解生成15 mL O2和10 mL F2,则A的化学式为________,推断的依据为_________________________________________。
【解析】(1)本题考查的是物质的量的应用,根据物质的量与其他量的关系把物质的量转化成要求的量,还考查了阿伏加德罗定律的运用,运用时注意所处的条件。【解析】(1)本题考查的是物质的量的应用,根据物质的量与其他量的关系把物质的量转化成要求的量,还考查了阿伏加德罗定律的运用,运用时注意所处的条件。 (2)此过程为氧化还原反应,O3与Cl2消毒后分别转化为 、 ,若设Cl2的体积为x L,根据氧化还原反应过程中化合价升降总数相等,则10 L×3×[0-(-2)]=x L×2×[0-(-1)],解得x=30。 (3)根据质量守恒定律和阿伏加德罗定律,写出分解方程式为2OxFy 3O2+2F2,则A化学式为O3F2。 【答案】(1)1∶12∶33∶21∶12∶3(2)30