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化学计量在实验中的应用(第1课时)
【学习目标】
1. 知道物质的量、摩尔质量的单位及含义 2. 知道阿伏加德罗常数的概念。
3. 能进行物质的量、微粒数目与物质的量之间的简单换算。 【学习过程】
原子是化学变化中的最小粒子,分子与分子、原子与原子按一定的比例定量地进行化学反应,而原子或分子都很小,我们肉眼不可能观察到,更不可能一个一个地进行称量。怎样将微观的粒子数目与宏观的物质的质量联系起来,来研究分子、原子或离子所进行的化学反应呢?
第14届国际计量大会通过以“物质的量”作为化学计量的基本物理量,规定1 mol粒子所含的数目为6.02×10个。物质的量是用来计量肉眼看不到、现代称量工具难以称量的原子、分子、离子等微观粒子的物理量。 基本物理量 单 位 符号 长度 质量 时间 米 m 千克 kg 秒 s 电流强度 安培 A 物质的量 摩尔 mol 热力学温度 发光强度 开尔文 K 坎德拉 cd 23
1. 物质的量:物质的量是表示物质所含微粒多少的物理量,是国际单位制中七个基本物理量之一。
(1)物质的量表示物质所含微粒的多少,这四个字是一个整体,不得简化或增添任何字,物质的量实际上表示含有一定数目粒子的集体。
(2)物质的量是以微观粒子为计量的对象,而这里的“粒子”是指构成物质的“基本单元”,这个基本单元可以是分子、原子、离子、中子、质子等单一粒子,也可以是这些粒子的特定组合。
(3)物质的量用符号“n”表示。 2. 阿伏加德罗常数: 通得出的任何粒质的质
物质微粒 12物质质量 12 g 32 g 23g 35.5 g 1个微粒实际质量 1.993 3×105.315×103.820×105.897×10-23所含微粒大概数目 6.020×10 6.021×10 6.021×10 6.020×10 23232323过上表结论是:子或物量以克
C g O2 Na Cl -+-23 g g g -23-23- 1 -word版本可编辑.欢迎下载支持.
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为单位,在数值上与该粒子的相对原子质量相等时,所含的微粒数目都是6.02×10个。 (1)我们把0.012kgC所含的碳原子数称为阿伏加德罗常数,其近似值为6.02×10mol
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23
,符号为NA,单位是mol。
(2)阿伏加德罗常数的准确值是0.012 kg C中所含有的碳原子数目,近似值是6.02×10
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mol。
(3)NA数值巨大,作用于宏观物质没有实际意义。
3.摩尔:摩尔是物质的量的单位,每摩尔物质含有阿伏加德罗常数个微粒。摩尔简称摩,符号为mol。
(1)在使用摩尔表示物质的量时,应该用化学式指明粒子的种类,而不使用该粒子的中文名称。例如说“1mol氧”,是指1mol氧原子,还是指1mol氧分子,含义就不明确。又如说“1mol碳原子”,是指1molC,还是指1molC,含义也不明确。
(2)粒子集体中可以是原子、分子,也可以是离子、电子等。例如:1mol F,0.5molCO2,1000mol CO3,amol e,1.5molNa2CO3·10H2O等。
(3)物质的量与粒子数(N)的关系: N = n·NA
温馨提示:满足上述关系的粒子是构成物质的基本粒子或它们的特定组合。如:1molCaCl2
与阿伏加德罗常数相等的粒子是CaCl2粒子,其中Ca为1mol、Cl为2mol,阴阳离子之和为3mol。
4.摩尔质量
(1)概念:摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量,符号为M,单位常用g·mol
2+
-2--12
13
-1
物质微粒 12摩尔质量 12 g·mol 28 g·mol 18 g·mol 96 g·mol -1-1-1-1相对原子(分子)质量 12 28 18 96 1mol该粒子质量 12g 28g 18g 96g C N2 NH4 SO4 -1
2-+。
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 mol H2O的质量是18 g。
②当摩尔质量的单位取“g·mol”时,其数值与相对原子质量、相对分子质量或式量数值相等,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,而M(H2O)
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=18 g·mol。
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(2)摩尔质量、质量、物质的量、粒子数之间的关系:,容易
看出,在以上转化关系中,物质的量处于核心的地位。可以说,物质的量是联系宏观与微观的桥梁,为我们的科学计算带来了很大的方便。 【当堂检测】
1. 下列说法正确的是( )
A.1 mol氢约含有6.02×10个微粒 B.H2的摩尔质量是2 g
C.1 mol O2的质量是32 g,含有的氧原子数为2NA D.2NA个H2SO4分子的摩尔质量为196 g/mol
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.(a/4b) mol B.(b/a) mol
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C.(a/b) mol D.(b/4a) mol
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3. 偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能燃料,燃烧产生巨大能量,可作为航天运载火箭的推动力。下列叙述中正确的是( )
A.偏二甲肼的摩尔质量为60 g B.6.02×10个偏二甲肼分子的质量为60 g C.1 mol偏二甲肼的质量为60 g/mol D.6 g偏二甲肼含有NA个偏二甲肼分子
4. (1)2.5 mol Ba(OH)2中含有____________个Ba,含有____________个OH,2.5 mol Ba(OH)2的质量是________g。含有1.204×10个OH的Ba(OH)2的物质的量是________。 (2)0.5 mol O3 (臭氧)中含有的分子数是________个、原子数是________个、质子数是________个。
(3)0.5 mol的Fe含____________个铁原子,质量是____________g;2.107×10个铁原子是__________mol Fe,质量为________g。
5. (1)1 mol CO(NH2)2中含________mol碳原子,________mol氮原子,________mol氢原子,________mol氧原子,所含氧原子数跟________mol H2O所含氧原子数相等。
(2)12.4 g Na2R含Na0.4 mol,则Na2R的摩尔质量为________,R的相对原子质量为________,含R的质量为1.6 g的Na2R,其物质的量为________。 答案与解析 题号 1 答案 C 解析 A项未指出1 mol氢是什么粒子,无法确定其数目,如1 mol H2含1 mol H2分子,含2 mol 氢原子;B项单位为g/mol;C项1 mol O2的质量即为32 g,D+
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项2NA个H2SO4分子的质量为196 g,但其摩尔质量仍然为98 g/mol 2 D Na mol H2SO4中氧原子的物质的量为4 a mol,NA=n=b-1 mol 4a3 B 偏二甲肼的摩尔质量为60 g/mol;1 mol这种物质的质量为60 g;6 g偏二甲肼含有0.1NA个偏二甲肼分子 4 (1)1.505×102424 (1)1 mol Ba(OH)2含有1 mol Ba和2 mol OH,232+-3.01×10 427.5 1 mol (2)3.01×10 9.03×10 7.224×1024 231 mol的粒子数约为6.02×10,用Ba和OH的物质的量分别乘以6.02×10即可得出答案。Ba(OH)2的摩尔质量是171 g/mol,所以其质量为2.5 mol×171 g/mol=427.5 g。1.204×10个OH的物1.204×10质的量为mol,则Ba(OH)2的物23-1=2 6.02×10 mol质的量为1 mol。(2)由公式n=得:N(O3)=NA2424-23232+-(3)3.01×10 28 3.5 196 23Nn(O3)×NA=0.5 mol×6.02×1023 mol23-1=3.01×10.1个O3分子中含3个氧原子,1个氧原子中含有8个质子。(3)n=0.5 mol,N= n·NA=0.5 mol×6.02×1023 mol-1= 3.01×10,m=n·M=0.5 mol×56 g/mol=28 g,24N2.107×10n===3.5 mol,m=n·M=3.5 NA6.02×1023 mol-123mol×56 g/mol=196 g 5 (1)1 2 4 1 1 (2)62 g/mol 16 0.1 mol (1)1分子CO(NH2)2中含1个碳原子,1个氧原子,2个氮原子,4个氢原子,则1 mol CO(NH2)2中,含1 mol碳原子,2 mol氮原子,4 mol氢原子,1 mol氧原子,所含氧原子数与1 mol H2O所含氧原子数相等。(2)据电离方程式Na2R===2Na+R,得1 mol Na2R电离生成2 mol Na,题目中有Na0.4 mol,+++2-- 4 -word版本可编辑.欢迎下载支持.
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12.4 g=0.2 mol则有0.2 mol Na2R.M(Na2R)=62g/mol.Mr(Na2R)=62,求得Ar(R)=62-2×23=16.已知m(R),根据n=,得n(R)=0.1 mol,则mMn(Na2R)=0.1 mol - 5 -word版本可编辑.欢迎下载支持.