物质的量的单位—摩尔
1.物质的量的定义:表示含有一定数目粒子的集合体,符号为n,单位为mol。
(1)衡量标准:1 mol粒子集合体所含的粒子数与0.012 kg 12C中所含的碳原子数相同,约为6.02×1023。称为阿伏加德罗常数,用NA表示,通常表示为6.02×1023 mol-1。
(2)计量对象:原子、分子、离子、原子团、电子、质子、中子等所有微观粒子(填“微观”或“宏观”)。
N
(3)计算关系:n=(N为微粒数)。
NA
注意:
a.阿伏加德罗常数NA是一个物理量,有单位(mol-1)。近似量为6.02×1023 mol-1。
b.物质的量是国际单位制(SI)七个基本物理量之一,摩尔是对应的国际单位制七个基本单位之一。 七个基本物理量—“时光物质温电长” 时间-秒(s) 发光强度-坎德拉(cd) 物质的量-摩尔(mol) 质量-千克(kg) 热力学温度-开尔文(K) 电流-安培(A) 长度-米(m)
2.摩尔质量的概念:单位物质的量的物质所具有的质量,符号为M,常用的单位为g·mol-1。 (1)以g·mol-1为单位时,其数值与该粒子的相对分子质量或相对原子质量相等。 注意:摩尔质量有单位(g·mol-1),相对原子质量或相对分子质量无单位。
m
(2)关系:n=(m为物质的质量)。
M
(3)摩尔质量与物质的质量的区别:
a.概念不同:摩尔质量是指单位物质的量的物质所具有的质量,而质量是指物体所含物质多少的物理量。
b.单位不同:摩尔质量的单位是g·mol-1,而物质的质量的单位是g或kg。 3.物质的量、物质的质量、粒子数目之间的计算:
通过计算,准确理解“阿伏加德罗常数”把微观物理量和宏观物理量联系起来的“桥梁”作用。
4.高中化学计算主要是以物质的量为中心的计算,学习时要养成把“其他物理量转化为物质的量”这一思维模式。如已知物质的质量求其粒子数,首先根据摩尔质量求出其物质的量,然后根据阿伏加德罗常数转化为粒子数。
例1.(物质的量)
1.下列叙述错误的是(D)
A.1 mol任何物质都含有约6.02×1023个微粒 B.0.012 kg 12C含有约6.02×1023个碳原子
C.在使用摩尔表示物质的量的单位时,应用化学式指明粒子的种类 D.物质的量是国际单位制中七个基本单位之一
1
例2.(阿伏加德罗常数NA)
2.NA代表阿伏加德罗常数,下列说法正确的是(B) A.含NA个H的H2的物质的量为1 mol B.NA个CO和1 mol N2所含分子数相等
C.NA个H2SO4与1 mol H3PO4所含氢原子的个数比为11 D.0.1 mol C含1.2NA个质子
例3.(物质的量、物质的质量、粒子数目之间的计算) 3.1.下列说法正确的是(B) 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 【解析】 A项,16 g O2的物质的量为0.5 mol,其分子数为3.01×1023,A错误;B项,1 mol H2SO4中含7 mol原子,故0.5 mol H2SO4中含有的原子数目为3.5NA,B正确;C项,n(H2O)=1 mol,
3.01×1023mA
其质子的物质的量为10 mol,C错误;D项,n(A)==0.5 mol,M(A)==-
nA6.02×1023mol1
22 g-
=44 g·mol1,其单位不是“g”,D项错误。
0.5 mol
3.2.(1)试估算1个12C原子(结果保留两位小数)。 (2)已知一个M分子的质量为2.99×10-23g,求该分子的摩尔质量。 解:(1)m(12C)=12/(6.02×1023)=1.99×10-23g。 (2)M=6.02×1023×2.99×10-23=18g/mol。
变式训练
1.“物质的量”是指(D) A.物质的质量
B.物质的微观粒子数
C.物质的质量与微观粒子数
D.把物质的质量同微观粒子数联系起来的一个基本物理量 2.“1 mol物质”的含义是(C) A.0.012 kg碳 B.含有6.02×1023个粒子的物质
C.含有阿伏加德罗常数个粒子的物质 D.含有与6.02×1023个碳原子等质量的物质 3.在1 mol H2O中含(C)
A.1 mol H B.6.02×1023个氢原子 C.6.02×1023个水分子 D.3.01×1023个氧原子 4.下列说法中正确的是(B)
A.摩尔是国际单位制中的七个基本物理量之一 B.0.5 mol H2O中含有的原子数目为1.5 NA C.64 g氧相当于2 mol氧
D.1 mol任何物质都约含有6.02×1023个原子
解析:A项:物质的量是国际单位制中的七个基本物理量之一,摩尔是物质的量的单位;C项:使用物质的量或摩尔时必须用化学式指明确定的粒子,“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:构成物质的粒子除了原子外,还有分子、离子等。
2
5.下列物质中所含分子物质的量最多的是(B)
A.44 g CO2 B.1.5 mol H2 C.64 g SO2 D.3.01×1023个硫酸分子
-
解析:A项,44 g CO2的物质的量是44 g÷44 g·mol1=1 mol;C项,64 g SO2的物质的量是64 g÷64
-1-
g·mol=1 mol;D项,3.01×1023个硫酸分子的物质的量是3.01×1023÷(6.02×1023 mol1)=0.5 mol,故选B。
6.下列关于阿伏加德罗常数的说法正确的是(B) A.阿伏加德罗常数是12 g碳中所含的碳原子数
B.已知微粒个数,可通过阿伏加德罗常数计算出微粒的物质的量 C.阿伏加德罗常数是6.02×1023
D.阿伏加德罗常数的符号为NA,通常用6.02×1023表示
解析:12 g 12C中所含的原子数是阿伏加德罗常数。阿伏加德罗常数与粒子数关系为N=n·NA。它
-
是一个有单位(mol1)的物理量,而不是一个数。
7.下列有关阿伏加德罗常数(NA)的说法错误的是( A )
A.32 g O2所含的原子数目为NA B.0.5 mol H2O含有的原子数目为1.5NA C.1 mol H2O含有的H2O分子数目为NA D.0.5NA个氯气分子的物质的量是0.5 mol 解析:32 g O2为1 mol,氧原子数为2NA,A错误;0.5 mol H2O中原子数为0.5×3×NA,B正确;1 mol H2O中含有H2O分子数为NA,C正确;0.5NA个Cl2分子的物质的量为0.5 mol,D正确。
8.下列关于“物质的量”、“摩尔”和“摩尔质量”的叙述中正确的是(C) A.物质的摩尔质量等于其相对分子(原子)质量 B.“物质的量”是国际单位制中的一个基本单位 C.0.012 kg12C中所含的碳原子数为NA个 D.1 mol任何物质都含有约6.02×1023个原子
-
【解析】 当物质的摩尔质量以g·mol1为单位时,在数值是等于其相对分子(原子)质量,A错误;“物质的量”是国际单位制中的一个基本物理量,不是单位,摩尔才是基本单位,B错误;0.012 kg12C中所含的碳原子数为阿伏加德罗常数,即NA个,C正确;1 mol任何物质都含有约6.02×1023个相应的微粒,但原子数不一定为6.02×1023,如1 molO2含有的原子数约为2×6.02×1023个,D错误。
9.下列说法中正确的是(B) ①1 mol O的质量是16 g·mol-1 ②Na的摩尔质量是23 g·mol-1 ③CO2的摩尔质量是44 g·mol-1 ④氢的摩尔质量是2 g·mol-1
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
-+
解析:①中质量的常用单位之一是g而不是g·mol1;②中在粒子的结构上Na比Na少了1个电
+
子,由于与原子核的质量相比电子的质量是忽略不计的,所以Na与Na的相对原子质量相同,摩
-
尔质量也相同;④中“氢”所表述的微粒对象不够明确,因此“2 g·mol1”与“氢的摩尔质量”是不相
--
称的,应改述为“H2的摩尔质量是2 g·mol1”或“H的摩尔质量是1 g·mol1”等。
10.下列说法中正确的是(B) A.1 mol H2SO4的质量是98 g·mol-1 B.SO2的摩尔质量为64 g·mol-1
C.SO2的摩尔质量与SO2的相对分子质量相等 D.1 mol氧的质量为32 g
3
11.下列说法中,正确的是( C) A.1 mol氢约含有阿伏加德罗常数个氢 B.2NA个H2SO4的摩尔质量为196 g·mol-1 C.1 mol电子约含有6.02×1023个电子 D.1 mol H2O含有1 mol H2和1 mol O
12.用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法中,正确的是(D) A.2.4 g金属镁含有的分子数为0.1NA B.2 g氢气中含有的原子数为NA C.3.01×1023个氮分子中含有的原子数为2NA D.17 g氨气中含有的电子数为10NA
解析:Mg是由原子构成的,无分子,故A项错误;
H2为双原子分子,2 g氢气即1 mol H2,应含有2 mol H,原子个数为2NA,故B项错误; N2为双原子分子,3.01×1023个氮气分子中所含原子数应为2×3.01×1023,即NA,故C项错误; D中17 g NH3的物质的量为1 mol ,含有的电子数为10NA,D项正确。
13.下列说法正确的是(D)
A.1 mol氖含有的原子个数为2NA B.二氧化碳的摩尔质量为44 g
C.铁原子的摩尔质量等于它的相对原子质量
23
D.一个钠原子的质量等于 g
6.02×1023
14.下列说法正确的是( A )
A.0.2 mol Al与足量盐酸反应产生的H2为0.3NA B.0.2 mol H2O所含的H原子为0.2NA
C.0.1 mol CH4所含的C的质量是所含H的质量的4倍 D.44 g CO2含有的原子数为NA
15.下列说法不正确的是(D)
A. 44 g CO2与28 g CO所含有的分子数均为NA
B.常温常压下,92 g的NO2和N2O4混合气体中含有的原子数为6NA C.18 g H2O中含有的质子数为10NA D.16 g O2中含有的氧分子数为NA
16.对相同质量的SO2和SO3来说,下列关系正确的是(C) A.含氧原子个数比为2:3 B.含硫元素质量比为4:5 C.含氧元素质量比为5:6 D.含硫原子个数比为 1:1
mm
解析:设质量都为m,则n(SO2)=mol,n(SO3)= mol,再求S、O原子物质的量和质量的关
6480
系。
17.若某原子的摩尔质量是M g·mol-1,则一个该原子的真实质量是(C)
1M6.02×1023
A.M g B. g C. g D. g
M6.02×1023M
解析:当质量以g为单位时,摩尔质量与相对原子质量及1 mol原子的质量数值相等,故1 mol
M
该原子的质量为M g,而1 mol原子的数目为6.02×1023个,故1个原子的质量为 g。
6.02×1023
4
18.质量为147 g H2SO4的物质的量是___________,其中含有________mol H,含有________mol O。 答案:1.5 mol 3 6
19.质量为1.7 g NH3所含的分子数与________ g氮气所含的分子数相同,所含原子数与________g氮气所含的原子数相同。 答案:(1)2.8 5.6
20.已知8 g A能与 32 g B恰好完全反应,生成22 g C和一定量D,现将16 g A与70 g B的混合物充分反应后,生成2 mol D和一定量的C,则D的摩尔质量为______________。
解析:化学反应必须遵循质量守恒定律。8 g A和32 g B恰好完全反应生成22 g C,生成D的质
mD18 g9
量为8 g+32 g-22 g=18 g,则==;16 g A与70 g B反应时,B过量,A完全反应,
mA8 g4
936 g
生成D的质量为16 g×=36 g,则M(D)==18 g·mol-1。
42 mol
答案:18 g·mol-1
21.(1)1个12C的质量是a kg,1个Na的质量是b kg,Na的摩尔质量是________(用含a、b的表达式表示)。
(2)铝的相对原子质量为27,则可估算一个铝原子的质量约为________g。
1
解析:一个原子的实际质量与12C的质量相比所得的数值是相对原子质量,因此钠的相对原子
12
12b12b
质量是b kg÷(a kg/12)=,而摩尔质量在数值上等于其相对原子质量,故Na的摩尔质量是
aa
-1-123g·mol;铝的摩尔质量是27 g·mol,亦即6.02×10个铝原子的质量是27 g,故一个铝原子的质
-2323
量为27 g÷(6.02×10)=4.49×10 g。
12b
答案:(1) g·mol-1 (2)27 g·mol-1 4.49×10-23
a
5