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《物质的量及其单位——摩尔》


第1课时:物质的量的单位——摩尔

联想· 质疑(P20)

约17万亿亿个!

“一滴水中有多少个分子啊?”

所有中国人(13亿)共同来数一滴水里 的水分子,每人每分钟数100个,日夜不停, 需要2万年才能数清!!!

你知道古代曹冲称象的故事吗? 曹冲解决问题的主导思想是

什么?

化整为零、 化大为小

思考

1、如何测量一本书中一张纸的厚度? 2、已知托盘天平的最小刻度为0.1克,如何 利用托盘天平称量一粒大米的平均质量? 3、如何测量一个H2O分子的质量? 积小成大, 聚微为宏 微观分子数

宏观质量



生活举例: 一打鸡蛋 (12个)

一度电
(1000W/h)

一令白纸 (500张)

思考:

用什么微粒集体作为标准来 衡量微观粒子的数目?
0.012Kg 12C中所含有的碳原子数

这 个微粒 集体的 个数是 多少?
阿伏加德罗常数, 近似为6.02?1023mol-1

表示这个微 粒集体的物理量 及单位是什么? 物质的量,单位为摩尔

国际单位制(SI)的七个基本物理量
物 理 量
长 质 时 度 量 间

单位 米 千克 秒

符号 m Kg s

电流强度 热力学温度 发光强度 物质的量

安培 开尔文 坎德拉 摩尔

A K Cd mol

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

[注意]

关于物质的量的几点说明

1、是国际单位制七个基本物理量之一 2、物质的量的单位是 摩尔、简称摩,符号:mol 3、注意事项:

A、“物质的量”是一个物理量的全称,是一个专有名词; 物质的量不能当成物质的数量或质量来理解。 B、摩尔只能描述原子、分子、离子、质子、中子和电子 等微观粒子,不能描述宏观物质。 C、用摩尔为单位表示某物质的物质的量时,必须指明物 质微粒的名称、符号或化学式。如:1 mol H、1 mol H+、 1 mol H2 ,不能用 “1 mol 氢”这样含糊无意义的表示。 D、 物质的量的数值可以是整数,也可以是小数。

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

【思考】

集体中的成员数
1打 12个 铅笔

参考资料

1箱 12瓶 啤酒 1971年,由41 个国家参加的第 14届国际计量 宏观 大会上,正式宣布国际纯粹和应用化学联合会、 1盒 100枚 别针 物质 国际纯粹和应用物理联合会和国际标准化组织关 1双 2只 筷子 于必须定义一个物理量单位的提议,并作出决议。 从此,“物质的量”就成为国际单位制中的一个 1mol ?个 分子、离子、原子…… 微观 基本物理量,物质的量的单位为摩尔。 同时规定 粒子 0.012 kg 12C中所含的碳原子数目作为1 mol的标 1 摩尔的标准:1 mol粒子集体所含的粒子数 准。 23

= 0.012 kg12C中所含的碳原子数

≈ 6.02×10

实践体验:已知一个12C原子的质量为1.993×10-26 kg,问 0.012 kg12C中有多少个碳原子? 6.02×1023

知识归纳:
一、物质的量及其单位摩尔

想一想: 圆周率与3.14 的关系

1、阿伏加德罗常数(NA): 0.012Kg 12C 中所含有的碳原子数为6.02?1023, 6.02?1023mol-1称为阿伏加德罗常数。 2、物质的量:用来衡量微观粒子数量的物理量, 符号为n,单位为摩尔(简称摩,符号为mol)。

阿伏加德罗?

问题讨论

下列表示方法或说法是否正确?为什么? A. 1摩氮 B. 1mol氢原子 C. 1mol细菌 D. 2mol CO2含2 NA个分子和原子

①“物质的量”是一个统一、不可分割的整体, 这四个字缺一不可,不能把它理解为“物质的 质量”或“物质的数量” ②摩尔作为物质的量的单位,这一单位只适用于 微观粒子,不适用于宏观物质。

③使用摩尔作为单位表示物质的量时,必须指明 微粒的种类,如原子、分子、离子等, 或者用化 学式来表示。例:1molNa+或n(Na+)=1mol

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

【讨论】 下面叙述是否正确? (1)摩尔是七个物理量之一。 错误。物质的量 是七个基本物理量之一 (2)摩尔是物质的质量单位。 错误。摩尔是物质的量的单位

(3) 1摩尔大米含有 6.02×1023个米粒。
错误。物质的量只适用于微观粒子,不能用来说明 宏观物质 (4)1mol氢 错误。没有指出是分子、原子或离子

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

课堂练习一

1、说出下列符号的意义: ①2molH 、 ②2molH+ 、 ③2molH2 、④4molFe3+ 、⑤a molSO3 、 2、用符号表示: 2摩尔水分子 、5摩尔硫酸根离子 、 n 摩尔氧原子 、1摩尔碳酸氢根离子 、 10摩尔亚铁离子 、3摩尔氯化氢分子 、

阿伏加德罗

阿伏加德罗(AmedeoAvogadro,1776—1856) 意大利化学家、物理学 家。1776年8月9日生于都灵市, 出自于律师家庭。20岁时获得 法学博士学位,做过多年律师。 24岁起兴趣转到物理学和数学 方面,后来成为都灵大学的物 理学教授。 阿伏加德罗的主要贡献是 他于1811年提出了著名的阿伏 加德罗假说。阿伏加德罗最大 的贡献是建立分子学说。1856 年7月9日阿伏加德罗 在都灵 逝世。

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

二、 阿伏加德罗常数: 1 mol 任何粒子的粒子数。
科学上规定为: 0.012 Kg 12C 中所含的碳原子数
规定解释:如果某物质含有 与 0.012 Kg 12C 中所含的 碳原子数相同的粒子数,该 物质的物质的量为1mol 。

符号: NA 单位: mol-1,数值:约为6.02×1023
[注意]
不能认为 6.02×1023就是阿伏加德罗常数 也不能认为1mol粒子=6.02×1023个

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

三、 物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数间的关系。
(1)1mol碳原子含有 (2)0.3mol硫酸分子含有 (3)10mol钠离子含有 (4)6mol电子含有 (5)0.5mol中子含有 1×NA 0.3×NA 10×NA 6×NA 0.5×NA 个碳原子 个硫酸分子 个钠离子 个电子 个中子

物质的量(n)==

粒子数目(N) 阿伏加德罗常数(NA)

物质的量是表示微粒的集体,可以用分数或小数表示。

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

知识链接
1 摩尔水分子中有多少摩尔氢原子,多少摩尔氧原子?

H2O
微粒个数 微粒集体 1 NA

2H
2
2NA 2 mol

O
1 NA 1 mol

物质的量 1 mol

结论

微粒之间的个数之比等于其物质的量之比

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

知识链接





O2 ==
1个



CO2
1个 1mol

微粒个数 1个 物质的量 1mol 微粒个数 2个

1mol 1个 1mol

2H2 +
物质的量 2mol

O2 ==



2H2O
2个
2mol

结论

化学反应方程式中,系数之比即反应过中 各物质的物质的量之比

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

知识链接

两个变式(1)N=n?NA (2) N
N A=

一个比例关系 n1︰n2=N1︰N2

n

n= 物质的量

N NA

微粒数目

阿伏加德罗常数

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

课堂练习二

1、下列关于摩尔的说法中,正确的是( )

A.摩尔是一个物理量,含6.02×1023个粒子
B. 摩尔是国际单位制的七个基本单位之一

√ 为mol D.摩尔的基准是0.012 Kg √
子数

C.摩尔既是物质的量的单位,简称摩,符号
12C中所含的碳原

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

2、下列关于阿伏加德罗常数的说法正确的是


B.阿伏加德罗常数就是6.02×1023



A.阿伏加德罗常数是一个纯数,没有单位

√ √

C.阿伏加德罗常数是指1 mol 的任何粒子的 粒子数 6.02×1023 mol-1 D.阿伏加德罗常数的近似值为:

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

3、1mol H2SO4中约含有 个氧原子。

个硫酸分子,

4、含3.01×1023个Na+的 Na2SO4中约含 SO42-

mol,

5、3molNa2CO3· 10H2O含有 含有 个钠离子和

NA氢原子、 个碳酸根离子

微粒数(2×6.02×1023 )氢原子

氧原子( 6.02×1023 )微粒数

6.02×1023个水分子

1molH2O

物质的量( 2mol )H

O( 1mol )物质的量

课堂练习
(1)1molO中约含有6.02×1023 个O; (2)3molH2SO4中约含有3×6.02×1023 个H2SO4;

(3)4molO2中约含有 4×6.02×1023 个O2;
(4)10molNa+中约含有10×6.02×1023 个Na+;
23 28 × 6.02 × 10 (5)28mol电子中约含有 个电子;

(6)1.204×1024个水分子,其物质的量为 2mol ;
(7)0.5molNa2SO4含有 约含

1

molNa+, 0.5 molSO42-,

2mol×6.02×1023 个O 23 (8)0.1 mol NH4+中约含有 0.1×6.02×10 个N,
0.4×6.02×1023
个H,约含有

约含有

1×6.02×1023

个电子。

小结

? NA
微粒数 物质的量

?
物质的量 (n) =

NA

物质所含粒子数目 (N) 阿伏加德罗常数 (NA)


物质的质量

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

思考

1mol物质的质量到底有多大?

1molH2O 约含有6.02×1023个水分子,

1molAl 约含有6.02×1023 个铝原子,

质量是18g

质量是27g

1mol不同物质所含的粒子数是相同的,但由于不同粒 子的质量不同, 1mol不同物质的质量也不同

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

实践体验
粒子符号 物质的式 每个粒子的质 1摩物质含有的 粒子数(个) 量 量(g/个) C Fe H2SO4 H2O Na+ OH12 56 98 18 23 17 1.993X10-23 9.032X10-23 1.628X10-22 2.990X10-23 3.821X10-23 2.824X10-23 1摩物质质 量(g)

NA

12 56 98 18 23 17

NA
NA NA NA NA

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

讨论

分析以上计算结果可得出什么规律?

(1)1mol任何原子的质量(以克为单位)在数值 上等于这种原子的相对原子质量。 (2) 1mol任何分子的质量(以克为单位)在数值 上等于这种分子的相对分子质量。 (3) 1mol任何离子的质量(以克为单位)在数值 上等于这种离子的式量。 结论 1mol任何微粒或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。 摩尔质量

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

四、 摩尔质量

概念:
单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量 符号:M 常用单位:g/mol 、Kg/mol 分子:相对分子质量; 原子:相对原子质量; 离子:相对原子质量

理解:
A、1mol物质的质量

B、数值上等于物质的相对原子(分子)质量

C、单位:g/mol(克/摩尔) 、Kg/mol

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

课堂练习三 1molFe的质量是: 1molO2的质量是: 1molH2SO4的质量是: 1molFe2+的质量是: Na的摩尔质量为 Na+的摩尔质量为 H2SO4的摩尔质量为 HNO3的摩尔质量为 、 、 、 、 、 、 、 、

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

五、 物质的质量、物质的量、摩尔质量

之间的关系

物质的质量 单位物质的量的物质所具 (1)定义: (单位:g) 有的质量叫摩尔质量。
物质的量
(单位:mol)

n=

m (2)定义式: M = n

m M
摩尔质量
(单位:g/mol)

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

六、 质量、物质的量、摩尔质量、阿伏伽德罗常数、 粒子数之间的关系

质量 (m ) ÷M



物质的量 粒子数 (n ) N A÷ (N )

×NA

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

【思考】 49gH2SO4的物质的量是多少?所含H2SO4

分子的个数是多少?

解:M(H2SO4)=98g/mol m(H2SO4) n(H2SO4)= M(H2SO4) 49g n(H2SO4)= =0.5mol 98g/mol

N(H2SO4)= n(H2SO4)×NA =0.5mol×6.02×1023/mol =3.01×1023

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

课堂练习四
1、请计算: A、24.5克H2SO4的物质的量是 B、11克CO2的物质的量是 C、2.5molNa2CO3的质量是 D、1.5molH2O的质量是
2、 19.6 g硫酸是 个硫酸分子,其中含有 含有 molO ,计 、 、 、 、

molH2SO4 ,含有 molH,计 个氢原子, 个氧原子 。

第一章 第二节 化学计量在实验中的应用

课堂小结 、 一、物质的量( n):表示含有一定数目粒子的集合体 是国际单位制七个基本物理量之一 物质的量的单位是 摩尔、简称摩,符号:mol 二、阿伏加德罗常数:1 mol 任何粒子的粒子数。 科学上规定为: 0.012 Kg 12C 中所含的碳原子数 符号: NA 单位: mol-1,数值:约为6.02×1023 三、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 数值上等于物质的相对原子(分子)质量 符号:M 常用单位:g/mol 、Kg/mol

M× 物质的量×NA 粒子数 质量 ÷M (n ) N A÷ (N ) (m)

知识运用

m M = n

1、求9克水中有多少个水分子?
2、求3.01 ? 1024个氧气分子的质量? 3、 50克CuSO4 ?5H2O的晶体中所含有的铜 离子、硫酸根离子和水分子的物质的量各 是多少?所含水分子的数目是多少?

交流· 研讨
物质 状态 1mol 物质所 含微粒数 6.02×1023 1mol 物质质 量(g) 56
密度(200 C )

(g/cm3) 7.8

体积( 200 C ) (cm3)

Fe



7.2 10

Al



6.02×1023

27

2.7

Pb



6.02×1023

207

11.3

18.3
18 53.6

H2O H2SO4
(纯)



6.02×1023

18

1(40C)



6.02×1023

98

1.83

[结论] 相同条件下,1摩尔不同固体或液体物质 的体积是 不相同 的。

讨论 启发

对于1mol不同的固体和液体物质, 为什么它们的体积各不相同呢? 决定物质体积大小的因素有哪些呢?
决定物质体积大小的因素有三个: ?物质的粒子数目 ?粒子的大小 ?粒子之间的距离
固体、液体物质粒子间间隔很小,在 微粒数目相同的情况下,固体、液体的体 积主要由粒子本身大小决定。

回答

小结

设问

相同条件(标准状况)下,1摩尔任何气体 的体积是否相同呢?填写下列表格。
标准状况:温度为0℃[273K],压强为101KPa

气体 物质 H2 O2

1mol 气体 所含分子数 6.02×1023 6.02×1023

1mol气体 质量(g) 2.016 32.00

密度

(g/L)
0.0899 1.429

标准状况

体积 标准状况 ( L)

22.4 22.4 22.3

CO2

6.02×1023

44.01

1.977

结论

在标准状况下,1mol任何气体 所占的体积 都约是22.4 L。

100℃1 mol H2O (g) (3.06×104 mL) (体积扩大1700倍)

0℃1 mol H2O( 18 mL)

[ 实验启示] 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。

讨论

1、决定气体体积大小的主要因素有哪些?
体积(V)

取决于

分子数目(N或n) 分子间平均距离(d)

2、分子间的平均距离受哪些条件影响?是怎样影响的?

V

取决于

n T d P

d d

3、为什么在标准状况下1mol任何气体所占的体积都相同呢? T.P相同

d相同

. V相同(V=22.4L)

小结

二、气体摩尔体积
1、概念:单位物质的量气体所占的体积。
符号为:Vm 公式:

Vm= V n

mol-1)和m3/mol。 常用单位有L/mol(L· 标准状况下气体摩尔体积要点: ?条件:标准状况 (STP)

?对象:任何气体
?物质的量:1mol

结 论

体积约占

22.4L
(标准状况)

22.4L

标准状况下的气体 摩尔体积示意图

知识运用

1、下列说法正确的是( D )
(A)在标准状况下,1mol水和1molH2的体积 都约是22.4L
(B)2gH2和44gCO2的体积相等 (C)1mol某气体的体积为22.4L,则该气体一 定处于标准状况 (D)在标准状况下,1gH2和11.2LO2的物质的 量相等

讨论(P21表)

阿伏加德罗 在一定温度和压强下,并不一定是标准 定律 状况,1mol不同的气体体积是否相同?
1、在同温同压下,相同分子数的气体, 其体积 ( ); 相同 2、在同温同压下,体积相同的气体, 其分子数( 相同 ) ; 3、在同温同压下,气体体积的大小与 分子数目成( 正 )比。

知识运用 2、在同温同压下,相同质量的下列 气体,占有的体积由大到小的顺序是——
①Cl2 ② N2 ③ H2 ④CO2 ⑤ O2

[答案] :

③>②>⑤>④>①

知识运用

3、用11.2克的铁与足量的稀硫酸反应,

消耗硫酸的物质的量为多少?最多可生成多
少体积(标准状况)的氢气?

课堂小结

有关“物质的量”的计算关系
分子 质量 ÷M ×M 物质的量 ×NA 微粒数 N 电子 质子 中子

m

n
×vm ÷v m

原子
离子

÷NA

V
(标况)

知识小结

物质的量这个物理量的建立,就象一座桥梁, 把微观粒子的数目与宏观物质的质量之间联系起 来了。 这个物理量(单位:摩尔)在化学计算中起着 十分重要的作用,熟练运用这个物理量是我们今后 化学计算的中心。

认真复习、

完成作业
预习:物质的量浓度


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