高中第二單元 物質(zhì)的化學計量第1課時導學案及答案

這是一份高中第二單元 物質(zhì)的化學計量第1課時導學案及答案，共13頁。學案主要包含了物質(zhì)的量與阿伏加德羅常數(shù)等內(nèi)容，歡迎下載使用。

一、物質(zhì)的量與阿伏加德羅常數(shù)
1．物質(zhì)的量：
2. 阿伏加德羅常數(shù)：
1．1 ml H、1 ml H＋、1 ml H2的意義一樣嗎？為什么？
提示：意義不同。盡管都是1 ml微粒，但微粒種類不同，它們分別表示1 ml氫原子、1 ml氫離子和1 ml氫分子。
2．(教材開發(fā))教材中描述“n ml某種微粒集合體中所含微粒數(shù)約為n×6.02×1023”， 1 ml H2SO4分子中含有的氫、氧原子數(shù)目分別為多少？
提示：2×6.02×1023 4×6.02×1023。
3．NA與6.02×1023有何不同？
提示：NA是單位為ml－1的物理量，其值約為6.02×1023。
【自主探索】
(情境思考)唐僧師徒四人在學習了“物質(zhì)的量”這一物理量并做了大量的相關練習后根據(jù)個人學習體會，對物質(zhì)的量這一概念展開了熱烈的討論。以下是四人的談話記錄。你認為誰的觀點是錯誤的？
提示：物質(zhì)的量是只能用來描述微觀粒子多少的物理量，而質(zhì)量是既可描述微觀物質(zhì)又可描述宏觀物質(zhì)多少的物理量，兩者不可相互替代，所以孫悟空的描述是錯誤的。
二、摩爾質(zhì)量與方程式中的物質(zhì)的量關系
1．摩爾質(zhì)量：
2．化學方程式中的物質(zhì)的量關系：
(1)關系 aA＋ bB===cC＋dD
化學計量數(shù) a b c d
物質(zhì)的量之比 a∶ b∶ c∶ d
結論：反應物或生成物的物質(zhì)的量之比等于化學計量數(shù)之比。
(2)示例：2 ml H2與 1__ml O2恰好反應，生成2__ml H2O。
1．(知識關聯(lián))質(zhì)量是國際7大基本物理量之一， 摩爾質(zhì)量是否就是1 ml物質(zhì)的質(zhì)量？為什么？
提示：不是。摩爾質(zhì)量是單位物質(zhì)的量的物質(zhì)所具有的質(zhì)量，單位是g·ml－1；而1 ml物質(zhì)的質(zhì)量的單位是g。
2．(情境思考)2020年，全球暴發(fā)了大規(guī)模的新冠病毒肺炎疫情，威脅著人們的身體健康。疫情期間，次氯酸鈉(NaClO)是常用的消毒劑。
1 ml NaClO的質(zhì)量為______g。
提示：74.5
物質(zhì)的量有關概念理解
【規(guī)律方法】1.物質(zhì)的量的“四化”：
2．阿伏加德羅常數(shù)——“三量”
(1)基準量：0.012 kg12C中所含的碳原子數(shù)。
(2)準確量：是一個物理量，用NA表示，單位是ml－1。
(3)近似量：6.02×1023 ml－1。
3．摩爾質(zhì)量——“三性”
(1)等值性：摩爾質(zhì)量只是以g·ml－1作單位時，在數(shù)值上與相對分子質(zhì)量或相對原子質(zhì)量相等。
(2)近似性：由于電子的質(zhì)量非常微小，所以離子的摩爾質(zhì)量以g·ml－1為單位時，其數(shù)值近似等于相對分子質(zhì)量或相對原子質(zhì)量，如Na和Na＋的摩爾質(zhì)量都為23 g·ml－1。
(3)確定性：對于指定的物質(zhì)來說，其摩爾質(zhì)量的值是一個定值，不隨物質(zhì)的物質(zhì)的量多少而改變。
【特別警示】判斷有關概念的注意事項
(1)指向性——粒子的具體化；恒久性——相對分子(原子)質(zhì)量、摩爾質(zhì)量不隨微粒的變化而變化；一致性——物理單位與指代物質(zhì)及概念要一致。
(2)物質(zhì)的摩爾質(zhì)量(M)與1 ml物質(zhì)的質(zhì)量(m)以及物質(zhì)的相對分子(原子)質(zhì)量(Mr)是不同的。如水的摩爾質(zhì)量為18 g·ml－1，1 ml H2O的質(zhì)量為18 g，H2O的相對分子質(zhì)量為18，三者單位不同，分別是g·ml－1、g和1。
1. (思維升華)1 ml任何物質(zhì)都含有6.02×1023個分子嗎？為什么？(宏觀辨識與微觀探析)
提示：不一定，物質(zhì)不一定由分子構成，有些物質(zhì)不含有分子，如NaCl。
2．(教材開發(fā))教材中描述“摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于該物質(zhì)的相對原子質(zhì)量或相對分子質(zhì)量”。2 ml H2O的摩爾質(zhì)量是1 ml H2O的摩爾質(zhì)量的2倍嗎？為什么？
提示：不是，物質(zhì)的分子構成確定，其摩爾質(zhì)量就是個確定的值。
【合作探究】
(情境思考)曹沖稱象的故事大家耳熟能詳，講的是孫權給曹操送來了一頭大象，曹操想知道這象的重量，詢問屬下，都不能說出稱象的辦法。曹沖說：“把象放到大船上，在水面所達到的地方做上記號，再讓船裝載其他東西，當水面也達到記號的時候，稱一下這些東西，那么比較下就能知道了?！?br>(1)曹沖在稱象時的主導思想是什么？
(2)已知托盤天平的最小刻度為0.1克，你能用它稱量一粒大米的質(zhì)量嗎？你的主導思想又是什么？
(3)如何把微觀的不可見的粒子與宏觀的可稱量的物質(zhì)之間聯(lián)系起來？
提示：(1)曹沖在稱象時的主導思想是化整為零，化大為小。(2)用托盤天平稱量一粒大米的質(zhì)量的主導思想是積小成大，聚微為宏。(3)國際科學界用物質(zhì)的量來表示含有一定數(shù)目的粒子的集合體，用它來聯(lián)系微觀的不可見的粒子和宏觀的可稱量物。
【典例】(2021·鹽城高一檢測)下列敘述正確的是( )
A．摩爾是國際單位制中七個基本物理量之一
B．1 ml 任何物質(zhì)中均含有阿伏加德羅常數(shù)個粒子
C．摩爾不能用來描述宏觀物質(zhì)
D．1摩爾的基準是0.012 kg C-14中所含有的碳原子數(shù)
【解題指南】解答本題應注意理解以下兩個方面：
(1)物質(zhì)的量是物理量，其單位是摩爾。
(2)1摩爾任何粒子中含有阿伏加德羅常數(shù)個該粒子，阿伏加德羅常數(shù)是以C -12為基準的。
【解析】選C。A項，摩爾是物質(zhì)的量的單位，不是物理量，錯誤；B項，題中粒子指代不明確，如1 ml H2O分子中含有NA個分子，但含有3NA個原子，錯誤；C項，摩爾只能用來描述微觀粒子，正確；D項，阿伏加德羅常數(shù)是指與0.012 kg C-12中所含有的碳原子數(shù)相等，不是14C，錯誤。
(1)1 ml二氧化碳分子中含有的質(zhì)子數(shù)或電子數(shù)是多少？
提示：1個碳原子中含有6個電子、6個質(zhì)子。1個氧原子中含有8個電子、8個質(zhì)子。所以1個二氧化碳分子中含有電子數(shù)＝6＋8×2＝22個，質(zhì)子數(shù)＝6＋8×2＝22個。1 ml二氧化碳分子中含有的質(zhì)子數(shù)或電子數(shù)是22 NA。
(2)4 g CH4的物質(zhì)的量是多少？含有氫原子數(shù)多少？與多少ml HCl氣體所含原子數(shù)相同？
提示：0.25 ml、6.02×1023 、0.5 ml。甲烷的摩爾質(zhì)量為16 g·ml－1，4 g甲烷的物質(zhì)的量為4 g/16 g·ml－1＝0.25 ml，含有氫原子個數(shù)為N＝0.25×4×6.02×1023＝6.02×1023；含有6.02×1023 個原子，需要氯化氫物質(zhì)的量為0.5 ml。
下雪時，常用融雪劑清理路面，醋酸鉀(CH3COOK)是效果較好的融雪劑。下列關于1 ml CH3COOK的敘述正確的是( )
A.1 ml CH3COOK含有1 ml鉀元素
B．CH3COOK的摩爾質(zhì)量為98 g
C．1 ml CH3COOK含有2 ml氧
D．1 ml CH3COOK含有3×6.02×1023個H
【解析】選D。A項，元素是一個宏觀概念，錯誤；B項，CH3COOK的摩爾質(zhì)量為98 g·ml－1，錯誤；C項，“2 ml氧”中“氧”是指氧原子還是指氧分子，題目中不明確，錯誤；D項，1 ml CH3COOK含有3 ml H，所以1 ml CH3COOK含有3×6.02×1023個H，正確。
與物質(zhì)的量有關的計算
1．物質(zhì)的量與微粒數(shù)、質(zhì)量之間的關系：
2.物質(zhì)的量在化學方程式計算中的應用：
(1)推導過程(以H2與O2反應生成H2O為例)
2H2 ＋ O2 eq \(=====,\s\up7(點燃)) 2H2O
質(zhì)量之比 4 g ∶ 32 g ∶ 36 g
計量數(shù)之比 2 ∶ 1 ∶ 2
微粒數(shù)之比 2 ∶ 1 ∶ 2
擴大NA倍 2NA ∶ NA ∶ 2NA
物質(zhì)的量之比 2 ml ∶ 1 ml ∶ 2 ml
(2)結論：化學方程式中，各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比等于相應物質(zhì)的微粒數(shù)之比，也等于物質(zhì)的量之比。
(3)應用：根據(jù)化學方程式中物質(zhì)的化學計量數(shù)之比等于相應物質(zhì)的物質(zhì)的量之比，可以列比例式計算各反應物或生成物的物質(zhì)的量。
【特別警示】計算摩爾質(zhì)量的三種方法
(1)已知任意狀態(tài)物質(zhì)的質(zhì)量時：M＝ eq \f(m,n) 。
(2)已知一個分子的質(zhì)量時：M＝m(分子)×NA。
(3)已知一個分子的質(zhì)量和一個12C原子的質(zhì)量時：M＝ eq \f(m（分子）,m（12C）) ×12g·ml－1。
1．(思維升華)a個H2分子的物質(zhì)的量為多少？其質(zhì)量為多少？(宏觀辨識與微觀探析)
提示：n＝ eq \f(a,NA) ml，m＝ eq \f(2a,NA) g。
2．(思維升華)27.2 g某二價金屬氯化物(ACl2)中含有0.4 ml Cl－，則ACl2的摩爾質(zhì)量是____________；A的相對原子質(zhì)量是________；ACl2的化學式是________________________。
【解析】n(ACl2)＝ eq \f(n（Cl－）,2) ＝ eq \f(0.4 ml,2) ＝0.2 ml，M(ACl2)＝ eq \f(m（ACl2）,n（ACl2）) ＝ eq \f(27.2 g,0.2 ml) ＝136 g·ml－1，所以A的相對原子質(zhì)量為136－35.5×2＝65，A為Zn，ACl2為ZnCl2。
答案：136 g·ml－1 65 ZnCl2
【典例】(2021·泰州高一檢測)下列關于NH3的敘述正確的是( )
A．NH3的摩爾質(zhì)量是17 g
B．1 ml NH3含有氫原子數(shù)約為6.02×1023
C．17 g NH3的物質(zhì)的量是1 ml
D．1 g NH3中含有的電子數(shù)為17 ml
【解析】選C。 A項，摩爾質(zhì)量的單位為g·ml－1，錯誤；B項，1 ml NH3中含有3 ml H原子，H原子數(shù)目約為3×6.02×1023，共1.806×1024，錯誤；C項，n(NH3) ＝ eq \f(17 g,17 g·ml－1) ＝1 ml，正確；D項，n(NH3)＝ eq \f(1 g,17 g·ml－1) ＝ eq \f(1,17) ml，1個NH3中含有10個電子，1 g NH3共含有電子數(shù) eq \f(1,17) ml×10＝ eq \f(10,17) ml，錯誤。

用太陽能等可再生能源分解水制氫，是實現(xiàn)綠色氫能經(jīng)濟的必由之路，也是未來氫燃料電池的氫源發(fā)展方向。2019年，中科院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室和太陽能研究部李燦院士團隊開發(fā)出新一代電解水催化劑，達到目前已知的規(guī)模化電解水制氫的最高效率。
若光解0.02 ml水：
(1)生成H2的質(zhì)量為______________；
(2)可生成氫的原子數(shù)為____________；
(3)生成O2的物質(zhì)的量為____________；
(4)生成H2的量理論上等于__________ml Fe與稀硫酸反應產(chǎn)生H2的量。
【解析】根據(jù)2H2O eq \(=====,\s\up7(光解)) 2H2↑＋O2↑，光解0.02 ml水，可產(chǎn)生0.02 ml H2和0.01 ml O2；生成H2的質(zhì)量為0.04 g；可生成氫的原子數(shù)為2.408×1022個；0.02 ml Fe與稀硫酸反應產(chǎn)生0.02 ml H2。
答案：(1)0.04 g (2)2.408×1022個 (3)0.01 ml (4)0.02
三言兩語話重點
(1)物質(zhì)的量：符號為n，單位為摩爾。
(2)阿伏加德羅常數(shù)：符號為NA，單位為ml－1，NA近似為6.02×1023 ml－1。
(3)摩爾質(zhì)量：以g·ml－1為單位時，其數(shù)值等于相對分子質(zhì)量或相對原子質(zhì)量。
(4)物質(zhì)的微粒數(shù)、質(zhì)量與物質(zhì)的量的關系：n＝ eq \f(N,NA) ＝ eq \f(m,M) 。
(5)化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比等于相應物質(zhì)的微粒數(shù)之比和物質(zhì)的量之比。
1．(2021·泉州高一檢測)清末成書的《化學鑒原》中有一段描述：“各原質(zhì)(元素)化合所用之數(shù)名曰′分劑數(shù)′。養(yǎng)氣(氧氣)以八分為一分劑(即分劑數(shù)為八)……一分劑輕氣(氫氣)為一……并之即水，一分劑為九”。其中與“分劑數(shù)”一詞最接近的現(xiàn)代化學概念是( )
A．摩爾質(zhì)量 B．物質(zhì)的量
C．化合價 D．質(zhì)量分數(shù)
【解析】選A。根據(jù)“各原質(zhì)(元素)化合所用之數(shù)名曰′分劑數(shù)′。氧氣八分為一分劑，氫氣一分為一分劑，水九分為一分劑”，則氧氣的分劑數(shù)為八，氫氣的分劑數(shù)為一，水的分劑數(shù)為九，即八份氧氣與一份氫氣化合生成九份水，滿足O2＋2H2===2H2O中的質(zhì)量守恒，因此與“分劑數(shù)”一詞最接近的現(xiàn)代化學概念為摩爾質(zhì)量。
2．(2021·淮安高一檢測)下列說法正確的是( )
A．物質(zhì)的量就是物質(zhì)的數(shù)量
B．物質(zhì)的量是國際單位制的一個基本單位
C．0.012 kg 12C中所含的碳原子數(shù)為阿伏加德羅常數(shù)個碳原子
D．1 ml任何物質(zhì)都含有約6.02×1023個分子
【解析】選C。 A項，物質(zhì)的量不是物質(zhì)的數(shù)量，而表示含有一定數(shù)目粒子的集合體，錯誤；B項，物質(zhì)的量屬于物理量，摩爾是其單位，錯誤；C項，0.012 kg 12C中的碳原子數(shù)為1 ml 碳原子，正確；D項，不是所有物質(zhì)均含有分子，有些物質(zhì)是由原子或是離子構成，錯誤。
3．(2021·南通高一檢測)下列說法正確的是( )
A．鎂原子的質(zhì)量等于鎂的相對原子質(zhì)量
B．一個氧原子的實際質(zhì)量等于16 g/NA
C．水的相對分子質(zhì)量等于18 g
D．二氧化硫的摩爾質(zhì)量是64 g
【解析】選B。A項，質(zhì)量不等于相對原子質(zhì)量，錯誤；B項，NA個氧原子的質(zhì)量為16 g，則1個氧原子的質(zhì)量為16 g/NA，正確；C項，相對分子質(zhì)量沒有單位，錯誤；D項，摩爾質(zhì)量的單位為g·ml－1，錯誤。
4．(2021·雅安高一檢測)用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法中正確的是( )
A．2.4 g金屬鎂變成鎂離子時失去的電子數(shù)為0.1 NA
B．2 g氫氣中含有的原子數(shù)為NA
C．3.01×1023個氮分子中含有的原子數(shù)為2 NA
D．17 g氨氣中含有的電子數(shù)為10 NA
【解析】選D。2.4 g鎂的物質(zhì)的量為0.1 ml，變成鎂離子失去0.2 ml電子，所以2.4 g金屬鎂變?yōu)殒V離子時失去的電子數(shù)為0.2 NA，A錯誤； 2 g氫氣中含有的原子數(shù)為2 NA，B錯誤；3.01×1023個氮氣分子中含有的原子數(shù)為NA，C錯誤；每個氨分子含有10個電子，17 g氨氣中含有的電子數(shù)為10 NA，D正確。
【規(guī)律方法】
解答有關一定質(zhì)量的混合氣體中所含原子數(shù)目的方法
以常溫常壓下，求算32 g O2和O3混合氣體中所含的原子數(shù)目為例：
方法一：代數(shù)法。假設O2的質(zhì)量為a g，O3的質(zhì)量為b g，共含有的O原子的物質(zhì)的量為 eq \f(a,32) ×2＋ eq \f(b,48) ×3＝ eq \f(a＋b,16) ml，兩者的質(zhì)量之和為a＋b＝32，則 eq \f(a＋b,16) ml＝ eq \f(32,16) ml＝2 ml。
方法二：極值法。假設32 g全是O2，求O原子數(shù)為2 ml，再假設32 g全是O3，求O原子數(shù)為2 ml，故32 g的兩者混合物的原子數(shù)為2 ml。
方法三：通式法。O2和O3可以用通式(O)n表示，32g (O)n的物質(zhì)的量為 eq \f(32,16n) ml，32 g (O)n中含有的O原子的物質(zhì)的量為 eq \f(32,16n) ml×n＝2 ml。即32 g O2和O3混合氣體中所含的原子數(shù)目為2NA。
5．下列哪種物質(zhì)所含原子數(shù)與0.2 ml H3PO4所含原子數(shù)相等( )
A．0.4 ml H2O2 B．0.2 ml H2SO4
C．0.8 ml CO2 D．0.3 ml HNO3
【解析】選A。因0.2 ml H3PO4分子中所含原子數(shù)為0.2 ml×8×NA ml－1＝1.6 NA，A項所含原子數(shù)為0.4 ml×4×NA ml－1＝1.6 NA，正確；B項所含原子數(shù)為0.2 ml×7×NA ml－1＝1.4 NA，錯誤；C項所含原子數(shù)為0.8 ml×3×NA ml－1＝2.4 NA，錯誤；D項所含原子數(shù)為0.3 ml×5×NA ml－1＝1.5 NA，錯誤。
【補償訓練】
147 g H2SO4的物質(zhì)的量是__________；0.5 ml H2SO4的質(zhì)量是__________g，其中含有__________ml H，含有__________ml O；2 ml H2SO4中含有硫酸分子數(shù)為__________個，含氫原子數(shù)為__________個。
【解析】n(H2SO4)＝ eq \f(m,M) ＝ eq \f(147 g,98 g·ml－1) ＝1.5 ml；0.5 ml H2SO4質(zhì)量為49 g，其中含2×0.5 ml H，4×0.5 ml O；按N＝n·NA得2 ml H2SO4中有H2SO4分子數(shù)為2 ml×6.02×1023 ml－1＝1.204×1024，同理可得氫原子數(shù)。
答案：1.5 ml 49 1 2 1.204×1024 2.408×1024
6．20世紀80年代，物理學家們發(fā)現(xiàn)了一種新的陶瓷材料，其可以在零下200 ℃左右的環(huán)境下實現(xiàn)超導性，也因此被稱作高溫超導體。這些陶瓷材料中有一種是釔鋇銅氧化合物。這是一種最有前景的超導材料，未來或可應用于超導電纜，馬達以及發(fā)電機等設備。
某超導陶瓷的化學組成為YBa2Cu3O7。試回答：
(1)66.7 g該超導陶瓷的物質(zhì)的量是多少？(相對原子質(zhì)量為Y：89，Ba：137，Cu：64)
提示：0.1 ml。該超導陶瓷的摩爾質(zhì)量為667 g·ml－1，根據(jù)公式n＝ eq \f(m,M) 計算可得66.7 g該超導陶瓷的物質(zhì)的量為0.1 ml。
(2)0.6ml該晶體中含有的氧原子數(shù)目約是_____________________________。
提示：2.53×1024。根據(jù)公式N＝n·NA計算。
概念
應用注意事項
物質(zhì)的量
“物質(zhì)的量”四個字是一個整體，不能拆開，也不能添字，如不能說成“物質(zhì)量”或“物質(zhì)的數(shù)量”等
摩爾
只用來描述微觀粒子，如原子、分子、離子、中子、質(zhì)子、電子等，也可以是特定組合，如1 ml NaCl
阿伏加德羅常數(shù)
(1)NA的基準是0.012 kg 12C中的碳原子個數(shù)
(2)NA是一個實驗值，現(xiàn)階段常取6.02×1023作計算
摩爾質(zhì)量
(1)適用于任何一種微觀粒子
(2)純凈物和混合物都有摩爾質(zhì)量，混合物的摩爾質(zhì)量一般稱為平均摩爾質(zhì)量
計算關系式
主要應用
注意事項
n＝ eq \f(N,NA)
在n、N和NA
中，已知任意
兩項求第三項
①NA有單位：ml－1
②求n或N時，概念性問題用NA；數(shù)字性問題用6.02×1023 ml－1
M＝ eq \f(m,n)
①在M、n和m中，已知任意兩項求第三項
②先求M，后求相對原子(分子)質(zhì)量
M的單位取g·ml－1，m的單位取g
m eq \(,\s\up7(÷M),\s\d5(×M)) n
eq \(,\s\up7(×NA),\s\d5(÷NA)) N
①在m、M、NA和N中已知任意三項求第四項
②以n恒等列代數(shù)方程式解決較復雜的問題
與N有關的問題莫忽視微粒的組成和種類