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专题2 化学计量 化学物质及其变化
第一单元 化学计量
第1讲 物质的量、阿伏伽德罗常数和气体摩尔体积
一、课程标准要求
1．了解物质的量及其相关物理量的含义和应用，体会定量研究对化学科学的重要作用。
2．能基于物质的量认识物质组成及其化学变化，运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积之间的相互关系进行简单计算。
3．认识摩尔是物质的量的基本单位，能用它进行简单的化学计算体会定量研究的方法对研究和学习化学的重要作用，认识并欣赏化学科学对提高人类生活质量和促进社会发展的重要作用。
二、在高中化学教材体系中的地位
从总体看，物质的量是高中化学学习中深入理解微观粒子与宏观物质之间的联系重要知识点，它属于高中化学中非常重要的物理量，理论性强且抽象，贯穿整个化学计算过程，是各个物理量之间相互转化的重要桥梁，因此，在教学中应正确掌握教材内容的深度和广度，使学生理解并掌握这一基本概念。气体摩尔体积也是化学学习中基本的物理量，在教学中要求学生掌握物质的量与气体摩尔体积之间的转换关系。
三、思维导图
四、课时安排建议
第1课时 物质的量、阿伏伽德罗常数和气体摩尔体积(1课时)
第1课时 物质的量、阿伏伽德罗常数和气体摩尔体积(1课时)
一、教学流程
活动一：构建知识体系
问题1：物质的量、阿伏伽德罗常数、摩尔质量和气体摩尔体积的概念有何相互联系？
[例题1] 某液体化合物X2Y4常用作火箭燃料。16 g X2Y4在一定量的O2中恰好完全燃烧，反应的化学方程式为X2Y4(l)＋O2(g)===X2(g)＋2Y2O(l)。冷却后标准状况下测得生成物的体积为11.2 L，其密度为1.25 g·L－1，则：
(1)反应前O2的体积V(O2)为________。
(2)X2的摩尔质量为________；Y元素的名称是______________。
(3)若反应生成0.1 mol X2，则转移电子的物质的量为________mol。
[归纳总结]
(一)物质的量、摩尔、阿伏加德罗常数
1．基本概念间的关系
2．物质的量的表示方法
3．物质的量与微粒个数、阿伏加德罗常数之间的关系n＝。
(二)摩尔质量
(三)气体摩尔体积
1．影响物质体积的因素
2．气体摩尔体积
问题2：以物质的量(n)为核心的计算公式如何建立？
[练习1]已知：①6.72 L NH3(标准状况下)②1.204×1023个H2S分子③5.6 g CH4④0.5 mol HCl，按从大到小的顺序回答下列问题(用序号填空)：
(1)体积大小：________________________________________________________
(2)原子数目：____________________________________________________ _
(3)质量大小：___________________________________________________ __
(练习1出处：高三一轮复习讲义。推荐理由：通过对概念和公式理解的基础上，能够熟悉这些物理量之间的相互转化，建构以物质的量为中心的物理量转化观。)
活动二：重难点突破
问题3：如何运用气体摩尔体积进行有关计算？
典例简析
[典型题例] 现有21.6g由CO和CO2组成的混合气体，在标准状况下其体积为13.44 L。回答下列问题：
(1)该混合气体中CO与CO2的分子数之比________；
(2)混合气体中氧原子的物质的量为________；
(3)将混合气体依次通过如图所示装置，最后收集在气球中(实验在标准状况下测定)。
① 气球中收集到的气体的摩尔质量为________；
② 气球中收集到的气体中，电子总数为________ (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
③ 气球的体积为________L。
(典型题例出处：高三一轮复习讲义。推荐理由：建构起气体摩尔体积与其它物理量知识体系，了解概念本真并运用概念进行计算。)
[简析] 设CO和CO2的物质的量分别为xmol、ymol，则列方程组 ， 解之得x=0.3，y=0.3，气体共为0.6mol，则
(1)该混合气体CO和CO2的物质的量之比为0.3:0.3=1:1；
(2)n(O)=0.3mol+0.3mol×2=0.9mol；
(3)将混合气体依次通过如图所示装置，二氧化碳与氢氧化钠反应，经浓硫酸干燥，得到的气体为CO，
①气球中收集到的气体为CO，摩尔质量为28g/mol；
②0.3molCO含有的电子数为0.3mol×(6+8)×NA/mol=4.2NA；
③V=0.3mol×22.4L/mol=6.72L。
[答案](1)1:1
(2)0.9mol
(3)28g·mol－1；4.2NA；6.72 L
[小结] (1)分子数之比等于物质的量之比；
(2)根据CO和CO2中氧原子的个数以及物质的量计算；
(3)①CO的摩尔质量为28g/mol；
②每个CO含有的电子数为14，结合物质的量计算；
③根据V=nVm计算。
[练习2] 设NA为阿伏加德罗常数的值，如果 a g某气态双原子分子的分子数为p，则b g该气体在标准状况下的体积V(L)是
活动三：巩固提升
1．下列叙述正确的是(　　)
A． 摩尔是七个基本物理量之一
B．1 mol任何物质都含有6.02×1023个分子
C． 标准状况下，1 mol任何物质体积均为22.4 L
D． 摩尔质量在数值上等于该物质的相对分子质量或相对原子质量
2．标准状况下，将4.48 L CO2气体充入到某密闭容器中，测得容器和CO2的质量为58.8 g。若条件不变，在该密闭容器中充满SO2气体，则容器与SO2的总质量为
A．6.4 g B．58.8 g C．12.8 g D．62.8 g
3．通过测定碱式硫酸铝溶液中相关离子的浓度确定x的值，测定方法如下：
①取碱式硫酸铝溶液25.00 mL，加入盐酸酸化的过量BaCl2溶液充分反应，静置后过滤、洗涤，干燥至恒重，得固体2.3300 g。
②取碱式硫酸铝溶液2.50 mL，稀释至25 mL，加入0.1000 mol·L 1EDTA标准溶液25.00 mL，调节溶液pH约为4.2，煮沸，冷却后用0.08000 mol·L 1CuSO4标准溶液滴定过量的EDTA至终点，消耗CuSO4标准溶液20.00 mL(已知Al3+、Cu2+与EDTA反应的化学计量比均为1∶1)。
计算(1 x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中的x值(写出计算过程)。
[参考答案]
1．D
解析：A．摩尔不是基本物理量，摩尔只是物质的量的单位，A不符合题意；B.1 mol任何物质不一定含有6.02×1023个分子，如1mol氯化钠中不存在氯化钠分子，B不符合题意；C．标准状况下，1 mol任何气体的体积均为22.4 L，如果物质的状态不是气体，则不能使用标况下的气体摩尔体积计算其体积，C不符合题意；D．摩尔质量与g/mol为单位时，在数值上等于该物质的相对分子质量或相对原子质量，D符合题意；故答案为：D．
2．D
解析：密闭容器的质量为，同温同压下，相同体积的气体的物质的量相同，故SO2的质量为，则容器与SO2的总质量为50.0g+12.8g=62.8g，答案选D。
3．25mL溶液中：n(SO42 )= n(BaSO4) ==0.0100 mol
2.5 mL溶液中：n(Al3+) = n(EDTA) n(Cu2+)=0.1000 mol·L 1×25.00 mL×10 3L·mL 1 0.08000 mol·L 1×20.00 mL×10 3 L·mL 1=9.000×10 4 mol
25 mL溶液中：n(Al3+)=9.000×10 3 mol ，1 mol (1 x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中
n(Al3+)=(2 x)mol；n(SO42 )=3(1 x)mol x=0.41
二、教学建议
1．在复习过程中，要充分发挥学生的自主性，让学生积极、主动参与复习全过程，特别是要让学生参与归纳、整理的过程，不要用教师的归纳代替学生的整理。
2．充分认识理解物质的量与其它物理量之间内在的联系，实现宏微结合。
3．以一点或一题串一线、联一面，特别是要注意知识间纵横向联系和比较，构建知识网络。
三、情境素材
1．物质的量
1950年，物理学家和化学家都在考虑是否需要引进一个新量级，将摩尔作为其单位。1971年，在由41个国家参加的第14届国际计量大会上，正式宣布了国际纯粹和应用化学联合会、国际纯粹和应用物理联合会和国际标准化组织关于必须定义一个物质的量的单位的提议，并做出了决议。从此，“物质的量”就成为了国际单位制中的一个基本物理量，其单位是摩尔，符号“mol”。“摩尔”被定义为物质的多少，1摩尔物质中所包含的分子数(或离子、原子、电子以及其他粒子)与12 g碳12的原子数目相等。可见，“物质的量”这一物理量的出现晚于“摩尔(mol)”，这种先有单位后有物理量的现象在科学界比较少见。
2．阿伏加德罗常数
1811年，阿伏加德罗(Avogadro,Amedeo,1776-1856)提出了分子假说，即同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。但他本人对于一定容积内的气体分子究竟有多少并不了解。最早测出这个数目的是奥地利物理学家洛喜密脱(Joseph Loschmidt,1821-1895),他于1865年估算出在标准状况条件下1 cm3气体中所含有的分子数。法国物理学家让·佩兰(JeanBaptiste Perrin,1870-1942)最早(于1908年)提出将这个数目称为阿伏加德罗常数。其原因是为了纪念阿伏加德罗。即把1摩尔任何物质中含有的微粒数，称为阿伏加德罗常数 。可见，阿伏加德罗常数的提出和测定都是阿伏加德罗去世以后的事情，与他本人没有直接关系。实验测出阿伏加德罗常数的数学近似值约为6.02×1023，随着科技技术的发展，对于阿伏加德罗常数的测定越来越精确。很多中学生把6.02×1023当成一个固定的数值或阿伏加德罗常数的同义词显然是不对的。

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