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化学中常用的物理量——物质的量
【教学目标】
宏观辨识与微观探析：认识物质的量是联系宏观物质和微观粒子的重要工具，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
证据推理与模型认知：在有关物质的量计算过程中，通过分析、推理等方法认识计算的方法，建立阿伏加德罗常数、摩尔质量等题目解答的模型。
科学探究与创新意识：认识科学探究是进行科学解释和发现、创造应用的科学实践活动，能从问题和假设出发，依据探究目的，设计探究方案。
科学精神与社会责任：通过对物质的量阿伏加德罗常数的提出过程培养学生的科学探究精神。
【教学重难点】
物质的量及其单位，阿伏加德罗常数以及摩尔质量的定义。
物质的量、微粒数、摩尔质量、质量的换算。
【教学过程】
第一课时
水是大家非常熟悉的物质，它是由水分子构成的。一滴水（约0.05mL）大约含17万亿亿个水分子。如果一个个地去数一滴水中含有的水分子，即使分秒不停，一个人一生也无法完成这项工作。那么，怎样才能既科学又方便地知道一定质量或体积的水中含有多少个水分子呢？
[板书]第三节化学中常用的物理量——物质的量
[板书]物质的量的单位—摩尔、摩尔质量
[板书]一、物质的量
[讲解]
物质的量像质量、长度、时间、电流等物理量一样，也是一种物理量。单位为摩尔，符号为mol。
物质的量便是我们在建立物质的宏观量（如质量、体积）与其所含原子、分子、或离子等微粒数时所引入的新的物理量，通过它建立起了宏观物质和微观粒子之间的桥梁。
投影：国际单位制(SI)的7个基本单位
| 物理量的符号
| 单位名称及符号
| 长度
| l（L）
| 米（m）
| 时间
| t
| 秒（s）
| 质量
| m
| 千克（kg）
| 温度
| T
| 开尔文（K）
| 发光强度
| I（Iv）
| 坎德拉（cd）
| 电流
| I
| 安培（A）
| 物质的量
| n
| 摩尔（mol）
|
[板书]
1．像长度、质量等，是一种物理量。
2．符号：n
3．单位：摩尔（摩）——mol
重点强调：
②是衡量物质所含微观粒子多少的物理量。
③只能用于微观粒子，不能描述宏观物体（分子、原子、离子、质子、中子、电子…）。
④描述方法：阿拉伯数字+mol+具体微粒的化学式或名称
例如2molO读作2mol氧原子
[练习]
1．判断下列说法是否正确？
⑥2mol蚂蚁；⑦1molNa+
2．说出下列符合的意义
（1）2H
（2）2molH
（3）2molH＋
（4）2molH2
3．计算：
1molH2O中含___molH，___mol氧原子。
1molK2SO4中含___mol氧原子，___mol原子。
[小结]
原子的物质的量=分子（微粒）物质的量×1个分子（微粒）中所含这种原子个数
[过渡]摩尔”起源于希腊文mole，原意为“堆量”。那么到底用多少粒子做为一个集体最为合适呢？
[板书]二、阿伏加德罗常数
（1）国际计量大会规定：1mol包含6.02214076×1023个基本单元（原子、分子或离子等微观粒子或它们的组合）。
6.02214076×1023mol-1这一常数被称为阿伏加德罗常数，其符号为NA，通常，阿伏加德罗常数可以近似表示为602×1023mol-1
实验表明：阿伏加德罗常数个12C原子的质量约为0.012kg。
（2）微粒数(N)、阿伏加德罗常数(NA)、物质的量(n)之间的关系式是N=n·NA或n＝N/NA
[练习]
1．1molO2约含有____________个O2，____molO，约含有__________个O。
2．3molH2SO4中约含有______个H2SO4，含有_______molO，约为_______个O。
3．2molNH4+中含有_________molH，约含有__________个N。
4．2molH2O含有________个H，含有________个O。
5．602×1023个O2约含有_______molO2，____molO。
6．1806×1023个H2SO4中约含有___molH2SO4，含有_______molO，含有_______molH。
7．1204×1023个NH4+中含有_________molH，约含有_________个电子。
8．．1204×1023个H2O含有________molH，含有________个O。
[交流研讨]
分析表列出的有关数据，探究规律：1mol物质的质量（以g为单位时）在数值上有什么特点？
[结论]
1mol任何物质的质量，在数值上等于其相对原子质量或相对分子质量。
[板书]三、摩尔质量
1．定义：单位物质的量的物质的质量（M）
2．单位：克/摩符号：g/mol
3．数值：摩尔质量（以g·mol-1为单位时）在数值上与该微粒的相对原子质量或相对分子质量相等。
练习：填写下列表格
物质
| 分子数
| 质量(g)
| 物质的量(mol)
| 摩尔质量(g/mol)
| 氮气
| | 14
| | | H2SO4
| 301×1022
| | | | H2O
| | | 0.5
| |
4．质量(m)、摩尔质量(M)、物质的量(n)之间的关系式是。
[练习]
1．质量相等的下列物质中，含分子数最多的是（ ）
A．CH4
B．O2
C．NH3
D．CO2
2．对于同质量的二氧化硫和三氧化硫来说，下列关系中正确的是（ ）
A．含氧原子的个数比为2:3
B．含硫元素的质量比为5:4
C．含氧元素的质量比为6:5
D．含硫原子的个数比为1:1
3．（1）等物质的量O2和臭氧(O3)，所含的分子数之比为，所含的氧原子数之比为其分子量之比为，其质量之比为。
（2）若O2和O3质量相等，则其分子数之比为，氧原子数之比为。
第二课时
[引入]
在化学反应中经常遇到气体物质，对于气体物质来说，测量体积往往比称量质量更方便。那么气体体积与物质的物质的量以及物质的质量之间有什么关系呢？我们应如何建立气体体积与其物质的量的桥梁呢？而这个桥梁这就是我们这一节课所需要解决的问题——气体摩尔体积。
[板书]气体摩尔体积
[思考]
物质的体积与微观粒子间是否存在着一些关系呢？也就是说体积与物质的量之间能否通过一个物理量建立起某种关系呢？让我们带着这个问题，亲自动手寻找一下答案。
[板书]一、影响物质体积大小的因素
[科学探究]请计算是1mol物质在0oC，101×105Pa下的体积
物质
| 状态
| 质量(g)
| 密度(g/cm3)
| 体积
| Fe
| 固
态
| 558
| 788
|
| Al
| | 2698
| 27
|
| Pb
| | 2072
| 113
|
| H2O
| 液
态
| 18
| 1
|
| H2SO4
| | 98
| 183
|
| H2
| 气
态
| 2016
| 0.0899g/L
|
| O2
| | 32
| 143g/L
|
| CO2
| | 4401
| 1977g/L
|
|
思考：
1．为什么1mol不同状态的物质体积不同；
2．为什么1mol不同物质的气体体积近似相等，且比固、液物质体积大的多；
3．影响物质体积的因素究竟是什么？
[板书]
1．影响物质体积大小的因素有三个：
（1）物质所含结构微粒数多少；
（2）微粒间的距离(固态、液态距离小，排列紧密；气态分子间排列疏松)；
（3）微粒本身的大小(液态时小，气态时大)；
[思考]影响固体或液体及气体体积的因素是什么？
[板书]
2．影响固体或液体的体积大小的主要因素：①粒子的数目②粒子的大小
3．影响气体体积大小的主要因素：①粒子的数目②粒子之间的距离
[教师强调]
无数实验事实证明，外界条件相同时，物质的量相同的任何气体都含有相同的体积。这给我们研究气体提供了很大的方便，为此，我们专门引出了气体摩尔体积的概念，这也是我们这节课所要学习的内容。
[板书]二、气体摩尔体积
1．概念：单位物质的量的气体所占有相同的体积叫作气体摩尔体积。
2．符号：Vm
3．定义式：Vm=V(气体)/n(气体)
4．单位：升/摩尔（L/mol或L·mol-1）；米3/摩尔（m3/mol或m3·mol-1）。
[强调]
我们为了研究方便，通常将温度为0℃，压强101kPa时的状况称为标准状态，根据大量实验事实证明，在标准状况下，1mol任何气体的体积都约是22.4L。
[板书]
5．气体在标准状况下的摩尔体积约是22.4L。
[练习]判断正误
（1）在标准状况下，1mol任何物质的体积都约为22.4L。(×，物质应是气体)
（2）1mol气体的体积约为22.4L。(×，未指明条件标况)
（3）在标准状况下，1molO2和N2混合气(任意比)的体积约为22.4L。(√，气体体积与分子种类无关)
（4）22.4L气体所含分子数一定大于11.2L气体所含的分子数。(×，未指明气体体积是否在相同条件下测定)
（5）任何条件下，气体的摩尔体积都是22.4L。(×，只在标况下)
（6）只有在标准状况下，气体的摩尔体积才能是22.4L。(×，不一定)
[学生思考讨论回答]
[提问]从这几个试题来看，在理解标准状况下气体摩尔体积时应注意什么问题？
[学生思考讨论回答]
[教师总结并板书]
6．注意事项：
①条件：是在标准状况（0℃、10．1kPa）下；
②研究对象：任何气体，可以是单一气体也可以是混合气体；
③物质的量：1mol；
④所占体积：约为22.4L。
[练习]
1．在标准状况下，2.2gCO2的体积是多少？
2．标准状况下，11.2mL某气体的质量为0.14g，则其摩尔质量为_______________，相对分子质量为___________。
[小结]N，n，m，V之间的相互转化
[提问]
同温同压下，如果气体的体积相同则气体的物质的量是否也相同呢?所含的分子数呢?
[学生思考讨论回答]
[总结]
因为气体分子间的平均距离随着温度、压强的变化而改变，各种气体在一定的温度和压强下，分子间的平均距离是相等的。所以，同温同压下，相同体积的气体的物质的量相等。所含的分子个数也相等。这一结论最早是由意大利科学家阿伏加德罗发现的，并被许多的科学实验所证实，成为定律，叫阿伏加德罗定律。
[小结]
气体的摩尔体积：单位物质的量的气体所占的体积。
符号：Vm
表达式：n=V/Vm
标准状况下：Vm=22.4L/mol
[课堂练习]
1．下列有关气体摩尔体积的描述中正确的是（ ）
A．1molH2的质量是1g，它所占的体积是22.4L
B．通常状况下的气体摩尔体积约为22.4L
C．标准状况下，1mol任何气体所占的体积都约为22.4L
D．相同物质的量的气体，气体摩尔体积也相同
2．下列说法正确的是（ ）
A．在标准状况下，1mol水的体积是22.4L
B．1molH2所占的体积约为22.4L
C．在标准状况下，NA个分子所占的体积约为22.4L
D．在标准状况下，1molNH3和CO混合气体所占的体积约为22.4L
3．下列叙述正确的是（ ）
A．同温同压下，相同体积的气体，其物质的量一定相等
B．任何条件下，等物质的量的甲烷和一氧化碳所含的分子数一定相等
C．1L一氧化碳气体一定比1L氧气的质量小
D．相同条件下的一氧化碳气体和氮气，若体积相等，则质量一定相等
4．在标况下
（1）0.5molHCl气体占有的体积是_____。
（2）33.6LH2的物质的量是_____。
5．同温同压下，质量相同的N2、CO2、Cl2、CH4、O2五种气体所占的体积由大到小的顺序是（ ）
6．标准状况下有以下四种气体：
①6.72LCH4②3.01×1023HCl分子③13.6gH2S④0.2molNH3
（1）物质的量由小到大的顺序是。
（2）体积由小到大的顺序是。
参考答案：
1-3CDA
4．11.2L，
1.5mol
5．CH4
N2
O2
CO2
Cl2
6．④＜①＜③＜②④＜①＜③＜②
第三课时
新课引入：通过初中的学习，我们已经知道溶液有浓、稀之分，并且也知道了如何配制一定质量分数的溶液。请同学们回忆一下：
1．什么叫溶液？溶液是由什么组成的？
2．什么是溶液中溶质的质量分数？
3．那么请同学们思考一下如何配制质量分数为5%的NaCl溶液10.0g？
[小结]
（1）计算：计算配制10.0g质量分数为5%的氯化钠溶液所需NaCl的质量5.0g；水的质量9.5g(9.5mL)。
（2）称量：用托盘天平称取5.0g氯化钠，倒入烧杯中。用量筒量取9.5mL水(选择10.0mL量筒)。
（3）溶解：把量好的水倒入盛有氯化钠的烧杯里，用玻璃棒搅拌，使氯化钠溶解。
（4）装瓶：将配制好的溶液倒入贴有5%氯化钠溶液标签的试剂瓶中，放回原处。
[教师讲解]其中m(H2O)=9.5g我们不是用托盘天平去称量，而是用量筒去量取，这说明取用一定量液体一般不称质量而是量体积；而且化学反应中，反应物与生成物的物质的量的关系比质量关系简单，因此知道一定体积溶液中溶质的物质的量对于生产和生活很重要。[
[活动探究]配制一定物质的量浓度的溶液
[实验目的]实验室计划配制0.1L的NaCl溶液，其中溶质的物质的量为0.04mol。请你利用实验室的固体氯化钠完成配制任务。
[思考]
1．溶质NaCl的质量是多少？
2．在什么容器中溶解溶质？
3．溶解NaCl时用多少水比较合适？
4．在什么容器中配制该溶液？
5．怎样把溶液全部转移到配制溶液的容器中？
[板书]一、配制一定物质的量浓度的溶液
[学生探究总结]
1．步骤
①计算：
由n=m/M得m(NaCl)=n(NaCl)×M(NaCl)=0.04mol×58.5g/mol=234g
②称量：用托盘天平称取固体溶质的质量或用量筒量取液体溶质的体积。
[思考]称量时能将NaCl固体直接放置于托盘上吗?
③溶解：将溶质倒入小烧杯，加入适量的水搅拌溶解，冷却致室温.
④冷却：冷却至室温
[教师讲解]
由于物质的量浓度的配制要求比较精确，因此就需要容积更精确的仪器，来确定溶液的体积。所以在具体实验前我们首先来认识一个重要的精确仪器——容量瓶（展示各种规格的容量瓶）。
[方法导引]认识容量瓶
1．构造：细颈、梨形的平底玻璃瓶，瓶口配有磨口玻璃塞或塑料塞
2．特点：①容量瓶上标有温度和容积②容量瓶瓶颈处有刻度线
3．用途：用于配制一定体积、浓度准确的溶液
4．注意事项：
①使用前要检查是否漏水
②不能在容量瓶中进行溶解或稀释操作
③不能用做反应容器或长期存放溶液
⑤转移和洗涤：将上述冷却后的溶液转移到指定容积的容量瓶中，并用蒸馏水洗涤小烧杯和玻璃棒2—3次，将洗涤液一并注入容量瓶。
[思考]
1．如何将烧杯中的液体转移到容量瓶中
2．为什么要洗涤玻璃棒和烧杯？
⑥定容：在容量瓶中继续加水至距刻度线1—2cm处，改用胶头滴管滴加至刻度（液体凹液面最低处与刻度线相切）。
[思考]如果仰视或者俯视刻度线对溶液体积有何影响？
⑦摇匀：把定容好的容量瓶瓶塞塞紧，用食指顶住瓶塞，用另一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇动几次，混合均匀。
⑧装瓶贴签：(容量瓶不能保存溶液)
[小结]
计算→称量→溶解→冷却→转移→洗涤→定容→摇匀→装瓶贴签
[思考]通过上述对实验过程的探究请总结在实验过程中用的仪器。
2．所用仪器：托盘天平容、烧杯、量筒、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管
[思考]
在配制过程中由于操作不当，会引起误差，那么这些错误当操作会对实验结果有什么影响呢？请同学们认真思考。
3．误差分析：
（1）称量产生误差
①称量时左盘高，右盘低
②称量时称量物放在右盘，而砝码放在左盘
（2）溶解、转移、洗涤产生误差
③溶解过程中有少量液体溅出烧杯
④未洗涤溶解用的玻璃棒和烧杯
⑤洗涤液未转入容量瓶中
（3）定容误差
⑥定容时仰视刻度
⑦定容时俯视刻度
⑧定容时液面低于刻度线
⑨未等溶液冷却就定容
⑩摇匀后发现液面低于刻度再加水
[板书]二、物质的量浓度
[指导阅读]思考什么是物质的量浓度
[板书，媒体展示]
1．定义：单位体积溶液中所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量，叫做溶质B的物质的量浓度（CB）。
2．单位：mol/L或mol/m3
3．公式：CB=nB/V(溶液)
[练习巩固]
1．用40gNaOH配成2L溶液，其物质的量浓度________mol/L。
2．58.5gNaCl配成500mL溶液，其物质的量浓度________mol/L。
3．根据物质的量浓度的概念判断下列说法是否正确：
A．将40gNaOH溶于1L水中，所得溶液的物质的量浓度为1mol／L。
B．将9.8g硫酸溶液稀释配成1L溶液，所得溶液的物质的量浓度为1mol／L。
[强调]理解物质的量浓度的概念要注意以下几点：
1．溶液的体积不等于溶剂的体积，是溶质和溶剂混合溶解后的实际体积，但不是溶质和溶剂体积的简单加和；
2．对于一定浓度的溶液，不论取用体积是多少，浓度是不变的.
迁移应用：
（1）为了测定某废水中硫酸的总量，某化学兴趣小组取10.0mL废水样品注入烧杯中，测定后得知H2SO4的物质的量浓度为1．5mol•L-1，然后通过该物质的量浓度和废水的总体积计算出废水中硫酸的总量。该兴趣小组的做法给了你怎样的启示？
（2）将2molNa2SO4溶于水，配成4L溶液，C（Na2SO4）=______
（3）配制2mol.L-1NaCl溶液10．0ml，则NaCl的物质的量=______，NaCl的质量=______。
[讲解]
学习了物质的量这一物理量后，我们可以从一个新的角度来认识化学反应。例如，对于化学反应2H2+O2=H2O，可以理解为2molH与1molO2在点燃的条件下恰好完全反应生成2molH2O。
[交流研讨]
在实验室里需要制取一定量的氢气。现将0.65g金属锌放入一定体积的2mol∙L-1的盐酸中，它们恰好完全反应。请完成下面的表格。
化学反应
| Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
| 物质的量
|
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| 质量或气体体积（STP）
| 0.65g
|
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|
|
[讨论]
1．分别用质量、物质的量计算所需盐酸的体积。比较一下，使用哪种物理量进行计算更方便，更能反映出宏观物质之间进行反应时微观粒子之间的数量关系。
2．学习了物质的量这一物理量后，你对化学反应中的定量关系有了哪些新的认识？
教师总结：
物质的量这一物理量就像一座桥梁，把物质的质量或体积等宏观量与微观粒子的数量联系起来。通过它，不仅可以了解一定质量或体积的物质所含有的微粒数，还可以知道化学方程式中反应物或生成物化学式前的计量系数之比就是它们的物质的量之比，从而能更清楚地认识化学反应中各物质之间的定量关系。
小结：
一、配制一定物质的量浓度的溶液：
1．步骤：计算→称量→溶解→冷却→转移→洗涤→定容→摇匀→装瓶贴签
2．主要仪器：托盘天平、烧杯、玻璃棒、xxml容量瓶、胶头滴管
二、物质的量浓度
CB=nB/V(溶液)
三、各物理量之间的关系
课堂练习：
1．下列说法正确的是：（ ）
A．将1molNaCl溶于1L水中，所得溶液的物质的量浓度为1mol·L-1。B．将2molKCl溶于适量水中，配成1L溶液，所得溶液的物质的量浓度为2mol·L-1。C．在500mL5mol·L-1Na2CO3溶液中取出10.0mL，则取出溶液的浓度为1mol·L-1。D．将2molCuSO4·5H2O溶于适量水中配成2L溶液，所得溶液的物质的量浓度为1mol·L-1
2．在相同体积、相同物质的量浓度的溶液中，必然相等的是（ ）
A．溶质的物质的量
B．溶质离子的物质的量浓度
C．溶质的质量分数
D．溶质的质量
3．配制500mL0.1mol·L-1硫酸铜溶液，需胆矾（ ）
A．8.00g
B．16.0g
C．25.0g
D．12.5g
4．配制一定物质的量浓度的盐酸，必须使用的仪器（ ）
A．量筒、烧瓶、胶头滴管
B．托盘天平、烧瓶、量筒、胶头滴管、容量瓶
C．量筒、胶头滴管、玻璃棒、容量瓶、烧杯
D．容量瓶、烧瓶、烧杯、量筒
5．下列内容在容量瓶上无需标出的是（ ）
A．刻度线
B．容积
C．温度
D．配制溶液的浓度
6．下列溶液中的c(Cl-)与50mL、1mol•L-1氯化铝溶液中的c(Cl-)相等的是( )
A．15.0mL、1mol•L-1氯化钠溶液
B．75mL、2mol•L-1氯化铵溶液
C．15.0mL、3mol•L-1氯化钾溶液
D．25mL、2mol•L-1氯化铝溶液
7．（1）20gNaOH配制成250mL溶液，溶液的物质的量浓度为______，取出5mL该溶液，加水稀释到10.0mL，溶液浓度为______，其中含NaOH______g。
（2）2L1mol•L-1的H2SO4溶液，含溶质的物质的量为______mol，含H+的物质的量浓度为______，含有个SO42-。
8．．欲用质量分数为9.8％，密度为18.4g·cm-3的浓硫酸配制250ml2mol·L-1的稀硫酸，请按操作步骤的先后填写在操作前的括号内，并在横线上填写适当的仪器名称、操作方法或数字。
（ ）将浓硫酸缓缓地沿烧杯内壁注入盛有蒸馏水的烧杯中，并用玻璃棒不断搅拌，使其混合均匀。
（ ）待稀释的硫酸后，沿注入mL容量瓶。
（ ）用量筒量取密度为1.84g•mL-1质量分数为9.8%的浓硫酸mL。
（ ）用蒸馏水洗涤烧杯2～3次，将洗涤液注入容量瓶。
（ ）往容量瓶中小心加______蒸馏水至接近刻度线cm处，改用加蒸馏水，使溶液的______恰好与刻度线相切。
9．判断所配制的溶液浓度偏差
（1）未洗涤，浓度______
（2）未冷却，浓度______
（3）未引流，部分液体溅出，浓度______
（4）定容时，加水超过刻度线，用胶头滴管吸出部分后达到刻度线，浓度______
（5）容量瓶未干燥，浓度______
（6）定容时俯视，浓度_______
参考答案：1-6BADCDC
7．（1）2mol•L-1
0.1mol•L-1
0.4
（2）22mol•L-1
2×6．02×10．23
8．（2）
（3）冷却玻璃棒250
（1）
（4）
（5）1-2胶头滴管
凹液面最低处
9．偏低
偏高
偏低
偏低
无影响
偏高
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