9 物质的量 讲义.docx
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9物质的量讲义
第一节物质的量
●教学目标
1.使学生初步理解物质的量的单位——摩尔的含义。
了解物质的量、物质的粒子数、物质的质量、摩尔质量之间的关系。
2.了解提出摩尔这一概念的重要性和必要性,懂得阿伏加德罗常数的涵义。
3.初步培养学生演绎推理、归纳推理、逻辑推理和运用化学知识进行计算的能力。
●教学重点
1.物质的量及其单位。
2.摩尔质量的概念和有关摩尔质量的概念计算。
●教学难点
物质的量及其单位——摩尔。
●课时安排
第一课时:
物质的量及其单位——摩尔。
第二课时:
摩尔质量的概念及其计算。
●教学过程
★第一课时
[教具准备]投影仪、供练习用的胶片
[引言]我们在初中时知道,分子、原子、离子等我们肉眼看不见的粒子,可以构成客观存在的、具有一定质量的物质。
这说明,在我们肉眼看不见的粒子与物质的质量之间,必定存在着某种联系。
那么,联系他们的桥梁是什么呢?
科学上,我们用“物质的量”这个物理量把一定数目的原子、分子、或离子等微观粒子与可称量的物质联系起来。
欲想知道究竟,请认真学好本章内容。
[板书]第三章物质的量
[过渡]什么是物质的量呢?
它就是本节课我们所要认识的对象。
[板书]第一节物质的量
[讲解]就像长度可用来表示物体的长短,温度可表示物体的冷热程度一样,物质的量可用来表示物质所含粒子数目的多少,其符号为n,它是国际单位制中的基本物理量,四个字不能分开。
长度、温度的单位分别是米和开尔文,物质的量的单位是摩尔,符号mol,简称摩。
[板书]一、物质的量
1.是一个物理量,符号为n,单位为摩尔(mol)。
[讲解]课本上列出了国际单位制中的7个基本物理量,供大家参考。
[稍顿]既然物质的量是用来表示物质所含粒子数目的多少的,那么,物质的量的1个单位即1mol表示的数目是多少呢?
指导学生阅读,分析书上有关内容,并得出结论。
[板书]2.1mol粒子的数目是0.012kg12C中所含的碳原子数目,约为6.02×1023个。
3.1mol粒子的数目又叫阿伏加德罗常数,符号为NA,单位mol-1。
[讲解]阿伏加德罗是意大利物理学家,他对6.02×1023这个数据的得出,有着很大的贡献,用其名字来表示该常数,以示纪念。
[投影练习]填空
1.1molH2所含氢气分子的个数。
2.2mol氢分子含个氢原子。
3.1molSO
是个硫酸根离子。
[讲解]物质的量只限制了所含粒子个数的多少,并没限制粒子种类,所以,使用摩尔时应注明所指粒子是哪种。
[投影练习]
判断正误,说明理由。
A.1mol氢×没有指出是分子、原子或离子
B.1molCO2√
C.1mol小米×小米不是微观粒子
[评价上题,得出结论]
[板书]4.使用摩尔时,必须指明粒子的种类,可以是分子、原子、离子、电子等。
[投影]根据摩尔的有关知识,进行计算。
1.1.204×1024个H,合多少mol?
2.5mol的O2中有多少个氧气分子?
3.N个水分子的物质的量是多少?
(已知,阿伏加德罗常数为NA)
教师引导学生总结得出:
粒子总个数、阿伏加德罗常数、物质的量三者的关系为:
[板书]5.
[讲解]摩尔是一个巨大数量粒子集合体,可以有0.5molO2,0.01molH2SO4等,而分子、原子等,就不能说0.5个或0.01个。
[投影练习]
1.0.5mol水中含有个水分子。
2.2mol水中含有个水分子,个氢原子。
3.1molH2SO4中含有个H2SO4分子,个硫酸根离子。
4.1molHCl溶于水,水中存在的溶质粒子是什么?
它们的物质的量各是多少?
5.1个水分子中有个电子,1molH2O中呢?
[小结]物质的量是一个基本物理量,单位为摩尔,它表示含有一定数目的粒子集体,1mol物质含有阿伏加德罗常数个粒子。
[板书设计]第三章物质的量
第一节物质的量
一、物质的量
1.是一个物理量,符号为n,单位为摩尔(mol)。
2.1mol粒子的数目是0.012kg12C中所含的碳原子数目,约为6.02×1023个。
3.1mol粒子的数目又叫阿伏加德罗常数,符号为NA,单位为mol-1。
4.使用摩尔时,必须指明粒子(分子、原子、离子、质子、电子等)的种类。
5.n=
[教学说明]物质的量是整个高中化学教学中的重点和难点之一。
教师应按教学内容的要求,深入浅出地讲清物质的量的概念,不要希望一节课就能解决概念的全部问题,也不要认为讲明白了学生就应该会了。
实际上,学生在思考问题,回答问题或计算中出现错误是很正常的。
只有在本章教学和后续的各章教学中,帮助学生反复理解概念、运用概念,不断地纠正出现的错误,才能使学生较深刻地理解,较灵活地运用这一概念。
★第二课时
[教学用具]投影仪、胶片、一杯水
[复习提问]1.1mol物质所含粒子的个数是以什么为标准得出来的?
2.物质的量、阿伏加德罗常数、粒子总个数三者之间的关系?
[新课引入]教师取一杯水,对同学说:
“老师这儿有一杯水,老师想知道这杯水里有多少个水分子,现在让你们来数,能数得清吗?
”
回忆初中有关水分子的知识:
10亿人数一滴水里的水分子,每人每分钟数100个,日夜不停,需要3万多年才能数清。
很显然,靠我们在座的大家一个一个来数,在我们的有生之年,是完不成任务的。
那么,能否有其他的方法呢?
答案是肯定的。
我只要称一下这杯水的质量,就可以很轻易地知道!
连接水分子这种粒子与水的质量之间的桥梁,就是我们上节课学过的——物质的量。
“下面,就让我们来导出它们之间的关系。
”
[推导并板书]
[板书]
微观一个C原子一个O原子一个Fe原子
↓扩大6.02×1023↓扩大6.02×102↓扩大6.02×1023
1molC原子1molO原子1molFe原子
↓↓↓
质量0.012kg=12gxgyg
相对原子质量121656
[讲解]因为任何一种原子的相对原子质量,若以12C的1/12为标准所得的比值。
所以,1mol任何原子的质量比,就等于它们的相对原子质量比。
由此我们可求出x值和y值。
[学生计算]得出x=16y=56
[问]要是1molNa原子或1molH原子的质量呢?
[学生讨论,得出结论]1mol任何原子的质量,若以克为单位,在数值上等于其相对原子质量的数值。
[设问]那么,对于由原子构成的分子,其1mol的质量是多少呢?
离子呢?
[学生讨论]
[教师总结]因为分子都是由原子构成的,所以,1mol任何分子的质量在数值上就等于该分子的相对分子质量。
对于离子来讲,由于电子的质量很小,可以忽略不计,所以1mol离子的质量在数值上就等于该离子的式量。
[板书]1mol任何物质的质量,是以克为单位,在数值上就等于该物质的原子(分子)的相对原子质量(相对分子质量)。
[投影练习]
1molH2O的质量是g
1molNaCl的质量是g
1molNa+的质量是g
1molS的质量是g
[讲解]由以上我们的分析讨论可知,1mol任何粒子或物质的质量是以克为单位,在数值上都与该粒子的相对原子质量或相对分子质量相等,我们将单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量,也就是说,物质的摩尔质量是该物质的质量与该物质的物质的量的比。
[板书]摩尔质量:
单位物质的量的物质所具有的质量。
符号:
M单位:
g·mol-1或kg·mol-1
表达式:
M=
[讲解]依据此式,我们可以把物质的质量与构成物质的粒子集体联系起来。
[投影练习]1.Na的摩尔质量
2.NaCl的摩尔质量
3.SO
的摩尔质量
(注意单位)
[教师]下面,让我们根据摩尔质量的概念进行计算。
[投影]例1.24.5克H2SO4的物质的量是多少?
[分析]由式子M=
可得n=
我们可以通过H2SO4的相对分子质量得出M(H2SO4)=98g·
mol-1,题中给出了H2SO4的质量m(H2SO4)=24.5g
解:
H2SO4的相对分子质量为98,摩尔质量为98g·mol-1。
n(H2SO4)=
=0.25mol
答:
24.5g H2SO4的物质的量是0.25mol。
[练习]1.1.5mol H2SO4的质量是,其中含有molO,molH,其质量分别为和。
2.0.01mol某物质的质量为1.08g,此物质的摩尔质量为。
例2.71gNa2SO4中含有Na+和SO
的物质的量是多少?
[分析]因Na2SO4是由Na+和SO
构成的,1molNa2SO4中含2molNa+和1mol SO
,只要我们知道了Na2SO4的物质的量,即可求出n(Na+)和n(SO
)。
解:
Na2SO4的相对分子质量为142,摩尔质量为142g·mol-1。
n(Na2SO4)=
=0.5mol
则Na+的物质的量为1mol,SO
的物质的量为0.5mol。
[思考]
[教师拿起一上课时的那杯水]
问:
已知,我手里拿的这杯水的质量是54克,大家能算出里面所含的水分子的个数吗?
[n(H2O)=
=0.3mol
N(H2O)=nNA=3×6.02×1023=1.806×1024个]
÷M
[小结]1mol不同物质中,所含的分子、原子或离子的数目虽然相同,但由于不同粒子的质量不同,因此,1mol不同物质的质量也不相同,以g为单位时,其数值等于该粒子的相对原子(分子)质量。
×M
宏观物质的质量与微观粒子集体的关系为m======n
[布置作业]略
[板书设计]
微观1个C1个O1个Fe
↓扩大6.02×1023倍↓扩大6.02×1023倍↓扩大6.02×1023倍
1molC1molO1molFe
质量0.012kg=12gxy
相对原子质量121656
因为元素原子的质量比=元素相对原子质量比
所以x=16y=56
[结论]1mol任何物质的质量,是以克为单位,在数值上等于该物质的原子的(分子的)相对原子质量(相对分子质量)。
摩尔质量:
单位物质的量的物质所具有的质量。
符号:
M
单位:
g·mol-1kg·mol-1
表达式:
M=m/n
[教学说明]此课时最常出现的问题是有关物质的量和质量之间关系的推导。
这往往是由于初中学习时,对相对原子质量的涵义不甚明了所致。
因此,可根据学生的具体情况先复习有关相对原子质量的知识。
另外,有关摩尔质量的单位也是学生容易忽略的。
第二节气体摩尔体积
●教学目标
1.在学生了解气体的体积与温度和压强有密切关系的基础上,理解气体摩尔体积的概念。
2.通过气体摩尔体积和有关计算的教学,培养学生分析、推理、归纳、总结的能力。
●教学重点
气体摩尔体积的概念。
●教学难点
气体摩尔体积的概念。
●教学用具
投影仪。
●课时安排
第一课时:
气体摩尔体积的概念。
第二课时:
有关气体摩尔体积的计算。
●教学过程
★第一课时
[引言]通过上一节课的学习,我们知道,1mol任何物质的粒子个数都相等,约为6.02×1023个,1mol任何物质的质量都是以克为单位,在数值上等于构成该物质的粒子的相对原子(分子)质量。
那么,1mol任何物质的体积(即摩尔体积)又该如何确定呢?
[教师]1mol任何物质的质量,我们都可以用摩尔质量做桥梁把它计算出来。
若想要通过质量求体积,还须怎样才能达到目的呢?
[学生]还需知道物质的密度!
[教师]请写出质量(m)体积(V)密度(ρ)三者之间的关系,[
]
下面,我们根据已有的知识,来填写下表。
注:
质量与体积栏内的数值由学生填写。
[投影]
物质
物质的量
mol
质量
g
密度
g·cm-3
体积
cm3
Fe
1
56
7.8
7.2
Al
1
27
2.7
10
H2O
1
18
1.0
18
H2SO4
1
98
1.83
53.6
温度0°C、压强101kPa
物质
物质的量
mol
质量
g
密度
g·L-1
体积
L
H2
1
2
0.0899
22.4
O2
1
32
1.429
22.4
CO2
1
44
1.977
22.3
请同学们根据计算结果,并参照课本上的1mol几种物质的体积示意图,分析物质存在的状态跟体积的关系。
[学生讨论]
[结论]1.1mol不同的固态或液态的物质,体积不同。
2.在相同状态下,1mol气体的体积基本相同。
3.同样是1mol的物质,气体和固体的体积相差很大。
[指导学生参看课本上1mol水由液态变为气态的插图和有关数据,来体会1mol同样物质,当状态不同时,其体积的差异]
[教师]请大家参考课本内容和自己计算所得数据,分析和讨论以下问题:
[投影]1.物质体积的大小取决于哪些微观因素?
2.当粒子数一定时,固、液、气态物质的体积主要取决于什么因素?
3.为什么相同外界条件下,1mol固、液态物质所具有的体积不同,而1mol气态物质所具有的体积却基本相同?
4.为什么比较一定量气体的体积,要在相同的温度和压强下进行?
[学生活动,回答]
[老师总结]1.物质体积的大小取决于物质粒子数的多少、粒子本身的大小和粒子之间的距离三个因素。
2.当粒子数一定时,固、液态的体积主要决定于粒子本身的大小,而气态物质的体积主要决定于粒子间的距离。
3.在固态和液态中,粒子本身的大小不同决定了其体积的不同,而不同气体在一定的温度和压强下,分子之间的距离可以看作是相同的,所以,粒子数相同的气体有着近似相同的体积。
4.气体的体积受温度、压强的影响很大,因此,说到气体的体积时,必须指明外界条件。
[讲述]对于气体来说,我们用得更多的是气体的体积,而不是质量,且外界条件相同时,物质的量相同的任何气体都含有相同的体积,这给我们测定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。
这也是我们本节课所学的重点。
[板书]一、气体摩尔体积
单位物质的量的气体所占的体积。
[讲解]即气体的体积与气体的物质的量之比,符号为Vm,表达式为Vm=
。
[板书]符号:
Vm
表达式:
Vm=
单位:
L·mol-1
[讲解并板书]
在标准状况下,1mol任何气体的体积都约是22.4L。
(或气体在标准状况下的摩尔体积约是22.4L)
[讲解]1.为了研究的方便,科学上把温度为0°C、压强为101kPa规定为标准状态,用S·T·P表示。
2.气体摩尔体积仅仅是针对气体而言。
3.同温同压下,气体的体积只与气体的分子数目有关,而与气体分子的种类无关。
[投影练习]判断正误
1.标况下,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.标况下,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.只有在标况下,气体的摩尔体积才能是22.4L。
(×,不一定)
思考:
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?
[学生思考并回答]
[教师总结]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。
[板书]阿伏加德罗定律:
在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。
[讲解]由上述定律我们可以推出如下推论:
[板书]同温同压下:
[小结]影响物质的体积的因素有多种,对于气体,相同条件下,物质的量相同的气体含有相同的体积。
为此,引入了气体摩尔体积的概念,标准状况下,气体摩尔体积的数值约为22.4L·
mol-1。
只要同学们正确掌握气体摩尔体积的概念和阿伏加德罗定律的涵义,就很容易做气体的质量和体积之间的相互换算。
[布置作业]略
[板书设计]第二节气体摩尔体积
一、气体摩尔体积
单位物质的量的气体所占的体积。
表达式:
Vm=
单位:
L·mol-1
标准状况下的气体摩尔体积:
Vm=22.4L·mol-1
阿伏加德罗定律:
同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。
[教学说明]本课题立足于师生共同探究和讨论,要求教师要充分调动起学生的积极性和主动性。
同时,要注意,学生在课堂上虽然很好地理解了气体摩尔体积,但在课下对有关条件特别容易忽略。
因此,教师在讲授时要注重强调外界条件对气体的影响。
★第二课时
[复习练习]
[投影]1.在标准状况下,2molCO2的体积是多少?
44.8LH2的物质的量是多少?
它们所含的分子数是否相同?
2.在标准状况下,若两种气体所占体积不同,其原因是()
A.气体性质不同B.气体分子的大小不同
C.气体分子间平均距离不同D.气体的物质的量不同
[引言]在以前的学习中,我们知道了物质的量与质量及粒子个数的关系,上节课我们又学了气体摩尔体积和阿伏加德罗定律,大家能否找出这些量之间的相互关系呢?
[学生活动]
[教师指导并最后归纳]
[讲解]我们知道物质的量是联系质量和粒子集体的桥梁,也是与气体的体积密切相关的物理理,以此为中心,我们可得出以下关系:
[板书]
[讲解]根据我们上节课讲过的内容,大家想想在m与V,M与Vm之间又有着什么样的关系呢?
[大家讨论]
[结论]Vm·ρ=MVρ=m
[把上列关系补充在上面所写的关系网中]
[过渡]下面我们就在熟悉以上各量之间关系的基础上,重点学习有关气体摩尔体积的计算。
[板书]二、有关气体摩尔体积的计算
[投影]例1.标准状况下,2.2g CO2的体积是多少?
[分析]要知道CO2在标准状况下的体积,必须用到标准状况下的气体摩尔体积,这需要气体的物质的量做桥梁。
根据我们上面对各量关系的讨论,可进行如下计算:
解:
n(CO2)=
=0.05mol
因为在标准状况下Vm=22.4L·mol-1
所以0.05molCO2在标准状况下的体积为:
V(CO2)=n(CO2)Vm=0.05mol×22.4L·mol-1=1.12L
答:
在标准状况下,2.2gCO2的体积为1.12L。
例2.在标准状况下,测得1.92克某气体的体积为672mL。
计算此气体的相对分子质量。
[学生先思考并计算,教师巡看,然后视具体情况进行分析,总结]
[分析]物质的相对分子质量与该物质的摩尔质量在数值上是相等的。
因此,要求某物质的相对分子质量,首先应计算出该物质的摩尔质量。
据M=ρVm可以求出:
据M=
也可以求出结果。
[解法一]解:
在标准状况下,该气体的密度为:
ρ=
=2.86g·L-1
标准状况下Vm=22.4L·mol-1
则该气体的摩尔质量为:
M=ρVm=2.86g·L-1×22.4L·mol-1=64g·mol-1
即该气体的相对分子质量为64。
[解法二]解:
标准状况下,该气体的物质的量为:
n=
=
=0.03mol
摩尔质量为:
M=
=
=64 g·mol-1
即气体的相对分子质量为64。
答:
此气体的相对分子质量为64。
[请大家下去以后考虑该题是否还有其他解法]
[投影]
[补充思考]现有3.4g H2S和0.1molHBr气体。
(1)不同条件下,哪个分子数较多?
(2)相同条件下,哪个该用较大的容器装?
(3)不同条件下,哪个质量大?
大多少?
(4)哪个所含H原子的物质的量多?
多多少?
(5)其中含S和Br各多少克?
[解答]
(1)条件不同时,例如改变压强或温度,只能改变气体的体积,改变不了分子的数目,因为两者均为0.1mol,所以两者分子数目相等。
(2)相同条件下,物质的量相同的气体体积相同,所以应用一样的容器装。
(3)不同条件下,只改变聚集状态不改变其质量。
0.1molHBr的质量=0.1mol×81g·mol-1
=8.1g,比H2S多4.7克。
(4)H2S含的H比HBr多0.1mol。
(5)S为3.2g,Br为8g。
[小结]有关物质的量之间的换算,必须熟悉各量之间的关系,对气体进行的计算,尤其要注意外界条件,对于同一个问题,可通过不同途径进行解决。
[板书设计]
二、有关气体摩尔体积的计算
[教学说明]涉及物质的量的计算,概念较多,而概念的清晰与否,直接影响到解题的质量,所以,采取边学边练习、边比较的方法可以增强学生掌握知识的牢固程度。
第三节物质的量浓度
●教学目标
1.使学生理解物质的量浓度的概念。
2.使学生掌握有关物质的量浓度的计算。
3.使学生掌握一定物质的量浓度的溶液加水稀释的计算。
4.掌握物质的量浓度与溶质质量分数的换算。
5.使学生初步学会配制一定物质的量浓度溶液的方法和技能,学会容量瓶的使用方法。
●教学重点
1.物质的量浓度的概念。
2.有关物质的量浓度概念的计算。
3.溶液中溶质的质量分数与物质的量浓度的换算。
4.一定物质的量浓度的溶液的配制方法。
●教学难点
正确配制一定物质的量浓度的溶液。
●教学方法
讲解、比较、练习、实验、归纳等。
●课时安排
第一课时:
物质的量浓度的概念及其运算。
第二课时:
一定物质的量浓度溶液加水稀释的计算与物质的量浓度与溶质质量分数的换算。
第三课时:
配制一定物质的量浓度溶液的方法和技能。
●教具准备
投影仪。
容量瓶(500mL)、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、药匙、托盘天平、滤纸、Na2CO3固体、蒸馏水。
教学过程
★第一课时
[引言]在生产和科学实验中,我们经常要使用溶液。
溶液的浓稀程度我们用浓度来表示。
表示溶液浓度的方法有多种,在初中,我们学过的溶液的溶质质量分数便是其中的一种。
今天,我们来学习另一种表示溶液浓度的物理量——物质的量浓度。
[板书]第一节物质的量浓度(第一课时)
一、物质的量浓度
[问]什么是物质的量浓度呢?
请大家阅读课本55页第一部分内容“物质的量浓度”后回答。
[学生阅读,总结]
[师]请大家用准确的语言叙述物质的量浓度的概念,并说出它的符号是什么?
[学生回答,教师板书]
以单位体积溶液里所含溶质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。
符号:
c(B)
[问]B的含义是什么?
[生]B表示溶液中所含溶质。
[师]对!
其不但表示溶液中所含溶质的分子,还可表示溶液中所含溶质电离出的离子。
[问]物质的量浓度的概念,我们也可以简化为一个代数式,怎样表示?
[生]物质的量浓度c(B)等于溶液中所含溶质B的物质的量n(B)与溶液的体积V的比值。
[板书]c(B)=
[问]能从上式得出物质的量浓度的单位吗?
[生]能!
是摩尔每升或摩尔每立方米。
[板书]单位:
m
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