师:同学们,今天我们学习高一人教版化学第二章物质的量的单位——摩尔。在讲摩尔之前,先来看李华同学的问题。李华同学喝某矿泉水时,看到水瓶净含量为540毫升,他知道水由水分子构成,那喝完这瓶水,究竟喝了多少个水分子呢?大家想想办法帮他解决。

  有的同学可能想到,水的密度是1克/毫升,540毫升水的质量就是540克。要是知道一个水分子质量为a克,用540克除以a克就能求出水分子数目。但一个水分子质量太小,很难称量得到。要是把水分子数目扩大n倍,变为N个,此时质量为n×a克,且这N个水分子质量可称量,为M克。这时怎么求出这瓶水所含的分子数呢?用540克除以M克再乘以N就可以了。

  现在关键是,这N和M分别是多少?在解决问题过程中,我们把n个水分子作为一个集合体来运算,这个集合体含有一定数目粒子,同时能知道这一定数目粒子的质量。国际上把含有一定数目粒子的集合体,用一个新的物理量表示,叫物质的量。物质的量这四个字是一个整体,不可拆分,表示含有一定数目粒子的集合体,符号为n。物质的量的单位是摩尔,简称摩,符号为mol。

  生活中,我们会根据不同需要使用不同计量单位,比如用米、厘米计量长度,用千克、毫克计量质量。同样,人们用摩尔作为原子、离子或分子等微观粒子物质的量的单位。在国际单位制的七个基本单位中,物质的量是其中之一。生活中,我们知道一米有多长、一公斤有多重,那1摩尔粒子所含的粒子数是多少呢?国际规定,1摩尔粒子集合体所含的粒子数约为6.02×1023个。注意,6.02×1023是个约数。这里有个对应关系,1摩尔对应粒子数为6.02×1023个。生活中也有类似计量单位,像一双袜子有两只,一打铅笔有12支,24支铅笔就是两打。请同学们根据上述对应关系完成练习。

  第一小题,10摩水大约含有的分子数 = 6.02×1023×10 = 6.02×102?。

  第二小题,0.5摩尔水含有的分子数 = 6.02×1023×0.5 = 3.01×1023。

  第三小题,1.204×102?个水分子的物质的量 = 1.204×102?÷(6.02×1023) = 2摩。

  答案如下,在上述计算中,我们把6.02×1023作为一个整体运算,就像生活中把12作为一打的数目运算一样。国际上把1摩尔任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数,符号为$N_A$,通常用6.02×1023 /mol来表示。$N_A$中A是阿伏伽德罗名字的第一个字母,用阿伏伽德罗命名这个常数是为了纪念他对科学的重大贡献。请大家根据刚才练习一的计算,归纳物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数之间的关系。

  生:粒子数 = 物质的量×阿伏加德罗常数,或者物质的量 = 粒子数÷阿伏加德罗常数。

  师:请大家根据以上关系完成以下练习2的填空。

  第一小题,5摩尔铝含有的铝原子数 = 5摩尔×6.02×1023 /mol = 3.01×102?个铝原子。

  第二小题,0.1摩尔钠离子含有的钠离子数 = 0.1摩尔×6.02×1023 /mol = 6.02×1022个钠离子。

  第三小题,9.03×1023个氧分子的物质的量 = 9.03×1023÷(6.02×1023 /mol) = 1.5摩尔。

  作为物质的量的单位,摩尔可用于计量所有微观粒子,包括原子、分子、离子、原子团、电子、质子或中子等。很多物质由多个原子组成,怎么计算物质中更小微粒的数目呢?下面请大家尝试计算,完成以下练习3的填空。

  要计算水分子中含有更小微粒的数目,首先要知道一个水分子与分子中更小微粒的数目之比。由水的化学式可知,一个水分子含有两个氢原子和一个氧原子,一个氢原子含有一个电子,一个氧原子含有8个电子,所以一个水分子含有10个电子。我们已知1摩尔水含有水分子的数目为6.02×1023,所以1摩尔水含有的氢原子数为6.02×1023×2 = 1.204×102?;氧原子数为6.02×1023;1摩尔水含有的电子数为6.02×1023×10 = 6.02×102?。

  答案如下,在刚才的计算中,若要计算分子中更小微粒的数目,可以用分子的粒子数乘以一个分子中含有更小微粒的个数,就是分子中更小微粒的粒子数。这属于整体与部分的计算方法。请同学们继续计算出氢原子、氧原子、电子的物质的量,并比较这些粒子的粒子数之比与物质的量之比存在什么关系。

  生:氢原子、氧原子、电子的物质的量等于它们的粒子数除以6.02×1023 /mol 。通过计算对比可知,粒子数之比等于物质的量之比,粒子数与物质的量成正比关系。以后比较粒子数时,直接比较物质的量大小就行。由此可知,若要求分子中更小微粒的物质的量,可以用分子的物质的量乘以一个分子中含有更小微粒的个数。

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《化学 必修1 第2章 第三节 物质的量 第1课时:物质的量的单位——摩尔 逐字稿-3,851字 第5版》.docx
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