化學常用計量
教學目標
知識技能：掌握物質的量及其單位――摩爾、摩爾質量、氣體摩爾體積的涵義。掌握物質的量與微粒（原子、分子、離子等）數目、氣體體積（標準狀態下）之間的相互關系。
能力培養：通過基本計算問題的討論，培養學生的計算思維能力。
科學思想：在阿伏加德羅定律的應用上，著重掌握有關比例的數學思想。
科學方法：演繹推理法。
重點、難點 物質的量與微粒（原子、分子、離子等）數目、氣體體積（標準狀況下）之間的相互關系是重點，氣體摩爾體積的應用條件是難點。
教學過程設計
教師活動
【引入】今天我們復習化學常用計量。
【提問】科學家引入物質的量這個物理量的意義是什么？
【再問】誰來說說物質的量是怎樣聯系宏觀和微觀的？
學生活動
回答：把質量、體積等宏觀物理量和微觀的微粒個數聯系起來。
回答：主要通過以物質的量為核心物理量建立的下列關系圖，把微粒數、物質質量、氣體標準狀況下的體積、溶液的物質的量濃度等相互關聯起來。
歸納：
小結：物質的量及其單位摩爾的作用實際是聯系宏觀和微觀的橋梁。
【提問】下列敘述是否正確？
（1）摩爾是物質的量的單位，1mol任何物質都含有6.02×1023個分子。
（2）1mol氫的質量為1g，它含有阿伏加德羅常數個氫分子。
（3）氧氣的摩爾質量為 32g，氧氣的分子量也為32g。
（4）12g碳-12所含的碳原子數是阿伏加德羅常數，每摩物質含有阿伏加德羅常數個微粒。
思考，回答：
（1）不正確，并非所有物質均含有分子。
（2）不正確，不能說 1mol氫，應指明微粒名稱。
（3）不正確，摩爾質量的單位為g?mol-1，分子量沒有單位。
（4）正確
【提問】在應用摩爾這個單位時，應注意什么？
回答：
（1）摩爾只能用來表示微粒的集體數目；
（2）必須指明微粒的具體名稱。
【講解】微粒可以是真實的，如：1mol水分子；也可以是假想的，如：1mol NaCl，表示1molNa+和1mol Cl- 的特定組合。
【提問】在化學反應中，下列敘述正確的是：
A．反應物的物質的量之和一定等于各生成物的物質的量之和
B．反應前原子的物質的量之和一定等于反應后原子的物質的量之和
C．反應前各物質的摩爾質量之和一定等于反應后生成物的摩爾質量之和
D．在同溫、同壓下，反應前氣體體積之和一定等于反應后氣體體積之和
思考，回答：
A．不正確，因為化學反應前后，分子數是可能發生變化的。
B．正確，因為原子是化學變化中的最小微粒。
C．不正確，因為分子是變化的，分子量很可能變化，摩爾質量也隨之變化。
D．不正確，因為在同溫、同壓下，氣體的體積隨分子數變化。
【小結】化學反應的實質是分子組成、分子結構發生了變化。
【提問】質量守恒定律從宏觀和微觀兩方面的涵義是什么？
回答：
在宏觀上，反應物的總質量等于生成物的總質量；從微觀上，反應物中原子的種類和總個數（或總物質的量）等于生成物中原子的種類和總個數（或總物質的量）。
【強調】物質的質量守恒定律在化學計算中有很重要的應用，需要大家努力掌握應用守恒的計算技巧。
【過渡】下面讓我們再討論一下有關氣體摩爾體積的問題。
【提問】什么是氣體摩爾體積？
回答：標準狀況下，1mol任何氣體的體積都約為22.4L。
【再問】標準狀況的涵義是什么？
回答：273K，1.01×105Pa，或0℃，1atm。
提問：老師，標準狀況下三氧化硫是氣體嗎？
【強調】氣體摩爾體積不適用于非標準狀況的氣體及液體、固體。
【反問】誰知道這個問題？
回答：三氧化硫的熔點為16℃，標準狀況下當然是固體。
【提問】有關氣體問題的最重要的一個定律就是阿伏加德羅定律，誰來敘述一下該定律的內容？
回答：同溫、同壓下，同體積的氣體具有相同的分子數。
【講解】阿伏加德羅定律適用于任何狀態下的氣體，可歸納為：pV=nRT
具體應用有：（1）同溫、同壓下，體積比等于物質的量之比；（2）同溫、同體積下，壓強比等于物質的量之比；（3）同溫、同壓下，密度比等于摩爾質量（分子量）之比。
【板書并講解】根據 pV=nRT和 n=m/M得：pV=（m/M）RT
pM=（m/V）RT
pM=ρRT
因此，同溫、同壓下，氣體的密度之比等于摩爾質量（分子量）之比。
傾聽。
提問：為什么同溫、同壓下，密度之比等于摩爾質量（分子量）之比？
【引導小結】氣體分子量計算的常用公式：
①氣體的摩爾質量=標準狀況下氣體密度×22.4。
②同溫、同壓下，氣體的分子量與氣體的密度成正比。
③混合氣體的平均摩爾質量=混合氣體總質量÷混合氣體的總物質的量。
回憶、歸納、小結：
（1）M=ρ0×p22.4
（2）M=ρA×MA
（3）M=Σm/Σn
【提問】下列說法正確的是：
A．1mol任何物質在標準狀況下的體積都約是22.4L
B．0.5 mol氫氣的體積為11.2L
C．在標準狀況下，各為1mol的二氧化硫、三氧化硫的體積均約為22.4L
D．在20L恒容密閉容器中，充入1mol的氮氣和3mol氫氣，達平衡后有0.5mol的氮氣反應，平衡后混合氣體的體積仍為20L
思考，回答：
A．不正確，只有1mol氣體在標準狀況下的體積都約是22.4L，不能說任何物質。
B．不正確，因為沒有指明標準狀況。
C．不正確，因為三氧化硫在標準狀況下不是氣體。
D．正確，因為不論在任何條件下，氣體都將充滿整個容器。
【評價】回答得很好，請注意 D選項的條件不是標準狀況。
【提問】下列說法正確的是：
A．標準狀況下，1L辛烷完全燃燒生成8/22.4 mol的二氧化碳分子
B．在標準狀況下，任何氣體的體積都約為22.4L
C．常溫常壓下，1mol氮氣含有阿伏加德羅常數個氮分子
D．常溫常壓下，金屬和酸反應，若生成2g 氫氣，則有2mol電子發生轉移
思考，回答：
A正確，辛烷的分子式為C8H18，在標準狀況下1L辛烷的物質的量是1/22.4mol，因此，完全燃燒生成 8/22.4 mol的二氧化碳分子。
B．不正確，因為沒有指明氣體的物質的量是1mol。
C．正確，1mol氮氣的分子數與是否標準狀況無關。
D．正確，不論在任何條件下，2g氫氣都是1mol，無論什么金屬生成氫氣的反應均可表示為：2H++2e=H2↑，因此，生成1mol氫氣一定轉移 2mol電子。
【質疑】辛烷在標準狀況下是否為氣體？
回答：辛烷在標準狀況下為液體。
【評價】辛烷是汽油成分之一，在標準狀況下為液體，1L辛烷的物質的量不是 1/22.4mol，因此，A選項是不正確的。
【提問】設N表示阿伏加德羅常數，則下列說法正確的是：
A．標準狀況下，以任意比例混合的甲烷和丙烷混合氣體22.4L，所含的氣體的分子數約為N個
B．標準狀況下，22.4LNO和11.2L氧氣混合，氣體的分子總數約為1.5N個
C．常溫下，2.3g金屬鈉變成鈉離子時，失去的電子數目為0.1N個
D．常溫下，18g重水所含中子數為10N個
思考，回答：
A．正確，任意比例混合的甲烷和丙烷混合氣體 22.4L，氣體的總物質的量為1mol，因此含有N個分子。
B．不正確，因為NO和氧氣一接觸就會立即反應生成二氧化氮。
C．正確，2.3g鈉是0.1mol鈉原子，鈉原子變成離子的反應為：
Na-e=Na+
0.1mol鈉原子就失去0.1mol電子，也就是0.1NA個電子。
D．不正確，重水分子（D2O）中含有10個中子，分子量為 20，18g重水所含中子
數為：10×18g/20g? mol-1=9mol。
【強調】溫度和壓強條件只影響氣體的體積，而不影響氣體的質量和物質的量，因此，如果討論物質的量、質量和微粒數目的關系，則與是否標準狀況無關。
【引導小結】在計算中需要注意的問題：
（1）有關微粒個數計算，需要注意什么？
（2）有關氣體的計算，需要注意什么？
（3）有關方程式的計算，需要注意什么常用技巧？
歸納、小結：
（1）注意分子數和原子數、質子數、電子數、中子數的比例關系
（2）注意溫度和壓強條件對氣體體積的影響很大，因此應用氣體摩爾體積計算必須要求標準狀況條件，并注意標準狀況下不是氣體或不能共存的混合氣的問題。
（3）注意運用電子守恒的計算技巧。
精選題
一、選擇題
1．為方便某些化學計算，可將98％的濃硫酸表示成下列形式，其中合理的是 [ ]
A．H2SO4?1/9H2O B．H2SO4?H2O
C．H2SO4?SO3 D．SO3 ?10/9H2O
2．能從水溶液中還原 6molH+的是 [ ]
A． 2 mol Fe B． 6 mol
C． 6 molI- D． 6 mol Li
3．某稀溶液中含1mol硝酸鉀和4mol硫酸，向其中加入1.5mol銅粉，充分反應后產生的氣體在標準狀況下的體積為 [ ]
A．5.6 L B．11.2L
C．22. 4L D．44.8L
4．標準狀況下，下列混合氣體的平均式量可能是50的是
[ ]
A．硫化氫和二氧化硫 B．一氧化氮和氧氣
C．二氧化硫和溴化氫 D．碘化氫和氯氣
5．在一個恒容密閉容器中充入11gX氣體（摩爾質量為 44g?mol-1），壓強為1×105pa。如果保持溫度不變，繼續充入X氣體，使容器內壓強達到5×105pa。則此時容器內的氣體X的分子數約為 [ ]
A．3.3×1025 B．3.3×1024
C．7.5×1023 D．7.5×1022
6．以N表示阿伏加德羅常數，下列說法中不正確的是 [ ]
A．在SiO2晶體中，1mol硅原子與2N個氧原子形成共價鍵
B．0.1mol甲基中含N個電子
C．16g臭氧O3中含有N個氧原子
D．31g白磷P4中含有1.5N個P-P鍵
7．由二氧化碳、氫氣、一氧化碳組成的混合氣體在同溫、同壓下與氮氣的密度相同。則該混合氣體中二氧化碳、氫氣、一氧化碳的體積比為 [ ]
A．29∶8∶13 B．22∶1∶14
C．13∶8∶29 D．26∶16∶57
8．將一定量的鐵粉和硫粉的混合物共熱，充分反應后冷卻，再加入足量稀硫酸，得到標準狀況下的氣體 11.2 L，則原混合物可能的組成是（n代表物質的量） [ ]
A．n（Fe）＜n（S）總質量等于 44g
B．n（Fe）＞n（S）總質量等于44g
C．n（Fe）=n（S）總質量大于 44g
D．n（Fe）＞n（S）總質量小于 44 g
9．同溫、同壓下，CO2 和NO的混合氣體 20mL，通過足量過氧化鈉后氣體體積減少到10mL，則原混合氣體的體積比可能是
[ ]
A．1∶1 B．2∶3
C．3∶2 D．1∶4
10．常溫下，向20L真空容器中通入A mol硫化氫和 Bmol氯氣（A，B均為不超過5的正整數），反應完全后，容器內氣體可能達到的最大密度是 [ ]
A．8.5 g?L-1 B．18．25g?L-1
C．18.5 g?L-1 D．35.5 g? L-1
11下列分子數由少至多的順序是______，質量由小到大的順序是______。
二、非選擇題
①6g氫氣②2mol氨氣③4℃時 9mL水 ④1.204×1023個硫酸分子⑤標準狀況下，5.6L二氧化碳
12．9g水（H2O）和______g重水（D2O）含有相同的中子數，和______g重水含有相同的質子數。
13．0.1mol下列物質：①氫氧化鈉，②碳酸鈉，③過氧化鈉，④芒硝，分別溶于水，使所得溶液中鈾離子與水分子的個數比為1∶100，則需要加入水的質量分別為：
①______g，②______g，③______g，④______g。
14．某溶液中含氯離子、溴離子、碘離子的物質的量之比為2∶3∶4。欲使它們的物質的量之比變為4∶3∶2，需要通入氯氣的物質的量和原溶液中所含碘離子物質的量之比為：
15．若在一定條件下把硫化氫與120mL氧氣混合反應后，相同狀態下測得二氧化硫的體積為75mL，則原硫化氫氣體的體積最少為______mL，最多為______mL。
答 案
一、選擇題
1．A、D 2．D 3．C 4．B、D 5．C 6．A、B 7．C、D 8．D 9．A、C 10．B
二、非選擇題
11．④⑤③②①；①③⑤④②
12．8 10
13．180 360 361.8 341
14．1∶4
15．75 90
提示：4．平均值法：如果混合氣的平均式量為50，則組成氣體中必然有式量大于50的和式量小于50的。
A．選項，兩種氣體不能共存；
B．選項，一氧化氮和氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮化合生成四氧化二氮（式量為92）；
C．選項，兩種氣體的式量均大于50；
D．選項，氯氣和碘化氫反應生成氯化氫（式量為36.5）和碘。
6．A選項，在SiO2晶體中，每個Si原子均和4個O原子相連，即有4個Si―O鍵；
B選項，甲基中有9個電子；
D選項，白磷P4分子為正四面體結構，有6個P―P鍵。
7．根據題意，混合氣的平均式量等于氮氣的式量28，由于CO的式量也為28，因此，只要二氧化碳和氫氣的體積比滿足13∶8（可用十字交叉法算出）即符合題意。
8．根據題意，所產生的氣體可能為硫化氫和氫氣，根據反應的化學方程式，得到如下關系：Fe～FeS～H2S，Fe～H2。因此，根據產生氣體 11.2L（0.5 mol），得：鐵粉的物質的量一定為0.5 mol（28g）。
若n（Fe）＜n（S），貝n（S）＞0.5 mol，m（S）＞16g，總質量大于44g。
其余選項的判斷同理。
9．設混合氣中CO2的體積為xmL，NO的體積為y mL，則x+y=20 方程①
根據反應的化學方程式：
2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2
xmL x/2mL
2NO+O2=2NO2
ymL x/2mL
若氧氣足量，則x/2≥y/2
生成NO2y mL，剩余氧氣 x/2―y/2 mL
反應后混合氣：y+（x/2―y/2）=10方程②
根據方程①，方程②總成立。
因此，只要滿足x≥y，即體積比＞1∶1，均可。若氧氣不足量，即y＞x，由于生成NO2的體積為y mL，因此剩余氣體的體積不可能為10mL。
10．恒容條件下，當氣體質量最大時，其密度最大，經討論，當A=5，B=5時，反應后生成10molHCl，此時，氣體的總質量最大。
因此，容器內氣體密度的最大值為：
10mol×36.5g?mol-1/20L＝18.25g?L-1
14．根據Cl-、Br-、I-的物質的量之比由2∶3∶4變為4∶3∶2，說明反應前后Br-的物質的量沒有改變，因此，反應如下：
Cl2+2I-=2Cl-+I2
15．根據硫化氫和氧氣反應的化學方程式：2H2S+O2=2S↓+2H2O，2H2S+3O2=2SO2+2H2O。若生成SO275mL，則H2S的體積至少為75mL，此時消耗氧氣的體積為112.5 mL，余7.5mL。7.5mL氧氣還可以和15mL硫化氫反應生成S，因此H2S的體積至多為75mL+15mL=90mL
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