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1.2 摩尔质量

物质的量及其在化学计算中的应用 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 单位物质的量的物质所具有的质量,符号为 $M$,常用单位为 $\text{g/mol}$。

从哪来 建立在 1.1 原子的组成 之上。原子由质子、中子和电子组成,其中质子和中子的质量决定了原子的相对原子质量,进而决定了物质的摩尔质量。

为什么 宏观物质由微观粒子(原子、分子、离子)构成。由于单个粒子质量极小,无法直接称量,因此引入“摩尔”作为连接微观粒子数与宏观质量的桥梁。摩尔质量在数值上等于该粒子的相对原子质量或相对分子质量,这样就将微观粒子的相对质量(无量纲)与宏观可称量的质量(克)通过阿伏伽德罗常数关联起来,使得化学计算成为可能。

类比法
适合形象思维强、抽象概念理解困难的学生。 就像“一打鸡蛋”是12个,不管鸡蛋大小,“一打”这个单位固定了数量。摩尔是“一摩尔”,固定了粒子数量($6.02 \times 10^{23}$)。摩尔质量就是“一打鸡蛋”的总重量。不同鸡蛋(原子)大小不同,一打的总重量(摩尔质量)就不同。铁原子重,一摩尔铁就重;氢原子轻,一摩尔氢就轻。
数据推导法
适合逻辑性强、喜欢数学推导的学生。 从定义出发:$M = m/n$。 已知 $1 \text{ mol}$ 碳-12 原子的质量恰好是 $12 \text{ g}$,而碳-12 的相对原子质量定义为 12。 由此发现:$M(\text{C}) = 12 \text{ g/mol}$,数值上等于相对原子质量 12。 同理,$1 \text{ mol}$ 水分子($H_2O$)含有 $6.02 \times 10^{23}$ 个分子,其总质量约为 $18 \text{ g}$,而水的相对分子质量为 18。 结论:摩尔质量以 $\text{g/mol}$ 为单位时,数值上等于该物质的相对原子质量或相对分子质量。
对比辨析法
适合容易混淆概念、需要强化细节的学生。 对比“相对原子质量”和“摩尔质量”: 1. 对象不同:前者针对单个原子/分子,后者针对 1 摩尔(大量)原子/分子。 2. 单位不同:前者单位为 1(常省略),后者单位为 $\text{g/mol}$。 3. 数值关系:数值相等。 强调:不能说“1 摩尔氧气的质量是 32”,必须说“1 摩尔氧气的质量是 32 克”或“氧气的摩尔质量是 32 $\text{g/mol}$”。
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练一道
基础题
计算 $2 \text{ mol}$ 二氧化碳($CO_2$)的质量。(已知:$C=12, O=16$)
变式
某气体在标准状况下的体积为 $11.2 \text{ L}$,质量为 $17 \text{ g}$,求该气体的摩尔质量。
试试手自己判
检测题
下列说法正确的是( ) A. 1 mol 氧气的质量是 32 B. 氧气的摩尔质量是 32 g C. 1 mol 氧原子的质量是 16 g D. 氧气的摩尔质量是 32 g/mol
看答案和判分标准
答案:D
判对标准:
- 选 A 错:缺少单位“克”。
- 选 B 错:摩尔质量的单位必须是 $\text{g/mol}$,不是 $\text{g}$。
- 选 C 对:1 mol 氧原子(O)的摩尔质量是 16 g/mol,质量是 16 g。此项表述正确,但题目通常考察对“摩尔质量”概念本身的定义辨析,D 选项更直接对应知识点定义。*注:若题目为单选,C 和 D 在科学上均正确,但 D 是对“摩尔质量”这一物理量的标准定义表述,C 是对“质量”的表述。通常此类题旨在区分 B 和 D。若必须选一个最贴切“摩尔质量”定义的,选 D。若题目问“关于质量的说法”,则 C 对。此处设定 D 为最佳选项,因为 B 是常见错误干扰项。*
修正判对标准:
- A 错误:质量必须有单位。
- B 错误:摩尔质量单位应为 $\text{g/mol}$。
- C 正确:1 mol 氧原子质量确实为 16 g。
- D 正确:氧气摩尔质量确实为 32 g/mol。
为了区分度,建议检测题改为:
“下列关于摩尔质量的说法,错误的是( )”
A. 1 mol $H_2O$ 的质量是 18 g
B. $CO_2$ 的摩尔质量是 44 g/mol
C. 1 mol $O$ 的质量是 16 g
D. 氧气的摩尔质量是 32 g
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