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2019-2020年高中化學(xué)（大綱版）第一冊(cè) 第三章 物質(zhì)的量 第一節(jié)物質(zhì)的量(備課資料) 一、國(guó)際單位制及其基本單位 1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上通過的國(guó)際單位制是在長(zhǎng)期通行的米制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它確取了由于歷史原因造成的多種單位制并用的混亂現(xiàn)象，具有科學(xué)、簡(jiǎn)明、實(shí)用和統(tǒng)一的特點(diǎn)，反映了當(dāng)代科學(xué)技術(shù)水平，已成為國(guó)際上公認(rèn)的單位制。 國(guó)際單位制的七個(gè)基本單位，如下表所示： 下面分述七種基本單位的定義： 1.米：1791年法國(guó)決定把通過巴黎的地球子午線從赤道到北極的長(zhǎng)度的1/10000000規(guī)定為1 m。后來根據(jù)測(cè)量結(jié)果把這個(gè)長(zhǎng)度用鉑銥合金制成了標(biāo)準(zhǔn)米原器，保存在巴黎國(guó)際計(jì)量局。但米原器測(cè)量精度不高(只能達(dá)到0.1 μm)，且一旦毀壞，不易復(fù)制。1983年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定用光速定米，規(guī)定1米等于光在真空中于1/299792458秒時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長(zhǎng)度。但標(biāo)準(zhǔn)米原器仍保存在國(guó)際計(jì)量局。 2.千克：國(guó)際千克原器的質(zhì)量為1 kg。國(guó)際千克原器是1889年第一屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)批準(zhǔn)制造的。它是一個(gè)高度和直徑均為39 mm，用鉑銥合金制成的圓柱體。原型保存在巴黎國(guó)際計(jì)量局。 3.秒：銫—133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷對(duì)應(yīng)的輻射的9192631770個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間為1 s。起初，人們把一晝夜劃分為24 h，1 h為60 min，1 min為60 s，所以定義1 s為1/86400平均太陽日。但一晝夜的周期，即太陽日是變動(dòng)的，后來，又發(fā)現(xiàn)地球公轉(zhuǎn)周期也是變動(dòng)的，于是又需確定另外的定義。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)原子能級(jí)躍遷時(shí)，吸收或發(fā)射一定頻率的電磁波，其頻率非常穩(wěn)定。于是在1968年第13屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上確認(rèn)了上述定義。 4.安培：在處于真空相距1 m的兩無限長(zhǎng)而圓截面積可忽略的平行直導(dǎo)線內(nèi)通以等量恒定電流時(shí)，若此兩導(dǎo)線之間的相互作用力在每米長(zhǎng)度上等于210－7牛頓(N)，則導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度為1 A。 安培是在1946年國(guó)際計(jì)量委員會(huì)上定義的，1948年第9屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上獲得批準(zhǔn)，1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上被正式確認(rèn)為國(guó)際單位制的基本單位之一。 5.開爾文：水的三相點(diǎn)(氣、液、固三相共存的平衡點(diǎn))熱力學(xué)溫度的1/273.16為1 K?！伴_爾文”的溫度間隔與“攝氏度”的溫度間隔相等。但開氏溫標(biāo)的零度(0 K)，是攝氏溫標(biāo)的零下273度(－273℃)。 6.摩爾：是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量，該系統(tǒng)中所含的基本單元數(shù)與0.012 kg的12C的原子數(shù)相等。使用摩爾時(shí)，基本單元應(yīng)予指明，可以是原子、分子、離子、電子及其他粒子，或這些粒子的特定組合。 7.坎德拉：是一光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度，該光源發(fā)出頻率為5401012Hz的單色輻射，且在此方向上的輻射強(qiáng)度為1/683瓦特每球面度(W/sr)。 二、全面認(rèn)識(shí)化學(xué)方程式中的“化學(xué)計(jì)量數(shù)” 我們用具體的化學(xué)方程式來分析、說明： 上述反應(yīng)從微觀上分析，4個(gè)氨分子與5個(gè)氧分子在催化劑存在下發(fā)生反應(yīng)，生成4個(gè)一氧化氮分子和6個(gè)水分子；從宏觀上分析，是4 mol NH3與5 mol O2在催化劑存在下發(fā)生反應(yīng)生成4 mol NO和6 mol H2O。 所以，化學(xué)方程式中的“化學(xué)計(jì)量數(shù)” 從微觀上看，是各物質(zhì)的粒子個(gè)數(shù)。 從宏觀上看，是各物質(zhì)的物質(zhì)的量。 從比值上看，各物質(zhì)前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比=各物質(zhì)的粒子個(gè)數(shù)之比=各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比。(但卻不等于各物質(zhì)的質(zhì)量比) 三、阿伏加德羅 阿伏加德羅于1776年出生在意大利的一個(gè)書香門第，他家世代都是知識(shí)分子，他的父親、祖父、曾祖父都是著名的律師。阿伏加德羅小時(shí)候，穎悟過人，中學(xué)畢業(yè)后，專攻法律，16歲獲得法學(xué)學(xué)士學(xué)位，20歲獲博士學(xué)位，在當(dāng)了三年的律師后，因厭煩法庭上的爭(zhēng)吵和所看到的人世間勾心斗角的混亂情況而放棄了律師職位，轉(zhuǎn)而研究自然科學(xué)，1800年以后，他主要研究數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和哲學(xué)。 1803年，阿伏加德羅寫了一篇有關(guān)電的論文，受到科學(xué)界的普遍贊揚(yáng)，1804年被選為都靈學(xué)院通訊院士。由于阿伏加德羅逐漸表現(xiàn)出非凡的才識(shí)，1809年被聘為維徹利皇家物理學(xué)院教授，一度還擔(dān)任過院長(zhǎng)。 1811年，他發(fā)表了一篇《原子相對(duì)質(zhì)量的測(cè)定方法和原子進(jìn)入化合物時(shí)數(shù)目比例的確定》的論文，他在這篇文章中，提出了“分子”的概念，他認(rèn)為：分子是游離的單質(zhì)或化合物的最小單位，這種最小單位，保持著物質(zhì)特有的化學(xué)性質(zhì)。分子是比原子要復(fù)雜的粒子，它一般由兩個(gè)以上的原子構(gòu)成。阿伏加德羅經(jīng)過深入研究，贊成了蓋呂薩克的論點(diǎn)：在相同的條件下，相同質(zhì)量的任何氣體，都占有相同的體積。1814年2月，他又發(fā)表了一篇論文，題目是《論單質(zhì)的相對(duì)分子量，推測(cè)氣體密度和某些化合物的構(gòu)造》。這篇論文進(jìn)一步豐富和完善了分子論，特別是對(duì)氣體分子的研究是十分成功的。 阿伏加德羅的論點(diǎn)是正確的，但是，在當(dāng)時(shí)，誰也不承認(rèn)他的觀點(diǎn)。像貝采利烏斯、道爾頓等，在分子論建立很久時(shí)，還不承認(rèn)分子的存在。 阿伏加德羅在1811年提出的分子論，由于受到不公正待遇，被埋沒了近半個(gè)世紀(jì)，但真理是壓制不住的，在1860年，由于康尼查羅的工作，分子論終于被科學(xué)界所確認(rèn)。 阿伏加德羅一生都為祖國(guó)效力，但卻沒有獲得過顯赫的榮譽(yù)，1856年，他平靜地去世了，享年80歲。 后來，科學(xué)家們對(duì)歷史的不公正感到十分遺憾。人們根據(jù)新的研究，知道了在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1摩爾任何氣體的體積都是22.4升，并換算出，1摩爾的任何物質(zhì)都含有6.0221023個(gè)分子，為了紀(jì)念阿伏加德羅的貢獻(xiàn)，人們把1摩爾任何粒子的粒子數(shù)叫做阿伏加德羅常數(shù)。 1956年，在他逝世100周年紀(jì)念時(shí)，意大利科學(xué)院召開了隆重的紀(jì)念會(huì)，總統(tǒng)親自出席了大會(huì)，致詞中說：為人類科學(xué)發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)的阿伏加德羅，將永遠(yuǎn)為人們所崇敬。 綜合能力訓(xùn)練 1．與16g氧氣所含的分子數(shù)相同的氨氣是________g，與16g氧氣所含原子總數(shù)相同的氨氣是________g。 答案：8.5　　4.25 2．11.7g Na2X中含有0.3mol Na＋，則 Na2X的摩爾質(zhì)量是_______，它的式量是_______，X的相對(duì)原子質(zhì)量是_______。 答案：78gmol－1　　78　　32 3．含有相同分子數(shù)的CO和CO2，其質(zhì)量比是_______，摩爾質(zhì)量比是_______，物質(zhì)的量之比是_______，所含氧原子個(gè)數(shù)比是_______，所含碳原子個(gè)數(shù)比是_______。 答案：7：11　7：11　1：1　1：2　1：1 4．一定條件下，16g　A和20g　B恰好完全反應(yīng)生成4.5g D和一定質(zhì)量的C，在相同的條件下，8 g A和15g B反應(yīng)可生成0.125mol　C和一定量D，由此可知C的式量為_______。 答案：126