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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、國際單位制及其基本單位 1960年第11屆國際計(jì)量大會(huì)上通過的國際單位制是在長期通行的米制基礎(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，已成為國際上公認(rèn)的單位制。 國際單位制的七個(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年法國決定把通過巴黎的地球子午線從赤道到北極的長度的1/10000000規(guī)定為1 m。后來根據(jù)測量結(jié)果把這個(gè)長度用鉑銥合金制成了標(biāo)準(zhǔn)米原器，保存在巴黎國際計(jì)量局。但米原器測量精度不高(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)路徑的長度。但標(biāo)準(zhǔn)米原器仍保存在國際計(jì)量局。 2.千克：國際千克原器的質(zhì)量為1 kg。國際千克原器是1889年第一屆國際計(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年國際計(jì)量委員會(huì)上定義的，1948年第9屆國際計(jì)量大會(huì)上獲得批準(zhǔn)，1960年第11屆國際計(jì)量大會(huì)上被正式確認(rèn)為國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。 1811年，他發(fā)表了一篇《原子相對(duì)質(zhì)量的測定方法和原子進(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