物质的量-基础知识

四组名词一、物质的量与摩尔：1、物质的量我们知道，物质都是由分子、原子、离子等微观粒子组成的。这些微粒非常小，质量很轻，难于称量。但是物质之间的反应，既是按照一定的微粒个数进行，又是以可称量的物质来进行反应的。这就需要一个物理量把微粒的多少与可称量的物质的质量联系起来，这个物理量就是“物质的量”，为了帮助同学尽快理解掌握这一概念，分析如下几点： (1)物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一。七个基本物理量的名称、单位（SI单位）及单位符号物 理 量单位名称单位符号长 度米m质 量千克kg时 间秒S电 流安培A热力学温度开尔文K物质的量摩尔mol发光强度坎德拉cd（2）“物质的量”是表示物质所含粒子（分子、原子、离子、电子、质子、中子等）多少的物理量。如同长度、质量等物理量一样，“物质的量”这四个字不得简化，也不得增添任何字，不能多一个字，也不能少一个字，更不能把它当作表示物质数量或质量多少的量。它是表示微观粒子集体的一个物理量。它有量纲，有明确的物理含义，是一个科学专有名词。2、摩尔（1）摩尔的概念摩尔是物质的量的单位。同其它物理量都有度量各自的单位一样，“物质的量”也有计量单位。正如米是长度的单位一样，摩尔是物质的量的单位。摩尔可简称为“摩”，其符号是“mol”。使用摩尔做物质的量的单位时，要注意：A、摩尔只使用于微观粒子，不适用于宏观物质。B、应用符号表明微观粒子的种类或其特定组合（如分子、原子、离子、电子、质子、中子及其他有化学意义的特定组合），强调“用符号”而非“用汉字”，这和以前的有所不同。（2）摩尔的确定按规定，科学上应用0.012kg（即12g）碳（指原子核内含6个质子和6个中子的一种碳原子，通常表示为12C或C）所含碳原子数目就是1摩尔。也就是说，摩尔这个单位是以0.012kg12C所含的原子个数为标准，来衡量其它物质中所含微粒数目的多少。二、阿佛加德罗常数与6.02×1023 mol-10.012kg12C中所含有的碳原子数就是阿佛加德罗常数，常用NA表示，NA是一个准确数字。阿佛加德罗常数是一个非常庞大的数值，现在已经由实验测得相当精确的数值，在使用时常取其近似值为6.02×1023。例如2mol H2约含2×6.02×1023个H2分子。12.04×1023个O2分子约是2mol。阿佛加德罗常数的单位是mol1或/mol。每摩尔物质含阿佛加德罗常数个微粒。物质的量是以阿佛加德罗常数为计数单位，表示物质的基本微粒数目多少的物理量。（4）使用摩尔时的注意事项摩尔只能用于微观粒子，如分子、原子、离子、中子、质子、电子等；而不能用于宏观物质，如不能说1mol苹果、1mol小米等。使用摩尔时，必须指明量度的微观粒子的名称或化学式。通常将微粒的名称或化学式或微粒符号写在“摩尔”或“mol”的后面，如：1mol氢分子或写成1mol H2；1mol氢原子或写成1mol H；1mol钠离子或写成1mol Na+；1mol电子或写成1mol e等。但不能说“1mol氢”，因为这里的氢究竟是指氢原子还是氢分子，很不明确；一般只说氢时常指氢元素，然而元素属于宏观概念，只有种类之分，不讲个数，所以“1mol氢”这种说法或写法都是错误的。三、摩尔质量与化学式量（相对原子质量、相对分子质量） （1）摩尔质量的含义1摩尔物质的质量叫该物质的摩尔质量。摩尔质量的单位是克/摩，符号是g/mol或写成g·mol-1。数值上等于物质的相对原子质量或相对分子质量。NA个某种微粒的总质量为摩尔质量。由于组成物质的微粒大小、质量不一样，故1mol任何物质的质量也是不相同的。任何原子、分子或离子的摩尔质量，当单位为g/mol时，其数值上等于其原子量、分子量或离子式量。物质的摩尔质量与物质的量、相对原子质量（相对分子质量）的关系如下表实例：微粒符号相对原子质量1个微粒真实质量（g）物质的量（mol）所含微粒数（个）摩尔质量(g·mol-1)C121.993×10-2316.02×102312Fe569.3×10-2316.02×102356O2325.32×10-2316.02×102332H2O182.99×10-2316.02×102318H2SO4981.63×10-2216.02×102398OH-172.82×10-2316.02×102317Na+233.82×10-2316.02×102323注意，摩尔质量的单位是g/mol；原子量、分子量、式量都是相对比值，没有单位；1mol物质的质量单位是g。三者的意义不同、单位不同、仅数值上相同。化学式量是指该物质一个粒子（或单位组成）的质量与一个C原子质量的1/12之比所得的数值，单位是1，使用时两者的意义是不一样的（2）二个关系式物质的量（mol）物质的量（mol）上面二个关系式中各种量之间的关系，也可归纳如下：化学方程式中的化学计量数之比，等于各物质的微粒数之比，也等于各物质反应时物质的量之比。例如：SO2 + 2H2S = 3S¯ + 2H2O微粒数之比 1 2 3 2物质的量之比 1 2 3 2质量之比 16 17 24 9四、气体摩尔体积与22.4 L·mol-1：1、影响物质体积的因素：从微观来看有：（1）微粒个数；（2）微粒本身的大小；（3）微粒间距离。对于固体和液体来说，构成它们的微粒间的距离很小，但微粒直径较大，所以含一定微粒个数的固体或液体的体积取决于微粒大小，因为各种微粒直径不同，即微粒本身的大小不同，所以1mol固体或气体的体积不同。对于气体来说，气体微粒间距离很大，通常情况下，是气体微粒直径的10倍左右。因此气体体积取决于微粒间距离，气体微粒间平均距离与温度和压强有关。当温度和压强一定时，不同气体微粒间的平均距离几乎是相等的。2、气体摩尔体积单位物质的量的气体所占的体积，叫气体的摩尔体积，其符号是Vm,即Vm=V/n，单位是L/mol或L·mol-1。在标准状况下，1mol任何气体所占的体积都约是22.4L。进行有关计算时常写成22.4L/mol。对于气体摩尔体积的理解，应注意以下几点：（1）气体摩尔体积的适用范围是气态物质。因为固态或液态物质其微粒之间的距离很小，且不同的固态或液态物质的微粒大小是不相同的，因而固态或液态物质的体积主要由微粒本身的大小决定。气体分子间的平均距离比分子的直径大得多，在标准状况下不同气体的分子间的平均距离几乎是相等的，所以在标准状况下，1mol任何气体所占的体积都约是22.4L。（2）气体的体积与温度、压强有关，只有在标准状况下（0、1.01×105Pa）1mol任何气体的体积才是22.4L。（标准状况可用S、P、T表示）（3）气体物质的量是1mol。（4）“22.4L”这个数值是近似值，但在计算时就取22.4L/mol即可。（5）气体摩尔体积不仅适用于纯气体，也适用于混合气体。如0.3mol H2与0.7mol O2的混合气在标准状况下的体积约为22.4L。（6）1mol气体在非标准状况下的体积，可能是22.4L，也可能不是22.4L。应用气体摩尔体积的两个公式气体物质的量（mol）标准状况下气体的密度（g/L） 气体摩尔质量 = 气体密度（S、P、T）×气体摩尔体积（M = 22.4）3、阿佛加德罗定律及其推论 在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。这就是阿佛加德罗定律。这个定律也可以记忆成：同T、同P、同V时，N、n（气体）相同。A.由三同推一同。B.联系理想气体状态方程PV=nRT，可以得出一系列正比、反比关系。阿佛加德罗定律的推论：（1）同温、同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比。即同T、同P时（2）同温下，同体积气体的压强之比等于其物质的量之比。即同T、同V时（3）同温、同压下，不同气体的密度之比等于其摩尔质量之比（或气体的分子量之比）。即同T、同P时 （4）同温、同压下，同体积的任何气体的质量之比等其分子量之比，也等于其密度之比。即同T、同P、同V时 （5）同温、同压下，同质量的不同气体的体积之比等于其分子量的倒数之比。即同T、同P、同m时【典型例题】例1 在标况下，某气体的密度是，求该气体摩尔质量。解析： 点评：此方法称为“绝对密度法”例2 在同温同压下，某气体对氢气的相对密度为16，则该气体的摩尔质量是多少？解析： 点评：此法称为“相对密度法”例3 在标况下，将、混合，求混合气体的平均相对分子质量。解析： 点评：这个公式用于求混合气体的平均分子量例4 体积为的干燥容器中充入气体后，测得容器中气体对氧气的相对密度为，将此气体倒扣在水中，进入容器中液体的体积是（ ）A. B. C. D. 解析：故该混合气体中必混有空气。易溶于水，空气不溶于水，故进入容器中液体的体积等于气体的体积。设气体的体积为，则空气的体积为根据气体平均摩尔质量公式： 答案：C点评：本题运用到了空气的平均相对分子质量，判断空气的存在应用了平均摩尔质量的方法。【模拟试题】1. 下列有关气体体积的叙述中，正确的是（ ）。（上海市高考题）A. 一定温度、压强下，气态物质体积的大小由构成气体的分子大小决定。B. 一定温度、压强下，气态物质体积的大小由构成气体的分子数决定。C. 不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数也不同。D. 气体摩尔体积是指任何气体所占的体积约为。2. 某温度下，在一密闭容器中有适量的和，完全反应后容器中只有和颗粒，则容器中反应前后的压强之比为（ ）。A. B. C. D. 3. 设代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是（ ）。（全国高考题）A. 金属铝变为铝离子时失去的电子数目为B. 在常温、常压下，含有的分子数为C. 在常温、常压下，（氖气）含有的原子数为4. 在同温、同压下，有同质量的气体和。已知此时的体积大于的体积，则它们的相对分子质量关系是（ ）。（陕西省会考题）A. B. C. D. 无法确定5. 在给定温度和压强下的理想气体，影响其所占体积大小的主要因素是（ ）。（云南省会考题）A. 分子直径的大小 B. 分子间距离的大小 C. 分子间引力的大小 D. 分子数目的多少6. 在150时，加热高氯酸铵发生分解反应，其气态生成物组成的混合气的平均相对分子质量为（ ）。A. B. C. D. 无法计算7. 有一真空储气瓶，净重。在相同条件下，装满氧气后重，装满另一种气体时重，则的相对分子质量为（ ）。（石家庄市测试题）A. B. C. D. 8. 下列物质分解时，若产生的气体在常温、常压时体积相同，则消耗下列物质的物质的量最小的是（ ）。A. B. C. D. 9. 氧气在放电条件下，有转化为臭氧，则放电后所得混合气体对氢气的相对密度是（ ）。（北京市会考题）A. B. C. D. 10. 今有和（体积比为）的混合气体，当其完全燃烧时所需的体积为（ ）。（湖南省会考题）A. B. C. D. 11. 在一定温度、压强下，1体积和3体积化合生成2体积的气体化合物，则该气体化合物的化学式为（ ）。（苏州市测试题）A. B. C. D. 12. 将锌加到的溶液中去，反应结果共放出氢气（在标准状况下），则被还原的的物质的量是（ ）。（高考科研题）A. B. C. D. 13. 在同温、同压的条件下，相同体积的氧气和氢气的质量比为 ，密度比为 ，氧气对氢气的相对密度为 。14. 在标准状况下，某气态氧化物的体积为。该气体的物质的量是 ，摩尔质量是 ，的相对原子质量是 。15. 某气体全部分解生成和，上述气体的体积均在同温、同压的条件下测定，由此推断该气体的相对分子质量是 。（浙江省联考题）16. 实验测量与的混合气体的密度是相同状况下密度的倍，则该气体的平均摩尔质量是 ，与的物质的量之比为 ，的质量分数是 。17. 在一定温度和压强下，、按体积比混合，将此混合气体在密闭容器内用电火花引燃，待反应完全后冷却到室温。容器内产生了盐酸，则盐酸溶液中溶质的质量分数为 。（广西自治区竞赛题）18. 每升天然水中通入氯气就达到消毒作用，可供饮用。氯气在标准状况下的体积为 。19. 在同温、同压下，测得氢气密度为，某种有刺激性的气体密度为。又知气体是三原子分子并由两种元素组成，两种元素的质量比为。则气体的化学式为 。（河北省测试题）20. 计算下列气体在标准状况下的质量：（1）和体积比为的混合气体；（2）质量分数为的和的混合气体。（南昌市测试题）试题答案1. B 2. C 3. AC 4. A 5. D 6. B 7. A8. D 9. B 10. D 11. A 12. D13. ； 14. ；15. 32 16. ；17. 18. 19. 20.（1） （2）4、相对密度、平均分子量、平均摩尔质量及其计算。平均分子量：对组成一定的混合物而言，可根据各组分的组成和分子量来计算平均分子量 。MA·a%+MB·b%+平均摩尔质量在数值上等于平均分子量。相对密度：DMA/MB两种气体的密度之比称为相对密度。如A气体对B气体的相对密度用DB表示为：由某气体对H2的相对密度，可知。由某气体对空气的相对密度，可以知道。5、在气体反应的化学方程式中，化学计量数之比等于各气体的体积之比，也等于各气体物质的量之比。例如：6、气体的质量、体积及微粒数、物质的量之间的换算关系三.物质的量在化学实验中的应用容量瓶的使用之一1使用容量瓶前检查它是否漏水方法如下：往瓶内加水，塞好瓶塞，用食指顶住瓶塞，另一只手托住瓶底，把瓶倒立过来，观察瓶塞周围是否有水漏出。如果不漏水，把瓶塞旋转180°后塞紧，仍把瓶倒立过来，再检验是否漏水，经检查不漏水的容量瓶才能使用。2配制溶液（1）如果试样是固体，把称好的试样溶解在烧杯里；如果试样是液体，需用移液管或量筒量取移入烧杯里，然后再加少量蒸馏水，用玻璃棒搅动，使它混合均匀。应特别注意在溶解或稀释时有明显的热量变化，就必须待溶液的温度恢复到室温后才能向容量瓶中转移。（2）把溶液从烧杯移到容量瓶里，并多次洗涤烧杯，把洗涤液也移入容量瓶，以保证溶质全部转移到容量瓶里。缓慢地加入蒸馏水，到接近标线23cm处，用滴管滴加蒸馏水到标线（小心操作，切勿超过标线）。（3）盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，用另一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇动多次，使溶液混合均匀。容量瓶使用完毕，应洗净、晾干（玻璃磨砂瓶塞应在瓶塞与瓶口处垫张纸条，以免瓶塞与瓶口粘连）。容量瓶的使用之二使用前要检查是否漏水。向瓶中加水到标线附近，盖好瓶塞，用布将瓶外的水揩干。左手食指按住瓶塞，右手手指托住瓶底边缘，将瓶倒立2min，观察瓶塞周围有无水渗出。如不漏，把瓶放正，将瓶塞转动180°后再倒过来检查一遍。配制溶液时，先把容量瓶洗净，再把溶解后冷到室温的溶液按图中所示倒入容量瓶中，用蒸馏水把烧杯洗涤三次，洗出液都倒入容量瓶中。加水至瓶体积的2/3时，摇动容量瓶，使溶液混合均匀。加水到快接近标线时，改用滴管慢慢滴加，直到溶液凹液面的最低点与标线相切为止。盖好瓶塞，将瓶倒转几次，使瓶内溶液混合均匀。容量瓶不允许用瓶刷刷洗，一般用水冲洗，若洗不净，倒入洗液摇动或浸泡，再用水冲洗。它不能加热，也不可长期盛放溶液。使用容量瓶的注意事项（1）使用前要检验是否漏水。程序是：加水倒立，观察瓶塞旋转180°倒立，观察。（2）容量瓶不能用于溶解溶质，更不能用玻璃棒搅拌。因此溶质要先在烧杯内溶解，然后再转移到容量瓶中。（3）不能将热的溶液转移到容量瓶中，更不能给容量瓶加热。如果溶质在溶解时是放热的，则须待溶液冷却后再移液。（4）配制一定体积的溶液，须选用与该溶液体积相同规格的容量瓶。常用的有50mL、100mL、250mL、500mL、1000mL等规格。（5）观察所加液体是否达容量瓶的刻度线，一定要平视，使液面的最低点刚好与刻度线相平。（6）如果加水定容时超过了刻度线，不能将超出的部分再吸走，必须重新配制。因为吸走一部分液体虽然溶液的体积达到了要求，但吸走的部分液体带走了一部分溶质，使所配溶液的浓度偏低。（7）容量瓶通常不用于贮存试剂，因此，配制好的溶液要倒入试剂瓶中，并贴上标签。