一、物质的量及其单位——摩尔
1.定义
物质的量是一个物理量,它表示含有一定数目粒子的集合体,符号为 n,单位为摩尔。1 mol粒子集体所含的粒子数与0.012 kg 12C中所含的碳原子数相同,约为6.02×1023。以摩尔为单位表示物质的量时,必须要指明粒子的种类(原子、分子、离子或它们的特定组合,一般写化学式)。在试题中如果涉及粒子数或粒子数目比时,应考虑求该粒子的物质的量,计算物质的量的公式有:n=N/NA、n=m/M、n=V/Vm、n=cV。
2.阿伏加德罗常数
1 mol任何粒子的粒子数叫阿伏加德罗常数,符号为NA,单位 mol-1。阿伏加德罗常数就是0.012 kg 12C中所含的碳原子数,通常用近似值6.02×1023 mol-1表示,NA=N/n。
二、摩尔质量
摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量,符号为M,M=m/n。常用的单位为g/mol(或g·mol-1)。某物质的摩尔质量在数值上等于该物质的相对原子质量或相对分子质量。在试题中涉及求某物质相对分子质量时,应该考虑求该物质的摩尔质量。应用摩尔质量时必须指明对象,MB=mB /nB.,对于同一物质规定的基本单元不同,摩尔质量就不同。如O2中O的摩尔质量为16 g/mol,而O2的摩尔质量为32 g/mol。
三、气体摩尔体积
1.定义
单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积,符号Vm,常用单位L/mol。定义公式Vm=V/n。在标准状况下(0℃、101kPa,简称标况)1 mol任何气体所占的体积都约为22.4 L,即在标准状况下,气体的摩尔体积约为22.4 L/mol。
2.对于Vm =22.4 L/mol概念的理解
(1)决定1 mol物质体积大小的因素:物质体积的大小取决于构成这种物质的粒子数目、粒子的大小和粒子之间的距离。1 mol不同的固态物质或液态物质所含有的粒子数相同,而粒子之间的距离很小,这就使得固态物质或液态物质的体积主要决定于粒子的大小。对于气体来说,粒子之间的距离远远大于粒子本身的直径,所以,当粒子数相同时,气体的体积主要决定于气体粒子之间的距离。
(2)影响气体摩尔体积的因素:Vm受温度、压强影响,与气体种类无关。温度升高,则Vm变大;压强增大,则Vm变小。在标况下,Vm=22.4 L/mol。但Vm=22.4 L/mol的条件不一定是标况。
(3)对于Vm=22.4 L/mol:①使用条件是标准状况;②使用范围是单一气体或混合气体;③数值22.4 L/mol 是个近似数值;④Vm的单位是L/mol;⑤在标况下,n=V/Vm=V/ 22.4 mol。
(4)平均摩尔质量(M )的计算:①已知混合物的总质量m(混)和总物质的量n(混): ;
②若已知标准状况下混合气体的密度ρ(混)(g/L):M=22.4 × ρ(混)
四、阿伏加德罗定律及其推论
1.阿伏伽德罗定律
同温同压下,相同体积的任何气体含有相同的分子数。即三同定一同:同温、同压和同体积决定气体分子数(物质的量)相同。
2.阿伏伽德罗定律的推论
(1)同温同压下,气体的体积比等于物质的量之比:V1/V2=n1/n2
(2)同温同体积时,气体的压强比等于物质的量之比:P1/P2=n1/n2
(3)同温同压同体积时,摩尔质量比等于密度比: M1/M2=ρ1/ρ2
(4)气体的相对密度:一种气体的密度与另外一种气体的密度之比,用D表示: ,
则M 1=D × M2。例如,相同状况下,O2相对H2的相对密度为:
五、物质的量浓度
1.物质的量浓度
物质的量浓度是以单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量。符号为cB,常用单位为 mol/L,表达式:cB=nB /V。
注意对于cB=nB /V:①单位体积为溶液的体积,不是溶剂的体积;②溶质用物质的量来表示,并且要说明粒子的种类B,因同一溶液中粒子的种类不同,c可能不同。如0.2 mol/L的Al2(SO4)3溶液中,c(Al3+)= 0.2 mol/L,而c(SO42-)=0.3 mol/L。
2.一定物质的量浓度溶液的配制
(1)仪器:容量瓶(有100ml、250ml、500ml和1000ml等规格),烧杯,量筒,天平,玻璃棒,胶头滴管。
(2)步骤①计算:计算所需固体溶质质量或液体的体积;②称量:用托盘天平称量固体溶质或用量筒量取液体体积;③溶解:将溶质放入烧杯中并加入适量蒸馏水,用玻璃棒搅拌使其溶解;④移液:将溶液沿玻璃棒注入容量瓶中;⑤洗涤:用蒸馏水洗涤烧杯2~3次,并注入容量瓶中;⑥定容:加蒸馏水至离刻度线下1~2 cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至凹液面与刻度线相切; ⑦摇匀:盖好瓶塞,上下颠倒摇匀。⑧装瓶:将容量瓶中溶液转移到试剂瓶中并贴签。简记为计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀和装瓶。
3.有关物质的量浓度计算的常用公式
n=m /M n=V/Vm cB=nB/V m液=Vρ w %=(m质/m液)×100% c=1000ρw/M
溶液稀释定律:m1×w1=m2×w2 c1×V1=c2×V2
六、阿伏加德罗常数(NA)应用的常设陷阱
1.气体摩尔体积的适用条件
(1)在不知是否为标准状况时,误认为1 mol气体的体积为22.4 L,一定要特别注意,在不指明温度压强时,气体摩尔体积没有任何意义。
(2)某些物质在标准状况下为液体或固体,但是干扰项却说22.4 L该物质为1 mol。如标准状况下22.4 L SO3误认为含有3 NA个氧原子。常考的此类物质有:HF、SO3、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、CH3OH、辛烷等。需特别指出的是:物质的质量与物质的量的换算不涉及气体体积,与温度压强无关。例如,常温常压下,22 g CO2气体中所含的分子数是0.5 NA。