高中化学A6-物质的量

物质的量

一、物质的量及相关概念

概念 符号及单位 含义
物质的量 n, 单位为mol 表示含有一定数目粒子的集合体的一个物理量
摩尔 符号mol 是物质的量的单位
阿伏伽德罗常数 NA,单位为6.02×10^{23}个·mol^{-1} 1摩尔任何粒子所含的粒子数
摩尔质量 M,单位为g·mol^{-1} 单位物质的量的物质所具有的质量
气体摩尔体积 {V_m},单位为L·mol^{-1} 单位物质的量的气体所占的体积
  • 物质的量跟长度、时间、质量等一样是基本物理量。
  • 国际规定:1摩尔粒子所含的粒子数与0.012kg12C所含的碳原子数相同,约为6.02×10^{23}个
  • n = N(粒子数)/NA
  • M = m(粒子集合体的质量)/n(粒子集合体的物质的量)

二、气体摩尔体积

影响体积的因素

粒子多少、粒子大小、粒子间距
固体、液体粒子的粒子间距相对于粒子直径可忽略,因此体积取决于粒子数目与粒子大小。
气体的粒子直径相对于粒子间距可忽略,因此体积取决于粒子数目与粒子间距,与粒子大小无关。
气体的粒子间距主要受温度和压强影响。
同温、同压下,任何气体的粒子间距相等。

气体摩尔体积

标准状况(0oC, 101KPa)下,任何气体的摩尔体积都约为22.4L·mol^{-1}
标况下:Vm=V/n≈22.4L·mol^{-1}

阿伏伽德罗定律及其推论

阿伏伽德罗定律:同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。

n = \frac{N}{N_A} = \frac{m}{M} = \frac{V}{V_m}

  • n 物质的量
  • N 粒子数
  • {N_A} 阿伏伽德罗常数
  • m 粒子集合的质量
  • M 粒子集合的摩尔质量
  • V 气体的体积
  • {V_m} 气体的摩尔体积

理想气体状态方程:

PV = nRT
PM = {\rho}RT

  • P: 压强
  • V: 气体的体积
  • n: 物质的量
  • R: 理想气体状态常数
  • T: 热力学温度,以K为单位,0oC对应273K
  • M: 摩尔质量
  • {\rho}: 气体的密度

阿伏伽德罗定律推论

  • T、P相同: n_1/n_2 = V_1/V_2
  • T、V相同: n_1/n_2 = P_1/P_2
  • n、P相同: T_1/T_2 = V_1/V_2
  • T、P相同: {\rho}_1/{\rho}_2 = M_1/M_2

混合气体平均摩尔质量计算

\bar{M} = \frac{M_A{\times}n_A + M_B{\times}n_B}{n_A + n_B}
\bar{M} = M_A{\times}x_A + M_B{\times}x_B

三、物质的量在化学实验中的应用

溶质的质量分数

S= \frac{饱和溶液中溶质质量}{饱和溶液中溶剂质量}\times100g

固体的溶解度:一定温度下,某固体物质在100g溶剂里达到饱和状态时溶解的质量。
\omega = \frac{溶质质量}{溶液质量} \times100\%
溶质的质量分数: 溶液中溶质质量与溶液质量之比。

物质的量浓度

单位体积溶液里所含溶质B的物质的量,称为溶质B的物质的量溶度。单位mol/L。
C_B = \frac{n_B(溶质B的物质的量)}{V(溶液的体积)}
质量分数与物质的量浓度的换算:
C_B = \frac{1000{\rho}{\omega}}{M}
\rho: 溶液的密度, 单位g/mL。
M: 溶质的摩尔质量。

物质的量浓度的相关计算

  • 溶液稀释
    C_1V_1=C_2V_2(混合前后溶质的物质的量不变)
    m_1\omega_1=m_2\omega_2(混合前后溶质的质量不变)
  • 稀溶液混合
    C_1V_1 + C_2V_2 = C_混V_混
    注意:上式仅在稀溶液,1mol/L以下溶液,混合时适用,此时V_混近似等于V_1 + V_2
  • 溶液混合质量分数通式
    m_1\omega_1 + m_2\omega_2 = m_混\omega_混
  • 等质量混合
    \omega_混= (\omega_1 + \omega_2)/2
  • 等体积混合
    • 对于\rho<1的溶液(如氨水、乙醇),有:\omega_混<(\omega_1 + \omega_2)/2
    • 对于\rho>1的溶液(多数溶液如硫酸),有:\omega_混>(\omega_1 + \omega_2)/2

一定物质的量浓度溶液的配制

  • 仪器
    天平或量筒、容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管
    注意根据配制要求选取合适规格的量筒、容量瓶、烧杯。
  • 容量瓶
    • 特点:细颈、梨形、平底的玻璃瓶,配有磨口的玻璃塞,颈部标有刻度线,瓶体标有容量和温度。
    • 规格:50mL, 100mL, 250mL, 500mL,1000mL
    • 使用前检漏:注水盖塞后倒立观察是否漏水,将瓶正立并旋塞180^o后再次倒立观察。
    • 用途:只能用于溶液配制。不能溶解、不能加热、不能贮存。
  • 配制过程
步骤 要点
计算 m=nM=CVM, </br>或V_1=c_2V_2/C1
称量(或量取) 用天平称取固体溶质,用量筒量取浓溶液
溶解(或稀释) 在烧杯中用蒸馏水溶剂,玻璃棒搅拌,冷却至室温
转移 转移到规格合适的容量瓶中
洗涤 洗涤烧杯及玻璃杯多次,将洗涤液也转入容量瓶中
定容 加水至刻度线下1~2厘米处,改用胶头滴管滴加直到凹液面最低点与刻度线相切
摇匀 上下颠倒摇匀,摇匀静置后若液面低于刻度线,不可再加水
装瓶、贴标签 容量瓶不能贮存溶液。配制好的溶液需转移到试剂瓶中,贴上标签注明名称、浓度、日期等
  • 误差分析
    原理:C_B=n_B/V
    原因:操作不当或读数不合理引起n_B, V改变,从而C_B产生误差。
操作 n_B V C_B
向容量瓶中转移溶液时少量流出 =
天平上称量药品过程中药品回潮 =
未洗涤烧杯和玻璃棒 =
未冷却到室温即定容 = 增大
定容时超过刻度线,用胶头滴管吸出 =
定容摇匀后,液面下降,又加水 = 增大
读数时俯视刻度线 = 增大
读数时仰视刻度线 = 增大

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