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1、第3节化学中常用的物理量物质的量1物质的量及其单位摩尔(1)物质的量物质的量是表示物质所含微粒多少的物理量，是国际单位制中七个基本物理量之一。物质的量的符号为n。注意：“物质的量”是一个专用名词，不能拆开。例如，不能说“氢气的量、硫酸的量”，而应说“氢气的物质的量、硫酸的物质的量”。相关参考：基本物理量是由人们根据需要选定的，在不同学科中和不同时期，选定的基本物理量有所不同。例如，在力学中选定的基本物理量是长度、质量、时间；在热学领域中则采用长度、质量、时间、温度为基本物理量。1971年前国际制中采用的基本物理量是六个，即：长度、质量、时间、电流、热力学温度、发光强度。1971年起又增加了物质
2、的量为基本物理量，使基本物理量增加到七个。【例11】 下列对物质的量的理解，正确的是()A物质的量就是物质的数量B物质的量就是物质的质量C物质的量就是物质所含微粒数目的多少D物质的量是一种基本的物理量解析：理解物质的量的时候，一定要注意它是一个物理量，是以摩尔为单位来衡量某种物质所含微粒数目多少的物理量。我们不能将物质的量简单地理解为“物质的数量”或“物质的质量”等，C项中没有说明物质的量为一物理量。答案：D(2)摩尔规定1 mol任何微粒所含的微粒数与0.012 kg碳原子(12C)所含的原子数相等，并规定用摩尔作为物质的量的单位。0.012 kg碳原子(12C)所含的原子数约为6.0210
3、23个。综上可知，1 mol任何微粒所含的微粒数约为6.021023个，在理解和使用摩尔时应注意以下几点：12C是碳元素原子的一种，其原子核内有6个质子和6个中子。这里的“微粒”包括分子、原子、离子、质子、中子、电子以及它们的特定组合。在使用摩尔时要用化学式指明微粒的种类。如“1 mol H2”“2 mol OH”“1 mol Fe”均正确，而“1 mol氢”欠妥，让人模糊，无法确定是氢原子、氢分子还是氢离子，而“1 mol H”就非常明确，指的是1 mol氢原子。摩尔不能量度宏观物质，1 mol小米、2 mol苹果、0.5 mol汽车均错误。(3)阿伏加德罗常数1 mol任何微粒所含有的微粒
4、数叫做阿伏加德罗常数(符号NA)，由于1 mol任何微粒所含的微粒数约是6.021023个，因而阿伏加德罗常数就可记为6.021023 mol1。阿伏加德罗常数也是一种物理量，其单位是mol1，记录为NA6.021023mol1，因此认为阿伏加德罗常数仅仅是个数值是错误的。(4)物质的量(n)、阿伏加德罗常数(NA)、微粒数(N)三者之间的关系物质的量(n)、阿伏加德罗常数(NA)、微粒数(N)的关系：n，如：3.011023个氧分子的物质的量为0.5 mol；9.031024个铁原子的物质的量为15 mol。可见物质的量是用0.012 kg 12C所含的原子数作为标准来衡量其他微粒集体所含微
5、粒数目多少的物理量。【例12】 下列说法正确的是()A1 mol CO2的分子数与12 g12C所含的原子数相等B1 mol O2的原子数与0.012 kg12C所含的原子数相等C1 mol H2O与1 mol CO所含的原子数相等D1 mol O2与1 mol CO2所含的原子数相等解析：1 mol CO2所含的分子数和12 g 12C所含的原子数都是NA。1 mol O2所含的原子数是2NA,0.012 kg 12C所含的原子数是NA。1 mol H2O所含的原子总数是3NA，1 mol CO所含的原子总数是2NA。1 mol O2所含的原子总数是2NA，1 mol CO2所含的原子总数是
6、3NA。答案：A判断微粒个数时一定要明确题中的微粒的种类。例如1 mol H2O含有1 mol水分子，但含有2 mol氢原子、1 mol氧原子，共3 mol原子。2.摩尔质量(1)概念：单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量。(2)符号：M；单位：gmol1(或kgmol1)。说明：摩尔质量与1 mol粒子的质量含义不同，但有一定的联系，如H2O的摩尔质量是18 gmol1,1 mol H2O的质量为18 g。当摩尔质量的单位取“gmol1”时，其数值与粒子相应的相对原子质量或相对分子质量相等，但物理意义和单位都不相同。(3)物质的量(n)、物质的质量(m)、摩尔质量(M)三者之间的关系我
7、们知道H2O的摩尔质量是18 gmol1，其意义为1 mol H2O的质量为18 g，那2 mol H2O的质量必定为36 g，3 mol H2O的质量为54 g，因而三者之间的关系为n，在理解该关系式时，应注意：对于给定的物质而言，其M可认为是已知值。联系n可知：n，因此，物质的量(n)可以将宏观质量(m)和微观粒子数(N)联系起来。【例2】 下列有关摩尔质量的描述或应用，正确的是()A1 mol OH的质量为17 gB二氧化碳的摩尔质量为44 gC铁原子的摩尔质量等于它的相对原子质量D一个钠原子的质量等于解析：理解摩尔质量的概念时要区别摩尔质量与质量，摩尔质量与相对原子质量或相对分子质量的
8、关系，1 mol OH的质量为17 g，A项正确；B项中摩尔质量的单位错误，应为44 gmol1；C项中铁原子的摩尔质量在数值上等于它的相对原子质量，C项错误；D项中1 mol钠原子为6.021023个，又根据钠的摩尔质量为23 gmol1，因而1 mol钠原子的质量为23 g，从而可求出一个钠原子的质量等于 g或 g，但该项没注明单位是错误的。答案：A3气体摩尔体积(1)概念：在一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积。(2)符号：Vm；单位：Lmol1或m3mol1说明：在标准状况下的气体摩尔体积可概括为：一个条件(标准状况：0 、101 kPa)。一个对象(气体：任
9、何气体，包括纯净气体和混合气体)、两个数据(1 mol、约为22.4 L)。辨误区 标准状况与22.4 Lmol1的关系标准状况下，1 mol气体的体积约是22.4 L，这一说法是正确的。但认为若1 mol气体的体积是22.4 L，则该气体处在标准状况下，这一说法是错误的，因为气体的体积受温度和压强两个因素的影响。一般而言，某一特定的温度和压强下的气体摩尔体积是一个定值。不同的温度和压强下，气体摩尔体积一般不同，也可能相同。(3)物质的量(n)、气体摩尔体积(Vm)、气体的体积(V)三者之间的关系通过对气体摩尔体积概念的理解，很容易得出上述三者之间的关系：即n，若在标准状况下n。(4)决定物质
10、体积大小的因素1 mol固体或液体的体积不相同；在相同的温度和压强下，1 mol任何气体所占的体积在数值上近似相等。那为什么会出现这样的结论呢？同种物质在气态、液态和固态时分子间距离示意图决定物质体积大小的因素有：粒子数目、粒子的大小、粒子间的距离。固体、液体：1 mol不同的固体或液体，虽然具有相同的粒子数目，但粒子的大小是不同的，由于固体或液体粒子之间的距离很小，所以固体或液体的体积主要决定于粒子数目和粒子的大小。而不同物质粒子的大小不同，故1 mol不同的固体或液体的体积不同。气体：一般来说，气体分子间的平均距离约是分子直径的10倍，因此当分子数目相同时，气体体积的大小主要决定于粒子之间
11、的距离，而不是粒子的大小。而分子间平均距离受温度和压强的影响。若温度一定，压强增大，气体分子间的平均距离变小，气体体积变小；压强减小，气体分子间的平均距离增大，则气体体积增大；若压强一定，温度升高，气体分子间的平均距离增大，气体体积变大；温度降低，气体分子之间的距离变小，气体的体积变小。在同温同压下，不同气体分子间的平均距离几乎相等，故在相同的温度和压强下，1 mol不同气体的体积近似相等。【例3】 判断下列说法是否正确，对的在括号内打“”，错的打“”。A标准状况下，1 mol任何物质的体积都约为22.4 L()B1 mol H2的质量只有在标准状况下才为2 g()C标准状况下，1 mol O
12、2和N2的混合气体(按任意比混合)的体积约为22.4 L()D标准状况下，任何气体的体积都约为22.4 L()E1 mol H2的体积约为22.4 L()F在20 时，1 mol 任何气体的体积总比22.4 L大()解析：本题主要考查对气体摩尔体积的理解和应用。气体摩尔体积是针对气态物质而言的，A指出“任何物质”是不正确的；气体的质量只与气体的摩尔质量和气体的物质的量有关，与气体所处环境的温度、压强无关，B不正确；在标准状况下，1 mol任何气体(可以是纯净气体，也可以是混合气体)的体积都约是22.4 L，C正确；在标准状况下，只有物质的量是1 mol的任何气体体积才约是22.4 L，物质的量
13、大于或小于1 mol，体积都不是22.4 L，D错误；1 mol氢气的体积受温度和压强的影响，在未指明温度和压强的情况下，22.4 L这个数值是无意义的，E错误；由于气体摩尔体积与气体所处环境的温度、压强有关，因此仅温度一定，而压强不一定，1 mol气体的体积也不能确定，也就是说在20 时，1 mol任何气体的体积可能比22.4 L大，也可能比22.4 L小，也可能等于22.4 L，因此F也是不正确的。答案：A.BCDEF解技巧 准确掌握气体摩尔体积的四个要素：状态；状况；定量；数值。4.物质的量浓度(1)概念：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，叫做溶质B的物质的量浓
14、度。(2)符号：cB(B表示各种溶质)；单位：molL1或molm3。(3)溶质B的物质的量(nB)、溶液的体积(V)和溶质的物质的量浓度(cB)三者之间的关系为：nBcBV。(4)在应用物质的量浓度及其公式计算时要注意：概念中的体积是溶液的体积，而不是溶剂的体积；其单位一般用L，也可用其他单位，但要注意单位的换算和统一。溶质的量用物质的量来表示，不能用质量或其他物理量来表示，单位必须是 mol。“溶质”是指溶液中的溶质，可以指化合物，也可以指离子或其他特定的组合，分析溶质时要注意有关的变化，如NaNaOH，Na2ONaOH，溶液中的溶质都是NaOH。以带有结晶水的物质配制溶液时，在确定溶质的
15、物质的量时，用结晶水合物的质量除以结晶水合物的相对分子质量即可，但溶液中的溶质仍为不带结晶水的物质。溶质的物质的量浓度是溶液的固有属性之一，当从一定物质的量浓度的溶液中取出任意体积的溶液时，物质的量浓度不变，但随溶液的体积变化溶质的物质的量不同。体积相同、物质的量浓度相同的溶液里所含有的溶质的物质的量相同。【例4】 某校化学兴趣小组在实验室中发现一瓶溶液，标签上标有“CaCl2,0.1 molL1”的字样，下面是该小组成员对该溶液的叙述，正确的是()A配制1 L该溶液，可将0.1 mol CaCl2溶于1 L水中BCa2和Cl的物质的量浓度都是0.1 molL1C从试剂瓶中取该溶液的一半，则所取溶液的物质的量浓度为0.05 molL1D将该瓶溶液稀释一倍，则所得溶液的c(Cl)为0.1 molL1解析：根据物质的量浓度的定义及溶液的稀释规律进行判断，注意一定物质的量浓度的溶液中溶质离子之间的比例关系。A项，所得溶液的体积不是1 L，错误；B项，Cl的浓度是0.2 molL1，Ca2的浓度是0.1 molL
