化学中常用计量 同步学习指导

一、基本关系图
　　　　　　　　

二．几组概念：
1．物质的量与摩尔（mol）
　　物质的量是衡量物质所含微粒数多少的物理量，其单位是摩尔(mol)。摩尔只适用于微观粒子，不适用于宏观物质。

2．阿伏加德罗常数与6.02×10²³mol^-1
　　阿伏加德罗常数(N_A)定义： 12g¹²C所含碳原子数(精确值)，约是6.02×10²³

3．摩尔质量与化学式量
　　摩尔质量：单位物质的量的物质所具有的质量，单位：g/mol
　　化学式量：该物质一个粒子的质量与一个¹²C质量的1/12之比所得的数值

4．气体摩尔体积与22.4L/mol
　　气体摩尔体积：单位物质的量的气体所具有的体积，单位：L/mol，符号：V_m。在标准状况下(0℃ 101kPa)V_m=22.4 L/mol

三．相关算式：
1．关于阿伏加德罗定律和推论：
　　同温同压下：n₁/n₂=V₁/V₂=N₁/N₂
　　 M₁/M₂=ρ₁/ρ₂=D(相对密度)
　　同温同体积：P₁/P₂=n₁/n₂
　　同温同压同体积：M₁/M₂=m₁/m₂

2．气体状态方程
　　PV=nRT PM=ρRT

3．求平均相对分子质量的方法：
　　＝M₁×a%+M₂×b%+M₃×c%+……
　　=m/n
　　(SPT)=V_m×ρ=22.4L/mol×ρg/L=22.4ρg/mol
　　/M_i=ρ/ρ_i=D
　　说明：质量、物质的量、微粒数不受条件限制，体积、密度受条件限制。

四．一定物质的量浓度溶液的配制
1．原理:
　　c= n/v

2．仪器：
　　容量瓶（规格、标识（温度、容积））、胶头滴管、玻璃棒、量筒、烧杯、托盘天平

3．实验步骤：
　　计算、称量(量取)、溶解、冷却、转移（往容量瓶中转移溶液用玻璃棒）、洗涤（水的用量\2-3次）、定容（1—2cm）、装瓶贴签
　　注意：
　　①NaOH固体的称量（烧杯或表面皿）
　　②浓硫酸的稀释
　　　　　　　　　　　

4．误差分析：
　　以配置0.1mol/L的NaOH溶液为例

5、关于物质的量浓度的计算
　　（1）对物质的量浓度的计算问题，应准确掌握概念、公式，在应用时，还要注意溶质的质量守恒、物质的量守恒及溶液的电荷守恒、质量守恒等。
　　关于物质的量浓度的计算主要包括：
　　①溶质的质量、溶液的体积和物质的量浓度之间的计算。可运用公式：，或运用“倍数关系”算出1 L溶液中所含溶质的物质的量。
　　②已知气体溶质的体积（标准状态下）、水的体积和溶液的密度，计算溶液的物质的量浓度。应先运用n=V/22.4Lmol^-1求出溶质的物质的量，再运用求出溶液的体积。
　　（2）溶液中溶质的质量分数与物质的量浓度之间的换算
　　
　　为溶质的物质的量浓度（molL^-1），为溶液密度（gcm^-3），w为溶质的质量分数，为溶质的摩尔质量（gmol^-1），按此公式换算即可。
　　（3）溶液稀释或混合计算
　　①可根据稀释前后，溶液中溶质的物质的量不变的公式C₁V₁=C₂V₂，或溶质的质量不变的公式V₁ρ₁ω₁= V₂ρ₂ω₂= V₁C₁M= V₂C₂M计算有关的量。
　　②同种溶质（或含同种离子）的溶液混合，可根据混合前后该溶质（或该离子）的总物质的量不变列式计算。稀释（或混合）前后溶液与水（或另一种浓度的溶液）的质量可以相加。但是，体积一般不可以相加，而应运用（后）=（后）/（后）算出最后溶液的总体积。只有稀溶液稀释（或相互混合）且题中未给出稀释（或混合）后溶液的密度时，才可以忽略稀释（或混合）后溶液的体积变化，将二者体积直接相加得到最后溶液的总体积。
　　（4）、等气体经喷泉实验所得溶液浓度的无数据巧算方法：令气体体积（标准状态）为1 L，喷泉后溶液体积亦为1 L，故c=1/22.4 molL^-1≈0.045 molL^-1为恒值；但w不为恒值，可根据气体摩尔质量、溶液密度（视1gmL^-1）来进行求算。
　　（5）密度大于水的溶液，浓度越大密度越大，如硫酸。反之密度小于水的溶液，浓度越大密度越小，如酒精、氨水等。

【经典例题】
　　1、用N_A表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是
　　A．1 mol I^－离子被氧化为I₂时失去电子2N_A
　　B．标准状况下，2.24 L甲烷和氨气的混合气，所含电子数是N_A
　　C．标准状况下，2.24 L SO₃中含0.1 N_A个SO₃分子
　　D．1 mol F₂和Ar所含质子数均为18 N_A

　　分析与解答：
　　本题主要考查物质的量及其他相关物理量间的关系，掌握这部分知识时要注意：
　　(1)摩尔质量与式量之间的关系
　　区别：①概念不同；②摩尔质量有单位，式量无单位。
　　联系：二者在数值上相等。
　　(2)用到22.4 L·mol^－1，要注意是否为标准状况(0℃，1.01×10⁵Pa)，是否为气体，SO₃、H₂O、C＞4的烃在标准状况下不为气态。
　　(3)用到N_A时看清是何种微粒(原子、分子、电子、质子、中子)。
　　【答案】BD

　　2、用N_A表示阿伏加德罗常数，下列说法中不正确的是
　　A．1 mol羟基含有10 N_A个电子
　　B．通常情况下，17 g NH₃含有10N_A个质子
　　C．水与Na₂O₂反应时，每产生16 g O₂有N_A电子转移
　　D．标准状况下，22.4 L任何有机物气体所含原子数均大于4 N_A个

　　分析与解答：
　　A中羟基为电中性原子团，其电子数与原子核内质子数相等，每个羟基有9个电子，所以1 mol羟基应含有9N_A个电子；B中17 g NH₃即为1 mol NH₃，其所含质子数与状态无关，有10 N_A个质子；C中水与Na₂O₂反应，Na₂O₂既是氧化剂又是还原剂，1 mol Na₂O₂与水反应，转移1 mol电子，同时生成0.5 mol O₂；D在标准状况时，22.4 L有机物气体中的C₂H₂、CH₂O所含原子数均等于4 N_A个。
　　【答案】AD

　　3、由CO₂、H₂、CO组成的混合气在同温同压下与氮气的密度相同，该混合气中CO₂、H₂、CO的体积比是
　　A．29∶8∶13　　　　 B．21∶1∶14　　　　 C．13∶8∶29　　　　 D．26∶16∶17

　　分析与解答：
　　混合气与氮气的密度相同，可知混合气的平均式量与氮气的式量相等。其中CO的式量为28，其含量不影响平均式量，为任意值；CO₂与H₂的平均式量要为28，其体积比为13∶8。
　　【答案】CD

　　4、相同温度和压强下，体积比为1∶9的HCl和H₂O(g)混合气体，完全冷凝后所得盐酸的质量分数是
　　A．5％　　　　 B．10％　　　　 C．15.6％　　　　 D．18.4％

　　分析与解答：
　　此法主要用于选择题的解答。有些计算选择题表面上看起来似乎需要计算，但只要注意审题，稍加分析，便可以目测心算，得到准确答案。气体的体积比在相同状况下，即为其物质的量之比，混合物中，HCl与H₂O物质的量之比为1∶9，由于水的摩尔质量为18 g/mol，HCl的摩尔质量为36.5 g/mol，HCl的摩尔质量约为水的二倍，所以所得盐酸水与HCl的质量之比约为1∶4.5，进而得出结论，答案为：D。
　　【答案】D

　　5、在标准状况下由CO和CO₂组成的混合气体13.44 L，质量为24 g，此混合气体中C和O两种原子的物质的量之比为
　　A．4∶7 　　　　　　B．3∶4　　　　　 C．2∶7　　　　　　 D．7∶4

　　分析与解答：
　　CO和CO₂的物质的量为：n＝＝0.6 mol
　　设CO的物质的量为x，CO₂的物质的量为y
　　则
　　∴x＝0.15 mol y＝0.45 mol
　　∴n(C)∶n(O)＝(0.15＋0.45)mol∶(0.15＋0.9)mol＝4∶7
　　【答案】A