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专题三 物质的量
一、基本概念
1.物质的量：物质的量是表示物质所含微粒数多少的物理量。符号：n；单位：mol。
2.摩尔：摩尔是物质的量的单位，每摩尔物质含有阿伏加德罗常数个粒子。
【注意】：在理解概念时，不能按字面理解成物质的质量或物质的数量是多少，它是一个专用名词，而简称摩，符号为mol。“物质的量”仅由于构成物质的微粒种类很多，用“物质的量”来表示物质时，必须指明微粒的名称，如1mol氢原子、1mol氢分子、1mol氢离子，也可用化学式表示为lmolH、l mol H2、1 mol H+等。此外，“物质的量”还可用来表示某些结构微粒的特定组合，如由Na+与Cl-按1：l特定组合构成的NaCI晶体，可表示为1molNaCl。
3、阿伏加德罗常数：12g 12C中所含碳原子数为阿伏加德罗常数(其近似值为6.02×1023)。符号：NA；单位：mol—
【思考】阿伏加德罗常数(NA)与6.02×1023完全相同吗？
答案：不相同；原因是NA是指1 mol 任何粒子的粒子数，即12 g12C中含有的原子数，是一个真实值，而6.02×1023是一个实验值，是阿伏加德罗常数的近似值。
【讨论】：假设以24克12C所含有的碳原子数为阿伏加德罗常数。下列数据肯定不变的是：
①氧气的溶解度? ②44克CO2的体积? ③气体摩尔体积? ④摩尔质量?? ⑤相对分子质量? ⑥阿伏加德罗常数?? ⑦物质的量? ⑧气体的密度? ⑨物质的量浓度? ⑩质量分数
答案：①、②、⑤、⑧、⑩。
4.摩尔质量：单位物质的量的物质具有的质量叫做该物质的摩尔质量。符号：M；单位：g/mol
5.气体摩尔体积：在一定条件下，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；单位：L／mol。
①标准状况下的气体摩尔体积：22.4L／mol。
②决定物质体积的因素：粒子数目、粒子大小、粒子间距。
【思考】标准状况下，1 mol气体的体积是22.4 L，如果当1 mol气体的体积是22.4 L时，一定是标准状况吗？
答案：不一定；因气体的体积与温度、压强和气体的分子数有关，标准状况下，22.4 L气体的物质的量为1 mol。
6.物质的量浓度：
以单位体积的溶液中所含溶质B的物质的量来表示的溶液的浓度叫做溶质B的物质的量浓度。符号：c(B)；单位：mol·L-。
【注意】：
①要用溶液的体积，单位是升，而不是溶剂的体积。
②溶质一定要用“物质的量”来表示。如给出的已知条件是溶质的质量或气体的体积(标准状况下)或微粒数，应根据有关公式换算为“物质的量”。
③带有结晶水的物质作为溶质时，其“物质的量”的计算，用带有结晶水物质的质量除以带有结晶水物质的摩尔质量即可。
④同一溶液，无论取出多大体积，其各种浓度(物质的量浓度、溶质的质量分数、离子浓度)均不变。
二、基本关系
?
6.气体密度与式量：? M=p×Vm?? (注意：密度的单位为g·L－1,多用于标准状况下的计算。)
三、基本规律
1.摩尔质量与式量关系规律：
1摩尔任何物质的质量都是以克为单位，在数值上等于其式量。
2.阿伏加德罗定律：
(1)定律：在相同的温度和压强下，相同体积任何气体都含有相同数目的分子。
【注意】：①使用范围：气体；②使用条件：相同的温度和压强。
(2)重要推论：
①同温同压下，任何气体的体积之比都等于物质的量之比。
②同温同容下，任何气体的压强之比等于物质的量之比。
③同温同压下，气体的密度之比等于其式量之比。
3.物质反应的计算规律：
①参加反应的各物质的物质的量之比等于其在化学方程式中计量系数之比。
②在同温同压下，参加反应的气体的体积之比等于其在化学方程式中计量系数之比。
阿伏加德罗常数应用的六个陷阱
（一）气体摩尔体积的适用条件及物质的聚集状态
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)2.24 L CO2中含有的原子数为0.3NA??????????????????????(×)
(2)常温下11.2 L甲烷气体含有的甲烷分子数为0.5NA????????????????? (×)
(3)标准状况下，22.4 L己烷中含共价键数目为19NA???????????(×)
(4)常温常压下，22.4 L氯气与足量镁粉充分反应，转移的电子数为2NA??? (×)（二）物质的量或质量与状况
2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)常温常压下，3.2 g O2所含的原子数为0.2NA????????????????????????????????????????? ?? (√)
(2)标准状况下，18 g H2O所含的氧原子数目为NA????????????????????(√)
(3)常温常压下，92 g NO2和N2O4的混合气体中含有的原子总数为6NA????? (√)
（三）物质的微观结构
(4)18 g D2O所含的电子数为10NA????????????????????????????????????????????????????????????(×)
(5)1 mol Na2O2固体中含离子总数为4NA?????????????????????????????????????????????????????????????????? ??? (×)
(6)12 g金刚石中含有的共价键数为2NA?????????????(√)
(7)12 g石墨中含有的共价键数为1.5NA???????(√)
(8)31 g白磷中含有的共价键数为1.5NA???????????????????????(√)
（四）电解质溶液中，粒子数目的判断
4．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)0.1 L 3.0 mol·L－1的NH4NO3溶液中含有的NH的数目为0.3 NA?????? (×)
(2)等体积、等物质的量浓度的NaCl，KCl溶液中，阴、阳离子数目之和均为2NA?????????????????(×)
(3)0.1 mol·L－1的NaHSO4溶液中，阳离子的数目之和为0.2NA????????????(×)
(4)25 ℃、pH＝13的1.0 L Ba(OH)2溶液中含有的OH－数目为0.2NA??? (×)
（五）阿伏加德罗常数的应用与“隐含反应”
5．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)2 mol SO2和1 mol O2在一定条件下充分反应后，混合物分子数为2NA (×)
(2)标准状况下，22.4 L NO2气体中所含分子数目为NA?????????????(×)
(3)100 g 17%的氨水，溶液中含有的NH3分子数为NA????????????????? ????(×)
(4)标准状况下，0.1 mol Cl2溶于水，转移的电子数目为0.1NA??????(×)
（六）氧化还原反应中电子转移数目的判断
6．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(5)向FeI2溶液中通入适量Cl2，当有1 mol Fe2＋被氧化时，共转移的电子的数目为NA?????????????(×)
(6)1 mol Cl2参加反应转移电子数一定为2NA????????????????(×)
【突破陷阱的方法】
1．只给出物质的体积，而不指明物质的状态，或者标准状况下物质的状态不为气体，所以求解时，一要看是否为标准状况下，不为标准状况无法直接用22.4 L·mol－1(标准状况下气体的摩尔体积)求n；二要看物质在标准状况下是否为气态，若不为气态也无法由标准状况下气体的摩尔体积求得n，如CCl4、水、液溴、SO3、己烷、苯等常作为命题的干扰因素迷惑学生。
2．给出非标准状况下气体的物质的量或质量，干扰学生正确判断，误以为无法求解物质所含的粒子数，实质上，此时物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。
3．此类题型要求同学们对物质的微观构成要非常熟悉，弄清楚微粒中相关粒子数(质子数、中子数、电子数)及离子数、电荷数、化学键之间的关系。常涉及稀有气体He、Ne等单原子分子，Cl2、N2、O2、H2等双原子分子，及O3、P4、18O2、D2O、Na2O2、CH4、CO2等特殊物质。
4．突破此类题目的陷阱，关键在于审题：
(1)是否有弱离子的水解。?(2)是否指明了溶液的体积。
(3)所给条件是否与电解质的组成有关，如pH＝1的H2SO4溶液c(H＋)＝0.1 mol·L－1，与电解质的组成无关；0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液，c(OH－)＝0.1 mol·L－1，与电解质的组成有关。
如①Cl2和Fe、Cu等反应，Cl2只做氧化剂，而Cl2和NaOH反应，Cl2既做氧化剂，又做还原剂。
②Na2O2与CO2或H2O反应，Na2O2既做氧化剂，又做还原剂，而Na2O2与SO2反应，Na2O2只做氧化剂。
(2)量不同，所表现的化合价不同。如Fe和HNO3反应，Fe不足，生成Fe3＋，Fe过量，生成Fe2＋。
(3)氧化剂或还原剂不同，所表现的化合价不同。如Cu和Cl2反应生成CuCl2，而Cu和S反应生成Cu2S。
(4)注意氧化还原的顺序。如向FeI2溶液中，通入Cl2，首先氧化I－，再氧化 Fe2＋，所以上述题(5)中转移的电子数目大于NA。
四、基本计算
1.关于基本量的计算：
物质的量与质量、粒子数目、气体体积等。
2．物质的量浓度计算：
①基本量互算?? ②浓度换算?? ③溶液的混合和稀释：
混合（或稀释）前溶质的总量等于混合（或稀释）后溶质的总量。
④离子浓度计算：
⑤溶液反应计算：根据反应方程式进行分析，并利用浓度计算公式进行计算。
3．根据化学方程式计算：
利用方程式找出物质之间的比值关系，然后进行计算。计算时最好利用物质的量之间的关系进行计算。
4.阿伏伽德罗常数的计算
对于阿伏伽德罗常数的计算题，若给出物质的体积，要先看状态是否气体和状态是否标况。若是气体单质不一定是双原子分子。要特别注意关键字词，小心陷阱。
5．物质的量浓度有关计算
(1)一般方法：
由定义出发，运用守恒(溶质守恒、溶剂守恒等)及公式：c＝、质量分数＝×100%进行推理，注意密度的桥梁作用，不要死记公式。
在进行物质的量浓度、质量分数、溶解度三者之间的转换时，除利用上述方法外，我们还可以运用假设法，使问题简单化。
例如已知溶质的质量分数w，溶液的密度为ρ g·cm－3，溶质的摩尔质量为M g·mol－1，求物质的量浓度c。
可以假设溶液为1 L，所以溶液质量为1×1 000×ρ g，溶质的质量为1×
1 000×ρ×w g，溶质的物质的量为 mol，这样我们就很容易求出该溶液的物质的量浓度c＝ mol·L－1。
（3）同溶质不同物质的量浓度溶液的混合计算
①混合后溶液体积保持不变时：c混＝（c1V1＋c2V2）/ (V1＋V2)。
②混合后溶液体积发生改变时：c混＝（c1V1＋c2V2）/ V混，其中V混＝。
（4）溶质相同、质量分数不同的两溶液混合定律：
同一溶质、质量分数分别为a%、b%的两溶液混合。
①等质量混合:两溶液等质量混合时(无论ρ>1 g·cm－3还是ρ<1 g·cm－3)，则混合后溶液中溶质的质量分数w＝(a%＋b%)。
②等体积混合：当溶液密度大于1 g·cm－3时，必然是溶液浓度越大，密度越大，等体积混合后质量分数w>(a%＋b%)。(如H2SO4、HNO3、HCl、NaOH等多数溶液)
当溶液密度小于1 g·cm－3时，必然是溶液浓度越大，密度越小，等体积混合后，质量分数w<(a%＋b%)。(如酒精、氨水溶液)
（5）溶质相同、物质的量浓度不同的两溶液混合定律
同一溶质、物质的量分别为c1、c2的两溶液混合。
①等体积混合:两溶液等体积混合时(假设混合后的体积等于混合前体积之和)，则混合后溶液中溶质的物质的量浓度c＝( c1+c2)。
当溶液密度小于1 g·cm－3时，等质量混合前，溶液浓度越大，密度越小，等质量混合后，则物质的量浓度c>( c1+c2)。(例如酒精、氨水溶液)
五、重要实验：物质的量浓度溶液的配制
1.主要仪器：量筒、托盘天平(砝码)、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶、洗瓶。
使用容量瓶的注意事项：
(1)据所配溶液的体积选取合适规格的容量瓶。如配950 mL某浓度溶液应选用1000 mL的容量瓶。
(2)容量瓶在使用前要检查是否漏水。
(3)容量瓶中不能将固体或浓溶液直接溶解或稀释，容量瓶也不能作为反应容器，不能用来长期贮存溶液。
(4)在容量瓶的使用过程中，移动容量瓶，手应握在瓶颈刻度线以上部位，以免瓶内溶液受热而发生体积变化，使溶液的浓度不准确。
(5)容量瓶上标有温度(20℃)、容量和标线(刻度线)。
2.方法步骤：计算、称量、溶解、转移、洗涤、振荡、定容、摇匀。
【注意事项】
①只能配制容量瓶上规定容积的溶液，即不能配制任意体积的物质的量浓度溶液；
②不能用容量瓶溶解、稀释或久贮溶液，转入容量瓶中的溶液温度应在20℃左右；
③移液时，玻璃棒必须伸入到容量瓶的刻度线以下；拿容量瓶时，手指应持在瓶颈刻度上部分，以免手温影响，使配制的溶液浓度偏低；
④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，否则会使配制的溶液浓度偏低；
⑤如果不小心(摇匀时)洒出几滴，不能再补加水到刻度，必须重新配制，否则会使配制的溶液浓度偏低；
⑥溶质溶解再转移至容量瓶后，必须用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁及玻棒2～3次，并将洗液一并转入容量瓶中，否则会造成所配溶液的浓度偏低；
⑦在用移液管移取溶液时，将移液管洗净，移取液体之前应润洗移液管2～3次，否则会使所配溶液浓度偏低；
⑧用胶头滴管定容到凹液面正好与刻度线相切时，盖上瓶塞后振荡，出现液面低于刻度线时不要再加水。
3．误差分析：
(1)若称量固体溶质时，操作无误，但所用砝码生锈，m偏大，结果偏高。
(2)若称量固体溶质时，左码右物，结果偏低。
(3)若没有洗涤烧杯内壁，使n减小，结果偏低。
(4)若移液时将少量液体洒在外面，使n减小，结果偏低。
(5)若未洗涤玻璃棒和小烧杯，使n减小，结果偏低。
(6)若容量瓶中有少量蒸馏水或定容后反复摇匀发现液面低于刻度，则对结果无影响。
(7)俯视、仰视对结果的影响：
结果：仰视时，容器内液面高于刻度线；俯视时，容器内液面低于刻度线。
①仰视刻度线：由于操作时以刻度线为基准加水，故加水量增多，导致溶液体积偏大，C偏小。
②当俯视刻度线：加水量减少，溶液体积偏小,C偏大。

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