徐秋懷
摘要:物質(zhì)的量的學(xué)習(xí)很重要,但是又比較抽象,學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)換不清楚而出現(xiàn)錯(cuò)誤。若學(xué)生在高一沒有學(xué)懂,也將直接影響后面的學(xué)習(xí)。本文主要幫助學(xué)生解決在遇到計(jì)算題時(shí)怎么去想清楚是否需要翻倍的問題。
關(guān)鍵詞:物質(zhì)的量 計(jì)算? NA
中圖分類號(hào):A 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
高一年級(jí)的學(xué)生,常常因?yàn)閷W(xué)習(xí)“物質(zhì)的量及其相關(guān)內(nèi)容”而感到痛苦,甚至可能因?yàn)檫@個(gè)原因會(huì)覺得化學(xué)科目比較難學(xué)而放棄選擇。本文的主要目的也就是想幫助大家整理清楚我們?cè)诟咭换瘜W(xué)必修第一冊(cè)遇到的頭疼“難題”。
一、物質(zhì)的量(n)、粒子數(shù)(N)、阿伏伽德羅常數(shù)(NA)
首先,“物質(zhì)的量”,先要搞懂為什么要引入它?它有什么用?簡(jiǎn)而言之,是為了解決一定質(zhì)量的宏觀物質(zhì)里面有多少個(gè)微觀粒子,主要是為了給微觀到宏觀搭一座橋梁,而這一座橋梁就是“物質(zhì)的量”,用符號(hào)“n”表示,其實(shí)際意義是表示含有一定數(shù)目粒子的集合體。那首先,什么叫集合體?其實(shí)它指的就是把一定數(shù)目的粒子裝在一箱,形成的集體就稱為集合體,類似于一箱一箱的蘋果,而每一箱的蘋果數(shù)目都是固定數(shù)目的,或者說是一打啤酒,每一打所含啤酒聽數(shù)是固定的,而物質(zhì)的量我們就不叫“一箱”或是“一打”,而是稱為“一摩爾”,用符號(hào)1mol表示。
其次,這個(gè)集合體里面所含的一定數(shù)目到底是多少?國(guó)際上規(guī)定1mol粒子集體所含的粒子數(shù)與0.012kg12C中所含的C原子數(shù)相同。而一個(gè)碳原子的質(zhì)量為1.993×10-23g,大家可以自行計(jì)算一下,按照碳原子數(shù)=總質(zhì)量/每個(gè)碳原子的質(zhì)量,計(jì)算結(jié)果應(yīng)該約等于6.02x1023,那也就是說1mol里面所含的粒子數(shù)約為6.02x1023個(gè)。N表示粒子數(shù)目,這部分內(nèi)容困難一點(diǎn)的就應(yīng)該在于求粒子數(shù)目(N),而粒子涉及范圍有分子、離子、原子、質(zhì)子、電子等。
NA表示的是阿伏伽德羅常數(shù),表示1mol物質(zhì)中所含的粒子數(shù)目為1NA,可以理解為6.02x1023這個(gè)數(shù)據(jù)有點(diǎn)大,為了方便應(yīng)用就把這個(gè)大數(shù)字叫NA。
很多同學(xué)都是上課聽著都懂,而課后練習(xí)就是一頭霧水,原因主要在于:①不會(huì)分析題目;②不清楚對(duì)象不統(tǒng)一時(shí)如何轉(zhuǎn)換關(guān)系。建議大家在做題時(shí),先確定已知和待求的分別是什么對(duì)象,求的是該對(duì)象的什么量,如果對(duì)象不統(tǒng)一,則在個(gè)數(shù)和物質(zhì)的量上會(huì)涉及增大或縮小的倍數(shù)關(guān)系。
那如何來確定這樣的倍數(shù)關(guān)系呢?以CO2為例,一個(gè)CO2中含有三個(gè)原子,則原子的個(gè)數(shù)或者物質(zhì)的量應(yīng)該是CO2 的三倍關(guān)系,反過來CO2 的分子數(shù)應(yīng)該是原子總數(shù)的三分之一;另,一個(gè)CO2中含有兩個(gè)氧原子,所以氧原子的數(shù)目應(yīng)該是分子數(shù)目的兩倍,同樣,反過來,分子的數(shù)目是氧原子的二分之一。對(duì)于離子而言,如MgCl2,一份MgCl2中含有一個(gè)Mg2+,兩個(gè)Cl-,故Mg2+的個(gè)數(shù)或是物質(zhì)的量應(yīng)該是Cl-的二分之一。對(duì)于質(zhì)子數(shù)求法,首先,質(zhì)子數(shù)等于原子序數(shù),故一個(gè)CO2中含有22個(gè)質(zhì)子,質(zhì)子的數(shù)目應(yīng)該是二氧化碳分子數(shù)目的22倍,相同道理反過來,分子的數(shù)目就應(yīng)該是質(zhì)子數(shù)目的二十二分之一。但是要注意在填寫時(shí)不能直接填寫22,因?yàn)槲覀冞@里講的22個(gè)質(zhì)子是一個(gè)CO2中的,而題目一般不只一個(gè)CO2。最后電子數(shù)的求法,相對(duì)前面幾種稍微復(fù)雜一些,但只要理解了其實(shí)也不難,對(duì)于原子或是不帶電的分子或物質(zhì)而言,電子數(shù)目依然等于原子序數(shù),所以把物質(zhì)中所有原子的原子序數(shù)相加就可以得到電子數(shù)目應(yīng)該為分子數(shù)目多少倍數(shù)關(guān)系。對(duì)陽(yáng)離子而言,如Na+,首先得先搞懂Na+是如何得來的?Na+是由Na失去一個(gè)電子得來的,所以Na+的電子數(shù)應(yīng)該是在Na的基礎(chǔ)上少一個(gè),即一個(gè)Na+含11-1=10個(gè)電子,故電子的數(shù)目應(yīng)該是Na+數(shù)目的十倍。對(duì)陰離子而言,如Cl-,Cl-是由Cl得到一個(gè)電子得來的,所以Cl-的電子數(shù)應(yīng)該是在Cl的基礎(chǔ)上多一個(gè),即一個(gè)Cl-含17+1=18個(gè)電子,故電子的數(shù)目應(yīng)該是Cl-數(shù)目的十八倍。
二、摩爾質(zhì)量(M)、氣體摩爾體積(Vm)、物質(zhì)的量濃度(C)
為了方便理解這三個(gè)量,我們需要重溫一下物理上速率的定義:
V(速率):?jiǎn)挝粫r(shí)間(t,單位S)內(nèi)所走的路程(S,單位m)。
故v=S/t? ? ? ? ?則 單位:? m/s
M(摩爾質(zhì)量):?jiǎn)挝晃镔|(zhì)的量(n,單位mol)的物質(zhì)的質(zhì)量(m,單位g)。
模仿著速率的公式推導(dǎo),我們可以知道M=m/n? ?則 單位: g/mol
而摩爾質(zhì)量一般是不需要求的,因其以 g/mol為單位時(shí),數(shù)值上等于相對(duì)原子或分子質(zhì)量,所以這個(gè)公式我們一般用來求質(zhì)量(m)或物質(zhì)的量(n)。
Vm(氣體摩爾體積):?jiǎn)挝晃镔|(zhì)的量(n,單位mol)的氣體所占有的體積(V,單位L)。
故Vm=V/n? ? ? ? 則單位:L/mol
強(qiáng)調(diào):該公式只適用于氣體,體積為氣體的體積。另,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,Vm≈22.4L/mol,也就是所該公式一般不用來求Vm,而是用來求V 或n。因?yàn)闅怏w的體積和溫度、壓強(qiáng)有關(guān),所以使用該公式必須強(qiáng)調(diào)溫度和壓強(qiáng),在同溫同壓下,Vm相同。
C(物質(zhì)的量濃度):?jiǎn)挝惑w積溶液(V,單位L)里所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量(n,單位mol)
故C=V/n? ? ? ? ?則單位:L/mol
強(qiáng)調(diào):V是溶液的體積,只有溶劑體積無法計(jì)算,并且溶液的體積不能簡(jiǎn)單理解為溶劑的體積加溶液的體積,除非題目說明。n是溶質(zhì)的物質(zhì)的量。
最后,提醒大家,做題時(shí),注意分析題意,不要盲目的套公式計(jì)算,首先明確已知什么,求什么,是否涉及倍數(shù)關(guān)系,公式使用范圍是否都符合,如果都沒有問題了,那再帶入數(shù)據(jù)計(jì)算。多認(rèn)真,細(xì)心一些,有耐心一點(diǎn),我相信是沒有問題的,希望本篇文章可以幫到大家,祝大家學(xué)習(xí)愉快!