物质的量 基础知识

一、物质的量与摩尔：

1、物质的量

我们知道，物质都是由分子、原子、离子等微观粒子组成的。这些微粒非常小，质量很轻，难于称量。但是物质之间的反应，既是按照一定的微粒个数进行，又是以可称量的物质来进行反应的。这就需要一个物理量把微粒的多少与可称量的物质的质量联系起来，这个物理量就是“物质的量”，为了帮助同学尽快理解掌握这一概念，分析如下几点：

(1)物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一。

七个基本物理量的名称、单位（SI单位）及单位符号

物 理 量 长 度 质 量 时 间 电 流 热力学温度 物质的量 发光强度 单位名称 米 千克 秒 安[培] 开[尔文] 摩[尔] 坎[德拉] 单位符号 m kg S A K mol cd （2）“物质的量”是表示物质所含粒子（分子、原子、离子、电子、质子、中子等）多少的物理量。如同长度、质量等物理量一样，“物质的量”这四个字不得简化，也不得增添任何字，不能多一个字，也不能少一个字，更不能把它当作表示物质数量或质量多少的量。它是表示微观粒子集体的一个物理量。它有量纲，有明确的物理含义，是一个科学专有名词。

2、摩尔

（1）摩尔的概念

摩尔是物质的量的单位。同其它物理量都有度量各自的单位一样，“物质的量”也有计量单位。正如米是长度的单位一样，摩尔是物质的量的单位。

摩尔可简称为“摩”，其符号是“mol”。 使用摩尔做物质的量的单位时，要注意： A、摩尔只使用于微观粒子，不适用于宏观物质。

B、应用符号表明微观粒子的种类或其特定组合（如分子、原子、离子、电子、质子、中子及其他有化学意义的特定组合），强调“用符号”而非“用汉字”，这和以前的有所不同。 （2）摩尔的确定 按规定，科学上应用0.012kg（即12g）碳12（指原子核内含6个质子和6个中子的一种碳原子，通常表示为12C或

126C）所含碳原子数目就是1摩尔。也就是说，摩尔这个单位是以0.012kg12C所含

的原子个数为标准，来衡量其它物质中所含微粒数目的多少。 二、阿佛加德罗常数与6.02×1023 mol-1 0.012kg12C中所含有的碳原子数就是阿佛加德罗常数，常用NA表示，NA是一个准确数字。 阿佛加德罗常数是一个非常庞大的数值，现在已经由实验测得相当精确的数值，在使用时常取其近似值为6.02×1023。例如2mol H2约含2×6.02×1023个H2分子。12.04×1023个O2分子约是2mol。

－

阿佛加德罗常数的单位是mol1或/mol。 每摩尔物质含阿佛加德罗常数个微粒。 物质的量是以阿佛加德罗常数为计数单位，表示物质的基本微粒数目多少的物理量。 （4）使用摩尔时的注意事项 ①摩尔只能用于微观粒子，如分子、原子、离子、中子、质子、电子等；而不能用于宏观物质，如不能说1mol苹果、1mol小米等。 ②使用摩尔时，必须指明量度的微观粒子的名称或化学式。通常将微粒的名称或化学式或微粒符号

1

写在“摩尔”或“mol”的后面，如：1mol氢分子或写成1mol H2；1mol氢原子或写成1mol H；1mol钠离子或写成1mol Na+；1mol电子或写成1mol e等。但不能说“1mol氢”，因为这里的氢究竟是指氢原子还是氢分子，很不明确；一般只说氢时常指氢元素，然而元素属于宏观概念，只有种类之分，不讲个数，所以“1mol氢”这种说法或写法都是错误的。

三、摩尔质量与化学式量（相对原子质量、相对分子质量）

（1）摩尔质量的含义

-1

1摩尔物质的质量叫该物质的摩尔质量。摩尔质量的单位是克/摩，符号是g/mol或写成g·mol。 数值上等于物质的相对原子质量或相对分子质量。 NA个某种微粒的总质量为摩尔质量。由于组成物质的微粒大小、质量不一样，故1mol任何物质的质量也是不相同的。任何原子、分子或离子的摩尔质量，当单位为g/mol时，其数值上等于其原子量、分子量或离子式量。

物质的摩尔质量与物质的量、相对原子质量（相对分子质量）的关系如下表实例： 微粒符号 C Fe O2 H2O H2SO4 OH Na +-相对原子质量 12 56 32 18 98 17 23 1个微粒真实质量（g） 1.993×10 9.3×10 5.32×10 2.99×10 1.63×10 2.82×10 3.82×10 -23-23-22-23-23-23-23物质的量（mol） 1 1 1 1 1 1 1 所含微粒数（个） 6.02×10 6.02×10 6.02×10 6.02×10 6.02×10 6.02×10 6.02×10 23232323232323摩尔质量 -1(g·mol) 12 56 32 18 98 17 23 注意，摩尔质量的单位是g/mol；原子量、分子量、式量都是相对比值，没有单位；1mol物质的质量单位是g。三者的意义不同、单位不同、仅数值上相同。

化学式量是指该物质一个粒子（或单位组成）的质量与一个单位是1，使用时两者的意义是不一样的

（2）二个关系式

①物质的量（mol）126C原子质量的1/12之比所得的数值，

物质的质量g摩尔质量g/mol

②物质的量（mol）物质的微粒数个阿佛加德罗常数个/mol

上面二个关系式中各种量之间的关系，也可归纳如下：

③化学方程式中的化学计量数之比，等于各物质的微粒数之比，也等于各物质反应时物质的量之比。例如：

SO2 + 2H2S == 3S + 2H2O 微粒数之比 1 ∶ 2 ∶ 3 ∶ 2 物质的量之比 1 ∶ 2 ∶ 3 ∶ 2 质量之比 16 ∶ 17 ∶ 24 ∶ 9

-1

四、气体摩尔体积与22.4 L·mol：

1、影响物质体积的因素：

从微观来看有：（1）微粒个数；（2）微粒本身的大小；（3）微粒间距离。

2

对于固体和液体来说，构成它们的微粒间的距离很小，但微粒直径较大，所以含一定微粒个数的固体或液体的体积取决于微粒大小，因为各种微粒直径不同，即微粒本身的大小不同，所以1mol固体或气体的体积不同。对于气体来说，气体微粒间距离很大，通常情况下，是气体微粒直径的10倍左右。因此气体体积取决于微粒间距离，气体微粒间平均距离与温度和压强有关。当温度和压强一定时，不同气体微粒间的平均距离几乎是相等的。

2、气体摩尔体积

单位物质的量的气体所占的体积，叫气体的摩尔体积，其符号是Vm,即Vm=V/n，单位是L/mol或-1

L·mol。

在标准状况下，1mol任何气体所占的体积都约是22.4L。进行有关计算时常写成22.4L/mol。 对于气体摩尔体积的理解，应注意以下几点：

（1）气体摩尔体积的适用范围是气态物质。因为固态或液态物质其微粒之间的距离很小，且不同的固态或液态物质的微粒大小是不相同的，因而固态或液态物质的体积主要由微粒本身的大小决定。气体分子间的平均距离比分子的直径大得多，在标准状况下不同气体的分子间的平均距离几乎是相等的，所以在标准状况下，1mol任何气体所占的体积都约是22.4L。

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（2）气体的体积与温度、压强有关，只有在标准状况下（0℃、1.01×10Pa）1mol任何气体的体积才是22.4L。（标准状况可用S、P、T表示）

（3）气体物质的量是1mol。

（4）“22.4L”这个数值是近似值，但在计算时就取22.4L/mol即可。

（5）气体摩尔体积不仅适用于纯气体，也适用于混合气体。如0.3mol H2与0.7mol O2的混合气在标准状况下的体积约为22.4L。

（6）1mol气体在非标准状况下的体积，可能是22.4L，也可能不是22.4L。

应用气体摩尔体积的两个公式

①气体物质的量（mol）标准状况下气体的体积L气体摩尔体积22.4L/mol

②标准状况下气体的密度（g/L）

气体的摩尔质量g/mol气体摩尔体积22.4L/mol

气体摩尔质量 = 气体密度（S、P、T）×气体摩尔体积（M = 22.4）

3、阿佛加德罗定律及其推论 在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。这就是阿佛加德罗定律。这个定律也可以记忆成：同T、同P、同V时，N、n（气体）相同。

A.由三同推一同。

B.联系理想气体状态方程PV=nRT，可以得出一系列正比、反比关系。 阿佛加德罗定律的推论：

（1）同温、同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比。即同T、同P时

V1n1 V2n2P1n1 P2n2

（2）同温下，同体积气体的压强之比等于其物质的量之比。即同T、同V时

（3）同温、同压下，不同气体的密度之比等于其摩尔质量之比（或气体的分子量之比）。

即同T、同P时

1M1 2M23

（4）同温、同压下，同体积的任何气体的质量之比等其分子量之比，也等于其密度之比。

即同T、同P、同V时

m1M11 m2M22 （5）同温、同压下，同质量的不同气体的体积之比等于其分子量的倒数之比。即同T、

同P、同m时

1V1MM12

1V2M1M2

【典型例题】

[例1] 在标况下，某气体的密度是1.25g/L，求该气体摩尔质量。

解析：MM 1Vm22.4Lmol M1.25g/L22.4L/mol28g/mol

点评：此方法称为“绝对密度法”

[例2] 在同温同压下，某气体对氢气的相对密度为16，则该气体的摩尔质量是多少？

解析：

M11M1D 16 M1162g/mol32g/mol M22M(H2)点评：此法称为“相对密度法”

[例3] 在标况下，将1molN2、2molO2、1molH2混合，求混合气体的平均相对分子质量。

解析：Mm总n总M1n1M2n2

n1n2 M1282321223.5

121点评：这个公式用于求混合气体的平均分子量

[例4] 体积为1L的干燥容器中充入HCl气体后，测得容器中气体对氧气的相对密度为1.082，将此气体倒扣在水中，进入容器中液体的体积是（ ）

A. 0.25L B. 0.5L C. 0.75L D. 1L

解析：MrDMr(O2)1.0823234.6Mr(HCl)36.5

故该混合气体中必混有空气。HCl易溶于水，空气不溶于水，故进入容器中液体的体积等于HCl气体的体积。

设HCl气体的体积为x，则空气的体积为1Lx 根据气体平均摩尔质量公式：

36.5g/mol答案：C

x(1Lx)29g/mol34.6g/mol x0.75L 1L1L 4

点评：本题运用到了空气的平均相对分子质量(29)，判断空气的存在应用了平均摩尔质量的方法。

【模拟试题】

1. 下列有关气体体积的叙述中，正确的是（ ）。（上海市高考题）

A. 一定温度、压强下，气态物质体积的大小由构成气体的分子大小决定。 B. 一定温度、压强下，气态物质体积的大小由构成气体的分子数决定。 C. 不同的气体，若体积不同，则它们所含的分子数也不同。 D. 气体摩尔体积是指1mol任何气体所占的体积约为22.4L。

2. 某温度下，在一密闭容器中有适量的Cl2和NH3，完全反应后容器中只有N2和NH4Cl颗粒，则容器中反应前后的压强之比为（ ）。

A. 1:11 B. 11:7 C. 11:1 D. 7:11

3. 设NA代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是（ ）。（全国高考题） A. 2.7g金属铝变为铝离子时失去的电子数目为0.3NA B. 在常温、常压下，11.2LN2含有的分子数为0.5NA C. 在常温、常压下，1molNe（氖气）含有的原子数为NA

4. 在同温、同压下，有同质量的气体X和Y。已知此时Y的体积大于X的体积，则它们的相对分子质量关系是（ ）。（陕西省会考题）

A. MXMY B. MXMY C. MXMY D. 无法确定

5. 在给定温度和压强下的理想气体，影响其所占体积大小的主要因素是（ ）。（云南省会考题）

A. 分子直径的大小 B. 分子间距离的大小 C. 分子间引力的大小 D. 分子数目的多少

6. 在150℃时，加热高氯酸铵发生分解反应2NH4ClO4N2Cl22O24H2O，其气态生成物组成的混合气的平均相对分子质量为（ ）。

A. 40.75 B. 29.375 C. 14.69 D. 无法计算

7. 有一真空储气瓶，净重500g。在相同条件下，装满氧气后重508g，装满另一种气体X时重511g，则X的相对分子质量为（ ）。（石家庄市测试题）

A. 44 B. 48 C. 64 D. 71

8. 下列物质分解时，若产生的气体在常温、常压时体积相同，则消耗下列物质的物质的量最小的是（ ）。

A. NaHCO3 B. KClO3 C. KMnO4 D. NH4HCO3

9. 1mol氧气在放电条件下，有30%转化为臭氧(O3)，则放电后所得混合气体对氢气的相对密度是（ ）。（北京市会考题）

A. 16 B. 17.8 C. 18.4 D. 35.6

10. 今有H2和CO（体积比为1:2）的混合气体VL，当其完全燃烧时所需O2的体积为（ ）。（湖

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南省会考题）

A. 3VL B. 2VL C. VL D. 0.5VL

11. 在一定温度、压强下，1体积X2(气)和3体积Y2(气)化合生成2体积的气体化合物，则该气体化合物的化学式为（ ）。（苏州市测试题）

A. XY3 B. XY C. X3Y D. X2Y3

12. 将m1g锌加到m2g20%的HCl溶液中去，反应结果共放出nL氢气（在标准状况下），则被还原的HCl的物质的量是（ ）。（高考科研题）

A.

5mmm1nmol B. 2mol C. 2mol D. mol

36.536.56511.213. 在同温、同压的条件下，相同体积的氧气和氢气的质量比为 ，密度比为 ，氧气对氢气

的相对密度为 。

14. 在标准状况下，1.6g某气态氧化物RO2的体积为0.56L。该气体的物质的量是 ，摩尔质量是 ，R的相对原子质量是 。

15. 30mL某气体NxHy全部分解生成30mLN2和60mLH2，上述气体的体积均在同温、同压的条件下测定，由此推断该气体的相对分子质量是 。（浙江省联考题）

16. 实验测量CO与O2的混合气体的密度是相同状况下H2密度的14.5倍，则该气体的平均摩尔质量是 ，CO与O2的物质的量之比为 ，CO的质量分数是 。

17. 在一定温度和压强下，H2、O2、Cl2按体积比10:4:1混合，将此混合气体在密闭容器内用电火花引燃，待反应完全后冷却到室温。容器内产生了盐酸，则盐酸溶液中溶质的质量分数为 。（广西自治区竞赛题）

18. 每升天然水中通入0.002g氯气就达到消毒作用，可供饮用。0.002g氯气在标准状况下的体积为 mL。

19. 在同温、同压下，测得氢气密度为0.089g/L，某种有刺激性的气体X密度为2.927g/L。又知气体X是三原子分子并由两种元素组成，两种元素的质量比为1:1。则气体X的化学式为 。（河北省测试题）

20. 计算11.2L下列气体在标准状况下的质量：

（1）N2和O2体积比为4:1的混合气体；

（2）N2质量分数为20%的N2和O2的混合气体。（南昌市测试题）

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试题答案

1. B 2. C 3. AC 4. A 5. D 6. B 7. A 8. D 9. B 10. D 11. A 12. D

13. 16:1；16:1；16 14. 0.025mol；64g/mol；32 15. 32 16. 29g/mol；3:1；72.4% 17. 33.6% 18. 0.63 19. SO2 20.（1）14.4g （2）15.56g

4、相对密度、平均分子量、平均摩尔质量及其计算。

①平均分子量：对组成一定的混合物而言，可根据各组分的组成和分子量来计算平均分子量 。M＝MA·a%+MB·b%+…

②平均摩尔质量在数值上等于平均分子量。 ③相对密度：D＝MA/MB

两种气体的密度之比称为相对密度。如A气体对B气体的相对密度用DB表示为：

DBAMA BMB

由某气体对H2的相对密度DH2某M某，可知M某2DH。 HMH222

由某气体对空气的相对密度D空，可以知道M某29D空。

5、在气体反应的化学方程式中，化学计量数之比等于各气体的体积之比，也等于各气体物质的量

之比。例如：

6、气体的质量、体积及微粒数、物质的量之间的换算关系

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三.物质的量在化学实验中的应用

容量瓶的使用之一

1．使用容量瓶前检查它是否漏水方法如下：往瓶内加水，塞好瓶塞，用食指顶住瓶塞，另一只手托住瓶底，把瓶倒立过来，观察瓶塞周围是否有水漏出。如果不漏水，把瓶塞旋转180°后塞紧，仍把瓶倒立过来，再检验是否漏水，经检查不漏水的容量瓶才能使用。

2．配制溶液

（1）如果试样是固体，把称好的试样溶解在烧杯里；如果试样是液体，需用移液管或量筒量取移入烧杯里，然后再加少量蒸馏水，用玻璃棒搅动，使它混合均匀。

应特别注意在溶解或稀释时有明显的热量变化，就必须待溶液的温度恢复到室温后才能向容量瓶中转移。

（2）把溶液从烧杯移到容量瓶里，并多次洗涤烧杯，把洗涤液也移入容量瓶，以保证溶质全部转移到容量瓶里。缓慢地加入蒸馏水，到接近标线2～3cm处，用滴管滴加蒸馏水到标线（小心操作，切勿超过标线）。

（3）盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，用另一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇动多次，使溶液混合均匀。

容量瓶使用完毕，应洗净、晾干（玻璃磨砂瓶塞应在瓶塞与瓶口处垫张纸条，以免瓶塞与瓶口粘连）。 容量瓶的使用之二

使用前要检查是否漏水。向瓶中加水到标线附近，盖好瓶塞，用布将瓶外的水揩干。左手食指按住瓶塞，右手手指托住瓶底边缘，将瓶倒立2min，观察瓶塞周围有无水渗出。如不漏，把瓶放正，将瓶塞转动180°后再倒过来检查一遍。

配制溶液时，先把容量瓶洗净，再把溶解后冷到室温的溶液按图中所示倒入容量瓶中，用蒸馏水把烧杯洗涤三次，洗出液都倒入容量瓶中。加水至瓶体积的2/3时，摇动容量瓶，使溶液混合均匀。加水到快接近标线时，改用滴管慢慢滴加，直到溶液凹液面的最低点与标线相切为止。盖好瓶塞，将瓶倒转几次，使瓶内溶液混合均匀。

容量瓶不允许用瓶刷刷洗，一般用水冲洗，若洗不净，倒入洗液摇动或浸泡，再用水冲洗。它不能加热，也不可长期盛放溶液。

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使用容量瓶的注意事项

（1）使用前要检验是否漏水。程序是：加水→倒立，观察→瓶塞旋转180°→倒立，观察。 （2）容量瓶不能用于溶解溶质，更不能用玻璃棒搅拌。因此溶质要先在烧杯内溶解，然后再转移到容量瓶中。

（3）不能将热的溶液转移到容量瓶中，更不能给容量瓶加热。如果溶质在溶解时是放热的，则须待溶液冷却后再移液。

（4）配制一定体积的溶液，须选用与该溶液体积相同规格的容量瓶。常用的有50mL、100mL、250mL、500mL、1000mL等规格。

（5）观察所加液体是否达容量瓶的刻度线，一定要平视，使液面的最低点刚好与刻度线相平。 （6）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。因为吸走一部分液体虽然溶液的体积达到了要求，但吸走的部分液体带走了一部分溶质，使所配溶液的浓度偏低。

（7）容量瓶通常不用于贮存试剂，因此，配制好的溶液要倒入试剂瓶中，并贴上标签。

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