物质的量及其浓度

专题：物质的量在化学方程式中的应用

物质的量在化学计算中扮演着极其重要的作用，这一个专题，将学习最基本的物质的量的计算及其运用。 一、计算原理

我们知道，物质是由原子、分子或离子等粒子组成的，物质之间的化学反应也是这些粒子按一定的数目关系进行的．化学方程式可以明确地表示出化学反应中这些粒子数之间的数目关系．这些粒子之间的数目关系，又叫做化学计量数ν的关系． 典型分析

2H 2 ＋ O 2

2H 2O

化学计量数ν之比： 2 ∶ 1 ∶ 2 分 子 数N 之 比： 2 ∶ 1 ∶ 2 扩 大 N A 倍：

2N A

∶

N A ∶ 2N A

物 质 的 量n 之 比： 2mol ∶ 1mol ∶ 2mol 质 量 m 之 比： 4 ∶ 32 ∶ 36

由以上分析可知，化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于组成各物质的粒子数之比，因而也等于各物质的物质的量之比．

【练习】回答下列化学方程式的含义：

H 2 ＋ Cl 2 ==== 2HCl

化学计量数比 粒子数之比 物质的量比 物质的质量比

点燃

气体体积比

二、解题步骤：化学方程式中有关物质的量的计算，须按以下步骤进行：1．设未知数 2.写出有关反应方程式

3．找出相关物质的计量数之比

4．对应计量数，找出相关物质的物质的量或质量或气体体积

5．列比例，进行计算。 6.写出答案。

【例题】：完全中和0．10 mol NaOH需H2SO4的物质的量是多少？

计算所需H2SO4的质量是多少?

解：①设硫酸的物质的量为n(H2SO4)

2NaOH ＋H2SO4====Na2SO4＋2H2O

2 1

0.1mol n(H2SO4)

2mol

10

.0

1

)

SO

H

(

)

NaOH

(

4

2

v

v

)

SO

H

(

)

NaOH

(

4

2

n

n

=

n (H 2SO 4)＝ ＝0.05 mol

答：完全中和0.10 mol NaOH 需H 2SO 4 0.05 mol ．

②2NaOH ＋ H 2SO 4====Na 2SO 4＋2H 2O 2 mol 98 g

0.1mol m(H 2SO 4) 答：所需H 2SO 4的质量为4.9 g ．

小心得：我们运用有关化学方程式的计算解决问题时，还经常涉及到物质的质量、浓度、体积等物理量的必要换算．而换算的核心就是——物质的量．

【例题】：将30 g MnO 2的质量分数为76．6%的软锰矿石与足量12 mol·L －1浓盐酸完全反应(杂质不参加反应)．

计算：(1)参加反应的浓盐酸的体积． (2)生成的Cl 2的体积(标准状况)．

m(H 2SO 4)=

解：4HCl(浓) ＋ MnO 2

MnCl 2 ＋ 2H 2O ＋ Cl 2↑

4 mol 87 g 22．4 L 12 mol·L －1×V ［HCl(aq)］ 30 g×76．6% V(Cl2)

V ［HCl(aq)］==0.087 L

V (Cl 2)==5.8 L

练习

1.完全燃烧4 mol CH 4，生成的H 2O 的物质的量是多少？ 已知：CH 4+2O 2=CO 2+2H 2O(完全燃烧生成CO2和水)

2.将0.65 g 锌加到50 mL 1 mol·L －1盐酸中，计算： (1)标准状况下，生成H 2的体积．

(2)若反应完成后，溶液体积仍为50 mL ，这时溶液中Zn 2＋和H ＋物质的量浓度是多少?

∆=====

g

87L mol 1276.6%g 30mol 41⨯∙⨯⨯-g

87L

22.476.6%g 30⨯⨯

3.已知黑火药反应的方程式为：2KNO3＋S＋3C====K2S＋N2↑＋3CO2↑求此反应中被1．0 mol KNO3氧化的碳的质量是多少g？

已知H2S通常为气体，微溶于酸(H＋)溶液，很难电离出H＋；FeS易与稀盐酸反应，反应的化学方程式为：FeS＋2HCl====FeCl2＋H2S↑

将8.8 g FeS 固体置于200 mL 2.0 mol/L 的盐酸中，制备H2S气体．反应完全后，溶液中还剩余部分HCl，H2S的浓度为0.10 mol/L，假定溶液体积不变，试计算：

(1)收集到的H2S气体的体积(标准状况)；(2)溶液中Fe2＋和H＋的物质的量浓度．

物质的量浓度概念的理解

化学实验中经常要用到溶液，我们有时用溶质的质量分数表示溶液的组成。为了操作方便，一般取用溶液时并不是称量它的质量，而是量取它的体积。在化学反应中，反应物与生成物之间的比例关系是由化学方程式中的化学计量数所决定的，对生产和科学研究也有重要意义。

我们使用的物质的量的浓度这个物理量，来表示单位体积溶液里所含溶质B （表示某种溶质）的物质的量，也称为B的物质的量的浓度，符号c（B）。物质的量的浓度可表示为

c(B)＝n(B) V(B)

中

注意：

(1)溶质是用物质的量表示而不是质量表示；体积表示溶液的体积，而不表示溶剂的体积，并且体积单位为L。

(2)带结晶水的物质溶于水后，溶质是不含结晶水的化合物，溶剂中的水包括结晶水。

(3)从一定物质的量浓度溶液中取出任意体积的溶液，物质的量浓度不变，但随溶液体积的变化溶质的物质的量不同。

(4)气体溶于一定体积的水中，溶液的体积不等于溶剂的体积而应根据溶液密度和溶液质量求算。

(5)若浓溶液稀释或浓度差别较大的溶液混合，混合后溶液的总体积比原来的体