化学的语言 — 摩尔

The Mole Concept

原子太小，无法一颗颗数，所以用6.022×10²³个作为1摩尔这个集合单位。摩尔数把粒子数、质量和标准状况下气体体积连在一起。原子量后面加上g就是1摩尔的质量，STP下1摩尔气体体积是22.4 L。在这一页，你可以改变摩尔数和元素，观察粒子数、质量与体积的摩尔三角关系。

直觉导入 — 为何需要'摩尔'这一单位?

💡 类比:一打铅笔、一令纸

①把12支铅笔称作'1打'

②把500张纸称作'1令'

③把6.022×10²³个原子称作'1摩尔'

④原子太小无法逐个计数 — 需要打包单位

⑤1 mol水分子 = 18 mL(约一勺!) — 连接宏观与微观

阿伏伽德罗数与摩尔

摩尔数 n1 mol

摩尔与粒子数

n = NN_A

n:摩尔数、N:粒子数、N_A = 6.022×10²³ /mol

🔍 N_A有多大?

①6.022×10²³粒米 = 可覆盖整个地球约1 km厚

②每秒数1亿粒,需约190亿年

③将这巨数视为'1 mol'一单位处理

④化学反应比即个数比 = 摩尔比

摩尔质量 — 与原子量的关系

元素选择 (H, C, O, Fe)1

摩尔与质量

n = mM

m:质量[g]、M:摩尔质量[g/mol]

摩尔与气体体积

V = n × 22.4 L (0°C, 1 atm)

标准状态下1 mol气体体积 = 22.4 L

💡 摩尔质量的核心规则

①原子量12的碳 → 1 mol = 12 g

②原子量16的氧 → 1 mol = 16 g

③规则:'原子量加g即为1 mol质量'

④水(H₂O)分子量 = 1×2 + 16 = 18 → 1 mol = 18 g

摩尔的三种联系

粒子数 → 摩尔

n = NN_A

N_A = 6.022×10²³

质量 → 摩尔

n = mM

M = 摩尔质量 [g/mol]

气体体积 → 摩尔 (STP)

n = V22.4

V:标准状态体积 [L]

动手算一算

例题 1

水(H₂O) 36 g 是多少 mol?(原子量 H=1, O=16)

先求水的摩尔质量。

M(H₂O) = 2×1 + 16 = 18 g/mol

用质量除以摩尔质量。

n = 36 g ÷ 18 g/mol = 2 mol

▸ 2 mol

摩尔质量的数值与分子量相同，仅单位为 g/mol。

例题 2

在标准状态(0°C, 1 atm)下，求氧气(O₂) 2 mol 的体积与分子数。

标准状态下气体 1 mol 的体积为 22.4 L。

V = 2 × 22.4 = 44.8 L

分子数为摩尔数乘以 N_A。

N = 2 × 6.02×10²³ = 1.204×10²⁴个

▸ 体积 44.8 L, 分子数 1.204×10²⁴个

一个摩尔值即可同时求出体积与粒子数。

总结

2023 评价院模考化学Ⅰ类题改编

标准状态下二氧化碳(CO₂) 8.8 g 的体积为?(C=12, O=16)

①2.24 L

②4.48 L

③11.2 L

④22.4 L

⑤44.8 L

▸ ② 4.48 L

M(CO₂)=12 + 2×16 = 44 g/mol，故 n = 8.8 ÷ 44 = 0.2 mol。

标准状态下体积为摩尔数乘以 22.4 L。

V = 0.2 × 22.4 = 4.48 L

🎯 考试重点

①三种摩尔换算:粒子数(÷N_A)、质量(÷M)、气体体积(÷22.4)

②N_A = 6.022×10²³ — 必背

③原子量·分子量 = 摩尔质量数字(单位为g/mol)

④STP(0°C, 1 atm)下1 mol气体 = 22.4 L

⑤高考几乎每年都考 — 三角关系务必掌握!