物质的量与分散系:化学的第一套计量语言

物理学家数星星,化学家数原子。可原子太小了——一滴水里就挤着约 个水分子,一个一个数是数不完的。化学家想了个办法:不数个数,改论「堆」。这套论堆计量的语言,就是本章的主角——物质的量。它和物质的分类、分散系一起,构成整个高中化学的地基。

物质的分类:给几千万种物质建目录

化学已知的物质有上千万种,管理它们靠分类:

易错点:只由一种元素组成的物质不一定是单质—— 与 混在一起是混合物;酸性氧化物不一定是非金属氧化物( 是金属氧化物,却是酸性氧化物)。

分散系与胶体

把一种物质(分散质)分散到另一种物质(分散剂)中,得到分散系。按分散质粒子直径分三档:

类型 粒子直径 特征与实例
溶液 均一、透明、稳定;食盐水、碘酒
胶体 较均一、介稳; 胶体、豆浆、云雾、烟
浊液 不均一、不稳定,静置沉降或分层;泥水、油水

胶体最显著的特征是丁达尔效应:一束光穿过胶体,能看到一条明亮的光路(影院光柱、晨雾中的阳光)。它是区分胶体与溶液最简便的物理方法。

制备 胶体(教材经典实验):向沸水中滴加几滴饱和 溶液,继续煮沸至液体呈红褐色即停:

公式 (1)

三个要点:不能用 等强碱(直接得到沉淀);不能久煮(胶体聚沉); 胶体能通过滤纸(粒子小于滤纸孔径),不能通过半透膜——用半透膜分离提纯胶体叫渗析。

胶体是介稳体系:胶粒带电、同种电荷相互排斥,所以相对稳定;一旦加入电解质溶液(点豆腐——盐卤让豆浆聚沉)、加热或搅拌,稳定性即被破坏而聚沉。

物质的量:连通宏观与微观的桥

物质的量 是国际单位制七个基本物理量之一,单位是摩尔(mol)。它像「打」(12 个)一样,是专用于微观粒子的「堆」单位: 任何微粒所含的微粒数,都等于 碳-12 中所含的碳原子数——即阿伏伽德罗常数:

公式 (2)

微粒数与物质的量之间的换算:

公式 (3)

易错点:① 摩尔只用于微观粒子(分子、原子、离子、电子、质子、中子),「 苹果」是错的;② 使用时必须指明粒子种类——「 氢」含糊不清,要说 还是 ;③ 数微粒要数到「里面每一个」: 含 约 个,含氧原子 个。

摩尔质量、气体摩尔体积、浓度:三个换算器

以物质的量 为中心,四个量各由一个「换算器」连接:

摩尔质量

单位物质的量物质所具有的质量,数值上等于相对分子(原子)质量:

公式 (4)

气体摩尔体积

单位物质的量气体所占的体积。标准状况(、)下约为 :

公式 (5)

易错点:① 只适用于气体——标况下水是液体,不能用;② 只说「」而不提温度、压强没有意义;③ 标况下 与 分子数相同——同温同压下,相同体积的任何气体含有相同数目的分子(阿伏伽德罗定律)。

物质的量浓度

单位体积溶液中所含溶质的物质的量:

公式 (6)

配制 的 溶液,五步流程:

计算()→ 称量 → 溶解冷却(烧杯、玻璃棒搅拌,恢复室温)→ 转移洗涤(转入容量瓶,洗涤烧杯与玻璃棒 2~3 次,洗液一并转入)→ 定容摇匀(接近刻度线改用胶头滴管,凹液面最低处与刻度线相切)。

误差分析口诀「看 与 谁偏了」:① 定容时俯视刻度线——加水量少, 偏小, 偏大;② 转移时溅出液滴—— 偏小, 偏小;③ 容量瓶内有少量蒸馏水——不影响(定容本来就要加水);④ 溶解后未冷却就定容——热胀冷缩,冷却后液面下降, 偏小, 偏大。

一道综合小题

例:标准状况下,把 通入足量 溶液中完全吸收。求:① 的物质的量;② 至少需要 的质量;③ 反应中转移的电子数。

① ;

② 足量 时按 计算:,;

③ 与 的反应不是氧化还原反应,没有电子转移。第三问是「陷阱题」:审题比计算重要。

本章所有计算都归结为一句话:看见克、升、升每升,先除回 mol;拿到 mol,再乘出目标单位。物质的量是化学计算的通用货币。