【高中化学】物质的量

“物质的量”是高中阶段遇到的一个新的物理量，因为以往不曾学习过，导致很多同学初次遇到时感到非常难以理解，这是很正常的现象。高中化学中对物质的量的要求，应用多过理解，所以不必在其定义上深究，关键在于体会物质的量在具体问题中如何应用。

 

1、  定义：一定数目粒子的集合体

2、  符号：n

欲表示物质的量时，用“n+(物质或微粒化学式)”来表示，如 n(H2O)或 n(CO2)

3、  单位：摩尔，mol

 

看完上面的有关物质的量的基本信息，肯定还有很多同学对其定义感到不解，无法从定义出发理解物质的量到底是个什么东西。接下来我用三个问题帮助同学们体会物质的量有何含义，以及如何使用。

 

Q1：物质的量是什么？当我们在讨论物质的量时。我们在说些什么？

A1：物质的量是国际单位制(SI)的七个基本物理量之一。

这些物理量都有一个“描述对象”以及“描述属性”，例如：

质量，描述对象是一个具体的物体，描述的属性是“有多重”，表述为“……克（g）”；长度的对象也是具体的物体，属性则是“有多长”，表述为“……米（m）”。物质的量也是一样，要理解物质的量，就要知道它描述的对象以及它描述的是这个对象哪方面的属性。

“物质的量”的描述对象是微观粒子，包括原子、分子、离子等等，描述的属性则是“有多少”。没错，你可以理解为，物质的量本质上是在描述微观粒子的数目。这一点从物质的量的英文表述——amount of substance——也可以看出来。

Q2：为什么不干脆用“个”来表示？1mol又有多少个？

A2：1瓶500mL的水中，包含的水分子的个数有1.67×10^25个，这已经达到了“千万亿亿”的数量级了，数目太过庞大了，而且用科学计数法来表示，一来书写麻烦，二来在小数点的处理上，不同的精确度可能会产生不同的误差（比如上面这个数字，精确到小数点后一位，就变成了1.7×10^25，如果还有后续的运算，误差将更大）。所以用个数来对微粒计数并不现实。

因此我们希望的是，将大数化小。先来看生活中的一个例子。

我们有时会用“一打（dozen）”来表示某物体有12个，比如“一打鸡蛋”，就是指12个鸡蛋。其中蕴含着这样的一个思路：我们将物体按每12个分成一份，这一份就称为“一打”。类似地，我们将大量微粒，按照每若干个分成一份，每一份称为1mol，只要这若干个中的数字足够大，分出来的份数就足够小，也就方便我们使用了。

这里的若干，对应的数字是6.02×10^23。也就是说。1mol水分子就是指6.02×10^23个水分子。0.5mol就是这个数目的一半，3.01×10^23个，依此类推。

同时，物质的量的描述对象是微观粒子，无论描述的是哪种微粒，这个数目的标准是不会变的。也就是说，1mol水分子和1mol氢离子抑或是1mol碳原子，它们的微粒数目都是相同的，均为6.02×10^23个。

 

Q3：为什么要引入物质的量？有何意义？

A3：先来看一个化学反应和一个问题。

当生成16g氧气时，消耗了多少H2O2？利用初中学过的知识，很容易设未知数求解。

解得x=34g。但是利用质量完成这样的运算，还需要进行相对分子质量的运算，不免有些麻烦。那么如果我问：当生成1分子O2时，消耗H2O2的分子数是多少？我想只要是学过初中化学的同学都能立刻回答出来，应该是2分子H2O2。因为方程式中的计量数反应出来，每2分子H2O2，对应1分子O2，二者是2:1的关系。

结合物质的量，当生成6.02×10^23个O2分子（也就是1mol O2）时，就会消耗2×6.02×10^23个H2O2分子（即2mol H2O2）。相比于质量，物质的量的优势是显而易见的，物质的量和化学方程式当中的计量数配和得很好。我们可以直观地根据计量数得出各物质之间物质的量的关系。

上面所有有关物质的量的内容，其实可以用一句话来概括：“6.02×10^23个微粒，其物质的量是1mol”。随着使用频率和次数的提高，大家都会慢慢理解物质的量到底是个什么东西，可能你还是不会用文字去描述它的定义，但是我想，你一定知道如何使用它。

 

几个可能遇到的问题：

i．“1mol氢”这样的说法是否正确？

使用物质的量时，一定要指明对象具体是哪种微观粒子，单一个汉字“氢”并不指示任何微粒，所以“1mol氢”这样的说法是错误的。相对应的，英文字母“H”则可以表示氢原子，所以一般认为“1mol H”这样的说法是可行的，表示1mol氢原子。

ii．“1mol乒乓球”可以么？

说实话，实在要说1mol乒乓球，也不过是表达了6.02×10^23个乒乓球的含义，不过由于这个数量过于庞大，用于描述宏观物质并无意义，所以一般认为“1mol乒乓球”这样的说法是错误的。