高中化学详讲【1】-化学计量数
本人初中和高中的专栏讲会同步更新，试题也是配套更新的。谢谢大家支持。在初中阶段我们知道，化学反应遵守质量守恒定律和能量守恒定律，初中阶段我们运用解简单的方程和化学方程式来计算反应前后的一些变化，但是如果要进行更加深入的运算反应前后的质量改变，或者混合物反应的话，就得引入化学计量数进行计算。
什么是化学计量数?
化学反应方程式中,参与反应的物质前的系数,称化学计量数，用η表示。也就是方程式的配平系数。
一、微观粒子的表达
我们生活的世界是物质世界，根据政治哲学理论，构成物质世界的基本单位是原子。而原子在化学反应中也起到了不可忽视的作用。我们在初中知道反应前后物质的质量不变，且可以通过化学方程式和一些已知条件计算出化学反应中某种反应物或生成物的质量或者浓度。但如果我们要知道参与反应的粒子数目该怎么办?但微观粒子数量巨大，我们不可能一个一个的表示出来，好在科学家给我们引入了“阿伏伽德罗常数”的概念。
二、阿伏伽德罗常数
我们用一个例题来帮助理解阿伏伽德罗常数。
【例1】在一个真空室内，用电子显微镜通配合导管通入6.02×10²³个甲烷分子。求真空室内甲烷的质量。
解:Mr(CH4)=12+1×4=16
已知N=6.02×10²³，用NA表示阿伏伽德罗常数，所以甲烷的质量为:(N/NA)Mr
带入解得16g
答:真空室内共有甲烷气体16g。
我们根据题目倒推，竟然发现阿伏伽德罗常数的取值就是6.02×10²³，如此庞大的数字，只能用科学计数法来表示，那我们可以用阿伏伽德罗常数表示一定单位的粒子数目吗?例如把6.02×10²³个甲烷分子看做一份，那么它就是一摩尔甲烷。它是国际单位制的七个单位之一，它是表示物质的量的单位，每一摩尔的任何物质(微观时间的分子，原子，原子核，电子等)含有阿伏伽德罗常量6.02×10²³个微粒。单位是摩尔，简写为mol,用n表示。
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国际单位制七大单位
在我们使用mol做单位时，应该指明它所表达的物质种类，例如3mol铝原子，3mol氧分子，3mol氧原子，3mol氯化钠离子等
我们刚刚知道1mol甲烷分子等于N/NA，所以我们可以知道n=N/NA，我们在计算甲烷的质量时用N/NA×16。从而计算出了甲烷的质量，而16是甲烷的相对分子质量，用Mr表示。所以:
m=nMr,所以可以得出n=m/Mr
那我们就可以运用这个公式，计算出一定质量的物质的量。
【例2】已知32g硫磺在氧气中完全燃烧。
求:(1)产生二氧化硫的物质的量～(2)消耗氧气的质量～(3)二氧化硫的摩尔质量
解:(1)我们知道硫在氧气中燃烧的化学方程式为S+O2=点燃=SO2
∴n(S)=32g/32=1mol，根据化学方程式可以知道，反应物之间和生成物的比为1:1:1，那么生成的二氧化硫也是1mol。
(2)由上题可知，消耗氧气的物质的量也是1mol，那么消耗氧气的质量为:m(O2)nMr=32g。
(3)聪明的观众姥爷们可能已经发现了，二氧化硫的摩尔质量就是它自己的相对分子质量，∴Mr=M=32g/mol
根据例题，我们又认识了一个新的概念:摩尔质量，也知道了摩尔质量实际上就是物质的相对分子质量，下图是一些物质的摩尔质量。所以最终我们知道
n=m/M
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22娘33娘同学也许也从例题中发现了一个新的东西，那就是化学方程式的配平系数之比=摩尔之比，那如果我们知道反应前后的各个物质的物质的量，那也可以根据质量守恒定律推导出化学方程式。
三、气体摩尔体积
我们认识了摩尔质量的概念，知道它表示1mol的物质的质量。那我们能不能知道知道单位物质的量的气体所占的体积呢?这当然是可以的。气体摩尔体积的单位是升每摩尔，计算中写为L/mol。在物理学家和化学家的长期研究和实验中发现，在同温同压下，任何气体的摩尔体积竟然都是一样的！例如，标准大气压下(1.01×10^5Pa，25℃)时，1mol任何理想气体所占的体积都约为24.5L,但在高中化学中，一般使用标准状况时的摩尔体积。
标准状况(0℃，101kPa)下，1mol任何理想气体所占的体积都约为22.4L。例如在标准状况下，1mol的二氧化碳的摩尔体积约为22.4L,3mol的氧气的摩尔体积约为67.2L。在计算中，气体的计算和之前的计算方式差不多，只是变换了形式而已
n=V/Vm
n是物质的量，V是气体的体积，Vm是气体摩尔体积。
【例3】标准状况下，3mol的氢气与氯气完全反应，生成氯化氢气体。
求:(1)生成的氯化氢气体的物质的量～(2)反应后氯化氢气体的体积～(3)共消耗氯气多少升?
解:(1)H2+Cl2==2HCl，配平系数比1:1:2，故生成氯化氢6mol
(2)V(HCl)=nVm=6mol×22.4L/mol=134.4L
(3)V(Cl2)=nVm=3mol×22.4L/mol=67.2L
答:反应生成氯化氢6mol，反应后氯化氢的体积为134.4L，反应共消耗氯气67.2L。
四、物质的量--“四化”
(1)专有化:物质的量是一个专有名词，在表述时不可增加或者减少，不能说成“物质量”或“物质的数量”，更不能说成“物质的质量”等
(2)微观化:物质的量的单位是摩尔(mol),只用于表示特定分子，原子，离子，质子，中子，电子等微观粒子的特定组合的集合体的多少，不适合表示宏观物质的数量，1mol细菌，1mol金元素，1mol苹果，1mol22娘，1mol33娘，1mol御坂妹妹都是错误说法。
(3)具体化:在使用物质的量表示物质时，必须具体的指明粒子的种类，如1mol F2表示1摩尔氟分子，1mol F表示1mol氟原子，1mol F-表示1摩尔氟分子。而1mol氟的表述是错误的，因为氟是元素名称，是表示宏观物质的，不是微观粒子的名称。
(4)集体话:微粒个数的数值只能是正整数，而物质的量是表示很多个微观粒子的集合体，其数值可以是整数，也可以是小数。例如5mol NH3 , 0.22mol NH3。
物质的量，摩尔，阿伏伽德罗常数的概念
概念:物质的量
物质的量的含义:衡量一定数目微观粒子集合体多少的物理量，符号n
物质的量的要点:㈠.“物质的量”表示的是微观粒子的集合体多少，不是宏观物质的数量,“物质的量”是一个整体，不可拆分。㈡是联系宏观物质和微观粒子的绳索。
概念:摩尔(mol)
摩尔的含义:①物质的量的单位符号:mol。②基准:1mol粒子集合体与0.012kg¹²C所含的碳原子数相同
摩尔的要点:①因其所表示的数量巨大，只能用来描述具体的微观粒子，不能表示宏观物质。②用“mol”衡量微观粒子时，必须用化学式指明粒子的种类，如1mol H2O,1mol e,0.05mol SO4²-。
概念:阿伏伽德罗常数
阿伏伽德罗常数的含义:1mol微观粒子的粒子数，符号NA(打字问题，A写在角标位尽量写小)。
阿伏伽德罗常数要点:①NA的单位:mol－¹②NA是一个实验值，通常用6.02×10²³mol-¹表示。
【例4】下列说法正确的是()
A.物质的量表示物质所含粒子的多少
B.摩尔表示的是物质的量的数量单位
C.1mol 氢中含有2mol 氢原子和2mol 电子
D.已知NA表示阿伏伽德罗常数的值，那么1mol H2O的质量等于NA个H2O分子质量的总和
分析:A选项前半部分正确，但后半部分错误，物质的量不是表示物质所含“粒子”的多少，而是表示物质所含“一定数目粒子的集合体”的多少。B选项，摩尔是物质的量的单位，不是数量单位，错误。C项，1mol氢没有指出具体的微粒是什么，错误。D选项，1mol H2O中含NA个水分子，1molH2O的质量就等于NA个水分子质量的总和，故D正确
选D
五、摩尔质量--“三性”和计算方法
等同性:摩尔质量的单位为g·mol-¹时，只是在数值上与相对分子质量或相对原子质量相等，其含义和单位是不同的。
确定性:对于指定物质来说，其摩尔质量的值是一个确定值，不随物质的物质的量的改变而改变，不能认为M∝m，M∝(1/m)
近似性:由于电子的质量非常非常微小，所以粒子的摩尔质量以 g·mol-¹为单位时，其数值近似等于该粒子的相对分子质量或相对原子质量。
摩尔质量的计算方法
已知n=m/M，∴M=m/n
Mr=m(某原子)/(1/12)m(¹²C)∴M=Mr g·mol-¹
M=m(粒子)NA
五、气体摩尔体积详细讲解
之前我们简单讲解了气体摩尔体积的基本概念。对于气体摩尔体积，只适用于气态物质，可以是单一气体，也可以是混合气体(不发生化学反应)
那气体的体积与温度有没有关系呢?答案当然是肯定的，我们从小学就知道“热胀冷缩”这个道理，温度越高，一定量气体的体积就越大，温度越低，一定量气体的体积就越小。既然温度已经确定和气体的体积有关，那么压强呢?我们根据一副图来清晰的了解
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压强对气体体积的影响
从图中我们可以看出，压强越大，一定量气体的体积越小，压强越小，一定量气体的体积越大。因此，Vm=22.4L·mol-1时，气体所处的条件不一定只是标准状况。
使用22.4L/mol-¹的四要素-情况，状态，数值，定量
(1)情况:必须为标准状况。(2)状态:必须为气体(水，酒精，四氯化碳在标准状态下不是气体，不可以使用)。(3)定量:1 mol。(4)数值22.4L·mol-¹是定量的近似值。
六、阿伏伽德罗定律
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阿莫迪欧·阿伏伽德罗
(介绍):阿莫迪欧·阿伏伽德罗（Amedeo Avogadro，1776年8月9日—1856年7月9日），意大利物理学家、化学家。他的父亲对他有很高的期望。阿伏伽德罗勉强的读完中学，进入都灵大学读法律系，成绩突飞猛进。1811年发表了阿伏伽德罗假说，阿伏伽德罗定律。阿伏伽德罗30岁时，对研究物理产生兴趣。后来他到乡下的一所职业学校教书，1815年1月与马西亚结婚。1832年，出版了四大册理论物理学。为了纪念他，NA称为阿伏伽德罗常量。
㈠阿伏伽德罗定律
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。这就是阿伏伽德罗定律
(表达)已知有两份气体，T(温度)，p(压强)，V(体积)相同，则N1=N2(或n1=n2)
则T,p,V相同时，n相同。T,p,V相同时，V相同，T,V,n相同时，p相同
我们通过上述可以知道
V1/V2=n1/n2
p1/p2=n1/n2
p1/p2=V2/V1
∵m=ρV∴n=ρV/M
则ρV=nM
∴ρ1/ρ2=M1/M2
把以上推论用文字叙述，则有4条
同温同压下，气体的体积之比等于物质的量之比。
同温同体积时，气体的压强之比等于物质的量之比。
同温同物质的量时，气体的压强与体积成反比。
同温同压下，气体的密度之比等于摩尔质量之比。
物质的量在化学实验中的应用因为内容太多，且涉及到大量计算，所以我们暂时留到下次更新再来详细讲解，谢各位观众姥爷们的支持，这次就到这里啦，希望能帮助到大家，谢谢你们。
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