物质的分类与物质的量

本节导读

从这一节开始进入化学部分。物质的量是化学计算的“桥梁”：把看得见的质量、体积，和看不见的粒子个数联系在一起。这一节是整个化学部分最重要的基础，后面的离子反应、反应速率、化学计算都会用到。

在试卷上，选择题常考阿伏加德罗常数的判断、气体摩尔体积的使用条件、物质的量浓度的换算；填空题和计算题常考配制溶液、稀释、由质量或体积求物质的量。学完这一节，你应该能熟练使用 $n$n、$N$N、$m$m、$V$V、$c$c 之间的换算关系。化学计算的相对原子质量统一取下表数值：

元素	H	C	N	O	Na	Mg
相对原子质量	1	12	14	16	23	24
元素	Al	S	Cl	K	Ca	Fe
相对原子质量	27	32	35.5	39	40	56

物质的分类

物质先分成纯净物和混合物，纯净物再分成单质和化合物；化合物按组成和性质分成氧化物、酸、碱、盐等。分散系是把一种（或多种）物质分散在另一种物质中所得到的体系，按分散质粒子直径的大小分为三类：

分散系	分散质粒子直径	特点
溶液	小于 $1\,\mathrm{nm}$1nm	均一、稳定，能透过滤纸和半透膜
胶体	$1\sim100\,\mathrm{nm}$1∼100nm	较稳定，能透过滤纸，不能透过半透膜，有丁达尔效应
浊液	大于 $100\,\mathrm{nm}$100nm	不均一、不稳定，不能透过滤纸

丁达尔效应是区分胶体和溶液最简便的方法：让一束光通过胶体，可以看到一条光亮的“通路”。氢氧化铁胶体是把饱和氯化铁溶液滴入沸水中制得的。胶体粒子带电，胶体本身呈电中性。

物质的量及其相关的量

物质的量与摩尔质量

物质的量 $n$n 表示含有一定数目粒子的集合体，单位摩尔（$\mathrm{mol}$mol）。$1\,\mathrm{mol}$1mol 任何粒子的数目都等于阿伏加德罗常数 $N_A\approx6.02\times10^{23}\,\mathrm{mol^{-1}}$NA​≈6.02×1023mol−1：

$$n=\dfrac{N}{N_A}$$n=NA​N​

单位物质的量的物质所具有的质量叫摩尔质量 $M$M，单位 $\mathrm{g/mol}$g/mol，数值上等于该物质的相对原子质量或相对分子质量：

$$n=\dfrac{m}{M}$$n=Mm​

例如水的摩尔质量是 $18\,\mathrm{g/mol}$18g/mol，$\mathrm{CO_2}$CO2​ 是 $44\,\mathrm{g/mol}$44g/mol，$\mathrm{H_2SO_4}$H2​SO4​ 是 $98\,\mathrm{g/mol}$98g/mol。使用物质的量时要指明粒子的种类，如“$1\,\mathrm{mol\ O_2}$1mol O2​”，不能只说“$1\,\mathrm{mol}$1mol 氧”。

气体摩尔体积

在标准状况（$0\,^\circ\mathrm{C}$0∘C、$101\,\mathrm{kPa}$101kPa）下，$1\,\mathrm{mol}$1mol 任何气体的体积都约是 $22.4\,\mathrm{L}$22.4L，这个体积叫气体摩尔体积 $V_m=22.4\,\mathrm{L/mol}$Vm​=22.4L/mol：

$$n=\dfrac{V}{V_m}$$n=Vm​V​

使用时必须同时满足两个条件：标准状况，物质是气体。阿伏加德罗定律：同温同压下，相同体积的任何气体含有相同数目的分子。由此得出：同温同压下，气体的体积比等于物质的量之比；密度比等于摩尔质量之比。

物质的量浓度

单位体积溶液里所含溶质的物质的量，叫物质的量浓度，单位 $\mathrm{mol/L}$mol/L，其中 $V$V 是溶液的体积，不是溶剂的体积：

$$c=\dfrac{n}{V}$$c=Vn​

溶液稀释前后，溶质的物质的量不变：$c_1V_1=c_2V_2$c1​V1​=c2​V2​。配制一定物质的量浓度的溶液，要用到容量瓶，步骤是计算、称量（或量取）、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀。

易错提醒

• ❌ 标准状况下，$22.4\,\mathrm{L}$22.4L 水含有 $N_A$NA​ 个水分子。
  ✅ 标准状况下水是液体，不能用 $22.4\,\mathrm{L/mol}$22.4L/mol 计算。
  常见的标准状况下不是气体的有水、四氯化碳、三氧化硫。