物质的量在化学计算中的重要地位

在相当多的化学计算中，都可以通过“物质的量”进行运算，“物质的量”的引入，给许多化学运算带来了方便。

“物质的量”在化学计算中的运用，例示如下： 1.换算和比较

除了以物质的量为中心的各种换算外，还有有关溶液各种浓度的换算，以及微粒数目、质量的多少比较，气体体积、压强的大小等的比较。有的情况则是在进行换算之后再进行各种比较。

例 1.将 98％的浓硫酸（ρ＝1.84/厘米 3），配制成 1:5 的稀硫酸（ρ

＝1.225 克/厘米 3）求此稀硫酸的质量百分比浓度和物质的量浓度。

解：设：取 1 毫升 98％浓硫酸和 5 毫升水，即可配成 1:5 的稀硫酸。则：其质量百分比浓度为：

1× 1.84 × 98%

1 × 1.84 + 5 × 1 ×100％＝26.36％

又设：取 1 升此稀硫酸，其物质的量浓度为：

(100 × 1.225 × 26.36%)

1 ＝3.295（摩尔 / 升）

例 2 分别由下列四组物质制取气体：

①MnO2 和浓盐酸；②CA(OH)2 和(NH4)2SO4；③NAC1 和浓 H2SO4；④FeS 和H2SO4（稀）。所产生的气体在同温同压下的密度，由小到大的排列顺序为什么？

解：由题意分析可知：①C12、②NH3、③HC1、④H2S

∵同温、同压下 ρA/ρB＝MA/MB

又∵上述气体的摩尔质量由小到大的顺序是：②④③①。

∴密度由小到大的顺序是②④③①。2、求原子量、分子量

在运算中，只要求出物质的摩尔质量，即可求出相应的原子量或分子量。例 3 有 A、B、C 三种一元碱，它们的分子量之比为 3:5:7。若把 7 摩尔

A，5 摩尔 B 和 3 摩尔 C 混合均匀，取混和碱 5.36 克，恰好能中和含 0.15 摩尔氯化氢的盐酸。试计算 A、Ｂ、C 三种碱的分子量各是多少？

解：因一元碱与盐酸中的氯化氢刚好中和，它们的物质的量相同，所以

5.36 克混和一元碱的总物质的量是 0.15 摩尔。设：A、B、C 的摩尔质量分别为 3X、5X、7X。

根据题意有：

解得：X＝8

7 × 3x + 5 × 5x + 3 × 7x

7 + 5 + 3

= 5.36

0.15

∴ MA＝ 3 × 8＝ 24 克/摩尔、MB＝ 5 × 8＝ 40 克/摩尔MC＝7×8＝56 克/摩尔

即：A、Ｂ、C 三种一元碱的分子量分别是 24、40、56。3、求化合物的分子式

化合物的分子是同一定数目的原子构成的。只要求出构成分子的各原子的物质的量或物质的量之比，就可以求出分子式。

例 4 有 X 和 Y 两种元素，能形成两种化合物 C1 和 C2，每种化合物的质量百分组成如下：

	x	y
C1	75%	25%
C2	80%	20%

若知道 C1 的分子式为 XY4，求 C2 的分子式。解：根据 C1:MX:MY＝3:1（质量比） nx:ny＝1:4（原子个数比物质的量比）

可知： M :M ＝ 3: 1 （原子量之比）

x y 1 4

即：Mx＝12My 在 C2 中：

nx : ny ＝

12M

Y: 1 Y = 1:3＝1:3（物质的量比原子个数比） M

∴C2 的分子式为 XY3。

例 5 将 0.435 克某种铁的氧化物加热，同时通入足量的 CO 使之还原。将生成 CO2，通入足量的澄清的石灰水中，得到 0.75 克沉淀。求该铁氧化物的分子式。

解：铁氧化物中的氧被 CO 全部夺去，而且 1MO1CO 可夺得 1MO1 氧原子转化为 1MO1CO2。1MO1CO2 通入石灰水可得 1MO1CaCO3。

设：铁的氧化物中含氧 X 克。根据题意有： O——CO——CO2——CaCO3

16 =

100

0.75

解得： X＝12（克）

则铁氧化物中含铁为： 0.435—0.12＝0.135（克）

∴nF e:no ＝

0.135: 56

0.12

= 3 : 4

则铁氧化物的分子式为：Fe3O4。

例 6 在一定条件下，取 50 毫升气态有机物 A 并充入 200 毫升氧气（同温、同压）点燃，恰好完全反应后生成等体积的二氧化碳和水蒸气。在相同条件下测得反应后混和气体的密度比反应前减了 1/6。求 A 的分子式。

解：由题意分析可知 nco2：nH2O＝1：1

∴nc：nH＝1：2、且 VA：Vo2＝ 1：4 设：A 的分子式为 CxHyOz，

则：CxHyOz＋4O2 ^点^燃→ XCO2 ＋XH 2 O

∵反应前后氧原子数相同，∴3X＝8＋Z⋯⋯① 又∴ρ前：ρ后＝n 后：n 前

设：ρ前＝ 1、 ∴ρ后＝ 1－1/6＝5/6。

∴ 5 / 6

解得：X＝3

将 X＝3 代入①式中解得：Y＝1

∴A 的分子式为：C3H6O 4、有关混和气体的计算

混和气体中的各种组分均处于同条件下。运用有关关系式可以计算出混

和气体中各组分的体积或百分含量，也可计算出气体的压强。

例 7 有一无色气体可能由 CO2，CO 和 O2 组成。取 30 毫升该混和气体，使其缓缓通过 NA2O2 充分反应后气体体积变为 25 毫升；同电火花引燃剩余的气体，反应完全后恢复到原来的温度和压强时，气体体积变为 20 毫升。通过计算说明原混和气体由哪些成分组成？各成分的体积是多少？

解：在同温同压下，气体的体积与物质的量成正比。设：X 毫升 CO2 与 NA2O2 充分反应，放出 Y 毫升 O2。2NAO2＋2CO2＝2NA2O3＋O2 气体体积减小

2 1 2－1＝1

X Y 30－25＝5

剩余 CO 和 O2 点燃。设 Z 毫升 CO 跟 M 毫升 O2 反应， 2CO＋O2＝2CO2 气体体积减小

2 1 （2＋1）－2＝1

Z M 25－20＝5

2 1 1

即： Z ＝ m ＝ 5 解得Z＝10毫升

M＝5 毫升

讨论：①若 CO 有剩余，则含 CO210 毫升，CO20 毫升。无 O2。

②若 O2 剩余，则含 CO210 毫升、CO10 毫升、O210 毫升。

例 8 在 20℃、1.01× 105PA 条件下，等体积的 4 个容器中分别装有O2、NO、NH3、HC1 气体。当把它们连通起来，各种气体充分混和后，在温度和总体积不变的情况下，容器内的压强为多少？

解：设四种气体均为 X MOl。则 2NO＋O2＝2NO2

X X/2 X

即剩余 O2 X/2 MO1，生成 NO2XMO1，共 1.5xMO1。又∵HN3＋HC1＝NH4C1（固），压强可忽略不计。

∴ p2 ＝ 1.5X ＝0.375

p1 4X

∴p1＝0.01×105PA，∴P2＝3.788×104PA

5、有关溶液的计算

包括计算溶液物质的量浓度，各种溶液浓度的换算，溶液的稀释和浓缩，溶液的 PH 值等。

例 9 现有硫酸和硫酸钠混和溶液 200 毫升，其物质的量浓度分别为 2 MO1/1 和 1MO1/1。若使混和溶液中硫酸和硫酸钠的物质的量浓度分别达到 4 MO1/1 和 0.4 MO1/1，需向混和溶液中加入 72％ρ＝1.63g/CM3 的硫酸多少毫

升后再加水配制？

解：由题意知：配制后硫酸浓度增大，硫酸钠浓度减小。应首先计算出硫酸钠溶液稀释后的体积。再根据稀释后体积计算应加入 72％的硫酸多少才能使其浓度达到 4MO1/1。

设：Na2SO4 溶液稀释后混和溶液体积为 X 则：1×200＝0.4×X 解得：X＝500（M1）设：需加入 72％的 H2SO4YM1

y × 1.63 × 72%

则4×0.5＝2×0.2＋ 98 ＝133.6( ML)

解得： Y＝133.6（M1）

以上通过例题简介了物质的量在化学计算中的应用。其实物质的量应用很广，它还可以应用于反应热，氧化—还原反应，化学平衡等计算。