摩尔 是什么单位?如何换算?

摩尔
我们在初中化学里,学习过原子、分子、离子等构成物质的微粒,知道单个这样的微粒是肉眼看不见的,也是难于称量的.但是,在实验室里取用的物质,不论是单质还是化合物,都是可以称量的.生产上,物质的用量当然更大,常以吨计.物质之间的反应,既是按照一定个数、肉眼看不见的原子、分子或离子来进行,而实际上又是以可称量的物质进行反应.所以,很需要把微粒跟可称量的物质联系起来.
怎样联系起来呢?就是要建立一种物质的量的基本单位,这个单位是含有同数的原子、分子、离子等等的集体.科学上,已经建立把微粒跟微粒集体联系起来的单位.那么,采取多大的集体作为物质的量的单位呢?
近年来,科学上应用12g12C(即0.012kg12C)来衡量碳原子集体.12C就是原子核里有6个质子和6个中子的碳原子.12g12C含有的碳原子数就是阿伏加德罗[1]常数.阿伏加德罗常数经过实验已测得比较精确的数值.在这里,采用6.02×1023这个非常近似的数值.
摩尔是表示物质的量的单位,每摩尔物质含有阿伏加德罗常数个微粒.摩尔简称摩,符号mol.例如：
1mol碳原子含有6.02×1023个碳原子,
1mol氢原子含有6.02×1023个氢原子,
1mol氧分子含有6.02×1023个氧分子,
1mol水分子含有6.02×1023个水分子,
1mol二氧化碳分子含有6.02×1023个二氧化碳分子,
1mol氢离子含有6.02×1023个氢离子,
1mol氢氧根离子含有6.02×1023个氢氧根离子.
阿伏加德罗常数是很大的数值,但摩尔作为物质的量的单位应用极为方便.因为1mol12C的质量是12g,即为6.02×1023个碳原子的质量.由此,我们可以推算1mol任何原子的质量.
一种元素的相对原子质量(原子量)①是以12C的质量的1/12作为标准,其它元素原子的质量跟它相比较所得的数值,如氧的原子量是16,氢的原子量是1,铁的原子量是55.85,等等.1个碳原子的质量跟1个氧原子的质量之比是12∶16.1mol碳原子跟1mol氧原子所含有的原子数相同,都是6.02×1023.1mol碳原子是12g,那么1mol氧原子就是16g.同理,1mol任何原子的质量就是以克为单位,数值上等于该种原子的原子量.由此我们可以直接推知：
氢的原子量是1,1mol氢原子的质量是1g,
铁的原子量是55.85,1mol铁原子的质量是55.85g.
我们既然可以推算1mol任何原子的质量,同样地也可以推知,1mol任何分子的质量,就是以克为单位,数值上等于该种分子的式量.
氢气的式量是2,1mol氢气分子的质量是2g,
氧气的式量是32,1mol氧气分子的质量是32g,
二氧化碳的式量是44,1mol二氧化碳分子的质量是44g,
水的式量是18,1mol水分子的质量是18g.
我们同样也可以推知1mol离子的质量.由于电子的质量过于微小,失去或得到的电子的质量可以略去不计.
1molH+的质量是1g,
1molOH-的质量是17g,
1molCl-的质量是35.5g.
对于离子化合物,我们也可以同样推知,如1molNaCl的质量是58.5g.
总之,摩尔像一座桥梁把单个的、肉眼看不见的微粒跟很大数量的微粒集体、可称量的物质之间联系起来了.
应用摩尔来衡量物质的量,在科学技术上十分方便.如从化学反应中反应物和生成物之间的原子、分子等微粒的比值,可以直接知道它们之间物质的量之比,
C＋O2＝CO2
1mol 1mol 1mol
二、关于摩尔质量的计算
1mol物质的质量通常也叫做该物质的摩尔质量,摩尔质量的单位是“克/摩”,符号g/mol.物质的质量、摩尔质量和物质的量之间的关系可以用下式表示：
[例题1] 90g水相当于多少摩水?
[解] 水的式量是18,水的摩尔质量是18g/mol.
答：90g水相当于5mol水.
[例题2] 2.5mol铜原子的质量是多少克?
[解] 铜的原子量是63.5,铜的摩尔质量是63.5g/mol.
2．5mol铜的质量=63.5g/mol×2.5mol=158.8g
答：2.5mol铜原子的质量等于158.8g.
[例题3] 4.9g硫酸里含有多少个硫酸分子?
[解] 硫酸的式量是98,硫酸的摩尔质量是98g/mol.
4.9g硫酸的分子数=6.02×1023/mol×0.05mol
=3.01×1022
答：4.9g硫酸里含有3.01×1022个硫酸分子.