把质量、物质的量和浓度分开
质量用克这样的单位描述样品。物质的量用摩尔这个单位来计数粒子。摩尔浓度把溶质的物质的量和溶液的最终体积联系起来。这些量彼此有关,但不能当作可以互换的已知量来代入。
对质量为 m、摩尔质量为 M 的样品,n = m/M。用给出的摩尔质量 58.5 g/mol,11.7 g 对应 11.7/58.5 = 0.200 mol。计算时带上物质和单位,这样物质的量才对应到正确的物质。
用溶液的最终体积计算摩尔浓度
当 n 以摩尔为单位、V 是以升为单位的溶液最终体积时,摩尔浓度 c = n/V。例题用 2.0 L 中的 0.50 mol,得到 0.25 mol/L。如果 0.060 mol 在 300 mL 溶液中,先把 300 mL 换成 0.300 L,再计算 0.060/0.300 = 0.20 mol/L。
除非题目说明了这个关系,否则不要用加入的溶剂的量代替溶液的最终体积。溶质的物质的量不变时,最终体积加倍,摩尔浓度减半。这个预测可以和计算一起,用来看这个数是否合理。
用系数来配平,化学式保持不变
看准备好的方程式 N₂ + H₂ → NH₃。在 NH₃ 前写上 2,使两边各有两个氮原子,再在 H₂ 前写上 3,使两边各有六个氢原子。配平后的方程式是 N₂ + 3H₂ → 2NH₃。数每种元素,核对结果。
把 NH₃ 改成 NH₂,所表示的物质就变了。配平时改系数,下标保持不动。系数乘的是整个化学式:按分子来数,2NH₃ 表示两个氮原子和六个氢原子。
把配平的方程式当作摩尔关系来用
对于 N₂ + 3H₂ → 2NH₃,一摩尔 N₂ 与三摩尔 H₂ 反应,对应两摩尔 NH₃。如果 0.40 mol N₂ 与过量的氢气完全反应,NH₃ 的理论物质的量是 0.40 × 2 = 0.80 mol。这是摩尔比,不是质量比。
理论计算采用题目指定的条件,包括哪一种反应物是限制反应物。实际产量可以更低。把产物的物质的量换成质量时,先用摩尔比,再用这种产物的摩尔质量。
按同一个反应找出限制反应物
假设同一个方程式可用的是 0.40 mol N₂ 和 0.90 mol H₂。氮气要完全反应需要 1.20 mol H₂,但现有的只有 0.90 mol。氢气是限制反应物。理论上它可以生成 0.90 × (2/3) = 0.60 mol NH₃。
也可以分别从每种反应物算出可能生成的产物的物质的量,再取较小的那个。直接比较起始的摩尔数是不够的,因为系数不同。这里,0.90 mol H₂ 消耗 0.30 mol N₂,在这个理想化的计算里还剩下 0.10 mol N₂。
说明这个数值答案描述的是什么
最终答案要写出物质或溶液、这个量以及单位。把 mol 和 mol/L 区分开,把克和摩尔区分开。按这项任务里对有效数字和舍入的要求来做,中间步骤保留足够的位数。
如果结果看起来不对,先检查化学式、最终体积、配平后的系数和换算路径。问 Lirno 最早不清楚的那个关系。这些例子用来支持书面作业;做实际实验时,要用你课上允许的步骤,并且有人指导。
分步从质量得到产物的物质的量
对于准备好的反应 2Mg + O₂ → 2MgO,假设 4.8 g 镁与过量的氧气完全反应。用给出的取整摩尔质量:Mg = 24 g/mol,MgO = 40 g/mol。先把镁的质量换成物质的量:4.8/24 = 0.20 mol。配平后的方程式中系数比是 2:2,所以得到 0.20 mol MgO。
把产物的物质的量换回质量:0.20 × 40 = 8.0 g MgO。产物比单独的镁更重,因为氧也有质量。用这些取整的数值,结合进去的氧是 3.2 g,并且 4.8 + 3.2 = 8.0 g。这项任务给出的原子质量如果不同,就用它给出的;不要算到一半把取整的值和更精确的值混用。



