一、物質(zhì)的量濃度的本質(zhì)含義
物質(zhì)的量濃度是一種常用的溶液濃度表示方法,其本質(zhì)是定量描述單位體積溶液中所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量的物理量,核心作用是搭建微觀溶質(zhì)粒子(分子、原子、離子等)與宏觀溶液體積之間的聯(lián)系,方便通過溶液體積快速計算溶質(zhì)的物質(zhì)的量,是化學中連接微觀粒子數(shù)與宏觀質(zhì)量、體積的重要橋梁之一。
其數(shù)學表達式為:c(B) = n(B)/V,其中:
c(B) 代表溶質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度,常用單位為mol/L,SI單位為 mol/m^-3,日常化學實驗和計算中多使用mol/L;
n(B)代表溶質(zhì)B的物質(zhì)的量,單位為摩爾(mol),描述的是溶質(zhì)微觀粒子的集合體數(shù)量,而非溶質(zhì)的質(zhì)量;
V代表溶液的體積,單位需與物質(zhì)的量濃度單位匹配(常用單位為升,L),若題目給出體積單位為毫升(mL),需換算為升后再代入計算。
若未特別指明溶劑,默認溶劑為水,即描述的是水溶液中溶質(zhì)的濃度情況。
二、物質(zhì)的量濃度的要點
(一)公式核心要素界定
1. 溶液體積≠溶劑體積:這是最易混淆的要點,公式中的V必須是溶質(zhì)溶解后形成的整個溶液的體積,而非溶解前溶劑的體積。例如,將10g NaCl溶于90g水中,不能直接認為溶液體積為0.09L(水的體積),需通過溶液密度計算實際溶液體積V,否則會導致濃度計算偏差;
2. 溶質(zhì)的量的計量標準:溶質(zhì)的量必須用“物質(zhì)的量(mol)”表示,不能用質(zhì)量(g、kg)直接替代。例如,配制1mol/L的NaCl溶液時,需根據(jù)NaCl的摩爾質(zhì)量(58.5g/mol)計算,稱取58.5g NaCl溶解后定容至1L,而非直接稱取1mol NaCl(無法直接稱量微觀粒子集合體)。
(二)溶質(zhì)的判定規(guī)則
溶質(zhì)可以是單質(zhì)、化合物,也可以是離子、分子或其他特定粒子組合(如c(NaCl)、c(H^+)),需結(jié)合溶質(zhì)性質(zhì)和溶解后狀態(tài)判斷,常見特殊情況如下:
非電解質(zhì)(如乙醇、蔗糖):溶于水后以分子形式存在,溶質(zhì)微粒濃度與物質(zhì)的量濃度一致(如1mol/L乙醇溶液中,乙醇分子濃度為1mol/L);
強電解質(zhì)(如強酸、強堿、可溶性鹽):溶于水后完全電離,需根據(jù)電離方程式確定離子濃度(如1mol/L NaCl溶液中,c(Na^+)=1mol/L、c(Cl^-)=1mol/L);
特殊溶解體系:NH3溶于水后,溶質(zhì)習慣上視為NH3(而非NH3.H2O);SO3溶于水后,溶質(zhì)為反應生成的H2SO4;結(jié)晶水合物(如CuSO4.5H2O)溶于水后,溶質(zhì)為CuSO4(結(jié)晶水成為溶劑的一部分)。
(三)溶液的均一性相關(guān)要點
物質(zhì)的量濃度描述的是均一、穩(wěn)定溶液的濃度,具有“均一性”特征:從一定物質(zhì)的量濃度的溶液中取出任意體積的溶液,其物質(zhì)的量濃度保持不變,但所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量(或質(zhì)量)會隨取出體積的變化而變化(體積越大,溶質(zhì)的物質(zhì)的量越多)。例如,從1L 0.5mol/L的NaOH溶液中取出10mL,取出溶液的濃度仍為0.5mol/L,但其中NaOH的物質(zhì)的量僅為原溶液的1/100。
(四)核心計算與換算規(guī)律
?稀釋定律:溶液稀釋前后,溶質(zhì)的物質(zhì)的量保持不變,核心公式為c1V1 = c2V2(c1、V1為濃溶液的濃度和體積,c2、V2為稀溶液的濃度和體積),適用于所有溶液稀釋計算,計算時需注意體積單位統(tǒng)一(均換算為L或mL)