浅谈《物质的量》学习中的常见问题

《物质的量》是高中化学的重点、难点,有关物质的量的计算贯穿于高中化学的始终,处于化学计算的核心地位。

《物质的量》是高中化学的重点、难点,有关物质的量的计算贯穿于高中化学的始终,处于化学计算的核心地位。但由于受到有关概念本身和学生接受能力的双重因素的影响,在实际学习中常出现的这样或那样的问题。

常见问题之一:在运用有关概念时,容易出现宏观化

物质的量是专门用来表示微观粒子的物理量,"mol"是它的基本单位,它表示的对象只能是分子、原子、离子、电子、质子、中子及其它们特定的集合体或组合。但实际学习中常出现以下三种宏观化描述性错误:⑴用物质的量描述并不存在具体形态的宏观概念,如,1 mol电荷,1 mol元素,1 mol化合价等;⑵用物质的量描述宏观物质,如,1 mol稻谷,1 mol烧杯等;⑶用物质的量描述表示微观粒子归属的宏观名称,如,1 mol硫酸,1 mol水等。
科学准确表示物质的物质的量的方法,是将微观粒子(包括它们特定的组合)的符号或化学式写在物质的量的后面,如,1 molCO2,1 molNaCl等。

常见问题之二:在学习"摩尔基准"时,容易出现绝对化

要确定一定数目、质量或体积物质的物质的量多少,则要通过"摩尔基准"来完成。阿佛伽德罗常数是已知粒子数目求算物质的量的"基准",摩尔质量是已知物质质量计算物质的量的"基准",摩尔体积是已知气体体积计算物质的量的"基准"。但在实际学习与运用这些"基准"时往往会出现以下绝对化的错误:

⑴阿佛伽德罗常数是一个不变的常数,它的数值就是6.02×1023。阿佛伽德罗常数是与相对原子质量计算标准相关的规定量,它可以表示为200598181454666.gif ,已经碳-12原子的十二分之一 为1.6606×10-24 g,它的倒数则是6.02×1023,这就是6.02×1023的由来。因此,阿佛伽德罗常数是可变的,如果计算相对原子质量的标准发生变化,阿佛伽德罗常数就需要重新规定,同时也不难看到,6.02×1023是它的一个非常不准确的约数,与阿佛伽德罗常数根本不存在等同关系。

⑵气体摩尔体积常数是22.4 L·mol-1, 22.4 L·mol-1对应的状况是标准状况。在标准状况下,阿佛伽德罗常数个气体分子可以排列为一个边长为0.282 m的立方体,也即体积为22.4 L,这也是一个约数,不是一个绝对的准确数,由于不同状况下气体分子间平均距离是不同的,阿佛伽德罗常数个气体分子所占有的体积也是不同的,因此,气体摩尔体积常数应该有无数个,中学化学只要求掌握其中的一个,也即"22.4 L·mol-1"。气体摩尔体积常数通常可表示为 RT/P (R为一恒量,P、T表示压强与温度),当P=1.01×105 Pa,T=273.15 K时,此常数为22.4 L·mol-1,显然,当T/P 之比满足一定值时,此常数都为22.4 L·mol-1,因此,22.4 L·mol-1对应的状况也应有无数个。

常见问题之三:在处理有关问题时,容易出现简单化

物质的量的最重要价值在于运用,即进行实际计算,在实际运用中就会遇到一些问题,能否准确、快捷、恰当地处理有关问题,运用有关概念公式或计算关系进行计算,是学习物质的量的关键。在处理物质的量的有关问题中,往往容易出现以下简单化情况:

⑴把物质的量浓度简单理解为一个不变的量。实际上物质的量浓度是与温度有关的量,只有定"温"才能定"浓",我们平常所说的浓度实际上是约定的常温下浓度。

⑵简单地把58.5 gNaCl溶于1 L水中所形成的溶液当作1 mol·L-1 NaCl溶液。从有关定义可以看出,物质的量浓度是指1L溶液中所含溶质的物质的量。

⑶在运用溶液密度计算用于物质的量计算的溶液体积时,简单运用公式"溶液体积 =2005122820237471.gif"。我们知道,溶液密度的单位通常为g· mL-1,直接运用公式"溶液体积=20051228202330306.gif "求算出来的溶液体积单位为"mL",不符合物质的量浓度概念公式中的单位要求。因此,已知溶液质量求溶液体积时,应用公式"溶液体积(L)=200598181454666.gif ",如,物质量的浓度= 20051228202133171.gif(mol·L-1)。

⑷在计算物质的体积时,简单地运用气体摩尔体积常数,忽视物质的存在状态。如,"在标准状况下,40 gSO3所占的体积约为11.2 L"就是忽视了SO3在标准状况下为固体的事实。

⑸已知标准状况下的气体的质量和体积求摩尔质量时,简单地分两步进行计算,反而导致计算过程的复杂化。其实,已知标准状况下的气体质量与体积时,直接运用公式"摩尔质量(g·mol-1)=气体密度(g·L-1)·22.4 L·mol-1=2005122820227825.gif ·22.4 L·mol-1。

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