如何計算摩爾質量
原子是非常小的化學微粒,我們無法用原子的質量來有意義地計算或衡量化學物質的量。為了更好地描述物質質量,科學家把一定數量的原子(或微粒)的集合體作為一個單位,這個單位就是“摩爾”。1摩爾的定義是12克C12元素中碳原子的數量,大約是6.022 x 1023個原子。這個數字就叫做阿伏伽德羅常數,或阿伏伽德羅常量。摩爾可以用來表示任何物質中的原子數量,而1摩爾某物質的質量叫作該物質的摩爾質量。
計算元素(單質)的摩爾質量
(01)理解摩爾質量這個概念。單位物質所具有的質量稱為摩爾質量(單位為g/mol)。用原子量乘以摩爾質量的換算係數,可以計算得到元素的摩爾質量。
(02)找出該元素的相對原子質量。元素的相對原子質量是該元素所有同位素的平均原子質量。你可以在元素週期表上找到這個信息。具體方法是在元素週期表中找到這個元素,然後找到元素符號下方的數字。這個數字可能不是整數,可能會以分數形式表示。比如,氫的相對原子質量是1.007,碳的相對原子質量是12.0107,氧的相對原子質量是15.9994,氯的相對原子質量是35.453。
(03)用相對原子質量乘以摩爾質量常數。摩爾質量常數是1g/mol(或0.001Kg/mol),將原子質量與摩爾質量常數相乘,可以把單位從每個原子的質量(g/個)換算成每摩爾原子的質量(g/mol)。所以,氫的摩爾質量就是1.007g/mol,碳的摩爾質量是12.0107g/mol,氧的摩爾質量是15.9994g/mol,氯的摩爾質量是35.453g/mol。計算雙原子分子的摩爾質量。一些元素只能形成雙原子或多原子分子,如果想計算分子由兩個原子組成的單質的摩爾質量,比如氫氣、氧氣和氯氣,需要用它們的相對原子質量乘以摩爾質量常數,然後再把結果乘以2。在這種情況下,該元素的單質的摩爾質量是單個原子的摩爾質量乘以分子內原子的個數,也就是説H的摩爾質量是1.007 x 2 = 2.014g/mol,O的摩爾質量是15.9994 x 2 = 31.9988g/mol,氯氣Cl的摩爾質量是35.453 x 2 = 70.096g/mol。
計算化合物的摩爾質量
(01)找到化合物的化學式。化學式是用元素符號和數字來表示物質組成的式子,可以告訴你這個化合物中各元素原子的數量(這個信息通常可以在化學書中查到)。例如,鹽酸的化學式是HCl,葡萄糖的化學式是CHO。通過化學式,你可以確定組成這個化合物各元素原子的數量。鹽酸(氯化氫HCl)分子中有一個氫原子和一個氯原子。葡萄糖CHO分子中有6個碳原子、12個氫原子和6個氧原子。
(02)找到化合物中各元素的相對原子質量。在元素週期表中,找到每個元素的相對原子質量。它位於元素符號下方。按照我們上一部分講到的方法,用相對原子質量乘以1 g/mol求出元素的摩爾質量。在鹽酸中,氫的相對原子質量是1.007,氯的相對原子質量是35.453;那麼氫的摩爾質量就是1.007g/mol,氯的摩爾質量是35.453g/mol。葡萄糖中,碳的摩爾質量是12.0107g/mol,氫的摩爾質量是1.007g/mol,氧的摩爾質量是15.9994g/mol。
(03)計算化合物中各元素的摩爾質量。用元素的原子質量乘以化合物中元素原子的數量,可以求出這個化合物中每個元素的相對含量。在氯化氫(HCl)中,每摩爾氫元素的質量是1.007克,而每摩爾氯元素的質量是35.453克。在葡萄糖(CHO)中,每種元素的摩爾質量如下:碳,12.0107 x 6 = 72.0642 g/mol;氫,1.007 x 12 = 12.084 g/mol;氧,15.9994 x 6 = 95.9964 g/mol。
(04)將化合物中每種元素的質量加起來。這樣就可以計算出整個化合物的摩爾質量。將上面幾步的計算結果加起來就可以求出化合物的摩爾質量。氯化氫(HCl)的摩爾質量是1.007 + 35.453 = 36.460 g/mol。36.46克就是一摩爾氯化氫的摩爾質量。葡萄糖的摩爾質量72.0642 + 12.084 + 95.9964 = 180.1446 g/mol。180.14克就是一摩爾葡萄糖的摩爾質量。
你需要準備
(01)化學參考書或元素週期表計算器
特別提示
儘管大多數已知的相對原子質量都可以精確到萬分之一克(小數點後四位),但在大多數實驗室工作中,摩爾質量一般精確到小數點後兩位即可。如果質量非常大還會精確到更高的位數。所以,在實驗室中,氯化氫的摩爾質量寫作36.46g/mol,葡萄糖為180.14g/mol。
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