mol/L
物质的量浓度是化学中用于描述溶液浓度的重要物理量,其定义、单位及应用如下:
一、定义
物质的量浓度表示单位体积溶液中所含溶质的物质的量,计算公式为: $$c(B) = \frac{n(B)}{V}$$
其中:
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$c(B)$ 为溶质B的物质的量浓度(单位:mol/L);
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$n(B)$ 为溶质B的物质的量(单位:mol);
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$V$ 为溶液的体积(单位:L)。
注意 :体积$V$指整个溶液的体积,而非溶剂体积。
二、单位与符号
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单位 :mol/L(或mol·dm⁻³);
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符号 :通常用$c$表示,如$c(NaCl)$表示NaCl的物质的量浓度。
三、应用与计算
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基本计算
例如,配制1 L 0.5 mol/L的NaCl溶液,需NaCl的物质的量: $$n(NaCl) = c \times V = 0.5 , \text{mol/L} \times 1 , \text{L} = 0.5 , \text{mol}$$
若NaCl摩尔质量为58.44 g/mol,则需质量: $$m(NaCl) = n \times M = 0.5 , \text{mol} \times 58.44 , \text{g/mol} = 29.22 , \text{g}$$。
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稀释与混合
若将2 L 1.0 mol/L的酸稀释至10 L,新浓度为: $$c_2 = \frac{c_1 \times V_1}{V_2} = \frac{1.0 , \text{mol/L} \times 2 , \text{L}}{10 , \text{L}} = 0.2 , \text{mol/L}$$。
四、重要说明
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单位统一 :计算时需确保体积单位为升,若使用mL需转换为升(如100 mL=0.1 L)。
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浓度与体积无关 :若从原溶液中取任意体积(如5 mL),其浓度保持不变,但溶质质量和物质的量会按比例变化。
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特殊场景 :
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溶质为气体时,需根据标准状况(25°C、101 kPa)计算物质的量;
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溶液密度未知时,需通过质量守恒计算体积(如硫酸浓度计算示例)。
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五、示例应用
计算37% H₂SO₄溶液的物质的量浓度
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溶质质量:100 g × 37% = 37 g
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溶质物质的量:$n(H₂SO₄) = \frac{37 , \text{g}}{98 , \text{g/mol}} \approx 0.378 , \text{mol}$
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溶液体积:$\frac{37 , \text{g}}{98 , \text{g/mol}} \div 1.84 , \text{g/cm³} \approx 0.2 , \text{L}$
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浓度:$c = \frac{0.378 , \text{mol}}{0.2 , \text{L}} = 1.89 , \text{mol/L}$。
通过以上内容,可系统理解物质的量浓度的概念及其应用。