物质的量浓度($c$)与物质的量($n$)的关系可通过以下公式和原理进行说明:
一、基本公式关系
物质的量浓度(单位:mol/L)的计算公式为: $$c = \frac{n}{V}$$
其中:
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$c$ 表示物质的量浓度
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$n$ 表示溶质的物质的量(mol)
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$V$ 表示溶液体积(L或mL)
该公式揭示了三者之间的直接比例关系:
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当体积 $V$ 固定时,物质的量 $n$ 增大则浓度 $c$ 增大;
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当质量 $m$ 固定时,体积 $V$ 增大则浓度 $c$ 降低。
二、相关物理量的联系
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物质的量与质量的关系
通过摩尔质量($M$)可建立联系: $$n = \frac{m}{M}$$
结合浓度公式可得: $$c = \frac{m}{MV}$$
例如,若某溶质摩尔质量为58.44g/mol,质量为116.88g,则物质的量 $n=2\ \text{mol}$,浓度 $c=2\ \text{mol/L}$。
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浓度的应用公式
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稀释公式 :$c_1V_1 = c_2V_2$(溶质守恒)
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混合溶液计算 :$c_3V_3 = c_1V_1 + c_2V_2$(溶质守恒)
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质量分数与浓度的转换 :$c = \frac{\rho \omega}{M}$(适用于已知密度和溶质质量分数的溶液)
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三、实际应用示例
配制250mL 0.3mol/L盐酸 :
已知浓盐酸密度为1.18g/cm³,质量分数为36.5%,需配制体积为250mL的0.3mol/L溶液。计算步骤:
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溶质质量:$m = \rho \omega V = 1.18\ \text{g/cm³} \times 36.5% \times 250\ \text{mL} = 11.688\ \text{g}$
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溶质物质的量:$n = \frac{m}{M} = \frac{11.688\ \text{g}}{36.46\ \text{g/mol}} \approx 0.321\ \text{mol}$
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体积计算:$V = \frac{n}{c} = \frac{0.321\ \text{mol}}{0.3\ \text{mol/L}} \approx 1.07\ \text{L} = 1070\ \text{mL}$
(实际操作中需使用容量瓶精确配制)
四、注意事项
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公式中的体积单位需保持一致,若使用mL需转换为升(除以1000);
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实际配制需注意容量瓶的清洗和定容准确性,避免误差。
通过以上关系和公式,可灵活解决涉及浓度、物质的量及其变化的问题。