物质的量浓度计算公式,n = c × V,是针对于以n(物质的量)表示的溶质,在溶液当中的多少(浓度)所提出的计算公式,亦称为摩尔定律。

其文字表述为,某溶质的物质的量为,其在特定溶液中的摩尔浓度(c)与溶液体积(V)之积。

符号说明

物质的量n

n——溶质的物质的量(amount of substance),常用单位为摩尔(mole),符号为mol或kmol(千摩尔)。

摩尔浓度c

c——溶质的物质的量浓度(亦称为体积摩尔浓度,molarity),常用单位为摩尔每升(mol/L),或千摩尔每立方米(kmol/m³)。

体积V

V——溶液的体积(volume),常用单位为立方米(cubic meter,m³),或升(liter,L),或毫升(milliliter,mL)。

相关公式

  • N = n × NA

NA——阿伏伽德罗常数(Avogadro constant),0.012 kg 12C所含的碳原子数目,即6.022×1023,量纲(单位)为每摩尔或每千摩尔,即mol-1或kmol-1。

该公式为微粒数量计算式,文字可表述为,物质或特定单元的微粒数量等于其物质的量与阿伏伽德罗常数之积,量纲为1,常以符号N表示。

  • m = n × M

M——摩尔质量(molar mass),单位物质的量的物质所具有的质量,常用单位为克每摩尔(g/mol)或千克每千摩尔(kg/kmol)。

该公式构建了宏观物质质量与微观物质物质的量之间的联系,文字表述为,物质的质量(mass)可以由该物质物质的量与摩尔质量之积得到,常用单位为克(gram)或千克(kilogram)表示,符号可简写为g或kg。

  • V = n × Vm

Vm——摩尔体积(molar volume),某气体的体积与其物质的量之比,常用单位为升每摩尔(L/mol)或立方米每千摩尔(m³/kmol),任何理想气体在标准状况下的摩尔体积均为22.4 L/mol。

由此,物质的量的四个恒等关系如下示,在不同情况下使用时,需注意区分各符号代表的意义。

  • c × Mr = p*ω

p——溶液的质量密度,定义为物质在其单位体积下的质量,常用单位为千克每立方米(kg/m³)或克每毫升(g/mL)。

ω——溶质在溶液中的质量分数,即溶质质量与溶液质量比值的百分数。

溶质的体积摩尔浓度与摩尔质量之积,恰为溶液的质量密度与溶质质量分数之积,推导如下所示。

  • p × V = n × R × T

p——气体的压力(pressure),常用单位为帕斯卡(Pascal),简称为帕(Pa)、千帕(kPa)、兆帕(MPa),在工程上常以巴(bar)表示;

T——气体的温度(temperature),常用单位为摄氏度(Celsius)、华氏度(Fahrenheit)或开尔文(Kelvins)温度,量纲分别以℃、℉和K表示,换算关系如下所示。

℉ = ℃×1.8 + 32

T/K = t/℃ + 273.15

R——摩尔气体常数(ideal gas constant),8.314 J/(mol×K)。

该公式为理想气体状态方程,文字表述为,理想气体的压力与其体积之积,恰为其物质的量与理想气体常数、温度之积。

在计算时需注意各物理量的量纲,压力p为Pa、体积V为m³、温度T为K,摩尔气体常数为J/(mol×K),常见单位换算如下所示。

R = 8.314 J × mol-1 × K-1 = 8.314 N × m × mol-1 × K-1 = 8.314 Pa × m³× mol-1 × K-1

= 8.314 Pa × m³×mol-1 × K-1 = 8.314×10-3 kPa × m³× mol-1×K-1

= 8.314×10-6 MPa × m³× mol-1 × K-1 = 8.314×10-5 bar × m³× mol-1 × K-1

= 1.987 cal × mol-1 × K-1 = 82.06 atm × cm³× mol-1 × K-1

摩尔气体常数(Boltzmann constant)与阿伏伽德罗常数的关系如下所示,即摩尔气体常数恰为玻尔兹曼常数与阿伏伽德罗常数之积。

R = kB × NA

其中,玻尔兹曼常数为热力学的一个基本常量,数值为1.380649×10-23,量纲为焦耳每开尔文,即J/K。

此外,不难发现,根据V = n × Vm可将理想气体状态方程作如下简化。

p × Vm = R × T

计算示例

若将40.00 g的氢氧化钠固体(NaOH(s.))溶解于少量水中,再稀释至2.0 L,试计算该溶液的物质的量浓度。

解:思路如下:

首先,通过查询元素的相对原子质量表以获取钠原子(Na)、氧原子(O)和氢原子(H)的摩尔质量;其次,计算NaOH的摩尔质量;然后,再计算氢氧化钠的物质的量;最后,计算该溶液的体积摩尔浓度。

M = 22.99 + 16.00 + 1.01 = 40.00 g/mol

n = m / M = 40.00 / 40.00 = 1.00 mol

c = n / V = 1.00 / 2.0 = 0.5 mol/L

参考来源:1234

来源: 百度百科

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