欢迎您光临上海凯泰医疗科技有限公司!

高中化学这盘‘菜’怎么吃?先学会使用‘物质的量’这双‘筷子’

时间:2020-03-29 18:10

你吃了吗?吃了几粒米?有多少个淀粉分子?有多少个葡萄糖分子?能为你提供多少热量?能维持你多少的运动量?

你可能会觉得以上几个问题太过无厘头,可是我们吃饭最大的目的不就是为生命提供能量支持吗?这应该是最有意义的问题啊。

你会觉得如此有意义的问题很无厘头,最主要是你根本无法回答,然后理所当然地觉得没必要。

其实要回答这些问题也很简单,它只是一个宏观(几碗饭)问题转到微观问题(几个淀粉分子、几个葡萄糖分子),然后在转化到宏观问题(多少能量、运动量)。

所以,我们只要找到或者定义一个联系宏观与微观的一个物理量就可以迎刃而解,而这个物理量就是‘物质的量’。它就像高中化学学习的一双‘筷子’一样,有了它,你就可以随便夹起你想吃的‘菜’了。

所谓的‘物质的量’,其实就是认为规定的将一定粒子数目与可计量的宏观物质联系起来的物理量。比如,我们日常生活中规定‘一打’即为12个单位、‘一个师’为10000个单位、‘一兆’为10000亿个单位一样,都是为了方便人们将物质进行‘打包’处理。

而‘物质的量’这个‘包装袋’打包的数目又是多少呢?科学家规定,1个物质的量单位即1mol(物质的量单位)某种微粒集合体中所含的微粒数与0.012kgC-12中所含的原子数相同,约为6.02×10^23个。这个数字就称为‘阿伏加德罗常数’,用NA表示。例如:1molC中约含6.02×10^23个碳原子。据此可以得出结论公式:N(微粒数)=n(物质的量)×NA(阿伏加德罗常数)

这样,我们就可以把数目巨大的微观粒子通过物质的量进行打包,接下来的事情就是将打包好的‘集装箱’运送出去,也就是将这个微观粒子的集合体与宏观物质联系起来。

那么,1mol微粒的质量到底是多少呢?可以从上面关于阿伏加德罗常数的描述中获知。很明显,1molC-12的质量为12g。我们都知道不同原子的质量之比就是它们相对原子质量之比,所以不难推出1mol氧原子的质量就是16g、1mol铁原子的质量为56g。也就是说,摩尔质量在数值上等于该物质的相对原子(或分子)质量,单位为g/mol。

由此,我们也不难推出这样的结论公式:m(质量)=n(物质的量)×M(摩尔质量)。我们同样也可以通过‘物质的量’将微观粒子与物质体积、浓度等宏观物理量联系起来。

这样,通过‘物质的量’,就可以实现微观粒子与宏观物质的转化与换算,为化学学习打开了一扇大门。

化学本来就是一门‘微中见宏、宏中析微’的学科,而有了‘物质的量’这双‘筷子’,我们就可以在物质的微观世界和宏观世界之间畅行无阻。有了这双‘筷子’,那么高中化学这盘‘大菜’你就可以想怎么吃就怎么吃了。

另外,把物质的量比做是高中化学的‘筷子’还有一个原因就是,‘物质的量’是一个比较抽象的概念,又是在学生刚接触高中化学的时候,所以很多学生在接受和使用上,刚开始会觉得有点困难和别扭。但是,物质的量作为学习化学的一个工具,它就像人们学习使用筷子一样,起初有点别扭,随着后来不断地使用强化,就慢慢成为了你身体中不可分离的一部分,自然而然地就会用了,而且用得很好。

让我们再回到最开始的问题,我们只需要称一下大米的质量(假设大米都是由淀粉组成),然后折算成淀粉的物质的量,我们就可得知这些大米能产生多少mol的葡萄糖,进一步就可以计算出这些葡萄糖大约能提供多少的热量了。