[ n = frac{m}{M} ]

其中,物质的量单位为 mol,质量单位为 g,摩尔质量单位为 g/mol(数值等于物质的相对分子质量或相对原子质量)。以下结合高考真题及典型例题解析三者的转换关系与应用。

一、核心转换关系及公式

1. 基本公式

[ n = frac{m}{M} quad

ext{或} quad m = n

imes M ]

该公式是解决质量与物质的量转换的基础,适用于固体、液体、气体。

2. 气体摩尔体积扩展

标准状况下(0℃、101kPa),1 mol 气体的体积为 22.4 L,故气体质量与体积的转换关系为:

[ m = frac{V}{22.4}

imes M ]

注意:此公式仅适用于标准状况下的气体。

3. 微粒数目与物质的量的关系

微粒数(N)与物质的量的关系:

[ N = n

imes N_A quad (N_A = 6.02

imes 10^{23} ,

ext{mol}^{-1}) ]

常用于计算分子、原子、离子等的数目。

二、高考真题演练及解析

题型1:基础计算

例题1(改编自网页1)

已知某物质的质量为 12.4 g,其摩尔质量为 62 g/mol,求该物质的物质的量。

解析

[ n = frac{m}{M} = frac{12.4 ,

ext{g}}{62 ,

ext{g/mol}} = 0.2 ,

ext{mol} ]

关键点:直接应用公式,注意单位统一。

题型2:气体体积与质量的转换

例题2(2023辽宁卷5题改编)

标准状况下,11.2 L 氧气(O₂)的质量是多少?

解析

1. 计算物质的量:

[ n = frac{V}{22.4} = frac{11.2 ,

ext{L}}{22.4 ,

ext{L/mol}} = 0.5 ,

ext{mol} ]

2. 计算质量:

[ m = n

imes M = 0.5 ,

ext{mol}

imes 32 ,

ext{g/mol} = 16 ,

ext{g} ]

关键点:气体需在标准状况下,否则需通过密度或气态方程计算。

题型3:微粒数目与质量的综合计算

例题3(网页53改编)

0.5 mol O₂中含有的氧原子数目为多少?

解析

1. 每个O₂分子含2个O原子,故总原子数为:

[ N = n

imes N_A

imes 2 = 0.5 ,

ext{mol}

imes 6.02

imes 10^{23} ,

ext{mol}^{-1}

imes 2 = 6.02

imes 10^{23} ]

关键点:注意粒子种类与物质的量的关系。

题型4:摩尔质量与相对分子质量的关联

例题4(2022海南卷7题改编)

某物质 9.6 g 的物质的量为 0.3 mol,求其摩尔质量及相对分子质量。

解析

[ M = frac{m}{n} = frac{9.6 ,

ext{g}}{0.3 ,

ext{mol}} = 32 ,

ext{g/mol} ]

相对分子质量在数值上等于摩尔质量,故为 32

关键点:摩尔质量与相对分子质量数值相等,但单位不同。

题型5:混合物的计算

例题5(网页89改编)

48 g O₂48 g O₃混合后,求:

(1)氧原子的总物质的量;

(2)氧原子的总质量。

解析

1. O₂的物质的量:

[ n(

ext{O}_2) = frac{48 ,

ext{g}}{32 ,

ext{g/mol}} = 1.5 ,

ext{mol} ]

每个O₂含2个O原子,故O原子物质的量为 3 mol

2. O₃的物质的量:

[ n(

ext{O}_3) = frac{48 ,

ext{g}}{48 ,

ext{g/mol}} = 1 ,

ext{mol} ]

每个O₃含3个O原子,故O原子物质的量为 3 mol

3. 总O原子数:

[ 3 ,

ext{mol} + 3 ,

ext{mol} = 6 ,

ext{mol} ]

总质量:

[ m = n

imes M = 6 ,

ext{mol}

imes 16 ,

ext{g/mol} = 96 ,

ext{g} ]

关键点:混合物的计算需分别分析各组分,再求和。

三、易错点及备考策略

1. 单位统一:计算时确保质量(g)、体积(L)、物质的量(mol)单位一致。

2. 气体状态:气体体积计算需指明是否在标准状况下(如SO₃、CCl₄等非气态物质需特别注意)。

3. 微粒数目:区分分子与原子数目(如O₂、O₃中氧原子数不同)。

4. 摩尔质量与相对分子质量:数值相等但单位不同,不可混淆。

通过以上真题演练及解析,可系统掌握物质的量、质量与摩尔质量的转换关系,建议结合高考真题强化训练,提升计算速度和准确性。