化学中的摩尔是什么？
摩尔是化学家用来计量原子和分子的计数单位，就像“一打”表示12一样。1摩尔含有6.022 × 10²³个粒子，这个数称为阿伏加德罗常数。1摩尔物质以克为单位的质量，即摩尔质量，直接来自周期表上的原子质量，所以你可以用它在克数和粒子数之间进行换算。
计数单位，就像一打
人们用特殊的词来成组地计数：一对是2个，一打是12个，一令纸是500张。化学家也需要一个成组的词，因为原子太小、数量太多，无法一个一个地数。他们使用的单位是摩尔，符号为 mol。
任何物质的1摩尔都含有6.022 × 10²³个粒子，也就是602,200,000,000,000,000,000,000个。这些粒子可以是原子、分子或离子，所以最好说明是哪一种：1摩尔水指的是6.022 × 10²³个水分子。
想感受一下这个数有多大，不妨想象每秒数一个粒子，永不停歇。数完1摩尔大约需要1.9亿亿年，是宇宙年龄的一百多万倍。
阿伏加德罗常数
6.022 × 10²³ 这个数称为阿伏加德罗常数，以意大利科学家阿梅代奥·阿伏加德罗的名字命名。它最初的取值是使1摩尔碳-12原子的质量为12克。自2019年起，它的值被精确定为6.02214076 × 10²³，但6.022 × 10²³对几乎所有的题目来说都已足够精确。
摩尔质量：从周期表到克
元素的摩尔质量是1摩尔该元素原子的质量，单位是克每摩尔（g/mol）。它的数值与周期表上的原子质量相同。碳的原子质量是12.011，所以1摩尔碳原子的质量是12.011 g。氧的是15.999，所以1摩尔氧原子的质量是15.999 g。
对于化合物，把化学式中所有原子的摩尔质量加起来。水 H₂O 有2个氢原子和1个氧原子：2 × 1.008 + 15.999 = 18.015 g/mol。二氧化碳 CO₂：12.011 + 2 × 15.999 = 44.009 g/mol。食盐 NaCl：22.99 + 35.45 = 58.44 g/mol。
把克换算成摩尔
要把以克为单位的质量换成摩尔，就除以摩尔质量：物质的量 = 质量 ÷ 摩尔质量。克被约掉，只剩摩尔，这是检验你有没有除对方向的好办法。
例题：250 g水（约一杯）是多少摩尔？水的摩尔质量是18.015 g/mol，所以 250 ÷ 18.015 = 13.88 mol（保留两位小数）。
要求分子数，就把摩尔数乘以阿伏加德罗常数：13.88 × 6.022 × 10²³ ≈ 8.36 × 10²⁴，即一杯水中约有这么多个水分子。
把摩尔换算成克
反过来，就把摩尔数乘以摩尔质量：质量 = 物质的量 × 摩尔质量。
例题：2.5 mol食盐的质量是多少？2.5 mol × 58.44 g/mol = 146.1 g。再一个：0.5 mol二氧化碳的质量是多少？0.5 mol × 44.009 g/mol = 22.00 g，这个量含有 0.5 × 6.022 × 10²³ = 3.011 × 10²³ 个分子。
把摩尔想成一座桥。把克数除以摩尔质量得到摩尔数，再把摩尔数乘以6.022 × 10²³得到粒子数。要从粒子数回到克数，就按相反的顺序做相反的步骤。
要点
- 摩尔是一个计数单位，等于6.022 × 10²³个粒子，这个数称为阿伏加德罗常数。
- 元素以 g/mol 为单位的摩尔质量等于它在周期表上的原子质量，如碳为12.011 g/mol。
- 把原子质量加起来就得到化合物的摩尔质量：H₂O 是18.015 g/mol，CO₂ 是44.009 g/mol。
- 把克数除以摩尔质量得到摩尔数，把摩尔数乘以摩尔质量得到克数。
- 把摩尔数乘以6.022 × 10²³就得到原子或分子的数目。
自我检测
关于本课的三道小测验题。
1. 1摩尔物质中含有多少个粒子？
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6.022 × 10²³ — 1摩尔总是含有阿伏加德罗常数个粒子，即6.022 × 10²³个。2. 二氧化碳 CO₂ 的摩尔质量是多少？
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44.009 g/mol — 加上一个碳原子和两个氧原子：12.011 + 2 × 15.999 = 44.009 g/mol。3. 116.88 g食盐（NaCl，58.44 g/mol）是多少摩尔？