摩尔计算器

摩尔计算器利用物质的摩尔质量，在物质的量（摩尔）与质量（克）之间进行换算。它支持两个方向：由摩尔数换算质量，以及由质量换算摩尔数。

什么是摩尔？

摩尔（符号：mol）是国际单位制中物质的量的基本单位。任何物质的一摩尔都恰好含有6.02214076 × 10²³个基本粒子，例如原子、分子或离子。这个固定数值称为阿伏伽德罗数。写上单位后，6.02214076 × 10²³ mol⁻¹称为阿伏伽德罗常数，符号为 N_A。

摩尔为化学家提供了一种通过称量来计数粒子的方法。天平无法数出单个原子，但可以称量克数。摩尔把这两种尺度联系起来。

在2019年以前，摩尔以碳-12为依据定义：一摩尔物质所含的实体数，等于恰好12克碳-12中所含的原子数。国际计量大会通过将阿伏伽德罗数固定为恰好6.02214076 × 10²³，重新定义了摩尔，不再将其与实物样品挂钩。新定义于202019年五月生效。

摩尔换算质量公式

以下两个公式联系了摩尔数、质量和摩尔质量：

质量（g）= 物质的量（mol）× 摩尔质量（g/mol）

物质的量（mol）= 质量（g）÷ 摩尔质量（g/mol）

摩尔质量也称分子量，是一摩尔物质的质量。它以克每摩尔（g/mol）为单位，其数值等于该物质化学式中所有原子的原子量之和。

如何根据摩尔数计算质量

要求质量时，将摩尔数乘以摩尔质量。

示例：2摩尔水的质量

水（H₂O）的摩尔质量为18.015 g/mol。

质量 = 2 mol × 18.015 g/mol = 36.03 g

两摩尔水的质量为36.03克。

如何根据质量计算摩尔数

要求摩尔数时，用质量除以摩尔质量。

示例：100克食盐中的摩尔数

氯化钠（NaCl）的摩尔质量为58.44 g/mol。

物质的量 = 100 g ÷ 58.44 g/mol = 1.71 mol

100克食盐约含1.71摩尔 NaCl。

如何求摩尔质量

摩尔质量可通过将化学式中每个原子的原子量相加求得，原子量取自元素周期表。

对于水（H₂O）：

2个氢原子：2 × 1.008 = 2.016 g/mol
1个氧原子：1 × 15.999 = 15.999 g/mol
总计：18.015 g/mol

对于晶体结构中含有结合水分子的化合物，即水合物，也必须将水的质量计入。五水合硫酸铜（CuSO₄·5H₂O）的摩尔质量约为249.68 g/mol：无水CuSO₄的摩尔质量为159.60 g/mol，另加五个水分子的5 × 18.015 g/mol。

常见摩尔质量

物质	化学式	摩尔质量（g/mol）
水	H₂O	18.015
氯化钠（食盐）	NaCl	58.44
二氧化碳	CO₂	44.01
氧气	O₂	32.00
葡萄糖	C₆H₁₂O₆	180.16
硫酸	H₂SO₄	98.07
氢氧化钠	NaOH	40.00
盐酸	HCl	36.46
氨气	NH₃	17.03
甲烷	CH₄	16.04

每个数值都是该化学式所含元素的2021年 IUPAC 标准原子量之和，并四舍五入到小数点后两位。

如何使用此计算器

计算器有两种模式。“摩尔数到质量”模式要求输入摩尔数和以 g/mol 为单位的分子量，然后将两者相乘。“质量到摩尔数”模式要求输入以克为单位的质量和以 g/mol 为单位的分子量，然后进行除法运算。

分子量必须手动输入，因为该工具不会查询化学式。上表列出了课堂上最常见的物质。

质量结果显示到小数点后四位，物质的量结果显示到小数点后六位。负质量或负摩尔数会被拒绝，分子量必须大于零，因此该工具不会返回不可能的答案。

摩尔在化学中的重要性

化学式描述粒子之间的比例，但实验室设备测量的是质量。摩尔在两者之间进行换算，因此贯穿化学的各个领域。

在化学计量学中，配平的反应方程式给出反应物与生成物之间的摩尔比。要预测反应将生成多少产物，化学家先将起始质量换算为摩尔数，根据方程式应用摩尔比，再换算回质量。

在配制溶液时，摩尔浓度用每升溶液中溶质的摩尔数表示浓度。要配制500 mL、浓度为0.1 mol/L 的氢氧化钠溶液，所需物质的量为0.1 mol/L × 0.5 L = 0.05 mol。换算为质量后得到0.05 mol × 40.00 g/mol = 2.00 g NaOH。

常见问题

如何将摩尔数换算为克数？

将摩尔数乘以摩尔质量：质量（g）= 物质的量（mol）× 摩尔质量（g/mol）。对于2摩尔水，即为2 × 18.015 = 36.03 g。

如何将克数换算为摩尔数？

用质量除以摩尔质量：物质的量（mol）= 质量（g）÷ 摩尔质量（g/mol）。对于100 g NaCl，即为100 ÷ 58.44 ≈ 1.71 mol。

什么是阿伏伽德罗常数？

阿伏伽德罗数为6.02214076 × 10²³，即任何物质一摩尔中所含粒子的确切数目。它以意大利科学家阿梅代奥·阿伏伽德罗的名字命名；他在1811年提出，在相同温度和压力下，相等体积的气体含有相等数目的分子。

分子量和摩尔质量有什么区别？

在日常实验室使用中，这两个术语含义相同，并且以 g/mol 为单位时数值相同。严格来说，分子量是一个无量纲比值，用于比较一个分子的质量与一个碳-12原子质量的十二分之一；而摩尔质量带有 g/mol 单位。教材和计算器通常交替使用这两个术语。

一摩尔有多少克？

这取决于物质。任何物质一摩尔的质量都恰好等于其以克表示的摩尔质量：一摩尔碳的质量为12.01 g，一摩尔水的质量为18.015 g，一摩尔葡萄糖的质量为180.16 g。

这个计算器可以用来检查化学作业吗？

可以。它采用标准的质量—摩尔换算公式，因此可以核对手算结果或作业答案。先手动完成计算仍有助于理解化学计量学和有效数字。

参考文献

国际计量局（BIPM）。《国际单位制（SI）》第9版，2019年。
美国国家标准与技术研究院（NIST）。NIST Chemistry WebBook。https://webbook.nist.gov/chemistry/
国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）。Compendium of Chemical Terminology（《金色书》）。https://goldbook.iupac.org/
IUPAC 同位素丰度与原子量委员会（CIAAW）。Standard Atomic Weights 2021。https://ciaaw.org/atomic-weights.htm

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