学年高一化学专题12 化学计量在实验中的应用讲新人教版必修1教师版.docx

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学年高一化学专题12化学计量在实验中的应用讲新人教版必修1教师版

精讲目标：

1．使学生了解物质的量、摩尔质量的含义，并能正确运用。

2．理解气体的体积，气体摩尔体积的概念，能运用阿伏伽德罗定律及其推论。

3．理解浓度的概念，及相互换算关系，能正确配制一定物质的量浓度的溶液，并进行误差分析。

精讲突破：

一、物质的量

【知识梳理】

1．物质的量及其单位

（1）物质的量：

物质的量是一个物理量，表示含有一定数目粒子的集合体，符号为n。

它能将宏观可称量的物质与微观粒子联系起来。

①物质的量是国际单位制中7个基本物理量之一。

②物质的量是以微观粒子为计量对象的，而这里的“粒子”是指构成物质的“基本单元”，这个基本单元可以是分子、原子、离子、中子、质子等单一粒子，也可以是这些粒子的特定组合。

（2）摩尔：

物质的量的单位，用来计量原子、分子、离子等微观粒子。

摩尔简称摩，符号为mol。

2．阿伏加德罗常数

国际上规定1mol粒子集体所含的粒子数与0.012kg12C中所含碳原子数相同，约为6.02×1023。

把1mol任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数，符号NA。

通常用6.02×1023mol－1表示。

3．摩尔质量

（1）定义：

单位物质的量的物质所具有的质量叫做该物质的摩尔质量（符号M）。

（2）单位：

阶段常用单位为g·mol-1（或g/mol），此外，还有kg·kmol-1，mg·mmol-1等。

（3）符号：

摩尔质量的符号是M，如氧气的摩尔质量可表示为M（O2）＝32g·mol-1。

注意它与相对原子质量符号（Ar）和相对分子质量符号（Mr）的区别，Ar和Mr的单位是“1”，不体现出来，如：

Ar（O2）＝32；Mr（CO2）＝44。

（4）数值：

当摩尔质量以g·mol-1为单位时，在数值上与其相对分子质量或相对原子质量相等：

M＝Mrg·mol－1或M＝Arg·mol-1，即它们的纯数值是相等的。

（5）不可将“摩尔质量”片面理解为1mol物质的质量，它还可以是1kmol物质的质量或1mmol物质的质量等。

对于给定的物质，其摩尔质量是固定不变的。

如无论在什么条件下，O2的摩尔质量都是32g·mol-1。

（6）由摩尔质量的概念，得到公式：

n＝。

【要点突破】

1．对物质的量、摩尔、阿伏加德罗常数的理解

以

中所含氢气分子的数目

为例。

（1）物质的量。

①此处“1”代表物质的量的数值。

②“物质的量”四个字是一个整体，不得简化或增添任何字，如不能说成“物质量”、“物质的质量”或“物质的数量”等。

③物质的量同“时间”、“长度”等一样是七个基本物理量之一，其单位是摩尔。

（2）摩尔。

①此处“mol”是摩尔的符号。

②摩尔是物质的量的单位，同时间的单位“秒”、长度的单位“米”等一样。

③作为物质的量的单位，摩尔可以计量分子、原子、离子、原子团、质子、中子、电子等微观粒子或微观粒子的特定组合。

④摩尔不能计量宏观物质，如“1mol汽车”的说法是错误的。

（3）微粒种类。

①此处“H2”是氢气分子，即物质的种类。

②使用摩尔作单位时必须指明粒子的种类，如1molH表示1摩尔氢原子，1molH2表示1摩尔氢分子，1molH＋表示1摩尔氢离子，而1mol氧是错误的，因为“氧”是元素名称，不是微粒名称。

（4）阿伏加德罗常数。

①此处“6.02×1023”是阿伏加德罗常数的近似值。

②阿伏加德罗常数的基准是0.012kg12C中所含的碳原子数。

③阿伏加德罗常数是一个物理量，单位是mol-1。

2．摩尔质量与相对原子质量、相对分子质量的辨析

摩尔质量（M）

相对原子质量

相对分子质量

概念

单位物质的量的物质所具有的质量

一个原子的质量与12C的1/12作比较，所得的比值

化学式中各元素相对原子质量之和

单位

g·mol-1或kg·mol-1

1

1

联系

摩尔质量以g·mol-1为单位时，在数值上等于其相对分子质量或相对原子质量

【典例精析1】【2013·嘉积高一期末检测】下列叙述中正确的是（　　）

A．1mol氢的质量是1g

B．1molCO的质量为28g·mol－1

C.阿伏加德罗常数等于6.02×1023

D．3.01×1023个SO2分子约是0.5mol

【典例精析2】【2014高考百题精炼】下列关于阿伏加德罗常数的说法中正确的是（　　）

A．6.02×1023叫做阿伏加德罗常数

B．12g12C含有的碳原子数就是阿伏加德罗常数值

C．含有阿伏加德罗常数值个微粒的物质是1摩尔

D．1摩尔氯含有6.02×1023个氯分子

二、气体摩尔体积及阿伏伽德罗定律

【知识梳理】

1．决定物质体积大小的因素

（1）粒子数目、粒子的大小、粒子之间的距离是决定物质体积大小的三个因素。

（2）1mol任何物质的粒子数均为6.02×1023个，此时，1mol物质体积的大小取决于构成物质的粒子的大小和粒子之间的距离：

①固态物质或液态物质的体积取决于粒子的大小。

②气态物质的体积取决于气态粒子之间的距离。

（3）在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。

2．气体摩尔体积

（1）定义：

单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积。

（2）符号：

Vm。

（3）单位：

L/mol（或L·mol－1）和m3/mol（或m3·mol－1）。

（4）公式：

Vm＝。

（5）影响因素：

Vm受温度、压强的影响，即温度和压强不同时，Vm不同。

（6）特例：

在0℃、101kPa（标准状况）的条件下，Vm约为22.4L·mol－1。

（7）相关理解——“四注意”

①条件：

标准状况，即0℃、101kPa。

②标准：

1mol，即分子数为6.02×1023。

③对象：

气体，可为单一气体，也可为混合气体。

④数值：

约22.4L，非精确值。

【要点突破】

1．气体摩尔体积的适用条件

（1）标准状况下气体摩尔体积约为22.4L·mol-1，与气体的种类无关，即与气体是单一气体还是混合气体无关；但讨论气体中原子数目时要注意气体分子的组成，如稀有气体是单原子分子。

（2）不要看到“22.4L”或“11.2L”就默认为“1mol”或“0.5mol”，要做到“两看”：

一看是否为标准状况；

二看该物质在标准状况下是否为气体。

若不是气体或为非标准状况均不能用22.4L·mol-1进行求解。

（3）气体的质量或物质的量与外界条件（温度、压强）无关。

2．关于标准状况下气体摩尔体积的计算——“四公式”

①气体的物质的量n＝（标准状况）

②气体的摩尔质量M＝22.4ρ

③气体的分子数N＝n·NA＝·NA

④气体的质量m＝n·M＝·M

3．阿伏加德罗定律及其推论

（1）阿伏加德罗定律的含义

同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。

对阿伏加德罗定律的理解要明确两点：

①阿伏加德罗定律仅适用于气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。

②“三同定一同”定律。

同温、同压、同体积、同分子数中，只要有“三同”则必有第“四同”。

（2）阿伏加德罗定律的四个常用推论

①同温、同压→气体的体积与物质的量成正比：

＝；

②同温、同压→气体的密度与摩尔质量成正比：

＝；

③同温、同体积→气体的压强与其物质的量成正比：

＝；

④同温、同压、同体积→气体的质量与摩尔质量成正比：

＝。

【典例精析3】下列说法正确的是（　　）

A．气体摩尔体积就是22.4L·mol－1

B．标准状况下，22.4L的氦气含有2mol氦原子

C．标准状况下，22.4L任何气体都约含有6.02×1023个原子

D．25℃、101kPa时，18g水的分子数约是6.02×1023

【典例精析4】【2013·箴言高一月考】设NA为阿伏加德罗常数的值，如果ag某双原子分子气体的分子数为p，则bg该气体在标准状况下的体积V（L）是（　　）

A．22.4ap/bNA　　　　B．22.4ab/pNA

C．22.4a/bNAD．22.4pb/aNA

考点：

气体摩尔体积、阿伏伽德罗定律的应用

【名师点睛】解决此类计算问题，要追根求源。

我们需要计算什么量，用到那个关系式，还缺少什

么条件，逐步进行解决。

三、物质的量浓度

【知识梳理】

1．物质的量浓度

（1）定义：

单位体积溶液里所含溶质B的物质的量，称为B的物质的量浓度，符号为cB，单位为mol/L（或mol·L－1）。

（2）公式：

cB＝。

（3）使用物质的量浓度的注意事项

①物质的量浓度概念中的体积是溶液的体积（且以升为单位），而不是溶剂的体积。

1mol/L是指1L溶液中会有1mol溶质，而不是1L溶剂中溶有1mol溶质。

②溶质的量是用物质的量表示，而不是用质量表示。

③从一定的物质的量浓度的溶液中取出任意体积的溶液，物质的量浓度不变。

④若物质的量浓度相同，体积不同时，则所含溶质物质的量也不同。

⑤根据n＝cV，在物质的量浓度相同、体积相同的溶液里，所含溶质物质的量相同。

但是溶质微粒的数目不一定相同。

⑥用结晶水合物配制溶液时，其溶质不应包含结晶水。

例如，25g胆矾（CuSO4·5H2O）溶于水后形成的溶液，溶质是CuSO4，而不是CuSO4·5H2O。

2．配制一定物质的量浓度的溶液

（1）实验仪器

注意：

①托盘天平的精确度为0.1g，称量前先调零，称量时左盘放称量物，右盘放砝码。

②容量瓶的瓶塞均是专用的，不能随意调换容量瓶的瓶塞。

（2）实验步骤：

①计算：

计算溶质的质量（或体积）。

计算依据：

溶解或稀释前后溶质的量不变，即：

mB＝nBMB或c（浓溶液）×V（浓溶液）

＝c（稀溶液）×V（稀溶液）

②称（量）：

称（量）取所需溶质的量，固体一般用天平，液体用量筒。

③溶解（或稀释）：

在烧杯中进行，并用玻璃棒搅拌。

④冷却：

将上述溶液冷却至室温。

⑤移液：

用玻璃棒引流，将冷却好的溶液转移到容量瓶中。

要注意玻璃棒与容量瓶的接触点应在刻度线以下。

⑥洗涤：

用蒸馏水洗烧杯与玻璃棒约2～3次，并将洗涤液注入容量瓶中，轻轻摇动容量瓶使溶液混合均匀。

⑦定容：

继续加水到液面在刻度线以下1～2cm时，改用胶头滴管逐滴加水，使溶液凹液面最低点恰好与刻度线相切。

定容时一定要平视。

⑧摇匀：

将容量瓶中的溶液反复颠倒摇匀。

⑨储存：

将配制好的溶液倒入试剂瓶中，贴好标签备用。

【要点突破】

1．物质的量浓度的常见计算

（1）已知m[或N或V（气体）]、V（溶液）→c

（2）已知V（气体）、ρ→c

标准状况下，V（气体）L气体溶于V（H2O）L水中，所得溶液密度为ρ（g·mL－1），ρ（H2O）取1g·mL－1，则：

①气体的物质的量n＝。

②溶液的体积V＝。

（3）已知溶液中某种粒子的物质的量浓度，求其他粒子的物质的量浓度

①单一溶质溶液。

单一溶质溶液可根据定组成规律求算，即：

在溶液中，阴离子与阳离子浓度之比等于化学组成中阴、阳离子个数之比，据此可求已知一种离子浓度的溶液中的另一种离子浓度。

如K2SO4溶液中：

c（K＋）＝2c（SO）＝2c（K2SO4）。

②混合溶液。

如在Na2SO4、NaCl混合溶液中，c（Na2SO4）＝2mol·L－1，c（NaCl）＝3mol·L－1，则混合溶液中c（Na＋）＝2mol·L－1×2＋3mol·L－1＝7mol·L－1。

（4）溶液的稀释与混合规律

①稀释规律。

将浓溶液加水稀释，稀释前后溶质的物质的量和质量都保持不变。

公式：

c（浓）·V（浓）＝c（稀）·V（稀）。

②混合规律。

同一溶质不同浓度的两溶液相混合，混合后，溶质的总物质的量（或总质量）等于混合前两溶液中溶质的物质的量之和（或质量之和）。

公式：

c1·V1＋c2·V2＝c（混）·V（混）。

2．配制—定物质的量浓度溶液的误差分析——公式法

配制溶液时，由于操作的不严谨或错误，容易导致实验误差的出现。

对于误差分析不能死记硬背，要学会理解分析，从基本公式入手来分析较为简单：

由c＝和n＝⇒c＝。

在判断误差时，要分清是m还是V引起的误差。

具体分析见下表：

（1）误差分析（以配制一定浓度的NaOH溶液为例）

可能引起误差的一些操作

过程分析

对c的影响

m

V

称量过程误差分析

称量时间过长

减小

不变

偏低

将NaOH放在滤纸上称取

减小

不变

偏低

配制过程误差分析

移液前容量瓶内有少量水

不变

不变

不变

向容量瓶转移液体时少量流出

减小

不变

偏低

未洗涤烧杯和玻璃棒

减小

不变

偏低

未冷却至室温就移液定容

不变

减小

偏高

定容时，水加多后用滴管吸出

减小

不变

偏低

定容摇匀时液面下降再加水

不变

增大

偏低

定容时俯视刻度

不变

减小

偏高

定容时仰视刻度

不变

增大

偏低

（2）定容时仰视或俯视刻度线图解

①仰视刻度线（图1），由于操作时以刻度线为基准加水，从下向上看，最先看见的是刻度线，刻度线低于凹液面的实际读数，故加水量偏多，导致溶液体积偏大，浓度偏低。

②俯视刻度线（图2），与①恰好相反，刻度线高于凹液面的实际读数，使得加水量偏小，浓度偏高。

【典例精析5】（2014百题精炼）将36.5gHCl溶解在1L水中（水的密度近似为1g/mL），所得溶液的密度为ρg/mL，质量分数为w，物质的量浓度为cmol/L。

设NA表示阿伏加德罗常数的值，则下列叙述中正确的是（　　）

A．c＝1

B．所得溶液中Cl－的浓度为mol/L

C．36.5gHCl气体的体积为22.4L

D．所得溶液的质量分数为3.65%

【答案】B

【典例精析6】【2013·西安高一期中】

（1）某实验需要用1.0mol/LNaOH溶液500mL。

配制该溶液须用天平称量NaOH________g；所需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、________、________。

（2）配制实验的操作步骤有：

a．用天平称量NaOH固体，在烧杯里加水溶解，冷却至室温

b．把制得的溶液小心地注入一定容积的容量瓶中

c．继续向容量瓶中加水至距刻度线1cm－2cm处，改用胶头滴管加水至刻度线

d．用少量水洗涤烧杯和玻璃棒2～3次，并将每次洗涤液一同注入容量瓶中，并摇匀

e．将容量瓶瓶塞塞紧，充分振荡摇匀。

填写下列空白：

①操作步骤的正确顺序为________。

②该配制过程中两次用到玻璃棒，其作用分别是________、________。

③定容时，若俯视凹液面，会使结果________（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）

④若没有进行d步操作，会使结果________（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）

⑤在进行b步操作时，不慎有液体溅出，下列处理措施正确的是________。

A．继续进行实验

B．添加部分NaOH溶液

C．倒掉溶液，重新配制

D．倒掉溶液，洗净容量瓶后重新配制

精讲升华：

本节知识抓住一般的反应都在溶液中进行的特点，设计以介绍“配制一定物质的量浓度的溶液”为目标，将物质的量等基本概念作为化学计量。

这样一方面突出了重点知识，另一方面也可以大幅度降低化学计算的难度。

在学习过程中我们理解概念，然后应用概念，最终掌握概念。