化学计量在实验中的应用.docx

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化学计量在实验中的应用

化学计量在实验中的应用

教学目标

1．知道物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量，并通过物质的量建起宏观量和微观量之间的关系。

2．知道物质的量及其单位摩尔的含义，并能进行物质的量与微观粒子数之间的换算。

3．知道摩尔质量、气体摩尔体积以及物质的量浓度的含义，能够进行物质的量与物质质量、标准状况下气体体积、溶质的物质的量浓度之间的换算。

4．理解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。

了解气体物质的量影响因素。

5．初步学会配制一定物质的量浓度的溶液，知道溶液配制的有关步骤和方法，了解容量瓶在配制中的作用以及使用方法。

对溶液的配置会进行误差分析。

6．知道溶液稀释是物质的量在化学实验中的具体应用，知道溶液稀释过程中溶质的物质的量保持不变。

重点

对物质的量及其相关概念的应用；掌握配制一定体积物质的量浓度溶液的方法。

难点

对物质的量、摩尔、摩尔质量、气体摩尔体积的理解；一定物质的量浓度溶液的配制方法。

对溶液的配置进行误差分析。

知识点详解

知识点1、物质的量及阿伏加德罗常数

产生背景：

我们在过往的化学学习中，已经认识到物质是由分子、原子等微观粒子构成的，物质间的化学反应是分子、原子或离子之间按一定数目关系进行的。

但是，上述提到的微观粒子不仅我们肉眼看不到，也难以称量。

引用物质的量这个物理量，就是为了将肉眼看不见、难以称量的微观粒子与可称量的宏观物质联系起来。

1971年，第十四届国际计量大会上决定用“摩尔”作为计量分子、原子或离子等微观粒子的“物质的量”的单位。

（1）概念：

表示含有一定数目的集合体，符号为：

。

单位为：

。

（2）物质的量的基准（NA）：

以0.012kg12C所含的碳原子数即作为物质的量的基准。

阿伏加德罗常数可以表示为NA，其近似值为mol-1

公式1：

n＝

（N：

粒子数；NA：

阿伏加德罗常数）

注意：

①物质的量只能用来描述分子、原子、离子、电子、质子、中子等微观粒子或微粒的特定组合，不能指宏观物质。

如1mol苹果的说法是错误的！

②摩尔是物质的量的单位，它们的关系正如长度与米，质量与千克一样。

③使用摩尔作单位时，应该用化学式符号指明粒子种类，而不能用名称。

否则，概念模糊，意义不清。

如不能说1mol氢。

例1．在molC中约含有6.02×1023个C；1molH＋中约含有个H＋；在

0.2molH2中含有molH。

迁移1：

2molCO2中含有2molC和____molO，含有________个CO2。

迁移2：

1molCaCl2中含____molCa2＋，____molCl－，____mol质子。

迁移3：

____molH2O中所含有的氧原子数与1.5molCO2中含有的氧原子数相同。

迁移4：

9.03×1023个NH3含____molN，____molH，____mol质子，______个电子。

例2．下列有关阿伏加德罗常数（NA）的说法错误的是（）

A．1molO2所含的原子数目为NAB．0.5molH2O含有的原子数目为1.5NA

C．1molH2O含有的H2O分子数目为NAD．05NA个氯气分子的物质的量是0.5mol

迁移1：

下列说法中正确的是（NA代表阿伏加德罗常数的值）（）

A．1molN2和1molCO所含的分子数都是NA

B．1molH2和1molCO2所含的原子数都是NA

C．1molCO和1molCO2所含的氧原子数都是NA

D．1molH2SO4和1molH3PO4所含的原子数都是4NA

知识点2、摩尔质量

1mol任何物质均含有6.02×1023个粒子，但由于不同的粒子质量不同，故1mol不同物质的质量一般也不同。

C-12的相对原子质量为12，而0.012kgC-12所含的碳原子数为阿伏加德罗常数，即1molC-12的质量为12g，由此根据氧元素的相对原子质量可推出1molO的质量为16g。

因此，1mol任何粒子或物质的质量在以g为单位时，其数值均与该粒子的或相等。

概念：

单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量，符号为：

。

单位为：

。

公式2：

n＝

（m：

质量；M：

摩尔质量）

例1．H2SO4的相对分子质量为98，即1molH2SO4的质量为，硫酸的摩尔质量为。

迁移1．O2的相对分子质量为　　，摩尔质量为　　　　，1molO2的质量为　　。

迁移2．24.5gH2SO4的物质的量是　　　　，1.5molNa2CO3的质量是　　　　。

迁移3．含6.02×1022个H2SO4分子的硫酸，其物质的量是　　　　，其质量是　　　　，其中H元素的质量为　　　　，S元素的质量为　　　　，O元素的质量为　　　　。

将此硫酸溶于水中，可以电离出　　NAH＋，　　NASO42－。

例2．下列说法中正确的是（）

A.1molO的质量是16g/molB.Na＋的摩尔质量是23g/mol

C.CO2的摩尔质量是44g/molD.氢的摩尔质量是2g/mol

迁移1．已知1.505×1023个X气体分子的质量为8g，则X气体的摩尔质量是（）

A．16gB．32gC．64g/molD．32g/mol

知识点3、气体摩尔体积

物质的体积取决于三个方面的因素：

1.微粒的数目；2.微粒间的平均距离；3.微粒的大小。

生活经验告诉我们，气体的体积比固体和液体更容易被压缩，这说明气体分子之间的平均距离远远比固体和液体。

所以，当粒子数相同时，气体的体积主要决定于气体分子间的平均距离，而受气体分子种类的影响不大。

即相同状态（同温同压）下，任何气体具有相同分子数目时，所占体积相同。

概念：

单位物质的量的气体所占的体积，叫做气体摩尔体积。

符号：

，

单位：

（或）

标准状况下，气体摩尔体积约为。

公式3：

注意：

气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它决定于气体所处的温度和压强。

例如，在0℃和101KPa（即标准状况）的条件下，气体摩尔体积为22.4L/mol；在25℃和101KPa的条件下，气体摩尔体积为24.5L/mol。

而使用标况下气体摩尔体积应注意：

a、条件：

标准状况；b、单位：

L/mol；c、适用范围：

气体；d、数值约为22.4L/mol。

例1．标准状况下，0.5mol任何气体的体积都约为L。

例2．下列说法中，正确的是（）

A.1mol任何气体的体积都是22.4L/mol

B.1molH2的质量是1g，它所占的体积是22.4L/mol

C.在标准状况下，1mol任何物质所占的体积都约为22.4L/mol

D.在标准状况下，1mol任何气体所占的体积都约为22.4L

迁移1．在标准状况下，CO和CO2的混合气体共35.84L，则两种气体的物质的量之和为_________mol。

迁移2．下列说法正确的是（）

A.在常温、常压下，11.2LN2含有的分子数为0.5NA

B.标准状况下，22.4LH2和O2的混合气体所含的分子数为NA

C.标准状况下，18gH2O的体积是22.4L

D.1molSO2的体积是22.4L

迁移3．有一种气体的质量是14.2g，体积是4.48升（标况下），该气体的摩尔质量是（）

A．28.4B．28.4g·mol-1C．71D．71g·mol-1

拓展：

阿伏加德罗定律及其重要推论

1．阿伏加德罗定律：

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分子。

即：

T1＝T2；

P1＝P2；V1＝V2　

　N1＝N2。

初步理解：

阿伏加德罗定律的特征是“四同”——同温、同压、同体积、同分子数，其中三个量相同，第四个量必相同。

2．阿伏加德罗定律的推论：

（可由pV＝nRT进行推导）

（1）三正比：

同温同压下，气体的体积比等于它们的物质的量之比：

V1/V2=n1/n2

同温同体积下，气体的压强比等于它们的物质的量之比：

p1/p2=n1/n2

同温同压下，气体的密度比等于它们的相对分子质量之比：

M1/M2=ρ1/ρ2

（2）二反比：

同温同压下，相同质量的任何气体的体积与它们的相对分子质量成反比：

V1/V2=M2/M1

同温同体积时，相同质量的任何气体的压强与它们的摩尔质量的反比：

p1/p2=M2/M1。

（3）一连比：

同温同压下，同体积的任何气体的质量比等于它们的相对分子质量之比，也等于它们的密度之比：

m1/m2=M1/M2=ρ1/ρ2

（注：

以上用到的符号：

ρ为密度，p为压强，n为物质的量，M为摩尔质量，m为质量，V为体积，T为温度；上述定律及其推论仅适用于气体，不适用于固体或液体。

）

例1．N2、CO2、SO2三种气体的质量比为7：

11：

16时，它们的分子个数比为____________；物质的量之比为____________；同温同压下体积比为____________。

例2．在一个密闭容器中盛有11gX气体（X的摩尔质量为44g/mol）时，压强为1×104Pa。

如果在相同温度下，把更多的气体X充入容器，使容器内压强增至5×104Pa，这时容器内气体X的分子数约为（）

A、3.3×1025B、3.3×1024C、7.5×1023D、7.5×1022

知识点4、物质的量浓度及其应用

在生产和科学研究中经常要用到溶液，因此要用到表示溶液组成的物理量。

在初中的化学学习中，我们已经学习了溶液中溶质的质量分数。

但是，在许多场合取用溶液时是量取它的体积而不是称量它的质量，同时，物质在发生化学反应时，反应物的物质的量之间存在一定的比例关系。

于是，我们引入物质的量浓度这个概念。

定义：

以____________溶液里所含溶质B的____________来表示溶液组成的物理量，叫做溶质B的物质的量浓度。

符号：

cB，单位：

_______或mol/m3。

表达式：

cB＝

（n：

溶质B的物质的量；V：

溶液的体积）

注意事项：

①体积是指溶液的体积，而不是溶剂的体积。

②在一定物质的量浓度溶液中取出任意体积的溶液，其浓度不变，但所含溶质的物质的量或质量因体积的不同而不同。

③溶质可以是单质、化合物，也可以是离子或其他特定组合。

例如：

1LNaCl溶液中含NaCl1mol，则此溶液中c（NaCl）＝1mol/L；c（Na＋）＝1mol/L；c（Cl－）＝1mol/L。

例1．将2molNa2SO4溶于水配成4L溶液，其溶液物质的量浓度为__________，其中Na+的物质的量浓度为____________。

例2．配制2mol/LNaCl溶液100mL，需要NaCl的物质的量为_____，质量为______。

迁移1．从1.0L1mol/LH2SO4中取出100mL，溶液的物质的量浓度是　　　　，各微粒物质的量浓度分别是　　　　　　　　　　　　　　　　。

迁移2．1.0L1mol/L葡萄糖（C6H12O6）溶液中，溶质的质量是_______g。

知识点5、一定物质的量浓度溶液的配制

1.实验用品

除试剂外，配制中必须用到的实验用品有：

容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管，用固体配制还需用托盘天平和药匙、滤纸（或烧杯），用液体配制还需用量筒（或滴定管、移液管）。

容量瓶的使用：

使用注意事项：

　　①每一容量瓶只能配置相应规定体积的溶液

　　②使用前要检验是否漏水

　　③容量瓶不能加热，不能久贮溶液，不能在瓶内溶解固体或稀释液体

2.

实验步骤（配制0.5L0.4mol/L的NaCl溶液）：

　　①计算溶质的质量（或体积）。

　　②称量。

（固体一般用托盘天平，液体用量筒或滴定管）

　　③溶解（或稀释）在烧杯中进行，并且恢复到室温。

　　④移液，用玻璃棒引流，转移到容量瓶中。

　　⑤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和均匀。

　　⑥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，使溶液凹面恰好与刻度线相切。

　　⑦摇匀：

反复颠倒摇匀。

　　将配制好的溶液倒入试剂瓶中，贴好标签备用。

例1．实验室里需用480mL0.1mol·L－1的硫酸铜溶液，现选取500mL容量瓶进行配制，以下操作正确的是（）

A．称取7.68g硫酸铜，加入500mL水B．称取12.0g胆矾配成500mL溶液

C．称取8.0g硫酸铜，加入500mL水D．称取12.5g胆矾配成500mL溶液

例2．欲配制100mL1.0mol/LNa2SO4溶液，正确的方法是（）

①将14.2gNa2SO4溶于100mL水中

②将32.2gNa2SO4·10H2O溶于少量水中，再用水稀释至100mL

③将20mL5.0mol/LNa2SO4溶液用水稀释至100mL

A．①②B．②③C．①③D．①②③

迁移．欲配制500mL0.2mol·L－1的碳酸钠溶液，回答下列问题：

（1）通过计算可知，应用托盘天平称取_________g碳酸钠。

（2）称量的操作顺序为（填序号）_________。

A、调天平零点B、游码回零C、向小烧杯中加入碳酸钠

D、称量空烧杯E、向右盘加砝码并把游码移到所需位置

F、将砝码回盒G、记录称量结果

（3）若砝码和药品位置放颠倒（假设称量时未用烧杯），天平平衡时，实际称得碳酸钠的质量是_________g。

（4）下列操作使所配溶液的浓度偏高的是_________。

A、若称取28.6gNa2CO3·10H2O进行配置B、称量时用了生锈的砝码

C、往容量瓶转移溶液时，有少量液体溅出

D、碳酸钠中含有不溶性杂质E、未洗涤溶解碳酸钠的烧杯

F、定容时，俯视刻度线G、小烧杯洗净后未干燥即用来称量

H、容量瓶未干燥即用来配制溶液

拓展配制一定物质的量浓度溶液误差分析

根据

判断，通过分析对m、V的影响进一步得出对c的影响。

能引起误差的一些操作

（以配制0.1mol·L－1的NaOH溶液为例）

因变量

c

m

V

称量前小烧杯内有水

——

——

不变

称量时间过长

减小

——

偏低

用滤纸称NaOH

减小

——

偏低

砝码生锈

增大

——

偏高

向容量瓶转液时少量流出

减小

——

偏低

未洗涤烧杯和玻璃棒

减小

——

偏低

未冷却至室温就注入容量瓶定容

——

减小

偏高

定容时，水多了用滴管吸出

减小

——

偏低

定容摇匀时，液面下降再加水

——

增大

偏低

定容后经摇匀、静置，液面下降

——

——

不变

定容时俯视读刻度

——

减小

偏高

定容时仰视读刻度

——

增大

偏低

小结常见物理量与物质的量关系如下所示：

拓展溶质的质量分数与溶液物质的量浓度间的关系

[案例引思]市售浓硫酸中溶质的质量分数为98%，密度为1.84g/cm3，计算市售浓硫酸的物质的量浓度?

解析：

溶液的物质的量浓度与所取溶液的体积（或溶液的质量）没有关系，因此，为了便于计算，我们可取1L的溶液（或100g的溶液）进行计算。

结论：

c（B）＝（1000mL·L－1×ρg·mL－1×ω）/（Mg·mol－1）

代入上式可得c（H2SO4）＝（1000mL·L－1×1.84g/cm3×98%）/（98g/mol）＝18.4mol/L

参考答案

知识点1、物质的量及阿伏加德罗常数

（1）粒子，n，摩尔（mol）

（2）阿伏加德罗常数，6.02×1023

例1：

1，6.02×1023，0.4

迁移1：

4，1.204×1024

迁移2：

1，2，54

迁移3：

3

迁移4：

1.5，4.5，15，15

例2：

A

迁移1：

A

知识点2、摩尔质量

相对原子质量，相对分子质量

M，g/mol或g·mol－1

例1：

98g，98g/mol

迁移1：

32，32g/mol，32g

迁移2：

0.25mol，159g

迁移3：

0.1mol，9.8g，0.2g，3.2g，6.4g，0.2，0.1

例2：

BC

迁移1：

D

知识点3、气体摩尔体积

Vm，L/mol，L·mol-1

22.4L/mol

例1：

11.2

例2：

D

迁移1：

1.6

迁移2：

B

迁移3：

D

知识点4、物质的量浓度及其应用

单位体积，物质的量，mol/L

例1：

0.5mol/L，1mol/L

例2：

0.2mol，11.7g

迁移1：

1mol/L，c（H＋）＝2mol/Lc（SO42－）＝1mol/L

迁移2：

180

知识点5、一定物质的量浓度溶液的配制

例1：

D

例2：

B

迁移：

（1）10.6

（2）BADGECF（3）9.4（4）BF

教师备选资料

知识点1、阿伏加德罗定律及其重要推论

例1：

1:

1:

1，1:

1:

1，1:

1:

1

例2：

C

课后提升

※必做题

1．下列说法中正确的是（）

A．1mol氧B．1molH2SO4C．1mol米D．1mol面粉

2．在1molH2O中（）

A．含1molH　B．含6.02×1023个氢原子

C．含6.02×1023个水分子　D．含3.01×1023个氧原子

3．在0.5molNa2SO4中，含有的Na+数约为（）

A．3.01×1023B．6.02×1023C．0.5D．1

4．含有3.01×1023个氧原子的H2SO4的物质的量是（）

A．0.500molB．1.00molC．0.250molD．0.125mol

5．1mol下列气体中所含原子数最多的是（）

A．H2B．CO2C．CH4D．O2

6．下列说法正确的是（）

A．摩尔质量就等于物质的相对分子质量

B．摩尔质量就物质相对分子质量的6.02×1023倍

C．HNO3的摩尔质量是63g

D．硫酸和磷酸的摩尔质量相等

7．2molCl2和2molCO2相比较，下列叙述中正确的是（）

A．分子数相等B．原子数相等C．体积相等D．质量相等

8．下列物质中氧原子数目与11.7gNa2O2中氧原子数一定相等的是（）

A．6.72LCOB．6.6gCO2C．8gSO3D．9.8gH2SO4

9．铅笔芯的主要成分是石墨和黏土，这些物质按照不同的比例加以混和、压制，就可以制成铅笔芯。

如果铅笔芯质量的一半成分是石墨，且用铅笔写一个字消耗的质量约为1mg。

那么一个铅笔字含有的碳原子数约为（）

A．2.5×1019个B．2.5×1022个C．5×1019个D．5×1022个

10．下列气体中所含分子数目最多的是（）

A．1gH2B．10gCO2C．30gC12D．17gNH3

11．有一种气体的质量是14.2g，体积是4.48升（标况下），该气体的摩尔质量是（）

A．28.4B．28.4g·mol-1C．71D．71g·mol-1

12．物质的量相同的甲烷和氨气具有不同的（）

A．电子数目B．质子数目C．分子数目D．原子数目

13．下列物质中所含的分子数相等的是（）

①0.1molCO2②9.8gH2SO4③1gH2O④1.6gO2

A．①②B．②③C．①④D．③④

14．容量瓶是用来配制物质的量浓度的溶液的定量仪器，其上标有：

①温度、②浓度、③容量、④压强、⑤刻度线、⑥酸式或碱式这六项中的（）

A．②④⑥B．③⑤⑥C．①②④D．①③⑤

15．2molCl2和2molCO2相比较，下列叙述中正确的是（）

A．分子数相等B．原子数相等C．体积相等D．质量相等

16．将VLHCl气体（标况下）溶于水制得1000mL盐酸溶液，则该盐酸的物质的量浓度为（）

A．V/22400mol/LB．1000V/22.4mol/L

C．V/22.4mol/LD．V/11.2mol/L

17．下列溶液中的氯离子数目与50mL1mol·L－1的AlCl3溶液中氯离子数目相等的是（）

A．150mL1mol·L－1的NaClB．75mL2mol·L－1的NH4Cl

C．150mL3mol·L－1的KClD．75mL2mol·L－1的CaCl2

18．实验室中需要配制2mol/L的NaCl溶液950mL，配制时应选用的容量瓶的规格和称取的NaCl质量分别是（）

A．950mL，111.2gB．500mL，117g

C．1000mL，117gD．任意规格，111.2g

19．下列叙述正确的是（）

A．1molH2O的质量为18g/molB．CH4的摩尔质量为16g

C．3.01×1023个SO2分子的质量为32g

D．标准状况下,1mol任何物质体积均为22.4L

20．同温同压下，等质量的下列气体所占有的体积最大的是（）

A．O2B．CH4C．CO2D．SO2

21．设NA表示阿伏德罗常数的值，下列叙述正确的是（）

A．标准状况下，22.4LH2O含有的分子数为NA

B．常温常压下,1.06gNa2CO3含有的Na+离子数为0.02NA

C．通常状况下，NA个CO2分子占有的体积为22.4L

D．物质的量浓度为0.5mol/L的MgCl2溶液中，含有Cl－个数为NA

22．配制一定物质的量浓度的NaOH溶液时,造成浓度偏高的原因通常可能是（）

A.在天平托盘上垫纸,将氢氧化钠固体放在纸上称量

B.氢氧化钠溶解在小烧杯里,未经冷却就立即转移到容量瓶中

C.没有洗涤溶解氢氧化钠的烧杯并将洗涤液转移到容量瓶中

D.因容量瓶未盖好,摇匀时不慎洒落一些已配好的氢氧化钠溶液

23．相等物质的量的CO和CO2相比较，下列有关叙述中正确的是（）

A.它们所含的分子数之比为1︰1B.它们所含的氧原子数之比为1︰1

C.它们所含的原子总数之比为1︰1D.它们所含的碳原子数之比为1︰1

24．同温同压下，甲、乙两容器分别盛有CH4和NH3，已知它们所含氢原子个数相同，则甲、乙两容器的体积比为（）

A.4∶3B.5∶4C.4∶5D.3∶4

25．2008年5月我国汶川发生地震灾害，假若你是卫生防疫人员，为配制0.01mol/L的KMnO4消毒液，下列操作导致所配溶液浓度偏高的是（）

A．取KMnO4样品时不慎在表面沾了点蒸馏水

B．溶解搅拌时有液体飞溅

C．定容时俯视容量瓶刻度线

D．摇匀后见液面下降，再加水至刻度线

26．配制一定体积、一定物质的量浓度的溶液时，下列操作会使配得的溶液浓度偏小的是（）

A．容量瓶中原有少量蒸馏水

B．溶液从烧杯转移到容量瓶中后没有洗涤烧杯

C．定容时观察液面俯视

D．滴管加水时，有少量水滴到容量瓶外

27．实验室需配制一种强酸溶液500mL，c（H+）=2mol/L，下列配制方法可行的是（）

A．取100mL5mol/LH2SO4，加入400mL水

B．取200mL5mol/LH