第二节化学计量在实验中的应用教材解读与拓展学生.docx

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第二节化学计量在实验中的应用教材解读与拓展学生

必修1第一章　从实验学化学

第二节化学计量在实验中的应用

知识详解

知识点一：

物质的量的单位—摩尔

1.物质的量：

（1）定义：

物质的量是一个物理量，它表示含有一定数目粒子的集合体，符号为n.

单位：

摩尔

理解

（1）用“物质的量”将一定数目的原子、离子、分子等微观粒子与宏观可称量（质量、体积、浓度）的物质联系起来。

含义：

物质的量与粒子数、质量、气体体积、溶液体积通过阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度联系起来。

（2）物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一（力学:

长度（米/m）质量（千克/kg）时间（秒/s）电学:

电流（安培/A）热学:

热力学温度（开尔文/K）物质的量（摩尔/mol）光学:

发光强度（坎德拉/cd），它是表示含有一定数目离子的集合体，在化学实验中用得比较多，它的符号用“n”表示，单位是摩尔（简称摩，符号“mol”）。

2.摩尔：

（1）定义：

摩尔是物质的量的单位，简称摩，符号为mol.

（2）国际上规定，1mol粒子集体所含的粒子数与0.012Kg12C中所含的碳原子数相同。

理解：

（1）必须指明物质微粒的名称，不能是宏观物质名称。

例如：

1molH表示1mol氢原子，1molH2表示1mol氢分子（氢气），1molH+表示1mol氢离子，但如果说“1mol氢”就违反了使用标准，因为氢是元素名称，不是微粒名称，也不是微粒的符号或化学式。

也不能用于宏观物质如：

lmol人、1mol大豆都是错误的。

（2）常见的微观粒子有：

分子、原子、离子、电子、质子、中子或它们特定的组合。

（3）对“1摩尔”的国际规定：

1摩尔粒子集体所含有的粒子数与6.02千克12C中所含有的原子数相同，

判断

（1）摩尔是基本物理量之一（）

（2）物质的量是基本物理量之一（）

3.阿伏加德罗常数：

（1）定义：

把1mol任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数，符号为NA。

（2）数值和单位：

6．02×1023mol-1

（3）物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数（N）之间换算的关系：

n=N/ＮＡ

4.摩尔质量：

（1）定义:

单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量，符号为M。

（2）单位：

g/mol（或g·mol-1）

理解：

（1）物质的量（n）、质量（m）和摩尔质量（M）之间换算的关系：

n=m/M

（2）一个微粒的质量=微粒的摩尔质量÷阿伏加德罗常数.例如:

1个氢原子的质量m=

判断：

硫酸的摩尔质量是98g（）1mol硫酸的质量是98g（）硫酸的摩尔质量是98g·mol-1（）

1molO2含有6．02×1023mol-1个O2分子（）1molO2含有阿伏伽德罗常数个O2分子（）

1molO2含有NA个O2分子（）1mol硫酸含有阿伏伽德罗常数个微粒（）

1mol硫酸含有阿伏伽德罗常数个H2SO4（）

知识点二．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，符号为：

Vm

（2）单位：

L/mol（或L·mol-1）

（3）标准状况下的气体摩尔体积

①标准状况：

0℃和1.01×105Pa（101KPa）

②标准状况下的气体摩尔体积：

约22.4L·mol-1

（4）气体体积、气体摩尔体积和物质的量之间换算的关系：

Vm=V/n

（5）气体摩尔体积的适用条件:

（A）必须是在标准状况下,（B）必须是气体（可以是一种纯净气体,也可以是混合气体）

典型例题

例1下列关于摩尔的说法,正确的是（）

A.摩尔史适用于分子原子离子B.摩尔是物质的数量的单位

C.摩尔是一个基本物理量D.摩尔是物质的量的单位

跟踪训练

下列叙述中正确的是（）

A.摩尔质量的单位是g·mol-1,不能以kg·mol-1单位B.阿伏伽德罗常数约为6．02×1023

C.葡萄糖（C6H12O6）的摩尔质量为180g·mol-1D.摩尔质量就是相对原子质量的6．02×1023倍

例2.22gCO2中所含有的分子数是

跟踪训练

（1）0.5mol水中含有个水分子

（2）2mol水中含有个水分子，个氢原子。

（3）1molH2SO4中含有个H2SO4分子，个硫酸根离子

例3在14.2gNa2SO4中含有个Na+含有克SO42-,含氧原子的物质的量是mol

跟踪训练

在Al2（SO4）3固体中,若已知含有1.806×1022个SO42-,

则硫酸铝的物质的量是所含Al3+的质量是

例4下列说法中正确的是（）

A.若1mol甲烷的体积为22.4L,则一定是标准状况下B.在00C101KPa下1mol空气的体积为22.4L

C.在标准状况下,1mol水的体积为22.4LD.1molO2的质量只有在标准状况下才是32g

跟踪训练

1.下列物质的体积一定是22.4L的是（）

A.1mol水蒸气B.17g氨气C.标准状况下44g的二氧化碳D.00C2×Pa时的2g氢气

2.设NA为.阿伏伽德罗常数,下列说法正确的是（）

A.在标准状况下5.6L四氯化碳含有的分子数为0.25NAB.在标准状况下,14g氮气含有的核外电子数为5NA

C.在标准状况下,22.4L任意比的氢气和氯气的混合气体中含有的分子总数为NA

D.在常温常压下,22.4LCO2中含有NA个CO2分子

例5.在标准状况下,10gCO和CO2的混合气体为6.72L,则混合气体中CO和CO2的物质的量之比是（）

A.2:

1B.1:

2C.1;1D.3:

4

高考题

【例1】（08广东卷）能表示阿伏加德罗常数数值的是（）

A．1mol金属钠含有的电子数B．标准状况下22.4L苯所含的分子数

C．0.012kg12C所含的原子数D．1L1mol·L－1的硫酸溶液所含的H＋数

【例2】（08海南卷）设NA为阿伏加德罗常数，下列说法正确的是（）

A．标准状况下，5.6L四氯化碳含有的分子数为0.25NAB．标准状况下，14g氮气含有的核外电子数为5NA

C．标准状况下，22.4L任意比的氢气和氯气的混合气体中含有的分子总数均为NA

D．标准状况下，铝跟氢氧化钠溶液反应生成1mol氢气时，转移的电子数为NA

【例3】下列说法正确的是（）

A.71g氯相当于2mol氯B.每摩尔物质中含有6.02×1023个原子

C.阿伏加德罗常数为12g12C所含的碳原子数D.1molKClO3中含有3mol氧元素

【例4】下列说法正确的是（）

A.1mol物质的质量就是该物质的摩尔质量B.1mol气体的体积就是气体的摩尔体积

C.1mol任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数D.1molHCl溶于1L水中，所得盐酸的物质的量浓度为1mol/L

【例5】（09年上海化学·15）镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生

气体的体积（V）与时间（t）关系如右图。

反应中镁和铝的（）

A．物质的量之比为3︰2B．质量之比为3︰2

C．摩尔质量之比为2︰3D．反应速率之比为2︰3

【例6】下列条件下,两瓶气体所含原子数一定相等的是（A）

同质量,不同密度的N2和CO

不同温度,同体积的H2和N2

同体积,同密度的C2H4和C3H6两气体

同压强,同体积的N2O和CO2两种气体

A.

B.

C.

D.

知识点三.物质的量浓度

（1）定义：

表示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”

（2）单位：

mol/L

（3）说明：

①物质的量浓度是溶液的体积浓度

②溶液中的溶质既可以为纯净物又可以为混合物，还可以是指某种离子或分子

（4）溶液的有关计算

①物质的量浓度、溶质的物质的量与溶液体积的换算关系：

②浓溶液稀释或稀溶液浓缩的有关计算．

稀释或浓缩前后溶质的物质的量（或质量）不变：

C（浓）×V（浓）＝C（稀）×V（稀）m1ω1=m2ω2

③同溶质的稀溶液相互混合：

C混=

（混合时溶液体积变化不计）混合：

m1ω1+m2ω2=（m1+m2）ω混

一定温度下，某饱和溶液中溶质B的溶解度（S）与溶质B的质量分数[ωB]的换算关系．

根据S＝

和ωB＝

％（饱和溶液，S代表溶质该条件下的溶解度）

推得：

ωB＝

％或S=WB/（1-WB）×100

⑤某一溶液中溶质的质量分数[ωB]、溶质的物质的量浓度[CB]和溶液的密度（ρ）的换算关系：

CB＝

.相互关系：

n=

=

=

=CV

知识点四.一定物质的量浓度溶液的配制

1.所需仪器：

托盘天平（溶质为固体时）和药匙或量筒（浓溶液稀释时）、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管等．

2.配制步骤：

算（计算）→取（称取或量取）→溶（溶解）→冷（冷却）→注（转移）→洗（洗涤）→振（振荡）→定（定容）→摇（摇匀）→存（保存）．

以配制100mL1.00mol·L－1的NaCl溶液为例：

计算：

所需NaCl固体的质量为；

②称量：

准确称量NaCl固体（该步操作用到的仪器有）；

③溶解：

将称量好的NaCl固体放入烧杯中，然后用。

（该步操作用到的仪器有）；

④冷却：

将烧杯中的溶液冷却至；

⑤转移：

将烧杯中的溶液沿缓缓注入mL容量瓶中；

⑥洗涤：

用适量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒次，并将洗涤液也注入容量瓶中；

⑦振荡：

用手轻轻摇动容量瓶，使溶液混合均匀；

⑧定容：

把蒸馏水沿着玻璃棒缓缓注入容量瓶中，当液面距离容量瓶颈刻度线下1～2cm时，改用胶头滴管加蒸馏水至凹液面的最低处与刻度线相切视线要保持水平）。

⑨摇匀：

盖好瓶塞，反复上下颠倒，摇匀；

⑩装瓶：

配好的溶液应及时转入试剂瓶中。

3.误差分析：

根据公式CB＝nB/V知，造成所配溶液产生误差的原因可能由nB或V引起．其中，造成nB的误差一般由称量、转移、洗涤等错误操作引起；而造成V的误差往往由读数错误、未冷却溶液等操作引起．例如，未洗涤溶解用的烧杯和玻璃棒，造成实际值比nB值偏小，从而引起CB偏小．

练习:

配制一定物质的量浓度溶液时，下列操作对溶液浓度有何影响？

①没有用水冲洗烧杯2-3次。

（偏）

②溶液配好摇匀后，发现液面低于刻度线，又加水至液面与刻度相切。

（偏）

③定容时，俯视液面使与刻度相切。

（偏）

④定容时，仰视液面使与刻度相切。

（偏）

⑤将未冷却的溶液注入容量瓶后，马上定容。

（偏）

⑥将烧杯中的溶液转到容量瓶时，有溶液溅出。

（偏）

⑦加水超过刻度线。

（偏）

⑧用天平称量NaOH时，砝码有油污。

（偏）

4.配制一定物质的量浓度的溶液时应注意的问题：

①配制一定物质的量浓度溶液是将一定质量或体积的溶质按所配溶液的体积在选定的容量瓶中定容，因而不需要计算水的质量．

②不能配制任意体积的一定物质的量浓度的溶液．这是因为在配制的过程是用容量瓶来定容的，而容量瓶的规格又是有限的，常用的有50mL、100mL、250mL、500mL和1000mL等，所以只能配制体积与容量瓶容积相同的一定物质的量浓度的溶液．

③将蒸馏水注入容量瓶中至液面接近容量瓶刻度线1～2cm时，应改用胶头滴管滴加蒸馏水，以防液面超过刻度线，造成所配溶液的浓度偏低．

④在配制一定物质的量浓度的NaOH溶液时，应将氢氧化钠样品放在玻璃容器中称量；若配制一定物质的量浓度的硫酸溶液，应预先在烧杯中加入适量的蒸馏水，再缓缓加入量筒中的浓硫酸，同时边加边搅拌．

⑤容量瓶是一种细颈梨形的平底玻璃瓶，容量瓶颈部有标线、瓶上标有温度和容量。

容量瓶是用来配制准确物质的量浓度溶液的仪器。

容量瓶有各种不同规格，常用的有100mL、250mL、500mL和1000mL等几种。

容量瓶只能配对应体积的溶液。

因此，在选择时，要使容量瓶的容积等于或略大于所需。

容量瓶的使用要有一定温度限制，容量瓶不能作为盛放液体的容器或反应容器使用，也不能加热，更不能作为溶解固体或稀释溶液的仪器使用。

在使用容量瓶前必须检查容量瓶是否漏水。

方法是：

往瓶内加水，塞好瓶塞。

用食指顶住瓶塞。

另一手托住瓶底，把瓶倒立。

观察瓶塞周围是否漏水，若不漏水，把容量瓶正立过来将瓶塞旋转180°，仍把瓶倒立过来，再检验是否漏水。

跟踪训练：

1.．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6项中的（）

A.②④⑥B.③⑤⑥C.①②④D.①③⑤

2．0.5L1mol/LFeCl3溶液与1.5L1mol/LKCl溶液混合，混合液中Cl-的物质的量浓度（假设混合时溶液的体积不变）（）

A.1mol/LB.2mol/LC.1.5mol/LD.3mol/L

3．在标准状况下，11.2LHCl气体溶于水配成1L溶液，此溶液的物质的量浓度是（）

A．0.5mol/LB．1mol/LC．2mol/LD．4mol/L

4．实验室配制一定物质的量浓度溶液时，下列仪器必不可少的是（）

A．容量瓶B．试管C．烧瓶D．量筒

5．下列玻璃仪器：

①烧杯、②烧瓶、③试管、④容量瓶、⑤量筒。

能直接加热的是（）

A．①③B．②③C．③D．④⑤

6．1mol/L的H2SO4的含义是（）

A.1L水中含有1molH2SO4B.1L溶液中含有1molH+

C.将98g硫酸溶于1L水配成的溶液D.1L溶液中含有98gH2SO4

重难点拓展

一、有关计算关系

1.m、n、N之间的计算关系

（1）计算关系：

=

（2）使用范围：

只要物质的组成不变，无论是何状态都可以使用

2.V、n、N之间的计算关系

（1）计算关系：

=

=

（2）使用范围：

①适用于所有的气体，无论是纯净气体还是混合气体

②当气体摩尔体积用22.4L·mol-1时必须是标准状况

3.c、m、V、N之间的计算关系

（1）计算关系：

（2）使用范围：

①以上计算关系必须是在溶液中使用

②微粒数目是指某种溶质

③若溶液是由气体溶解于水形成的，要特别注意以下几点：

A.必须根据定义表达式进行计算

B.氨水中的溶质主要是NH3·H2O，但要以NH3为准计算

C.溶液的体积不能直接用气体的体积或水的体积或气体与水的体积之和，而必须是通过

计算得到

4.c、

%、ρ之间的计算关系

（1）计算关系：

（2）使用范围：

同一种溶液的质量分数与物质的量浓度之间的换算

（3）推断方法：

①根据物质的量浓度的定义表达式

②溶质的物质的量用

计算

③注意溶液体积的单位

5.混合气体的平均相对分子质量的有关计算

（1）计算依据：

①1mol任何物质的质量（以g为单位）在数值上与其相对分子质量相等

②1mol任何气体的体积（以L为单位）在数值上与气体摩尔体积（以L/mol为单位）相等

（2）基本计算关系：

（4）使用说明：

①

（2）的计算式适用于所有的混合物的计算

②（3）中的计算式只适用与混合气体的有关计算

③（3）中的两个计算式之间应用了阿伏加德罗定律

6.密度与相对密度

（1）密度

①计算表达式：

②使用说明：

A.适用于所有的物质，不受物质状态的限制，也适用于所有的混合物

B.所有的气体物质：

，标准状况下气体

（2）相对密度

①计算表达式：

②使用说明：

A.相对密度是在同温同压下两种气体的密度之比

B.既可以用于纯净气体之间的计算，也可以用于混合气体之间

二、阿伏加德罗定律重要公式与气态方程（PV=nRT）之间的关系

推论1：

同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比，即

。

推论2：

同温同体积时，气体的压强之比等于物质的量之比，即

。

推论3：

同温同压下，同体积的任何气体的质量之比，等于相对分子质量之比，

也等于密度之比，即

。

推论4：

同温同压下，同质量的气体体积之比等于摩尔质量之反比，即

。

推论5：

混和气体平均相对分子质量的几种计算方法：

（1）标准状况下，平均分相对分子质量

（∴d=

）

（1mol的物质所具有的质量）

（2）因为相对密度

（3）摩尔质量定义法：

（混合总质量除以混合总物质的量）

（4）物质的量或体积分数法：

以上推论及气态方程PV=nRT在有关气体的化学计算中具有广泛的应用。

三、在有关计算物质的量浓度时形成解题思路

①由“定义式”出发：

物质的量浓度定义的数学表达式为c=n/V，由此可知，欲求c，先求n及V。

②由守恒的观点出发：

a.稀释前后“溶质的物质的量守恒”。

b.溶液中“微粒之间电荷守恒”（溶液呈电中性）。

如在Na2SO4溶液中，阴离子SO42-与阳离子Na+所带电荷一定相等，

即n（Na+）×1=n（SO2-4）×2，又因在同一溶液中，体积都相同，

故有c（Na＋）×1=c（SO42-）×2。

再如，在Na2SO4、KNO3和HCl的混合液中，

阳离子有Na+、K+、H+，阴离子有SO42-、NO-3、Cl-，由电荷守恒知：

c（Na＋）×1+c（K＋）×1+c（H＋）×1=c（SO2-4）×2+c（NO-3）×1+c（Cl-）×1

简化为c（Na＋）＋c（K＋）＋c（H＋）＝2c（SO2－4）＋c（NO－3）＋c（Cl－）

c.化学反应前后的质量守恒

例如：

用密度为1.32g/cm3的硫酸溶液，逐滴滴入BaCl2溶液中，直到沉淀恰好完全为止。

已知所生成的沉淀的质量等于所用硫酸溶液的质量，则硫酸溶液的浓度为（）

（A）21.9%（B）42.1%（C）13.5mol/L（D）5.67mol/L

解：

依题意，生成沉淀的质量应等于溶液的质量

∵H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl

98233

M×ω%M

∴H2SO4%=

=42.1%

故答案为B、D

四、两类浓度的求算总结如下：

1.溶液中粒子的物质的量浓度

强电解质AxBy====xAy++yBx-有

c（Ay＋）====xc（AxBy）c（Bx-）====yc（AxBy）c（Ay+）∶c（Bx-）====x∶y

以Fe2（SO4）3为例：

（1）若Fe2（SO4）3的物质的量浓度为amol·L－1，

则c（Fe3+）=2amol·L－1，c（SO2-4）=3amol·L－1。

（2）若Fe2（SO4）3溶液中c（SO2－4）＝amol·L－1，则[Fe2（SO4）3］＝

mol·L－1。

（3）溶液中电荷关系：

3c（Fe3+）=2c（SO2-4）。

2.气体溶于水后溶质的物质的量浓度

在标准状况下，1L水中溶解某气体VL，所得溶液密度为ρg·mL-1，已知该气体的摩尔质量为Mg·mol－1，水的密度是1g·mL－1，则溶于水后溶质的物质的量浓度为：

c=

mol·L－1=

mol·L－1

方法与技能

技法一:

物质的量浓度的相关计算

例1下列说法正确的是（）

A.把100mL3mol·L－1H2SO4与100mL水混合,H2SO4的物质的量浓度为1.5mol·L－1

B.把100g20%NaCl溶液与100g水混合后,NaCl溶液的质量分数为10%

C.把200mL3mol·L－1的BaCl2溶液与100mL3mol·L－1的KCl溶液混合后

溶液中的c（Cl_）仍然为3mol·L－1

D.在标准状况下,22.4L的HCl溶于VmL水,形成密度为ρg·mL－1的盐酸物质的量浓度

为1000ρ∕（17+V）mol·L－1

跟踪训练

把500mL含有BaCl2和KCl的混合溶液分5等份,取一份加入含amol硫酸钠的溶液,恰好使钡离子完全沉淀,另取一份加入含bmol硝酸银的溶液,恰好使氯离子完全沉淀,则该混合溶液中钾离子的浓度为（）

A.0.1（b-2a）mol·L－1B.10（2a-b）mol·L－1C.10（b-a）mol·L－1D.10（b-2a）mol·L－1

技法二:

气体相对分子质量的求法

例2:

同温,同压下,某容器充满O2时质量为116克,充满CO2时质量为122克,充满某气体X时质量为114克,则气体X的相对分子质量为（）

A.28B.60C.32D.44

高考题

例1设NA表示阿伏加德罗的数的值,下列说法正确的是（）

A.标准状况下,22.4LCCl4中含有的分子数为NAB.常温常压下,8gO2含有4NA个电子

C.标准状况下,11.2LCH3CH2OH中含有的分子数目为0.5NA

D.常温常压下,2.24LCO和CO2混合气体中含有的碳原子数目为0.1NA

例2（2011.全国）在线一定条件下磷与干燥氯气反应生成PCl3与PCl5的混合物,若0.25g消耗掉314mL氯气（标准状下）,则产物中PCl3与PCl5的物质的量之比接近于（）

A.3:

1B.5:

3C.2:

3D.1:

2

跟踪训练

（一）、选择题（每题有一个选项符合题意）

1、摩尔是（）

A.物质数量的多少B.物质的量的多少

C.6.02*1023个微粒D.物质的量的单位

2、下列说法正确的是（）

A.硫酸的摩尔质量是98gB.1mol氧的质量是32g

C.1mol任何气体的体积都约是22.4LD.铁原子的摩尔质量在数值上与铁的相对原子质量相等

3、下列说法正确的是（）

A.11.2L甲烷中含有的原子数目为2.5NAB.2gCa2+离子含有1.8NA个电子

C.含有NA个氢分子的氢气，其体积为22.4LD.在标准状况下，11.2LN2的质量是14g

4、下列溶液与30mL1mol/LAlCl3溶液中Cl-物质的量浓度相同的是（）

A.10mL1.5mol/LAlCl3B.15mL2mol/LBaCl2C.15mL1.5mol/LCaCl2D.30mL2mol/LNaCl

5、下列说法正确的是（）

A.HNO3的摩尔质量是63gB.常温常压下，32gO2含有2NA个O

C.在标准状况下，1molH2O的体积约是22.4LD.1L1mol/LCH3COONa溶液中c（CH3COO-）=1mol/L

6、下列说法正确的是（）

A.NaOH的摩尔质量是98gB.22.4LHCl不一定与1molNH3完全反应

C.78g过氧化钠中一定含有6.02×1023个钠离子D.2mol/LNaOH溶液与1mol/LH2SO4溶液恰好反应

7、将4gNaOH溶解在10mLH2O中，在稀释成1L，从中取出10mL，这10mL溶液的物质的量浓度是（）

A.1mol/LB.0.1mol/LC.0.01mol/LD.10mol/L

8、用10mL0.1mol/LBaCl2溶液恰好可使同体积的硫酸铝、硫酸铜和硫酸钾溶液中的硫酸根离子完全转化为硫酸钡沉淀，则三种硫酸盐溶液的物质的量浓度之比为（）

A.3︰2︰2B.1︰2︰3C.1︰3︰3D.3︰1︰1

9、在同温同压下，某气体与氧气质量相同，体积