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.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
一、目标与策略
明确学习目标及主要的学习方法是提高学习效率的首要条件,要做到心中有数!
学习目标:
●了解物质的量的单位——摩尔;
●了解摩尔质量、气体摩尔体积和物质的量浓度的含义;
●能根据物质的量与粒子数目之间的关系进行计算;
●掌握一定物质的量浓度溶液的配制方法和应用。
重点难点:
●物质的量的单位——摩尔,气体摩尔体积,物质的量浓度的概念,物质的量、摩尔质量和物质的量浓度的关系,一是物质的量浓度溶液的配制方法。
学习策略:
●本节将学习一种新的物理量——物质的量,它联系宏观可测量物理量与微观粒子数。
深入理解、大量练习能有助于掌握本节内容。
二、学习与应用
“凡事预则立,不预则废”。
科学地预习才能使我们上课听讲更有目的性和针对性。
我们要在预习的基础上,认真听讲,做到眼睛看、耳朵听、心里想、手上记。
知识要点——预习和课堂学习
认真阅读、理解教材,尝试把下列知识要点内容补充完整,带着自己预习的疑惑认真听课学习。
请在虚线部分填写预习内容,在实线部分填写课堂学习内容。
若有其它补充可填在右栏空白处。
详细内容请参看网校资源ID:
#tbjx2#211088
知识点一:
物质的量及其单位
要点诠释:
化学实验中,取用的药品无论是单质还是化合物,都是可以用器具称量的。
而物质间发生的化学反应是原子、离子或分子之间按一定的数目关系进行的,对此,不仅我们用肉眼直接看不到,也难以称量。
国际科学家建议用“物质的量”将一定数目的原子、离子或分子等微观粒子与可称量物质联系起来。
(一)物质的量:
是一个基本物理量,表示,符号为n。
(二)摩尔:
物质的量的单位为,简称,符号为。
1mol粒子集体所含的粒子数与0.012kg12C中所含的碳原子数相同,约为 。
(三)阿伏加德罗常数:
是一个物理量,可定义为:
单位物质的量的物质所含的微粒数。
符号为,单位为,可表示为NA= 。
(四)物质的量(n)、阿伏加德罗常数(NA)与粒子数(N)之间存在着以下关系:
。
(五)注意:
(1)物质的量是一个基本物理量,四个字是一个整体,不能拆开理解,也不能压缩为“物质量”,同时还要与“物质的质量”或“物质的数量”区分开来。
(2)物质的量只适用于 。
即原子、分子、离子、电子及其他粒子,或 。
(3)使用摩作单位时,所指粒子必经明确,并且粒子的种类要用化学式表示。
如2molH、1molH2、1.5molNaOH、1molOH―、1mole―等。
(4)阿伏加德罗常数是一个物理量,其数值与0.012kg12C中含有的碳原子数相等,而6.02×1023mol―1是一个近似值。
知识点二:
摩尔质量
要点诠释:
1mol不同物质中所含的粒子数是相同的,但由于不同粒子的质量不同,1mol不同物质的质量也不同。
(一)摩尔质量:
摩尔质量指 。
符号为 ,常用的单位为 。
(二)注意:
(1)摩尔质量以g·mol―1为单位时,在数值上与物质的相对分子质量或相对原子质量相等。
可推导如下:
由阿伏加德罗常数的定义知M(12C)=12g·mol―1,所以M(X)也就是以g·mol―1为单位,数值上等于其相对原子质量。
(2)对于纯净物而言,其摩尔质量是固定不变的,而物质的质量则随着物质的量不同而不同。
如1molO2的质量为32g,2molO2的质量为64g,而O2的摩尔质量并不发生变化,还是32g·mol―1。
(三)物质的量(n)、质量(m)、摩尔质量(M)之间存在着下述关系:
如H2SO4的摩尔质量为98g·mol―1,则24.5gH2SO4的物质的量:
。
借助于物质的量,可以把肉眼看不到的微观物质的微粒数,与宏观上可以称量的物质质量联系起来。
所以物质的量起到了桥梁作用。
我们可以对物质的微粒数和质量进行相互的换算。
如上题中24.5gH2SO4的物质的量n(H2SO4)=0.25mol,
其微粒数N(H2SO4)=n(H2SO4)×NA=0.25mol×6.02×1023mol―1=1.505×1023。
知识点三:
气体摩尔体积
要点诠释:
对于气态物质,测量体积比称量质量更方便。
物质的体积取决于
这三个因素。
1mol固态物质或液态物质含有的粒子数相同,而粒子之间的距离是非常小的,这就使得固态物质或液态物质的体积主要决定于粒子的大小。
但由于粒子大小是不相同的,所以1mol不同的固态物质或液态物质的体积是不相同的。
对于气体来说,粒子之间的距离远远大于粒子本身的直径,所以1mol气体的体积主要决定于 。
而在相同的温度和压强下,任何气体粒子之间的距离可以看成是相等的,因此,1mol气体都是有相同的体积。
(一)气体摩尔体积:
气体摩尔体积指 ,符号为 ,常用单位有 。
(二)注意:
(1)不同的温度和压强下,气体摩尔体积 。
(2)在标准状况(0°、101kPa)下,气体摩尔体积Vm= 。
(三)气体体积(V)、气体摩尔体积(Vm)、气体的物质的量(n)之间关系为:
由物质的量可将气体分子数与宏观气体体积之间联系起来。
如标准状况下,11.2LH2所含分子数为:
。
由一定条件下的密度和气体摩尔体积可以求出气体的摩尔质量:
M=Vm·ρ,如标准状况下,
ρ(O2)=1.429g·L―1,则M(O2)=Vm·ρ(O2)=22.4L·mol―1×1.429g·L―1=32g·mol―1。
知识点四:
阿伏加德罗定律
要点诠释:
。
这一规律称为阿伏加德罗定律。
(一)注意:
(1)阿伏加德罗定律只适用 ,对 不适用。
(2)只有 的气体,其分子数才相同。
(3) 是阿伏加德罗定律的具体体现。
(二)几个重要的推论
气体的温度、压强、体积、质量、摩尔质量之间存在以下关系:
,由此可推知以下重要推论:
(1)同温同压下,同体积的任何气体的质量比等于 。
(2)同温同压下,任何气体的体积比等于 。
(3)同温同压下,相同质量的任何气体的体积比等于
。
(4)同温同压下,任何气体的密度比等于
。
(5)同温同容下,气体的压强比等于
。
知识点五:
物质的量浓度
要点诠释:
对于溶液,我们可用溶质的质量分数来表示溶液的组成。
而取用溶液时,一般是量取体积,并不是称量其质量。
如果知道一定体积的溶液中溶质的物质的量,那就方便多了。
(一)物质的量浓度:
的物理量叫做溶质B的物质的量浓度。
符号为 ,单位有 等。
(二)注意:
(1)溶液体积不等同于溶剂体积,应是溶质在溶剂中溶解后的实际体积。
(2)溶质可以是物质,也可以是分子或离子。
(3)溶液具有均一性,即从一定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 。
(4)物质的量浓度与溶质质量分数的区别与联系:
溶质的质量分数
物质的量浓度
溶质的单位
溶液的单位
计算公式
特 点
质量相同,溶质的质量分数也相同的任何溶液里含有溶质的质量相同
体积相同,物质的量浓度也相同的任何溶液里含有溶质的物质的量相同
(三)溶质的物质的量(n)、溶液的物质的量浓度、溶液的体积三者关系式:
(1)物质的量浓度与溶质质量分数的换算:
(w为溶质质量分数)
(2)溶液的稀释规律:
即稀释前后,溶质的物质的量不变,则有:
c1V1=c2V2
知识点六:
一定物质的量浓度溶液的配制
(一)一定物质的量浓度溶液的配制有两种类型:
由固体配制溶液(需确定 )和由浓溶液配制稀溶液(需确定 )。
整个过程可细化为八个步骤:
。
(二)仪器通常有:
。
(三)容量瓶为细颈、梨形玻璃容器,带有磨口玻璃塞。
容量瓶上标有 。
使用前一定要检查 ,方法是:
。
(四)误差分析:
一般根据公式
判断,即分析实验操作对变量n和V的影响。
其他正常时,
凡是使m或n增大的因素,则使c偏 ,反之,使c偏 。
凡是使V增大的因素,则使c偏 ,反之,使c偏 。
例如:
转移溶液后未洗涤烧杯和玻璃棒,将使溶质损失,所以会使c ;定容摇匀后发现液面低于刻度线,又补加少量蒸馏水,将使得溶液的总体积偏大,也会使c 。
(五)注意事项:
(1)称量时一般用托盘天平,量取时一般用量筒,它们只能准确到小数点后一位(0.1g或0.1mL),因此计算所用溶质的质量或体积时保留到小数点后 。
(2)称量时左物右码,有吸湿性和腐蚀性的药品放在 称量;用量筒量取的液体倒入烧杯后,量筒内壁附着的溶质 。
(3)溶解时一般先在 中加入溶质,后加溶剂进行溶解。
浓硫酸的稀释一定要注意 。
(4)配制一定物质的量浓度的溶液,是将一定质量或体积的溶质按溶液的体积在选定的容量瓶中定容,因而完全不需要计算水的用量。
(5)不能配制任意体积的溶液,因为配制过程中是用容量瓶来定容的,而容量瓶的规格又是特定值。
常用容量瓶的规格有100mL、250mL、500mL、1000mL等。
(6)不能用容量瓶溶解、稀释或久贮溶液(尤其碱性溶液),更不可在容量瓶中进行化学反应。
配制完溶液后,应将溶液倒入 中。
(7)溶液注入容量瓶前要使其温度 ,这是因为热的溶液转入容量瓶会使所配的溶液的体积偏小(玻璃的膨胀系数小于液体),所配溶液浓度偏大。
(8)溶液转移至容量瓶时,
。
(9)当容量瓶中液面上升到离刻度线1~2cm处,要改用 加入蒸馏
水,防止液面超过刻度线。
若加水定容时超过刻度线,必须 。
(10)定容后的溶液要注意反复摇匀。
静置后若发现液面下降,稍低于标线,不要再加蒸馏水,否则会引起结果偏低。
如果摇匀后洒出几滴,溶液的浓度不变。
知识点七:
以物质的量为核心的计算
关键是找准关系,一般先求出物质的量,然后再由换算公式计算各个物理量。
类型一:
物质的量及单位
例1.下列说法正确的是( )
A.摩尔是一种基本物理量
B.物质H2SO4的量为xmol
C.1mol任何物质都含有阿伏加德罗常数个分子
D.摩尔是衡量物质含有多少“阿伏加德罗常数个微粒集体”的物理量的单位
总结升华:
对于基本概念的辩析和应用,要善于把握住外延,细心分析其内容。
举一反三:
【变式1】下列对于“摩尔”的理解正确的是( )
A.摩尔是国际科学办建议采用的一种物理量
B.摩尔是物质的量的单位,简称摩,符号为mol
C.摩尔可以把物质的宏观数量与微观粒子的数量联系起来
D.国际上规定,0.012kg碳原子所含有的碳原子数目为1mol
【变式2】下列说法中正确的是( )
A.物质的量就是物质的质量
B.1mol任何物质都含有6.02×1023个分子
C.1molH2O中含有2molH和1molO
D.1mol氧元素
类型二:
阿伏加德罗常数
☆例2.下列说法正确的是( )
A.阿伏加德罗常数是人们规定的数,没有单位
B.0.012kg12C中所含有的碳原子数的精确值是6.02×1023
C.H2O的相对分子质量为18,1mol水的质量也是18
D.1.5molNaCl中含有NaCl的微粒数为9.03×1023
(有关解析,请参考网校资源ID:
#tbjx34#211088)
总结升华:
有关阿伏加德罗常数的概念,注意三个问题:
(1)它是一个物理量,不是一个单纯的“数”;
(2)通过阿伏加德罗常数为纽带可以进行物质的微粒数与物质的量的相互换算;
(3)从阿伏加德罗常数的规定可以推出:
1mol任何粒子或物质的质量,以克为单位时,在数值上等于 。
举一反三:
【变式3】下列说法中不正确的是( )
A.摩尔是以阿伏加德罗常数为衡量标准的物质的量的单位
B.阿伏加德罗常数就是6.02×1023
C.6.02×1023/mol叫做阿伏加德罗常数
D.科学上规定含有6.02×1023个粒子的任何粒子集体计量为1mol
【变式4】下列有关阿伏加德罗常数(NA)的说法错误的是( )
A.32gO2所含的原子数目为NA
B.0.5molH2O含有的原子数目为1.5NA
C.1molH2O含有的H2O分子数目为NA
D.0.5NA个氯气分子的物质的量是0.5mol
类型三:
摩尔质量
例3.计算4.9gH2SO4中含有的氧原子数。
解答:
总结升华:
通过物质的量的桥梁作用,找准已知和求解之间如何“架桥”,理顺解题的思路,各种误区将不复存在。
在计算过程中要特别注意粒子的变化。
【变式5】若某原子的摩尔质量是Mg/mol,则一个该原子的真实质量是 g。
【变式6】设一个12C原子的质量为ag,一个R原子的质量为bg,阿伏加德罗常数的值为NA,则R的相对原子质量可表示为( )
A.
B.
C.bNA D.aNA
类型四:
气体摩尔体积
☆例4.判断下列说法正确的是( )
A.标准状况下,1mol任何物质的体积都约为22.4L
B.1mol任何气体所含分子数都相同,体积也都约为22.4L
C.常温常压下,锌与盐酸反应生成1molH2时,消耗HCl的分子数为1.204×1024
D.在同温同压下,相同体积的任何气体单质所含原子数目相同
(有关解析,请参考网校资源ID:
#tbjx36#211088)
总结升华:
温度和压强只影响气体的体积,而不影响气体的 ,因此,若讨论物质的质量,物质的量和粒子数目,则与是否处于标准状况无关。
举一反三:
【变式7】(2011新课标全国)下列叙述正确的是
A.1.00molNaCl中含有6.02×1023个NaCl分子
B.1.00molNaCl中,所有Na+的最外层电子总数为8×6.02×1023
C.欲配置1.00L,1.00mol.L-1的NaCl溶液,可将58.5gNaCl溶于1.00L水中
D.电解58.5g熔融的NaCl,能产生22.4L氯气(标准状况)、23.0g金属钠
【变式8】标准状况下,测得1.92g某气体体积为672mL,计算此气体的相对分子质量。
解答:
类型五:
阿伏加德罗定律
☆例5.在标准状况下,mg气体A与ng气体B的分子数相同,下列说法不正确的是( )
A.气体A与B的相对分子质量之比为m∶n
B.同质量的气体A与B的分子数之比为n∶m
C.同温同压下,气体A与B的密度之比为n∶m
D.相同状况下,同体积的A与B的质量之比为n∶m
(有关解析,请参考网校资源ID:
#tbjx37#211088)
总结升华:
本题看上去错综复杂,要分层次攻破难关,首先由题推出物质的量相同的A、B的质量之比为m∶n,可得二者的摩尔质量之比和相对分子质量之比都是m∶n;在此基础上,可根据摩尔质量与密度的关系、摩尔质量与物质的量的关系等各个击破。
举一反三:
【变式9】一定温度和一定压强下,3体积X2气体与6体积Y2气体化合生成6体积气体化合物,则生成物的化学式为( )
A.XY B.X3Y2 C.X2Y3 D.XY2
【变式10】同温同压下,已知氧气的密度为
g/L,则氨气的密度为( )
A.17
/32 B.32
/17 C.32/17
D.17/32
类型六:
物质的量浓度
例6.将标准状况下的aLHCl(g)溶于1000g水中,得到的盐酸密度为bg·cm―3,则该盐酸的物质的量浓度是( )
A.a/22.4mol·L―1 B.ab/22400mol·L―1
C.ab/(22400+36.5a)mol/L D.1000ab/(22400+36.5a)mol/L
总结升华:
不同浓度的溶液混合或溶质和溶剂混合时,体积不能加和,但质量可以加和。
因此可以通过混合后的总质量与密度来求混合后的总体积,进一步求得溶液的物质的量浓度。
举一反三:
【变式11】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NaCl B.75mL2mol·L―1的NH4Cl
C.150mL3mol·L―1的KCl D.75mL2mol·L―1的CaCl2
【变式12】将溶质质量分数为a%,物质的量浓度为c1mol·L―1的稀H2SO4蒸发掉一定量的水,使之质量分数为2a%,此时物质的量浓度为c2mol·L―1,则c1和c2的数值关系是( )
A.c2=c1 B.c2<c1 C.c2>2c1 D.无法确定
类型七:
一定物质的量浓度溶液的配制
☆例7.
(1)用质量分数为98%、密度为1.84g·cm-3的浓硫酸配制100mL1.84mol·L-1的稀硫酸,若实验仪器有:
A.1mL量筒;B.托盘天平;C.玻璃棒;D.50mL容量瓶;E.10mL量筒;F.胶头滴管;G.50mL烧杯;H.100mL容量瓶,实验时应选用仪器的先后顺序是(填编号) 。
(2)在容量瓶的使用方法中,下列操作不正确的是(填编号) 。
A.使用容量瓶前检查它是否漏水
B.容量瓶用蒸馏水洗净后,再用待配溶液润洗
C.配制溶液时,如果试样是固体,把称好的试样用纸条小心倒入容量瓶中,缓慢加入蒸馏水到接近标线1~2cm处,用胶头滴管加蒸馏水到标线
D.配制溶液时,如果试样是液体,用量筒量取试样后,直接倒入容量瓶中,缓慢加入蒸馏水到标线
E.盖好瓶塞,用食指顶住瓶塞,用另一只手托住瓶底,把容量瓶倒转和摇动多次
F.往容量瓶中转移溶液时应用玻璃棒引流
(有关解析,请参考网校资源ID:
#tbjx39#211088)
总结升华:
溶解时加水的体积一般为配液总体积的40%左右,需要用到100mL量筒来量取水。
不用量筒而直接估计,可能会出现太大的偏差。
举一反三:
【变式13】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的质量分别是( )
A.950mL111.2gB.500mL117g
C.1000mL117gD.任意规格 111.2g
【变式14】实验室用氯化钠固体配制1.00mol/L的NaCl溶液0.5L,回答下列问题:
(1)写出该实验的实验步骤。
① ;② ;③ ;④ ;⑤ 。
(2)所需仪器为:
容量瓶(规格为 )、托盘天平,还需要
(填实验仪器名称)才能完成该实验。
(3)试分析下列操作对所配溶液的浓度有何影响及造成该影响的原因。
①为加速固体溶解,可稍微加热并不断搅拌。
在未降至室温时,立即将溶液转移至容量瓶定容。
对所配溶液浓度的影响是 ,原因是 。
②定容后,加盖倒转摇匀,发现液面低于刻度线,又滴加蒸馏水至刻度。
对所配溶液浓度的影响是 ,原因是 。
类型八:
有关物质的量的计算
☆例8.对于SO2和SO3:
(1)等物质的量的SO2和SO3中,氧原子的个数比为 。
(2)在常压和100℃时,等体积的SO2和SO3中硫原子的个数比为 。
(3)当SO2和SO3的硫原子个数比为1∶1时,两者的物质的量之比为 ,质量之比为 ,原子个数之比为 。
(4)常压和100℃时,等质量的SO2和SO3的密度之比为 ,体积之比为 。
(有关解析,请参考网校资源ID:
#tbjx40#211088)
总结升华:
做这种题,首先确定是物质的量相同还是质量相同。
物质的量相同时,分子数相同,相同条件下的体积相同(阿伏加德罗定律),质量之比为 ;
质量相同时,物质的量之比、分子数之比以及相同条件下的体积之比均等
于 ;如果体积相同,则密度相同。
不论是物质的量相同还是质量相同,只要在相同条件下,气体的密度之比均等于 。
举一反三:
【变式15】现有C2H4(乙烯)和O2两种气体。
(1)两者的质量相等时,在标准状况下,①体积比为 ;②密度比为 ;③分子数比为 。
(2)在相同状况下,当两者体积相同时,①质量比为 ;②密度比为 ;③分子数比为 。
(3)两者的物质的量相同时,①体积比为 ;②密度比为 ;③质量比为 。
【变式16】将标准状况下aLNH3溶解于1000g水中,所得氨水的物质的量浓度为
bmol/L,此时氨水的密度为( )
A.22.4b/ag/cm3 B.(22400+17a)b/1000ag/cm3
C.(22400+17a)b/17000ag/cm3 D.(22400+17a)b/ag/cm3
三、总结与测评
要想学习成绩好,总结测评少不了!
课后复习是学习不可或缺的环节,它可以帮助我们巩固学习效果,弥补知识缺漏,提高学习能力。
规律方法:
本节包括以物质的量为核心的相关概念和以物质的量为中心的有关计算,以及一定物质的量浓度的溶液的配制。
成果测评
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知识点:
常用的化学计量
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- 化学 计量 实验 中的 应用