第二讲：化学计量在实验中的应用.doc

1、高中化学辅导网 http:/京翰教育中心 http:/第一章 从实验学化学第二讲 化学计量在实验中的应用教学目标：1.认识摩尔是物质的量的基本单位，能用于进行简单的化学计算，体会定量研究的方法对研究和学习化学的重要作用。2.了解物质的量、摩尔、阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积及物质的量浓度等概念的意义。3.掌握以物质的量为中心的化学量之间的关系及相互之间的换算。4.认识实验、假说、模型、比较、分类等科学方法对化学研究的作用。教学重点：物质的量、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，一定物质的量浓度溶液的配制方法。教学难点：物质的量的概念，一定物质的量浓度溶液的配制方

2、法。课时安排：两课时教学过程：知识梳理知识点 1、物质的量及其单位摩尔1.物质的量：(1)物质的量是国际单位制中 个基本物理量之一，科学上采用“物质的量”这个物理量把一定数目的原子、分子或离子等微观粒子与可称量的物质联系起来。它是一个口头上或书面表达都不可分割的专用名词，不可任意添减字，既是物质的质量，也是物质的数量。它是描述 的物理量。它的单位是 ，符号为 ，在希腊语中它是“堆量”的意思。(2)物质的量只能用来描述 、 、 、 、 、 等微观粒子或微粒的特定组合，不能指宏观物质。(3)物质的量的计量标准阿伏加德罗常数 ，称阿伏加德罗常数，符号为 ，单位 。当某物质中指定的粒子集体所含的指定粒

3、子数与 相同时，则该粒子物质的量为 1mol。如：1 mol H 2O 中含有 H2O 数是 个，含氢原子 个2.摩尔(1)摩尔是物质的量的单位，它们的关系正如长度与米，质量与克一样。(2)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。例：1 mol H 表示 1mol 氢原子，而不能说 1 mol 氢。1 摩尔氢离子应如何表示？1molH 。练习：（1）判断下列表示方法是否正确？ 1 mol 氧 1 mol 钠 1 mol H2SO41 mol Na2CO3 1 mol 苹果 1 mol NO3-(2)1mol 硫酸含有阿伏加德罗常数个微粒。 （ ）

4、(3)1mol CaCl2中含molCa 2 ，molCl -，mol 质子。高中化学辅导网 http:/京翰教育中心 http:/(4)2 mol CO 2中含有 1mol C 和mol O ，含有个 CO2。(5)mol H 2O 中所含有的氧原子数与 1.5 mol CO2中含有的氧原子数相同。知识点 2、摩尔质量1.1 mol 任何物质的质量1 mol 任何物质均含有阿伏加德罗个粒子，但由于不同的粒子质量不同，故 1 mol 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 1 mol C-12 的质量为 12

5、 g ，由此根据氧元素的相对原子质量可推出 1 mol O 的质量。练习： 1 mol H、H 2、O 、O 2、 Na 、Na 、SO 42 的质量分别是多少？ 2.摩尔质量：单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量。摩尔质量在数值上等于 1 摩尔物质的质量。练习：(1)Fe 、 Fe 2 、Fe 3 的摩尔质量为 。(2)O 2和 H2SO4的摩尔质量分别为 g/mol、98 。(3)NH 4 ，H 2PO4的摩尔质量分别为 、 。思考：物质的式量，物质的摩尔质量，1mol 物质的质量三者的区别和联系如：O 2的式量为 ，摩尔质量 ，1molO 2的质量 。归纳总结 物质的量、质量、摩尔

6、质量、微粒数、阿伏加德罗常数的换算关系知识点 3物质的质量、物质的量、粒子数三者之间的关系利用阿伏加德罗常数和物质的摩尔质量，可进行三者的相互求算。知识点 4、气体摩尔体积1、追根寻源：决定物质体积大小的因素在粒子数目相同的情况下，物质体积的大小主要决定于微粒的大小和微粒之间的平均距离。当粒子之间的距离很小时，物质的体积就主要决定于微粒间的大小；当粒子间的距离比较大时，物质的体积就主要决定于微粒间的平均距离。气体体积的大小主要决定于气体分子的平均距离。气体的体积与温度、压强等外界条件有怎样的关系？在其他条件不变时，温度越高，气体体积越大；压强越大，气体体积越小。2、气体摩尔体积：定义：在一定的

7、温度和压强下，单位物质的量的物质所占有的体积。表达式：VmV/n，常用单位:L/mol 标况下，气体的摩尔体积约为 22.4L/mol，这是在特定条件下的气体摩尔体积。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应用气体摩尔体积（标况）计算的几种情况：气体体积 V 物质的量 n 质量 m 摩尔质量 M 密度 式量 Mr、据气体体积求其物质的量：nV/22.4L/mol、据气体质量求其标况下体积：Vm （22.4L/mol）/MMMNANAm n N高中化学辅导网 http:/京翰教育中心 http:/、据气体摩尔质

8、量求其标况下密度：M/22.4L/mol、据气体标况下的体积求质量：m VM/22.4L/mol、据标况下气体密度求式量：M22.4L/mol、据气体标况下的溶解度，求饱和溶液的质量分数、物质的量浓度（略）标准状况是指温度为 0，压强为 101KPa。小练习如果 ag 某气体中含有的分子数为 b，则 cg 该气体在标况下的体积是 （用 NA 表示阿伏加德罗常数）知识点 5、物质的量浓度（一）物质的量浓度1.定义：单位体积的溶液中所含溶质的物质的量。2.符号：CB 常用单位：mol/L 数学表达式 CBnB/V 思考：(1)1.0L 1mol/LH 2SO4中溶质以 存在，物质的量各是 。从其中

9、取出 100mL，溶液的物质的量浓度是 ，以上微粒物质的量浓度各是 。(2)1.0L 1mol/L 葡萄糖（C 6H12O6）溶液中，溶质以 存在，质量是 g 。（二）配制一定物质的量浓度的溶液。配制 0.1L0.4mol/L 的 NaCl 溶液1. 常用实验仪器：认识仪器容量瓶；规格：100ml 标识：20 0C 100ml；使用注意事项：每一容量瓶只能配置相应规定体积的溶液，使用前要检验是否漏水容量瓶不能加热，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：计算溶质的质量（或体积）。称量。（固体一般用托盘天平，液体用量筒或滴定管）溶解（或稀释）在烧杯中进行，并且恢复到室温。移液，

10、用玻璃棒引流，转移到容量瓶中。洗涤，用蒸馏水洗烧杯与玻璃棒约 23 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。定容：继续加水到液面在刻度线以下 2-3cm 时，改用胶头滴管逐滴加水，使溶液凹面恰好与刻度线相切。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。3. 误差分析：步骤 具体情况 影响砝码有油污或生锈 偏高砝码残缺或放在了左盘（且使用了游码） 偏低量筒内有水（量取液体溶质时） 偏低俯视量筒刻度 偏低仰视量筒刻度 偏高称或量吸水性,挥发性,药品长时间暴露 偏低高中化学辅导网 http:/京翰教育中心 http:/溶解 搅拌及转移时有液体溅出,未洗涤烧杯及玻璃

11、棒 偏低溶液未冷却就倒入容量瓶中；定容时俯视刻度 偏高定容定容时仰视刻度 偏低(三)关于物质的量浓度的计算。1. 关于物质的量浓度概念的计算，包括已知溶质质量和溶液体积求浓度。配制一定浓度溶液时所需溶液的质量和溶液的体积的计算等。用到的公式为：Cn/V例：配制 500ml0.1mol/L CuSO4溶液，需要 CuSO45H2O 的质量是多少？m0.5L0.1mol/L250g/mol12.5g2. 溶液中溶质的质量分数与溶质的物质的量浓度的换算。例 1：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?C（1000ml1.84g/cm 398%）

12、/（98g/mol1L）18.4mol/L例 2：正常人体中,血液中葡萄糖（简称血糖）的质量分数约为 0.1%，设血液的密度为1g/cm3,则血糖的物质的量浓度是多少?C（1000ml1g/cm 30.1%）/（180g/mol1L）0.0056mol/L3. 一定物质的量浓度溶液的稀释。例 1：将 250ml 质量分数为 98%，密度为 1.84g/cm3的浓硫酸稀释到 600ml，此时溶液中硫酸的物质的量浓度是多少？C（250ml1.84g/cm 398%/（98g/mol0.6L）7.67mol/L例 2：300 mL 某 H2SO4溶液中含 H2SO4 147 g,用此溶液配制 1.0

13、 mol/L 的 H2SO4需原溶液和水的体积比是_。1：4（四）气体溶解的计算例：标准状况下，a 体积氨气溶解于 b 体积水中得溶液密度为 d g/mL，求溶液的物质的量浓度及溶质的质量百分数？C1000ad/（17a+22400b） mol/L w17a/（17a+22400b）(五)物质的量应用于化学方程式的计算化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质相应组成粒子的数目之比，等于各物质的物质的量之比。格式归纳：在化学方程式中，列比例计算时要保持“上下一致，左右相当”的原则。即：同一物质的物理量及单位必须相同，不同物质之间物理量及单位可以不同，各物理量之间均能通过物质的量来相互转化。例

14、题 1：完全中和 0.1molNaOH 需要 H2SO4的物质的量是多少？所需 H 2SO4的质量是多少？2NaOH + H 2SO4 Na 2SO4+2H2O2mol 1mol0.1mol n（H 2SO4）n（H 2SO4）0.1mol1mol/2mol0.05molm（H 2SO4）98g/mol0.05mol4.9g例 2：在 200 ml 0.1mol/L 的 AlCl3溶液中，滴入足量的硝酸银溶液，生成的沉淀的质量是多少？AlCl 3 + 3AgNO3 3 AgCl+Al（NO 3） 31mol 3143.5g高中化学辅导网 http:/京翰教育中心 http:/0.2L0.1mo

15、l/L m（AgCl）m（AgCl）（3143.5g0.2L0.1mol/L）/1mol8.61g疑难点拨一、阿伏加德罗律的应用阿伏加德罗定律：同温同压下，同体积的气体具有同数的分子。在非标准状况下，不能用气体摩尔体积 224 L / mol 进行计算，这时可利用阿氏定律及其有关关系来计算。由这一定律可知： 同温同压下，同体积的任何气体含有相同物质的量的分子； 同温同压下任何混合气体的分子总数与相同状态下的各纯气体的分子数之和相同。并且还可推出气体反应定律：在有气体存在的化学方程式中，气体物质的化学计量数之比，既是分子数之比，物质的量之比，也是相同状态下气体体积比。与此相关的还有以下几条规律应

16、掌握：1、同温同压下，气体的体积与物质的量成正比。对于一反应体系(包括密闭体系)，气体总体积与总的物质的量成正比。即： 。21Vn2、同温同体积下，气体的压强与物质的量成正比。对于一反应体系(包括密闭体系)，气体总的物质的量之比等于压强比。即： 。21P3、同温同压下，同体积的任何气体的质量比等于摩尔质量之比，等于密度之比。即： 。21mM214、同温同压下，相同质量的任何气体的体积比等于摩尔质量之反比。即： 。21V5、同温同体积时，等质量的任何气体的压强之比等于摩尔质量的反比。即： 21P。12M6、当温度相同，物质的量也相同时，气体的体积与压强成反比。即： 。21V二、有关气体的几个量的

17、求解策略1、关于气体的相对密度。气体的相对密度是指两种气体的密度比。D 21Vm故相对密度可以看作是气体的相对分子质量之比。因此，相对密度单位为 1，是一个微观量。利用相对密度可求气态物质的相对分子质量。Mr1 DMr2 若以空气作标准，则为： Mr 29 D 空 ，若是氢气作标准，则为： Mr 2 。2HD2、 、求气态有机物的摩尔质量或相对分子质量高中化学辅导网 http:/京翰教育中心 http:/1 物质的量定义法： M nm2 密度法： M 224 mol / L 3 质量体积法： M 224 mol / LV4 相对密度法： Mr1 DMr2； Mr 29 D 空 ， Mr 2 。

18、微观法H3、 、求混合气体气体间不发生反应 的平均摩尔质量或平均相对分子质量1 物质的量定义法： nm2 密度法： 224 mol / L3 平均量法：混合气体可看成一种气体，不过平均分子量应按下式计算： M1n1% M2n2% M1V1% M2V2%三、有关物质的量浓度的二关系 同 c、同 V 的溶液中所含溶质的物质的量相等。 从一溶液中取出任一体积的溶液，其溶质的物质的量浓度不变，但溶质的物质的量和质量都减少。1 有关量纲式： c ； m V ； m cVMn2 用浓溶液 A用质量分数表示 配制稀溶液 B用物质的量浓度表示 求所需浓溶液的体积 VAcB VB M A VA A(mol /

19、L) (L) (g / mol) % (mL) (g / cm3)3 物质的量浓度与溶质的质量分数之间的换算令 V1L1000 mL，则得： c L104 稀释规则：稀释前后溶质的质量和物质的量不变。m 浓 浓 m 稀 稀V 浓 浓 浓 V 稀 稀 稀c 浓 V 浓 c 稀 V 稀5 混合规则：混合前后溶质的质量不变。m11% m22% m33% ，式中, m1 m2 m3 (质量有加和性)若告诉混合后溶液的密度，则有体积效应，即 V1 V2 V3(体积没有加和32性)，混合后溶液的体积要根据混合溶液的密度来计算。典例剖析【例 1】已知铁的相对原子质量是 56，则 1 个铁原子的质量是g。解析

20、：依题意，1molFe 为 56g，而 1molFe 约有 6.021023 个铁原子。则 1 个铁原子的质量为： molg231230.906./5【例 2】在 24g 碳原子中，所有碳原子的电子数为个。解析：本题解题思路是：mnN 电子数。高中化学辅导网 http:/京翰教育中心 http:/mollgCMmn2/14)(24130.0.6NA一个碳原子有 6 个电子，故总电子数为：61.20410 247.22410 24个【例 3】2.3g 金属钠与水反应后，所得的溶液中，要使每 100 个水分子中溶解有 1 个Na+，求所需水的质量。解析：2.3g Na 为 0.1mol，产生的 N

21、a+也为 0.1mol。 设与 0.1molNa 反应消耗水的物质的量为 xmol，生成 NaOH 的物质的量为 ymol。2Na + 2H 2O= 2NaOH +H246g 2mol 2mol2.3g x y列比例式解得：x=0.1mol，y=0.1mol。生成 0.1molNaOH 在水中完全电离，故溶液中有 0.1mol 的 Na+。设与 0.1mol Na+配比的水的物质的量为 zmol。则有：N(Na+)N(H 2O)=n(Na+)n(H 2O)11000.1z， 解得：z=10mol。所以，总共需 H2O 的物质的量为：x+z=0.1mol+10mol=10.1mol。m(H2O)

22、=n(H2O) M(H2O)=10.1mol18g/mol=181.8g。延伸点拨：由本题求解过程可知，物质的量起到了微观与宏观的桥梁作用。【例 4】某硫酸钠溶液中含有 3.011022个 Na+，则该溶液中 SO42 的物质的量是。解析：n(Na +)= 。molNA05.12.63)a(3根据电离方程式：Na 2SO4= 2Na+SO42- 有 ，)(Na24SOn)(a24以 n(SO42-)=n(Na+) =0.05mol =0.025mol。)(aSO【例 5】4时某一滴管滴出 30 滴水，体积为 amL，则每滴水中所含的水分子数为A B a18302.62310.63018C D2

23、3. .解析：30 滴水的体积为 a mL，即 ag，物质的量为 ，所含的水分molalg1818子数为 个，因此 D 正确。2310.68a【例 6】下列关于物质的量的叙述中，错误的是A.1 mol 任何物质都含有 6.021023个分子高中化学辅导网 http:/京翰教育中心 http:/B.0.012 kg 12C 中含有约 6.021023个碳原子C.1 mol 水中含有 2 mol 氢和 1 mol 氧D.1 mol Ne 含有 6.021024个电子解析：因为有些物质是由分子组成(例如水、硫酸等)，有些物质是由离子组成(例如NaCl、Ca(OH) 2等)，还有些物质是由原子直接构成

24、的(例如金刚石等)，所以 A 的叙述是错误的。碳是由原子构成的，根据规定，0.012 kg 12C 中所含的碳原子数即为阿伏加德罗常数，其近似值为 6.021023 mol1 ，所以 B 的叙述是对的。根据规定， “使用摩尔表示物质的量时，应该用化学式指明粒子的种类，而不使用该粒子的中文名称” 。C 中表示水的组成时，却用名称表示，所以也是不正确的。氖原子核外有 10 个电子，则 1 mol Ne 也应含有106.021023个电子，所以 D 的叙述是正确的。答案：AC。【例 7】 由 CO2、H 2和 CO 组成的混合气在同温同压下与氮气的密度相同。 则该混合气体中 CO2、H 2和 CO

25、的体积比为 A29:8:13 B22:1:14 C13:8:29 D26:16:57解析：由于 CO 与 N2具有相同的分子质量，所以 CO2、H 2、CO 混合气体的平均相对分质量仅由 CO2和 H2来决定，CO 的量可以任意。由十字交叉法：即 C、D 都符合，故选 C、D。【例 8】 (2003 年全国)A、B、 C 是短周期A 和A 族元素的碳酸盐，它们的质量分别为 mA、m B、m C，与足量盐酸完全反应，消耗盐酸的物质的量分别为 nA(HCl)、n B(HCl)、nC(HCl)。已知：m Am B+mC，n A(HCl)n B(HCl)+ nC(HCl） 。请填空：(1)写出短周期A

26、 和A 族元素形成的所有碳酸盐的名称：(2)若以 MA、M B和 MC分别表示 A、B、C 的相对分子质量，试写出 MA、M B和 MC三者的相互关系式 。(3)A 的正确选择有 种，其化学式为： 。(4)若 A 和 B 为A 族元素的碳酸盐，C 为A 族元素的碳酸盐，则 A、B、C 的化学式依次是 ，m Bm C1 。 （保留 2 位小数）解析：(1)IA、IIA 族短周期元素有 Li、Na、Be、Mg 故碳酸盐名称为碳酸锂，碳酸钠，碳酸铍，碳酸镁。(2)nA(HCl)=2n(A) nB(HCl)=2n(B) nC(HCl)=2n(C)故 即 即CM22BAMmCBACBMmMA M B M

27、 C若 MAMC此时 MCMB则 MA0；即(a10)0，20a0，所以 10 2a Db 2 1 D、 1 2a。6 C 点拨：设溶质的相对分子质量为 x，则根据溶液混合、蒸发前后溶质的物质的量不变，有：(m ga+n gb)/x=(m g+n gp g)/q gmL1103 LmL1c molL1，解得 x=1000q(am+bn)/c(m+np) gmol 1。7C 点拨：设溶液的体积为 V L，密度为 d g/mL，溶质的摩尔质量为 M g/mol，质量分数为 ，物质的量浓度为 c mol/L。根据溶液浓度的表达方式不同，但其溶质不变，有 V 高中化学辅导网 http:/京翰教育中心

28、http:/L103mL/Ld g/mL/M g/mol=V Lc mol/L，即 c =103d/M。依据题意有a=103d1 1/17，b=10 3d2 2/17，因 2a=b，所以有 2d1 1=d2 2，又由于氨水的密度比纯水的小，且浓度越大，密度越小，即 d2d 1，代入上式得 22 1。8A 点拨：由于 18 molL1 硫酸的密度约等于 1.8 gcm3，大于水的密度，所以，100g18 molL1 硫酸的体积一定小于 100mL ，要把溶液的物质的量浓度减小一半，则加入水的体积大约等于原溶液的体积，即小于 100mL 。9D10C 11 （1）偏低 （2）偏低 （3）无影响 （

29、4）偏高 （5）无影响 （6）偏低12解析：图示分析如下：CO2通入 Ca(OH)2产生沉淀与 CO2的关系如图所示，由于 7.4g Ca(OH)2最多生成100gmol10g CaCO3沉淀，而此题得 CaCO3 5g，所以，通入的 CO2有两种1-mol74g.可能情况：(1)当 CO2不足时，生成 CaCO3的量由 CO2决定，设需 CO2的物质的量为 xCO2Ca（OH） 2CaCO 3H 2O1mol 100gx 5g解之得：x0.05mol此时原 Na2CO3的物质的量浓度为： 0.1(molL）0.5(2)当 CO2过量时，生成 5g CaCO3共需 CO2的物质的量：0.1mo

30、l+0.05mol0.15mol此时 Na2CO3的物质的量浓度为 0.3molL.1mol13 （1）100g (2)47.5%提示：（1）从同一不饱和溶液中蒸发水分或加入溶质得到同一温度下的饱和溶液，则其蒸发水分与再加入溶质正好形成饱和溶液。即 10g:10g=100g:S，S=100g。14 （1）H +OH=H2O， NH4 +OH=NH3+H 2O （2）0.84(3)设样品中(NH 4)2SO4 物质的量为 x，NH 4HSO4 的物质的量为 y,则解得1.682.753molLyxmoly05.1（4）；:)(442HSNnSn 10.5Lol高中化学辅导网 http:/京翰教育

31、中心 http:/知识梳理答案:知识点 1、物质的量及其单位摩尔1. 物质的量：答案：（1）七；物质所含微粒多少；摩尔；n；（2）分子、原子、离子、质子、中子、电子；（3）0.012kgC-12 含的碳原子数；NA ；摩尔；NA；6.0210 23；1.20410 242. 摩尔练习答案：（1） （2）（3）1；2；54（4）2；4；1.2041024 （5）3知识点 2、摩尔质量1. 1 mol 任何物质的质量练习答案：1g；2g；16g；32g；23g；23g；96g 2. 摩尔质量答案：练习：（1）56g/mol （2）32；g/mol （3）18g/mol ；97g/mol思考：32；32g/mol；32g 三者数值相等；意义不同、来源不同、单位不同等知识点 4、气体摩尔体积小练习答案：因为 Ma/（b/NA ） ，所以 V22.4L/molcg/（a NA/b）22.4bc/ （NAa）L 知识点 5、物质的量浓度（一）物质的量浓度答案：（1）H SO42-；2mol 1mol；1mol/L；2 mol/L1 mol/L（2）分子；180