高中化学必修一第一单元教案第三讲

第二节化学计量在化学实验中的应用（第三课时）三维目标（一）知识与能力1、使学生理解物质的量浓度的概念；会运用物质的量浓度的概念进行简单的计算；2、从概念的应用中，培养学生实验能力和思维能力。培养学生发现问题和解决问题的能力。（二）过程与方法1、培养学生的逻辑推理、抽象概括能力。2、培养学生计算能力，并通过计算帮助学生更好地理解概念和运用、巩固概念。（三）情感态度与价值观1、通过概念的学习和溶液的配制，培养学生理论联系实际的学习自然科学的思想。2、培养学生学习自然科学的学习兴趣以及严谨求实的学习态度。教学重点、难点：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。预习探究（学生用）1、溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量之比。表达式：溶质的质量分数＝溶质质量/溶液质量×100％2、在一定温度下，某固态物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量，叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。其单位是克。3、单位体积溶液里所含溶质B的物质的量，叫做B的物质的量浓度。符号为cB。常用单位为mol/L或mol·L-。4、物质的量浓度的表达式为：cB＝nB/V。溶质的质量分数是通过溶质与溶液的质量关系来表示溶液的组成。【板书】1.物质的量浓度（1）概念：用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。（2）符号及单位：符号为cB；常用的单位为mol/L或mol·L－1。（3）表达式为：cB＝nB/V。【自主练习】（学生用）1．将40gNaOH溶解在1L水中，所得的溶液中溶质的物质的量浓度是否为1mol·L-1?为什么？2．1mol/LNaOH溶液的含义是什么？3．将0.5molNaOH配成2L溶液，该溶液的物质的量浓度是多少？4．100mL1mol/LNaOH溶液中，NaOH的物质的量是多少？从该溶液中倾倒出20mL，此20mLNaOH溶液的物质的量浓度还是1mol/L吗？为什么？【学生活动】思考讨论回答【教师总结】1.将40gNaOH溶解在1L水中，所得溶液的物质的量浓度不为1mol·L－1。因为40gNaOH是1mol，而溶液的体积──1L水溶解了40gNaOH后的体积无从知晓，故不能得出NaOH溶液的准确的物质的量浓度。2.表示1LNaOH溶液中含有1mol的NaOH溶质。3.该溶液的物质的量浓度为c（NaOH）＝0.5mol/2L=0.25mol/L。4.NaOH的物质的量为n（NaOH）＝0.1L×1mol/L=0.1mol;这20mLNaOH溶液的物质的量浓度还是1mol/L。因为溶液具有均一性。【问题】根据以上的分析我们在理解物质的量浓度时应该注意什么问题呢？【学生活动】分组讨论回答【教师点评并板书】（4）物质的量浓度概念中的注意事项：①V是溶液的体积，并非溶剂的体积。②溶质是用物质的量表示而不是质量。③溶质可以时单质、化合物，也可以时离子或某种特定组合。④从某溶液取出任意体积的溶液，其浓度都相同，但所含溶质的量因所取溶液体积的不同而不同。（溶液是均一、稳定的）【过渡】我们已经学习了溶质的物质的量浓度，同时在初中好学习了溶质的质量分数，那么二者之间有什么区别和联系呢？请同学们认真思考完成下表：溶质的物质的量浓度溶质的质量分数代号c(溶质)ω（溶质）定义单位体积溶液里所含溶质B的物质的量称为B的物质的量浓度溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量之比。相似处都是表示溶液中溶质组成的物理量不同处溶质的物理量（及单位）物质的量n（摩尔/mol）质量m（克/g）（千克/kg）溶液的物理量（及单位）体积V（升/L）质量m（克/g）（千克/kg）计算式物质的量浓度（mol/L）＝)((Lmol溶液的体积）溶质的物质的量c（溶质）=（溶液）（溶质）Vn溶质的质量分数＝溶液质量溶质质量×100％ω（溶质）=（溶液）溶质）m(m100﹪特点体积相同，物质的量浓度相同的不同物质的溶液中，所含溶质的物质的量相同，溶质质量不一定相同（填“相同”“不同”或“不一定相同”）质量相同、溶质质量分数相同的不同物质的溶液中，溶质的质量相同，物质的量不一定相同（填“相同”“不同”或“不一定相同”）联系（换算公式）通过溶液的密度，可以进行物质的量浓度与溶质的质量分数之间的换算：cB=LmolMgmlgml1//1000（其中ρ代表密度；ω代表质量分数；M代表摩尔质量）【教师总结】溶质的质量分数与溶质的物质的量浓度除了有上面我们所分析的区别外，它们在使用范围上也有较大差别。由于我们在许多场合取用溶液时，一般不去称它的质量，而是要量取它的体积，且物质在发生化学反应时，各物质的物质的量之间存在着一定的关系，而化学反应中各物质之间的物质的量的关系要比它们的质量关系简单得多。因此，物质的量浓度是比质量分数应用更广泛的一种物理量。【问题】我们知道在溶液中溶质可以是单质、化合物，也可以是离子或某种特定组合。同时通过初中的学习我们知道NaOH溶液之所以导电，原因是NaOH在溶液中可以发生电离，即：NaOH＝Na＋＋OH－，那么在1mol/LNaOH溶液中Na＋和OH－的物质的量浓度分别为多少呢？在0.5mol/L的Na2SO4溶液中Na＋和SO42－的物质的量浓度又分别为多少呢？【学生活动】思考讨论回答【教师点评】由NaOH的电离方程式知1molNaOH可以电离出1molNa＋和1molOH,因此二者的物质的量浓度均为1mol/L。而由Na2SO4＝2Na＋＋SO42－可知：1molNa2SO4可以电离出2moNa＋l和1molSO42，因此Na＋的物质的量浓度为：2×0.5mol/L＝1mol/L，而SO42的物质的量浓度则为0.5mol/L。【教师引导】根据以上的分析，我们应该如何理解一定物质的量浓度的溶液中溶质的微粒数目呢？【学生活动】思考讨论回答【教师总结】一定物质的量浓度的溶液中溶质的微粒数目：在溶液中有些溶质是以分子形式存在，如：酒精和蔗糖等不导电的物质；有些则以离子形式存在，如：溶于水可导电的物质（例如NaOH、NaCl等等）。①对于溶于水不导电的物质说，体积相同的同物质的量浓度的溶液都含有相同的溶质分子。②对于溶于水可以完全电离的物质来说，溶液中某离子的浓度=溶质的物质的量浓度×角标。【过渡】由于物质的量浓度在生产和科学研究中具有重要的意义，因此我们必须掌握有关物质的量浓度的计算。【板书】2.有关物质的量浓度的计算[例题另见]（1）基本计算：直接套用定义式。【教师强调】在进行有关计算时应注意与质量、摩尔质量、离子数、阿伏加德罗常数、气体摩尔体积等的联系。要特别注意公式间的换算以及单位的统一。这类试题的基本公式为：c＝n/V；n=m/M；Vm=V（气体）/n（气体）；n=N/NA。【板书】（2）有关溶液稀释的计算【提问】溶液在稀释过程中什么是不变的？【学生活动】思考回答【教师总结】将溶液用水稀释或去水浓缩时，溶液的体积发生变化，但溶质的质量不变，因此溶质的物质的量也不变。即：c（溶质）浓V（溶液）浓=c（溶质）稀V（溶液）稀【板书】稀释关系式：c（溶质）浓V（溶液）浓=c（溶质）稀V（溶液）稀【板书】（3）有关溶质的质量分数与溶质的物质的量浓度之间的换算【教师点拨】解此类试题的关键是掌握二者的换算关系式，换算的桥梁是溶液密度，需要特别要注意的是单位的换算。【板书】cB=LmolMgmlgml1//1000（其中ρ代表密度；ω代表质量分数；M代表摩尔质量）【过渡】对于气体溶于水的计算相对要复杂一些。一般分为以下两种类型：（1）已知：水、气的体积比及溶液的密度。求：气体的物质的量浓度。（2）已知：气体的物质的量浓度及溶液的密度。求：水、气的体积比。【点评】解此类试题的关键还是要注意如何计算溶液的体积。【板书】（4）有关溶液中粒子的计算、（三）迁移应用题型一基本计算：直接套用定义式。【例题1】配制500mL0.1mol·L-1的NaOH溶液，需NaOH的物质的量是多少？质量是多少？解析：此题反映的是溶液体积、溶质质量、溶质的物质的量及溶质的物质的量浓度之间的换算，只要熟悉各量之间的关系，此种类型的题便可轻易得解。解：依题意：n(NaOH)=c(NaOH)·V［NaOH(aq)］=0.1mol·L-1×0.5L=0.05mol；0.05molNaOH的质量：m(NaOH)=n(NaOH)·M(NaOH)=0.05mol×40g·mol-1=2g。答：配制500mL0.1mol·L-1的NaOH溶液需NaOH的物质的量为0.05mol，质量为2g。题型二有关溶液稀释的计算【例题2】把5％的氢氧化钠溶液蒸发掉32.4g后，溶液变成106ml，溶质的质量分数变为21.2%，则浓缩后氢氧化钠溶液的物质的量浓度为多少？解析：蒸发过程只减少了溶剂水的质量而溶质质量并没有发生变化。根据蒸发前后溶质质量守恒即可求出溶质质量，然后再求浓度就容易了。设原溶液的质量为x，则有下列关系式：5％x＝（x－32.4g）×21.2%；解得：x=42.4g，所以溶质的质量为：42.4g×21.2%=2.12g。因为氢氧化钠的摩尔质量为40g/mol，所以其物质的量为：n=2.12g/40g/mol=0.053mol。由cB＝nB/V知，蒸发后氢氧化钠溶液的物质的量浓度为：c(NaOH）＝0.053mol/0.106L=0.5mol/L。答案：浓缩后氢氧化钠溶液的物质的量浓度为0.5mol/L。题型三有关溶质的质量分数与溶质的物质的量浓度之间的换算题型六有关溶液中粒子的计算【例题6】下列溶液中硝酸根离子浓度与20mL1mol·L-1Ca(NO3)2溶液中的硝酸根离子浓度相等的是（）A．40mL1mol·L-1的NaNO3溶液B．30mL2mol·L-1的NH4NO3溶液C．60mL1mol·L-1的Cu(NO3)2溶液D．30mL1mol·L-1的Fe(NO3)3溶液解析：20mL1mol·L－1的Ca(NO3)2溶液中，硝酸根离子的浓度c(NO3－)=1mol·L-1×2=2mol·L-1，各选项中c(NO3－)分别为：A项为1mol·L-1；B项为2mol·L-1；C项为2mol·L-1；D项为3mol·L-1。答案：B、C点评：本题的设置意在如何快速求算出一定物质的量浓度的溶液中各离子的浓度，并加强对溶液均一性的认识和理解。由题中各选项可看出，每种物质均给出了体积和浓度，实际上硝酸根离子的浓度可由每种物质的浓度求出，与体积并无关系。【变式训练】今有0.1mol/L的Na2SO4溶液300ml，0.1mol·L－1的MgSO4溶液200ml和0.1mol·L－1的Al2(SO4)3溶液100ml，则这三种溶液中硫酸根离子的物质的量浓度之比是（）A．1：1：1B．3：2：2C．3：2：3D．1：1：3解析：当溶液的物质的量浓度固定时，溶液中的有关离子的物质的量浓度可由每种物质的浓度求出，与体积并无关系。在这三种溶液中硫酸根离子的浓度分别为：0.1mol/L、0.1mol/L、0.1mol/L×3＝0.3mol/L。所以这三种溶液中硫酸根离子的物质的量浓度之比是：0.1mol/L：0.1mol/L：0.3mol/L＝1：1：3。答案：D【知识回顾】什么是物质的量浓度，它是如何表示的？【学生活动】思考回答【教师点评】【教师总结】由于物质的量浓度的配制要求比较精确，因此就需要容积更精确的仪器，来确定溶液的体积。所以在具体实验前我们首先来认识一个重要的精确仪器——容量瓶（展示各种规格的容量瓶）。【过渡】请同学们思考：容量瓶的构造是什么样的？容量瓶是做什么用的？在使用容量瓶前需要注意什么问题？【学生活动】思考并根据样品积极回答【教师总结】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