第二讲化学计量在实验中的应用

1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子数与相同时，则该粒子物质的量为1mol。如：1molH2O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：1molH表示1mol氢原子，而不能说1mol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？①1mol氧②1mol钠③1molH2SO4④1molNa2CO3⑤1mol苹果⑥1molNO3-(2)1mol硫酸含有阿伏加德罗常数个微粒。（）(3)1molCaCl2中含＿molCa2＋，＿molCl-，＿mol质子。(4)2molCO2中含有1molC和＿molO，含有＿个CO2。(5)＿molH2O中所含有的氧原子数与1.5molCO2中含有的氧原子数相同。2知识点2、摩尔质量1.1mol任何物质的质量1mol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。练习：1molH、H2、O、O2、Na、Na＋、SO42－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、Fe2＋、Fe3＋的摩尔质量为。(2)O2和H2SO4的摩尔质量分别为g/mol、98。(3)NH4＋，H2PO4—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：O2的式量为，摩尔质量，1molO2的质量。[归纳总结]物质的量、质量、摩尔质量、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①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。②气体体积的大小主要决定于气体分子的平均距离。③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：①定义：在一定的温度和压强下，单位物质的量的物质所占有的体积。表达式：Vm＝V/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。②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/mol③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ρ式量MrⅠ、据气体体积求其物质的量：n＝V/22.4L/molⅡ、据气体质量求其标况下体积：V＝m（22.4L/mol）/MⅢ、据气体摩尔质量求其标况下密度：ρ＝M/22.4L/molⅣ、据气体标况下的体积求质量：m＝VM/22.4L/molⅤ、据标况下气体密度求式量：M＝ρ22.4L/molⅥ、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）÷M×M×NA÷NAmnN3④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CB＝nB/V思考：(1)1.0L1mol/LH2SO4中溶质以存在，物质的量各是。从其中取出100mL，溶液的物质的量浓度是，以上微粒物质的量浓度各是。(2)1.0L1mol/L葡萄糖（C6H12O6）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：200C100ml；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：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。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。3.误差分析：步骤具体情况影响称或量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吸水性,挥发性,药品长时间暴露偏低溶解搅拌及转移时有液体溅出,未洗涤烧杯及玻璃棒偏低定容溶液未冷却就倒入容量瓶中；定容时俯视刻度偏高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。4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：C＝n/V例：配制500ml0.1mol/LCuSO4溶液，需要CuSO4·5H2O的质量是多少？m＝0.5L×0.1mol/L×250g/mol＝12.5g2.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＝（1000ml×1.84g/cm3×98%）/（98g/mol×1L）＝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＝（1000ml×1g/cm3×0.1%）/（180g/mol×1L）＝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＝（250ml×1.84g/cm3×98%/（98g/mol×0.6L）＝7.67mol/L例2：300mL某H2SO4溶液中含H2SO4147g,用此溶液配制1.0mol/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dg/mL，求溶液的物质的量浓度及溶质的质量百分数？C＝1000ad/（17a+22400b）mol/Lw＝17a/（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。例题1：完全中和0.1molNaOH需要H2SO4的物质的量是多少？所需H2SO4的质量是多少？2NaOH+H2SO4＝Na2SO4+2H2O2mol1mol0.1moln（H2SO4）n（H2SO4）＝0.1mol×1mol/2mol＝0.05molm（H2SO4）＝98g/mol×0.05mol＝4.9g例2：在200ml0.1mol/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？AlCl3+3AgNO3＝3AgCl↓+Al（NO3）31mol3×143.5g0.2L×0.1mol/Lm（AgCl）m（AgCl）＝（3×143.5g×0.2L×0.1mol/L）/1mol＝8.61g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224L/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：①同温同压下，同体积的任何气体含有相同物质的量的分子；②同5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：21VV＝21nn。2、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：21PP＝21nn。3、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：21mm＝21MM＝21。4、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：21VV＝12MM。5、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：21PP＝12MM。6、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：21VV＝12PP。二、有关气体的几个量的求解策略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＝21＝2211VmVm＝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＝D×Mr2若以空气作标准，则为：Mr＝29D空，若是氢气作标准，则为：Mr＝22HD。2、、求气态有机物的摩尔质量或相对分子质量1物质的量定义法：M＝nm2密度法：M＝×224mol/L3质量体积法：M＝Vm×224mol/L4相对密度法：Mr1＝D×Mr2；Mr＝29D空，Mr＝22HD。微观法3、、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：M＝nm2密度法：M＝×224mol/L63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：M＝M1×n1%＋M2×n2%＋……＝M1×V1%＋M2×V2%＋……三、有关物质的量浓度的二关系①同c、同V的溶液中所含溶质的物质的量相等。②从一溶液中取出任一体积的溶液，其溶