第2讲 化学工具知识2——宏观与微观量的转换工具.ppt

第第第第2 2讲讲讲讲 化学工具性知识化学工具性知识化学工具性知识化学工具性知识2 2宏观与微观量的转换宏观与微观量的转换 宏观可称量的物理量宏观可称量的物理量（如（如质量、体积质量、体积）微观粒子微观粒子个数个数（包括有分子、原子、离子、质（包括有分子、原子、离子、质子、中子、电子等）子、中子、电子等）转换工具转换工具 物质的量是一个表示物质含有结构物质的量是一个表示物质含有结构微粒多少的物理量，是国际单位制中微粒多少的物理量，是国际单位制中的的7 7个基本物理量之一。物质的量的符个基本物理量之一。物质的量的符号为号为n n，表示含有一定数目粒子的集合，表示含有一定数目粒子的集合体。体。“物质的量物质的量”是一个物理量的整是一个物理量的整体名词，四个字必须集合在一起才有体名词，四个字必须集合在一起才有特定的含义，四个字缺一不可，否则特定的含义，四个字缺一不可，否则它的意义将会完全改变。它的意义将会完全改变。一、将微观粒子一、将微观粒子“打包打包”物质的量是用来表示物质所含粒子数的集合体，用符号n表示。物质的量的单位为摩尔，符号为 mol。基本物理量基本物理量 物 理 量 单 位 名 称 单位符号 长度 米 m 质量 千克 kg 时间 秒 s 电流 安（培）A 热力学温度 开（尔文）K 摩尔摩尔mol发光强度发光强度坎（德拉）坎（德拉）cd物质的量物质的量1mol1mol碳原子中含有碳原子中含有6.02106.02102323个碳原子个碳原子1mol1mol水分子中含有水分子中含有6.02106.02102323个水分子个水分子1mol1mol氢离子中含有氢离子中含有6.02106.02102323个氢离子个氢离子1molH1molH中含有中含有6.02106.02102323个个H H1molO1molO2 2中含有中含有6.02106.02102323个个O O2 2注注意意（1）1molO2的分子数为：的分子数为：_，1.5molSO2的分子数为的分子数为_。（2）3.01 1023个个H2O的物质的量是的物质的量是_,其中其中H原子的原子数是原子的原子数是_ ，物质的量是，物质的量是_.6.02106.02102323个个1.5N1.5NA A0.5mol0.5mol1mol1mol物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数（物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数（N）之间的关系之间的关系n=NNAnN=NA6.02106.02102323个个0.5molO0.5molO中含有中含有O O3molN3molN2 2中含有中含有N N2 23.01103.01102323个个O O的物质的量为的物质的量为1.806101.806102424个个N N2 2的物质的量为的物质的量为 3.01103.01102323个个1.806101.806102424个个0.5mol0.5mol3mol3mol 阿伏加德罗（阿伏加德罗（17761856），意大利），意大利化学家。化学家。1776年年8月月9日生于都灵，他从日生于都灵，他从学习法律转向研究数学、物理、化学和学习法律转向研究数学、物理、化学和哲学。哲学。1819年，当选为都灵科学院院士。年，当选为都灵科学院院士。他在他在1811年发表了一篇论文，题目是年发表了一篇论文，题目是原子相对原子相对质量的测定方法及原子进入化合物时数目比例的确定质量的测定方法及原子进入化合物时数目比例的确定，提出了分子假说：，提出了分子假说：“原子是参加化学反应的质点，原子是参加化学反应的质点，而单质或化合物中能独立存在的最小质点则是分子。而单质或化合物中能独立存在的最小质点则是分子。分子由原子组成，单质分子由相同元素的原子组成；分子由原子组成，单质分子由相同元素的原子组成；化合物的分子则由不同元素的原子所组成。化合物的分子则由不同元素的原子所组成。阿伏加德罗的分子假说为近代物理和化学的发展提供阿伏加德罗的分子假说为近代物理和化学的发展提供了重要的理论基础，使人们对物质结构有了新的认识。了重要的理论基础，使人们对物质结构有了新的认识。1 1 摩尔物质的质量如何确定摩尔物质的质量如何确定 1 1个铁原子质量个铁原子质量 =9.28810=9.28810-26-26千克千克1mol1mol铁原子质量铁原子质量 =9.28810=9.28810-26-26千克千克6.02106.02102323个个 =55.91376 10=55.91376 10-3-3千克千克 =56=56克克1 1个氧原子质量个氧原子质量 =2.65710=2.65710-26-26千克千克1mol1mol氧原子质量氧原子质量 =2.65710=2.65710-26-26千克千克6.02106.02102323个个 =15.9951410=15.9951410-3-3千克千克 =16=16克克将单位物质的量的物质所具有的质量叫做将单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔摩尔质量质量,符号为符号为M,常用单位是克常用单位是克/摩摩 或或 g/mol1mol 任何粒子或物质的质量任何粒子或物质的质量以克为单位时，其数值都与该以克为单位时，其数值都与该粒子的相对原子质量或相对分粒子的相对原子质量或相对分子质量相等。子质量相等。二、质量与物质的量的转换工具二、质量与物质的量的转换工具 氢的原子量是氢的原子量是1，1mol氢原子的质量是氢原子的质量是1g,氢原子的摩尔质量是氢原子的摩尔质量是1g/mol 氧气的式量是氧气的式量是32，1mol氧气分子的质量是氧气分子的质量是32g，氧气的摩尔质量是氧气的摩尔质量是32g/mol 硫酸的式量是硫酸的式量是98，1mol硫酸分子的质量是硫酸分子的质量是98g，硫酸的摩尔质量是硫酸的摩尔质量是98g/mol 氢氧根离子的式量是氢氧根离子的式量是17，1mol氢氧根离子的质氢氧根离子的质 量是量是17g,氢氧根离子的摩尔质量是氢氧根离子的摩尔质量是17g/mol 摩尔质量的摩尔质量的单位是克单位是克/摩摩注意注意M=mnn=M mm =n M关于摩尔质量的计算关于摩尔质量的计算练习练习1：24.5gH2SO4的物质的量是多少？的物质的量是多少？1.5mol Na2CO3的质量是多少？的质量是多少？练习练习2：71gNa2SO4中含有中含有Na+和和SO42-的物质的量各的物质的量各是多少？是多少？解：解：Na2SO4的相对分子质量为的相对分子质量为142，摩尔质量为，摩尔质量为142gmol-1n(Na2SO4)=m(Na2SO4)M(Na2SO4)=71g142gmol-1=0.5mol则则Na+的物质的量为的物质的量为1mol，SO42-的物质的量为的物质的量为0.5mol答：答：71gNa2SO4中含有中含有Na+的物质的量为的物质的量为1mol,SO42-的物质的的物质的量为量为0.5mol（1 1）19.6g19.6g硫酸中，氧元素的质量是多少克？硫酸中，氧元素的质量是多少克？（2 2）含有）含有1.5101.5102222个分子的物质，其质量个分子的物质，其质量为为0.7g0.7g，求该物质的相对分子质量。求该物质的相对分子质量。2不同物质中，某微粒数相当的计算不同物质中，某微粒数相当的计算1物质质量、物质的量和微粒数之间的相互换算。物质质量、物质的量和微粒数之间的相互换算。（3 3）0.2mol KClO0.2mol KClO3 3中所含的中所含的ClCl原子数与多原子数与多少克少克CaClCaCl2 2中所含的中所含的ClCl-离子个数相等？离子个数相等？常见的转换问题常见的转换问题（5 5）5 5摩尔硫酸和锌粒完全反应，能生成多摩尔硫酸和锌粒完全反应，能生成多少克氢气？少克氢气？（4 4）204g204g由等物质的量的由等物质的量的COCO、COCO2 2、N N2 2、H H2 2组成的混合气中，组成的混合气中，COCO的质量是多少克？的质量是多少克？3有关混合物的计算有关混合物的计算4有关化学方程式的计算有关化学方程式的计算例例 ：4g4g氢气与氢气与4g4g氧气反应生成多少摩尔水分子？氧气反应生成多少摩尔水分子？解：设反应可生成水分子物质的量为解：设反应可生成水分子物质的量为X。nH2=4g/2g/mol=2mol ,nO2=4g/32g/mol=0.125mol 2H2 +O2 =2H2O 2mol 1mol 2mol 2mol 0.125mol xmol 2mol2mol0.125 1mol1mol2mol,可知氢气过量，根据氧气计算可知氢气过量，根据氧气计算 1mol/0.125 =2mol/xmol x =0.25mol 答：该反应生成答：该反应生成0.25mol水分子水分子 三、体积与物质的量间 转换工具 物质体积大小的决定因素物质体积大小的决定因素：1 1、微粒的数目、微粒的数目 2 2、微粒的大小、微粒的大小 3 3、微粒间的平均距离、微粒间的平均距离固体固体液体液体气体气体1mol固体和液体的体积固体和液体的体积在在2020时时,1mol 1mol FeFe的质量为的质量为56g56g，密度为密度为7.8g/cm7.8g/cm3，请计请计算体积。算体积。铁铁Fe铝铝Al铅铅Pb水水H2O硫酸硫酸H2SO4摩尔质量摩尔质量g/mol56272071898密度密度g/cm37.92.711.31.01.811摩尔摩尔体积体积 cm37.11018.318.054.1在标准状况下（在标准状况下（SPT）1mol气体的体积气体的体积 H2O2 CO2 N2摩尔质量（g/mol）2.01632.0044.0128.02密度（g/L）0.08991.4291.9771.25体积（L）22.422.422.422.422.322.322.422.4温度：温度：00压强：压强：1.01101.01105 5PaPa 影响气体体积的外界因素影响气体体积的外界因素 气体体积较大的受到气体体积较大的受到温度温度和和压强压强的影响的影响温度升高温度升高分子间平均距离增大分子间平均距离增大体积增大体积增大温度降低温度降低分子间平均距离减小分子间平均距离减小体积减小体积减小压强增大压强增大分子间平均距离减小分子间平均距离减小压强减小压强减小分子间平均距离增大分子间平均距离增大气体摩尔体积气体摩尔体积概念：概念：单位物质的量气体所占的体积叫做气体摩尔体单位物质的量气体所占的体积叫做气体摩尔体积，气体摩尔体积的符号为积，气体摩尔体积的符号为V Vm。气体摩尔体积的常用气体摩尔体积的常用单位有单位有L/molL/mol和和m m3/mol。（1 1）必须是气体物质，不适用于固体或液体。）必须是气体物质，不适用于固体或液体。（2 2）物质的量为）物质的量为1 1摩尔。摩尔。（3 3）研究对象是任何气体，可以是单一成份的纯研究对象是任何气体，可以是单一成份的纯净气体，也可以是几种成份组成的混合气体。净气体，也可以是几种成份组成的混合气体。（4 4）标准状况下，体积是）标准状况下，体积是22.422.4升。升。注意注意在标准状况下，气体的摩尔体积为在标准状况下，气体的摩尔体积为22.4 L/mol22.4 L/mol，一定温度与压强下，气体的体积与一定温度与压强下，气体的体积与所含微观粒子的物质的量所含微观粒子的物质的量 转换工具转换工具在一定的温度和压强下，气体分子间距相等，则气在一定的温度和压强下，气体分子间距相等，则气体体积的大小只随分子数的多少而变化，相同的体体体积的大小只随分子数的多少而变化，相同的体积含有相同的分子数积含有相同的分子数阿伏加德罗定律：阿伏加德罗定律：在相同的温度和压强下，相同在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。体积的任何气体都含有相同数目的分子。同温同压下同温同压下 V V1 1/V/V2 2=n=n1 1/n/n2 2=N=N1 1/N/N2 2V V 气体体积气体体积 n n 物质的量物质的量 N N 微粒数微粒数关于气体摩尔体积的计算关于气体摩尔体积的计算微粒数微粒数物质的量物质的量质量质量体积体积NNA ANNA AMMMMV Vm m V Vm m四、溶液的体积、浓度与所含四、溶液的体积、浓度与所含 微观粒子的转换工具微观粒子的转换工具（一）、物质的量浓度：（一）、物质的量浓度：以单位体积溶液里所含溶质以单位体积溶液里所含溶质B的物质的量的物质的量来表示溶液组成的物理量，叫做溶质来表示溶液组成的物理量，叫做溶质B的的物质的量浓度。符号：物质的量浓度。符号：CB注意：注意：溶液体积为溶液体积为1L，并非溶剂是并非溶剂是1L；溶质用物质的量表示，溶质用物质的量表示，而不是溶质质量，也不是而不是溶质质量，也不是溶质的摩尔质量。溶质的摩尔质量。单位：摩单位：摩/升升 符号：符号：mol/L或或mol/m3物质的量浓度等于溶质的物质的量除以溶液的体积物质的量浓度等于溶质的物质的量除以溶液的体积物质的量浓度物质的量浓度(mol/L)=溶质的物质的量（溶质的物质的量（mol)溶液的体积溶液的体积(L)CB=nBV1填写下列空白填写下列空白（1）将）将40gNaOH配成配成2L溶液，溶液，其物质的量浓度为其物质的量浓度为_mol/L。（2）58.5gNaCl配成配成1L溶液，其物质的溶液，其物质的量浓度为量浓度为_mol/L。（3）标准状况下，标准状况下，22.4LHCl配成配成0.5L盐酸，盐酸，其物质的量浓度为其物质的量浓度为_mol/L。(40g40g/mol)2L=0.5mol/L(22.4 22.4L/mol)0.5L=2mol/L55.8g58.5g/mol1L=1mol/L（4）2molNaOH配成配成200mL溶液，其物质的溶液，其物质的量浓度为量浓度为_mol/L。（5）物质的量浓度为物质的量浓度为2mol/L的硫酸溶液的硫酸溶液500mL，含硫酸的物质的量为含硫酸的物质的量为_mol。（6）10mol HCl能配成能配成_L，物质的量浓物质的量浓度为度为2mol/L的盐酸。的盐酸。2mol0.2L=10 mol/L2mol/L0.5L=1mol10mol2mol/L=5L2从从1L 1mol/L NaCl溶液中，分别取出溶液中，分别取出100mL、10mL和和1mL溶液，它们的物质的量浓度是否相等？溶液，它们的物质的量浓度是否相等？所含溶质是否相等？所含溶质是否相等？3.1L 1mol/L 3.1L 1mol/L NaClNaCl溶液与溶液与1L 1mol/LCaCl1L 1mol/LCaCl2 2溶液溶液所含溶质的微粒数相同吗？为什么？所含溶质的微粒数相同吗？为什么？1、下列溶液中的、下列溶液中的c(Cl-)与与50ml、1mol/L AlCl3溶液中的溶液中的c(Cl-)相等的是相等的是A.150ml、1mol/L NaClB.75ml、2mol/L CaCl2C.150ml、3mol/L KClD.75ml、1mol/L FeCl3答案：答案：C Dc(Cl-)=1mol/Lc(Cl-)=4mol/Lc(Cl-)=3mol/Lc(Cl-)=3mol/L2、填写下列空白：、填写下列空白：（1）1mol/LMgCl2溶液，溶液，Mg2+的物质的量浓度为的物质的量浓度为_mol/L，Cl-的物质的量浓度为的物质的量浓度为_mol/L。（2）0.5mol/L H2SO4溶液，溶液，H+的物质的量浓度为的物质的量浓度为mol/L，SO42-的物质的量浓度为的物质的量浓度为。（3）在）在Al2(SO4)3溶液，溶液，Al3+的物质的量浓度为的物质的量浓度为0.2mol/L则则Al2(SO4)3的物质的量浓度为的物质的量浓度为mol/L。SO42-的物质的量浓度为的物质的量浓度为mol/L。1210.50.10.3（4）已知）已知2LAl2(SO4)3 溶液中含溶液中含Al3个数为个数为9.031023，则溶液中，则溶液中SO42-的物质的量浓度为的物质的量浓度为。解解:设设SOSO4 42-2-的的物质的量为物质的量为x，AlAl3+3+的物质的量的物质的量为为n=9.0310n=9.03102323/6.02/6.02101023 23 mol-=1.5mol=1.5mol2Al2Al3+3+-3SO-3SO4 42-2-2mol 3mol 2mol 3mol 1.5mol x1.5mol x 2mol1.5mol=3molxX=2.25mol则溶液中则溶液中SOSO4 42-2-的物质的量浓度的物质的量浓度 =2.25mol/2L=1.125mol/L=2.25mol/2L=1.125mol/L（二）物质的量浓度溶液的配制（二）物质的量浓度溶液的配制仪仪器器容容量量瓶瓶1构造：磨口、细颈、底平。构造：磨口、细颈、底平。2特点：特点：容量瓶上注明温度和量程。容量瓶上注明温度和量程。容量瓶上只有刻线而无刻度。容量瓶上只有刻线而无刻度。3使用范围：专门用来配制一定体使用范围：专门用来配制一定体积、一定物质的量浓度的溶液。积、一定物质的量浓度的溶液。4注意事项：注意事项：瓶塞不漏液。瓶塞不漏液。不可装热或冷的液体。不可装热或冷的液体。不许存放液体或进行化学反应。不许存放液体或进行化学反应。练习：配制练习：配制100mL 0.1mol/L100mL 0.1mol/L的的CuSOCuSO4 4溶液。溶液。配配制制步步骤骤第一步第一步:计算计算第二步第二步:称量称量仪器仪器溶质为固体溶质为固体溶质为液体溶质为液体托盘天平托盘天平量量 筒筒例：配制例：配制100ml1.00mol/L100ml1.00mol/L的氯化钠溶液的氯化钠溶液第三步第三步:第四步第四步:第五步第五步:溶解溶解用玻璃棒引流用玻璃棒引流,将烧杯中的将烧杯中的NaClNaCl溶液转移到溶液转移到100ml100ml容量容量瓶中。瓶中。转移转移用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁2 23 3次；次；洗液应全部洗液应全部转移到容量瓶中。转移到容量瓶中。轻轻振荡，使溶液充分混合。轻轻振荡，使溶液充分混合。洗涤洗涤在小烧杯中溶解，并用玻璃棒搅拌，在小烧杯中溶解，并用玻璃棒搅拌，溶解后，冷却至溶解后，冷却至室温室温。(搅拌时沿一定方向，控制一定速度，玻璃棒搅拌时沿一定方向，控制一定速度，玻璃棒不要碰烧杯底，也不要把玻璃棒放在实验台上，以免不要碰烧杯底，也不要把玻璃棒放在实验台上，以免弄脏。溶解时加水不要太弄脏。溶解时加水不要太多。多。)为什么第六步第六步:第七步第七步:第八步第八步:向向 100mL100mL容量瓶中注入蒸馏水，距刻度容量瓶中注入蒸馏水，距刻度 1 1 2cm2cm处停止，改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液的凹液处停止，改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液的凹液面正好与刻度线相切，把这一操作称为定容。面正好与刻度线相切，把这一操作称为定容。定容定容将容量瓶盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，用另一只将容量瓶盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，用另一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇动多次，手的手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇动多次，使溶液混合均匀。使溶液混合均匀。摇匀摇匀将配好的溶液倒入试剂瓶中，盖上瓶塞，贴上标将配好的溶液倒入试剂瓶中，盖上瓶塞，贴上标签。签。装瓶贴签装瓶贴签配配制制溶溶液液过过程程示示意意图图计算计算称量称量溶解溶解转移转移洗涤洗涤定容定容摇匀摇匀装瓶贴签装瓶贴签静静置置冷冷却却配制物质的量浓度溶液的操作步骤：配制物质的量浓度溶液的操作步骤：配制物质的量浓度溶液需要的仪器：配制物质的量浓度溶液需要的仪器：计算、称量、溶解、转移、洗计算、称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀、装瓶贴签。涤、定容、摇匀、装瓶贴签。托盘天平或量筒、药匙、烧杯、玻璃棒、托盘天平或量筒、药匙、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管、试剂瓶容量瓶、胶头滴管、试剂瓶实验中需实验中需2mol/L的的Na2CO3溶液溶液950ml，配置，配置时应选用的容量瓶的规格和称取时应选用的容量瓶的规格和称取Na2CO3的质的质量分别为（量分别为（）A.1000ml、212g B.950ml、201.4gC.500ml、286gD.任意规格、任意规格、572gA若称取的是碳若称取的是碳酸钠晶体呢？酸钠晶体呢？只能配制容量瓶上规定容积只能配制容量瓶上规定容积的溶液，即不能配制任意体的溶液，即不能配制任意体积的一定量的物质的量浓度积的一定量的物质的量浓度溶液。溶液。欲配制欲配制500mL0.5mol/L500mL0.5mol/L稀硫酸，用量筒量取稀硫酸，用量筒量取 mLmL 9898密度为密度为1.84g/cm1.84g/cm3 3的浓硫酸，再用的浓硫酸，再用取适量取适量蒸馏水，将蒸馏水，将缓缓注入到缓缓注入到 中，并用中，并用 不断搅拌，待溶液不断搅拌，待溶液后，将溶液沿玻璃棒移入后，将溶液沿玻璃棒移入中，用少量蒸馏水洗涤中，用少量蒸馏水洗涤和和 2 23 3次，次，将洗涤液移入将洗涤液移入中。向容量瓶中注入蒸馏水至中。向容量瓶中注入蒸馏水至刻度线刻度线时，改用时，改用小心加水至溶液凹液小心加水至溶液凹液面与刻度线相切。最后盖好瓶塞面与刻度线相切。最后盖好瓶塞,将配好的将配好的溶液转到溶液转到 中并贴好标签。中并贴好标签。13.6烧杯烧杯浓硫酸浓硫酸水水玻璃棒玻璃棒500mL容量瓶容量瓶冷至室温冷至室温烧杯烧杯玻璃棒玻璃棒容量瓶容量瓶12cm胶头滴管胶头滴管摇匀摇匀试剂瓶试剂瓶20ml量筒量筒C（浓溶液）（浓溶液）V（浓溶液）（浓溶液）=C（稀溶液）（稀溶液）V（稀溶（稀溶液）液）下列哪些操作会产生误差？对实验结果产生下列哪些操作会产生误差？对实验结果产生怎样的影响？怎样的影响？1.引流时有少许液体溅出容量瓶外（引流时有少许液体溅出容量瓶外（）2.定容后摇匀，发现液面低于刻度线，不施定容后摇匀，发现液面低于刻度线，不施加措施（加措施（）3.定容时加水高于刻度线，将多余液体吸出定容时加水高于刻度线，将多余液体吸出4.用于溶解的小烧杯未洗涤（用于溶解的小烧杯未洗涤（）偏小偏小 wu偏小偏小偏小偏小