2016学年高一化学人教版必修1同步学案：《化学计量在实验中的应用》导学案.pdf

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1、 第二节 化学计量在实验中的应用 重难点一、物质的量及其单位 1使用“物质的量”与“摩尔”时的注意事项(1)物质的量“物质的量”四个字是一个整体概念，不得简化或增添任何字，如不能说成“物质量”“物质的质量”或“物质的数量”等。物质的量是七个基本物理量之一；同“时间”，“长度”等一样，其单位是摩尔（mol）。物质的量表示的是微观粒子或微观粒子的特定组合的集合体，不适用于宏观物质，如 1 mol 苹果的说法是错误的。物质的量中所指粒子包括分子、原子、离子、质子、中子、电子、原子团等微观粒子或微观粒子的特定组合(如 NaCl、Na2SO4等)。(2)摩尔 使用摩尔作单位时必须用化学式指明粒子的种类，

2、如1 mol H 表示 1 摩尔氢原子，1 mol H2表示 1 摩尔氢分子，1 mol H表示 1 摩尔氢离子。不能说 1 mol 氢，应该说 1 mol 氢原子(或分子或离子)。2阿伏加德罗常数 NA 阿伏加德罗常数是一个物理量，单位是mol1，而不是纯数。不能误认为 NA就是 6.021023。3摩尔质量与相对原子质量、相对分子质量的区别与联系 摩尔质量(M)相对原子质量 相对分子质量 概念 单位物质的量的物质所具有的质量；单位是 g/mol 或kg/mol 一个原子的质量与12C 的 1/12 作比较，所得的比值；单位：无 化学式中各元素相对原子质量之和；单位：无 单位 联系 摩尔质量

3、以 g/mol 为单位时，在数值上等于其相对分子质量或相对原子质量；混合物组成一定时，1 mol 混合物的质量在数值上就是该混合物的摩尔质量，在数值上等于该混合物的平均相对分子质量 特别提醒 1 mol 任何粒子的质量以克为单位时，在数值上都与该粒子的相对原子质量或相对分子质量相等。“摩尔质量在数值上一定等于该物质的相对分子质量或相对原子质量”。这句话对否？为什么？不对。因为摩尔质量的单位有gmol1或 kgmol1等，只有以 gmol1为单位时，在数值上才与微观粒子的相对原子质量或相对分子质量相等。两种原子的质量之比与其相对原子质量之比有何关系？为什么？相等。因为任何一种原子的相对原子质量，

4、都是以12C 质量的 1/12 为标准所得的比值。所以，任何原子的质量之比，就等于它们的相对原子质量之比。4物质的量 n、质量 m、粒子数目 N 之间的关系 计算关系 式(公式)主要应用 注意事项 nNNA 在 n、N 和 NA中，已知任意两项求第三项 NA有单位：mol1 求 n 或 N 时，概念性问题用 NA；数字性问题用6.021023 mol1 Mmn 在 M、n 和 m 中，已知任意两项求第三项 先求 M，后求 Mr M 的单位取 g/mol 时，m的单位取 g；M 的单位取kg/mol 时，m 的单位取 kg mMMn NANAN 在 m、NA、M 和 N 中，已知任意三项求第四项

5、 以 n 恒等列代数方程式解决较复杂的问题 重视 n在m和N 之间的桥梁作用 与 N 有关的问题莫忽视微粒的组成和种类 重难点二、气体摩尔体积 1气体摩尔体积的适用范围 气体摩尔体积的适用范围是气态物质，可以是单一气体，也可以是混合气体，如 0.2 mol H2与 0.8 mol O2的混合气体在标准状况下的体积约为 22.4 L。2气体摩尔体积的数值(1)气体摩尔体积的数值与温度和压强有关(2)标准状况下任何气体的气体摩尔体积为 22.4 Lmol1 (3)非标准状况下气体摩尔体积可能是 22.4 Lmol1，也可能不是 22.4 Lmol1。1 mol 气体的体积若为 22.4 L，它所处

6、的状况不一定是标准状况，如气体在 273和202 kPa 时，Vm为 22.4 Lmol1。特别提醒 利用22.4 Lmol 1计算或判断时一定要看清气体所处的状况。常出现的错误：忽视物质在标准状况下的状态是否为气态，如水在标准状况下为液态，计算该条件下的体积时不能应用22.4 Lmol 1。忽视气体所处的状态是否为标准状况，如“常温常压下2 mol O2的体积为44.8 L”的说法是错误的，因常温常压下气体摩尔体积不是22.4 Lmol 1。3气体体积与其他物理量的关系 (1)标准状况下气体体积的计算 V=22.4 Lmol-1n (2)标准状况下气体密度 4阿伏加德罗定律及推论(1)阿伏加

7、德罗定律的内容 同温同压下相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。适用范围：任何气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。“四同”定律：同温、同压、同体积、同分子数中只要有“三同”则必有第“四同”。即“三同定一同”。(2)阿伏加德罗定律的推论：同温、同压：气体的体积与物质的量成正比 同温、同压：气体的密度与摩尔质量成正比 同温、同压、同体积：气体的质量与摩尔质量成正比 特别提醒 标准状况下的气体摩尔体积是 22.4 Lmol-1，是阿伏加德罗定律的一个特例。以上推论只适用于气体(包括混合气体)，公式不能死记硬背，要在理解的基础上加以运用。5求气体摩尔质量的常用方法(1)根据标准状况下气体密度()

8、M=22.4(2)根据气体的相对密度(D=1/2)M1/M2=D 说明 气体的相对密度是指在同温同压下两种气体的密度之比即。(3)根据物质的量(n)与物质的质量(m)M=nm(4)根据一定质量(m)物质中的微粒数(N)和阿伏加德罗常数(NA)M=NA.m/N(5)根据化学方程式结合质量守恒定律(6)混合气体平均摩尔质量【(4)】仍然成立；还可以用下式计算：M=M1a%+M2b%+M3c%M1、M2、M3分别表示混合气体中各组成成分的摩尔质量，a%、b%、c%分别表示各组成成分所占混合气体的体积分数(即物质的量分数)。重难点三、物质的量在化学实验中的应用 1物质的量浓度概念的理解 在公式 c(B

9、)n(B)V(B)中(1)溶质是用物质的量表示而不是质量表示；体积表示溶液的体积，而不表示溶剂的体积，并且体积单位为 L。(2)带结晶水的物质溶于水后，溶质是不含结晶水的化合物，溶剂中的水包括结晶水。(3)从一定物质的量浓度溶液中取出任意体积的溶液，物质的量浓度不变，但随溶液体积的变化溶质的物质的量不同。(4)气体溶于一定体积的水中，溶液的体积不等于溶剂的体积而应根据溶液密度和溶液质量求算。(5)若浓溶液稀释或浓度差别较大的溶液混合，混合后溶液的总体积比原来的体积之和小。2辨析比较 物质的量浓度与溶液溶质的质量分数 内容 物质的量浓度 质量分数 定义 以单位体积溶液里含有溶质的物质的量来表示溶

10、液组成 用溶质质量与溶液质量之比来表示溶液组成 溶质的 单位 mol g 溶液的 单位 L g 计算 公式 物质的量浓度(molL1)溶质的物质的量(mol)溶液的体积(L)质量分数 溶质的质量(g)溶液的质量(g)100%两者的 关系 物质的量浓度(molL1)1 000 mL溶液的密度(gmL1)质量分数溶质的摩尔质量(gmol1)1 L 3.容量瓶使用注意事项(1)按所配溶液的体积选择合适规格的容量瓶 选择容量瓶必须指明规格，其规格应与所配溶液的体积相等。如果不等，应选择略大于此体积的容量瓶，如配制 500 mL1 molL1的 NaCl 溶液应选择 500 mL 容量瓶，若需要 480

11、 mL 上述溶液，因无 480 mL 容量瓶，也选择 500 mL 容量瓶，配500 mL 溶液所需溶质的物质的量应按配制 500 mL 溶液计算。(2)容量瓶使用前一定要检验是否漏液 方法是：向容量瓶中注入少量水，塞紧玻璃塞，用手指按住瓶塞，另一只手按住瓶底倒转容量瓶，一段时间后观察瓶塞处是否有液体渗出，若无液体渗出，将其放正，把玻璃塞旋转 180，再倒转观察。(3)不能将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释，容量瓶不能作反应器，不能加热，也不能久贮溶液。(4)配制好的溶液应及时转移到试剂瓶中，并贴上标签。4一定物质的量浓度溶液配制过程中的注意事项(1)向容量瓶中注入液体时，应沿玻璃棒注入，

12、以防液体溅至瓶外。(2)不能在容量瓶中溶解溶质，溶液注入容量瓶前要恢复到室温。(3)容量瓶上只有一个刻度线，读数时要使视线、容量瓶刻度线与溶液凹液面的最低点相切。(4)如果加水定容时超过刻度线或转移液体时溶液洒到容量瓶外，均应重新配制。(5)定容后再盖上容量瓶塞摇匀后出现液面低于刻度线，不能再加蒸馏水。(6)称量 NaOH 等易潮解和强腐蚀性的药品，不能放在纸上称量，应放在小烧杯里称量。若稀释浓 H2SO4，需在烧杯中加少量蒸馏水再缓缓加入浓 H2SO4，并用玻璃棒搅拌。5配制一定物质的量浓度溶液的误差分析 一般是依据实验原理，对实验结果的数学表达式进行分析(属于公式法)。c(B)n(B)Vm

13、MV。c(B)的误差取决于 m 和 V 的值是否准确。以配制一定物质的量浓度的 NaOH 溶液为例分析以下操作：能引起误差的一些操作 过程分析 对 c 的影响 称量时间过长 m V 减小 不变 偏低 用滤纸称 NaOH 减小 不变 偏低 向容量瓶注液时少量流出 减小 不变 偏低 未洗烧杯和玻璃棒 减小 不变 偏低 定容时，水加多后用滴管吸出 减少 不变 偏低 定容摇匀时液面下降再加水 不变 增大 偏低 定容时俯视读数(读刻度)不变 减小 偏高 定容时仰视读刻度 不变 增大 偏低 方法引导 定容误差的判断方法 定容的目标是容量瓶的容积，相关主要方法是以平视式、以容量瓶的刻度线为目标、观察液面与刻

14、度的位置关系，标准是液面的最低点与刻度线齐平时，液体体积恰好等于容量瓶的容积。(A)仰视式观察，溶液体积偏大。如图(a)(B)俯视式观察，溶液体积偏小。如图(b)6关于物质的量浓度的计算(1)溶液的稀释与混合 稀释 溶质的质量不变c1V1=c2V2 c1、c2 和V1、V2 分别表示稀释前后溶液的物质的量浓度和体积 a稀溶液稀释时V2=VH2O+V1 b浓溶液稀释时V2 VH2O+V1 混合 c1V1+c2V2=c 混V 混 a混合后溶液体积V 混=V1+V2(两溶液浓度相同或差别较小或稀溶液混合)b 混合物溶液体积改变 V混m混混V11V22混(两溶液浓度差别较大)c1、c2，1、2，V1、

15、V2分别表示混合前同一溶质溶液的物质的量浓度、密度、体积，c混、混、V混表示混合溶液的物质的量浓度、密度、体积(2)物质的量浓度 c(B)与溶质质量分数(w)的换算 c(B)1 000(mLL1)(gmL1)wM(gmol1)M：溶质 B 的摩尔质量：溶液密度(gmL1)推导方法 设溶液为 1 L，则 c(B)n(B)V(gmL1)1 000 mLwM(gmol1)1 L1 000(mLL1)(gmL1)wM(gmol1)wm(B)m(溶液)100%n(B)M1 000 mL(gmL1)c(B)(molL1)1 LM(gmol1)(gmL1)1 000 mL100%c(B)(molL1)M(g

16、mol1)1000(mLL1)(gmL1)(3)饱和溶液物质的量浓度与溶解度(S)的换算 c(B)1 000(mLL1)(gmL1)S(g)(S100)(g)M(gmol1)：饱和溶液密度(gmL1)M：溶质 B 的摩尔质量(gmol1)注 只适用于饱和溶液中的换算 推导方法 设溶剂为 100 g，则 B 为 S g，溶液为(100S)g c(B)n(B)VS(g)M(gmol1)(100S)g(gmL1)103LmL1 1000(mLL1)(gmL1)S(g)(100S)(g)M(gmol1)(4)标准状况下气体溶于水所得溶液的物质的量浓度 标准状况下，V L 气体溶于 V(H2O)L 中，

17、所得溶液密度为(gmL1)则：气体的物质的量：V L22.4 Lmol1 溶液体积：Vm溶液(g)(gmL1)103LmL1 根据 cnV(溶液)知 c1000(mLL1)(gmL1)V(L)M(gmol1)V(L)22400(gmol1)V(H2O)(L)特别提醒 溶液体积的单位是L，的单位是gmL 1时，利用V(溶液)m(溶液)(溶液)计算V(溶液)时注意单位换算。当气体作为溶质溶于水时，溶液的体积不等于气体体积和溶剂体积之和，也不等于溶剂的体积，而应该是V(溶液)m气体 m水(溶液)。浓度差别较大的两溶液或浓溶液加水稀释时，混和后溶液的体积V(混合)m总(混合)。题型 1 物质的量及其单

18、位【例 1】下列说法中正确的是()A摩尔是国际单位制中的七个物理量之一 B0.5 mol H2O 中含有的原子数目为1.5NA C64 g 氧相当于 2 mol 氧 D1 mol 任何物质都约含有 6.021023个原子 解析 A 项：物质的量是国际单位制中的七个物理量之一，摩尔是物质的量的单位；C 项：使用物质的量或摩尔时必须用化学式指明确定的粒子，“2 mol 氧”这种说法中的氧未指明是氧原子、氧分子还是氧离子；D 项：构成物质的粒子除了原子外，还有分子、离子等。答案 B 学习化学概念时，一定要把与概念相关的文字读细、读精，要抓住概念的本质特征去理解；使用物质的量及其单位时，一定要用化学式

19、表明粒子的种类，不能用中文名称，以确保含义明了。题型 2 气体摩尔体积的概念【例 2】下列说法中正确的是()A32 g O2占有的体积约为 22.4 L B22.4 L N2含阿伏加德罗常数个氮分子 C在标准状况下，22.4 L 水的质量约为 18 g D22 g 二氧化碳与标准状况下 11.2 L HCl 含有相同的分子数 解析 A、B 项都没有指明在标准状况下，因而是错误的；C 项在标况下水是液体；D 项中22 g CO2的物质的量与标况下的11.2 L HCl 的物质的量相等，所含分子数也相等。答案 D 标准状况下任何单一气体或混合气体的气体摩尔体积都约为 22.4 Lmol1，即与气体

20、的种类无关。非标准状况下气体摩尔体积也有可能为 22.4 Lmol1。若题目给出物质的体积：一要看是否为标准状况；二要看该物质在标准状况下是否为气体。若不是气体或非标准状况均不能用 22.4 Lmol1进行求解。若题目给出气体的质量或物质的量则粒子数目与外界条件无关。若题目求稀有气体的粒子数目，需注意它是单原子分子。题型 3 阿伏加德罗定律及其推论【例 3】在体积相同的两个密闭容器中分别充满 O2、O3气体，当这两个容器内温度和气体密度相等时，下列说法正确的是()A两种气体的压强相等 BO2比 O3的质量小 C两种气体的分子数目相等 D两种气体的氧原子数目相等 解析 本题主要考查对气体温度、压

21、强、体积、密度、质量等物理量的相互关系及阿伏加德罗定律的理解和掌握情况。根据m V，体积、密度相等的O2、O3的质量相等，物质的量之比为m32m4832，压强之比为32，分子数目之比为32，O 原子数目之比为2m323m48 11。正确答案为D。答案 D 解答该题时要注意两个问题：温度问题：气体的压强与温度有关，物质的量不相等时，若温度也不相等，气体的压强有可能相等。O2和 O3的组成问题：尽管 O2和 O3的物质的量不相等，但质量相等，而质量实际上是氧原子的质量，所以二者所含原子数也相等。题型 4 一定物质的量浓度溶液的配制【例 4】实验室里需用 480 mL 0.1 mol/L 的硫酸铜溶

22、液，现选用 500 mL 容量瓶进行配制，以下操作正确的是()A称取 7.68 g 硫酸铜，加入 500 mL 水 B称取 12.0 g 胆矾配成 500 mL 溶液 C称取 8.0 g 硫酸铜，加入 500 mL 水 D称取 12.5 g 胆矾配成 500 mL 溶液 解析 配制500 mL 溶液需CuSO4；0.5 L0.1 molL 1 0.05 mol，质量为8 g，换算成胆矾的质量为12.5 g。但C 不符合一定物质的量浓度溶液的配制要求，即不是加入500 mL 水，而是定容后溶液体积为500 mL，故应选D。答案 D 特别要注意三点：1所配溶液体积与容量瓶规格要匹配，如果配制 25

23、0 mL 溶液，应当选 250 mL容量瓶。当所需溶液不是容量瓶的规格时，选与之接近的大规格容量瓶，如 480 mL溶液，应先配制 500 mL 溶液，然后再取 480 mL 即可。2溶液体积不等于溶剂体积。3所称的是 CuSO4，还是 CuSO45H2O 计算时要注意。题型 5 物质的量浓度与质量分数的计算【例 5】体积为 V(mL)、密度为(gcm3)的溶液，含有摩尔质量为 M 的溶质质量为 m(g)，物质的量浓度为 c，质量分数为 w。下列表达式中不正确的是()Ac1 000wM BmVw100 CwcM1 000 Dc1 000mMV 解析 已知溶质摩尔质量、质量分数和溶液密度时，c1

24、 000wM的含义为1 L溶液中所含溶质的物质的量；若已知溶质摩尔质量、溶液的物质的量浓度和溶液密度时，可计算出溶质质量分数wcM1 000，其含义为1 L 溶液中，溶质占溶液的质 量分数，故 A、C 选项正确；B 选项中求溶质质量，应通过溶液体积、密度、质量分数三者相乘而得，即 mVw，故 B 选项错误；D 选项是根据物质的量浓度的定义，由溶质质量、溶质摩尔质量和溶液体积计算而得，即cmMV1 0001 000mMV，故D 选项正确。答案 B 溶液中溶质质量分数与物质的量浓度相互换算，一定要通过溶液密度这个桥梁，溶液的质量除以溶液密度等于溶液的体积。这个体积的单位是“mL”而不是“L”，忽略了抽象符号的单位，将导致换算结果的错误。