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文档介绍
2018届一轮复习人教版物质的量在化学实验中的应用教案
第二节 物质的量在化学实验中的应用 考纲定位 考情播报 1.了解物质的量浓度(c)的含义及其有关计算。 2.理解溶液中溶质的质量分数的概念并能进行有关计算。 3.掌握配制一定溶质质量分数和物质的量浓度溶液的方法,会进行有关误差分析。 4.掌握化学方程式的计算。 2016·全国甲卷T26(5)/全国乙卷T28(4)(5)/全国丙卷T28(2) 2015·全国卷ⅠT8(B)/全国卷ⅡT10(B) 2014·全国卷ⅠT12(A)(D) 2013·全国卷ⅡT9(A) 考点1| 溶液浓度的有关计算 [基础知识自查] 物质的量浓度、质量分数、溶解度比较 内容 物质的量浓度 质量分数 溶解度 定义 表示单位体积溶液里所含溶质B的物质的量的物理量 用溶质质量与溶液质量之比来表示溶液组成的物理量 在一定温度下,某固体物质在100_g溶剂(通常是水)里达到饱和状态时所溶解溶质的质量 单位 mol·L-1 — g 计算公式 cB= w=×100% S=×100 g [应用体验] 1.相同浓度溶液中某些物理量之间的关系: 现有两种溶液:①1 mol·L-1 KCl溶液、②1 mol·L-1 BaCl2溶液,请用“相同”或“不同”填写下表: 取不同体积的KCl溶液 取相同体积的两种溶液 (1)c(溶质) (2)ρ(溶液) (3)n(溶质) (4)m(溶质) [提示] (1)相同 相同 (2)相同 不同 (3)不同 相同 (4)不同 不同 2.已知某饱和NaCl溶液的体积为V mL,密度为ρ g·cm-3,质量分数为w,物质的量浓度为c mol·L-1,溶液中含NaCl的质量为m g。 (1)用m、V表示溶质的物质的量浓度________________________。 (2)用w、ρ表示溶液的物质的量浓度____________________________。 (3)用c、ρ表示溶质的质量分数________________________。 (4)用w表示该温度下NaCl的溶解度_____________________。 [解析] (1)c= mol·L-1= mol·L-1。 (2)c== mol·L-1。 (3)w=×100%=×100%。 (4)=,S= g。 [答案] (1) mol·L-1 (2) mol·L-1 (3)×100% (4) g [考点多维探究] 角度1 溶液浓度的基本计算与判断 1.下列判断正确的是________(填序号)。 【导学号:95812006】 ①标准状况下,22.4 L HCl溶于1 L水,盐酸的物质的量浓度为1 mol·L-1 ②31 g Na2O溶于水,配成1 L溶液,c(Na2O)=0.5 mol·L-1 ③25 g CuSO4·5H2O溶于75 g水中,w(CuSO4)=16% ④等物质的量的Na2O和Na2O2溶于同等体积的水中,待冷却至室温后所形成的NaOH溶液浓度相同。 ⑤将78 g Na2O2溶于水中,配成1 L溶液,所得溶液的溶质的物质的量浓度为2 mol·L-1 ⑥要配制500 mL 0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液,需要Na2CO3的质量为5.3 g ⑦c(H+)等于0.5 mol·L-1的稀H2SO4溶液的物质的量浓度为1.0 mol·L-1 ⑧0.5 mol·L-1的Ba(OH)2溶液的c(OH-)=1.0 mol·L-1 [解析] ①溶液体积不为1 L;②溶质不是Na2O而是NaOH;③w(CuSO4)=×100%=16%;④等物质的量的Na2O和Na2O2与H2O反应时生成的NaOH相同,消耗的水也相同,浓度相同;⑤c(NaOH)==2 mol·L-1;⑥m=0.5×0.1×106 g=5.3 g; ⑦c(H2SO4)=c(H+)=0.25 mol·L-1;⑧c(OH-)=0.5 mol·L-1×2=1.0 mol·L-1。 [答案] ③④⑤⑥⑧ 2.将标况下的a L NH3溶于100 g水中,得到溶液的密度为b g/cm3,则该溶液中溶质的物质的量浓度为________,溶液的溶质质量分数为________。 [解析] n(NH3)== mol, m(NH3)=17 g/mol× mol= g, V(aq)== L, m(aq)= g, 故:c(NH3)== mol/L, w(NH3)=×100%=×100%。 [答案] mol/L ×100% 关于物质的量浓度计算需注意 (1)将某物质投入水中注意溶液中溶质的判断如SO3H2SO4,Na2O(或Na2O2)NaOH, CuSO4·5H2OCuSO4等。 (2)气体溶于水,溶质是该气体与水反应生成的物质,NH3溶于水后主要溶质粒子是NH3·H2O,但以NH3计算。 (3)标准状况下,气体溶质形成的溶液的物质的量浓度的计算。 c= 注意:溶液体积的单位是L,根据密度计算溶液体积的单位一般是mL,要注意单位换算。 角度2 关于c、w、S的换算与计算 3.36.5 g HCl溶解在1 L水中(水的密度近似为1 g/mL),所得溶液的密度为ρ g/mL,质量分数为w,物质的量浓度为c,NA表示阿伏加德罗常数,则下列叙述中不正确的是( ) A.所得溶液的体积为 mL B.所得溶液中含有NA个HCl分子 C.所得溶液的溶解度S= g D.所得溶液的质量分数w= B [A项,根据V=可知A正确;B项,溶液中不存在HCl分子,HCl完全电离成Cl-、H+,B错;C项,根据w=可知S=,C正确;D项,可假定溶液为1 L,则w==,D正确。] 4.溶液的溶质质量分数为98%,密度为1.84 g/cm3的浓H2SO4的物质的量浓度为________。 [解析] c= mol/L=18.4 mol/L。 [答案] 18.4 mol/L 5.25 ℃时,pH=a的Ba(OH)2的溶液(ρ=1 g/cm3)物质的量浓度为________,溶液的溶质质量分数为________。 [解析] c(OH-)=10-14+a mol/L c[Ba(OH)2]=×10-14+a mol/L, w=×100% =×100%。 [答案] ×10-14+a mol/L ×100% 关于c、w、S的换算公式 (1)c= (2)w=×100% (3)c= 角度3 溶液稀释与混合的计算 6.V L Fe2(SO4)3溶液中含有a g SO,取此溶液0.5V L,用水稀释至2V L,则稀释后溶液中Fe3+的物质的量浓度为( ) 【导学号:95812007】 A. mol·L-1 B. mol·L-1 C. mol·L-1 D. mol·L-1 A [依题意知,c(SO)= mol·L-1,c(Fe3+)== mol·L-1,故有 ×0.5V=2V×cB,cB= mol·L-1。] 7.(1)在100 g浓度为c mol·L-1,密度为ρ g·cm-3的硫酸中加入一定量的水稀释成 mol·L-1的硫酸,则加入水的体积__________100 mL(填“=”“>”或“<”,下同)。 (2)若把(1)中的H2SO4改成氨水,应加入水的体积________100 mL。 (3)若把(1)(2)中的物质的量的浓度均改为溶质的质量分数,则加入水的体积________100 mL。 (4)将溶质质量分数为48%的H2SO4溶液与水等体积混合,所得溶液的浓度________24%。 [解析] (1)·c=·, V水=-100, 由于ρ′<ρ,所以V水<100 mL。 (2)由于ρ′>ρ, 所以V水>100 mL。 (3)根据溶质质量分数=×100%知,溶质不变,质量分数减半,则溶液质量加倍,所以均应加入100 mL水。 (4)等体积的H2SO4溶液的质量大于等体积水的质量,故混合液的浓度大于24%。 [答案] (1)< (2)> (3)= (4)> (1)稀释规律 ①溶质的量守恒 ②溶液的量 (2)同溶质不同物质的量浓度溶液混合的计算 ①混合后溶液体积保持不变时,c1V1+c2V2=c混×(V1+V2)。 ②混合后溶液体积发生改变时,c1V1+c2V2=c混V混,其中V混=。 (3)溶质相同、质量分数不同的两溶液混合定律 同一溶质、质量分数分别为a%、b%的两溶液混合。 ①等质量混合 两溶液等质量混合时(无论ρ>1 g·cm-3还是ρ<1 g·cm-3),则混合后溶液中溶质的质量分数w=(a%+b%)。 ②等体积混合 a.当溶液密度大于1 g·cm-3时,必然是溶液浓度越大,密度越大(如H2SO4、HNO3、HCl、NaOH等多数溶液),等体积混合后质量分数w>(a%+b%)。 b.当溶液密度小于1 g·cm-3时,必然是溶液浓度越大,密度越小(如酒精、氨水溶液),等体积混合后,质量分数w<(a%+b%)。 角度4 溶液中离子浓度的计算——电荷守恒法 8.(2017·上饶模拟)把V L含有MgSO4和K2SO4的混合溶液分成两等份,一份加入含a mol NaOH的溶液,恰好使镁离子完全沉淀为氢氧化镁;另一份加入含b mol BaCl2的溶液,恰好使硫酸根离子完全沉淀为硫酸钡。则原混合溶液中钾离子的浓度为( ) A. mol·L-1 B. mol·L-1 C. mol·L-1 D. mol·L-1 D [注意混合液分成两等份,由Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓、Ba2++SO===BaSO4↓可知原溶液中n(Mg2+)=2× mol=a mol、n(SO)=2b mol,依据电荷守恒可知原溶液中n(K+)=2n(SO)-2n(Mg2+)=2(2b-a) mol。] 9.常温下,将0.1 mol/L的NH4Cl溶液与0.1 mol/L的氨水溶液等体积混合,所得混合液的pH=7,则c(NH)=________mol/L,c(Cl-)=________mol/L。 [解析] c(Cl-)==0.05 mol/L, 由pH=7知c(H+)=c(OH-)。 根据电荷守恒:c(Cl-)+c(OH-)=c(H+)+c(NH),可求c(NH)=c(Cl-)=0.05 mol/L。 [答案] 0.05 0.05 考点2| 配制一定物质的量浓度的溶液 [基础知识自查] 1.两种仪器的使用方法 (1)容量瓶的使用 ①特点 ②使用方法及注意事项 a.容量瓶使用前一定要检查是否漏液。其操作顺序为装水盖塞→倒立→正立→玻璃塞旋转180°→倒立。 b.不能将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释;不能作为反应容器或长期贮存溶液的容器;不能加入过冷或热的液体(用“能”或“不能”填空)。 (2)托盘天平的使用 若配制0.2 mol·L-1 NaCl溶液500 mL,应用托盘天平称取NaCl5.9 g,称量时,不慎将物品和砝码颠倒放置,实际称量的NaCl的质量为4.1 g。 2.一定物质的量浓度的溶液配制 以配制500 mL 1.50 mol·L-1NaOH溶液为例。 (1)计算:需NaOH固体的质量,计算式为0.5 L×1.50 mol/L×40 g/mol。 (2)称量:用托盘天平称量NaOH固体30.0 g。 (3)溶解:将称好的NaOH固体放入烧杯中,用适量蒸馏水溶解。 (4)冷却移液:待烧杯中的溶液冷却至室温后,用玻璃棒引流将溶液注入500_mL容量瓶中。 (5)洗涤:用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁2~3次,洗涤液注入容量瓶,轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀。 (6)定容:将蒸馏水注入容量瓶,当液面距瓶颈刻度线1~2_cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至凹液面与刻度线相切。 (7)摇匀:盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀。 3.一定溶质质量分数的溶液配制 以配制200 g 20%的NaOH溶液为例。 (1)计算:需NaOH的质量为40.0_g,需水的体积为160 mL。 (2)称量:用托盘天平称取NaOH 40.0 g,用量筒量取160 mL 水。 (3)溶解:将称量的NaOH放入烧杯中,用量筒量取水160 mL加入烧杯并用玻璃棒搅拌,即得所需溶液。 [应用体验] 1.(1)配制1.0 mol/L的NaCl溶液,加水定容时超过刻度线,应如何处理? (2)实验需240 mL 0.20 mol/L的Na2CO3溶液,配制溶液时需称量多少g Na2CO3·10H2O?选用什么规格的容量瓶? [提示] (1)容量瓶洗净后重新配制。 (2)14.3 g,250 mL容量瓶。 2.请举例说明配制的溶液物质的量浓度偏小的原因可能有哪些? [提示] ①未洗涤烧杯和玻璃棒 ②转移时溶液溅出 ③称量时物质与砝码放反 ④定容时仰视刻度线等 [考点多维探究] 角度1 溶液物质的量浓度的配制过程分析 1.实验室需要配制0.50 mol/L NaCl溶液480 mL。按下列操作步骤填上适当的文字,以使整个操作完整。 (1)选择仪器。完成本实验所必需的仪器有:托盘天平(精确到0.1 g)、药匙、烧杯、玻璃棒、________、________以及等质量的几片滤纸。 (2)计算。配制该溶液需称取NaCl晶体的质量为___________________g。 (3)称量。 ①天平调平之后,应将天平的游码调至某个位置,请在下图中用一根竖线标出游码左边缘所处的位置: ②称量过程中NaCl晶体应放于天平的________(填“左盘”或“右盘”)。 ③称量完毕,把药品倒入烧杯中。 (4)溶解、冷却,该步实验中需要使用玻璃棒,目的是_______________。 (5)转移、洗涤。在转移时应使用________引流,洗涤烧杯2~3次是为了 ________________________________________________。 (6)定容,摇匀。定容操作为____________________________。 [解析] 配制480 mL 0.50 mol/L的NaCl溶液,必须用500 mL容量瓶。m(NaCl)=0.50 mol/L×0.5 L×58.5 g/mol≈14.6 g。 [答案] (1)500 mL容量瓶 胶头滴管 (2)14.6 (3)① ②左盘 (4)搅拌,加速溶解 (5)玻璃棒 保证溶质全部转移至容量瓶中 (6)向容量瓶中加入蒸馏水至距刻度线1~2 cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至液体的凹液面最低处和刻度线相切 2.(2017·泰安模拟)用质量分数为36.5%的浓盐酸(密度为1.16 g·cm-3)配制成1 mol·L-1的稀盐酸。现实验室需这种盐酸220 mL,试回答下列问题: (1)配制稀盐酸时,应选用容量为________mL的容量瓶。 (2)经计算需要________mL浓盐酸,在量取时宜选用________量筒。 A.5 mL B.10 mL C.25 mL D.50 mL (3)在量取浓盐酸后,进行了下列操作: ①等稀释的盐酸的温度与室温一致后,沿玻璃棒注入250 mL 容量瓶中。 ②往容量瓶中小心加蒸馏水至液面距容量瓶刻度线1~2 cm时,改用胶头滴管加蒸馏水,使溶液的液面与瓶颈的刻度标线相切。 ③在盛盐酸的烧杯中注入蒸馏水,并用玻璃棒搅拌,使其混合均匀。 ④用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2至3次,并将洗涤液全部注入容量瓶。 上述操作中,正确的顺序是________(填序号)。 [解析] (2)c(HCl)== =11.6 mol·L-1。 加水稀释前后HCl的物质的量不变,所以11.6 mol·L-1×V(HCl)=250 mL×1 mol·L-1,解得V(HCl)≈21.6 mL,应该选择25 mL的量筒量取。 [答案] (1)250 (2)21.6 C (3)③①④② (1)托盘天平称固体质量时,若用到游码,物体与砝码放颠倒,所称质量偏小。 (2)托盘天平和一般量筒的精确度为0.1 g和0.1 mL或0.2 mL,记录读数时保留一位小数。 (3)溶液转移至容量瓶时,要用玻璃棒引流,玻璃棒下端应放到刻度线以下。 (4)定容、摇匀后液面下降,不能继续滴加蒸馏水,否则结果会偏低。 角度2 配制一定浓度溶液时的误差分析 3.填“偏大”、“偏小”或“无影响”。 (1)用Na2CO3·10H2O晶体配制Na2CO3溶液,Na2CO3晶体已部分失去结晶水。用该晶体所配Na2CO3溶液的物质的量浓度________。 (2)配制NaOH溶液时,NaOH固体中含有Na2O杂质________。 (3)配制NaOH溶液时,NaOH固体放在烧杯中称量时间过长________。 (4)用量筒量取浓硫酸倒入小烧杯后,用蒸馏水洗涤量筒并将洗涤液转移至小烧杯中________。 (5)用量筒量取浓硫酸时,仰视读数_________________________。 (6)定容摇匀后,发现液面下降,继续加水至刻度线 ________________。 (7)定容时仰视刻度线__________________________。 (8)配制NaOH溶液时,将称量好的NaOH固体放入小烧杯中溶解,未经冷却立即转移到容量瓶中并定容________。 (9)配制前容量瓶中有少量水滴________。 (10)定容时,加水超过刻度线,用胶头滴管吸取出多余的液体至刻度线________。 [答案] (1)偏大 (2)偏大 (3)偏小 (4)偏大 (5)偏大 (6)偏小 (7)偏小 (8)偏大 (9)无影响 (10)偏小 配制一定浓度溶液的误差分析 1.分析方法 2.定容时仰视引起的误差图示 ⇒V(aq)偏大,c偏小 专项突破2 物质的量在化学方程式计算中的应用 命题点1 化学方程式的基本计算——比例式法 1.化学方程式中的比例关系 化学计量数之比=反应中各物质的粒子数之比=反应中各物质的物质的量之比=反应中各气体的体积之比(同温同压)。 2.根据化学方程式计算的基本步骤 (1)根据题意写出配平的化学方程式。 (2)找出方程式中已知物和未知物的物质的量(有时可用质量、体积等表示)分别写在化学方程式中有关的化学式下面。 (3)把已知和待求的量[用m(B)、n(B)、V(B)或设未知数x、y等表示]分别写在化学方程式中有关化学式的下面。 (4)将有关的量列出比例式,求出待求的量。 [对点训练1] 某种矿石中铁元素以氧化物FemOn形式存在,现进行如下实验:将少量铁矿石样品粉碎,称取25.0 g样品于烧杯中,加入稀硫酸充分溶解,并不断加热、搅拌,滤去不溶物。向所得滤液中加入10.0 g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体3.6 g。剩下滤液用浓度为2 mol·L-1的酸性KMnO4滴定,至终点时消耗KMnO4溶液体积为25.0 mL。 (提示:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+, 8H++MnO+5Fe2+===Mn2++5Fe3++4H2O。) (1)计算该铁矿石中铁元素的质量分数。 (2)计算氧化物FemOn的化学式(m、n为正整数)。 [解析] (1)样品中的铁元素,在加入铜粉后全部转变为Fe2+,Fe2+ 再被酸性KMnO4滴定。 8H++MnO + 5Fe2+===Mn2++5Fe3++4H2O 1 5 0.025 L×2 mol·L-1 n(Fe2+) 则=, 可得n(Fe2+)=5×0.025 L×2 mol·L-1=0.25 mol, 故样品中铁元素的质量分数为 ×100%=56%。 (2)反应的铜的物质的量:n(Cu)==0.1 mol, 2Fe3+ + Cu===2Fe2++Cu2+ 2 1 n(Fe3+) 0.1 mol 则=,可得n(Fe3+)=2×0.1 mol=0.2 mol,根据元素守恒得n(Fe2+)=0.25 mol-0.2 mol=0.05 mol,n(Fe2+)∶n(Fe3+)=1∶4,所以该氧化物的化学式可表示为Fe5O7(或FeO·2Fe2O3)。 [答案] (1)56% (2)Fe5O7(或FeO·2Fe2O3) 根据化学方程式计算需注意的问题 (1)化学方程式所表示的是纯净物质之间的量的关系,所以不纯物质的质量只有换算成纯净物质的质量,才能按化学方程式列出比例式进行计算。 (2)单位问题 一般说来在一个题目里如果都用统一的单位,不会出现错误,但如果题内所给的两个量不一致,这时只要做到两个量及其单位“上下一致,左右相当”即可。 命题点2 关系式法在化学反应计算中的应用 关系式法解题的两种思维模板 (1)分析题中反应→写出各步反应方程式→根据反应中各物质的计量数关系→确定已知物质与待求物质的物质的量关系式→列比例求解。 (2)分析题中反应→根据某元素原子守恒或电子守恒→确定关系式→列比例求解。 [对点训练2] (2015·全国卷Ⅰ节选)准确称取所制备的氯化亚铜样品m g,将其置于过量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用a mol·L-1的K2Cr2O7溶液滴定到终点,消耗K2Cr2O7溶液b mL,反应中Cr2O被还原为Cr3+。样品中CuCl的质量分数为________。 [解析] 反应CuCl―→Cu2+,1 mol CuCl失去1 mol电子;Cr2O―→2Cr3+,1 mol Cr2O得到6 mol电子,根据电子守恒得关系式:6CuCl~Cr2O。 m g CuCl样品中,n(CuCl)=6ab×10-3mol,CuCl的质量分数为 ×100% =×100%。 [答案] ×100%或 命题点3 差量法应用于化学方程式中的计算 (1)原理 差量法是指根据化学反应前后有关物理量发生的变化,找出“理论差量”。这种差量可以是质量、物质的量、气态物质的体积和压强、反应过程中的热量等。用差量法解题时先把化学方程式中的对应差量(理论差量)跟实际差量列成比例,然后求解。 如: 2C(s)+O2(g)===2CO(g) 固体差量 24 g Δm=24 g 物质的量差量 2 mol 1 mol 2 mol Δn=1 mol 体积差量 1 2 ΔV=1 (2)注意 ①所选用差值要与有关物质的数值成比例关系。 ②有关物质的物理量及其单位都要正确地使用,即“上下一致,左右相当”。 [对点训练3] 将标准状况下的5 L CO2气体缓缓通过球形干燥管中的过氧化钠,气体体积变为3.88 L(标准状况下),则剩余气体中氧气的物质的量为______。 [解析] 2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2 ΔV 2 1 1 V 5 L-3.88 L= 1.12 L V=1.12 L,n(O2)==0.05 mol。 [答案] 0.05 mol 命题点4 极值法确定范围 极值法是利用极限思维方式解决一些模糊问题的技巧,它是将题设构造为问题的两个极端,然后依据有关化学知识确定所需反应物或生成物的极值,进行判断分析求出结果,具体解题思路如下: (1)把可逆反应假设成为向某一方向进行完全的反应。 (2)把混合物假设成为某一纯净物。 (3)把多个同时进行的反应假设成单一反应。 [对点训练4] (2017·三明模拟)将总物质的量为n mol的钠和铝的混合物(其中钠的物质的量分数为x),投入一定量的水中充分反应,金属没有剩余,共收集到标准状况下的气体V L。下列关系式中正确的是( ) A.x=V/(11.2n) B.0查看更多
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