2020年高考化学第一轮复习 专题 化学计量在实验中的应用学案 苏教版

2020年高考化学第一轮复习 专题 化学计量在实验中的应用学案 苏教版

化学计量在实验中的应用 ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ ‎ 化学计量在实验中的应用 二、教学目标 掌握摩尔、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度和阿伏加德罗常数的含义；‎ 根据物质的量与微粒（原子、分子、离子、电子等）数目、气体体积（标准状况）之间的关系进行计算；‎ 了解配制一定物质的量浓度、一定质量分数的溶液的方法。‎ 三、教学重点、难点 有关摩尔、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度、阿伏加德罗常数的基本计算；‎ 有关物质的量浓度、质量分数和溶解度之间的复杂计算；‎ 配制一定物质的量浓度溶液的方法及误差分析。‎ 四、教学过程：‎ ‎（一）相关概念：‎ ‎　　物质的量是描述一定数目的微粒集体的物理量。符号用n表示，它的单位是摩尔，符号为mol；‎ ‎　　摩尔是物质的量的单位，每摩尔物质含有阿伏加德罗常数个微粒；化学上把‎0.012kg12C所含碳原子数称为阿伏加德罗常数，符号为NA，数值为6.02×1023，单位为mol－1‎ 摩尔质量是指单位物质的量的物质所具有的质量。用符号M表示，单位为g/mol。‎ 在标准状况下，1mol的任何气体所占的体积都约是‎22.4L，这个体积叫做气体摩尔体积，符号：Vm，单位：L·mol－1。‎ 以‎1L溶液里含有多少摩溶质来表示溶液组成的物理量，叫做物质的量浓度。符号： C 单位：mol·L－1 。‎ 说明：‎ ‎ 1、物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一，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上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。‎ ‎ 2、使用摩尔做单位时，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。‎ ‎ 3、应用阿伏加德罗常数NA时，必须注意以下几点：‎ ‎①状态问题：如：水在标准状态下为液态，SO3在标准状态下为固态，在常温常压下为液态，碳原子数大于4的烃，在标准状况下为固态或液态；‎ ‎②特殊物质的摩尔质量：如：D2O、T2O、18O2等；‎ ‎③分子中的原子数、电子数、中子数的计算；‎ ‎④一些物质中化学键的数目；‎ ‎⑤一些较复杂的反应中转移的电子数目。‎ ‎ 4、摩尔质量当以克为单位时在其数值上与该物质的相对原子（分子、离子）质量相同，但相对原子（分子、离子）质量没有单位，而摩尔质量有单位。‎ ‎5、决定物质体积的三要素为：微粒数的多少、微粒的大小以及微粒间的距离。由于在同一 7‎ 温度和压强下，微粒间的距离基本上是相同的。因此当物质所含微粒数相同即物质的量相同时，体积的大小由微粒的大小或分子间的距离决定。对于固体或液体，由于微粒间的距离很小，因此，固体或液体的体积由微粒的大小决定，对于不同的固体或液体，其微粒的大小也不一样，因此在同条件下同物质的量的固体或液体的体积不一定相同。但对于气体而言，气体的体积主要由气体分子间的距离决定，在温度、压强一定时气体分子间的距离几乎相同。因此，同条件下，同物质的量的气体具有相同的气体体积。‎ ‎6、理解气体摩尔体积时要注意：①它只适用于气体（单一或混合气体都可以）；②必须是标准状况下（‎0℃‎，1.01×105Pa）；③气体的物质的量为１mol时，体积约为‎22.4L；④气体摩尔体积不是固定不变的，它取决于气体的温度和压强。‎ ‎7、理解物质的量浓度时要注意：①‎1L是溶液的体积，不是溶剂的体积；②溶质的物质的量受体积影响；③溶液的物质的量浓度不受体积影响。‎ ‎8、列表比较：物质的量、摩尔质量、摩尔体积和物质的量浓度 物质的量 摩尔质量 摩尔体积 物质的量浓度 概 念 表示含有一定数目微粒集体的物理量 单位物质的量的物质的质量 单位物质的量的气体的体积 以单位体积溶液中所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量 符号 n M Vm CB 单位 mol 注 意 点 ‎（1）物质的量是专有名词，不能拆开，更不能理解成物质的质量 ‎（2）物质的量既不表示个数，也不表示质量。是表示巨大数目的微粒集体 ‎（1）与式量的比较：数值上相同，单位不同 ‎（2）与1mol物质的质量的比较：数值上相同，单位不同 ‎（1）标准状况：‎0℃‎、1atm，即1.01×105Pa ‎（2）标准状况下的气体摩尔体积：约 ‎（1）单位体积溶液不是单位体积溶剂，也不是‎1000克溶液 ‎（2）溶质B的物质的量不是溶质质量 ‎（3）取出某溶液的任意体积溶液，其物质的量浓度保持不变 ‎ 9、阿伏加德罗定律：同温同压同体积的任何气体具有相同的分子数。‎ 注意点：‎ ‎（1）阿伏加德罗定律适用于任何气体，包括混合气体，但不能用于非气体。‎ ‎（2）同温、同压、同体积和同分子数，四“同”共同存在，相互制约，称作“三同定一同”。‎ ‎（3）同温同压下，气体的分子数与其体积成正比。‎ ‎（4）同温同体积，压强与其分子数成正比。‎ ‎（二）有关摩尔、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度、阿伏加德罗常数的基本计算 有关物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度与质量、气体体积、溶液的体积及微粒数之间的相互转化关系，物质的量浓度与质量分数、溶液的密度或饱和溶液的溶解度之间的关系：‎ 7‎ ‎ 溶液的稀释定律：溶液混合时有关物质的量浓度的计算 c1·V1 + c2·V2 = c·V或c浓·V浓=c稀·V稀 说明：‎ ‎ 1、质量与摩尔质量、微粒数与阿伏加德罗常数计算物质的量时与条件、状态无关，满足任何有关物质的量的计算；而气体体积、气体摩尔体积计算物质的量时必须是气体，且状态必须为标准状态；通过物质的量浓度计算溶质的物质的量时必须是溶液，且体积必须是溶液的体积，单位是“L”‎ ‎2、物质的量浓度与溶液的密度、质量分数之间存在一定的计算关系：‎ 注意：计算过程中的单位换算 ‎3、不同物质的量浓度溶液的混合计算 ‎①稀释定律：c1V1=c2V2‎ ‎②混合后溶液体积不变c1Vl=c2V2=c（混）（V1＋V2）‎ ‎③混合后溶液体积改变c1Vl＋c2V2=c（混）V（混）【V（混）=m（混）/ρ（混）】‎ ‎4、标准状况下求气体溶解于水后所得溶液的物质的量浓度的计算 ‎ ‎ 式中V为标准状况下气体体积（L），V（H2O）为溶剂水的体积（L），ρ为溶液的密度（g/cm3）。‎ ‎5、溶液中微粒数目的计算：‎ 当溶质是非电解质时，溶解过程中不电离，那么相同物质的量浓度、相同体积的溶液中都含有相同数目的溶质分子。当溶质是电解质时，情况比较复杂，强电解质完全电离，溶液中离子数目不仅与溶液浓度、体积有关，还与其分子组成有关；弱电解质部分电离，除与上述因素有关外，还与电离程度有关。‎ ‎（三）配制一定质量分数、物质的量浓度的溶液：‎ 溶质的质量分数：单位质量溶液中所含溶质的克数，其计算公式为：=m溶质/m溶液 7‎ ‎，其特点是：质量相同，质量分数也相同的任何溶液里，含有的溶质质量都相同。此浓度及计算适用于任何溶液（饱和溶液和不饱和溶液）。配制一定质量分数的溶液时，可先计算所需溶质的质量（或浓溶液的体积）和溶剂水的质量（或体积），称量溶质的质量（或用量筒量取一定体积的浓溶液），然后将两者混合均匀即可。‎ 配制一定物质的量浓度的溶液时，需要用到的仪器主要有：一定规格的容量瓶、天平（含砝码）、烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、药匙等。‎ 实验步骤 ‎ ①计算：求配制一定物质的量浓度的溶液所需溶质的质量（或浓溶液的体积）。‎ ‎ ②称量：当用固体溶质配制溶液时，用托盘天平称量一定质量的溶质；当溶质为液体或用浓溶液稀释配制的溶液时，用滴定管或量筒量取溶质或浓溶液的体积。‎ ‎ ③溶解：在小烧杯中用蒸馏水将称出的固体或量出的液体溶解或稀释，用玻璃棒搅拌，加快溶解的速度。‎ ‎ ④转移：将烧杯内的溶液冷却后，用玻璃棒引流，将其缓缓注入容量瓶里，以防溅出。‎ ‎ ⑤洗涤：用蒸馏水将烧杯和玻璃棒洗涤2到3次，将洗涤液全部注入容量瓶里。‎ ‎ ⑥摇匀：将瓶中溶液振荡均匀，不能将容量瓶颠倒振荡，以免溶液沾附在瓶塞上，影响溶液的浓度。‎ ‎⑦定容：先向容量瓶中注入水，至液面离刻度线2－‎3cm处，再改用胶头滴管向容量瓶中滴蒸馏水至凹液面的最低处正好与刻度线相切。‎ ‎⑧摇匀：定容后将容量瓶的玻璃塞塞紧瓶口，左手拿住瓶颈，食指顶住玻璃塞，右手握住瓶底反复颠倒摇匀。‎ ‎⑨装瓶：将溶液装入细口试剂瓶，贴好标签，并在标签上注明配制时间、浓度和试剂名称。‎ 说明：‎ ‎　1、容量瓶使用的注意事项 ‎①据所配溶液的体积选取合适规格的容量瓶。‎ ‎②用前要检查容量瓶是否漏水。‎ ‎③用前要先用蒸馏水洗涤容量瓶。‎ ‎④容量瓶中不能将固体或浓溶液直接溶解或稀释，容量瓶也不能作为反应容器，不能长期储存溶液。‎ ‎ ⑤在容量瓶的使用过程中，移动容量瓶，手应握在瓶颈刻度以上的部位，以免瓶内溶液受热而发生体积变化，使溶液的浓度不准确。‎ ‎2、物质的量浓度溶液的配制误差分析：‎ 根据C=n/V=m/（VM）判断，分析时，要根据实际操作，弄清是“m”还是“V”引起的误差，再具体分析。如：‎ ‎ （1）若称量固体溶质时，操作无误，但所用砝码生锈，m增大，结果所配溶液浓度偏高。‎ ‎ （2）若没有洗涤烧杯内壁，使n减小，结果所配溶液浓度偏低。‎ ‎ （3）若容量瓶中有少量蒸馏水或定容后反复摇匀，发现液面低于刻度，则对结果无影响。‎ ‎ （4）容量瓶、滴定管、量筒读数口诀：凹液面最低处、眼睛在两边，刻度在中间、三点成一水平线。而“俯视”、“仰视”的误差依仪器而定。‎ ‎“俯视”、“仰视”对配制一定物质的量浓度溶液结果的影响：‎ ‎ ①仰视刻度线：由于操作时以刻度线为基准加水，故加水量偏大，导致溶液体积偏大，c偏低。‎ ‎ ②俯视刻度线：加水量偏小，溶液体积偏小，故c偏高。‎ ‎【典型例题】‎ 7‎ 例1. 设NA表示阿伏加德罗常数，下列说法不正确的是：‎ ‎ A、醋酸的摩尔质量与NA个醋酸分子的质量在数值上相等 ‎ B、NA个氧分子和NA个氢分子的质量比等于16：1‎ ‎ C、‎2.4g镁变成镁离子时，失去的电子数目为0.1NA ‎ D、17gNH3所含的原子数目为4NA，电子数目为10NA ‎ 解析：A中醋酸分子的摩尔质量是‎60g.mol－1，NA个醋酸分子的质量是‎60g，正确。B中NA个O2分子和NA个H2分子的质量比等于1 mol O2和1 mol H2的质量比，即‎32g：‎2g，正确。C中，因Mg－2e－=Mg2＋，故‎2.4g镁应失去0.2 NA个电子，错误。D中17gNH3为1 mol NH3，1个NH3分子中有4个原子，10个电子，故D正确。‎ ‎ 答案：C ‎ 例2. 设NA为阿伏加德罗常数，下列叙述中正确的是 　‎ ‎ A、‎80g硝酸铵含有的氮原子数为2NA ‎ B、‎1L 1mol/L的盐酸溶液中，所含氯化氢的分子数为NA ‎ C、标准状况下，‎11.2L四氯化碳所含分子数为0.5 NA ‎ D、在铜与硫的反应中，1mol铜失去的电子数为2 NA ‎ 解析：硝酸铵的摩尔质量为‎80g·mol－1，根据质量与物质的量、摩尔质量之间的关系，可知：‎80g硝酸铵的物质的量为1mol，而每摩尔硝酸铵中含2mol氮原子，即氮原子数为2NA，故A正确；B中盐酸溶液中不存在氯化氢分子；C中标准状况下四氯化碳属于液态，不能用气体摩尔体积进行计算；D中硫与铜的反应生成硫化亚铜，每摩尔铜失去1mol电子，即失去电子数为NA，故B、C、D均不正确。‎ ‎ 答案：A ‎ 例3. 将标准状况下aL HCl气体溶于‎1L水中，得到的盐酸的密度为bg/cm3，则该盐酸的物质的量浓度（mol/L）是 ‎ A、a/22.4 B、ab/22400‎ ‎ C、ab/（22400+‎36.5a） D、1000ab/（22400+‎36.5a）‎ ‎ 解析：标准状况下aL HCl气体的物质的量为a/22.4mol，质量为‎36.5a/‎22.4g，溶液的体积等于溶液的质量/溶液的密度，而溶液的质量=溶质＋溶剂=（‎36.5a/22.4＋1000）g，因此，溶液的体积为：（‎36.5a/22.4＋1000）/ b（mL），由于计算溶质的物质的量浓度时溶液的体积单位必须是“L”，因此，溶液的体积=（‎36.5a/22.4＋1000）/ b×10－‎3L。则根据物质的量浓度的计算公式可得：c=a/22.4/（‎36.5a/22.4＋1000）/ b×10－3=1000ab/（22400+‎36.5a）。‎ ‎ 也可以根据：标准状况下求气体溶解于水后所得溶液的物质的量浓度的计算。‎ 式中V为标准状况下气体体积（L），V（H2O）为溶剂水的体积（L），ρ为溶液的密度（g/cm3）。将题给数据代入即得 答案：D ‎ 例4. 在一定量AgNO3溶液中逐滴加入某浓度的盐酸，直到沉淀恰好完全为止。已知所形成溶液的质量等于原AgNO3溶液的质量，若已知该盐酸溶液的密度为‎1.1g/cm3，则所加盐酸中HCl的物质的量浓度为多少？‎ ‎ 解析：这是无数据计算题型，按题意可作如下分析：‎ 7‎ 即可将AgCl的式量看做原盐酸的质量，那么（（HCl）=‎36.5g/‎143.5g×100％=25.4％，再根据溶液的密度、质量分数与物质的量浓度之间的关系：‎ 可得：cHCl=1000×‎1.1g/cm3×25.4%/‎36.5g/mol=7.65mol/L。‎ 答案：7.65mol/L ‎ 例5. 实验室配制480 mL 0.600 mol·L－1的NaCl溶液，有如下操作步骤：‎ ‎①把称量好的NaCl晶体放入小烧杯中，加适量蒸馏水溶解 ‎②把①所得溶液小心转入500 mL容量瓶中 ‎③继续向容量瓶中加蒸馏水至液面距刻度2—‎3 cm处，改用胶头滴管小心滴加蒸馏水至溶液凹面底部与刻度线相切。‎ ‎④用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2—3次，每次洗涤的液体都小心转入容量瓶，并轻轻摇匀。‎ ‎⑤将容量瓶塞塞紧，充分摇匀。‎ 请填写下列空白：‎ ‎（1）操作步骤的正确顺序为（填序号） 。‎ ‎（2）实验室有如下规格的容量瓶：100mL、250mL、500mL、1000mL，本实验选用　　　 。‎ ‎（3）本实验用到的基本实验仪器除容量瓶和玻璃棒外还有：　　　　　　　　　；‎ ‎（4）需要用到玻璃棒的操作有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，其作用为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎（5）误差分析（填偏高、偏低或无影响）‎ ‎①称量NaCl时，物码倒置（‎1g以下用游码）　　　　　　；‎ ‎②某同学俯视液面： 　　　　　　　　　　　　　　 ；‎ ‎③没有进行操作步骤④ 　　　　　　　　　　　　　 ；‎ ‎④加蒸馏水时超过刻度线，立即用胶头滴管将多余的水吸出 　　　　　　　　　 ；‎ ‎⑤容量瓶中原有少量水 　　　　　　　　　　　　　　 。‎ 解析：解答本题时要注意两点：一是选择仪器时不要有遗漏，可结合操作步骤进行排查；二是分析误差时要结合：c=n/V，分别分析错误操作对n以及V的影响。‎ ‎（1）实验的操作步骤为：计算→称量→溶解→转移→洗涤→定容→摇匀，因此本题的顺序为：①②④③⑤‎ ‎（2）容量瓶的规格相对固定，当所配溶液的体积与容量瓶规格不符时，应选择规格稍大的；‎ ‎（3）选择仪器时要注意不能遗漏特别小的仪器。本题还需用到的仪器有：天平、药匙、烧杯、胶头滴管、量筒等；‎ ‎（4）溶液配制过程中的玻璃棒有两种作用：溶解时搅拌加速溶解、转移时起引流作用；‎ ‎（5）分析误差时要结合：c=n/V，分析错误操作对n以及V的影响。‎ ‎①导致NaCl质量偏低，溶质的物质的量变小，所配溶液浓度偏低；‎ 7‎ ‎②俯视时液面低于刻度线，所配溶液的体积偏小，浓度偏高；‎ ‎③没有进行操作步骤④，则粘附在烧杯和玻璃棒上的液体就无法进入容量瓶中，导致溶质的物质的量减小，配得的溶液浓度偏低；‎ ‎④超过刻度线后，溶液的体积增大，而溶质的物质的量没有变化，因此所配溶液的浓度偏低；‎ ‎⑤配制过程中就要向容量瓶中加水，因此，只要容量瓶洗涤干净，容量瓶是否有水，对配制结果没有影响。‎ 答案：（1）①②④③⑤；（2）500mL ‎（3）天平、药匙、烧杯、胶头滴管、量筒 ‎（4）①②③④，①搅拌，促进溶解；②③④引流 ‎（5）①偏低；②偏高；③偏低；④偏低；⑤ 无影响。‎ 7‎