化学计量在实验中的应用(人教版必修1)

第3课时物质的量在化学实验中的应用三维目标思维激活有很多化学反应是在溶液里进行的，在工业生产和科学研究中要定量研究在溶液中发生的化学反应，通常是量取溶液的体积，这样可以知道溶质的物质的量吗？知识与技能1．理解物质的量浓度的概念，掌握有关物质的量浓度的计算(重、难点)2．初步学会配制一定物质的量浓度的溶液(重点)过程与方法通过实验活动，初步学会一定物质的量浓度溶液的配制方法，培养观察和动手实验能力情感、态度与价值观通过实验活动，培养严谨的实验态度和精确的实验操作技巧自学导引一、物质的量浓度1．概念：单位体积溶液里所含溶质B的物质的量。2．符号及单位:符号为cB,常用的单位为mol/L(或mol·L－1)。二、一定物质的量浓度溶液的配制1．主要仪器：托盘天平、容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管等。3．表达式：cB＝nBV。4．溶质的质量、物质的量、物质的量浓度之间的关系：mB÷M×MnB÷V×VcB2．配制步骤根据下列实验步骤配制100mL0.100mol·L－1NaOH溶液。(1)计算：配制100mL0.100mol·L－1NaOH溶液所需碳酸钠固体的质量为0.4g。(2)称量：用托盘天平准确称取氢氧化钠固体(0.4g)。(3)溶解：将氢氧化钠固体放入100mL烧杯中，用适量的蒸馏水溶解，冷却至室温。(4)移液：将烧杯中的溶液用玻璃棒小心地引流到100mL容量瓶中(注意：不要让溶液洒到容量瓶外)，用蒸馏水洗涤烧杯内壁2～3次，并将每次洗涤的溶液都转移到容量瓶。(5)定容：缓缓地将蒸馏水注入容量瓶中，直到容量瓶中的液面接近容量瓶瓶颈刻度线1～2cm处。改用胶头滴管滴加蒸馏水到液面正好与刻度线相切，再将容量瓶塞盖好，反复上下颠倒，摇匀。名师解惑一、物质的量浓度及其计算1．溶液中各量间的关系溶质的物质的量浓度×V÷V溶质的物质的量÷cB×cB溶液的体积×ρ÷ρ溶液的质量2．物质的量浓度和溶质的质量分数的区别与联系物质的量浓度溶质的质量分数溶质的单位molg溶液的单位Lg公式物质的量浓度(cB)＝溶质的物质的量(nB)溶液的体积(V)溶质的质量分数＝溶质的质量溶液的质量×100%特点体积相同、物质的量浓度也相同的任何溶液中，所含溶质的物质的量相同，但溶质的质量不一定相同质量相同、溶质的质量分数也相同的任何溶液中，所含溶质的质量相同，但溶质的物质的量不一定相同物质的量浓度与溶液中溶质的质量分数的换算关系物质的量浓度(cB)＝溶质的质量分数(w)×溶液的密度(ρ)×1000mL·L－1溶质的摩尔质量(M)(上式中密度的单位为g·mL－1，摩尔质量的单位为g·mol－1)3.溶液的混合和稀释(1)混合前后，溶质的质量和总物质的量不变，即c总V总＝c1V1＋c2V2(c1V1和c2V2分别是混合前溶液的物质的量浓度和体积，c总V总是混合后溶液的物质的量浓度和体积)。(2)稀释前后，溶质的质量和总物质的量不变，即c(浓溶液)·V(浓溶液)＝c(稀溶液)·V(稀溶液)。二、一定物质的量浓度溶液的配制1．配制一定物质的量浓度的溶液应该注意的问题(1)选用与欲配溶液的体积相同的容量瓶。(2)使用前，必须检查是否漏水。方法：加水至刻度线附近，盖好瓶塞，瓶外水珠用布擦拭干净，用食指顶住瓶塞，用另一只手的手指托住瓶底，把瓶倒立2min，观察瓶塞周围是否有水渗出。如果不漏，将瓶直立，把瓶塞转动180°后，倒过来再试一次。(3)不能在容量瓶内直接溶解溶质。(4)容量瓶不能长时间存放溶液。2．配制一定物质的量浓度的溶液的误差分析(1)称量时所引起的误差使所配溶液的物质的量浓度偏高的主要原因：①天平的砝码沾有其他物质或已锈蚀；②用量筒量取所需体积的液体时，仰视读数，使所量取液体的体积偏大等。使所配溶液的物质的量浓度偏低的主要原因：①试剂、砝码的左右位置颠倒并使用了游码；②在敞口容器中称量易吸收空气中其他成分或易于挥发的物质时，动作过慢；③用量筒量取液体时，俯视读数，使所量取液体的体积偏小等。误差分析依据的原理：cB＝nBV＝mMV，由m、V决定实验误差。(2)用于溶解固体或稀释液体的烧杯和玻璃棒未用蒸馏水洗涤，使溶质的物质的量减小，致使溶液的浓度偏低。(3)转移或搅拌溶液时有部分液体溅出，致使溶液的浓度偏低。(4)容量瓶内溶液的温度高于20℃，造成所配制溶液的体积(20℃时)小于容量瓶上所标注的体积，致使溶液的浓度偏高。(5)在定容时，仰视读数会使溶液的体积增大，致使溶液的浓度偏低；俯视读数会使溶液的体积减小，致使溶液的浓度偏高。典例导析知识点1：物质的量浓度的计算例1.将24.4gNaOH固体溶于水配成100mL溶液，其密度为1.219g·cm－3，则该溶液中NaOH的物质的量浓度为____________，NaOH的质量分数为____________。答案6.1mol·L－1；20%解析根据cB＝nBV，只要计算出NaOH的物质的量即可求出NaOH的物质的量浓度。n(NaOH)＝m(NaOH)M(NaOH)＝24.4g40g·mol－1＝0.61molc(NaOH)＝n(NaOH)V[NaOH(aq)]＝0.61mol0.1L＝6.1mol·L－1w(NaOH)＝m(NaOH)m[NaOH(aq)]×100%＝24.4g1.219g·cm－3×100mL×100%＝20%跟踪练习10.5mol·L－1的NaCl溶液中混有Na2CO3，向该溶液中加入适量的BaCl2固体粉末后再过滤，以除去溶液中的Na2CO3。此时滤液中NaCl的物质的量浓度为()A．小于0.5mol·L－1B．等于0.5mol·L－1C．大于0.5mol·L－1D．无法确定答案C知识点2：一定物质的量浓度溶液的配制例2.(1)用质量分数为98%、密度为1.84g·cm－3的浓硫酸配制100mL1.84mol·L－1稀硫酸，若实验仪器有：A.100mL量筒B．托盘天平C．玻璃棒D．50mL容量瓶E．10mL量筒F．胶头滴管G．50mL烧杯H．100mL容量瓶，实验时应选用仪器的先后顺序是________(填编号)。(2)在容量瓶的使用方法中，下列操作不正确的是________(填编号)。A．使用容量瓶前先检查它是否漏水B．容量瓶用蒸馏水洗净后，再用待配溶液润洗C．配制溶液时，如果试样是固体，把称好的试样用纸条小心倒入容量瓶中，缓慢加入蒸馏水到接近刻度线2～3cm处，用滴管加蒸馏水至刻度线D．配制溶液时，如果试样是液体，用量筒量取试样后，直接倒入容量瓶中，缓慢加入蒸馏水至刻度线E．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F．往容量瓶中转移溶液时应用玻璃棒引流解析本题是一道计算与实验的综合题，涉及溶液稀释、质量分数与物质的量浓度之间的换算以及一定物质的量浓度溶液的配制等问题。解析本题是一道计算与实验的综合题，涉及溶液稀释、质量分数与物质的量浓度之间的换算以及一定物质的量浓度溶液的配制等问题。则需用浓H2SO4的体积为10mL，所以选10mL量筒。若用100mL量筒，则会使量取的溶液体积误差变大。(1)据稀释规律c1V1＝c2V2和质量分数换算为物质的量浓度的关系，先求出c1，再求出V1。c1＝100mL×1.84g·cm－3×98g1L×98g·mol－1＝18.4mol·L－1V1＝c2V2c1＝1.84mol·L－1×0.1L18.4mol·L－1＝0.01L＝10mL问题(2)主要涉及的是容量瓶的使用方法，容量瓶只能用来定容(定容时标示的温度为20℃)，不能用来稀释或溶解物质，也不能长期存放溶液，因为稀释或溶解的过程中将有热效应，影响溶液体积的测定；使用容量瓶之前只能用蒸馏水洗涤，不能用待配溶液润洗容量瓶，若用待配溶液润洗会使溶质附着在容量瓶内壁，引起所配制溶液浓度偏高。答案(1)EFGCHF(2)BCD跟踪练习2用18mol·L－1的浓硫酸配制1mol·L－1的H2SO4溶液100mL，其操作步骤是：计算、量取、稀释、转移、洗涤、定容、摇匀并转入指定容器中。下列有关叙述中正确的是()A．先计算出所需浓硫酸的质量，然后用天平准确称量B．先计算出所需浓硫酸的体积，然后用100mL量筒准确量取C．先计算出所需浓硫酸的体积，然后用10mL量筒准确量取D．稀释时应当慢慢将浓硫酸倒入盛有水的烧杯中，然后立即将稀硫酸溶液转入100mL容量瓶中答案C本章小结知识整合一、混合物的分离和提纯二、离子的检验三、物质的量高考体验1．(2008年广东理科基础，32)用石灰水、小苏打、淀粉和食醋等不能完成的实验是()A．碘盐中碘的检验B．暖瓶中水垢的除去C．食盐和纯碱的鉴别D．鸡蛋壳主要成分的检验解析水垢中含有CaCO3、Mg(OH)2等物质，可以用醋酸除去；食盐和纯碱可以用石灰水鉴别；蛋壳中含有CaCO3，可以用醋酸检验。答案A2．(2008年海南，3)在两个密闭容器中，分别充有质量相同的甲、乙两种气体，若两容器的温度和压强均相同，且甲的密度大于乙的密度，则下列说法中正确的是()A．甲的分子数比乙的分子数多B．甲的物质的量比乙的物质的量少C．甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小D．甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小解析两种气体在同温同压下，气体摩尔体积相同，密度之比等于相对分子质量之比，故甲的相对分子质量大于乙的，在质量相同的情况下，说明甲的分子数及物质的量比乙少。答案B3．(2007年广东，3)下列叙述正确的是()A．48gO3气体含有6.02×1023个O3分子B．常温常压下，4.6gNO2气体含有1.81×1023个NO2分子C．0.5mol·L－1CuCl2溶液中含有3.01×1023个Cu2＋D．标准状况下，33.6LH2O含有9.03×1023个H2O分子解析本题考查物质的量及阿伏加德罗常数之间的关系。A项中48gO3气体，其物质的量为1mol，含有6.02×1023个O3分子，故A正确。B项中4.6gNO2气体，其物质的量为0.1mol，含有6.02×1022个NO2分子，故B项错误。C项中不知道CuCl2溶液的体积，Cu2＋的物质的量和个数无法确定，故C错误。D项中水在标准状况下不是气体，33.6LH2O的物质的量也不是1.5mol，故D错误。答案A4．(2008年上海，18)设计学生实验要注意安全、无污染、现象明显。根据启普发生器原理，可用底部有小孔的试管制简易的气体发生器(如图)。若关闭K，不能使反应停止，可将试管从烧杯中取出(会有部分气体逸散)。下列气体的制取宜使用该装置的是()A．用二氧化锰(粉末)与双氧水制氧气B．用锌粒与稀硫酸制氢气C．用硫化亚铁(块状)与盐酸制硫化氢D．用碳酸钙(块状)与稀硫酸制二氧化碳解析因MnO2为粉末状固体，易散落到烧杯中，使反应失去控制，不能停止，A项错误；用锌粒与稀硫酸反应制取H2，若装置从烧杯中取出会导致H2逸散在空气中，但不会造成污染，B项正确；若装置从烧杯中取出会导致H2S气体逸散在空气中而造成污染，C项错误；制取CO2气体不能用稀硫酸，D项错误。答案B