化学计量在实验中的应用学生版

化学计量在实验中的应用【学习目标】【思维脉络】教材位置主题内容考察形式难易程度备注必修一第一章第二节1.物质的量及相关物理量2.一定物质的量浓度溶液的配制选择及主观题计算填空，分值6-9分。中等高考热点，题型稳定【知识清单】①物质的量定义：表示一定数目微粒的集合体符号n单位摩尔符号mol阿伏加德罗常数：0.012kgC-12中所含有的碳原子数。用NA表示。约为6.02x1023微粒与物质的量公式：n=②摩尔质量：单位物质的量的物质所具有的质量用M表示单位：g/mol数值上等于该物质的分子量质量与物质的量公式：n=③气体摩尔体积：物质的聚集状态（1）影响物质体积大小的因素有：①微粒数目；②微粒大小；③微粒之间的距离。（2）对于固态或液态物质，影响其体积的主要因素是微粒的数目和微粒的大小；对于气态物质，影响其体积的主要因素是微粒的数目和微粒间距离。（3）对于一定量的气体，影响其体积的因素是温度和压强。温度一定，压强越大，气体体积越小，压强越小，气体体积越大；压强一定，温度越高，气体体积越大，温度越低，气体体积越小。（1）气体摩尔体积单位物质的量的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Vm，单位为L·mol－1，气体摩尔体积的表达NANMm公式：n=在标准状况下（0℃，101kPa），气体摩尔体积Vm≈22.4L·mol－1也就是说1mol任何气体的体积都约为22.4L。这里的气体可以是单一气体，也可以是混合气体。由此也可以推知在标准状况下气体的密度是用气体的摩尔质量除以Vm，即由此也可推得：M＝ρ·Vm阿伏加德罗定律1．内容：在同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。适用范围：适用于相同条件下任何气体不同表述：①若T、P、V相同，则N(或n)相同；②若T、P、n相同，则V相同。⑤物质的量浓度：单位体积溶液中所含溶质B的物质的量。符号CB单位：mol/l公式：CB=nB/VnB=CB×VV=nB/CB溶液稀释规律C（浓）×V（浓）=C（稀）×V（稀）⑥溶液的配置（l）配制溶质质量分数一定的溶液计算：算出所需溶质和水的质量。把水的质量换算成体积。如溶质是液体时，要算出液体的体积。VmV称量：用天平称取固体溶质的质量；用量简量取所需液体、水的体积。溶解：将固体或液体溶质倒入烧杯里,加入所需的水,用玻璃棒搅拌使溶质完全溶解.（2）配制一定物质的量浓度的溶液（配制前要检查容量瓶是否漏水）计算：算出固体溶质的质量或液体溶质的体积。称量：用托盘天平称取固体溶质质量，用量简量取所需液体溶质的体积。溶解：将固体或液体溶质倒入烧杯中，加入适量的蒸馏水（约为所配溶液体积的1/6），用玻璃棒搅拌使之溶解，冷却到室温后，将溶液引流注入容量瓶里。洗涤（转移）：用适量蒸馏水将烧杯及玻璃棒洗涤2－3次，将洗涤液注入容量瓶。振荡，使溶液混合均匀。定容：继续往容量瓶中小心地加水，直到液面接近刻度2－3mm处，改用胶头滴管加水，使溶液凹面恰好与刻度相切。把容量瓶盖紧，再振荡摇匀。补充：1.使用容量瓶的注意事项：a)按所配溶液的体积选择合适规格的容量瓶。（50mL、100mL、250mL、500mL）b)使用前要检查容量瓶是否漏水。c)使用前要先用蒸馏水洗涤容量瓶。d)容量瓶不能将固体或浓溶液直接溶解或稀释，容量瓶不能作反应器，不能长期贮存溶液。5、过滤过滤是除去溶液里混有不溶于溶剂的杂质的方法。过滤时应注意：①一贴：将滤纸折叠好放入漏斗，加少量蒸馏水润湿，使滤纸紧贴漏斗内壁。②二低：滤纸边缘应略低于漏斗边缘，加入漏斗中液体的液面应略低于滤纸的边缘。③三靠：向漏斗中倾倒液体时，烧杯的夹嘴应与玻璃棒接触；玻璃棒的底端应和过滤器有三层滤纸处轻轻接触；漏斗颈的末端应与接受器的内壁相接触，例如用过滤法除去粗食盐中少量的泥沙。【注意】一定物质的量浓度溶液配制的误差分析一、误差分析的理论依据根据cB＝nB/V可得，一定物质的量浓度溶液配制的误差都是由溶质的物质的量ｎB和溶液的体积V引起的。误差分析时，关键要看配制过程中引起ｎ和V怎样的变化。在配制一定物质的量浓度溶液时，若nB比理论值小，或V比理论值大时，都会使所配溶液浓度偏小；若nB比理论值大，或V比理论值小时，都会使所配溶液浓度偏大。二、误差原因实例归纳为了便于同学们理解，我们对产生误差的原因归纳分析如下：（一）由概念不清引起的误差1.容量瓶的容量与溶液体积不一致。例：用500ｍL容量瓶配制450ｍL0.1moL／L的氢氧化钠溶液，用托盘天平称取氢氧化钠固体1.8ｇ。分析：偏小。容量瓶只有一个刻度线，且实验室常用容量瓶的规格是固定的（50ｍL、100ｍL、250ｍL、500ｍL、1000ｍL），用500ｍL容量瓶只能配制500ｍL一定物质的量浓度的溶液。所以所需氢氧化钠固体的质量应以500ｍL溶液计算，要称取2.0ｇ氢氧化钠固体配制500ｍL溶液，再取出450ｍL溶液即可。2.溶液中的溶质与其结晶水合物的不一致。例：配制500ｍL0.1moL/L的硫酸铜溶液，需称取胆矾8.0ｇ。分析：偏小。胆矾为CuSO4·5H2O，而硫酸铜溶液的溶质是CuSO4。配制上述溶液所需硫酸铜晶体的质量应为12.5g，由于所称量的溶质质量偏小，所以溶液浓度偏小。（二）由试剂纯度引起的误差3．结晶水合物风化或失水。例：用生石膏配制硫酸钙溶液时，所用生石膏已经部分失水。分析：偏大。失水的生石膏中结晶水含量减少，但仍用生石膏的相对分子质量计算，使溶质硫酸钙的质量偏大，导致所配硫酸钙溶液的物质的量浓度偏大。4．溶质中含有其他杂质。例：配制氢氧化钠溶液时，氢氧化钠固体中含有氧化钠杂质。分析：偏大。氧化钠固体在配制过程中遇水转变成氢氧化钠，31.0g氧化钠可与水反应生成40.0g氢氧化钠，相当于氢氧化钠的质量偏大，使结果偏大。（三）由称量不正确引起的误差5．称量过程中溶质吸收空气中成分。例：配制氢氧化钠溶液时，氢氧化钠固体放在烧杯中称量时间过长。分析：偏小。氢氧化钠固体具有吸水性，使所称量的溶质氢氧化钠的质量偏小，导致其物质的量浓度偏小。所以称量氢氧化钠固体时速度要快或放在称量瓶中称量最好。6．称量错误操作。例：配制氢氧化钠溶液时，天平的两个托盘上放两张质量相等的纸片。分析：偏小。在纸片上称量氢氧化钠，吸湿后的氢氧化钠会沾在纸片上，使溶质损失，浓度偏小。7．天平砝码本身不标准。例：天平砝码有锈蚀。分析：偏大。天平砝码锈蚀是因为少量铁被氧化为铁的氧化物，使砝码的质量增大，导致实际所称溶质的质量也随之偏大。若天平砝码有残缺，则所称溶质的质量就偏小。8．称量时药品砝码位置互换。例：配制一定物质的量浓度的氢氧化钠溶液，需称量溶质4.4ｇ，称量时天平左盘放砝码，右盘放药品。分析：偏小。溶质的实际质量等于砝码质量4.0ｇ减去游码质量0.4ｇ，为3.6ｇ。即相差两倍游码所示的质量。若称溶质的质量不需用游码时，物码反放则不影响称量物质的质量。9．量筒不干燥。例：配制一定物质的量浓度的硫酸溶液时，用没有干燥的量筒量取浓硫酸。分析：偏小。相当于稀释了浓硫酸，使所量取的溶质硫酸的物质的量偏小。10.量筒洗涤。例：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。分析：偏大。用量筒量取液体药品，量筒不必洗涤，因为量筒中的残留液是量筒的自然残留液，在制造仪器时已经将该部分的体积扣除，若洗涤并将洗涤液转移到容量瓶中，所配溶液浓度偏高。11．量筒读数错误。用量筒量取浓硫酸时，仰视读数。分析：偏大。读数时，应将量筒放在水平桌面上，使眼睛与量筒中浓硫酸的凹面处相平。仰视读数时，读数偏小，实际体积偏大，所取的硫酸偏多，结果配制的溶液浓度偏大。（四）由溶解转移过程引起的误差12．未冷却溶液直接转移。例：配制氢氧化钠溶液时，将称量好的氢氧化钠固体放入小烧杯中溶解，未冷却立即转移到容量瓶中并定容。分析：偏大。容量瓶上所标示的使用温度一般为室温。绝大多数物质在溶解或稀释过程中常伴有热效应，使溶液温度升高或降低，从而影响溶液体积的准确度。氢氧化钠固体溶于水放热，定容后冷却至室温，溶液体积缩小，低于刻度线，浓度偏大。若是溶解过程中吸热的物质，则溶液浓度偏小。13．转移溶质有损失。例：转移到容量瓶过程中，有少量的溶液溅出。分析：偏小。在溶解、转移的过程中由于溶液溅出，溶质有损失。使溶液浓度偏小。14．烧杯或玻璃棒未洗涤。例：转移后，未洗涤小烧杯和玻璃棒，或者虽洗涤但未将洗涤液一并转移至容量瓶中。分析：偏小。溶质有损失。使溶液浓度偏小。（五）由定容过程引起的误差15．定容容积不准确。例：定容时，加水超过刻度线，用胶头滴管吸取多余的液体至刻度线。分析：偏小。当液面超过刻度线时，溶液浓度已经偏小。遇到这种情况，只有重新配制溶液。16．定容后多加蒸馏水。例：定容摇匀后，发现液面下降，继续加水至刻度线。分析：偏小。容量瓶摇匀后发现液面下降是因为极少量的溶液润湿磨口或附着在器壁上未流下来，不会引起溶液浓度的改变。此时加水会引起浓度偏小。17.定容时视线不平视。例：定容时仰视。分析：偏低。定容时仰视，容量瓶内液面最低点高于刻度线，使浓度偏小；反之，俯视时，容量瓶内液面最低点低于刻度线，使浓度偏大。（六）对实验结果无影响的操作18．称量溶质的小烧杯没有干燥。分析：无影响。因为所称溶质质量是两次称量数据之差，其溶质的物质的量正确，则物质的量浓度无影响。19．配制前容量瓶中有水滴。分析：无影响。溶质的质量和溶液的体积都没有变化。20.定容摇匀后少量溶液外流。分析：无影响。定容摇匀后，溶液的配制已经完成。从中任意取出溶液，浓度不会发生改变。以上分析了配制一定物质的量浓度溶液实验误差的原因及分析方法。从概念不清、药品纯度、称量错误、溶解转移、定容错误五个方面和十七个小点进行了讨论。而有些操作对浓度误差是无影响的，如第六方面也要引起大家的注意。例题1.已知NA为阿伏加德罗常数的值．有关草酸（HOOC﹣COOH）的下列说法中错误的是（）A．9.0g草酸中共用电子对数目为0.9NAB．9.0g草酸被NaClO氧化生成CO2，转移的电子数为0.2NAC．9.0g草酸溶于水，其中C2O42﹣和HC2O4﹣的微粒数之和为0.1NAD．9.0g草酸受热完全分解为CO2、CO、H2O，标况下测得生成的气体体积为4.48L练习1.已知NA为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是（）A．7.2gCaO2晶体中阴离子和阳离子总数为0.3NAB．在标况下，22.4LHF和22.4LC2H4原子个数比为1：3C．将1molNH4NO3溶于稀氨水中使溶液呈中性，溶液中NH4+数目为NAD．0.1molH2O2分子中含极性共价键数目为0.3NA例题2.设NA为阿伏加罗常数的值，下列说法正确的是（）A．1molMg在空气中完全燃烧生成MgO和Mg2N3，转移的电子数为NAB．14g分子式为CnH2n的链烃中含有的C﹣H键的数目为2NAC．室温时，1.0LpH=13的Ba（OH）2溶液中含有OH﹣的数目为0.2NAD．Fe与水蒸汽反应生成22.4L氢气，转移电子数为2NA练习2.把7.2g铁粉投入40ml某HNO3溶液中，充分反应后剩余固体1.6g，产生NO2和NO的混合气体0.08mol，若不考虑N2O4的存在，则原HNO3溶液的物质的量浓度（）A．3.5mol•L﹣1B．4.5mol•L﹣1C．7.0mol•L﹣1D．9.0mol•L﹣1例3.下列叙述错误的是（）A．10ml质量分数为98%的H2SO4，用10ml水稀释后，H2SO4的质量分数大于49%B．配制0.1mol/L的Na2CO3溶液480ml，需用500ml容量瓶C．在标况下，将22.4L氨气溶于1L水中，得到1mol/L的氨水D．向2等份不饱和的烧碱溶液中分别加入一定量的Na2O2和Na2O，使溶液均恰好饱和，则加入的Na2O2与Na2O的物质的量之比等于1：1（保持温度不变）练习3.将10.6gNa2CO3溶于水配成1L溶液。(1)该溶液中Na2CO3的物质的量浓度为________，溶液中Na＋的物质的量浓度为________。(