第二节化学计量在实验中的应用 一 物质的量及其单位1 物质的量 n 1 概念 是用来表示 的物理量 2 单位 符号 2 摩尔 mol 1 概念 摩尔是 的单位 1mol物质含有 个微粒 2 适用范围及注意事项 用mol为单位只能用于衡量 粒子 如分子 原子 离子 电子 质子 中子或它们的特定组合 而不能用于宏观物质 用mol为单位必须指明物质微粒的符号 3 阿伏加德罗常数 1 含义 126C中所含的碳原子数为阿伏加德罗常数 实验测得其数值约为 2 单位 符号 3 微粒数 N 物质的量 n 与阿伏加德罗常数 NA 之间的关系式为 二 摩尔质量1 概念 单位物质的量的物质所具有的 2 单位 或 符号 3 数值 当摩尔质量单位是g mol 1时数值上等于物质的 4 物质的量 n 物质的质量 m 和物质的摩尔质量 M 之间的关系式 n m M 三 气体摩尔体积1 影响物质体积大小的因素物质体积的大小取决于构成物质的 和 三种因素 液态和固态物质的体积主要决定于 气态物质的体积主要决定于 因此 在相同的温度和压强下 1mol任何气体都具有相同的体积 2 气体摩尔体积 1 定义 一定 下 单位物质的量的 所占的体积 2 单位为 或 符号 3 标准状况下的气体摩尔体积为22 4L mol 1 3 阿伏加德罗定律 1 内容 在相同的温度和压强下 相同体积的任何气体都含有 简称 三同定一同 2 使用范围 适用于所有的气体 无论是纯净气体还是混合气体 4 物质的量 n 气体的体积 V 和气体摩尔体积 Vm 在一定条件下的关系式 n V Vm 一 1 1 含有一定数目粒子的集合体 2 moln2 1 物质的量阿伏加德罗常数 2 微观3 1 12g6 02 1023 2 mol 1NA 3 N n NA二 1 质量2 g molg mol 1M3 相对原子质量或相对分子质量三 1 粒子数目粒子大小粒子之间的距离粒子大小粒子之间的距离2 1 温度和压强气体 2 L molL mol 1Vm3 1 相同数目的分子 答案 四 物质的量浓度1 物质的量浓度是用来表示 溶液里所含 的物理量 也称为B的物质的量浓度 符号为 2 物质的量浓度的数学表达式是cB nB表示 V表示 因此物质的量浓度的单位是 或mol L 1 3 稀释定律 稀释一定物质的量浓度的溶液时 溶液中 保持不变 即 c 浓 V 浓 c 稀 V 稀 五 一定物质的量浓度溶液的配制1 实验仪器 1 当溶质为固体时 应选用 其中 用来量取蒸馏水 2 当溶质为液体时 应选用 其中 用来量取液体溶质 若溶质溶液呈碱性则选用 若溶质溶液呈酸性或具有强氧化性则选用 用来量取蒸馏水 3 容量瓶的使用方法和注意事项 容量瓶上标有 使用前要检查是否漏水 检查方法是 使用前用蒸馏水洗净 但不能用待配溶液润洗 不能直接在容量瓶中溶解固体或稀释浓溶液 容量瓶也不能作为反应容器或长期贮存溶液 容量瓶的容积是在瓶身所标温度下确定的 因而不能将热的溶液转移到容量瓶中 只能配制容量瓶上规定容积的溶液 即不能配制任意体积的一定物质的量浓度的溶液 2 一定物质的量浓度溶液的配制以配制100mL1mol LNaCl溶液为例 1 计算 计算需要NaCl固体的质量 2 称量 根据计算结果用托盘天平称量NaCl固体 3 溶解 将称好的NaCl固体放入烧杯中 用适量蒸馏水溶解 溶解的过程中 要用 4 移液 烧杯中NaCl溶液的温度恢复到 时 将烧杯中的溶液注入100mL 在转移溶液的过程中 要用 引流 5 洗涤 用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁2 3次 洗涤液也 轻轻 容量瓶 使溶液混合均匀 6 定容 将蒸馏水注入容量瓶 液面离容量瓶颈刻度线下 时 改用 滴加蒸馏水至凹液面与刻度线 盖好瓶塞 反复上下颠倒 摇匀 把容量瓶内的溶液倒入洁净 干燥的 内 盖好瓶盖 在瓶体上贴好写明溶液名称 浓度的标签 配制流程如图所示 四 1 单位体积溶质B的物质的量cB2 B的物质的量溶液体积mol L3 溶质的物质的量五 1 1 药匙 托盘天平 含砝码 烧杯 玻璃棒 胶头滴管 容量瓶 量筒量筒 2 滴定管 烧杯 玻璃棒 胶头滴管 容量瓶 量筒滴定管碱式滴定管酸式滴定管量筒 3 刻度线温度规格往瓶内加水 塞好瓶塞 瓶口和瓶塞要干 且不涂任何油脂等 用食指顶住瓶塞 另一只手托住瓶底 把瓶倒立过来 观察瓶塞周围是否有水漏出 用滤纸条在塞紧瓶塞的瓶口处检查 如不漏水 把瓶塞旋转180 塞紧 仍把瓶倒立过来 再观察是否漏水 如不漏水则证明容量瓶密封良好2 1 5 85g 2 5 9g 3 玻璃棒不断搅拌 4 室温容量瓶玻璃棒 5 转入容量瓶振荡 6 1 2cm胶头滴管相切试剂瓶 答案 1 计算 需要浓硫酸12 7mL 2 量取 用量筒或吸量管 3 稀释 注意浓硫酸的稀释操作 4 移液 5 洗涤 6 定容 以物质的量为中心的各化学量的关系及计算 例1 2010高考 江苏卷 5 设NA为阿伏加德罗常数的值 下列叙述正确的是 A 常温下 1L0 1mol L的NH4NO3溶液中氮原子数为0 2NAB 1mol羟基 OH 中电子数为10NAC 在反应KIO3 6HI KI 3H2O 3I2中 每生成3molI2转移的电子数为6NAD 常温常压下 22 4L乙烯中C H键数为4NA 自主解答 解析 A项 根据氮元素守恒知 常温下 无论NH4NO3水解与否 1L0 1mol L的NH4NO3溶液中氮原子数为0 2NA B项 区分羟基与氢氧根离子 1mol羟基中电子数为9NA 1mol氢氧根离子的电子数为10NA C项 在反应KIO3 6HI KI 3H2O 3I2中碘价态归中 KI中的碘元素源于HI 化合价没有变化 每生成3molI2转移的电子数为5NA D项 常温常压下 气体摩尔体积不是22 4L mol 无法计算22 4L乙烯的物质的量 答案 A 1 以物质的量为中心的各化学量的关系 2 应注意的问题 1 状态 水在标准状况下不是气态 SO3常温常压下是液态 在标准状况下是固态 所含碳原子数大于4而小于16的烃是液态 新戊烷例外 2 特殊物质的摩尔质量 如D2O T2O 18O2等 3 特殊物质分子中的原子个数 稀有气体 单原子分子 臭氧 O3 白磷 P4 S8等 4 用到22 4L mol时 应注意物质的状态 气态 和条件 标准状况 5 注意物质的组成 如Na2O2中的阴阳离子个数比 6 溶液中离子是否水解而引起离子数目变化 7 反应是否可逆而引起反应物或生成物量的变化 1 2010高考 广东卷 8 设nA为阿伏加德罗常数的数值 下列说法正确的是 A 16gCH4中含有4nA个C H键B 1mol L 1NaCl溶液含有nA个Na C 1molCu和足量浓硝酸反应产生nA个NO2分子D 常温常压下 22 4LCO2中含有nA个CO2分子 解析 每个CH4分子中含有4个C H键 故16g 1mol 中含有4nA个C H键 A正确 B中溶液体积未知 无法求算物质的量 故错误 根据关系式 1molCu 2molNO2 C错误 常温常压下 22 4LCO2不是1mol D错误 答案 A 气体摩尔体积和阿伏加德罗定律 例2 下列说法中不正确的是 A 1mol某气体的体积为22 4L 该气体所处的状态不一定是标准状况B 非标准状况下 1mol任何气体的体积有可能是22 4LC 某气体含有NA个原子 该物质在标准状况下的体积一定是22 4LD 任何状况下 1molCO2和1molH2O所含的分子数和原子数都相等 自主解答 解析 决定气体体积的主要因素有 气体的物质的量 温度 压强三个因素 只有三个因素都确定才能确定气体的体积 反之亦然 本题主要考查气体摩尔体积概念的内涵和本质 尤其要注意标准状况下22 4L mol的使用 因为在非标准状况下 1mol气体的体积也可能为22 4L 所以A B正确 当气体为单原子分子的稀有气体时符合C选项 而双原子或多原子分子不符合 C错误 因为比较粒子数实质是比较它们的物质的量 所以D正确 答案 C 1 应用阿伏加德罗定律时要明确三点 1 阿伏加德罗定律适合任何气体 包括混合气体 对固体 液体不适合 2 同温 同压 同体积 同分子数 同物质的量 即四同 四同相互制约 只要三同成立 则第四同也成立 3 气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的一个特例 2 确定气体的分子组成一般思路是 根据阿伏加德罗定律 由体积比推导出粒子个数比 再根据质量守恒定律确定化学式 如2体积气体Ax与1体积气体By恰好完全反应生成2体积A2B 由阿伏加德罗定律可知 气体的分子数之比等于其体积比 即Ax By A2B 2 1 2 所以两气体反应物为双原子分子 即A2和B2 2 2010 安徽马鞍山模拟 下列叙述正确的是 标准状况下 0 2mol任何物质的体积为4 48L 若1mol气体的体积是22 4L 则它一定处于标准状况下 标准状况下 1molHCl和1molH2O的体积相同 标准状况下 1gH2和14gN2的体积相同 28gCO的体积为22 4L 两种物质的物质的量相同 则它们在标准状况下的体积也相同 在同温同体积时 气体物质的物质的量越大 则压强越大 同温同压下 气体的密度与气体的相对分子质量成正比 A B C D 答案 D 解析 应指明气体 气体的体积受温度和压强的影响 非标准状况下也有可能为22 4L 标准状况下H2O为液态或固态 应指明标准状况 应指明两种物质均为气体 正确 选D 物质的量浓度的有关计算 例3 2010高考 四川卷 12 标准状况下VL氨气溶解在1L水中 水的密度近似为1g mL 所得溶液的密度为 g mL 质量分数为w 物质的量浓度为cmol L 则下列关系式中不正确的是 A 17V 22400 22 4 22 4V B w 17c 1000 C w 17V 17V 22400 D c 1000V 17V 22400 自主解答 解析 关于物质的量浓度的计算 必须以c n v为计算的基础 牢固掌握这一公式 明确各量的具体意义 认识到物质的量的桥梁作用 在计算过程中 要注意各种物理量的单位换算关系 如物质的量浓度与质量分数间的换算关系 c n v 1000 vw MV 1000 w M 只要对基本概念熟悉 弄清质量分数与物质的量浓度 密度等之间的转化关系即可轻松解题 答案 A 1 溶解度 溶质的质量分数 物质的量浓度之间的关系 2 物质的量浓度和溶质的质量分数的区别与联系 3 浓度与密度的变化关系 1 若溶液的密度大于1g cm 3 溶液的质量分数越大 则其密度就越大 2 若溶液的密度小于1g cm 3 溶液的质量分数越大 则其密度就越小 常见溶液中 氨水 酒精等溶液比水轻 氢氧化钠溶液 硝酸 硫酸等溶液比水重 4 等体积或等质量溶液混合后的质量分数的变化规律 1 两种不同质量分数的溶液等体积混合 若溶液的密度大于1g cm 3 则混合溶液质量分数大于它们和的一半 若溶液的密度小于1g cm 3 则混合溶液的质量分数小于它们和的一半 2 无论溶液的密度大于1g cm 3 还是小于1g cm 3 等质量混合时 所得混合溶液的质量分数都等于它们和的一半 3 一定温度下 某物质在水中的溶解度为S 计算该温度下这种饱和溶液中溶质的物质的量浓度 必不可少的物理量是 溶液中溶质的摩尔质量 溶液中溶质和溶剂的质量比 溶液的密度 溶液的体积 A B C D 答案 C 配制一定物质的量浓度的溶液 例4 实验室需要480mL0 4mol L 1的NaCl溶液 有如下操作步骤 把称量好的NaCl晶体放入小烧杯中 加适量蒸馏水溶解 把 所得溶液小心转入一定容积的容量瓶中 继续向容量瓶中加蒸馏水至液面距刻度线1 2cm处 改用胶头滴管小心滴加蒸馏水至溶液凹液面与刻度线相切 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 将容量瓶瓶塞塞紧 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