2018版高中化學 第一章 從實驗學化學 第2節(jié) 化學計量在實驗中的應用 課時3 物質的量在化學實驗中的應用學案 新人教版必修1.doc

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課時3　物質的量在化學實驗中的應用 1．了解物質的量濃度的含義。 2．掌握配制一定物質的量濃度溶液的方法及操作。(重點) 3．知道容量瓶的特點、用途及注意事項。 4．掌握物質的量濃度的有關計算。(重點) 物質的量濃度及一定物質的量濃度溶液的配制 [基礎初探] 教材整理1　物質的量濃度 1．將20 g NaOH溶于水中形成1 L溶液，溶液的物質的量濃度c(NaOH)＝0.5_mol/L。 2．配制200 mL 0.5 mol/L的Na2CO3溶液，需Na2CO3的質量為13.25_g。 教材整理2　配制一定物質的量濃度的溶液 以配制100 mL 1.00 molL－1 NaCl溶液為例。 1．主要儀器 (1)托盤天平、藥匙、燒杯、量筒、玻璃棒、膠頭滴管、100 mL 容量瓶。 (2)容量瓶： 2.實驗步驟 [探究升華] [思考探究] 探究1　物質的量濃度的理解 (1)98 g H2SO4溶于1 L水中配成溶液即得到1 molL－1的H2SO4溶液，這句話正確嗎？為什么？ 【提示】　不正確。單位體積溶液強調的是溶液的體積。將98 g H2SO4(即1 mol)溶于1 L水后所得溶液體積不是1 L，故H2SO4的物質的量濃度不是1 molL－1。 (2)從500 mL 2 molL－1的NaCl溶液中，取出100 mL，則這100 mL溶液的物質的量濃度為多少？含有的NaCl為多少摩？ 【提示】　2 molL－1,0.2 mol。 (3)500 mL 1 molL－1的NaOH溶液中溶質的物質的量是多少？溶質的質量是多少？ 【提示】　0.5 mol,20 g。 (4)1 molL－1 Na2SO4溶液中Na＋和SO的物質的量濃度分別是多少？ 【提示】　c(Na＋)＝2 molL－1，c(SO)＝1 molL－1。 探究2　物質的量濃度的配制 (1)若實驗時需480 mL Na2CO3溶液，需選用什么容量瓶？ 【提示】　500 mL容量瓶。 (2)物質溶解或稀釋能否在容量瓶中操作？ 【提示】　否。 (3)用濃H2SO4配制與用固體NaOH配制一定物質的量濃度的溶液所需儀器有何不同？ 【提示】　兩種方法的不同之處在于稱量時的不同，一種用量筒量取液體的體積，一種用托盤天平稱量固體的質量。用濃溶液配制時，不用托盤天平和藥匙。 探究3　物質的量濃度配制過程中的誤差分析 (1)定容加蒸餾水時不慎超過了刻度線或向容量瓶中轉移溶液時不慎有液滴掉在容量瓶外面，應如何處理？ 【提示】　無法進行彌補處理，宣告實驗失敗，再重新配制。 (2)以配制一定物質的量濃度的NaOH溶液為例，從配制過程方面來探究引起誤差的情況(完成下列表格)。 能引起誤差的一些操作 因變量 c/molL－1 m V 稱好后的藥品放入燒杯中時，有少量灑在燒杯外 ____ ____ ________ 攪拌時部分液體濺出 ____ ____ ________ 未冷卻到室溫就注入容量瓶定容 ____ ____ ________ 定容時，水加多了，用滴管吸出 減小 不變 偏小 定容時仰視刻度線 ____ ____ ________ 【提示】　(從左到右、從上到下)減小　不變　偏小　減小　不變　偏小　不變　減小　偏大　不變　增大　偏小 [認知升華] 升華1　物質的量濃度的理解 (1)溶質用物質的量表示，而不是質量。如給出的條件是溶質的質量或氣體的體積等，應根據(jù)有關公式換算為物質的量。 (2)V表示溶液的體積，而不是溶劑的體積，單位一般用“L”，也可用其他單位，但要注意單位的換算和統(tǒng)一。 (3)對于一定物質的量濃度的溶液來說，從中取出任意體積的溶液，物質的量濃度不變，但其中所含溶質的物質的量與所取體積有關。 (4)整體與部分的關系：如0.1 molL－1 AlCl3溶液中，c(Al3＋)＝0.1 molL－1，c(Cl－)＝0.3 molL－1。 升華2　物質的量濃度的配制 (1)容量瓶的選擇與使用 ①容量瓶是配制物質的量濃度溶液的專用儀器，選擇容量瓶應遵循“大而近”的原則：所配溶液的體積等于或略小于容量瓶的容積。 ②使用容量瓶的第一步是：檢查是否漏水。 ③使用容量瓶注意“五不”：不能溶解固體；不能稀釋濃溶液；不能加熱；不能作反應容器；不能長期貯存溶液。 (2)固體溶質和濃液稀釋配制時所需的主要儀器 ①固體：托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、容量瓶、膠頭滴管等。 ②濃液：量筒、燒杯、玻璃棒、容量瓶、膠頭滴管等。 升華3　一定物質的量濃度溶液配制過程中的誤差分析 (1)原理依據(jù)：根據(jù)cB＝＝判斷。其他不變時： ①凡是使m或nB增大的因素，使cB偏大。 ②凡是使m或nB減小的因素，使cB偏小。 ③凡是使V增大的因素，使cB偏小。 ④凡是使V減小的因素，使cB偏大。 (2)數(shù)據(jù)處理：托盤天平只能準確到0.1 g，電子天平可精確到0.01 g,10 mL量筒只能準確到0.1 mL，在描述容量瓶時一定注明規(guī)格。 (3)仰視或俯視刻度線圖解 圖1　　　　　　　　圖2 ①仰視刻度線(圖1)：加水量偏多，導致溶液體積偏大，使所配溶液濃度偏低。 ②俯視刻度線(圖2)：加水量偏少，導致溶液體積偏小，使所配溶液濃度偏高。 [題組沖關] 題組1　物質的量濃度的含義 1．對1 mol/L的Na2SO4溶液的敘述正確的是(　　) A．溶液中含有1 mol Na2SO4 B．1 L溶液中含有142 g Na2SO4 C．1 mol Na2SO4溶于1 L水 D．從1 L該溶液中取出500 mL以后，剩余溶液的濃度為0.5 mol/L 【解析】　A項，溶液的體積未明確；B項，142 g Na2SO4的物質的量為1 mol，正確；C項，溶液的體積不是1 L；D項，剩余溶液的濃度仍為1 mol/L。 【答案】　B 2．下列所得溶液的物質的量濃度等于0.1 molL－1的是(　　) A．將0.1 mol氨充分溶解在1 L水中 B．將10 g質量分數(shù)為98%的硫酸與990 g水混合 C．將8 g三氧化硫溶于水并配成1 L溶液 D．將0.1 mol氧化鈉溶于水并配成1 L溶液 【解析】　A項溶液的體積不等于1 L；B項無法確定溶液的體積；D項0.1 mol Na2O溶于水，其溶質NaOH為0.2 mol。 【答案】　C 題組2　一定物質的量濃度溶液的配制與誤差分析 3．精確配制250 mL一定物質的量濃度的NaOH溶液，下列實驗操作正確的是(　　) A．選擇儀器時，使用500 mL容量瓶 B．將稱量好的氫氧化鈉固體放入容量瓶中，加入少量水溶解 C．在燒杯中溶解氫氧化鈉固體后，立即將所得溶液注入容量瓶中 D．將燒杯中的氫氧化鈉溶液注入未經(jīng)干燥的潔凈容量瓶中 【解析】　A項，應選250 mL容量瓶；B項，NaOH不能在容量瓶中溶解；C項，NaOH溶解時放熱，應冷卻至室溫再注入容量瓶。 【答案】　D 4．實驗室需配制250 mL 0.1 molL－1的Na2CO3溶液，填空并回答下列問題： (1)配制250 mL 0.1 molL－1的Na2CO3溶液。 實際應稱Na2CO3質量/g 應選用容量瓶的規(guī)格/mL (2)配制時，其正確的操作順序是(填字母，每個字母只能用一次)________________。 A．用30 mL水洗滌燒杯2～3次，洗滌液均注入容量瓶，振蕩 B．將準確稱量的Na2CO3固體倒入燒杯中，再加適量水溶解 C．將已冷卻的溶液沿玻璃棒注入容量瓶中 D．將容量瓶蓋緊，振蕩，搖勻 E．改用膠頭滴管加水，使溶液凹面恰好與刻度線相切 F．繼續(xù)往容量瓶內(nèi)小心加水，直到液面接近刻度線下1～2 cm處 (3)操作A中，將洗滌液都移入容量瓶，其目的是__________________，溶液注入容量瓶前需恢復到室溫，這是因為________________________。 (4)若出現(xiàn)如下情況，對所配溶液濃度將有何影響(填“偏高”“偏低”或“無影響”) 若容量瓶中有少量蒸餾水________________________________________； 若定容時俯視刻度線_____________________________________________。 (5)若實驗過程中出現(xiàn)如下情況，應如何處理？ 加蒸餾水時不慎超過了刻度線_____________________________________； 向容量瓶中轉移溶液時不慎有液滴掉在容量瓶外面___________________。 【解析】　(1)稱取固體 Na2CO3的質量為0.25 L0.1 molL－1106 gmol－1≈2.7 g；配制250 mL 0.1 molL－1的Na2CO3溶液就用250 mL容量瓶。 (2)按十字方針“算、量、溶、冷、移、洗、振、定、搖、貼”排列實驗步驟，確定為B→C→A→F→E→D。 (3)洗滌燒杯和玻璃棒的目的是保證溶質全部轉入容量瓶。容量瓶盛放熱溶液時，體積不準，故溶液注入容量瓶前需恢復到室溫。 (4)若容量瓶中有少量蒸餾水，因定容時也需要加水，故對所配溶液無影響；若定容時俯視刻度線，則會使凹液面的最低點下移，所加水偏少，濃度偏高。 (5)若實驗中加蒸餾水時超過了刻度線或移液時有液滴灑在外面，均要重新配制。 【答案】　(1)2.7　250 (2) B、C、A、F、E、D (3)保證溶質全部轉入容量瓶　容量瓶盛放熱溶液時，體積不準 (4)無影響　偏高 (5)洗凈容量瓶后重新配制　洗凈容量瓶后重新配制 物質的量濃度的有關計算 [探究升華] [思考探究] 物質的量濃度的綜合計算 (1)在標準狀況下，將3.36 L HCl通入1 L水中，則溶液的物質的濃度為多少？(溶液的密度為1.2 gcm－3) 【提示】　n(HCl)＝ mol＝0.15 mol， V(溶液)＝≈838 mL≈0.838 L， c(HCl)＝≈0.18 molL－1。 (2)98% H2SO4溶液(ρ＝1.84 gcm－3)的物質的量濃度為多少？ 【提示】　c＝＝18.4 mol/L。 (3)要配制250 mL 1 mol/L的濃HCl，需要5 mol/L的鹽酸多少毫升？ 【提示】　250 mL1 mol/L＝V mL5 mol/L，V＝50，則需要5 mol/L的鹽酸50 mL。 (4)0.5 mol/L的Al2(SO4)3溶液中c(Al3＋)、c(SO)分別為多少？ 【提示】　c(Al3＋)＝1 mol/L、c(SO)＝1.5 mol/L。 [認知升華] 物質的量濃度的有關計算方法 (1)一定體積的氣體(標準狀況)溶于水后形成的溶液中溶質的物質的量濃度的計算方法 ①若已知溶液的體積： ②若已知溶液的密度： [假定氣體的摩爾質量為M g/mol，V L(標準狀況)該氣體溶于1 L水中所得溶液的密度為ρ g/cm3] 計算過程： a．先計算溶質的物質的量：n＝ mol； b．再計算溶液的體積： V＝＝110－3 L/mL＝ L； c．最后計算溶質的物質的量濃度： c＝＝＝ mol/L。 (2)物質的量濃度與溶質的質量分數(shù)的換算 ①換算公式：cB＝ molL－1 M：溶質B的摩爾質量　ρ：溶液密度(gmL－1) ②推導方法：設溶液體積為1 L，則cB＝＝＝ molL－1。 (3)溶液的稀釋與混合 ①稀釋規(guī)律： a．含義：將濃溶液加水稀釋，稀釋前后溶質的物質的量和質量都保持不變。 b．公式：c(濃)V(濃)＝c(稀)V(稀)。 ②混合規(guī)律： a．含義：同一溶質不同濃度的兩溶液相混合，混合后，溶質的總物質的量(或總質量)等于混合前兩溶液中溶質的物質的量之和(或質量之和)。 b．公式：c1V1＋c2V2＝c(混)V(混)。 (4)溶液中微粒濃度的計量關系 ①定組成定律：在溶液中陽離子與陰離子的物質的量濃度之比＝化學組成中離子個數(shù)之比。如Na2SO4溶液中：c(Na＋)∶c(SO)＝2∶1。 ②電荷守恒：在溶液中，陽離子所帶的正電荷數(shù)＝陰離子所帶的負電荷數(shù)。如Na2SO4和NaCl的混合溶液中：c(Na＋)＝2c(SO)＋c(Cl－)。 [題組沖關] 題組1　物質的量濃度的計算(cB＝) 1．將50.0 g膽礬(CuSO45H2O)溶解于500 g水中形成溶液(ρ＝1.1 g/cm3)，該溶液的物質的量濃度為________，溶質的質量分數(shù)為________。 【解析】　n(CuSO4)＝＝0.2 mol， V＝＝500 mL＝0.5 L， c(CuSO4)＝＝0.4 mol/L， w(CuSO4)＝ g100%≈5.8%。 【答案】　0.4 mol/L　5.8% 2．在標準狀況下，500 L HCl溶于1 L H2O中，所得鹽酸的密度為1.36 g/cm3，則鹽酸的物質的量濃度為________mol/L。 【解析】　n(HCl)＝≈22.32 mol， m(鹽酸)＝22.32 mol36.5 g/mol＋1 000 g＝1 814.68 g， V(鹽酸)＝≈1 334.32 mL＝1.334 32 L， c(鹽酸)＝≈16.73 mol/L。 【答案】　16.73 題組2　物質的量濃度與溶液質量分數(shù)的換算 3．密度為d g/cm3的溶液V mL含有摩爾質量為M的溶質m g，其物質的量濃度為c mol/L，質量分數(shù)為W%，下列表示式不正確的是(　　) A．c＝1 000m/(VM)　 B．m＝dVW/100 C．d＝cM/(10W) D．W%＝(cM/1 000d)% 【解析】　用定義式檢驗A項：c＝n/V，其中n＝m/M，V的單位需要調整，即c＝1 000m/(VM)，A項正確；用定義式檢驗B項：m質＝wm液，其中m液＝Vρ，得m＝dVW%，B項正確；用公式c＝1 000ρw/M檢驗C項和D項：即c＝(1 000dW%)/M，得d＝cM/10W，C項正確；W%＝cM/(1 000d)，D項不正確。 【答案】　D 4．某硫酸的密度為1.84 g/cm3，硫酸的質量分數(shù)為98%，則該硫酸溶液的物質的量濃度為(　　) A．4.9 mol/L B．9.2 mol/L C．9.8 mol/L D．18.4 mol/L 【解析】　由c＝得， c(H2SO4)＝ ＝18.4 mol/L。 【答案】　D 題組3　溶液中有關稀釋的計算 5．將5 mol/L鹽酸10 mL稀釋到200 mL，再取出5 mL，這5 mL溶液的物質的量濃度是(　　) A．0.05 mol/L B．0.25 mol/L C．0.1 mol/L D．0.5 mol/L 【解析】　根據(jù)稀釋規(guī)律：c(HCl)濃V(濃溶液)＝c(HCl)稀V(稀溶液)列式，5 mol/L10 mL＝c(HCl)稀200 mL，解得c(HCl)?。?.25 mol/L，從中取出5 mL，物質的量濃度不變。 【答案】　B 6．用18.4 mol/L的濃H2SO4加水稀釋為500 mL 2 mol/L的稀H2SO4，則所需濃H2SO4的體積為________mL(保留小數(shù)點后兩位有效數(shù)字)。 【解析】　根據(jù)稀釋規(guī)律可知，18.4 mol/LV＝2 mol/L500 mL，解得V≈54.35 mL。 【答案】　54.35 題組4　溶液中離子濃度的計算 7．V L Fe2(SO4)3溶液中含F(xiàn)e3＋m g，則溶液中SO的物質的量濃度為(　　) A. mol/L B. mol/L C. mol/L D. mol/L 【解析】　因c(Fe3＋)＝ mol/L，根據(jù)電荷守恒：3c(Fe3＋)＝2c(SO)，故c(SO)＝ mol/L＝ mol/L。 【答案】　D 8．某溶液中僅含有Na＋、Mg2＋、SO、Cl－四種離子(不考慮水電離出的H＋和OH－)，某物質的量濃度之比為c(Na＋)∶c(Mg2＋)∶c(Cl－)＝3∶5∶5。若Na＋的物質的量濃度為3 molL－1，則SO的物質的量濃度為(　　) A．2 molL－1 B．3 molL－1 C．4 molL－1 D．8 molL－1 【解析】　根據(jù)電荷守恒原理，溶液中陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負電荷總數(shù)。故有c(Na＋)＋2c(Mg2＋)＝c(Cl－)＋2c(SO)，代入數(shù)據(jù)得：3＋25＝5＋2c(SO)，c(SO)＝4 molL－1。 【答案】　C