化学计量在实验中的应用.ppt

第一章从实验学化学 第二节化学计量在实验中的运用 第1课时 物质的量的单位 摩尔 1 了解物质的量及其单位 摩尔 了解物质的量与微观粒子数之间的关系 2 了解摩尔质量的概念 3 了解物质的量 摩尔质量 物质质量之间的关系 该方程式的含义是 C O2 CO2 宏观12克32克44克 微观111 微观粒子与可称量的物质之间是如何联系的呢 例 12克12C中含有多少个碳原子 一个碳原子的质量 1 99 10 23克 所以 12克 1 99 10 23克 6 02 1023 如此巨大的数字不方便计算和交流 怎么办 如果把6 02 1023个直径为2 5cm的硬币排成一行 展示硬币 可以来回于地球与太阳之间240 8亿次 如果把6 02 1023粒米给全球60亿人吃 每人每天吃一斤 要吃14万年 想办法在分子数和质量之间找到一个桥梁 集体单位 设立与 箱 班 类似的数量集体来描述数量多少 班 化学物质微粒个数数量巨大 为了方便计量 1瓶 1箱 24瓶 物质的量 表示含有一定数目粒子的集合体 常用1mol衡量 一箱啤酒 一打铅笔 一双筷子 一盒别针 单位是摩尔 简称摩 符号 mol 把微小物质扩大倍数形成一定数目的集体以便于方便生活 方便科学研究 方便相互交流 物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量 1 是国际单位制七个基本物理量之一 2 物质的量的单位是摩尔 简称摩 符号 mol 二 阿伏加德罗常数 NA 1 定义 1mol任何粒子的粒子数目叫阿伏加德罗常数 符号 NA单位 mol 1 2 阿伏加德罗常数的近似值是6 02 1023mol 1 练习 判断 阿伏加德罗常数就是6 02 1023 缺单位 1摩尔的标准 1mol粒子集体所含的粒子数 0 012kg12C中所含的碳原子数 6 02 1023 6 02 1023 n 物质的量 N 粒子总数 1molH NA个H 2molH 2 NA个H nmolH n NA个H N n NA 下面叙述是否正确 A 每摩尔物质含有 6 02 1023 个微粒 B 摩尔是七个物理量之一 C 摩尔是物质的质量单位 D 摩尔是物质的数量单位 E 1摩尔的大米约含有 6 02 1023 个米粒 每摩尔物质含有阿伏加德罗常数个微粒 物质的量是七个物理量之一 摩尔是物质的量的单位 摩尔是物质的量的单位 物质的量只适用于微观粒子 不能用来说明宏观物质 摩尔是物质的量的单位 下列写法是否正确 A 1摩尔氧 B 1摩尔氧原子 C 2摩尔分子氢 D 3摩尔H2O E 0 5摩二氧化碳1mol人1mol细菌 必须指明微粒的种类 是氧原子 氧分子还是氧离子 正确 2摩尔氢分子 正确 正确 1 说出下列符号的意义 2molH 2molH 2molH2 4molFe3 amolSO3 2 用符号表示 2摩尔水分子 5摩尔硫酸根离子 n摩尔氧原子 1摩尔碳酸氢根离子 10摩尔亚铁离子 3摩尔氯化氢分子 1 1mol碳原子含有个碳原子 6 02 1023 2 0 3mol硫酸分子含有个硫酸分子 0 3 6 02 1023 5 10mol钠离子含有个电子 10 10 6 02 1023 物质的量是微粒的集体 可以用分数或小数表示 4 6mol电子含有个电子 6 6 02 1023 3 0 5mol中子含有个中子 0 5 6 02 1023 物质的量 n 物质所含微粒数目 N 阿伏加德罗常数 NA 1 1mol碳原子含有个碳原子 2 0 3mol硫酸分子含有个硫酸分子 3 10mol钠离子含有个钠离子 4 6mol电子含有个电子 5 0 5mol中子含有个中子 1 NA0 3 NA10 NA6 NA0 5 NA 物质的量是表示微粒的集体 可以用分数或小数表示 物质的量 n 粒子数目 N 阿伏加德罗常数 NA 1摩尔水分子中有多少摩尔氢原子 多少摩尔氧原子 H2O 1 1mol NA 2H O 2 1 2NA NA 1mol 2mol 结论 微粒之间的个数之比也就是物质的量之比 微粒个数 微粒集团 物质的量 课堂小结 1 物质的量是表示物质所含微粒多少的物理量 摩尔是它的单位 每摩尔物质含有 阿伏加德罗常数个微粒 约为6 02 1023 2 应具体说明是哪一种微观粒子 3 以阿伏加德罗常数为桥梁进行物质的量和微粒数之间的换算 物质的量 微粒数 NA NA 1molH2O约含有6 02 1023个水分子 质量是18g 1molAl约含有6 02 1023个铝原子 质量是27g 1mol不同物质所含的粒子数是相同的 但由于不同粒子的质量不同 1mol不同物质的质量也不同 12 56 98 18 23 17 实践体验 1 1mol任何原子的质量 以克为单位 在数值上等于这种原子的相对原子质量 2 1mol任何分子的质量 以克为单位 在数值上等于这种分子的相对分子质量 3 1mol任何离子的质量 以克为单位 在数值上等于这种离子的式量 三 摩尔质量 定义 单位 1mol粒子或物质具有的质量 用M表示 g mol或kg mol 数值 以克为单位时 摩尔质量数值的大小等于该粒子或物质的相对原子 分子 质量 物质的量 mol 物质的质量 g 摩尔质量 g mol n m M H2O的摩尔质量为18g mol 1 1molH2O的质量为18g H2O的摩尔质量为18g1molH2O的质量为18g mol 1 注意单位 规范说法 判断 2molH2O的摩尔质量为36g mol 1 18g mol 1 只取决于化学式 四 质量m 物质的量n 摩尔质量M 阿伏伽德罗常数NA 粒子数之间N的关系 质量 m M M 物质的量 n NA NA 粒子数 N 1 1mol铜原子的质量是g 63 5 2 1mol硫酸分子的质量是g 98 3 1mol氧分子的质量是g 32 4 1molOH 离子的质量是g 17 5 1molNa 离子的质量是g 23 1 氯分子的摩尔质量是g mol 71 2 氢氧化钠的摩尔质量是g mol 40 3 镁原子的摩尔质量是g mol 24 4 Cl 离子的摩尔质量是g mol 35 5 39 在0 5molO2中含有的氧分子数目约是多少 解 N O2 n O2 NA 3 01 1023 答 0 5molO2的氧分子数约为3 01 1023个 例 注意解题格式 先公式 后数字 标明每一个量的所属 带单位计算 0 5mol 6 02 1023mol 1 m H2SO4 n H2SO4 解 M H2SO4 98g mol M H2SO4 49g n H2SO4 98g mol 0 5mol N H2SO4 0 5mol 6 02 1023 mol n H2SO4 NA 3 01 1023 例1 90g水相当于多少mol水 解 水的相对分子质量是18 水的摩尔质量是18g mol n H2O 90g 18g mol 5mol 答 90g水相当于5mol水 例2 2 5mol铜原子的质量是多少g 解 铜的相对原子质量是63 5 铜的摩尔质量是63 5g mol m Cu 2 5mol 63 5g mol 158 8g 答 2 5mol铜原子的质量等于158 8g 例3 4 9g硫酸里含有多少个硫酸分子 解 硫酸的相对分子质量是98 硫酸的摩尔质量是98g mol n H2SO4 4 9g 98g mol 0 05mol 答 4 9克硫酸里含有3 01 1022个硫酸分子 N H2SO4 0 05mol 6 02 1023 mol 3 01 1022 练习4 20 2g硝酸钾中 氧原子的质量是多少g 解 硝酸钾的相对分子质量是101 硝酸钾的摩尔质量是101g mol n KNO3 20 2g 101g mol 0 2mol 答 20 2g硝酸钾中 氧元素的质量是9 6g n O 0 2mol 3 0 6mol m O 0 6mol 16g mol 9 6g 小结 通过物质的量把可称量的宏观物质与难以称量的微观粒子有机地联系起来 物质的量 微粒数 NA NA M M 质量 NA 阿伏加德罗常数6 02 1023 M 摩尔质量 g mol 练习 1摩尔Fe的质量是克1摩尔H2SO4的质量是克1摩尔SO42 的质量是克2摩尔O2的质量是克6克碳原子的物质的量是48克镁原子的物质的量是 2 1 同温同压下 1molH2和1molO2的体积相同 假设电解了1 8g水 试计算所得H2和O2的物质的量之比是多少 观察实验 电解水产生的H2和O2体积比约为多少 结论 1 比较1molH2和1molO2的体积大小 2 1 1mol下列气体在00C 1 01 105Pa下的体积 22 42 22 39 科学探究表一 气体的密度为标准状态下密度 22 39L 22 25L 22 26L 表二 表中所列物质的密度均在温度20 下测定 思考 通过对表一和表二的分析和计算 能得出什么结论 7 12cm3 10 12cm3 18 03cm3 53 55cm3 在相同条件下 等物质的量的气体的体积几乎相同 在相同条件下 等物质的量的固体或液体的体积不相同 决定物质体积大小的因素 1 粒子本身的大小 2 粒子数目的多少 从微观角度分析 物质的体积由哪些因素决定 紧密堆积 微粒间有距离 粒子间距可以忽略 粒子间距不可忽略 3 粒子之间的距离 在这两个因素中 当粒子之间距离很小时 物质的体积主要取决于粒子的大小 当粒子间的距离比较大时 物质的体积主要取决于粒子间的距离 粒子大小 粒子间距 当物质的粒子数目均为1摩尔时 决定固 液 气态物质的体积大小的因素有哪些 构成固态结构的微粒间的距离很小 构成液态结构的微粒间的距离也小 所以 固体和液体的体积主要取决于粒子大小 仔细看哦 气体分子间距离很大 分子间平均距离是分子直径的10倍 分子半径0 4nm 间距4nm 所以气体分子所占体积主要受粒子间距影响 基本不受粒子大小影响 阅读P14物质体积的大小取决于哪些因素 粒子数目 粒子之间的距离 粒子大小 不同的粒子大小不同 不同的粒子大小不同 粒子间距离可忽略 粒子间距离远大于粒子的直径 粒子大小 粒子间距离 体积不同 状况同体积同 在相同状况下 1mol不同物质的体积的微观分析 结论 相同状况下 相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子 NA 主要因素 次要因素 主要因素 从微观角度分析 决定1mol物质体积的三个因素 NA 次要因素 忽略 实验证明同温 同压时 任何气体粒子之间的距离可以看成是相等 故同温同压时 1mol气体的体积几乎相等 阿伏加德罗定律 在同温同压下 相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子 注意 气体包括单一纯净气体和混合气体 概念 单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积 符号 Vm 标准状况 0C 101KPa 下Vm 22 4L mol常温常压下 25C 101KPa Vm 24 5L mol 单位 L mol L mol 1 或m3 mol 三 气体摩尔体积 气体包括单一纯净气体和混合气体 气体摩尔体积 物质的量 气体体积 V Vm n 1 标准状况下 1mol任何物质的体积都约是22 4L2 1mol气体的体积约为22 4L3 标准状况下1molH2O的体积约是22 4L 是对是错 错H2O是液态 错应该是1mol任何气体 错未说是标准状况 4 标准状况下 1molN2和O2的混合气体 任意比 体积约为22 4L5 22 4L气体所含分子数一定大于11 2L气体所含的分子数 6 任何条件下 气体的摩尔体积都是22 4L7 只有在标况下 气体的摩尔体积才能是22 4L 对 错单位错且标况下一定为22 4L mol 错未说是两种气体在同温同压下 错标况后升温加压 或降温减压 也可能 例 在标准状况下 2 2gCO2的体积是多少 0 05mol 22 4L mol 1 12L 解 1 在标准状况下 112mL某气体的质量为0 14g 则其摩尔质量为 解 效果检测 2 下列说法正确的是 A 1molO2和1molN2所占有的体积都约为22 4LB H2的气体摩尔体积约为22 4LC 在标准状况下 1molH2和1molH2O所占有的体积都约为22 4LD 在标准状况下 22 4L由N2 N2O组成的混合气体中所含有的氮原子的物质的量约为2mol 效果检测 D 3 在273K和101kPa的条件下 将2 0g氦气 1 4g氮气和1 6g氧气混合 该混合气体体积是 A 6 72LB 7 84LC 10 08LD 13 44L D 气体摩尔体积中的气体包括单一纯净气体和混合气体 同温 同压下 相同体积的任何气体含有相同数目的分子 1 阿伏加德罗定律 四 阿伏加德罗定律及推论 2 理想气体状态方程 PV nRT 3 推论 1 同温 同压 2 同温 同体积 V1 V2 n1 n2 P1 P2 n1 n2 例 同温同压下 质量相同的N2 CO2 Cl2 CH4 O2五种气体所占的体积由大到小的顺序是 CH4 N2 O2 CO2 Cl2 求气体体积的大小 例 常温下 在密闭容器里分别充入两种气体各0 1mol 在一定条件下充分反应后 恢复到原温度时 压强降低为开始时的1 4 则原混合气体可能是 A H2和O2B HCl和NH3C H2和Cl2D CO和O2 A 三 物质的量与化学反应 分子数比 标况下气体体积 质量比 物质的量比 相同条件气体体积比 4g32g36g 212 2mol1mol2mol 2体积1体积 44 8L22 4L 例 在一定温度和压强下 1体积X2 气 跟3体积Y2 气 化合生成2体积气态化合物A 则化合物A的化学式是 A XY3B XYC X3YD X2Y3 A 浓度 溶质的量 溶液的量 二 物质的量在化学实验中的应用 物质的量浓度 定义 以单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量叫溶质B的物质的量浓度 用CB表示 V是指溶液体积 并非溶剂体积 单位 mol L或mol m3 注意 1 将40gNaOH配成2L溶液 其物质的量浓度为mol L 0 5 2 标准状况下 22 4LHCl配成0 5L盐酸 其物质的量浓度为mol L 2 3 物质的量浓度为2mol L的硫酸溶液500mL 含硫酸的物质的量为mol 4 10molHCl能配成L物质的量浓度为2mol L的盐酸 5 1 物质的量浓度c mol L n溶质的物质的量 mol v溶液的体积 L 从1L1mol LNaCl溶液中 分别取出100mL 10mL和1mL溶液 它们的物质的量浓度是否相等 所含溶质是否相等 因为溶液具有均一 稳定的特征 所以从一定物质的量浓度的溶液中取出任意体积的溶液 其浓度不变 所含溶质的质量 物质的量 因体积不同而不同 5 1mol LMgCl2溶液 Mg2 的物质的量浓度为mol L Cl 的物质的量浓度为mol L 1 6 0 5mol LH2SO4溶液 H 的物质的量浓度为mol L SO42 的物质的量浓度为mol L 7 0 1mol LAl2 SO4 3溶液 Al3 的物质的量浓度为mol L SO42 的物质的量浓度为mol L 2 1 0 5 0 2 0 3 下列各溶液中 Na 浓度最大的是 A 4L0 5mol LNaCl溶液 B 1L0 3mol LNa2SO4溶液 C 0 8L0 4mol LNaOH溶液 D 2L0 15mol LNa3PO4溶液 C Na 0 5mol L 1 0 5mol L C Na 0 3mol L 2 0 6mol L C Na 0 4mol L 1 0 4mol L C Na 0 15mol L 3 0 45mol L B 离子的物质的量浓度只与溶液物质的量浓度及每摩尔溶质在溶液中电离出离子的多少有关 而与溶液的体积无关 mol g L g cB nB V 2 溶质的质量分数与物质的量浓度的换算 摩尔质量 g mol 密度 g mL 1000 注 密度的单位是g cm3 是溶液的质量分数M是溶质的摩尔质量 例 某硫酸溶液中溶质的质量分数为98 密度为1 84g cm3 计算该溶液中H2SO4的物质的量浓度 解 根据解题思路可得 C 1000 M 98 1000 98 1 84 18 4mol L 3 溶液稀释与浓缩 结论 浓溶液配制稀溶液前后溶质的量不变 思路 稀释溶液前后溶质的物质的量相等 C1V1 C2V2 例 配制240mL1mol L的硫酸溶液 需要12mol L的H2SO4溶液的体积是多少 解 240mL 1mol L V H2SO4 aq 12mol L 4 两种不同浓度溶液混合 思路 C3V3 C1V1 C2V2 混合前后溶质的物质的量总和不变 例 欲将0 10mol L 1的NaOH溶液和0 60mol L 1的NaOH溶液混合成0 20mol L 1的NaOH溶液 求两种溶液的体积比 忽略混合时溶液体积变化 物质的量浓度溶液的配制 专用仪器 容量瓶 注意事项 具塞 细颈 平底 容量瓶上注明温度和量程 1 瓶塞不能漏液 容量瓶上只在一条刻度线 2 不可装热或冷的液体 3 不许存放液体或进行化学反应 注意 不要错写成溶量瓶 其他仪器 托盘天平或量筒 烧杯 玻璃棒 胶头滴管 试剂瓶 药匙 配制500mL0 1mol LNa2CO3溶液 1 计算 注意事项 m NaCl 100 10 3L 01mol L 58 5g mol 5 85g 1 放平 调零点 2 左物右砝 3 用镊子按从大到小顺序夹取砝码 2 称量 用托盘天平称量或分析天平 电子天平 5 用玻璃器皿称取强腐蚀性或易潮解物质 4 称毕 砝码回盒 游砝归零 配制100mL1mol LNaCl溶液 1 计算 注意事项 物质溶解时常伴有放热吸热现象 使容量瓶体积不准 1 搅拌时沿一定方向 控制一