化学计量在实验中的应用七

1、单元小结导航【本章关键词】过滤：filtration ：evaporation 蒸馏：distillation萃取：extraction 物质的量： 摩尔质量：molar mass【重难点聚集】一、混合物的分离和提纯1混合物的分离与提纯的涵义。混合物的分离是指用物理或化学方法把混合物中所含有的各种物质一一分开成为纯净物，并要求恢复物质的原来状态；物质的提纯则是用物理或化学方法除去杂质，得到我们所需要的物质，二者要求不同，这也是两种题型在解题中的区别。在用化学进行分离与提纯时，所选用的试剂一般只能与杂质反应，提纯过程中不能引入新的杂质。试剂与杂质反应的生成物要易于与被提纯的物质分离。被提纯的物质

2、要复原，尽量不减少。所选用试剂应尽可能易得到。即符合“多得”、“不增”、“不减”、“易分离”、“易复原”的原则。在实际操作中，加入“适量”的试剂除去杂质是很难的。要彻底除去杂质，所选择的试剂必须过量。所以由所选择试剂过量而引入的新杂质也必须除去。对于分离与提纯的全过程，要求做到选择试剂合理，加入顺序正确，操作步骤简便，除去杂质彻底，并且尽可能地将杂质转化为所需要的物质。2混合物的分离与提纯的常用方法。（1）过滤法：液体中混有不溶性固体物质时使用。所用仪器：漏斗、玻璃棒、烧杯、铁架台、铁圈。操作要求：“一贴”、“二低”、“三靠”。滤纸紧贴漏斗壁，中间不留气泡。滤纸边缘要低于漏斗边缘，液体的液面要

3、低于滤纸的边缘。漏斗柄尖端必须靠近烧杯的内壁；烧杯口紧靠玻璃棒；玻璃棒一端紧靠三层滤纸一侧。（2）蒸发法：将溶液中的溶剂蒸发掉，得到溶质的分离方法。所用仪器：蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、铁架台、铁圈。操作要求：把溶液到入蒸发皿，再将蒸发皿放在铁架台的铁圈上。用酒精灯直接加热。加热过程中，要用玻璃棒不断搅拌，以防止由于局部过热而出现液体飞溅。当加热过程中出现较多晶体时，即停止加热（利用余热）。（3）蒸馏法：把沸点不同的几种液体物质的混合物，通过控制温度，加热再冷凝，先后得到一种或几种较纯净的物质的方法叫做蒸馏。所用仪器：酒精灯、石棉网、铁架台、铁圈、铁夹、蒸馏烧瓶、冷凝管、胶管、温度计、锥形瓶等。操

4、作要求：先检查装置的气密性；温度计的水银球应放在靠近蒸馏烧瓶的支管口处；为了防止液体暴沸，需要往蒸馏烧瓶中加几片碎瓷片；冷凝管中冷凝水的流动方向与蒸馏气体的流动方向相反。（4）萃取和分液法：萃取：对于液态混合物，还可以利用混合物中一种溶质在互不相溶的溶剂里溶解性的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一溶剂所组成的溶液中提取出来的方法。分液：分液是把不相混溶的液体分开的操作。萃取和分液有时可以结合进行。所用仪器：铁架台、铁圈、铁夹、分液漏斗、烧杯。操作要求：萃取、分液前需要对分液漏斗检漏。在溶液中加入萃取剂，用右手压住分液漏斗口部，左手握住活塞部分，把分液漏斗倒转过来用力震荡、放气。萃取剂的选取应注意

5、以下几点：A萃取剂与另一种溶剂的密度相差较大；B萃取剂与另一种溶剂互不相溶。C溶质在萃取剂中的溶解度远远大于在另一种溶剂中的溶解度，且不与萃取剂发生化学反应。把分液漏斗放在铁架台上，静置片刻。把分液漏斗上的玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗口上的小孔，使漏斗内外的空气相通，以保证漏斗里的液体能够流出。带溶液分层后打开活塞，使下层的液体慢慢流出。注意不要使上层的液体流出，上层的液体要从分液漏斗的上口倒出二物质的检验1物质的检验分为物质的鉴别、鉴定和推断三种情况。物质的鉴别是根据几种物质的不同特征，用一定的物理或化学方法对物质进行分析，将它们区分开来。物质的鉴定是指对未知物进行分析，确定物质的

6、组成。进而确定它是什么物质。物质的推断是对已知的实验步骤以及现象进行分析，根据物质性质确定所检验物质的组成和名称。无论是上述哪种情况，都要根据物质的特殊性质，选用适当的方法和试剂，准确地观察反应的现象，进行分析、推断，这是物质检验的一般方法。2只用一种试剂或不用外加试剂鉴别多种物质。用一种试剂鉴别多种物质，解题的关键在于试剂的选择。一般当几种物质的溶液酸、碱性有区别时，可选用指示剂或PH试纸进行鉴别；如果几种物质的水溶性、密度以及对水的反应情况有区别，可选用水作试剂进行鉴别；如果几种物质需要通过对阳离子的检验加以区分，一般可选用氢氧化钠或氨水为试剂，根据相应碱的溶解性及颜色进行区分；如果几种物

7、质需要对阴离子的检验加以区分，一般可选用盐酸或稀硫酸作试剂，根据生成沉淀、气体的不同进行区分；如果几种物质必须对阴阳离子进行综合分析才能鉴别，一般选用某些盐作试剂。另外掌握一些具有重要反应特征的试剂如氯化钡溶液、溴水硝酸银溶液等的反应情况，对解答用一种试剂鉴别多种物质是有帮助的。不用任何外加试剂鉴别多种物质，通常有两种方法：一是分析比较物质的外观特征（如颜色物态水溶性气味等），确定出其中的某一种，然后用这种物质作为试剂对其它物质进行鉴别。如果外观特征无明显区别，可用方法二，用物质之间的相互反应，根据反应现象进行综合分析和推断。在用化学方法进行物质的检验时，要注意排除杂质的干扰。如检验硫酸根离子

8、时，为了排除碳酸根银离子亚硫酸根的干扰，先在溶液中加盐酸使其酸化，然后再加氯化钡溶液。三物质的量、阿伏加德罗常数、微粒个数、物质的质量、摩尔质量之间的关系。1物质的量“物质的量”是国际单位制中7个基本物理量之一。它和长度、质量、时间、电流等概念一样，是一个物理量的整体名词，不能按字面理解成物质的质量或物质的数量的多少。“物质的量”是表示物质含有阿伏加德罗常数个微粒的物理量，“摩尔”是“物质的量”的单位，简称为“摩”，符号为“mol”。“物质的量”仅适用于微观粒子。由于构成物质的微粒种类很多，用“物质的量”来表示物质时，必须指明微粒的名称，应该用化学式（符号）指明粒子的种类，如不能说1mol氧。

9、2阿伏加德罗常数1mol任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数。符号为NA，通常用6.02×1023mol·L-1这个近似值。物质的量（n）阿伏加德罗常数（NA）微粒个数（N）之间的关系：n=N÷NA3摩尔质量、1mol物质的质量、相对原子质量（相对分子质量）间的联系与区别定义区别联系相对原子质量相对分子质量1mol任何物质的质量摩尔质量物质的量（n）、物质的质量（m）、摩尔质量（M）之间的关系：M=m÷n四物质的量浓度1物质的量浓度：以单位体积的溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量，叫做溶质B的物质的量浓度。符号为CB，常用的单位为mol/L。

10、溶质的物质的量（nB）物质的量浓度（CB）= 溶液的体积（V）A体积V是指溶液的体积，而不是指溶剂的体积，单位常用升（L），利用密度求出的体积单位是毫升，要注意转换成升。B溶质要用物质的量来表示。不能用固体的质量或气体的体积来表示。C从同一溶液中取出任意体积的溶液，其浓度相同，但所含溶质的物质的量或质量与溶液体积成正比。例如：从1mol/L的NaOH溶液中，分别取出100ml、10ml，它们的物质的量浓度均为1mol/L，所含溶质的物质的量分别为0.1mol、0.01mol。2物质的量浓度与溶质的质量分数的区别和联系项目物质的量浓度溶质的质量分数溶质的单位摩尔（mol）克（g）溶液的单位升（L

11、）克（g）公式特点体积相同，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。换算1000ml.L-1×溶液的密度（）×溶质的质量分数（）1物质的量浓度（CB）= 溶质的摩尔质量（M）（其中的单位是g/ml，摩尔质量的单位为g/mol）3配制一定物质的量浓度的溶液时应注意的问题。（1）配制一定物质的量浓度的溶液是将一定质量或体积的溶质按所配制溶液的体积在选定的容量瓶中定容，因而不需要计算水的用量。（2）不能配制任意体积的一定物质的量浓度的溶液。这是因为在

12、配制的过程中是用容量瓶来定容的，而容量瓶的规格是有限的，常用的有50ml、250 ml、500 ml、1000 ml等。所以只能配制体积与容量瓶容积相同的一定物质的量浓度的溶液。（3）在配制一定物质的量浓度的溶液时，不能直接将溶质放入容量瓶中进行溶解，而要在烧杯中溶解，待烧杯中溶液的温度恢复到室温时，才能将溶液转移到容量瓶中。这是因为容量瓶的容积是有标定的，而绝大多数物质在溶解时都会伴随着吸热或放热过程的发生，引起温度的声高或降低，从而影响到溶液的体积，使所配制的溶液中的溶质的物质的量浓度不准确。（4）定容后的容量瓶在反复颠倒、振荡后，会出现容量瓶中的液面低于容量瓶刻度线的情况，这时不能再向容

13、量瓶中加入蒸馏水。这是因为容量瓶是属于“容纳量”式的玻璃仪器（指注入量器的液体的体积等于容器刻度所示的体积）。用滴管定容到溶液的凹液面与容量瓶的刻度线相切时，液体的体积恰好为容量瓶的标定容积。将容量瓶反复颠倒、振荡后，出现容量瓶中的液面低于容量瓶刻度线的情况，主要是部分溶液在润湿容量瓶磨口时有所损失。4配制一定体积、一定物质的量浓度的溶液实验误差的主要原因。（1）称量时引起的误差：使所配溶液中溶质的物质的量浓度偏高的主要原因：天平的砝码沾有其他物质或已经锈蚀；用量筒量取液体时，仰视读数，使得液体的体积偏大，等等。使所配溶液中溶质的物质的量浓度偏低的主要原因：试剂、砝码的左右位置颠倒；砝码有残缺

14、；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是的动作过慢；用量筒量取液体时，俯视读数，使所得液体的体积偏小，等等。（2）用于溶解稀释溶液的烧杯未用蒸馏水洗涤，使溶质的物质的量减少，致使溶液中溶质的物质的量浓度偏低。（3）转移或搅拌溶液时有部分液体溅出，致使溶液中溶质的物质的量浓度偏低。（4）容量瓶内溶液的温度高于20，造成所量取的溶液体积小于容量瓶上所标注的液体体积，致使溶液中溶质的物质的量浓度偏高。（5）在给容量瓶定容时，仰视读数会使溶液体积增大，致使溶液中溶质的物质的量浓度偏低；俯视读数会使溶液体积减小，致使溶液中溶质的物质的量浓度偏高。5以物质的量为中心各物理量的相相互关系（请

15、在问号处填上适当的运算符号）：【学习方法】1化学是一门以实验为基础的学科，化学的概念、原理和规律大多数是由实验推导和论证的。实验有助于我们对化学概念、原理和规律的理解。实验能力也是学生将来从事科学研究的基础。同时高考中对实验的考查也占有相当的比例。所以我们必须重视和加强实验的学习。学习中应注意以下两点：（1）培养实事求是的科学态度和严谨的科学方法；（2）培养发现问题、解决问题的能力及创新精神。2正确理解物质的量这一概念。注意它与物质的质量、摩尔质量、阿伏加德罗常数、物质的量浓度等概念之间的联系和区别。3通过有关物质的量的计算练习，可以加深对物质的量等概念的理解。4通过对配制溶液过程中操作细节的

16、研究，可以帮助我们准确判断所配制溶液浓度的变化情况。【解题方法技巧】1解答混合物分离提纯的试题，一般先弄清实验目的，再分析所依据的实验原理，由此选择适宜的试剂、分离方法，并回答相关的问题。2熟练、准确地掌握有关物质的物理、化学性质是解决物质检验有关问题的关键。3在解答有关“物质的量”方面的问题时，要以“物质的量”为中心进行相关的换算。【本章典型例题分析】一、混合物的分离和提纯，物质的检验。例题1下列各物质中所含少量杂质，用括号内物质能除去并且不引入其他杂质的是 （ ）A二氧化碳中含的氯化氢（饱和小苏打溶液）B氢气中所含的硫化氢（硫酸铜溶液）C铁粉中所含的铜粉（稀硫酸）D氯化钠溶液中所含的氯化钡

17、（硫酸）【解析】选项A含有氯化氢的二氧化碳通过饱和小苏打溶液，氯化氢在溶液中与小苏打（NaHCO3）反应产生CO2而除去，CO2从溶液中逸出，达到除去氯化氢的目的；选项B含硫化氢的氢气通过硫酸铜溶液时，硫化氢与硫酸铜溶液反应生成CuS沉淀（不溶于水也不溶于酸）而除去，氢气从溶液中逸出；选项C含铜粉的铁粉加入到足量的稀硫酸中，由于铜粉不与稀硫酸反应，而铁粉与稀硫酸反应，不仅没有除去铜粉，反而消耗了铁粉；选项D含氯化钡的氯化钠溶液中加硫酸，氯化钡与硫酸反应生成硫酸钡和盐酸，溶液中引进了盐酸，同时硫酸的量也难以控制。 【正确答案】A B例题2有NaCl、NH4Cl、FeCl3、CuCl2、Na2SO

18、4五种溶液，试只用一种试剂把它们鉴别开来，这种试剂是( ) A盐酸 B烧碱溶液 C氢氧化钡溶液 D氯化钡溶液【解析】解答本题时，应同时考虑阴、阳离子的鉴别方法，从中找到合适的试剂。鉴别Na+、NH4+、Fe3+、Cu2+离子需用碱溶液，NH4+与强碱溶液放出氨气，Fe（OH）3是红褐色沉淀、Cu（OH）2是蓝絮状沉淀；鉴别Cl-、SO42-离子需用可溶性的钡盐溶液，硫酸钡是白色沉淀。所以，综合以上考虑，应该选用氢氧化钡溶液。 【正确答案】C例题3有甲、乙、丙三种溶液，向Na2CO3溶液中加入甲，生成白色沉淀，继续加入乙（过量），沉淀溶解并产生气体；最后加入丙，又有白色沉淀生成，则有甲、乙、丙三

19、种溶液的组合是 （ ）A甲：BaCl2、乙：H2SO4、丙：MgCl2 B甲：CaCl2、乙：HNO3、丙：AgNO3C甲：BaCl2、乙：HCl、丙：Na2SO4 D甲：CaCl2、乙：H2SO4、丙：ZnCl2【解析】此题可用排除法。条件1四个选项均成立，因向Na2CO3溶液中加入BaCl2或CaCl2均生成BaCO3或CaCO3的白色沉淀；条件2，即可将A、D选项排除掉；条件3，B、C均成立，Ag+可与Cl-反应生成AgCl白色沉淀，SO42-可与Ba2+反应生成BaSO4白色沉淀。【正确答案】B C例题4“粗盐提纯”的实验中，蒸发时，正确的操作是 （ ）A把浑浊的液体倒入蒸发皿中加热

20、B开始析出晶体后用玻璃棒搅拌C待水分完全蒸干后停止加热 D蒸发皿中出现多量固体时停止加热【解析】“粗盐提纯”的实验涉及溶解、过滤、蒸发、结晶等基本操作内容，四项操作从始至终要使用玻璃棒（加速溶解、引流、防溅），为了保证提纯的目的，过滤后的澄清滤液进行蒸发，而加热至蒸发皿中出现较多的固体时，停止加热，利用蒸发皿的余热使滤液蒸干（最后用玻璃棒把固体转移到滤纸上，称量后回收）。 【正确答案】D二、有关物质的量、物质的质量、摩尔质量、阿伏加德罗常数的计算。例题5已知钠的相对原子质量是23，则1个钠原子的质量是 g。【解析】1mol钠原子的质量为23g，即NA个钠原子的质量为23g，所以1个钠原子的的质

21、量为23g÷6.02×1023=3.52×10+23g。若求一个Na+的质量，只需忽略电子的质量即可，即一个Na+的质量也约为3.52×10+23g。例题6设NA表示阿伏加德罗常数，则下列说法正确的是 （ ）ANA个氢气分子和NA个氯气分子的质量比为1：1。BNA个水分子的质量与水的摩尔质量在数值上相等。C16g氧气含氧分子数为NA。D44gCO2与28gCO所含的分子数均为NA【解析】本题考查阿伏加德罗常数的具体应用。NA个氢气分子和NA个氯气分子的质量比为2：71；16g氧气的物质的量为0.5mol，故16g氧气含氧分子数为0.5NA ；NA个水分子

22、的质量为18g，水的摩尔质量为18g/mol，显然二者在数值上是相等的，B正确；44gCO2为1mol，含NA个CO2分子，28gCO为1mol，含NA个CO分子，D正确。 【正确答案】B D例题7将4gNaOH溶于多少克水中，才能使每100个H2O分子溶有1个Na+？【解析】本题考查学生对物质的量意义的理解，即如何沟通宏观质量与微观粒子。每100个H2O分子溶有一个Na+，也就是说n（Na+）/n（H2O）=1/100。而1molNaOH溶于水，电离出1molNa+和1molOH-所以n（Na+）= n（NaOH）=m（NaOH）/M（NaOH）=4g/40g·mol-1=0.1m

23、ol根据题意得n（H2O）=100×n（Na+）=100×0.1mol=10molm（H2O）= n（H2O）×M（H2O）=10mol×18 g·mol-1=180g例题8下列哪种物质所含有原子数与0.4molH2O2所含有的原子数相等 （ ）A0.2molH2SO4 B0.2molH3PO4 C0.3molHNO3 D0.5molNaCl【解析】根据化学式意义的拓宽，比较原子个数相等，也就是比较原子的物质的量是否相等。由题中双氧水的化学式可知，1molH2O2含有2molH和2molO，原子的物质的量总和为4mol，那么0.4molH2O2

24、含有原子总物质的量为1.6mol。 【正确答案】B例题8amolH2SO4中含有b个氧原子，则阿伏加德罗常数可以表示为 （ ）Aa/4bmol-1 Bb/4amol-1 Ca/bmol-1 Db/amol-1【解析】本题考查学生理解阿伏加德罗常数的意义。根据关系式n=N/NA，则阿伏加德罗常数NA=N/n。将题中的数据代入，则有NA= b/4amol-1 【正确答案】B例题9在Na2SO4和MgSO4组成的混合物中Na+和Mg2+物质的量之比为4：1，则在含有3molSO42-的混合物中Na2SO4的质量为多少克？【解析】首先运用对比的方法将Na+和Mg2+物质的量之比转化为Na2SO4和Mg

25、SO4的物质的量之比。因为，n（Na+）=2n（Na2SO4），n（Mg2+）=n（MgSO4）所以，n（Na2SO4）：n（MgSO4）=2：1根据守恒关系，求出3molSO42-的混合物中Na2SO4的物质的量。因为，2molNa2SO4含有2molSO42-，1mol MgSO4含有1molSO42-所以，3molSO42-的混合物中Na2SO4的物质的量为2mol，m（Na2SO4）=2mol×142 g·mol-1=284g。三关于物质的量浓度的计算1关于物质的量浓度概念的计算。这类习题主要包括已知溶质的质量和溶液的体积，计算溶液中溶质的物质的量浓度；配制一定物质

26、的量浓度的溶液时所需溶质的质量和溶液体积的计算等。进行这类化学计算时，我们经常要用到下式：CB=nB÷V（aq）例题10将23.4g氯化钠溶于水中，配制成250mL溶液。计算所得溶液中溶质的物质的量浓度？【解】23.4g氯化钠的物质的量为： n（NaCl）=m（NaCl）÷M（NaCl）=23.4g÷58.5g·mol-1=0.4mol c（NaCl）= n（NaCl）÷V NaCl（aq）=0.4mol÷0.25L=1.6mol/L答：将23.4g氯化钠溶于水中，配制成250ml溶液。计算所得溶液中溶质的物质的量浓度为1.6mol/

27、L。2溶液中溶质的质量分数与溶质的物质的量浓度的换算。已知某溶液的密度g/ml、溶质的质量分数为、溶质的摩尔质量为Mg/mol，则1000ml.L-1×溶液的密度（）×溶质的质量分数（）物质的量浓度（CB）= 溶质的摩尔质量（M）（其中的单位是g/ml，摩尔质量的单位为g/mol）例题11某市售浓硫酸中溶质的质量分数为98%，密度为1.84g/mL。计算该市售浓硫酸中溶质的物质的量浓度。【解】C（H2SO4）=（1000ml.L-1×1.84g/ml×98%）÷98g/mol=18.4mol/L答：质量分数为98%，密度为1.84g/mL的市售浓硫酸中溶质的物质的量浓度为18.4mol/L3一定物质的量浓度溶液的稀释。稀释定律：稀释前后溶液中溶质的质量和物质的量不变。溶质质量不变溶质物质的量不变稀释或浓缩m1·1= m2