物质的量及实验20190108.doc

化学计量在实验中的应用
1.物质的量
(1)物质的量是国际单位制中7个基本物理量之一，它是一个物理量的名称，用符号n表示。
(2)摩尔是物质的量的单位，作为计量原子、分子或离子等微观粒子的物质的量的单位，简称摩，符号为mol。物质含有阿伏加德罗常数个微粒，其物质的量就是1 mol。
(3)“物质的量”是专用名词，是7个基本物理量之一，在口头或书面表达中4个字不可增减，要从整体上理解、把握其含义，不能把“物质的量”理解成物质的质量或体积。
(4)“物质的量”一词不能用“摩尔数”代替。因前后两者虽然在数值上相同，但意义完全不同。前者是有单位的量，在国际单位制中，其基本单位是摩尔；而后者只是一个数，无单位。
(5)物质的量及其单位摩尔，只适用于表示微观粒子(分子、原子、离子、电子、中子、质子等微粒及这些微粒的某些特定组合)。如1 mol NaCl中含有1 mol Na＋和1 mol Cl－等，而不适合于表示宏观概念，如1 mol大米、2 mol氧元素等。

2．阿伏加德罗常数(NA)
(1)1 mol 任何粒子的粒子数叫阿伏加德罗常数。这一单位是以0.012 kg12C所含碳原子数为基本计量标准来计量的。阿伏加德罗常数的符号为NA，单位是mol－1。它的实验值随测定方法的不同而不完全相同，通常使用6.02×1023 mol－1这个近似值。
(2)6.02×1023 mol－1是阿伏加德罗常数较为精确的近似值，与阿伏加德罗常数之间不能划等号，就像3.14与π的关系。运用这一知识只能说含有阿伏加德罗常数个粒子的物质的量为1 mol。如果某粒子集体含有6.02×1023个该粒子，我们通常认为其物质的量就是1 mol。
（3）使用阿伏加德罗常数时应注意的问题：
①一定质量的物质中所含原子数、电子数，其中考查较多H2O、N2、O2、H2、NH3等。
②一定体积的物质中所含原子数、分子数，如Cl2、NH3、CH4、O2、N2、CCl4、C8H10等。
③一定量的物质在化学反应中的电子转移数目，曾考过的有Na、Mg、Cu等。
④一定体积和一定物质的量浓度溶液中所含电解质离子数、分子数，如稀硫酸、硝酸镁等。
⑤某些典型物质中化学键数目，如SiO2、Si、CH4、P4、CO2等。
⑥细微知识点(易出错)：状态问题，水、CCl4、C8H10等在标准状况下为液体或固体；
（4）摩尔质量(M)
单位：g·mol－1即g/mol，摩尔质量在数值上 = 物质的式量

3.气体摩尔体积
（1）在相同条件下，决定物质的体积的微观因素有: 粒子的数目、粒子的（直径）大小、粒子之间的平均距离
（2）气体的体积：气体粒子之间距离很大，,粒子本身的大小对物质的体积影响很小，几乎可以忽略。气体体积主要由粒子间距和粒子数决定。影响气体粒子间距的因素有：温度、压强。
（3）在相同的温度和压强下，任何气体粒子之间的距离可以看成是相等的，所以粒子数相同的任何气体都具有相同的体积。即阿伏加德罗定律：在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。
（4）气体摩尔体积
①单位物质的量的气体所占的体积，符号Vm，单位L/mol 和m3/mol
②标准状况是指0℃（273K）、101 kPa，标准状况下1 mol任何气体所占的体积都约是22.4 L。
理解此概念必须注意四个要点：①必须是气体物质，不适用于固体、液体；②物质的量为1 mol；③必须是标准状况；④体积约是22.4 L。

规律总结：
①气体摩尔体积的大小，与气体所处的温度和压强有关，故在应用22.4 L/mol时一定要注意是不是在标准状况(即1个大气压，0℃)下。
②气体摩尔体积(Vm)不仅适用于纯净的气体，还适用于混合气体。

阿伏加德罗定律的推论(可通过pV＝nRT导出)

特别提醒
(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。

物质的量浓度
1.定义:用来表示__________溶液里所含溶质B的 __________的物理量。
2.符号及单位:符号为____;常用单位为_______ 或_________。
3.使用物质的量浓度的注意事项
1．物质的量浓度概念中的体积是溶液的体积(一般以升为单位)，而不是溶剂的体积。
2．溶质的量是用物质的量表示，而不是用质量表示。
3．从一定的物质的量浓度的溶液中取出任意体积的溶液，物质的量浓度不变。
4．用结晶水合物配制溶液时，其溶质不应包含结晶水。例如，25 g胆矾(CuSO4·5H2O)溶于水后形成的溶液，溶质是CuSO4，而不是CuSO4·5H2O。
5．气体溶解后，尽管有的有一部分与水反应，但溶质还是指气体的全部。如Cl2、HCl、NH3溶于水后的溶质分别是Cl2、HCl和NH3。
6．物质的量浓度和溶质的质量分数的区别与联系

溶解度　　　　　　
1.固体的溶解度：
(1)概念：在一定温度下，某固体物质在100g溶剂(通常是水)里达到饱和状态时所溶解的质量，叫作这种物质在该溶剂里的溶解度，其单位为“g”。
(2)公式：固体物质溶解度(饱和溶液)S=×100 g
(3)影响因素。
①内因：物质本身的性质。 ②外因。a.溶剂的影响(如NaCl易溶于水难溶于汽油)。
b.温度的影响：升温，大多数固体物质的溶解度_____,少数物质却相反，如Ca(OH)2；温度对NaCl的溶解度影响不大。
2.气体的溶解度：
(1)表示方法：通常指该气体(其压强为101 kPa)在一定温度时溶解于1体积水里达到饱和状态时气体的体积，常记为1∶x。如NH3、HCl、SO2、CO2、Cl2、H2S、等气体常温时的溶解度分别为1∶700、1∶500、1∶40、1∶1、1:2、1:2.6。
(2)影响因素：气体溶解度的大小与温度和压强有关，温度升高，溶解度_____；压强增大，溶解度_____。
3.溶解度曲线

4.溶解度曲线的含义：
(1)不同物质在各温度时的溶解度不同。
(2)曲线与曲线交点的含义：表示两物质在某温度时有相同的溶解度。
(3)能很快比较出两种物质在某温度时溶解度的大小。
(4)能反映出溶解度随温度的变化趋势。
【特别提醒】
(1)要获得溶解度受温度影响较小的物质(如NaCl)，采取蒸发结晶的方法。
(2)要获得溶解度受温度影响较大的物质(或带有结晶水)，采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。
例1：甲、乙两物质的溶解度(g/100 g水)曲线如图。下列叙述中正确的是
A.t1℃时，在100 g水中放入60 g甲，其溶质的质量分数为37.5%
B.t1℃时，甲和乙的饱和溶液的物质的量浓度一定相等
C.t2℃时，甲和乙的饱和溶液中溶质的质量分数一定相等
D.t2℃时，分别在100 g水中各溶解20 g甲、乙，同时降低温度，甲先达到饱和
例2：某温度下，向100 g澄清的饱和石灰水中加入5.6 g生石灰，充分反应后恢复到原来的温度。下列叙述正确的是(　　)
A.沉淀物的质量为5.6 g B.沉淀物的质量为7.4 g
C.饱和石灰水的质量大于98.2 g D.饱和石灰水的质量小于98.2 g
例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(　　)
①溶液中溶质的摩尔质量　②溶液中溶质和溶剂的质量比　③溶液的密度　④溶液的体积
A．①② B．②③ C．①③ D．②④

[特别总结]　(1)浓度与密度的变化关系
①若溶液的密度大于1 g·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1 g·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。
(2)等体积或等质量溶液混合后的质量分数的变化规律
①一定质量分数的溶液加等体积水稀释后，质量分数一般不会恰好是原来的一半。原因在于溶液密度与水的密度不同，溶液、水体积相等，但质量并不相等。
②两种不同质量分数的溶液等体积混合，若溶液的密度大于1 g·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1 g·cm－3，则混合溶液的质量分数小于它们和的一半。
③无论溶液的密度大于1 g·cm－3，还是小于1 g·cm－3，等质量混合时，得混合溶液的质量分数都等于它们和的一半。

例1：若以w1和w2分别表示浓度为a mol·L－1和b mol·L－1氨水的质量分数，且知2a＝b，则下列推断正确的是(氨水的密度比纯水的小) (　　)
A．2w1＝w2 B．2w2＝w1 C．w2>2w1 D．w1<w2<2w1
例2、将100g浓度为18mol·L-1密度为ρ(g·cm-3)的浓硫酸加入到一定量的水中稀释成9mol·L-1的硫酸，则需水的体积为(　 )
　A．小于100mL　 B．等于100mL　 C．大于100mL　 D．等于100/ρmL
例3、将100g质量分数为 98%的浓硫酸加入到一定量的水中稀释成质量分数为 49%的硫酸，则需水的体积为(　 )
　A．小于100mL　 B．等于100mL　 C．大于100mL　 D．等于100/ρmL

一定物质的量浓度溶液的配制
1、配制步骤：配制100 mL 1.00 mol/L NaCl溶液
(1)计算：根据nB＝cB·V可知n(NaCl)＝________，则m(NaCl)＝_____ g。
(2)称量：用托盘天平准确称取NaCl固体____ g。称量时能将NaCl固体直接放置于托盘上吗?
(3)溶解：将称好的NaCl固体放入_____中，用适量蒸馏水溶解，用________搅拌，并冷却至室温。
(4)移液：将烧杯中的溶液用_______引流转移到_____________中。
(5)洗涤：用蒸馏水洗涤烧杯内壁_______次，并将洗涤液都注入________中，轻轻摇动________，使溶液混合均匀。
(6)定容：将蒸馏水注入容量瓶，当液面_____________时，改用________滴加蒸馏水至__________。
(7)摇匀：盖好瓶塞，反复上下颠倒，摇匀。
(8)装瓶: 装入试剂瓶，贴上标签存放。

2、容量瓶的使用
1．检漏
往瓶内加入一定量水，塞好瓶塞。用食指摁住瓶塞，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。如果不漏水，将瓶正立并将瓶塞旋转180°后塞紧，仍把瓶倒立过来，再检查是
否漏水。
2．冷却
溶液注入容量瓶前需恢复到常温，因为溶质在烧杯内稀释或溶解时会吸热或放热，而容量瓶必须在常温下使用。
3．加液
向容量瓶中注入液体时，应沿细玻璃棒注入，且玻璃棒下端应靠在容量瓶刻度线以下的内壁上，以防注入操作时液体流出，造成溶质损失。
4．定容
定容时，要平视刻度线，使刻度线与瓶内凹液面的最低处相切。
[温馨提示]　
(1)使用容量瓶注意“五不”：①不能溶解固体；②不能稀释浓溶液；③不能加热；④不能作反应容器；⑤不能长期贮存溶液。
(2)选择容量瓶遵循“大而近”原则：所配溶液的体积等于或略小于容量瓶的容积。因为容量瓶的规格是固定的，配制溶液时要根据溶液的体积选择匹配的容量瓶。
(3)容量瓶常用规格有：50 mL、100 mL、250 mL、500 mL、1 000 mL。

3、误差分析(以配制一定浓度的NaOH溶液为例)
可能引起误差的一些操作
m
V
c/mol·L－1
称量时间过长
偏小
不变
偏小
用滤纸称NaOH
偏小
不变
偏小
称量时所用天平的砝码沾有其他物质或已锈蚀
偏大
不变
偏大
砝码位置放反(且使用了游码)
偏小

移液前容量瓶内有少量水
不变

称量时，所用天平的砝码有残缺
偏小
不变
偏小
向容量瓶注液时少量流出
偏小
不变
偏小
未洗涤烧杯和玻璃棒
偏小
不变
偏小
溶液未冷却到室温就注入容量瓶并定容
不变
减小
偏大
玻璃棒在刻度线上方引流
偏小

用待配溶液润洗容量瓶
偏大

定容时水加多了，用滴管吸出
偏小
不变
偏小
定容摇匀时，液面下降，再加水
不变
增大
减小
定容时，俯视读刻度数
不变
减小
偏大
定容时，仰视读刻度数
不变
增大
偏小

误差分析(用浓硫酸配制一定)
用量筒量取浓硫酸，读数时俯视量筒
偏小

用蒸馏水洗涤量筒并将洗涤液转移到容量瓶
偏大

例1：某同学帮助水质检测站配制480 mL 0.5 mol·L－1NaOH溶液以备使用。
(1)该同学应选择________mL的容量瓶。
(2)其操作步骤如下图所示，则如图操作应在下图中的________(填选项字母)之间。

A．②与③　　　B．①与②　　　C．④与⑤
(3)该同学应称取NaOH固体________g，用质量为23.1 g的烧杯放在托盘天平上称取所需NaOH固体时，请在附表中选取所需的砝码大小________(填字母)，并在下图中选出能正确表示游码位置的选项________(填字母)。
附表　砝码规格

a
b
c
d
e
砝码大小/g
100
50
20
10
5
(4)下列操作对所配溶液的浓度大小有何影响？
①转移完溶液后未洗涤玻璃棒和烧杯，浓度会________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”，下同)
②容量瓶中原来有少量蒸馏水，浓度会________。
答案：(1)500　(2)C　(3)10.0　c、d　c　(4)①偏小　②无影响

例2：实验室只有36.5%(d＝1.19)的浓盐酸，现需配制100 mL 10%(d＝1.08)的盐酸，需36.5%的浓盐酸________mL。在配制过程中，用到的仪器除烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管外，还需要________。定容时，如果眼睛仰视刻度线，配制的溶液的浓度将________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)，10%的盐酸逐滴加入到纯碱溶液中，反应的离子方程式为______________________________、______________________________。