2009-09-10 1-2-化學(xué)計(jì)量在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

1、.1-2-化學(xué)計(jì)量在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用一、物質(zhì)的量單位摩爾【知識(shí)精析】一、物質(zhì)的量(n)物質(zhì)的量是一個(gè)表示含有一定數(shù)目粒子集體的物理量，是國際單位制(SI)中7個(gè)基本物理量之一，和“質(zhì)量”、“長度”、“時(shí)間”、“電流強(qiáng)度”、“熱力學(xué)溫度”、“發(fā)光強(qiáng)度”一樣，是一個(gè)專用名詞。注意：1、不能將物質(zhì)的量按字面理解成物質(zhì)的質(zhì)量或物質(zhì)的數(shù)量，四個(gè)字是一個(gè)整體，不能任意刪減或添加字，如“物質(zhì)量”就是錯(cuò)誤敘述，也不能用其他的詞代替，如“摩爾數(shù)”也是錯(cuò)誤表述；2、“粒子集體”的粒子指原子、分子、離子、電子、質(zhì)子和中子等微觀粒子或某些結(jié)構(gòu)微粒的特定組合，不指宏觀物質(zhì)。二、摩爾(mo1)1、摩爾是物質(zhì)的量的單位，簡(jiǎn)稱摩

2、，符號(hào)為mol。就像“千克(kg)”、“米(m)”、“秒(s)”、“安培(A)”、“開爾文(K)”、“坎德拉(cd)”(各單位名稱、符號(hào)與上述物理量分別對(duì)應(yīng))一樣，是7個(gè)國際基本單位之一，是人為規(guī)定的。1mol物質(zhì)含有阿伏加德羅常數(shù)個(gè)粒子。2、摩爾的度量對(duì)象是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子，這里的“粒子”是指構(gòu)成物質(zhì)的“基本單元”，這個(gè)基本單元可以是分子、原子、離子、質(zhì)子、中子、電子等單一結(jié)構(gòu)的微觀粒子，如可以說1 mol CaCl2中含有1 mol Ca2+、2molCl或含有54mole等；也可以是某些粒子的特定組合，如由Na+與Cl按11特定組合構(gòu)成的NaCl晶體可表示為1 molNaCl。摩爾只適

3、用于微觀概念，不能度量宏觀物質(zhì)。3、由于構(gòu)成物質(zhì)的粒子種類很多，使用摩爾表示物質(zhì)的量時(shí)，必須指明粒子的名稱或符號(hào)或化學(xué)式。如l mol H、1 mol H2、1mol H+，但說“1mol氫”就不對(duì)了，因?yàn)闆]指明具體是什么粒子，含義不明確。三、阿伏加德羅常數(shù)(NA)1、1 mol任何粒子的粒子數(shù)叫做阿伏加德羅常數(shù)。這一單位是以0.012Kg12C所含碳原子數(shù)為基本計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)量的。阿伏加德羅常數(shù)的符號(hào)為NA，單位是mol1。它的實(shí)驗(yàn)值隨測(cè)定方法的不同而不完全相同，通常使用NA6.021023mol1這個(gè)近似值。2、6.021023mol1是阿伏加德羅常數(shù)較為精確的近似值，與阿伏加德羅常數(shù)之間不

4、能劃等號(hào)，就像3.14與的關(guān)系。運(yùn)用這一知識(shí)時(shí)只能說含有阿伏加德羅常數(shù)個(gè)粒子的物質(zhì)的量為l mol。如果某粒子集體含有6.021023個(gè)該粒子，我們通常認(rèn)為其物質(zhì)的量就是1 mol。3、根據(jù)概念，6.021023mol1。這個(gè)量的來歷為： 。其中，1.9931026為一個(gè)12C原子的質(zhì)量。4、n = N / NA(式中，N表示粒子數(shù)目)，通過這個(gè)式子可以：物質(zhì)的量等于粒子數(shù)目與阿伏加德羅常數(shù)之比。四、摩爾質(zhì)量(M)單位物質(zhì)的量的物質(zhì)所具有的質(zhì)量叫做摩爾質(zhì)量，即M = m / n。摩爾質(zhì)量的符號(hào)為M，常用的單位為g/mol或kg/mol。1、摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于其相對(duì)分子質(zhì)量或相對(duì)原子質(zhì)量(以克

5、為單位時(shí))。如：(1)1mol原子、l mol簡(jiǎn)單離子的質(zhì)量在數(shù)值上等于其相對(duì)原子質(zhì)量。如Fe的摩爾質(zhì)量為56 g/mol， Fe2+和Fe3+的摩爾質(zhì)量也是56 g/mol(電子的質(zhì)量忽略不計(jì))。(2)多原子單質(zhì)或化合物的摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于其相對(duì)分子質(zhì)量。(3)原子團(tuán)、有機(jī)物基團(tuán)的摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于其相對(duì)分子質(zhì)量。如NH4+、H2PO4、OH的摩爾質(zhì)量分別為18 g/mol、97 g/mol和17 g/mol。2、1 mol物質(zhì)的質(zhì)量與摩爾質(zhì)量既有區(qū)別又有聯(lián)系。因?yàn)閮烧咴跀?shù)值上相等，都等于物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量，而單位不一樣。如NaCl的摩爾質(zhì)量為58.5 g/mol，1 molNaCl的質(zhì)

6、量為58.5 g。3、混合物只要組成一定，那么1 mol混合物的質(zhì)量，就是該混合物的平均摩爾質(zhì)量，在數(shù)值上等于該混合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量。五、物質(zhì)的量在化學(xué)計(jì)算中的典型應(yīng)用1、化學(xué)方程式中，反應(yīng)前后各物質(zhì)的粒子個(gè)數(shù)之比等于粒子的物質(zhì)的量之比、等于化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。 2、在根據(jù)化學(xué)方程式列比例計(jì)算時(shí)，同一物質(zhì)的單位必須相同，不同物質(zhì)的單位可以不同，但要保持“上下相同，左右相當(dāng)”的原則。六、阿伏加德羅常數(shù)的測(cè)定方法（摩爾體積法）*1、實(shí)驗(yàn)原理：。其中，Vm為摩爾體積，V為粒子體積。M為NaCl晶體的摩爾質(zhì)量(g/mol)，a為NaCl晶體中Na+和Cl離子間的距離，(g/cm3)為Na

7、Cl晶體的密度。2、實(shí)驗(yàn)方法：離子晶體中的陰、陽離子是有規(guī)律排列的，X射線衍射測(cè)得氯化鈉的晶體中靠得最近的 Na+和Cl間的距離a = 2.81010m，借助這一數(shù)據(jù)，測(cè)得氯化鈉晶體的密度。3、操作步驟：(1)用天平精確稱量一定質(zhì)量(m)的氯化鈉固體，并裝入一定容積的容量瓶中；(2)向酸式滴定管中加入有機(jī)溶劑苯，調(diào)整液面到一定刻度；(3)向容量瓶中加入有機(jī)溶劑苯，并適當(dāng)搖動(dòng)容量瓶，直到凹液面與刻度線相切；(4)讀取并記錄所滴加苯的體積。4、數(shù)據(jù)處理：(1)容量瓶的容積減去所加苯的體積即為m g NaCl晶體的體積，從而計(jì)算出NaCl晶體的密度；(2)阿伏加德羅常數(shù)的值等于1 mol NaCl晶

8、體中所含NaCl單元的數(shù)目。在NaCl晶體結(jié)構(gòu)中，最小的立方體相當(dāng)于1/2個(gè)NaCl單元，體積為a3 m3。又因?yàn)閘 mol NaCl晶體的體積為，所以，阿伏加德羅常數(shù)。二、氣體摩爾體積【知識(shí)精析】一、氣體摩爾體積(Vm)1、單位物質(zhì)的量氣體所占的體積叫做氣體摩爾體積，氣體摩爾體積的符號(hào)為Vm，即Vm=V / n，氣體摩爾體積的常用單位有L/mol和m3/mol。2、理解和使用氣體摩爾體積時(shí)要注意：(1)對(duì)象是氣體(包括混合氣體)；(2)衡量標(biāo)準(zhǔn)是單位物質(zhì)的量；(3)推論：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，l mol任何氣體所占的體積都約是22.4 L，因此，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積約為22.4 L/mol，是特

9、定條件下的氣體摩爾體積。其他條件下也可能出現(xiàn)氣體摩爾體積約為22.4 L/mol的情況；(4)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，還有下述等式：Vm(L/mol) = M(g/mol)/(g/L)。二、決定物質(zhì)體積大小的因素物質(zhì)的體積大小決定于以下三個(gè)因素：粒子的數(shù)目、大小以及粒子間的距離。1、對(duì)于固體和液體來說，構(gòu)成物質(zhì)的粒子本身的大小比粒子間的距離大得多，所以固體和液體的體積主要取決于粒子的數(shù)目和粒子本身的大小；又由于不同的固、液體中，構(gòu)成物質(zhì)的粒子本身的大小有較大的差異，所以即使構(gòu)成物質(zhì)的粒子數(shù)相同，體積相差也較大。2、對(duì)于氣體來說，由于氣體的體積受外界條件(如溫度、壓強(qiáng))的影響較大(氣體體積主要由分子間距離決

10、定)，所以在討論氣體體積之前規(guī)定一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，即要在一定的溫度和壓強(qiáng)下比較。三、阿伏加德羅定律及推論1、在相同的溫度和壓強(qiáng)下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子，這就是阿伏加德羅定律。注意：使用范圍：氣體；使用條件：同溫、同壓、同體積；特例：氣體摩爾體積。2、推論：使用理想氣體狀態(tài)方程式pV=nRT理解。()四、有關(guān)氣體反應(yīng)的計(jì)算在化學(xué)反應(yīng)方程式中，對(duì)于氣體物質(zhì)，在同溫同壓下，其體積之比等于物質(zhì)的量之比，等于化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。五、氣體密度()和相對(duì)密度(D)的計(jì)算1、標(biāo)準(zhǔn)狀況： 2、氣體的相對(duì)密度： D = A/B = MA/MB六、氣體的相對(duì)分子質(zhì)量(Mr)的計(jì)算方法1、已知

11、標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體密度，M = 22.4 L/mol，Mr = M mol/g。2、已知兩種氣體的相對(duì)密度D，Mr(A) = DMr(B)。3、混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量(Mr)：Mr=m/n = (nlM1 + n2M2 + )/(n1 + n2 + ) = MAa + MBb+。(a、b為A、B的體積分?jǐn)?shù))。4、根據(jù)阿伏加德羅定律計(jì)算：MA/MB=mA/mB(同T、p、V)。三、物質(zhì)的量在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用【知識(shí)精析】一、物質(zhì)的量濃度以單位體積的溶液中所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量來表示溶液組成的物理量，叫做溶質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度。物質(zhì)的量濃度的符號(hào)為c(B)，常用單位是mol/L或mol/m3。計(jì)算公式為

12、：c(B) = n(B) / V。其中n(B)為溶質(zhì)的物質(zhì)的量(mo1)，V為溶液的體積(L)。注意：1、要用溶液的體積(單位是升)，而不是溶劑的體積。2、溶質(zhì)一定要用“物質(zhì)的量”來表示。如給出的已知條件是溶質(zhì)的質(zhì)量或氣體的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)或粒子數(shù)，應(yīng)根據(jù)有關(guān)公式換算為“物質(zhì)的量”。3、能發(fā)生化學(xué)變化的情況中，注意“溶質(zhì)”是溶液中的溶質(zhì)，可以是化合物，也可以是離子或其他特定組合。如Na2O加入水中，溶液中的溶質(zhì)為NaOH而不是Na2O。4、帶有結(jié)晶水的物質(zhì)作為溶質(zhì)時(shí)，其“物質(zhì)的量”的計(jì)算，應(yīng)該用帶有結(jié)晶水物質(zhì)的質(zhì)量除以帶有結(jié)晶水物質(zhì)的摩爾質(zhì)量即可。5、同一溶液，無論取出多大體積，其各種濃度(

13、物質(zhì)的量濃度、溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、離子濃度)均不變。6、物質(zhì)的量濃度與溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的換算關(guān)系為：c(mol/L)=1000w/M，其中c為物質(zhì)的量濃度，w為溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，為溶液的密度(單位為g/mL)，M為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。飽和溶液中，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與溶質(zhì)的溶解度的換算關(guān)系為：w(B)=S/(100+S)100。二、關(guān)于溶液的稀釋與混合計(jì)算1、溶液的稀釋計(jì)算：總的計(jì)算宗旨是溶液在稀釋前后，溶質(zhì)物質(zhì)的量守恒。即clV1=c2V2，c1、V1是稀釋前溶液的濃度和體積，c2、V2是稀釋后溶液的濃度和體積，注意：在沒有說明情況下，V2 V1 + V水。2、同種溶質(zhì)不同濃度的兩溶液混合計(jì)算：計(jì)算的依據(jù)

14、仍是混合前后溶質(zhì)守恒，即clVl + c2V2=c3V3，cl、c2、V1、V2是混合前兩溶液的濃度和體積，c3、V3是混合后溶液的濃度和體積。，當(dāng)濃度接近時(shí)，V3 V1 + V2。三、關(guān)于氣體溶于水所得溶液物質(zhì)的量濃度的計(jì)算1、一定體積氣體溶于一定體積水所得溶液物質(zhì)的量濃度。首先求氣體的物質(zhì)的量n氣=V/Vm，再求形成溶液的濃度c = n氣/V液，其中V液不是水的體積，V液=2、一定量氣體溶于足量水中發(fā)生反應(yīng)形成一定體積的溶液時(shí)，求溶液物質(zhì)的量濃度。首先求一定量氣體溶于水形成的溶質(zhì)物質(zhì)的量，再計(jì)算形成溶液的體積，最后求出溶液的濃度。四、一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制1、主要儀器：量筒、托盤天平(

15、砝碼)、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、容量瓶。2、方法步驟：計(jì)算(固體溶質(zhì)的質(zhì)量或液體溶質(zhì)的體積)、稱量(稱固體溶質(zhì)的質(zhì)量或量液體溶質(zhì)的體積)、溶解或稀釋、移液(將溶解或稀釋的溶液用玻璃棒小心地轉(zhuǎn)入容量瓶中)、洗滌、振蕩、定容、搖勻、裝瓶(貼標(biāo)簽)。3、注意事項(xiàng)：(1)只能配制容量瓶上規(guī)定容積的溶液，即不能配制任意體積的一定量的物質(zhì)的量濃度的溶液；(2)不能用容量瓶溶解、稀釋或久貯溶液，轉(zhuǎn)入容量瓶中的溶液溫度應(yīng)在20左右；(3)拿容量瓶時(shí)，手指應(yīng)持在瓶頸刻度以上部分，以免手溫的影響，使配制的溶液濃度偏低；(4)如果加水定容時(shí)超過了刻度線，不能將超出的部分再吸走，必須重新配制，否則會(huì)使配制的溶液濃度偏

16、低；(5)如果不小心(搖勻時(shí))灑出幾滴，不能再補(bǔ)加水到刻度，必須重新配制，否則會(huì)使配制的溶液濃度偏低：(6)溶質(zhì)溶解再轉(zhuǎn)移至容量瓶后，必須用少量蒸餾水洗滌燒杯內(nèi)壁及玻棒23次，并將洗液一并轉(zhuǎn)入容量瓶中，否則會(huì)造成所配溶液的濃度偏低；(7)用膠頭滴管定容到凹液面正好與刻度線相切時(shí)，蓋上瓶塞后振蕩，出現(xiàn)液面低于刻度線時(shí)不要再加水，否則會(huì)使所配溶液濃度偏低。五、有關(guān)計(jì)算1、溶液中粒子數(shù)目的計(jì)算：當(dāng)溶質(zhì)是非電解質(zhì)時(shí)，溶解過程中不電離，那么，相同物質(zhì)的量濃度、相同體積的溶液中都含有相同的分子數(shù)。當(dāng)溶質(zhì)是電解質(zhì)時(shí)，強(qiáng)電解質(zhì)完全電離，溶液中的離子數(shù)目不僅與溶液濃度、體積有關(guān)，還與其組成有關(guān)，如1mol/L K2SO4溶液中K+濃度為2mol/L， SO42濃度為1mol/L。弱電解質(zhì)部分電離，除上述因素外，還與其電離程度有關(guān)。2、根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算：依據(jù)是n = cV，再根據(jù)物質(zhì)的量計(jì)算。六、實(shí)驗(yàn)1、配制溶液過程中的誤差分析主要是根據(jù)c = n/V = m/MV進(jìn)行判斷，舉幾例如下：(1)若稱量固體溶質(zhì)時(shí)，操作無誤，但所用砝碼生銹，m偏大，結(jié)果偏高。(2)若容量瓶中有少量蒸餾水或定容后反復(fù)搖勻發(fā)現(xiàn)