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1、高一化学 第一学期 新课预习 第三周 1 1 1111 天津市立思辰网络教育有限公司 版权所有 第一学期第三周第一学期第三周 课程内容 第一章 从实验学化学 第二节化学计量在实验中的应用 1 在上周学习物质的量及其单位 摩尔质量等概念的基础上 继续学习气体摩尔体 积的有关知识 2 在了解气体的体积与温度和压强有密切关系的基础上 理解气体摩尔体积的概 念 3 掌握有关气体摩尔体积概念的计算 4 通过气体摩尔体积和有关计算的教学 培养学生分析 推理 归纳 总结的能 力 5 知道有关气体相对分子质量的计算 6 在学习了溶质的质量分数和物质的量概念的基础上 进一步学习另一种常用的表 示溶液组成的物理量
2、 物质的量浓度 理解物质的量浓度的概念 掌握有关物质的量浓 度概念的计算 7 初步学会配制一定物质的量浓度溶液的方法和技能 能够正确分析一定物质的量 浓度溶液配制的实验误差 第一章 第二节 化学计量在实验中的应用 第一章 第二节 化学计量在实验中的应用 二 气体摩尔体积 1 决定物质体积的因素 初中物理课中学过物质的体积 密度 质量之间的关系 即 v m 如果 m 取摩尔质 量 算出的 v 就为 1mol 物质的体积 下面分别计算 1mol 不同物质 Fe Al H2O H2SO4 H2 O2 在一定条件下的体积 固体 s 液体 l 气体 g 已知 Fe 7 8g cm3 M Fe 56g m
3、ol 则 1mol Fe 的体积 V Fe 3 8 7 56 cmg g Fe Fem 7 2cm3 同理 计算出 1mol Al 的体积 V Al 10cm3 1mol H2O 的体积 V H2O 18cm3 1mol H2SO4的体积 V H2SO4 53 6cm3 结果表明 1mol 不同的固态物质或液态物质体积是不相同的 参看书 P14 表 下面我们再来计算标准状况下 1mol 不同气体的体积 已知 m H2 2 016g H2 0 0899g L 则 1mol H2标准状况时体积 V H2 L Lg g H Hm 4 22 0899 0 016 2 2 2 同 样 可计算出 1mol
4、 O2 V O2 22 4L 结果显示 标况下 1mol H2 O2体积大致相同 都约为 22 4L 不仅上述三种气体是这样 大量科学实验表明 其它气体亦是如此 也就 是说 在标准状况下 1mol 任何气体所占的体积都约为 22 4L 为什么对于固态物质或液 态物质来说 1mol 不同物质体积不同 而对于气体却大致相同呢 决定物质体积的因素 粒子数目 粒子大小 粒子间距离 上述讨论中 我们都取的是 1mol 物质 粒子数目是相同的 都约为 6 02 1023个 因此在粒子数目相同的情况下 V 主要取决于粒子大小和粒子间距离 当粒子间距离很小 时 体积主要决定于粒子大小 当粒子间距离较大时 体积
5、主要决定于粒子间距离 比较 固体 液体 气体的不同特征 就会发现固体或液体粒子间距离较小 而气体粒子间距离 较大 一般来说 气体分子直径约为 0 4nm 而分子间距离则约为 4nm 即分子间距离 约是分子直径的 10 倍 由此得出 在粒子数相同的条件下 固体或液体体积主要决定于 粒子大小 由于构成不同物质的粒子 原子 分子 离子 的大小不同 所以体积不同 而气体体积主要决定于粒子间距离 在一定温度和压强下 各种不同气体分子间平均距离 近似相等 因此 1mol 不同气体在同样条件下体积大致相同 打个比方 相同数目的乒乓 球与排球紧密堆集时所占体积主要决定于球本身大小 因球本身大小不同 故体积不同
6、 若球相距很远 球本身大小就显得微不足道了 可忽略不计 所占体积主要取决于距离大 小 距离相同时体积大致相同 2 气体摩尔体积概念 单位物质的量气体所占的体积叫做气体摩尔体积 换句话说 气体摩尔体积就是气 体体积与气体的物质的量之比 气体摩尔体积的符号 为 Vm 单 位 L mol 或 m 3 mol 表达式 Vm n V 特例 在标准状况 0 101KPa 下 气体摩尔体积约为 22 4L mol 它是气体 摩尔体积的特例 即在标准状况下 1mol 任何气体 所占的体积都约 是 22 4L 在 250C 和 101 kPa 的条件下 气体摩尔体积为 24 8L mol 理解此特例需注意上面
7、3 个要点 即必须同时满足 气体 1mol 标准状况 三个条件 才能使用 22 4L 这个体积 另外 此特例在今后计算中很有用处 且为考查的重点 应牢 固掌握 影响气体体积的因素 前面提到 标准状况下 1mol 任何气体的体积约为 22 4L 为什么一定要强调 标况 这个条件呢 气体的体积与温度 压强等外界条件的关系非常密切 一定质量的气体当温 度升高时 气体分子间距离增大 体积增大 相反 温度降低 分子间距离减小 体积减 小 气体很容易被压缩 这是因为当压强增大时 分子间距离减小 体积减小 反之 减 压时 体积增大 正因为温度 T 压强 P 影响气体分子的平均距离 从而影响体 积 所以比较一
8、定量气体的体积必须在相同的 T P 下进行才有意义 思考 气体摩尔体积约为 22 4L mol 该气体一定处于标准状况吗 答 不一定 V 受 T P 影响 1mol 某气体 若同时升温和加压时 可使气体体积达 到 22 4L mol 但不是标准状况 因此 标况下气体摩尔体积约为 22 4L mol 反过来则 不一定正确 3 气体摩尔体积的计算 结合上周内容我们总结一下物质的量 n 物质质量 m 粒子数 N 之间的关系 借助于 Vm就可以计算一定 m n N 的气体在标况下的 v 或已知 v 求 m n N 4 摩尔质量 或相对分子质量 的计算 1 已知标况下密度 求相对分子质量 以 g mol
9、 为单位气体 相对分子质量在数值上等于气体的摩尔质量 若已知气体在标 准状况下的密度 则 Mr 在数值上等于 M 22 4L mol 2 已知混和气体中各组分的物质的量分数 或体积分数 求混和气体的平均相 对分子质量 例 等物质的量的 CO H2的混和气 求 Mr 解 平均相对分子质量在数值上等于平均摩尔质量 按照摩尔质量的定义 设 CO H2的物质的量均为 1mol M molg mol molgmolmolgmol n m 15 2 21 281 总 总 由此例推广可得到求 M 的一般公式 设有 A B C 诸种气体 M LL LL 总 总 BnAn BnBMAnAM n m M A n
10、A M B n B 混合气体中 某气体体积分数 物质的量分数 即 V n 由此推论一 M A V A M B V B 例 空气的成分 N2约占总体积的 79 O2约占 21 求空气的平均相对分子质量 解 由上面计算平均摩尔质量的方法可得 M 空气 M N2 V N2 M O2 V O2 28g mol 79 32g mol 21 28 8g mol 答 空气的平均相对分子质量为 28 8 三 物质的量在化学实验中的应用 1 引入 物质的量浓度 的重要性和必要性 复习 在初中我们学过一种表示溶液组成的方法 溶质的质量分数 它是以溶 质的质量和溶液的质量之比来表示溶液中溶质与溶液的质量关系的 即
11、溶液质量 溶质质量 100 从这种表示溶液组成的方法中 可以了解和计算一定质量的溶液中所含溶质的质 量 但是在科学实验和工农业生产中 人们在使用溶液时 一般是量取溶液的体积 而较 少去称量其质量 同时 物质在发生化学反应时 反应物和生成物的物质的量之间也存在 着一定的关系 而且化学反应中各物质之间的物质的量的关系要比它们之间的质量关系简 单得多 因此 知道一定体积的溶液中含有溶质的物质的量 对于生产和科学实验都是非 常重要的 同时对于有溶液参加的化学反应中各物质之间的量的计算也是非常便利的 可 见引入物质的量浓度这一表示溶液组成的物理量是十分必要的 2 物质的量浓度 1 定义 以单位体积溶液里
12、所含溶质 B 的物质的量来表示的溶液组成的物理量 叫做溶质 B 的物质的量浓度 B 表示各种溶质 物质的量浓度也简称浓度 符号 CB 常用单位 mol L 或 mol m3 即 物质的量浓度 c V n 溶液的体积 溶质的物质的量 2 数学表达式 CB V nB 按照物质的量浓度的定义 如果在 1L 溶液中含有 1mol 溶质 这种溶液中溶质的物质 的量浓度就是 1mol L 例如 1L 溶液中含有 20g NaOH 则该溶液中 NaOH 的物质的量浓度就是 0 5mol L 注意 掌握物质的量浓度这一概念时 必须清楚公式中分子 分母的含义 分子是溶 质的物质的量 单位 mol 分母是溶液的体
13、积 单位一般为 L 3 一定物质的量浓度溶液的配制 配制一定物质的量浓度的溶液包括两种情况 1 由固体溶质配成一定浓度的溶液 2 由浓溶液配制所需的稀溶液 下面以第一种情况为例 具体说明配制步骤及操作 例如 配制 0 1mol L NaOH 溶液 250mL 1 仪器 托盘天平 附砝码 药匙 烧杯 100mL 容量瓶 250mL 玻璃 棒 胶头滴管 洗瓶 试剂 NaCl 蒸馏水 2 步骤 计算 计算所需 NaCl 的质量 n NaCl c NaCl V NaCl aq aq 表示水溶液 0 1mol L 0 25L 0 025mol m NaCl M NaCl n NaCl 58 5mol L
14、 0 025mol 1 5g 检漏 检查容量瓶是否漏水 称量 用托盘天平称量 NaCl 固体 1 5g 注意操作 托盘天平只能精确到 0 1g 溶解 将 NaCl 固体放入烧杯中 用适量的蒸馏水溶解后 冷却到室温 溶解过程中可用 玻璃棒搅拌以加速溶解 转移 将烧杯中的溶液用玻璃棒小心地注入到 250mL 的容量瓶中 注意 不要让溶液洒在 容量瓶外 也不要让溶液在刻度线上面沿瓶壁流入 洗涤 转移 振荡 用蒸馏水洗涤烧杯内壁 2 3 次 并将每次洗涤后的溶液全都注入到容量瓶中 轻轻振 荡容量瓶 使溶液充分混合 震荡 定容 缓缓地将蒸馏水沿玻璃棒注入到容量瓶 直到容量瓶中的液面接近容量瓶刻度 1 2
15、cm 时 改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液的凹液面正好与刻度相切 摇匀 将容量瓶用瓶塞盖好 反复上下颠倒 摇匀 贮存 容量瓶是配制一定体积浓度准确的溶液的 不能作为盛放溶液的容器使用 配好的溶 液应置于试剂瓶内 贴好标签 以上就是由固体溶质配制一定浓度溶液的方法 若由浓溶液配稀溶液 应预先计算出 所需浓溶液的体积用滴定管量取 概括起来 步骤为 计算 称量 量取 溶解 转移 洗涤 定容 摇匀 贮存 注意事项 1 容量瓶的选择 所配溶液体积应与容量瓶规格相符 如上面例子配 250mL 0 1mol L NaCl 溶液 应 选 250mL 容量瓶 因此所选仪器中容量瓶必须注明规格 同时 因容量瓶规格有限
16、 所 以不能配制任意体积的一定物质的量浓度的溶液 2 烧杯的选择 步骤中已经讲到 烧杯需洗涤 2 3 次 洗涤液也转移进容量瓶中 这就要求烧杯与 容量瓶规格应相匹配 不能太大 一般为容量瓶规格的 1 2 3 溶解后恢复至室温 再转移 容量瓶的容积是在 20 时标定的 而绝大多数物质溶解时都有吸热或放热过程发生 引起温度升降从而影响溶液体积 使所配溶液浓度不准 思考题 1 为什么要用蒸馏水洗涤烧杯内壁 2 3 次 并将洗涤液也全部转移到容量瓶中 2 如果配制 NaOH 溶液 需注意哪些问题 答 1 一次转移之后 烧杯中还会残留一些溶质 洗涤 2 3 次 并将洗涤液全部转 移到容量瓶中 可避免损失溶质 保证溶质全部进入容量瓶 使所配溶液浓度准确 否 则 会使所配溶液浓度偏低 2 在称量 溶解两步需特别引起注意 因 NaOH 具有强腐蚀性且极易潮解 应放在烧杯中称量 NaOH 在空气中易变质 最好称量时盖上玻璃片 且动作迅速 NaOH 溶解时放出大量热 溶液温度升高 需冷却至室温再转移 总结 配制一定物质的量浓度的溶液的方法和技能是高中化学实验基本操作的重点内 容之一 应掌握方法 熟悉操作
