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物质的量

课题:物质的量

主备人:宋秋菊审核人:彭仕国

第一部分基础知识识记篇:

一.物质的量及其应用

(一)物质的量

(1)定义:科学上用来研究一定数目微粒集体的一个物理量。符号:n. 单位:摩尔(mol)。

C中所含的碳原子数为基准,即阿伏加德罗常数。

(2)基准:以0.012kg 12

6

(二)阿伏加德罗常数

(1)符号:N A。单位:mol-1. (2)6.02×1023 mol-1是阿伏加德罗常数的近似值

注意:(1)用物质的量来表示微粒时,要用化学式注明微粒的名称;

(2)物质的量只适用于微观粒子。

(三)物质的量(n)、粒子数(N)和阿伏加德罗常数(N A)的关系

粒子数比等于物质的量比n=N/N A

(四)摩尔质量

(1)定义:单位物质的量的物质所具有的质量。符号:M;单位:g·mol-1(常用)

(2)计算公式:n=m/M

(五)阿伏加德罗定律和气体摩尔体积

(1)决定物质体积的主要内因:物质微粒本身大小、微粒的间距和微粒的数目。

(2)决定气体体积的主要内因:气体分子数和气体分子间距。

(3)在同温同压下,任何气体分子的间距都相等。

(4)阿伏加德罗定律:同温同压下相同体积的任何气体都含有相同数目的分子

阿伏加德罗定律的推论:

a 同温同压,气体的体积比等于物质的量比等于分子数比;

b 同温同压,气体的密度比等于其摩尔质量比;

c 同温同体积,气体的压强比等于等于物质的量比。 (5)气体摩尔体积:

①定义:一定温度和压强下,单位物质的量的任何气体所占的体积。符号:Vm,单位:L/mol. ②标况下,1mol 任何气体的体积都约为22.4L 。即标况下,Vm=22.4 L/mol 。 ③计算公式:标况下,n=V/(22.4 L/mol) ④气体摩尔质量的几种计算方法: A. M=m/n ;

B. 标况下,M=22.4×ρ (ρ是气体的密度,单位是g/L)

C. 相对密度D=M 1/M 2 (M 1是未知气体的摩尔质量,M 2是已知气体的摩尔质量) (六)物质的量浓度

一、定义:单位体积溶液中所含溶质的物质的量来表示的浓度 符号:C B 单位:mol/L 计算公式:C=n/v 二、常见的几种计算类型:

【1】溶质的质量分数、物质的量浓度 (一).溶质质量分数(a%)

1.溶质质量分数=%100//?g

g 溶液的质量溶质的质量

2.物质的量浓度(c )与溶质质量分数(w )之间的换算:

c =n V =m /M V =m (aq )w MV =1 000ρw M w =cM 1 000ρ(ρ单位为g/cm 3) (二).物质的量浓度(c )与溶解度(S )的换算 c =n V =S /M 100+S 1 000ρ= 1 000ρS M (100+S )

(ρ单位为g/cm 3) (三).饱和溶液中溶解度与溶质质量分数的换算

w =S 100+S

×100%

(四).气体溶质溶于水中制得的溶液物质的量浓度的计算

在标准状况下,1 L 水中溶解某气体V L ,所得溶液密度为ρ(ρ单位为g/cm 3),则

c =n V =V /22.41 000×1+V 22.4×M

1 000ρ

= 1 000ρV 22 400+MV

w =m (溶质)

m (溶液)

×100%=V

22.4×M 1 000×1+V 22.4×M

×100%

(五).两溶液混合的计算

(1)混合后溶液体积不变时 c 1V 1+c 2V 2=c 混(V 1+V 2)

(2)混合后溶液体积改变时 c 1V 1+c 2V 2=c 混V 混(V 混=m 混

ρ混

)

注意:不同浓度溶液混合,V 总≠V 前1+V 前2。只有稀溶液且忽略体积的变化时,混合后的体积等于混合前的体积之和。

【2】 一定溶质质量分数、物质的量浓度溶液的配制 1.配制一定体积的溶液需要用到的仪器

托盘天平、玻璃棒、量筒、烧杯、容量瓶、胶头滴管等仪器。

2.溶液的配制步骤

用固体配制一定物质的量浓度的溶液的过程如图:

注意事项:

(1)据所配溶液的体积选取合适规格的容量瓶。如配950mL 某浓度溶液应选用1000mL 的容量瓶。

(2)容量瓶在使用前要检查是否漏水,方法是加水→倒立→观察→正立,瓶塞旋转180°→倒立→观察。

(3)容量瓶上标有温度(20 ℃)、容量和标线(刻度线)。 2.方法步骤

(1)计算:求配制一定浓度的溶液所需溶质的质量或体积(固体算质量,液体算体积)。 (2)称量:用托盘天平称取所需固体溶质,用滴定管或量筒量取所需液体浓溶质。 (3)溶解稀释:在烧杯中溶解或稀释溶质。

(4)静置冷却:溶液冷却至室温,防止出现误差。

(5)转移:将溶液沿玻璃棒小心地转入容量瓶中。

(6)洗涤:用蒸馏水洗涤烧杯及玻璃棒2~3次,洗涤液转入容量瓶中。

(7)定容:向容量瓶中加入水至离刻度线1~2 cm处改用胶头滴管加蒸馏水至刻度线。

(8)摇匀

3.注意事项

(1)计算时要注意所用溶质是否带有结晶水,否则会出现误差。如配制100 mL 1 mol·L-1 CuSO4(aq),应该称取16 g CuSO4或25 g胆矾。

(2)由于需要反复颠倒容量瓶、摇匀,故容量瓶在使用前一定要检查是否漏水。

(3)在选用仪器时,一定要选用合适的容量瓶,其容积要等于或大于所配溶液体积,如配制90 mL溶液应选100 mL 容量瓶。

(4)配制溶液时切不可直接将液态溶质转入容量瓶中,更不可在容量瓶中进行溶解药品。

(5)定容量,当容量瓶中液面接近刻度线下1~2 cm处,改用胶头滴管逐滴加蒸馏水至刻度线,切不可超过刻度线,一旦超过,则配制失败,只能重新配制。

(6)容量瓶不能用于贮存溶液,尤其是碱性溶液,配制完溶液后,应将溶液转移到洁净干燥的细口瓶中。

4.误差分析

判断的依据:由c B=n B/V可分析实验误差,若n B偏小,V值准确,则c B偏小;若n B准确,V值偏小,则c B偏大.

能引起误差的一些操作

因变量

c/(mol·L-1) m V

称量前小烧杯内有水--不变称量时间过长减小-偏低

用滤纸称量NaOH 减小-偏低向容量瓶注入溶液时少量流出减小-偏低未洗涤烧杯和玻璃棒减小-偏低未冷却至室温就注入溶液并定容-减小偏高定容时,水多用滴管吸出减小-偏低

定容摇匀时液面下降再加水-增大偏低定容后经振荡、摇匀、静置液面下降--不变定容时俯视刻度线-减小偏高

定容时仰视刻度线-增大偏低①分析误差时,要根据实验操作,先弄清是“m”还是“V”引起的误差,再具

体分析。

②容量瓶、滴定管、量筒的读数口诀: 凹液面最低处,眼睛在一侧,刻度在中间。

三点成一水平线(见右图);“俯视”“仰视”误差依仪器而定。

第二部分经典题型引领篇:

例3.在一定温度下,某饱和氢氧化钠溶液体积为VmL ,溶液密度为d g/cm 3,质量分数(质量百分比浓度)为ω%,物质的量浓度为c mol?L -1,溶液中含氢氧化钠质量为m g 。 (1)用ω来表示该温度下氢氧化钠的溶解度(S )为 ; (2)用m 、V 表示溶液中溶质的物质的量浓度c 为 ; (3)用ω、d 表示溶液中溶质的物质的量c 为 ; (4)用c 、d 表示溶液中溶质的质量分数为 。

[答案] (1) S =100w

100-w

g

(2) c =1 000 mL/L×1V mL ×m g 40 g/mol =25m

V

mol/L

(3) c =1 000 mL/L×d g/cm 3×w %

40 g/mol =0.25dw mol/L

(4) w %=40 g/mol×c mol/L 1 000 mL/L×d g/cm 3×100%=4c

d

% 例4:(·江西9校联考)物质X 2SO 4的饱和溶液的密度为ρg·mL -1 ,c(x +)= n mol·L -1 ,溶质质量分数为α%, 溶质的式量为M ,溶解度为S ,下列表达式正确的是( A )

2000%n 2000 nM

A.M=

B.%=

C.n=

D.S=

n 2000M 2000nM

ραρααρρ- 例5:在标况下,1体积水中溶解500体积的HCl,所得溶液的密度为1.22g/ml,求该溶液的物质的量浓度.

解: 溶质的物质的量=500 L/22.4 L/mol=22.32mol, 溶液的质量=1000 g+22.32 mol×

36.5 g/mol=1841.73g, 溶液的体积=1841.73 g/1.22 g/ml=1487.49ml=0.148749 L, 溶液的物质的量浓度=22.32 mol/0.148749 L=15 mol/L. 答:该溶液的物质的量浓度为 15 mol/L.

例6:(高考四川卷)标准状况下V L 氨气溶解在1 L 水中(水的密度近似为1 g/mL),所得溶液的密度为ρ g/mL ,质量分数为w ,物质的量浓度为c mol/L ,则下列关系中不正确的是( A )

A .ρ =(17V +22 400)/(22.4+22.4V )

B .W =17c /(1 000ρ)

C .W =17V /(17V +22 400)

D .C =1 000Vρ/(17V +22 400)

解析:B 项,由物质的量浓度与质量分数之间的关系c =1 000ρw

17

变形可得;C 项,

w =

溶质质量溶液质量=V 22.4

×17V 22.4

×17+1 000×1=17V

17V +22 400

;D 项,

由c =1 000ρw 17= 1 000ρ×17V 17× 17V +22 400 = 1 000Vρ17V +22 400

;至于A 项,变形后为

ρ=V 22.4×17+1 000×11+V ,可以看出该项错误的原因在于认为氨水的体积为氨气和水的体积

的简单加和。

例7.已知硫酸、氨水的密度与所加水量的关系如图所示,现有硫酸与氨水各一份,请根据表中信息,回答下列问题: 溶质的物质的量浓度(mol/L) 溶液的密度(g/cm 3) 硫酸 C 1 ρ1 氨水 C 2

ρ2

(1)表中硫酸的质量分数为________(不写单位,用含c 1、ρ1的代数式表示).

(2)物质的量浓度为c 1 mol/L 的硫酸与水等体积混合(混合后溶液体积变化忽略不计),所得溶液的物质的量浓度为________ mol/L.

(3)物质的量浓度为c 2 mol/L 的氨水与1

5

c 2 mol/L 的氨水等质量混合,所得溶液的密度______(填

“大于”、“小于”或“等于”,下同)ρ2 g/cm 3,所得溶液的物质的量浓度______3

5c 2 mol/L(设混合后

溶液的体积变化忽略不计).

[解析] (1)设硫酸的体积为1 L ,则w (H 2SO 4)=1×c 1×981×103

×ρ1×100%=9.8c 1

ρ1

% (2)硫酸与水等体积混合(忽略溶液体积的变化),溶液的体积变为原来的2倍,则浓度为c 1

2

mol/L.

(3)根据图象可知,氨水的浓度越大,密度越小,则c 2 mol/L 氨水的密度小于1

5

c 2 mol/L 氨水的

密度,等质量时,1

5

c 2 mol/L 氨水的体积小于c 2 mol/L 氨水的体积.两者混合后,所得溶液的

密度一定比ρ2大,所得溶液的物质的量浓度趋近于体积大者,故大于3

5c 2 mol/L.

例8:把质量分数分别为3a %的H 2SO 4溶液和a %的H 2SO 4溶液等体积混合,如果混合溶液的密度为d g·mL -

1,则混合溶液的物质的量浓度是( )

A .等于20da 98

mol·L -1 B .大于20da 98 mol·L -1 C .小于20da 98

mol·L -

1 D .无法计算

[解析] 选B ,质量分数为3a%的H 2SO 4溶液和a%的H 2SO 4溶液等体积混合后所得H 2SO 4

溶液的质量分数大于2a%,根据物质的量浓度与溶液密度、溶质质量分数之间的换算关系:c

=1 000ρw

M,求得混合液中H2SO4的物质的量浓度大于

20da

98mol·L

-1。

例10:实验室要用4 mol·L-1的浓硫酸配制500 mL 0.2 mol·L-1的稀H2SO4溶液。

(1).实验中所需用到的主要玻璃仪器有:量筒、烧杯、玻璃棒、、等。(2).需用浓度为4mol/L的浓硫酸的体积为多少mL?

(3).取20 mL该稀溶液,然后加入足量的锌粒,求生成的气体体积(标况下)。

【答案】(1)500ml 容量瓶滴管(2)0.025L (3)0.896L

例11(13分)实验室用Na2CO3·10H2O晶体配制240mL 0.1mol/L Na2CO3溶液,回答下列问题:

(1)用托盘天平称取Na2CO3·10H2O的质量为g。

(2)操作中所需仪器除托盘天平、烧杯、玻璃棒外,还需要(填仪器名称)。(3)配制时,正确的操作顺序是(用字母表示,每个字母只能用一次);

A.用蒸馏水洗涤烧杯及玻璃棒2-3次,洗涤液均注入容量瓶,振荡

B.用托盘天平称量所需的Na2CO3·10H2O晶体,放入烧杯中,再加入少量水,用玻璃棒慢慢搅动,使其完全溶解

C.将已冷却的Na2CO3溶液沿玻璃棒注入容量瓶中

D.将容量瓶盖紧,振荡摇匀

E.改用胶头滴管加水,使溶液凹液面的最低点恰好与刻度线相切

F.继续往容量瓶内小心加水,直到液面接近刻度线1-2cm处

(4)溶液注入容量瓶前需恢复到室温,这是因为;

(5)若出现如下情况,对所配溶液的浓度将有何影响(填“偏高”、“偏低”或“无影响”):

①没有进行A操作;

②称量时,Na2CO3·10H2O已失去部分结晶水;

③若定容时俯视刻度线;

④定容摇匀时,发现液面下降,又加水至刻度线;

⑤容量瓶用蒸馏水洗净后没有干燥。

【答案】(1)7.2 (2)250mL容量瓶胶头滴管

(3)B、C、A、F、E、D

(4)容量瓶只能在室温下使用。温度改变可使溶液体积和容量瓶容积发生变化,

至所配溶液浓度不准。(5)①偏低②偏高③偏高④偏低⑤无影响。例12某同学帮助水质检测站配制500 mL 0.5 mol/LNaOH溶液以备使用。其操作步骤如乙图所示,则甲图操作应在乙图中的之间。

A.①与②B.②与③C.③与④D.④与⑤

【答案】D

【解析】NaOH溶液的配制步骤依次为溶解、冷却、移液、洗涤、加水并定容,摇匀,而甲操作很明显为向容量瓶中加水,应该牌④与⑤之间

用18mol/L 浓硫酸配制100 ml 3.0mol/L 稀硫酸的实验步骤如下:

①计算所用浓硫酸的体积②量取一定体积的浓硫酸③溶解

④转移、洗涤⑤定容、摇匀

回答下列问题:

(1)所需浓硫酸的体积是mL ,量取浓硫酸所用的量筒的规格是。(从下列中选用 A. 10mL B. 25mL C. 50mL D. 100ml)

(2)第③步实验的操作是

。(3)第⑤步实验的操作是

。(4)下列情况对所配制的稀硫酸浓度有何影响?(用偏大、偏小、无影响填写)

A. 所用的浓硫酸长时间放置在密封不好的容器中

B. 容量瓶用蒸馏水洗涤后残留有少量的水

C. 所用过的烧杯、玻璃棒未洗涤

D. 定容时俯视溶液的液凹面

【答案】(1)16.7 (3分) B (1分)

(2)先向烧杯加入30ml 蒸馏水,然后将浓硫酸沿烧杯内壁缓慢倒入烧杯中,并用玻璃棒搅拌。(3分)

(3)继续向容量瓶注入蒸馏水至离刻度线1-2cm处,改出胶头滴管向容量瓶滴加至液凹面与刻度线相切为止。塞紧瓶塞,倒转摇匀。(3分)

(4)A. 偏小 B. 无影响 C. 偏小 D. 偏大(各1分,共4分)

第三部分经典积累巩固篇:

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