2019-2020年高中化學 第一章第二節(jié) 化學計量在實驗中的應用教案（2）.doc

2019-2020年高中化學 第一章第二節(jié) 化學計量在實驗中的應用教案（2）一、知識概要（一）有關溶解度的計算在一定溫度下的飽和溶液中，溶質、溶劑、溶液間有一定量的關系。由此可進行以下計算：（1）根據(jù)飽和溶液溶質、溶劑的量推算溶解度；（2）根據(jù)溶解度求算飽和溶液所含的溶劑和溶質量；（3）根據(jù)溶解度求算飽和溶液在蒸發(fā)掉一定量溶劑后析出的結晶量；（4）由于物質在不同溫度下溶解度不同，可以根據(jù)不同溫度下的溶解度求算出一定量飽和溶液由于溫度改變（或同時有溶劑量改變），析出結晶的量。（5）飽和溶液中溶解度與溶質的質量分數(shù)的換算。一定溫度下，某飽和溶液溶質的溶解度：解題時要熟練運用下列比列關系：飽和溶液中（二）有關質量分數(shù)、物質的量濃度的計算有關質量分數(shù)的計算比較簡單，但注意兩點：一是含結晶水化合物的濃度均按無水物含量計算；二是有些溶質溶解后與水發(fā)生了反應，其不能直接按原物質的量表示，如SO3、Na2O2溶于水，溶液濃度按H2SO4、NaOH含量計算。與物質的量濃度有關的計算有：（1）配制一定物質的量濃度所需溶質、溶劑量或濃溶液稀釋用量的計算；（2）根據(jù)所溶溶質的量求算物質的量濃度、離子物質的量濃度；（3）物質的量濃度與質量分數(shù)的換算。二、例題分析例1 已知某飽和氯化鈉溶液體積為VmL溶液密度為dg/cm3，質量分數(shù)為w，物質的量濃度為Cmol/L，溶液中含NaCl的質量為mg。（1）用w表示在該溫度下NaCl的溶解度是_ _。（2）用m、V表示溶液的物質的量濃度是_ _。（3）用w、d表示溶液的物質的量濃度是_ _。（4）用c、d表示溶液的質量分數(shù)是_ _。解析：本題沒有給出具體數(shù)值，只給出抽象符號。解題關鍵是：一要準確把握飽和溶液溶解度、質量分數(shù)的本質區(qū)別和相互聯(lián)系，二要理解密度是質量分數(shù)與物質的量濃度相互換算的橋梁。（1）要求把飽和溶液的質量分數(shù)換算為溶解度：（2）要求用VmL溶液中的溶質質量m來表示物質的量濃度：（3）要求把質量分數(shù)（W）換算為物質的量濃度：（4）要求把物質的量濃度換算為質量分數(shù)，實質是（3）小題的逆運算：例2 用Na2SO3和硫粉在水溶液中加熱反應，可制得Na2S2O3。10和70時，Na2S2O3在100g水中的溶解度分別為60.0g和212g。常溫下，從溶液中析出的晶體是Na2S2O35H2O。Na2S2O3在酸性溶液中立即完全分解：Na2S2O3+2HCl=S+SO2+H2O+2NaCl。現(xiàn)取15.1gNa2SO3，溶于80.0mL水，另取5.00g硫粉，用少許乙醇潤濕后（以便硫能被水浸潤），加到上述溶液中。用小火加熱至微沸，反應約1h后過濾。濾液在100經蒸發(fā)、濃縮、冷卻至10后析出Na2S2O35H2O晶體。（1）若加入的硫粉不用乙醇潤濕，對反應的影響是_。（填寫選項字母）A會降低反應速率B需要提高反應溫度C將增大反應體系的pHD會減少產量（2）反應1h后過濾，其目的是_。（3）濾液中除Na2S2O3和可能未反應完全的Na2SO3外，最可能存在的無機雜質是_。它是由_產生的。如果濾液中該雜質的含量不很低，其檢測的方法是：_。（4）設Na2SO3跟硫粉完全反應，當將濾液蒸發(fā)濃縮后，冷卻至70，溶液的體積約30mL，該溶液是否達到飽和？試通過計算說明（70時，Na2S2O3飽和溶液的密度為1.17g/cm3）。（5）若要計算在100下將溶液蒸發(fā)至體積為30.0mL，再冷卻至10時所能得到的Na2S2O35H2O的質量，你認為_。（填寫一個選項的字母）A前面提供的數(shù)據(jù)已經足夠B還需要提供100時溶液的密度（1.14g/cm3）C還需要提供結晶后剩余溶液的體積（10.0mL）（6）根據(jù)第（5）小題你的選擇（如選A則直接計算，如選B或C則可選用其數(shù)據(jù)），計算從10，30.0mL溶液中結晶而出的Na2S2O35H2O的質量。解析：（1）硫不溶于水，微溶于酒精。題給信息“用乙醇潤濕后的硫能被水浸潤”，若不用乙醇潤濕硫粉，則硫必然與水溶液中的Na2SO3“接觸不良”而降低反應速率，并會減少產量，答案應選A、D。（2）Na2SO3+S=Na2S2O3 n(S)=5/32=0.16(mol)，n(Na2SO3)=15.1/126=0.12(mol)硫粉過量。反應1h后過濾，其目的是除去過量的硫粉。（3）由于Na2SO3不穩(wěn)定，在敞開容器中于100溶液中保持沸騰下反應長達1h，很容易被空氣氧化成Na2SO4都不溶于水，但BaSO3溶于酸而BaSO4不溶于酸，加稀HCl即可檢測出。但本反應中生成的S2O32在酸性條件下會分解析出S，干擾SO42的檢測，所以檢臉SO42的方法應該是：取少許溶液，加稀鹽酸致酸性后，過濾除去S，再加BaCl2溶液。（4）（解法一） 計算生成的Na2S2O3在70時飽和溶液應有的體積，將它跟題設30mL相比較。若反應得到的Na2S2O3在70時配成飽和溶液，其體積為x，則因23.8mL30mL所以蒸發(fā)后的溶液尚未達到飽和。（解法二）計算70時30mL飽和溶液中應含Na2S2O3的質量，將它跟反應得到的Na2S2O3的質量相比較。若該溶液是飽和溶液，其所含Na2S2O3的質量為x，則18.9g24g，溶液尚未達到飽和。（5）前題中已知生成的Na2S2O3的質量為18.9g，如果要求得10時30mL溶液所析出的Na2S2O35H2O的質量，還應該知道溶液中水的質量，而溶液中水的質量=溶液質量Na2S2O3的質量，溶液的質量=溶液的體積（30mL）溶液的密度。因此，還需要知道100時溶液的密度，應選B項。（6）設反應得到的Na2S2O35H2O的質量為x，則x中Na2S2O3溶液中水的質量=301.14-18.9=15.3(g)根據(jù)10時的溶解度，析出晶體后的溶液一定是飽和溶液，則有解得：x=23.2（g）三、練習與檢測1t時，Na2CO3的溶解度為Ag，現(xiàn)有飽和Na2CO3溶液（100+A）g，其溶質的質量分數(shù)為a，向溶液中投入無水Na2CO3固體Ag，靜置后析出少量晶體（Na2CO310H2O），加水使晶體全部溶解，所得溶液仍為飽和溶液，加入的水是 ( ) A100g B(100+A)g2有X、Y、Z三種鹽，已知：（1）25時，X飽和溶液其溶質質量分數(shù)為15；（2）25時，在100g質量分數(shù)為10的Y溶液中加入5gY（無水鹽）后，恰好達到飽和；（3）25時，將一定量Z溶液蒸發(fā)掉5.75g水再恢復到25，或保持在25向其中加入6.3gZ的結晶水合物（Z9H2O，摩爾質量=240），都恰好形成飽和溶液。則25時，X、Y、Z的溶解度（指無水鹽）大小順序正確的是 AXYZ BZYX CYZX DZXY3取50mL2mol/L的硫酸溶液，跟6.5g金屬鋅充分反應，加熱蒸發(fā)16.2g水，并冷卻至10時，可析出ZnSO47H2O多少克（10時ZnSO4溶解度為32g，硫酸密度1.12g/cm3）？4A、B兩種化合物的溶解度曲線如下圖所示，現(xiàn)要用結晶法從A、B混合物中提取A（不考慮A、B共存時，對各自溶解度的影響）（1）取50g混合物，將它溶于100g熱水，然后冷卻至20。若要使A析出而B不析出，則混合物中B的質量分數(shù)（B）最高不能超過多少？（寫出推理及計算過程）（2）取Wg混合物，將它溶于100g熱水，然后冷卻至10。若仍要使A析出而B不析出，請寫出在下列兩種情況下，混合物中A的質量分數(shù)（A）應滿足什么關系式？（以W、a、b表示，只需將答案填寫在下列橫線的空白處。）當wa+b時_當wa+b時_5常溫下A和B兩種氣體組成混合物氣體（A的相對分子質量大于B的相對分子質量），經分析，混合氣體中只含有氮和氫兩種元素；而且，不論A和B以何種比例混合，氮和氫的質量比總大于14/3。由此可確定A為_，B為_。其理由是_。若上述混合氣體中氮和氫的質量比為71，則在混合氣體中A和B的物質的量之比為_；A在混合氣體中的體積分數(shù)為_。參考答案1A；2D；315.5g；4（1）在20時，若要B不析出，該溶液中B的質量不能超過20g，由于A、B質量共50g，所以這時A的質量超過30g，大于它的溶解度，A析出，符合題意。即50gB20g，B40。2）當Wa+b時，Aa/w；當Wa+b時，AW-b/W；5NH3 N2 純NH3氣體中氮和氫的質量比為14/3，在純NH3中混入任何比例的N2都將使氮和氫的質量比大于14/3 41 80。物質的量濃度的計算例析有關物質的量濃度的計算是近年的高考熱點之一，此類題著重考查對基本概念的理解程度和抽象思維能力。因此，在解答這類題時，要有扎實的基礎知識，能靈活運用有關化學知識全面分析問題。下面就有關物質的量濃度的計算例析如下：一、求溶液中某離子的物質的量濃度例1（1990年高考題）若20g密度為dg/cm3的硝酸鈣溶液中含C2.5dmol/L D1.25dmol/L根據(jù)定義可得：=2.5d(mol/L)故答案為C二、求氣體溶于水后的溶液物質的量濃度例2（1991年高考題）在標準狀況下，將VLA氣體（摩爾質量為Mg/mol）溶于0.1kg水中，所得溶液密度為dg/mL，則此溶液的物質的量濃度為 AVd/（MV+2240）mol/LB1000Vd/（MV2240）mol/LC1000VdM/（MV+2240）mol/LDMV/22.4（V+0.1）dmol/L解析：題中所得溶液的溶質就是氣體A，溶液的體積：則根據(jù)定義可得：答案為B三、結合化學方程式求解例3（1996年高考題）用10mL0.1mol/L的BaCl2 溶液恰好使相同沉淀，則三種硫酸鹽溶液的物質的量濃度之比是( )A322 B123 C133 D311解析：根據(jù)題意，由于與同量BaCl2反應的另三種溶液體積相同，所以三種硫酸鹽溶液的物質的量濃度之比，實質等于參加反應的三種鹽的物質的量之比，把各反應方程式為BaCl2的系數(shù)化為1，即BaCl2ZnSO4BaSO4ZnCl2BaCl2K2SO4BaSO42KCl四、已知溶液的質量分數(shù)求物質的量濃度例4（1992年高考題）某溫度下22NaNO3 溶液150mL，加入100g水稀釋后溶液的質量分數(shù)變?yōu)?4，求原溶液的物質的量濃度。解析：令原溶液的質量為xg，則根據(jù)溶液稀釋前后溶質質量不變得：22x14（100x）解得x=175g直接運用有關定義得五、溶解度、質量分數(shù)與物質的量濃度之間的換算例5 （1993年高考題）相對分子質量為M的某物質在室溫下的溶解度為sg/100g水，此時飽和溶液的密度為dg/mL，則該飽和溶液的物質的量濃度是 六、求稀釋后溶液的物質的量濃度例6（1989年上海高考題）VmLAl2（SO4）3溶液中含Al3+ag，再根據(jù)稀釋前后溶質的物質的量保持不變求得：故答案為C使用物質的量濃度公式請注意以下幾點：（1）欲取一定物質的量的溶質，或者稱取它的質量，或量取它的體積。因此，應該熟練掌握物質的量（mol）與物質質量（g）、物質體積（V）之間的換算。主要包括：（2）物質的量濃度跟溶液中溶質的質量分數(shù)相比，它的突出優(yōu)點是便于知道或比較溶液中溶質的粒子數(shù)。根據(jù)nB =cBV可知：相同物質的量、相同體積的任何溶液中，所含溶質的物質的量或基本單元（粒子）數(shù)相同。兩種不同的溶液，只要物質的量濃度和溶液體積乘積相等，所含溶質的物質的量或基本單元（粒子）數(shù)也相同。兩種不同的溶液，若物質的量濃度和溶液體積的乘積不相等，則所含溶質的物質的量或基本單元（粒子）數(shù)跟物質的量濃度和溶液體積之積成正比。例如，在相同體積0.1mol/LC2H5OH溶液和0.1mol/L葡萄糖（C6H12O6）溶液中，C2H5OH和C6H12O6物質的量相同，所含C2H5OH和C6H12O6分子數(shù)也相同；1L、0.4 mol/LC2H5OH溶液和2L、0.2mol/LC6H12O6溶液中，CBV之積相同，C2H5OH、C6H12O6物質的量及C2H5OH、C6H12O6分子數(shù)也相同；同體積1mol/LC2H5OH溶液和0.1mol/LC6H12O6溶液中，cBV之積相差10倍，C2H5OH和C6H12O6物質的量之比或分子個數(shù)之比均為101。配制物質的量濃度溶液的實驗誤差小結一、計算是否準確若計算的溶質質量（或體積）偏大，則所配制的溶液濃度也偏大；反之濃度偏小。例1 要配制100mL1mol/LCuSO4溶液，需稱取硫酸銅晶體16g。分析 把硫酸銅的質量誤認為就是硫酸銅晶體的質量（CuSO45H2O應為25g），導致計算值偏小，造成所配溶液濃度偏小。二、稱、量是否無誤在稱量或量取過程中，若其值偏大，則所配溶液的濃度也偏大；反之偏小。例2 要配制100mL1mol/L的NaOH溶液，需在白紙上稱4gNaOH固體，并且稱量速度較慢。分析 NaOH具有腐蝕性，不可放在白紙上而應放在燒杯或表面皿中進行稱量。若稱量速度較慢，會導致NaOH部分潮解甚至變質，而且還會有少量NaOH粘附在紙上，結果會造成所配溶液濃度偏低。例3 稱量時天平未調零。分析 若此時天平的重心偏向左端，會導致稱量值偏小，所配溶液的濃度也偏小；若重心偏向右端，則結果恰好相反。例4 稱量時托盤天平的砝碼已被污染。分析 因為砝碼被污染，質量會變大，致使稱量值變大，因而所配溶液的濃度會偏高。例5 用量筒取液體溶質，讀數(shù)時仰視或俯視。分析 讀數(shù)時若仰視，則觀察液面低于實際液面，因量筒的讀數(shù)由下往上，從小到大，從而會導致觀察體積小于真實體積，故所配溶液的濃度會偏高；讀數(shù)時若俯視，結果恰好相反。例6 使用量筒量取液體溶質后再洗滌量筒23次，并把洗滌液也轉入燒杯中，或用移液管（除標寫“吹”字外）移液時把尖嘴處的殘留液也吹入燒杯中。分析 因在制造量筒、移液管及滴定管時，已把儀器內壁或尖嘴處的殘留量扣除，故而上述操作均使溶質偏多、所配溶液的濃度偏高。三、溶質有無損失在溶液配制過程中，若溶質無損失，則所配溶液的濃度無偏差；若溶質有損失，則濃度變小。例7 A溶解（或稀釋）溶質攪拌時有少量液體濺出；B只洗滌燒杯未洗滌玻璃棒；C未把洗滌液轉入容量瓶；D轉移洗滌液時有少量液體濺出容量瓶外。分析 以上四種情況溶質均有損失，所配制的溶液濃度都會偏低。例8 （1）溶解或稀釋溶質時燒杯尚未干燥；（2）移液時容量瓶尚未干燥；（3）定容時有少量蒸餾水滴到瓶外。分析 以上三種情況溶質均無損失，最終溶液的體積是不變的，因此所配溶液濃度沒有改變。例9 把溶液由燒杯轉入容量瓶中時，由于不小心使得少量溶液濺出瓶外，然后再補加少量溶質。分析 因補加的溶質量往往并不等于損失的溶質量，結果仍會導致所配溶液濃度偏大或偏小。四、定容有無偏差定容加水時如因不慎超過了容量瓶的標線，則所配溶液的濃度偏??；反之偏大。例10 定容時仰視或俯視。分析 若定容時仰視，觀察液面會低于實際液面。當液面實際已達標線時，觀察者仍會認為液面還沒有達到標線，所以會繼續(xù)加水，導致實際液面超過標線，因而所配溶液濃度偏小；若俯視，結果剛好相反。例11 定容時由于沒使用膠頭滴管致使液面超過標線，這時再用膠頭滴管吸取少量液體，使液面重新達到標線。分析 當液面超過標線時，溶液濃度已變小，此時無論從中再取出多少溶液都無法使其濃度達到預定值，只有重新配制。例12 定容時蓋上瓶蓋，搖勻后發(fā)現(xiàn)液面低于標線，再繼續(xù)滴加蒸餾水使液面重新達到標線。分析 這樣操作，溶液的濃度會偏低。之所以造成振蕩后液面低于標線的現(xiàn)象，是因為有少量的溶液因潤濕磨口處而損耗，但溶液的濃度是不變的，故不需再加水。五、溫度是否一致容量瓶上所標示的溫度一般為室溫（20），若定容時溶液的溫度高于室溫，會造成所配溶液濃度偏高；反之濃度偏低。例13 洗滌液沒有放置至室溫就轉入容量瓶中定容。分析 溶解或稀釋過程中常伴有熱效應，對于放熱的過程，如不放置至室溫會造成濃度偏大，對于吸熱的過程結果則會相反。例14 稱量固體溶質或量取液體溶質后直接在容量瓶中配制。分析 溶解或稀釋過程中產生的熱效應會使容量瓶的體積發(fā)生變化，致使容量瓶的實際容量并不等于室溫時的容量，所以濃度會改變。另外，若產生大量的熱，有時會導致容量瓶破裂。要減小實驗誤差，除了要求計算準確、稱量無誤、操作規(guī)范外，還應選擇合適的儀器，克服粗心的習慣，避免過失性的錯誤。容量瓶的使用容量瓶的使用之一1使用容量瓶前檢查它是否漏水方法如下：往瓶內加水，塞好瓶塞，用食指頂住瓶塞，另一只手托住瓶底，把瓶倒立過來，觀察瓶塞周圍是否有水漏出。如果不漏水，把瓶塞旋轉180后塞緊，仍把瓶倒立過來，再檢驗是否漏水，經檢查不漏水的容量瓶才能使用。2配制溶液（1）如果試樣是固體，把稱好的試樣溶解在燒杯里；如果試樣是液體，需用移液管或量筒量取移入燒杯里，然后再加少量蒸餾水，用玻璃棒攪動，使它混合均勻。應特別注意在溶解或稀釋時有明顯的熱量變化，就必須待溶液的溫度恢復到室溫后才能向容量瓶中轉移。（2）把溶液從燒杯移到容量瓶里，并多次洗滌燒杯，把洗滌液也移入容量瓶，以保證溶質全部轉移到容量瓶里。緩慢地加入蒸餾水，到接近標線23cm處，用滴管滴加蒸餾水到標線（小心操作，切勿超過標線）。（3）蓋好瓶塞，用食指頂住瓶塞，用另一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒轉和搖動多次，使溶液混合均勻。容量瓶使用完畢，應洗凈、晾干（玻璃磨砂瓶塞應在瓶塞與瓶口處墊張紙條，以免瓶塞與瓶口粘連）。容量瓶的使用之二使用前要檢查是否漏水。向瓶中加水到標線附近，蓋好瓶塞，用布將瓶外的水揩干。左手食指按住瓶塞，右手手指托住瓶底邊緣，將瓶倒立2min，觀察瓶塞周圍有無水滲出。如不漏，把瓶放正，將瓶塞轉動180后再倒過來檢查一遍。配制溶液時，先把容量瓶洗凈，再把溶解后冷到室溫的溶液按圖中所示倒入容量瓶中，用蒸餾水把燒杯洗滌三次，洗出液都倒入容量瓶中。加水至瓶體積的2/3時，搖動容量瓶，使溶液混合均勻。加水到快接近標線時，改用滴管慢慢滴加，直到溶液凹液面的最低點與標線相切為止。蓋好瓶塞，將瓶倒轉幾次，使瓶內溶液混合均勻。容量瓶不允許用瓶刷刷洗，一般用水沖洗，若洗不凈，倒入洗液搖動或浸泡，再用水沖洗。它不能加熱，也不可長期盛放溶液。使用容量瓶的注意事項（1）使用前要檢驗是否漏水。程序是：加水倒立，觀察瓶塞旋轉180倒立，觀察。（2）容量瓶不能用于溶解溶質，更不能用玻璃棒攪拌。因此溶質要先在燒杯內溶解，然后再轉移到容量瓶中。（3）不能將熱的溶液轉移到容量瓶中，更不能給容量瓶加熱。如果溶質在溶解時是放熱的，則須待溶液冷卻后再移液。（4）配制一定體積的溶液，須選用與該溶液體積相同規(guī)格的容量瓶。常用的有50mL、100mL、250mL、500mL、1000mL等規(guī)格。（5）觀察所加液體是否達容量瓶的刻度線，一定要平視，使液面的最低點剛好與刻度線相平。（6）如果加水定容時超過了刻度線，不能將超出的部分再吸走，必須重新配制。因為吸走一部分液體雖然溶液的體積達到了要求，但吸走的部分液體帶走了一部分溶質，使所配溶液的濃度偏低。（7）容量瓶通常不用于貯存試劑，因此，配制好的溶液要倒入試劑瓶中，并貼上標簽。