(共70张PPT)
物 质 的 量
第1课时 物质的量的单位—摩尔
第三节
一瓶纯净水,它的体积和质量都可以测量。水是由分子构成的,那么这瓶纯净水中含有多少个水分子呢?
纯净水500ml
这就需要建立起宏观物质(可称量)水与微观粒子(难以称量)水分子之间关系。
引入:
一、物质的量的单位 摩尔。
再如,氢气和氧气的反应
2 H2 + O2 2 H2O
点燃
质 量:
4g 32g 36g
分子数:
2个 1个 2个
宏 观(质量)
微 观(分子数)
宏观物质是由许多微观粒子形成的一个集体,
为此,我们引入了一个新的物理量 “物质的量” 。
(一)物质的量:
表示含有一定数目粒子的集体,
是一个物理量,
符号为n 。
热力学温度(K)
电流 ( I )
时间 ( t )
质量 ( m )
长度(l)
单位符号
单位名称
物理量
米
安培
开尔文
摩尔
mol
千克
秒
A
K
m
Kg
s
物质的量(n)
发光强度
坎德拉
cd
国际单位制中7个基本物理量
同样,人们用摩尔作为计量原子、离子或分子等微观粒子的物质的量的单位。
1 mol任何粒子的粒子数叫阿伏加德罗常数,
符号为NA , 通常用6.02×10 mol-1表示。
1mol粒子有多少?
国际上规定,1 mol粒子集合体所含的粒子数约为6.02×10 。
(二)物质的量的单位 摩尔。
阿伏加德罗简介
意大利化学家。1776年8月9日生于都灵市一个律师家庭,1856年7月9日卒于都灵市。
阿佛加德罗在化学上的重大贡献是建立分子学说。
1摩尔粒子的粒子数已被测定为6.02214076×10 ,为了纪念阿伏加德罗的伟大功绩,被命名为阿伏加德罗常数。它是自然科学中的基本常数之一。
假如将6.02 1023个一毛硬币排起来,可来回地球和太阳间400亿次之多。
如果1千克谷子有4万粒, 6.02 1023粒谷子有
1.505 1019千克,若按地球上有60亿人,人均每年消耗500千克,可供全世界人用500万年。
阿伏加德罗常数(NA),数值巨大。
感受阿伏加德罗常数之大!
因此,阿伏加德罗常数只能用于描述微观粒子,
不能用于描述宏观物质。
1、能否把“物质的量”说成是物质的质量或物质的数量?
讨论:
准确把握“物质的量”及其单位“摩尔”两个概念
“粒子”指具体的微观粒子(分子、原子、离子、质子、中子、电子以及它们的特定组合比如:NaCl)。
不能用于描述宏观物质。
“物质的量”是专有名词,不能随意拆开
2、物质的量所表示的对象是什么?
4、比较其它的基本计量单位,摩尔是否有其倍数单位?
摩尔存在它的倍数单位
1 kmol=103 mol 1 mol=103 mmol
5、摩尔量度的对象是什么?
为微观粒子及其特定组合,不能是宏观物质。
使用时最好用化学式指明具体粒子的种类以防歧异。
3、物质的量与摩尔的关系。
摩尔是物质的量的单位
练习:判断下列说法是否正确,并加以说明理由。
1、1 mol苹果
不对,指代不明,可指氧原子也可指氧分子
对,特定组合
对,指氧原子
对
不对,不能指宏观物质
不对,元素是宏观概念,只能说种类
2、1 molO
3、1 mol氧
4、1 molCO2
8、1 mol钠元素
9、1 molNaCl
5、1 mol e-
6、1 mol质子
7、1 molOH-
对
对
对
两种物质的微粒数之比 = 物质的量之比
(与物质的状态无关)
物质的量(摩) =
微粒数(个)
阿伏加德罗常数(个/摩)
微粒的数量 物质的量
NA
NA
讨论:
物质的量与微粒数之间如何换算?
物质所含的微粒数与其状态有无关系?与什么有关?
物质的量(n)、阿伏加德罗常数(NA)与 粒子数(N)之间的关系:
例题1、在0.5molCO2中含有的分子数目是多少?
解:0.5molCO2的分子数
N = n × NA
= 3.01 × 1023
答:CO2 的分子数为3.01 × 1023个.
= 0.5 mol× 6.02 ×1023mol-1
例题2、在0.5molCO2中含有的原子数目是多少?
解:0.5molCO2的原子数为
N = n ×3 × NA
= 0.5 mol×3×6.02×1023 mol-1
= 9.03×1023
答:CO2的氧原子数为9.03×1023 个。
例题3、在0.5mol O2 中含有的电子数目是多少?
解:0.5mol O2 的电子数为
N = n ×16 × NA
= 0.5 mol×16× 6.02 ×1023 mol-1
= 4.816 × 1024
答:0.5molO2的电子数为4.816 ×1024 个。
2、0.1molNaOH能电离出____________个Na+,____________个OH-
1、1mol H2O含有__________个分子,有__________个氢原子,有__________个O,含有__________质子,__________个电子
练习
6.02 1023
1.204 1024
6.02 1023
6.02 1024
6.02 1024
6.02 1022
6.02 1022
1mol任何物质都约含有6.02X1023个粒子,
那么这1mol物质的质量到底有多大?
思考
粒子符号 物质的式量 每个粒子的质量(g/个) 1摩物质含有 粒子数(个) 1摩物质质量(g)
C 12 1.993X10-23
Fe 56 9.032X10-23
H2SO4 98 1.628X10-22
H2O 18 2.990X10-23
Na+ 23 3.821X10-23
OH- 17 2.824X10-23
12
56
98
18
23
17
NA
NA
NA
NA
NA
NA
6.02 1023
结论: 1mol任何粒子或物质的质量以克为单位时在数值上都与该粒子相对原子质量或相对分子质量相等。
1mol物质的质量
(三)摩尔质量
(1)定义:单位物质的量的物质所具有的质量
(2)符号:M
结论:摩尔质量(以g mol-1为单位时)在数值上等于该物质的相对原子质量 或相对分子质量
(4)单位:g mol-1 或 kg/mol
(3)表达式:M = m/n
(5)表示方法:
如:M(S)=32 g/mol M(H2O)=18 g mol-1
M(NaCl)=58.5 g mol-1 M(SO42-)=96 g mol-1
摩尔质量 相对分子质量 1摩尔物质的质量
例如:对于CO2
数值
44g/mol
44
44g
A.1molC的质量是C的摩尔质量
B.摩尔质量的单位必须是“ g/mol”
C.分子组成的物质,其摩尔质量在数值上一定等于该物质的相对分子质量
D.CO2的摩尔质量是44
E.1molH2SO4的质量是98g/mol
练习
n
m
N
M
NA
NA
M
宏观物体的质量
微观粒子的个数
纽带或桥梁
(四)物质的量(n)、物质的质量(m)和摩尔质量(M)之间的关系:
物质的量是联系宏观和微观的纽带或桥梁。
表达式:
M=
m
M
n=
m=
n M
1、98gH2SO4的物质的量是
2、22gCO2的物质的量是
3、4molH2的质量是
4、NH3的摩尔质量是
5、0.1molOH-的质量是
1mol
0.5mol
8g
17g/mol
1.7g
练习
纯净水500ml
(常温下,水的密度为1g/ml)
请解答:
这瓶纯净水中含有多少个水分子呢?
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物 质 的 量
第2课时 气体摩尔体积
第三节
物质的量
微观粒子数
(n)
(N)
NA ━阿伏加德罗常数(6.02 ╳ 1023)
m
M
② n=
M ━摩尔质量(g/mol)
物质的质量
(m)
× NA
N
NA
① n=
÷ NA
× M
÷ M
1mol物质含有 NA个粒子
N=
n
× NA
m
M
=
× NA
知识回顾
这瓶纯净水中含有多少个水分子呢?
纯净水500ml
N=
n
× NA
m
M
=
× NA
500g
18 g/mol
=
×6.02×10 /mol
= 1.67×1025
解决问题
通过以上的学习我们知道1mol微粒的质量,在科学研究或实际生产中,涉及气态物质时,测量体积往往比称量质量更方便。所以,气体都是测量体积,而不是测量质量。
[思考与讨论]
在一定条件下,1mol 不同物质的体积如下表所示。观察比分析表中的数据,你能得出那些结论?
物质 状态 质量(g) 密度 (g/cm3) 体积
200C、101kPa Fe 固态 55.8 7.88
Al 26.98 2.7
Pb 207.2 11.3
H2O 液态 18.0 1.0
H2SO4 98.0 1.83
00C、101kPa H2 气态 2.016 0.0899 g/ L
O2 32.00 1.43 g/ L
CO2 44.01 1.977 g/ L
7.15 cm3
10.0 cm3
18.3 cm3
18.0cm3
53.6 cm3
22.4 L
22.4 L
22.3 L
由体积数据结合物质状态得出什么结论
结论:
相同条件下,1mol固体或液体的体积各不相同。
该条件下,1mol不同气体的体积相等,都约为22.4L。
影响物质体积大小的因素:
1mol微粒
不同
1、物质所含
微粒数目
2、微粒的大小
3、微粒间的距离
固体、液体
气 体
非常小
相同
相同
不同
较大
相对于粒子大小,微粒间的距离可以忽略
远远大于微粒本身的直径
固体、液体体积取决于物质所含微粒数目和微粒大小。
气体体积取决于物质所含微粒数目和微粒间的距离。
液体
气体
粒子间距离很小
粒子间距离大
石墨晶体照片
气体分子间距离
约为分子直径10倍
紧密堆积(间距小)
讨论:
温度升高,气体体积增大;
压强增大,气体体积减小。
气体体积与温度压强有什么关系?
而在相同的温度和压强下,任何气体之间的距离可以看成是相等的,因此,粒子数相同的任何气体都具有相同的体积。
气体体积受温度和压强影响较大,
二、气体摩尔体积
符号:Vm 。
常用单位:
L/mol(或L·mol-1)和m3/mol(或m3·mol-1)。
定义:单位物质的量的任何气体在相同条件下占有相同的体积称为气体摩尔体积。
n
V
Vm=
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粒子 阿伏伽德罗定律
取值:
0℃和101 kPa(标准状况)下,
Vm=22.4 L/mol ;
25℃和101 kPa(常温常压)时,
Vm=24.5 L/mol 。
气体体积受温度和压强影响较大,不同温度和压强下,气体的摩尔体积不同。
气体摩尔体积 温度 压强
22.4 L·mol-1 0℃ 101kPa
22.4 L·mol-1 -20℃ 94kPa
44.8 L·mol-1 273℃ 101kPa
44.8 L·mol-1 0℃ 50.5kPa
33.6L·mol-1 0℃ 67.3kPa
33.6L·mol-1 136.5℃ 101kPa
101L·mol-1 0℃ 22.4kPa
标准状况下,1mol任何气体的体积约为22.4L。
注意事项
②使用时要注明条件,一般是标准状况下。
①适用范围:
任何气体
③气体摩尔体积有无数个值,标准状况下,
Vm约为22.4L·mol-1,是近似值。但是
22.4L·mol-1不一定是标准状况下的Vm。
④单位:L·mol-1,不是L。
(5)当温度高于0℃时,1摩尔任何气体体积都大于
22.4L。
(4)22.4L气体所含分子数一定大于11.2L气体所含
分子数。
(1)标准状况下,1摩尔任何物质的体积都约是22.4L。
×
判断下列说法正误
(2)1摩尔气体体积约是22.4L。
(3)标准状况下,1摩尔O2和N2的混合气体(任意比)的体积为22.4L。
√
×
×
×
(6) 标准状况下1molH2O的体积约是22.4L。
×
物质的量(n)、气体体积(V)和
气体摩尔体积(Vm)三者的关系:
n
V
Vm=
n=
V
Vm
或
练习:
22.4 L
33.6 L
5 mol
0.2 mol
1、标准状况下:
(1)1 mol CO2 的体积为
(2)1.5 mol N2 的体积为
(3)112 L Cl2 的物质的量是
(4)4.48 L H2的物质的量是
2、两个体积相同的容器,一个盛有NO,另一个盛有N2和O2同温同压下,两个容器内的分子一定具有相同的( )
A. 原子总数 B. 质子总数
C. 分子总数 D. 质量
A C
练习:
解释:气体体积与分子种类无关
3、下列各组物质中,分子数相同的是( )
A. 2 L CO和2 L CO2
B. 9 g H2O和标准状况下11.2 L CO2
C. 标准状况下1 mol O2和22.4 L H2O
D. 0.1 mol H2和2.24 L HCl
B
练习:
4、甲烷与氧气的质量比为1:4时极易爆炸,则此时甲烷与氧气的体积比为( )
A、1:4 B、1:2 C、1:1 D、2:1
练习:
B
本题是课后习题
小结:
m (g)
N(个)
n (mol)
÷NA
×M(g/mol)
÷M(g/mol)
×NA
气体体积V (L)
×Vm
÷Vm
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物 质 的 量
第3课时 物质的量浓度
第三节
知识回顾:
1、概念:溶质质量与溶液质量之比。
2、计算公式:
溶质的质量分数
溶质质量
溶液质量
×100%
溶质质量
溶质质量+溶剂质量
×100%
溶质的质量分数!
例如:100g溶液中含有36g溶质,则该溶液中
溶质的质量分数36%
在初中,我们怎么表示溶液的浓度?
请计算:
把40g NaOH固体溶解于水中配成10 L的溶液,请求出
(1)这10 L溶液中NaOH的物质的量是多少?
(2)每升溶液中含有NaOH的物质的量是多少?
n (NaOH)
V[NaOH(aq)]
=1mol/10L=0.1mol/L
c(NaOH)=
解:(1) 溶解于水中的NaOH固体的物质的量总共为:
n (NaOH) =m (NaOH)/ M (NaOH)=40g ÷ 40g·mol-1=1 mol
(2)每升溶液中所含有的 NaOH 固体的物质的量为:
物质的量浓度
含义:以单位体积的溶液里所含溶质B的物质的量,
来表示溶液组成的物理量叫溶质B的物质的量浓度。
单位:mol/L或mol·L-1
B的物质的量浓度(mol/L)=
B的物质的量(mol)
溶液的体积(L)
n(B)=C(B)×V
V=n(B)/C(B)
三、物质的量浓度
计算公式:
符号:C(B)
溶液的浓度的表示方法:
溶质的质量分数
物质的量浓度
例2、配置500ml0.1mol/LNaOH溶液,需要NaOH的质量是多少
解:NaOH的物质的量为:
n(NaOH)=c(NaOH) V〔NaOH(aq)〕
=0.1mol/L×0.5L
=0.05mol
0.05molNaOH的质量:
m(NaOH)=n(NaOH) M(NaOH)
=0.05mol×40g/mol
=2g
答:需要NaOH的质量2g.
练习1. 判断下列说法是否正确:
(1)将1 g NaCl溶于1 L水中,所得溶液的物质的量浓度为
1 mol/L。( )
(2)将3 mol CuSO4溶于1000 g水中,所得溶液的物质的量浓度为3 mol/L。( )
(3)将2 mol KCl溶于适量水中,配成1L溶液,所得溶液的物质的量浓度为2 mol/L。( )
(4)在500 mL 5 mol/L Na2CO3 溶液中取出100 mL,则取出溶液的浓度为1 mol/L。 ( )(5)同体积 、同物质的量浓度的不同溶液中,含溶质的物质的量相等;( )
×
×
×
√
√
N、 n、 m、 V、V(aq)之间的相互转化
N
n
m
÷NA
×M
×NA
÷M
V (气体)
×22.4
(标况)
÷22.4
(标况)
Vaq
÷c(B)
×c(B)
(溶液)
思考:
如何配制100ml1.00mol/L的NaCl 溶液?
【实验2-10】配制100ml1.00mol/L的NaCl 溶液。
注意:1、实验过程中需要什么仪器?
2、实验步骤如何进行?
先计算,后配制
托盘天平或量筒、
烧杯、玻璃棒、
容量瓶、
胶头滴管、
1、实验仪器
2、步骤及所用仪器
① 计算
② 称量(托盘天平或量筒)
③ 溶解(烧杯、玻璃棒)
④ 转移和洗涤( 容量瓶、玻璃棒)
⑤ 定容(胶头滴管)
⑥ 摇匀
⑦ 装瓶贴签
②称量(用托盘天平称取固体溶质的质量或用量筒量取液体溶质的体积)
称量时能将NaCl固体直接放置于托盘上吗
2、步骤及所用仪器
一般药品放置于滤纸上,
NaOH 等有腐蚀性的物质应放置于表面皿或小烧杯中。
③溶解:将溶质倒入小烧杯,加入适量的水搅拌溶解,冷却致室温.
2、步骤及所用仪器
不可以,
只能用适量。
某同学为了加快溶解
速度,溶解时所加的水接近
100 mL,你认为可以吗
④转移和洗涤:将上述冷却后的溶液 转入指定容积的容量瓶,并用蒸馏水洗涤小烧杯和玻璃棒2—3次,将洗涤液一并注入容量瓶。
如何将烧杯中的液体转移到容量瓶中?
为什么要洗涤玻璃棒和烧杯?
2、步骤及所用仪器
玻棒引流
减少实验误差
轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀
此时,不可颠倒摇匀
250mL
水不足
水加多了
2、步骤及所用仪器
⑤定容:在容量瓶中继续加水至距刻度线 1-2cm处,改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液的凹液面与
刻度线相切。
⑥摇匀 : 把定容好的容量瓶瓶塞塞紧,用食指顶住瓶塞,用另一只手的手指托住瓶底,把容量瓶反复上下颠倒,摇匀。
2、步骤及所用仪器
⑦装瓶贴签:把配置好的溶液倒入试剂瓶中,并贴好标签。(容量瓶不能贮存溶液)
容量瓶的规格
配制溶液时,选用和所配溶液体积相等或稍大的容量瓶进行配液。
常用的有:
50ml、100ml、250ml、 500ml、 1000ml
1.使用前检查是否漏水
2.使用前用蒸馏水洗净
3.不准将溶质直接转移入容量瓶加水溶解
容量瓶使用注意事项
注意:
溶液注入容量瓶前需恢复到室温。这是因为溶质在烧杯内稀释或溶解时常有热效应,如NaOH、H2SO4溶解时会使溶液温度升高,未等溶液冷却就定容,会使浓度偏高。也有些物质溶于水会使溶液温度降低的,同样,必须放置等其温度上升至室温。
误差分析:
C(B)=
n(B)
V
根据上述公式推断,分析实验过程中哪些
操作会引起n(B)或V的变化,如果会使其发生
变化,则对C(B)造成误差。
1)称量时左盘高,右盘低
2)称量时称量物放在右盘,而砝码放在左盘
1、称量产生误差
3)量筒量取液体药品时仰视读数
4)量筒量取液体药品时俯视读数
2、溶解、转移、洗涤产生误差
6)未洗涤溶解用的玻璃棒和烧杯
7)洗涤液未转入容量瓶中而倒入废液缸中
5)溶解过程中有少量液体溅出烧杯
9)定容时俯视刻度
10) 定容时液面低于刻度线
11)未等溶液冷却就定容
8)定容时仰视刻度
12)定容后发现液面高于刻度线后,用滴管吸出少量溶液
3、定容误差
13) 摇匀后发现液面低于刻度再加水
误差分析
14.原容量瓶洗净后未干燥
15.容量瓶中含有少量的水
16.往容量瓶中加水时有少量加到瓶外
均无影响
思考:
有一瓶18.4mol/L的硫酸溶液1L,现把它稀释到到10L,请问,此溶液中H2SO4总的物质的量有没有变化?物质的量浓度有没有变化?如果有请计算出来。
n(H2SO4)浓=n(H2SO4)稀
C浓×V浓=C稀×V稀
18.4mol/L×1L=C稀×10L
C稀=1.84 mol/L
H2SO4总的物质的量没有变化!
例3、配置250ml1mol/LHCl溶液,需要12mol/LHCl溶液的体积是多少
解:设250ml 1mol/LHCl溶液体积为V1,物质的量浓度为c1,
设12mol/LHCl溶液的物质的量浓度c2,体积为v2.
=0.021L
=21ml
答:需要12mol/LHCl溶液的体积21ml.
C浓×V浓=C稀×V稀
c1 x V1
=
1mol / L×0.25L
12mol /L
V2 =
c2
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