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第二章 海水中的重要元素——钠和氯
第1课时 物质的量的单位——摩尔
人教版化学必修第1册
第三节 物质的量
素养目标 学法指导
1.通过类比已熟悉的物理量及其常用单位,领会物质的量及其单位——摩尔的含义及标准的规定,完善证据推理与模型认识的能力 2.在领会物质的量的基础上,逐步建立粒子数和宏观质量间的联系,搭建起宏观物质与微观粒子间的联系桥梁,培养宏观辨识与微观探析的能力 1.认识物质的量在化学定量研究中的重要作用
2.能基于物质的量认识物质组成及其化学变化,并运用物质的量、摩尔质量之间的相互关系进行简单计算
知识导图
1.物质的量
(1)概念:表示 ____________________的集合体,是国际单位制中七个基本物理量之一。
(2)符号及单位:符号为__________,单位为__________。
物质的量 阿伏加德罗常数
含有一定数目粒子
n
摩尔
2.摩尔
(1)意义:___________的单位,符号为_______。
(2)标准:1 mol粒子集合体所含的粒子数约为___________。
3.阿伏加德罗常数
(1)定义:1 mol任何粒子的粒子数,符号为__________,通常用____________________表示。
物质的量
mol
6.02×1023
NA
6.02×1023 mol-1
【答案】意义不同;尽管都是1摩尔粒子,但粒子种类不同,它们分别表示1摩尔氢原子、1摩尔氢离子和1摩尔氢分子;mol后面只能是分子、原子等微观粒子,不能是大米、桌子等宏观物质。
1 mol H、1 mol H+、1 mol H2的含义一样吗?为什么?能说1 mol大米吗?
【答案】单位物质的量 n=m/M m=n·M 相对原子质量 相对分子质量 M g·mol-1
摩尔质量
【答案】不一定。当摩尔质量以g·mol-1为单位时,其数值上才等于其相对原子质量(或相对分子质量)。
某粒子的摩尔质量和其相对原子质量(或相对分子质量)数值上一定相等吗?
任务一 物质的量的理解和应用
素养探源 核心素养 考查途径
宏观辨识与微观探析 有关物质的量的计算始终是贯穿整个高中化学计算的一条线,将宏观可称量的物质与微观不可数的粒子数之间搭建了一座桥梁,考查了学生对物质微观世界的探析能力和素养
[情境导入]
唐僧师徒四人在学习了“物质的量”这一物理量并做了大量的相关练习后根据个人学习体会,对物质的量这一概念展开了热烈的讨论。以下是四人的谈话记录。
(1)你认为谁的观点是错误的?
【答案】物质的量是只能用来描述微观粒子多少的物理量,而质量是既可描述微观物质又可描述宏观物质多少的物理量,两者不可相互替代,所以孙悟空的描述是错误的。
(2)阿伏加德罗常数有单位吗?它与6.02×1023是什么关系?
【答案】阿伏加德罗常数有单位,其单位是mol-1;6.02×1023是它的近似值。
(3)1 mol SO3中含有多少个分子?多少个原子?多少个电子?
【答案】NA;4NA; 40NA。
[深化理解]
“四化”理解物质的量
专有化 “物质的量”四个字是一个整体,不能拆开,也不能添字,如不能说成“物质量”或“物质的数量”等
微观化 只用来描述微观粒子,如原子、分子、离子、中子、质子、电子等及这些粒子的特定组合,如NaCl;不能表示宏观的物质,如大米
具体化 必须指明具体粒子的种类,如“1 mol O”“2 mol O2”“1.5 mol O3”,不能说“1 mol 氧”
集体化 物质的量可以表示多个粒子的特定组合或集合体,如“1 mol NaCl”“0.5 mol H2SO4”
任务二 摩尔质量
素养探源 核心素养 考查途径
宏观辨识与微观探析 证据推理与模型认知 借助阿伏加德罗常数考查一定质量的某物质所含粒子数(如质子数、中子数、电子数等)的多少,考查了学生对粒子结构的认识能力
[情境导入]
这段时间身边很多人都感冒或咳嗽了,除了吃药输液,医生会叮嘱“多喝点热水!”某同学一天之内喝了约2 L的水。
(1)这名同学喝的水的物质的量是多少?他喝了多少个水分子?
(2)一种粒子的摩尔质量就是1 mol该粒子的质量,这种说法对吗?已知1个氧原子的质量为2.657×10-26 kg,请计算O2的摩尔质量。
【答案】摩尔质量的常用单位是g·mol-1,物质质量的常用单位是g,两者的意义不同。O2的摩尔质量为2×2.657×10-26 kg×103 g·kg-1 ×6.02×1023 mol-1≈32 g·mol-1。
[深化理解]
1.摩尔质量的计算方法
例 第26届国际计量大会在巴黎召开。这次,对物质的量的单位——摩尔的定义进行了修改。摩尔来源于拉丁文moles,原意为大量、堆积,是在1971年10月有41个国家参加的第14届国际计量大会决定增加的国际单位制(SI)的第七个基本单位。
物质的量及其单位——摩尔的理解和应用误区
下列对于“摩尔”的理解正确的是( )
A.1 mol任何物质所含有的原子数都相同
B.摩尔是物质的量的单位,简称摩,符号为mol
C.摩尔可以把物质的宏观数量与微观粒子的数量联系起来
D.32 g O2和32 g O3中所含氧原子的个数比是2∶3
错解:A或C或D
错因分析:物质并不都是由原子构成的,且不同物质分子中所含有的原子个数不一定相同,不明确物质的构成粒子易错选A;物质的量是一个物理量,摩尔是物质的量的单位,不是物理量,物质的量把宏观物质与微观粒子联系起来,物理量和单位辨析不清晰,易错选C;被O2与O3的分子构成迷惑,易错选D。
满分策略:构成物质的基本粒子有分子、原子、离子等,由分子构成的物质,其分子中原子的个数也会不同;物质的量这一物理量建立起了宏观质量与微观粒子数之间联系的桥梁,明确这些小知识点就可解决有关物质的量的概念性问题。
正解:B
第二章 海水中的重要元素——钠和氯
第2课时 气体摩尔体积
人教版化学必修第1册
第三节 物质的量
知识导图
1.决定物质体积大小的因素
【答案】粒子大小 粒子之间的距离 相等
决定物质体积大小的因素
2.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_______________。
数目的粒子
【答案】决定气体分子间距离的因素是温度和压强。温度越高,压强越小,分子间距离越大。
决定气体分子间距离的因素是哪些?如何影响?
气体摩尔体积
【答案】标准状况下为任意气体,既可以为单一气体,也可以是混合气体。
“22.4 L/mol”适用条件是什么?
任务一 气体摩尔体积及有关计算
素养探源 核心素养 考查途径
宏观辨识与微观探析 关于气体摩尔体积的考查主要围绕22.4 L·mol-1的应用条件“标准状况下的气体”来设置,一是要明确所研究的对象是否处于标准状况下,二是要明确此时研究对象的状态是否为气态
[情境导入]
篮球起源于美国马萨诸塞州,1891年12月21日由詹姆士·奈史密斯创造,是奥运会核心比赛项目,是以手为中心的身体对抗性体育运动。用打气筒给篮球打气时,气体源源不断地被打进去,而篮球的体积却不发生很大变化。
(1)气体体积与什么因素有关?两种气体体积相同,所含的分子数一定相同吗?
【答案】影响气体体积大小的主要因素是气体分子之间的距离,给篮球打气时,篮球的体积不会发生很大变化是因为气体分子之间的距离在不断缩小。两种气体体积相同,所含的分子数不一定相同。因为气体体积受温度和压强的影响较大,温度和压强不同时,体积相同的两种气体的物质的量不一定相同,故所含的分子数也不一定相同。
(2)在标准状况下,混合气体的摩尔体积也是22.4 L·mol-1 吗?为什么?
【答案】是。在标准状况下,混合气体中的不同分子间距相同,1摩尔气体的体积相同。
[深化理解]
1.气体摩尔体积的正确理解
(1)气体体积与气体摩尔体积是两个不同的概念,使用时要避免混淆。如标准状况下,1 mol O2的体积是22.4 L,O2的气体摩尔体积是22.4 L·mol-1。
(2)使用22.4 L·mol-1时应该注意的问题。
①应注意气体状况为标准状况(0 ℃,101 kPa)。
②物质必须是气体,可以是单一气体也可以是混合气体。
(3)条件对气体摩尔体积的影响。
温度与压强都影响气体的体积,不同温度和压强下,气体摩尔体积的数值可能不同。改变温度和压强,在非标准状况下气体摩尔体积也可能是22.4 L·mol-1。
任务二 阿伏加德罗定律及推论
素养探源 核心素养 考查途径
证据推理与模型认知 关于阿伏加德罗定律的考查,注意是在有关物质的量的计算题中,运用在固定容积的密闭容器中——①气体的压强和气体的物质的量成正比,②求算气体的体积分数一般化为求气体的物质的量的分数
[情境导入]
两个完全相同的集气瓶,一个盛放1 mol氧气,另外一个盛放2 mol氢气。
(1)上面的集气瓶若所处的温度相同,则两个集气瓶中气体压强是什么关系?
【答案】根据阿伏加德罗定律的推论,同温同体积时,气体的压强与其物质的量成正比,两个集气瓶中的氧气和氢气的压强之比是1∶2。
(2)在同温、同压下1 L H2和1 L O2所含的分子数相同吗?
【答案】相同,同温同压下,1 L H2和1 L O2的物质的量相同,则二者所含的分子数相同。
(3)同温同压下,相同质量的H2和O2所占的体积相同吗?其体积比是多少?
[深化理解]
阿伏加德罗定律的推论
【特别提醒】
(1)阿伏加德罗定律既适用于单一气体,也适用于混合气体。
(2)同温、同压、同体积和同分子数,共同存在,相互制约,只要“三同”成立,“第四同”必定成立。
第二章 海水中的重要元素——钠和氯
第3课时 物质的量浓度
人教版化学必修第1册
第三节 物质的量
素养目标 学法指导
1.了解物质的量浓度的含义和应用,体会定量研究对化学科学的重要作用 2.知道容量瓶的特点、用途及注意事项 3.通过实验操作,学会配制一定物质的量浓度溶液的方法及操作,并会分析实验误差。提升实验探究能力与创新意识 1.能基于物质的量认识物质的组成及其化学变化,并运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度之间的相互关系进行简单计算
2.选择常见实验仪器、装置和试剂,配制一定物质的量浓度的溶液
知识导图
1.物质的量浓度
物质的量浓度及其计算
2 mol·L-1
1 mol·L-1
0.1 mol·L-1
2.5 mol·L-1
【答案】(1)不正确,将98 g H2SO4(即1 mol)溶于1 L水后所得溶液体积不是1 L,故H2SO4的物质的量浓度不是1 mol/L。
(2)根据溶液的均一性可知溶液浓度仍为0.5 mol/L。
(1)98 g H2SO4溶于1 L水中配成的溶液即是1 mol/L的H2SO4溶液,这句话正确吗?为什么?
(2)从100 mL 0.5 mol/L的NaCl的溶液中取出20 mL溶液,这20 mL溶液的浓度是多少?
1.主要仪器
(1)天平:应使用分析天平,结合实际情况,可暂用普通电子天平或_______天平代替。
(2)容量瓶。
一定物质的量浓度溶液的配制
托盘
(3)其他仪器:量筒、__________、__________、__________等。
烧杯
玻璃棒
胶头滴管
2.配制过程
以配制100 mL 1.00 mol·L-1 NaCl溶液为例。
【答案】0.1 mol 5.85 g 托盘天平 药匙 5.9 玻璃棒 烧杯 100 mL容量瓶 玻璃棒 2~3 容量瓶 1~2 cm 胶头滴管 凹液面与刻度线相切
【答案】(1)先检验容量瓶是否漏水。检验流程为:加水→塞瓶塞→倒立→查漏→正立,瓶塞旋转180°→倒立→查漏。
(2)否,当所配溶液体积没有对应容积的容量瓶(常用的容量瓶容积有50 mL、100 mL、250 mL、500 mL和1000 mL)时,应选择比所配制溶液体积大且最接近的容量瓶,故配制450 mL溶液应选择500 mL容量瓶。
(1)容量瓶使用前首先要进行的操作是什么?
(2)实验室需要450 mL 0.1 mol/L的NaOH溶液,要配制该溶液是否选择200 mL和250 mL的容量瓶?
1.计算公式:______________________。
2.稀释规律:在溶液稀释前后,溶液中溶质的物质的量____________。
浓溶液的稀释
c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)
相等
【答案】1 mol·L-1。稀释过程溶质的物质的量不变,溶液体积扩大3倍,浓度变为原来的三分之一。
将3 mol·L-1的NaCl溶液稀释到原来的3倍,稀释后的溶液的浓度是多少?
任务一 物质的量浓度的有关计算
素养探源 核心素养 考查途径
证据推理与模型认知 有关物质的量浓度的计算往往通过如下方式考查:一是在NA判断上设置陷阱——只给出溶液的物质的量浓度求算溶液中某粒子的个数;二是关于溶质质量分数与物质的量浓度的换算或计算
[情境导入]
纯净的无水硫酸钠称为元明粉,是一种重要的化工原料,而且其水溶液在医学上常用作缓泻剂和钡盐中毒的解毒剂等。某同学在实验室配制了500 mL 0.5 mol·L-1的硫酸钠溶液。
(1)500 mL硫酸钠溶液中溶质的质量是多少?
【答案】35.5 g。0.5 L×0.5 mol·L-1×142 g·mol-1=35.5 g。
(2)若从中取出50 mL溶液,其物质的量浓度是否改变?
【答案】不变。因为溶液是均匀的,因此浓度仍然为0.5 mol·L-1。
溶液稀释与混合的计算
(1)浓溶液稀释。
①溶质的物质的量不变:
c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀);
②溶质的质量不变:
m(浓)·w(浓)=m(稀)·w(稀);
③溶液的质量守恒:m(稀)=m(浓)+m(水)(体积一般不守恒)。
(2)相同溶质的两溶液混合。
①溶质的物质的量不变:c1V1+c2V2=c(混)·V(混);
②溶质的质量不变:m1w1+m2w2=m(混)·w(混)。
[深化理解]
任务二 物质的量浓度溶液的配制及误差分析
素养探源 核心素养 考查途径
科学探究与创新意识 在实验题中常考查:容量瓶的使用——查漏、规格的选择,一定物质的量浓度溶液配制的步骤及误差分析,特别是俯视与仰视对所配溶液浓度的影响
[情境导入]
(1)要配制1 L 0.1 mol·L-1 CuSO4溶液,需要CuSO4粉末或CuSO4·5H2O的质量一样吗?
【答案】不一样。1 L 0.1 mol·L-1 CuSO4溶液,溶质CuSO4的物质的量n=1 L×0.1 mol·L-1=0.1 mol,则需要CuSO4粉末质量0.1 mol×160 g·mol-1=16.0 g, CuSO4·5H2O的质量0.1 mol×250 g·mol-1=25.0 g。
(2)用浓H2SO4配制与用固体NaOH配制一定物质的量浓度的溶液所需仪器有何不同?
【答案】两种方法的不同之处在于称量时的不同,一种用量筒量取液体的体积,一种用托盘天平称量固体的质量。用浓溶液配制时,不用托盘天平和药匙。
(3)若实验时需480 mL Na2CO3溶液,需选用什么规格容量瓶?
【答案】500 mL容量瓶。
(4)以配制一定物质的量浓度的NaOH溶液为例,从配制过程方面来探究引起误差的情况(完成下列表格)。
能引起误差的一些操作 因变量 c/(mol·L-1)
m V 称好后的药品放入烧杯中时,有少量洒在烧杯外 ______ ______ ________
搅拌时部分液体溅出 ______ ______ ________
未冷却到室温就注入容量瓶定容 ______ ______ ________
定容时,水加多了,用滴管吸出 减小 不变 偏小
定容时仰视刻度线 ______ ______ ________
【答案】(从左到右、从上到下)减小 不变 偏小 减小 不变 偏小 不变 减小 偏大 不变 增大 偏小
(5)定容加蒸馏水时不慎超过了刻度线或向容量瓶中转移溶液时不慎有液滴掉在容量瓶外面,应如何处理?
【答案】洗净容量瓶,重新配制。
[深化理解]
1.容量瓶的使用
(1)使用前一定要检验容量瓶是否漏水。
(2)容量瓶不能用来溶解固体,更不能用玻璃棒搅拌。固体试样必须在烧杯中溶解后再转移。
(3)配制一定体积的溶液要选用与该溶液体积相同(或相近但需要大于所需溶液体积)规格的容量瓶。
(4)容量瓶的容积是在瓶身所标温度(20 ℃)下确定的,因而不能将热的溶液转移到容量瓶中。
(5)容量瓶通常不用于贮存试剂,因此配制好的溶液要装入试剂瓶中,并贴好标签。
(2)具体分析。
能引起误差的一些操作 m V cB
托盘 天平 天平的砝码沾有其他物质或已生锈 增大 不变 偏大
药品、砝码左右位置颠倒,且使用了游码 减小 不变 偏小
称量易潮解的物质(如NaOH)时间过长 减小 不变 偏小
量筒 用量筒量取液体时,仰视读数 增大 不变 偏大
用量筒量取液体时,俯视读数 减小 不变 偏小
能引起误差的一些操作 m V cB
烧杯和玻璃棒 搅拌时部分液体溅出 减小 不变 偏小
未洗涤烧杯和玻璃棒 减小 不变 偏小
容量瓶 溶液未冷却到室温就注入容量瓶定容 不变 减小 偏大
向容量瓶转移溶液时有少量液体流出 减小 不变 偏小
定容时,水加多了,用滴管吸出 减小 不变 偏小
定容时,俯视刻度线 不变 减小 偏大
定容时,仰视刻度线 不变 增大 偏小
(3)仰视或俯视刻度线图解。
①仰视刻度线(图1):加水量偏多,导致溶液体积偏大,使所配溶液浓度偏低。
②俯视刻度线(图2):加水量偏少,导致溶液体积偏小,使所配溶液浓度偏高。
例1 下列说法中正确的是( )
A.将40 g NaOH溶于1 L水中,所得溶液的物质的量浓度为1 mol·L-1
B.从1 L 1 mol·L-1的碳酸钠溶液中取出500 mL后,剩余溶液的物质的量浓度为0.5 mol·L-1
C.将22.4 L HCl气体溶于水后配成1 L溶液,所得盐酸的浓度为1 mol·L-1
D.100 mL溶液中含有28.4 g Na2SO4,则c(Na2SO4)为2.0 mol·L-1
物质的量浓度概念理解或计算中易出现的误区
错解:A或B或C
满分策略:物质的量浓度的概念中的“单位体积”指的是溶液的体积,而不是溶剂水的体积。对于一定物质的量浓度的溶液,不论取用多少体积,各份溶液中溶质的物质的量浓度始终不变,只是在不同体积的溶液中,溶质的物质的量不同。例如,1 L 1 mol·L-1的NaCl溶液中,Cl-的物质的量浓度为1 mol·L-1,Cl-的物质的量为1 mol;从中取出0.5 L,该份溶液中Cl-的物质的量浓度仍为1 mol·L-1,而Cl-的物质的量变为0.5 mol。
正解:D
例2 配制一定物质的量浓度的溶液,下列说法正确的是( )
A.容量瓶未干燥即用来配制溶液导致配制溶液浓度偏低
B.把4.0 g CuSO4溶于250 mL蒸馏水中配制250 mL 0.1 mol/L CuSO4溶液
C.转移溶液没有用蒸馏水洗涤烧杯,直接用蒸馏水定容,导致配制溶液浓度偏低
D.称取硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)45 g,配制90 mL 2 mol/L的硫酸铜溶液
配制一定物质的量浓度的溶液中易出现的错误
错解:A或B或D
错因分析:容量瓶未干燥对用来配制溶液无影响,A错误;250 mL 不是水的体积,而是溶液的体积,B错误;没有90 mL 规格的容量瓶,应选择100 mL规格的容量瓶,欲配制100 mL 2 mol/L的硫酸铜溶液,需称量硫酸铜晶体的质量为100 mL×2 mol/L×250 g·mol-1=50 g ,D错误。
正解:C
THANKS