1、第第二二节节 化学计量在实验中的应用化学计量在实验中的应用 第第 3 课时课时 物质的量物质的量在化学实验中的应用在化学实验中的应用 学习学习目标：目标： 1.理解物质的量浓度的概念。 2.能运用物质的量浓度的概念进行简单计算。 3.通过实验操作学会配制一定物质的量浓度溶液的方法和技能，掌握误差分析的 方法。 学习学习重点：重点： 物质的量浓度的相关计算，一定物质的量浓度的溶液的配制方法及误差分析。 学习学习难点难点： 物质的量浓度的相关计算，溶液配制的实验操作及误差分析。 教学过程：教学过程： 一、一、 导入新课导入新课 引引入入初中我们学习了溶质的质量分数，在这种情况下，只要知道溶液的质量
2、， 就很容易计算出其中溶质的质量。但是在化学实验和实际生产中取用溶液时，人 们会感到量取液体的体积比其称量质量更方便，因此，在实验时一般不是称量它 的质量，而是量取它的体积。如果知道一定体积的溶液中溶质的物质的量，对于 计算化学反应中各物质之间量的关系是非常便利的。 这就需要建立一种新的度量 溶液浓度的单位，即物质的量浓度。这就是我们本节课所需要解决的问题。 教师强调教师强调本节的课标是：初步了解溶液的物质的量浓度的概念及其在化学计算 中的简单应用。 板书板书 物质的量在化学实验中应用 二、二、 推进新课推进新课 教学环节一：教学环节一：物质的量浓度 过渡过渡 浓度一般是指溶质与溶液之间的量的
3、关系，比如我们初中学过的溶质的 质量分数。溶质的质量分数是通过溶质与溶液的质量关系来表示溶液的组成。请 同学们回顾什么是溶质的质量分数？它是如何表示的？ 学生活动学生活动 主动积极回答 教师总结教师总结溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量之比。其表示式为：溶质的质 量分数溶质质量/溶液质量100。 提问提问请说出 20%NaCl 溶液的含义？如何从 100g 20%NaCl 溶液中取出含 0.1molNaCl 的溶液？ 学生活动学生活动 思考讨论回答 教师总结教师总结表示在 NaCl 溶液中，NaCl 的质量分数为 20，其余的 80是水。要 从 100g 20%NaCl 溶液中取出含 0.1m
4、olNaCl 的溶液，需要先算出 100g20%NaCl 溶 液中含有多少摩尔的 NaCl，然后在根据比例进行计算和称量。 教师点评教师点评为此我们要引入一个新的表示溶液浓度的物理量，即物质的量浓度。 那么什么是物质的量浓度呢？请同学们阅读教材 P15。回答该问题。 学生活动学生活动 阅读思考回答。 教师总结教师总结为了达到上述取液目的，我们只要知道一定体积的溶液里含有多少摩 尔溶质即可，这在化学上叫做溶质的物质的量浓度。 板书板书一一、物质的量浓度 1.概念：用单位体积溶液里所含溶质 B 的物质的量称为 B 的物质的量浓度。 2.符号及单位：符号为cB；常用的单位为 mol/L 或 mol
5、L -1。 3.表达式为 ：cBnB/V。 问题问题 根据以上的分析我们在理解物质的量浓度时应该注意什么问题呢？ 学生活动学生活动 分组讨论回答 教师点评并板书教师点评并板书 4.物质的量浓度概念中的注意事项： V 是溶液的体积，并非溶剂的体积。 溶质是用物质的量表示而不是质量。 溶质可以是单质、化合物，也可以是离子或某种特定组合。 从某溶液取出任意体积的溶液，其浓度都相同，但所含溶质的量因所取溶液体 积的不同而不同。 （溶液是均一、稳定的） 问题问题我们知道在溶液中溶质可以是单质、化合物，也可以是离子或某种特定组 合。通过初中的学习我们知道NaOH溶液之所以导电，原因是NaOH在溶液中可以
6、发生电离，即：NaOHNa OH，那么在1mol/L NaOH溶液中Na和OH的物质 的量浓度分别为多少呢？在0.5mol/L的Na2SO4溶液中Na 和SO 42 的物质的量浓度 又分别为多少呢？ 学生活动学生活动 思考讨论回答 教师点评教师点评 由 NaOH 的电离方程式知 1molNaOH 可以电离出 1molNa 和 1molOH-,因 此二者的物质的量浓度均为 1mol/L。而由 Na2SO42Na SO 4 2可知：1molNa 2SO4 可以电离出 2moNa l 和 1molSO 4 2-，因此 Na的物质的量浓度为：2 0.5mol/L 1mol/L，而 SO4 2-的物质的
7、量浓度则为 0.5mol/L。 教师引导教师引导 根据以上的分析，我们应该如何理解一定物质的量浓度的溶液中溶 质的微粒数目呢？ 学生活动学生活动 思考讨论回答 教师总结教师总结 一定物质的量浓度的溶液中溶质的微粒数目： 在溶液中有些溶质是以 分子形式存在，如：酒精和蔗糖等不导电的物质；有些则以离子形式存在，如： 溶于水可导电的物质（例如 NaOH、NaCl 等等） 。 对于溶于水不导电的物质说， 体积相同的同物质的量浓度的溶液都含有相同的 溶质分子数。 对于溶于水可以完全电离的物质来说，溶液中某离子的浓度=溶质的物质的量 浓度角标。 过渡过渡由于物质的量浓度在生产和科学研究中具有重要的意义，因
8、此我们必须掌 握有关物质的量浓度的计算。 教学教学环节环节二：物质的量物质的量浓度的计算浓度的计算 板书板书二二、物质的量物质的量浓度的计算浓度的计算 1.基本计算：基本计算：直接套用定义式。 溶质 V(aq) c(mol/L) 80 g NaOH 1 L 98 g H2SO4 500 mL 11.7 g NaCl _mL 1 _ L HCl (标准状 况) 250 mL 0.2 教师强调教师强调在进行有关计算时应注意与质量、摩尔质量、离子数、阿伏加德罗常 数、气体摩尔体积等的联系。要特别注意公式间的换算以及单位的统一。这类试 题的基本公式为：cn/V；n=m/M；Vm =V(气体)/n(气体
9、)；n=N/NA。 板书板书2.有关溶液稀释的计算有关溶液稀释的计算 问题问题溶液在稀释过程中什么是不变的？ 学生活动学生活动思考回答 教师总结教师总结将溶液用水稀释或去水浓缩时，溶液的体积发生变化，但溶质的质量 不变，因此溶质的物质的量也不变。 即：c(溶质)浓V(溶质)浓= c(溶质)稀V(溶液)稀 板书板书稀释关系式：c(溶质)浓V(溶质)浓= c(溶质)稀V(溶液)稀 例：将 0.01L2 mol/L 的硫酸溶液加水稀释到 0.5mol/L，其体积为多少 L？ 解：0.01L2mol/LVH2SO4(aq)0.5mol/L VH2SO4(aq)0.04L 过渡过渡 在实验室， 我们可以
10、直接用固体或液体试剂来配制一定物质的量浓度的溶 液。请同学们认真阅读教材 P16 实验 15，并回答下列问题：操作步骤（以配 制 100ml1.00mol L 的 NaCl 溶液为例） 计算：所需 NaCl 固体的质量为 5.85g； 称量：准确称量 NaCl 固体； 溶解：将称量好的 NaCl 固体放入烧杯中，然后用适量蒸馏水溶解，该步操作 用到的仪器有烧杯、玻璃棒； 冷却：将烧杯中的溶液冷却至室温； 转移：将烧杯中的溶液沿玻璃棒缓缓注入 100ml 容量瓶中； 洗涤：用适量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒 23 次，并将洗涤液也注入烧杯 中； 振荡：用手轻轻摇动容量瓶，使溶液混合均匀； 定容：把
11、蒸馏水沿着玻璃棒缓缓注入容量瓶中，当液面距离容量瓶颈刻度线下 12 cm 时，改用胶头滴管 加蒸馏水至凹液面的最低处与刻度线相切视线要保 持水平）。 摇匀：盖好瓶塞，反复上下颠倒，摇匀； 装瓶：配好的溶液应及时转入试剂瓶中。 学生活动学生活动 阅读思考并填空。 教师活动教师活动教师巡视并答疑 教学教学环节环节三：溶液的配制溶液的配制 板书板书 三三、溶液的配制溶液的配制 教师总结教师总结 由于物质的量浓度的配制要求比较精确， 因此就需要容积更精确的仪 器，来确定溶液的体积。所以在具体实验前我们首先来认识一个重要的精确仪器 容量瓶（展示各种规格的容量瓶）。 过渡过渡 请同学们思考： 容量瓶的构造
12、是什么样的？容量瓶是做什么用的？在使用 容量瓶前需要注意什么问题？ 学生活动学生活动 思考并根据样品积极回答 教师总结教师总结容量瓶是一种细颈梨形的平底玻璃瓶，容量瓶颈部有标线、瓶上标有 温度和容量。容量瓶是用来配制准确物质的量浓度溶液的仪器。容量瓶有各种不 同规格，常用的有 100 mL、250 mL、500mL 和 1000mL 等几种。容量瓶只能配对 应体积的溶液。因此，在选择时，要使容量瓶的容积等于或略大于所需。容量瓶 的使用要有一定温度限制，容量瓶不能作为盛放液体的容器或反应容器使用，也 不能加热，更不能作为溶解固体或稀释溶液的仪器使用。在使用容量瓶前必须检 查容量瓶是否漏水。方法是
13、：往瓶内加水，塞好瓶塞。用食指顶住瓶塞。另一手 托住瓶底，把瓶倒立。观察瓶塞周围是否漏水，若不漏水，把容量瓶正立过来将 瓶塞旋转 180，仍把瓶倒立过来，再检验是否漏水。 教师活动教师活动演示如何查漏。 强调强调如果经检查容量瓶没有问题的话，在使用前还需要用蒸馏水洗涤容量瓶， 然后才能使用。 板书板书1.容量瓶在使用前的注意事项：检查是否漏水；用蒸馏水洗涤容量瓶 讨论讨论(1)容量瓶上边标有温度。体积的刻度线只有一条。这说明了什么？ (2)能否用容量瓶来溶解固体物质？ (3)溶质溶解后是否可马上转移到容量瓶中呢? (4)为保证溶质尽可能全部转移到容量瓶中，应如何处理？ (5)容量瓶摇匀的操作具
14、有特殊性,那么应如何操作呢? (6)容量瓶能否长期存放溶液？ 学生活动学生活动讨论回答 教师教师总结总结 (1)这说明容量瓶只能准确配制一定温度下的一定体积的物质的量浓 度的溶液，而不能任意配制一定体积的溶液。 (2)由于物质的溶解往往都伴随着热量的变化，而容量瓶只能配制一定温度下的 物质的量浓度的溶液，因此不能在容量瓶中溶解固体或稀释溶液。 (3)溶质的溶解会引起溶液温度的变化，会使溶液的体积和容量瓶的容量发生改 变，因此必须等溶液温度恢复到室温时才能转移。 (4)为保证溶质尽可能全部转移到容量瓶中，且为了不要让溶液洒在容量瓶外， 同时也不要让溶液在刻度线上面沿瓶壁流下，在转移时必须使用玻璃
15、棒引流。 (5)定容后盖好瓶塞，用一只手的食指顶住瓶塞，另一只手托住瓶底，把容量瓶 到转过来反复上下颠倒，摇匀。 (6)容量瓶不能作为反应器，也不能用来长期储存溶液，一定物质的量浓度的溶 液配好后 应及时转移到指定的容器中存放。 过渡过渡我们已经预习了配制过程并且也掌握了如何使用容量瓶，下面我们就分组 进行实验。 学生活动学生活动学生四人一组分别进行实验。 教师教师活动活动教师巡视并指导和答疑。 教师教师总结总结根据学生实验过程中暴露出来的问题进行总结。 实验流程为：教材 P16 板书板书 2.主要仪器：容量瓶、烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管、托盘天平。 3.主要步骤（以配制 100ml1.00
16、mol L 的 NaCl 溶液为例） 计算；称量或量取；溶解；冷却；转移；洗涤；振荡；定容； 摇匀；装瓶。 教师教师强调强调注意的问题：(1)配制一定物质的量浓度的溶液是将一定质量或体积的 溶质按所配溶液的体积在选定的容量瓶中定容，因而不需要计算水的用量。 (2)不能配制任意体积的一定物质的量浓度的溶液。这是因为在配制的过程中是 用容量瓶来定容的， 而容量瓶的规格是有限的， 常用的有50 mL、 100 mL、 250 mL、 500 mL和1 000 mL等。所以只能配制体积与容量瓶容积相同的一定物质的量浓度 的溶液。 (3)在配制一定物质的量浓度的溶液时，不能直接将溶质放入容量瓶中进行溶解
17、， 而要在烧杯中溶解，待烧杯中溶液的温度恢复到室温时，才能将溶液转移到容量 瓶中。这是因为容量瓶的容积一般是在20 C时标定的，而绝大多数物质溶解时 都会伴随着吸热或放热过程的发生，引起温度的升降，从而影响到溶液的体积， 使所配制的溶液中溶质的物质的量浓度不准确。 (4)定容时必须使用胶头滴管。 (5)定容后的容量瓶在反复颠倒、振荡后，会出现容量瓶中的液面低于容量瓶刻 度线的情况，这时不能再向容量瓶中加入蒸馏水。这是因为容量瓶是属于“容纳 量”式的玻璃仪器(指注入量器的液体的体积等于容器刻度所示的体积)。用滴管 定容到溶液的凹面与容量瓶的刻度线相切时， 液体的体积恰好为容量瓶的标定容 积。 将
18、容量瓶反复颠倒、 振荡后， 出现容量瓶中的液面低于容量瓶刻度线的情况， 主要是部分溶液在润湿容量瓶磨口时有所损失。 (6)若在定容时，因不小心使液面超过了容量瓶的刻度线，应该重新配制。因为 液面超过刻度线时， 就意味着所配溶液的浓度已不符合要求， 因此， 要知错就改， 而且是彻底地改。 过渡过渡 在配制过程中由于操作不当，会引起误差，那么这些错误当操作会对实验 结果有什么影响呢？请同学们认真思考教材 P16学与问。 学生活动学生活动 思考讨论教材 P16学与问 教师总结教师总结 (1)配制一定物质的量浓度的溶液时，烧杯中的溶液转移到容量瓶后， 烧杯的内壁上还沾有少量溶液，若不用蒸馏水洗涤烧杯，
19、容量瓶中的溶质就会减 少，即容量瓶内容质的物质的量减少，导致所配溶液中溶质的浓度会偏低。为了 减少溶质的损失，应用蒸馏水洗涤烧杯 2-3 次，并将洗涤后的溶液也转移到容量 瓶中。 (2) 如果将烧杯中的溶液转移到容量瓶中时不慎洒到容量瓶外，最后配成的溶液 中溶质的实际浓度比所要求的小。因为洒出的溶液中含有溶质，所以转移到容量 瓶内的溶质比称量时少，即容量瓶内溶质的物质的量减少。 (3)配制 100 mL 1.00 mol/L NaCl 溶液需要 NaCl 固体 5.85 g。用托盘天平称量时， 托盘天平的感量为 0.1 g， 所以不能称出 5.85 g 固体。 如要比较准确地配制 100 mL
20、 1.00 mol/L NaCl 溶液，应用分析天平进行称量。分析天平的精度比托盘天平高。 过渡过渡那么我们应如何分析实验中的误差呢？ 学生活动学生活动讨论回答 教师小结并教师小结并板书板书4.误差分析 根据 cB= V nB MV m 判断。其它正常时，凡是使 m 或 n 增大的因素，使 cB偏大；凡 是使 m 或 n 减小的因素，使 cB偏小；凡是使 V 增大的因素，使 cB偏小；凡是使 V 减小的因素，使 cB偏大。 学生活动学生活动思考讨论回答 教师教师总结总结误差分析结果 强调强调配制一定体积、一定物质的量浓度的溶液引起实验误差的主要原因： (1)称量时所引起的误差 使所配溶液中溶质
21、的物质的量浓度偏高的主要原因： 天平的砝码沾有其他物质或已锈蚀； 用量筒量取液体时，仰视读数，使所得液体的体积偏大，等等。 使所配溶液中溶质的物质的量浓度偏低的主要原因： 试剂、砝码的左右位置颠倒； 砝码有残缺； 在敞口容器中称量易吸收空气中其他成分或易于挥发的物质时的动作过慢； 用量筒量取液体时，俯视读数，使所得液体的体积偏小，等等。 (2)用于溶解稀释溶液的烧杯未用蒸馏水洗涤，使溶质的物质的量减少，致使溶 液中溶质的物质的量浓度偏低。 (3)转移或搅拌溶液时有部分液体溅出，致使溶液中溶质的物质的量浓度偏低。 (4)容量瓶内溶液的温度高于20 C，造成所量取的溶液的体积小于容量瓶上所标 注的
22、液体的体积，致使溶液中溶质的物质的量浓度偏高。 (5)在给容量瓶定容时，仰视读数会使溶液的体积增大，致使溶液中溶质的物质 的量浓度偏低；俯视读数会使溶液的体积减小，致使溶液中溶质的物质的量浓度 偏高。 思考与交流思考与交流 认真思考教材 P17思考与交流 学生活动学生活动思考讨论回答 教师教师总结总结1.浓硫酸和稀硫酸在性质上有比较大的差异。例如，浓硫酸的密度比 稀硫酸的大；将浓硫酸、稀硫酸分别滴在蓝色石蕊试纸上，浓硫酸能使石蕊试纸 先变红后变黑（纸被腐蚀），而稀硫酸只能使石蕊试纸变红（久置后也会变黑）； 浓硫酸稀释时会放出大量的热，而稀硫酸稀释时放出的热量不大；浓硫酸露置在 空气中会变稀，稀硫酸露置在空气中浓度变化不大；浓硫酸常温下不与铁反应， 稀硫酸能与铁反应产生氢气等。 2.将5 mL浓硫酸稀释为20 mL稀硫酸，得到的稀硫酸与原浓硫酸中所含H2SO4的物 质的量相等。这是因为稀释前与稀释后H2SO4的质量是不变的，只是溶液体积增 大了，所以两种溶液中H2SO4的物质的量相等。
