第二节 化学计量在实验中的应用（4）

2015-10-14 21:43:20   来源：   撰稿：董啸   摄影摄像：    ;  评论：0 点击：

第二节   化学计量在实验中的应用（4）

[复习] 物质的质量、物质的量、摩尔质量之间的相互转化关系以及气体体积与物质的量之间的关系。

【导入新课】我们在初中学习过溶液中溶质的质量分数，应用这种表示溶液浓度的方法，可以计算一定质量的溶液中所含溶质的质量。但是，很多化学反应都在溶液中进行，对于溶液我们通常不称其质量，而是量它的体积。同时，在化学反应的溶液中如何体现出溶质的物质的量之比呢？

[板书]三、物质的量在化学实验中的作用

【讲述】初中时学习过的溶液中溶质的质量分数，在使用时有很多不方便之处。溶质如果是固体物质，还可以称量，如果是气体或液体，称量它的质量就很不方便。至于溶液的质量就更不好称量，实验室常用量筒来量液体的体积。在化学反应中，反应物与生成物的物质的量相互间有一定的关系，所以，我们如果能引入一种物理量能把溶质的物质的量和溶液的体积直接联系起来，将会给计算和量取带来很大的方便。

【分析】化学反应主要是发生在溶液中的溶质之间，实验室量取液体最直接的手段是量体积，而化学反应中计算最方便的是物质的量，所以我们需要寻找一种物理量，满足以下要求。

  【要求】一种物理量能把溶质的物质的量和溶液的体积直接联系起来：①方便确定溶液体积；  ②方便确定溶质物质的量。

【自主探究】如何设置一个物理量，使溶质的物质的量和体积联系起来。注意以下几点：可以表示体积，我们最取一定体积时通过这个物理量就可以知道很快地知道它的物质的量。我们要取若干物质的量的溶质时，通过这个物理量就可以知道要量取多少体积的溶液。通常我们把这个物理量称为物质的量浓度。

1、物质的量浓度

（1）定义：以单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量，叫做溶质B的物质的量浓度。

理解：以每升溶液里含溶质的物质的量表示溶液的浓度，叫做物质的量浓度。

（2）符号： C_B

（3）单位： mol／L

[小计算]

①若1L溶液中含有2molNaCl，则溶液的浓度为               .

②若1L溶液中含有5molNaCl，则溶液的浓度为               .

③若2L溶液中含有2molNaCl，则溶液的浓度为               .

④若0.5L溶液中含有2molNaCl，则溶液的浓度为              .

[问题]通过计算你能获得什么信息?

2、关系：

〖特别说明〗

①关系式中的体积是溶液体积而不是溶剂体积；

②物质的量是溶质的物质的量，而不是溶液的物质的量。

③溶液体积的计算方法：

（注意：特别关注密度单位是mL还是L。）

3、简单计算

例题1：用5molNaOH配成500mL溶液，其浓度为___mol／L，取5mL该溶液，其浓度为___mol／L。

    例题2：从1L1mol／LNaCl溶液中，分别取出100mL、10mL和1mL溶液，它们的物的量浓度是否相等？所含溶质各是多少克？

例题3：配制250mL 0.8mol／LNaCl溶液，需要NaCl的质量是多少？

思考题：将40克NaOH溶解在1L水中，所得溶液中溶质的物质的量浓度等于1mol/L吗？

结论：不等，因为1L水中溶解20克NaOH后，其溶液的体积不等于1L。

   【强调】：在物质的量浓度的计算中，V是指溶液的体积，所以在精确计算中，溶液体积不能用溶剂的体积代替。

如果溶质溶解于溶剂中引起的体积变化不是十分明显，溶液体积和水的体积非常接近，在一些近似计算中，可以用溶剂体积代替溶液的体积进行计算。

【思考与交流】

现有500mL2mol/L的硫酸铝溶液，其中铝离子和硫酸根离子的浓度各是多少？将溶液取出200mL后，溶液中的离子浓度各是多少？

【小贴士】

v   ①从溶液中取出部分溶液后，溶液的物质的量浓度不变。

v   ②精确计算时溶液的体积等于溶液质量除以密度，近似计算时可以用溶剂的体积代替溶液体积，体积单位必须为L。

v   ③离子的物质的量浓度等于溶质的物质的量浓度乘以角码。

【过渡】物质的量浓度的溶液是生产上和科学实验上常用的一种表示溶液组成的重要方法。因此，我们要学会配制物质的量浓度的溶液。

4、溶液配制

（1）仪器：天平、容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、洗瓶。

[讲述]仪器介绍

容量瓶：配制一定物质的量浓度的溶液的一种容积精确的仪器——容量瓶。容量瓶有各种不同规格，常用的有100 mL、250 mL、500 mL、和1 000 mL等几种。

容量瓶上的信息：温度、刻度线、容积

【容量瓶的使用方法】

v   选择：根据配置溶液的体积要求，选择需要的容量瓶的规格。      

v   检查：往容量瓶中加水，塞好瓶塞，右手用食指顶住瓶塞，左手托住瓶底，把瓶倒立过来，观察瓶塞周围是否有水漏出，如果不漏水，把瓶塞旋转180°塞紧，仍把瓶倒立过来，再检查。

v   洗涤：将容量瓶用要配置溶液的试剂（一般是水）洗净即可，不能用溶液润洗。

（2）配制过程

【学生阅读】请同学们阅读课本第16页实验1－5，了解溶液配制的过程，并思考以下几个问题。

物质的量浓度溶液配置步骤:

①计算：根据配置溶液的需要，计算所需溶质的质量；

②称量：根据计算结果，称量溶质；

③溶解：将称好的溶质在小烧杯中加适量水溶解；

④转移：将溶解好的溶液通过玻璃棒引流注入容量瓶，并将烧杯用蒸馏水洗涤2～3次，并将洗液也注入容量瓶，摇匀容量瓶；

⑤定容：将蒸馏水注入容量瓶至液面距离刻度线1～2cm处，改用胶头滴管滴加蒸馏水至液面与刻度线相切，盖上瓶塞，上下颠倒摇匀，即可。

[讨论]（1）用托盘天平来称量固体药品应注意哪些？若称量有腐蚀性的物质，例如：NaOH能否放在纸上称量？应如何称量？

（2）溶解固体物质应在哪儿溶解？用到哪些仪器？在溶解过程中还应注意哪些问题？溶质溶解后是否可马上放到容量瓶中呢?

（3）溶解时加水是否可以直接达到溶液的体积？能否用容量瓶来溶解固体物质？

（4）为什么不直接将溶液倒入容量瓶，而是用玻璃棒引流？为保证溶质尽可能全部转移到容量瓶中，应如何处理？

（5）定容时，观察液面与刻度线相切的操作，有什么要求？定容时如果不小心水加多了，可否用胶头滴管取出多余的溶液呢？容量瓶摇匀的操作具有特殊性,那么应如何操作呢?

（6）若溶质为液体，配置过程与固体溶质有何不同？

 [学生实验] 配制500mL0.1mol／L的Na₂CO₃溶液。四人一组，老师巡视指导，并提醒注意事项。

①计算:⑴计算出需要Na₂CO₃晶体的质量是多少？

   ②称量:称量多少g Na₂CO₃晶体。如何称量？

   【讲述】我们配制溶液用的主要仪器之一是容量瓶。容量瓶是配制准确浓度溶液的仪器，它上边标有温度和体积。

【设问】⑴容量瓶上边标有温度和体积说明了什么？⑵能否用容量瓶来溶解固体物质？

③溶解：用小烧杯加水溶解，并用玻璃棒搅拌。

【讲述】把溶解好的溶液冷却后,从小烧杯转移到100mL的容量瓶里。

④转移：把小烧杯里的溶液往容量瓶中转移，由于容量瓶的瓶口较细，为避免溶液洒出，用玻璃棒引流。把小烧杯里的溶液沿玻璃棒转移到容量瓶中。

容量瓶中移液的要求：在将烧杯中的液体沿玻璃棒小心地注入容量瓶时，不要让溶液洒在容量瓶外，也不要让溶液在刻度线上面沿瓶壁流下。

【设问】烧杯和玻璃棒是否需要处理？应如何处理？

【讲述】为保证溶质尽可能全部转移到容量瓶中，应该用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒二、三次。

⑤定容：当往容量瓶里加蒸馏水时，距刻度线1～2cm处停止，为避免加水的体积过多，改用胶头滴管加蒸馏水到刻度线，这个操作叫做定容。

【讲述】定容时要注意凹液面下缘和刻度线相切，眼睛视线与刻度线呈水平，不能俯视或仰视，否则，都会造成误差。最后把容量瓶瓶塞塞紧，把容量瓶倒转过来摇动多次，使溶液混合均匀叫做摇匀。

【设问】容量瓶摇匀的操作具有特殊性,那么应如何操作呢?

【演示】摇匀后，再把配好的溶液倒入干净并润洗过的试剂瓶中，盖上瓶塞，贴上标签。

【归纳】物质的量浓度溶液配置步骤：算、称、溶、移、定。

【思考与交流】

1、如果要求配置750 mL0.5mol／L氢氧化钠溶液，应称量多少克氢氧化钠固体？选择什么样的容量瓶？

2、在配置氯化钠溶液时，如果利用托盘天平称量，称量的质量是多少？与计算出的氯化钠的质量是否相同？为什么？

【牛刀小试】（1）配制200mL0.1mol／L的NaCl溶液，需NaCl的质量为多少克？

（2）欲配制1mol／L的氢氧化钠溶液250mL，完成下列步骤：

①用天平称取氢氧化钠固体___g。

②将称好氢氧化钠固体放入___中加___蒸馏水将其溶解，待___后，将溶液沿___移入___mL的容量瓶中。

③用少量蒸馏水冲洗___次，将冲洗液移入___中，在操作过程中不能损失点滴液体，否则会使溶液的浓度偏___（低或高）。

④向容量瓶内加水至刻度线___时，改用___小心加水至溶液凹液面与刻度线相切，若加水超过刻度线，会造成溶液浓度偏___，应该___。

⑤最后盖好瓶盖___，将配好的溶液移入___中并贴好标签。

（3）误差分析

【设问】在溶液配制过程中哪些操作可能引起溶液浓度的误差？定容时若俯视或仰视刻度线，对溶液的浓度有何影响？

[思考]学与问，主动回答。

【方法指导】误差分析的方法：

分析实验操作失误导致的误差时，首先分析实验操作失误直接导致计算公式中哪个数据发生变化，发生了什么变化，然后再分析该数据对于计算结果会带来什么影响，从而确定误差结果。

配置物质的量浓度溶液的实验操作分为四种情况：溶液体积增大；溶液体积减小；溶质的物质的量增大；溶质的物质的量减小。其中，溶液体积增大和溶质的物质的量减小使溶液浓度偏小；溶液体积减小和溶质的物质的量增大使溶液浓度偏大。

【小结】四种情况，两种结果。

【过渡】在实验中，以下四种操作可能引起误差。

①称量时所引起的误差：

天平砝码沾有其他物质或锈蚀，致使溶液浓度      。 砝码有残缺，致使溶液浓度      。 试剂、砝码的左右位置颠倒，致使溶液浓度      。 用量筒取液体时，仰视读数，致使溶液浓度      。用量筒取液体时，俯视读数，致使溶液浓度        。在敞口容器中称量易挥发的物质时动作过慢，致使溶液浓度          。

②溶解时所引起的误差：溶解时有部分固体洒出，致使溶液的浓度        。搅拌溶液时有部分液体溅出，致使溶液的浓度        。

③移液时引起的误差：

用于溶解稀释溶液的烧杯未用蒸馏水洗涤，使溶质物质的量     ，致使溶液的浓度      。转移或搅拌溶液时有部分液体溅出，致使溶液的浓度      。

④定容时引起的误差：

定容时，容量瓶内溶液的温度高于20℃，造成冷却后所量取的液体的体积     （大于、小于）容量瓶上所标注的液体体积，致使溶液浓度      。在给容量瓶定容时，仰视读数会使液体的体积       ，致使溶液浓度       ；俯视读数会使液体的体积       ，致使溶液浓度       。

[思考与交流]

1、若用98%的浓H₂SO₄(ρ＝1.84 g·cm^－3)配制1000 mL物质的量浓度为0.1 mol·L^－1的溶液，需怎样配制?

[注意]①计算浓H₂SO₄的体积V②浓H₂SO₄的正确稀释方法③向容量瓶中转移溶液时，要待溶液冷却后再进行

2、实验室里需用480mL 0.1mol/L的硫酸铜溶液，现选取500mL容量瓶进行配制，以下操作正确的是

A、称取7.68g硫酸铜，加入500mL水 B、称取12.0g胆矾配成500mL溶液

C、称取8.0克硫酸铜，加入500mL水　D、称取12.5克胆矾配成500mL溶液

　　答案：D

【作业】1、写出配制250mL0.4mol／L的NaCl溶液的过程。

2、在溶液配制过程中哪些操作可能引起溶液浓度的误差？定容时若俯视或仰视刻度线，对溶液的浓度有何影响？为什么？

板书设计：二、物质的量在化学实验中的作用

1、物质的量浓度

（1）定义：以单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量，叫做溶质B的物质的量浓度。

（2）单位及符号：符号C_B ，单位通常是用mol／L表示。

2、关系：     公式：  

【教后记】