化学计量,是中学化学学习的基础。
化学计量的内容,在高中化学必修一的第一章《从实验学化学》的第二节,“化学计量在实验中的应用”,我们在前面的两节课中,已经精辟地讲解了“物质的量”、“摩尔质量”、“气体的摩尔体积”三个重要的化学计量概念,相信大家已经有了初步的认识,经过练习、习题、模拟题和真题的逐步训练,会深刻理解、牢牢记住这三个概念的。
本次课将详细解析教材中提出的所有问题,包括课堂练习、学与问、科学探究、课后习题等。在此之前,对这三个概念做进一步的提示,以加深理解,增强记忆,提高解题的能力。
理解化学计量的这三个量,同学们要充分发挥想象空间。还有以后的化学学习,电子、化学键、分子结构等等都是肉眼看不到的,教材里画出来的都是想象的,所以同学们都要记住:
发挥想象力有助于学好化学。
一、深入理解物质的量、摩尔质量?
化学计量,完全建立在物质的量的基础之上。物质的量的引出,是化学实验和化学理论要求的必然结果。
例如,氧气和硫的完全燃烧反应,相对分子质量为 32 的氧分子能够与相对原子质量为 32 的硫原子反应,生成了一个SO2分子,SO2的相对分子质量恰好是 64,为O2和S的相对分子(原子)质量之和。
O2 + S = SO2
相对量 32 32 64 ——生成SO2的相对质量是O2和S的相对质量之和
可以理解为 32 克氧气与 32 克硫生成了64 克SO2
(满足质量守恒定律)
又例如,假设取相对质量为 32 克的氧气和相对质量为 32 克的碳反应,结果如何?
O2 + C = CO2
相对量 32 12 44 ——只能生成相对质量为 44 的CO2
或者理解为,32 克氧气只能与 12 克碳反应
(加入的 32 克碳不能完全反应)
结论:不能用克来计量化学反应的量比关系,于是有了物质的量的概念,按照参与反应的粒子数来计量化学反应,NA个粒子是一个计量单位,这个NA是阿伏加德罗常数,这个计量单位是 mol、摩尔、摩(三者意义完全相同——化学中同义词很多)。
一个原子的质量叫做相对原子质量,一个分子的质量叫做相对分子质量。相对原子质量和相对分子质量的单位都是碳单位,一个碳12原子的质量的1/12。
NA那么多个原子、或者分子的质量,叫做摩尔质量。我们在初中的质量守恒定律中已经多次用到摩尔质量来进行化学计算,只不过当时老师并没有提到过“摩尔质量”这个名词。
二、深入理解气体的摩尔体积?
这里要注意发挥力:
(1)气体的体积很大,气体本身的粒子很小。
(2)气体均匀分散在空间里,气体存在的多与少只与温度和压强有关系。
(3)相同温度和压强下,任何气体的体积都相同,如果是在0℃、101 kPa条件下,1摩尔任何气体的体积都大约等于 22.4 L,这个条件称之为标准状况。如果条件变了,气体的体积也会变,例如温度升高到 25摄氏℃,1摩尔气体的体积会增加到 24.5 L。
三、溶液中的化学计量——物质的量浓度
溶液中,用物质的量、摩尔体积来计量都不合适,这里引入了“物质的量浓度”的概念。就是在单位体积中含有某种溶质的物质的量。物质的量浓度用 CB表示,实用中是把溶质B括起来。
CB = nB / V
—— nB 是溶质B的物质的量,单位是摩尔 mol;
—— V 是溶液的体积,单位是升,L;
—— 物质的量浓度,但是是 mol/L。
四、教材中的练习题、思考题、实验探究题
4.1 学与问(第13页)

解:
(1)先计算硫酸的相对分子质量 M = 2*1 + 21 + 16*4 = 98
因此,1摩尔硫酸的质量是 98 克。题中的 24.5克为 0.25摩尔。
(2)碳酸钠的相对分子质量 M = 23*2 + 12 + 16*3 = 106
因此,1摩尔碳酸钠的质量是 106 克,题中的 1.5 摩尔为 159 克。
4.2 科学探究(第13页)


解:
(1)根据实验得到,生成氢气与氧气的体积比为 2:1。
(2)1.8 克水为 0.1 摩尔,完全电解应该生成 0.1 摩尔的氢气和0.05 摩尔的氧气,质量分别
为 0.2 克氢气和1.6 克氧气。
上面的表应该填写为
质量 物质的量 氢气与氧气的物质的量之比
-----------------------------------------------------------------------
氢气 0.2 0.1 2:1
氧气 1.6 0.05


(1)氧气和氢气的摩尔体积计算
氧气的摩尔体积 = 32 g/mol ÷ 1.429 g/L ≈ 22.4 L/mol
氢气的摩尔体积 = 2 g/mol ÷ 0.0899 g/L ≈ 22.4 L/mol
(2)20℃的时候几种固体和液体的摩尔体积
铁 ≈ 7.5 ml/mol (计算过程同上, 略, 下同)
铝 ≈ 10.0 ml/mol
水 ≈ 18.0 ml/mol
硫酸 ≈ ?
4.3 学与问(第16页)

第1题
答:配制溶液的时候,烧杯一开始盛放的是溶质,即便将其中的溶质溶解、倒入容量瓶之后,在杯子的壁上还有一些溶质剩余,这些都需要转移到容量瓶中,因此要用干净的水(蒸馏水)洗涤,因此洗涤液也要注入容量瓶。
第2题
答:只要有溶质损失,配制之后的实际浓度一定变小了。
4.4 思考与交流(第17页)

第1题
答:在初三的时候学过,浓硫酸有“三性”——吸水性(遇水发生强烈的放热反应)、氧化性(对皮肤、眼睛有强烈的腐蚀作用)、脱水性(遇到肌肤组织、木材等会按照氢2氧1的比例脱水;。
而稀硫酸就没有这三性。
第2题
分析:这道题是对教材第 17 页的公式 c(浓溶液)·V(浓溶液)= c(稀溶液)·V(稀溶液)的诠释,这个公式的本质为“稀释前后,溶液中溶质的物质的量不变”。
答:稀释只是改变了溶液中溶剂的量,而溶质的物质的量和质量没发生变化。
4.5 课后习题

解:
图 1-16 见右图。 
题中所说的“总胆红素指标”排在第4位,单位是 nmol/L。这个单位和 mol/L属于同一类单位,物质的量浓度。
正确选项:D

解:每 mol 硫酸钠含有 NA×2 个钠离子,0.5 mol 恰好含有 NA 个钠离子。
正确选项:B

解:二者质量比为 1:4 的时候,假设为 1 g 比 4 g。甲烷的物质的量为 1/16,氧气的物质的量为 4/32,二者的物质的量之比
= 1 : 2
正确选项:B

解:按照公式c(浓溶液)·V(浓溶液)= c(稀溶液)·V(稀溶液)
推导出 
代入数值 
= 0.03 mol/L
正确选项:B


解:以 mg/dL 为计量单位时,需要把 3.61 - 6.11 mmol/L变换过来
mmol/L中的 mmol 变化为 g,乘以 180、除以1000;
mmol/L中的L 乘以 0.1。
结果为

请自己辛苦一下,计算出结果,呵呵
6、某同学用容量瓶配制溶液,加水时不慎超过了刻度线,他(她)把水倒出一些,重新加水至刻度线。这样做会造成什么结果?
解:把水倒出时,溶液中的溶质已经损失,因此重新加水后,所得的溶液的物质的量浓度低于计算值。

解:
按照公式c(浓溶液)·V(浓溶液)= c(稀溶液)·V(稀溶液)
解: 分别计算这四种元素的物质的量,分别为

9、现有0.270kg质量分数为10%的CuCl2溶液。计算: (1)溶液中CuCl2的物质的量;
(2)溶液中铜离子和氯离子的物质的量;
解:(说明:原来的题解误将氯化铜的相对分子质量写成了65,错误,以下修正)
M(CuCl2) = 63.5 + 35.5 * 2 = 134.5
(1)含有氯化铜溶质的质量 m = 0.027×1000×10%/134.5 = 0.020 mol
(2)溶液中的铜离子的物质的量,等于氯化铜溶质的物质的量,0.020 mol
溶液中的氯离子的物质的量,为铜离子的物质的量的两倍,0.040 mol
10、在标准状况下,100 ml某气体的质量为0.179g,试计算这种气体的相对分子质量。
解:标准状况下,任何气体的摩尔体积都是 22.4 L/mol。
该气体100ml为0.179g,密度为 0.179×1000/100 g/L = 1.79 g/L
1 mol该气体的质量为 22.4 L×1.79 g/L = 40 g
所以,该气体的相对分子质量为 40