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高考化学第二轮复习 物质的量浓度及有关计算教案
展开安徽省怀远县包集中学高考化学第二轮复习教案:物质的量浓度及有关计算
教学目标
知识技能:理解有关物质的量浓度的涵义,掌握有关计算的基本题型。
能力培养:有关物质的量浓度的计算思维能力。
科学思想:在溶液计算中,贯彻守恒的思想。
科学方法:演绎推理法,比较分析法。
重点、难点 有关物质的量浓度计算的6种基本类型是重点;电荷守恒、建立参比的基本解题方法是难点。
教学过程设计
教师活动
【引入】今天我们复习物质的量浓度。
【提问】物质的量浓度的定义是什么?请写出它的计算公式。
学生活动
回答:1L溶液中含有溶质的物质的量。
板书:c=n(mol)/V(L)
【再问】溶液的组成还常用什么来表示?
回答:也常用溶质的质量分数来表示。
溶质的质量分数表示单位质量溶液中所含溶质的质量。
板书:a%=m(溶质)/m(溶液)×100%
【提问】根据物质的量浓度的计算公式c=n/V,我们能够联想起哪些有关的计算思想?请同学们讨论后回答。
思考,讨论,回答:
(1)在公式计算中,已知任何两个量,可以求得第三个量。
(2)还可以根据物质的量联系溶质的质量、气体溶质在标准状况下的体积及微粒数目等。
(3)当溶质的量一定时,浓度和体积成反比;当体积一定时,浓度和溶质的物质的量成正比。
(4)根据n=cV,当取出一定浓度的溶液时,溶液的浓度不变,但溶质的物质的量和所取溶液的体积成正比。
【评价】同学们说的都很正确,不过,有一个问题,为什么当取出一定浓度的溶液时,溶液的浓度不变?
回答:溶液是均匀稳定的体系。
【板书】类型1 代入公式的计算
【投影】填空:
思考,完成练习。
【强调】体积必须以升(L)为单位进行计算。如果题目给的体积为mL,则必须进行换算。
【提问】为什么醋酸的[H+]小于其酸的浓度?
回答:醋酸为弱酸,[H+]=ca,
因此,[H+]小于酸的浓度。
【板书】类型2 溶液物质的量浓度和溶质质量分数的换算
【提问】在进行换算时,根据那个不变的量来推导计算公式?请写出计算公式?
回答:溶液中溶质的量是不变的,分别用物质的量浓度和溶质的质量分数计算,于是得到如下方程:
m=cVM=1000Vρa %
【强调】在此公式中,物质的量浓度(c)、溶质的质量分数(a%)、溶质的摩尔质量(M)和溶液密度(ρ),已知任何三个量,可计算第四个量。
【投影】练习:63%硝酸溶液的物质的量浓度为14 mol· L-1,溶液的密度为______。
思考,完成练习。
答案:1.4 g·mL-1
【板书】类型3 稀释问题
【提问】溶液在加水稀释过程中,不变的量和变化的量是什么?计算的依据是什么?
回答:不变的量是溶质的质量和物质的量,变化的量是水的质量、溶液的体积、溶液的密度和溶液物质的量浓度。因此,可根据如下公式计算:n=c1V1=c2V2
计算依据是,在此公式中,已知任何三个量,可计算第四个量。
【再问】如何计算稀释后溶液的体积?能否用浓溶液的体积和水的体积相加?
回答:不能相加,应该用质量相加除以稀溶液的密度。
【板书】V(稀)≠V(浓)+V(水)
m(稀)=m(浓)+m(水)
V(mL)=m(稀)g/ρ(稀)g·mL-1
记笔记。
【说明】对于浓度不超过1mol·L-1的稀溶液,混合时体积变化不大,可以作近似计算:用原溶液体积相加得混合后的溶液体积。
【投影】讨论题:将12mol· L-1的盐酸(密度为ρ1g·mL-1)50mL和1mol·L-1的盐酸(密度为ρ2g·mL-1)100mL混合,所得溶液的密度为ρg·mL-1,溶液物质的量浓度为______mol·L-1
讨论,思考,回答:
基本思路:c=n/V
混合后溶质的物质的量为:
n=12mol·L-1×O.05L+1mol·L-1×0.10L=0.7mol
混合后溶液的体积为:
V=(ρ1×50+ρ2×100)/1000ρ(L)
答案:700ρ/(50ρ1+100ρ2)mol·L-1</PGN0028.TXT/PGN>
【板书】类型4 气体溶质问题
【投影】讨论题:标准状况下,AL氯化氢气体溶于1L水中,所得溶液密度为ρg·mL-1,则该溶液中溶质的质量分数为______,溶液的物质的量浓度为______。
【提问】指导讨论:
(1)这类型题目的基本入手点是什么?
(2)请思考、讨论得出解题的正确思路。
思考,讨论,回答:
(1)解题的基本思路是从溶质的质量分数和浓度的定义公式入手:
a%=m(溶质)/m(溶液)×100%
c=n/V
(2)所得溶液中,溶质的质量为:
m(溶质)=36.5g·mol-1×AL/22.4L·mol-1
溶液的质量为:
m(溶液)=(36.5A/22.4+1000)g
根据溶质的质量分数的定义得到:
a%=36.5A/(36.5A+22400)×100%
(3)所得溶液中,溶质的物质的量为:
n(溶质)=AL/22.4L·mol-1
溶液的体积为:
V=(36.5A/22.4+1000)/1000ρ(L)
根据溶液的物质的量浓度的定义得到:c=1000ρA/(36.5 A+22400)mol·L-1
【小结】
溶液的质量等于溶质和水的质量相加,但溶液的体积不等于溶质和水的体积相加,也不等于水的体积。溶液的体积一定用其质量除以密度来计算。
【板书】类型5 有关化学方程式的计算
【投影】讨论题:体积比为1∶1∶1的氯化钠、氯化镁和氯化铝溶液,分别加入等体积、等浓度的硝酸银溶液,均恰好完全反应生成氯化银沉淀,则这三种溶液的物质的量浓度之比为:
【提问】指导讨论:
(1)三个反应的实质是什么?消耗等量的硝酸银说明什么?
(2)请思考、讨论得出解题的正确思路。
讨论,思考,回答:
(1)这三个反应的实质均为:
Cl-+Ag+→AgCl↓
消耗等量的硝酸银说明三种溶液中
C1-的物质的量相等。
(2)设:n(Cl-)=1mOl
则:n(NaCl)=1mol
n(MgCl2)=1/2 mol
n(AlCl3)=1/3 mol
根据c=n/V,体积相同时浓度和物质
的量成正比,因此浓度比为:
1∶(1/2):(1/3)=6∶3∶2
【小结】此类型题目的关键是找出与浓度有关的n和V的比例关系,从而得到浓度的比例关系。
【板书】类型6 烧瓶内气体溶于水的浓度计算
【投影】讨论题一:标准状况下,一圆底烧瓶充满氯化氢气体,倒扣于水槽中,假设溶液没有损失,则所得溶液的物质的量浓度为:______。
【提问】指导讨论:
(1)解题基本入手点是什么?
(2)请思考、讨论得出解题的正确思路。
讨论,思考,回答:
(1)解题基本入手点是公式:c=n/V
(2)设烧瓶体积为VL,标准状况下,充满氯化氢气体,则氯化氢的物质的量为:V/22.4mol,由于氯化氢极易溶于水,则溶液将充满烧瓶,所得溶液的体积为VL。因此,烧瓶内盐酸溶液的浓度为: 1/22.4mol·L-1。
【评价】完全正确,所得溶液的浓度与烧瓶的体积无关。
【投影】讨论题二:标准状况下,用圆底烧瓶收集氨气,当混合气的平均式量为19时,停止收集,并将其倒扣于水槽中,假设溶液没有损失,则所得溶液的物质的量浓度为:______。
讨论,思考,回答:
根据混合气的平均式量为19,算出氨气和空气的体积比5∶1,若设烧瓶的体积为6L,则其中的氨气为5L,5/22.4 mol。空气为1L。氨气极易溶于水,而空气不溶于水,因此进入烧瓶的水形成的溶液的体积为5L,溶液浓度为:1/22.4 mol·L-1。回答:氨气极易溶于水,而空气不溶于水,因此氨气所占的体积也就是所得氨水溶液的体积。因此,无论氨气和空气的比例如何,溶液的浓度均为1/22.4mol·L-1。
【评价】思路完全正确,还有没有更简单的思路。
【评价】完全正确,因此讨论题一和讨论题二的结果是相同的,无论烧瓶的体积如何。
【投影】讨论题三:标准状况下,将二氧化氮和氧气按4∶1的体积比混合后,充满一烧瓶,倒扣于水槽中,当反应不再进行时,假设溶液没有损失,则所得溶液的物质的量浓度为:____。
讨论,思考,回答:
根据:4NO2+O2+2H2O=4HNO3
若设烧瓶体积为1L,则NO2为4/5L,生成硝酸4/(5×22.4)mol,所得溶液体积为1L,因此,溶液浓度为1/28 mol·L-1。
【评价】完全正确,由于烧瓶内的气体的总物质的量和生成硝酸的物质的量为5∶4,因此所得溶液浓度为:(4/5)×(1/22.4)mol·L-1。
【投影】讨论题四:标准状况下,将一氧化氮、二氧化氮和氧气的混合气充满一烧瓶,倒扣于水槽中,当反应不再进行时,溶液充满烧瓶,假设溶液没有损失,则所得溶液的浓度范围是:
______。
讨论,思考,回答:
根据:4NO2+O2+2H2O=4HNO3
4NO+3O2+2H2O=4HNO3
假定全部是二氧化氮和氧气的混合气,则其体积比一定为4∶1,所得硝酸溶液的浓度为:1/28mol·L-1。
假定全部是一氧化氮和氧气的混合气,则其体积比一定为4∶3,所得硝酸溶液的浓度为:4/(7×22.4)=1/39.2mol·L-1。因此,若为一氧化氮、二氧化氮和氧气的混合气,所得硝酸溶液的浓度范围是:1/39.2mol·L-1<c<1/28 mol·L-1。
【小结】此类型题目的基本思路是从公式c=n/V入手,找出溶质的物质的量和溶液的体积之间的关系。
【过渡】上面我们讨论了有关溶液浓度计算的六种基本类型,下面我们再复习两种在溶液浓度的有关计算中的基本解题方法。
倾听。
【板书】基本计算方法1.电荷守恒法
【投影】讨论题:某地酸雨经检验,除含氢离子外,还含如下离子:
[Na+]=1.4×10-3mol·L-1
[Cl-]=3.5×10-3mol·L-1
[NH4+]=2.3×10-3mol·L-1
[SO42-]=1.5×10-4mol·L-1
则该溶液中的氢离子的浓度为____。
讨论,思考,回答:
根据电荷守恒,溶液中的阳离子的正电荷浓度之和等于阴离子的负电荷浓度之和:
[H+]+[Na+]+[NH4+] =[Cl-]+[SO42-]×2
将已知数据代入,计算得:
[H+]=1.0×10-4mol·L-1
【评价】完全正确,请注意SO42-带2个负电荷,因此其负电荷浓度等于其离子浓度的2倍。
【板书】基本计算方法2.参比法
【投影】讨论题:物质X的1%(溶质的质量分数,以下同)的溶液和9%的溶液等体积混合后得溶液①,物质Y的1%的溶液和9%的溶液等体积混合后得溶液②,根据附表判断下列叙述正确的是:
A.溶液①,②中溶质的质量分数均大于5%
B.溶液①,②中溶质的质量分数均等于5%
C.溶液①中溶质的质量分数大于5%,溶液
②中溶质的质量分数小于5%
D.溶液①中溶质的质量分数小于5%,溶液
②中溶质的质量分数大于5%
讨论,思考,倾听教师讲解:
(1)建立参照体系,若溶液等质量混合,则混合后溶液的溶质的质量分数为:
(1%+9%)/2=5%
(2)对于X溶液,溶质的质量分数越大,密度越小,因此,当等体积混合时,1%溶液的质量大于9%溶液的质量,稀溶液的比例大了,因此混合溶液中溶质的质量分数将偏低,即小于5%。
对于Y溶液,当等体积混合时,1%溶液的质量小于9%溶液的质量,浓溶液的比例大了,因此混合溶液中溶质的质量分数将偏高,即大于5%。
答案:D
(3)因为纯水(密度为1g·mL-1)相当于溶质的质量分数为0的溶液,因此,只要溶液的密度小于1g·mL-1,就和X溶液的情况相同,如:氨水、乙醇溶液等;反之,只要溶液的密度大于1g·mL-1,就和Y溶液的情况相同,如:多数酸、碱、盐溶液。</PGN0031.TXT/PGN>
【小结】6种基本类型的基本思维方法在于紧扣物质的量浓度的基本公式:c=n/V,注意掌握基本题型的思考方法。
掌握两种基本计算方法的解题技巧。
倾听。
精选题
一、选择题
1.实验室需用480mL0.1mol·L-1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480mL的水
B.称取12.0g胆矾,配成480mL溶液
C.称取8.0g硫酸铜,加入500mL水
D.称取12.5g 胆矾,配成500mL溶液
2.将xg镁和yg铝溶于AmLMmol/L的盐酸(过量),再往上述溶液中加入2AmL的NaOH溶液,溶液中的沉淀量达到最大值,则加入NaOH溶液的浓度为 [ ]
A. M mol·L-1 B.2Mmol·L-1
C.M/2 mol·L-1 D.无法确定
3.将a mol钠和a mol铝一同加入到mg足量水中,所得溶液密度为ρg·mL-1则溶液的物质的量浓度为(mol·L-1) [ ]
A.1000ρa/(50a+m) B.ρa/(46a+m)
C. 1000ρa/(48a+m) D.1000ρa/(46a+m)
4.在两个烧杯中分别盛有100mL 3.0mol·L-1的盐酸和氢氧化钠溶液,向两个烧杯中分别加入等质量的铝粉,在相同状况下生成的气体的体积比为2∶5,则加入的铝粉的质量为 [ ]
A.8.1g B.6.75g
C.5.4g D.2.7g
5.向密度为ρg·mL-1的盐酸中滴入硝酸银溶液到过量,生成沉淀的质量与原盐酸的质量相等,则原溶液的浓度为 [ ]
A.25.4ρmol·L-1 B.12.7ρmol·L-1
C.6.97ρmol·L-1 D.6.35ρmol·L-1
6.向 50mL18mol·L-1硫酸溶液中加入足量的铜片并加热。充分反应后,被还原的硫酸的物质的量为 [ ]
A.小于0.45 mol B.等于0.45 mol
C.在0.45mol和0.90mol之间 D.大于0.90mol
7.在100g浓度为18mol·L-1,密度为ρg·cm-3的浓硫酸中加入一定量的水稀释成9mol·L-1的硫酸,则加入的水的体积为
[ ]
A.小于100mL B.等于100mL
C.大于100mL D.等于100/ρmL
8.硫酸铝、硫酸钾和明矾的混合溶液中,硫酸根离子的浓度为0.2mol·L-1,再向其中加入等体积的 0.2mol·L-1的KOH溶液,生成的白色沉淀又恰好溶解,则原溶液中钾离子的浓度(mol·L-1)为 [ ]
A.0.20 B.0.25
C.0.225 D.0.45
9.已知氮的氧化物和烧碱溶液发生反应的化学方程式如下:
3NO2+2NaOH→2NaNO3+NO↑+H2O
NO+NO2+2NaOH→2NaNO2+H2O
现有Mmol二氧化氮和Nmol一氧化氮组成的混合气体,用浓度为VL的NaOH溶液完全吸收,则该NaOH溶液的浓度最小为(mol·L-1) [ ]
A.M/V B.2M/3V
C.2(M+N)/3V D.(M+N)/V
10.在甲和乙两烧杯里分别盛同体积同浓度的x mol·L-1的硫酸溶液500mL,向两个烧杯里分别放入mg镁和mg锌。反应停止后,发现有一烧杯中仍有金属残留,则硫酸的物质的量浓度范围是 [ ]
A.m/12≥x≥m/32.5 B.m/24≥x≥m/65
C.m/12>x≥m/32.5 D.m/24≥x≥m/32.5
二、非选择题
11.将十水碳酸钠与碳酸氢钠的混合物4.54g溶于水,配成100mL溶液,测得溶液中钠离子的物质的量浓度为0.4mol·L-1,在溶液中加入过量的盐酸,完全反应后,将溶液蒸干灼烧至质量不变。则所得固体物质的质量为:______g。
12.将8.8gFeS固体加入到200mL2.0 mol·L-1的盐酸中,以制备硫化氢气体。反应完全后,若溶液中的硫化氢的浓度为0.10 mol·L-1,假定溶液的体积不变。
计算:(1)收集到硫化氢气体在标准状况下的体积。(2)反应后溶液中Fe2+和H+的物质的量浓度。
答 案
一、选择题
1.D 2.C 3.D 4.B 5.C 6.A 7.A 8.B 9.D 10.C
二、非选择题
11.2.34
12.(1)1.792L(2)0.5mol·L-1 1.0mol·L-1
提示:2.氢氧化铝为两性,因此生成沉淀量最大时,溶液为中性,依题意,应为NaCl溶液,得:n(Na+)=n(Cl-),
AmL×Mmol·L-1=2AmL·x,得:x=M/2mol·L-1。
3.将amol钠和amol铝一同加入到足量水中,恰好生成含amol偏铝酸钠的溶液。溶液的质量为:
m+23a+27a-(0.5a+1.5a)×2=m+46a
溶液的浓度为:1000ρa/(46a+m)mol·L-1
4.根据反应的离子方程式:
2Al+6H+=2Al3+3H2↑
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
若铝均不足,则生成氢气的体积比为1∶1;若铝均过量,则生成氢气的体积比为1∶3。根据生成氢气的体积比为2∶5,则说明铝和盐酸的反应中铝是过量的,而铝和烧碱溶液的反应中,铝是不足量的。
5.根据反应的化学方程式:
HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3
36.5 g 143.5g
依题意,设原盐酸溶液的质量为143.5g,则含溶质HCl36.5g(1mol)。
6.如果铜足量,浓硫酸的浓度将会越来越小,而铜和稀硫酸不能反应,因此,硫酸只能有一部分参加反应。
7.硫酸的浓度由18mol·L-1‘稀释成9mol·L-1,则溶液的体积将增大为原来的2倍。加入水的质量(g)为:
(100/ρ)×2×ρ′-100
(ρ′为9mol·L-1硫酸溶液的密度)
因为p′<ρ,所以加入水的质量<100g,即体积小于100mL。
8.根据溶液中的电荷守恒得:[K+]+[Al3+]×3=[SO42-]×2
9.根据反应的化学方程式,生成的产物是NaNO3和NaNO2,因此Na+和N的物质的量相等,故所需NaOH的物质的量最小为M+Nmol。
10.依题意,若mg镁恰好和硫酸完全反应,则硫酸的浓度为:m/12mol·L-1;若mg锌恰好和硫酸完全反应,则硫酸的浓度为:m/32.5mol·L-1。
现有一种金属剩余,说明镁过量,而锌不过量,则:m/12>x≥m/32.5。
11.根据钠离子在整个过程中的守恒关系,得:Na+~NaCl,从而得出生成固体产物NaCl的物质的量为0.04mol。
12.根据反应的离子方程式:Fes+2H+=Fe2+H2S↑,可判断出盐酸过量。以FeS的量计算出反应生成0.1mol的H2S,但在溶液中溶解的H2S有0.020mol,因此,收集到的H2S气体为0.080mol,标准状况下的体积为1.792L。
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