第5讲化学计量在试验中的应用下
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化学计量学在分析化学中的应用摘要:随着信息时代的不断发展,人们生活水平的不断提高,然而人们对化学计量学的了解也越来越多。
因此,化学计量学与分析化学密切联系,分析化学在数据获取和处理方面也具有独特的地位,在各个环节给化学计量学提供了有效的研究领域。
作为分析化学的一个重要分支,化学计量学在分析科学中发挥着越来越重要的作用。
化学计量学是由化学与数学、统计学、计算机科学等学科交叉融合而产生的学科。
在分析化学实验教学中不仅要讲授一些化学计量学理论知识,而且更重要的是要对学生进行适当的化学计量学实验教学,以起到事半功倍的效果。
它一方面可以使学生利用化学计量学这一有力工具来评判通过分析实验手段获得的数据是否可靠;另一方面还可以从理论上指导分析手段的采用与数据的采集,并让学生学会一种分析化学的理论研究方法,可以广泛用于环境化学、药物化学、农业化学、计算机化学等方面的研究,并取得较为理想的教学成果。
关键词:化学计量学;分析化学;应用引言化学计量学是一门新兴的化学分支学科是由数学、统计学、计算机技术和化学相结合的交叉学科其诞生是科学技术发展及相互交叉渗透的必然结果。
化学计量学涵盖了化学量测的全过程包括采样理论、实验设计、选择和优化实验条件、单变量和多变量信号处理以及数据分析;其研究内容还包括过程控制和优化、合理性分析、实验室组织、图书检索和人工智能等。
化学计量学的主要任务是对化学测量数据进行分析处理,设计和选择最佳测量程序与实验方法1化学计量学概述在“化学计量学”(Chemometrics)一词被创造出来前,Mandel于1949年阐述了最小二乘回归、实验方案设计、方差分析等在分析化学中的应用,多元分析方法也于上世纪六十年代初逐步被用于多组分混合物的光谱分析,而计算机计算能力的提升则成为了化学计量学诞生最重要的催化剂。
1971年,瑞典化学家Wold首次提出了“化学计量学”的概念。
经过近十年的普及,化学计量学自上世纪八十年代开始得到了快速发展。
化学计量在实验中的应用教案一、教学目标1. 让学生了解化学计量的概念及其在实验中的应用。
2. 培养学生运用化学计量知识解决实际问题的能力。
3. 帮助学生掌握化学计量在实验中的基本操作方法和技巧。
二、教学内容1. 化学计量的定义与基本概念2. 物质的量与摩尔的概念及计算3. 化学方程式与化学计量数的关系4. 化学反应的摩尔比与实际操作5. 实验中常用计量仪器的使用方法三、教学重点与难点1. 教学重点:化学计量的概念、物质的量与摩尔的计算、化学方程式与化学计量数的关系、实验中常用计量仪器的使用方法。
2. 教学难点:物质的量与摩尔的计算、化学反应的摩尔比与实际操作。
四、教学方法1. 采用讲授法讲解化学计量的概念、物质的量与摩尔的计算、化学方程式与化学计量数的关系。
2. 采用演示法展示实验中常用计量仪器的使用方法。
3. 采用实践法让学生亲自动手进行实验操作,巩固所学知识。
五、教学过程1. 引入新课:通过讲解化学计量的概念,使学生了解化学计量在实验中的应用。
2. 讲解物质的量与摩尔的计算:引导学生掌握物质的量的概念,讲解摩尔的计算方法。
3. 讲解化学方程式与化学计量数的关系:让学生了解化学方程式中各物质的化学计量数,掌握化学反应的摩尔比。
4. 演示实验中常用计量仪器的使用方法:通过实物演示,使学生了解并掌握实验中常用计量仪器的使用技巧。
5. 实践操作:安排学生进行实验操作,巩固所学知识,提高实验技能。
6. 总结与评价:对学生的实验操作进行评价,总结本节课所学内容,布置课后作业。
六、教学评价1. 评价学生对化学计量概念的理解程度。
2. 评价学生对物质的量与摩尔计算方法的掌握情况。
3. 评价学生对化学方程式与化学计量数关系的理解。
4. 评价学生对实验中常用计量仪器使用方法的掌握程度。
5. 评价学生在实验操作中运用化学计量知识的实际情况。
七、教学资源1. 教学PPT:包含化学计量概念、物质的量与摩尔计算、化学方程式与化学计量数关系等知识点。
化学计量在实验中的应用教学教案一、教学目标1. 让学生了解化学计量的概念和重要性。
2. 培养学生运用化学计量知识解决实际问题的能力。
3. 引导学生掌握实验中常用的计量方法和技巧。
4. 提高学生对实验数据的处理和分析能力。
二、教学内容1. 化学计量的概念和分类2. 物质的量与摩尔的关系3. 实验中常用的计量方法4. 实验数据的处理和分析5. 化学计量在实验中的应用案例三、教学重点与难点1. 教学重点:化学计量的概念、物质的量与摩尔的关系、实验中常用的计量方法。
2. 教学难点:实验数据的处理和分析、化学计量在实验中的应用。
四、教学方法与手段1. 采用问题驱动法,引导学生思考和探索。
2. 利用实验演示和案例分析,增强学生的实践能力。
3. 利用多媒体课件,辅助讲解和展示相关内容。
4. 开展小组讨论和合作,培养学生的团队精神。
五、教学安排1. 第一课时:化学计量的概念和分类2. 第二课时:物质的量与摩尔的关系3. 第三课时:实验中常用的计量方法4. 第四课时:实验数据的处理和分析5. 第五课时:化学计量在实验中的应用案例教案内容请参考下述详细安排:第一课时:化学计量的概念和分类一、导入1. 引导学生回顾数学中的计量概念,如长度、面积、体积等。
2. 提问:在化学中,我们如何计量物质的多少呢?二、新课内容1. 讲解化学计量的概念:物质的量、质量、体积等。
2. 介绍物质的量的单位:摩尔、克、升等。
3. 讲解化学计量分类:宏观计量和微观计量。
三、课堂练习1. 完成练习题:区分宏观计量和微观计量的例子。
2. 练习题:已知1摩尔的氧气质量为32克,求1摩尔的氮气质量。
第二课时:物质的量与摩尔的关系一、导入1. 复习上节课的内容。
2. 提问:什么是摩尔?摩尔与物质的量有什么关系?二、新课内容1. 讲解摩尔的概念:物质的量的单位,符号为mol。
2. 介绍摩尔与物质的量的关系:1摩尔等于一定数量的粒子,如原子、分子等。
3. 讲解摩尔质量:物质的质量与其摩尔数之间的关系。
《化学计量在实验中的应用》教案化学计量在实验中的应用教案一、教学目标1、了解化学计量在实验中的重要性和应用;2、掌握化学计量中的基本概念和计算方法;3、培养学生进行实验操作和数据处理的能力;4、培养学生分析和解释实验现象的能力。
二、教学内容1、化学计量的概念及应用介绍;2、化学计量的基本概念和计算方法;3、化学计量在实验中的应用实例分析。
三、教学过程1、导入(10分钟)引入学生的注意力,提问:“你们在化学实验中有没有遇到过需要计算物质的数量、质量、体积等问题?这些问题有没有与化学计量相关?”请学生交流并回答。
2、知识讲解(30分钟)2.1化学计量的概念及应用介绍介绍化学计量的概念,包括物质的化学计量单位以及化学计量在实验和生产中的重要应用。
强调化学计量的作用和应用的重要性。
2.2化学计量的基本概念和计算方法讲解化学计量中的基本概念,如摩尔、分子式、化学方程式等,并教授相关的计算方法。
包括摩尔质量的计算、摩尔比例的计算、量的关系计算等。
3、案例分析(40分钟)选择几个化学实验的实例,通过案例分析的方式,让学生运用化学计量的知识进行实验分析和计算。
例如,用化学计量的方法计算反应物质的摩尔比例、反应过程中生成物的数量等。
4、实践操作(40分钟)让学生进行一次化学实验操作,并利用化学计量的知识进行数据的处理和分析。
通过实际操作,提高学生的实验操作技能和数据处理的能力。
5、总结与拓展(20分钟)总结本节课的学习内容,进一步强调化学计量在实验中的重要性和应用。
扩展学生的思维,鼓励他们通过学习课外资料等途径进一步了解化学计量在实际应用中的重要作用,并进行相关讨论和分享。
四、教学评价通过本节课的教学,学生应能够理解化学计量在实验中的重要性和应用,掌握化学计量的基本概念和计算方法,具备进行实验操作和数据处理的能力,并能分析和解释实验现象。
五、教学反思在教学中,要注重理论与实践相结合,通过实例分析和实验操作的方式,让学生更加深入地理解化学计量的应用。
一、教案基本信息化学计量在实验中的应用教案课时安排:45分钟教学对象:高中化学学生教学目标:1. 理解化学计量的概念及其在实验中的应用。
2. 学会使用化学计量方法进行实验数据的处理和分析。
3. 培养学生的实验操作能力和科学思维。
教学重点:1. 化学计量的概念及其在实验中的应用。
2. 实验数据的处理和分析方法。
教学难点:1. 实验数据的处理和分析方法。
2. 化学计量在实验中的应用。
二、教学过程1. 导入:通过提问方式引导学生回顾已学的化学知识,如物质的量、质量、体积等概念,引出化学计量的概念。
2. 理论讲解:讲解化学计量的定义、作用及其在实验中的应用。
举例说明化学计量在实验中的重要性。
3. 案例分析:提供几个实验案例,让学生分析实验中如何运用化学计量方法,如反应物的配比、产物的产量计算等。
4. 实验操作:安排一个简单的实验,让学生动手操作,运用化学计量方法进行实验数据的处理和分析。
三、教学评价1. 课堂讲解评价:观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况,评价学生对化学计量的理解和掌握程度。
2. 实验操作评价:评估学生在实验过程中的操作技能、数据处理和分析能力,以及对实验结果的判断能力。
3. 课后作业评价:检查学生课后作业的完成情况,评估学生对课堂内容的巩固程度。
四、教学资源1. 教材或教参:高中化学教材相关章节。
2. 实验器材:根据所安排的实验,准备相应的实验器材和试剂。
3. 多媒体课件:制作多媒体课件,辅助讲解和展示实验案例。
五、教学建议1. 针对不同学生的学习水平,适当调整教学内容和难度。
2. 在实验操作环节,注意引导学生动手动脑,培养学生的实践能力。
3. 课后加强对学生的辅导,帮助其巩固课堂所学知识。
4. 鼓励学生在课堂内外开展化学计量相关的实践活动,提高其应用能力。
5. 定期进行教学反思,根据学生的反馈调整教学方法和策略。
六、教学活动设计1. 导入活动:通过一个有趣的化学实验现象,引发学生对化学计量的兴趣,导入新课。
化学计量在实验中的应用(下)三、物质的量在化学实验中的应用1、物质的量浓度:①定义:1L溶液里所含溶质B的来表示溶液浓度的物理量。
符号是,单位是。
②关系式:c B=。
【注意】:⑴体积是的体积,常用单位是L。
⑵溶质可以是化合物,也可以是离子或其它特定组合。
如c(H2SO4)=1.5mol/L ,c(SO42-)= 1.5mol/L⑶各种浓度(物质的量浓度、质量分数)都是强度性质,同一溶液,无论取出多大体积,浓度数值不变。
【总结】:关于物质的量浓度的三个重要公式:c=n/V、c=1000ρw/M、c1V1=c2V2【练习】①、1mol/L K2SO4的意义是:②、16g氢氧化钠溶于一定量水中得到200mL溶液,则该溶液的物质的量浓度为③、 L0.5mol/L的Al2(SO4)3含有2molAl3+。
④、0.5mol/L的Al2(SO4)3中,Al3+的浓度为 mol/L, SO42-的浓度为 mol/L。
⑤、某Al2(SO4)3溶液中, Al3+的浓度为1mol/L, SO42-的浓度为 mol/L。
⑥、已知cmol/L的Ba(OH)2溶液中则c(OH-)=⑦、V L Fe2(SO4)3溶液中含Fe3+m g,溶液中SO42-的物质的量浓度是( )A.56Vmol/L B.3 m56 Vmol/L C.m56 Vmol/L D.3 m112 Vmol/L2、一定物质的量浓度溶液的配制(略)认识容量瓶,掌握其使用原理和方法(1)配制步骤:①计算:计算溶质的质量或浓溶液的体积②称量固体或量取液体③溶解固体或稀释液体④转移、洗涤(有放热现象的需冷却)⑤定容⑥摇匀⑦装瓶(2)误差分析(所配溶液中溶质的实际浓度与理论浓度的比较)①称量时所用砝码生锈。
②将烧杯中的溶液转移至容量瓶后,未对烧杯进行洗涤。
③定容时,俯视(或仰视)容量瓶刻度线。
④固体溶解或浓溶液稀释时伴有散热现象,溶液未冷却即转移到容量瓶中进行定容。
⑤将烧杯中的溶液转移到容量瓶内时,不慎将液体洒到容量瓶外。
⑥将定容后的溶液摇匀后,静置,发现液面低于刻度线,用滴管加少量水使液面重新恢复至与刻度线相平。
⑦定容时,液面不小心超过了刻度线,并用滴管将超出的部分吸去。
⑧其它情况下可能引起的误差,应由同学们在实验研究中补充、总结。
[典型例析]【例1】实验室中有质量分数为98%、密度为1.84 g/cm 3的浓硫酸。
某次化学实验时,同学们需要980 mL 、浓度为2mol/L 的稀硫酸,配制稀硫酸所需浓硫酸的体积为 。
[评点]这是溶液配制中的有关浓溶液稀释,根据稀释前后溶质的物质的量不变的等量关系,求得所需浓硫酸的体积。
【例2】实验室里需用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500mL 水B 、称取12.0g 胆矾配成500mL 的溶液C 、称取12.5g 硫酸铜,加入500mL 水D 、称取12.5g 胆矾配成500mL 的溶液 [巩固练习]1.下列溶液氯离子的物质的量浓度与 50mL 1 mol 〃L -1氯化铝溶液中氯离子的物质的量浓度相等的是( )A .150 mL 1 mol 〃L -1氯化钠溶液B .75 mL 1.5 mol 〃L -1氯化钙溶液C .150 mL 3 mol 〃L -1氯化钾溶液D .50 mL 3 mol 〃L -1氯化镁溶液2.100mL 0.3 mol 〃L -1 Na 2SO 4溶液和50 mL 0.2 mol 〃L -1 Al 2(SO 4)3溶液混合后,溶液中 SO 42-离子的物质的量浓度(设体积为二者之和)为( )A .0.2 mol 〃L -1B .0.25 mol 〃L -1C .0.4 mol 〃L -1D .0.5 mol 〃L -13.在标准状况下,将 224L HCl 气体溶于 635mL 水中,所得盐酸的密度为 1.18g/cm 3,取此盐酸10.0mL ,稀释至1.45L ,则稀释后所得稀盐酸的物质的量浓度为多少?物质的量综合检测题相对原子质量:Cl :35.5;Ne :20;S :32;Na :23;O :16;Mg :24;Al :27; Zn :65;Fe :56;N :14;C :12;K :39。
一、选择题(每小题只有一个符合题意的选项)1.用 NA 表示阿伏加德罗常数,下列说法中,不正确的是() A .1gH 2O 中含氧原子个数为1181-∙⨯molg N g A B .18gH 2O 中含电子数为 8N A 个C .N A 个 CO 2分子和 N A 个 CO 分子质量之比为 11∶7D .16gO 2和 16gO 3所含的原子数相等 2.下列有关气体体积的叙述中,正确的是()A .一定温度和压强下,各种气态物质的体积大小,由构成气体的分子大小决定B .一定温度和压强下,各种气态物质的体积大小由构成气体的分子数决定C .不同的气体,若体积不同,则它们所含的分子数也不同D .气体摩尔体积指 1mol 任何气体所占的体积约为 22.4L3.下列物质中,所含分子数相等的是()①4℃时 5.4 mL水②14.7g H2SO4③8.4g N2④0.3g H2A.①② B.②④ C.①④ D.③④4.一定质量的氧气中含有 1mol e-,则氧气的质量是() A.2g B.4g C.16g D.32g5.0.5mol N2和 O2的混合气体在标准状况下的体积约为()A.11.2L B.22.4L C.1L D.无法确定6.等体积的下列溶液中,阴离子的物质的量浓度最大的是()A.0.4mol/L的 Ba(OH)2溶液 B.0.6mol/L的 CuSO4溶液C.0.3mol/L的 AlCl3溶液 D.0.8mol/L的 Na2SO4溶液7.用固体配制一定物质的量浓度的溶液时,其操作要领包括:①溶解;②定容;③摇匀;④计算;⑤称量等方面,其正确的操作是()A.④⑤①②③ B.④⑤③②① C.①②③④⑤ D.②①③⑤④8.现有 CO、CO2、O3(臭氧)三种气体,它们分别都含有 1mol氧原子,则三种气体的物质的量之比为()A.1∶1∶1 B.1∶2∶3 C.3∶2∶1 D.6∶3∶29.含 MgCl2、KCl、Na2SO4三种溶质的混合溶液,已知其中 Cl-为 1.5mol/L,K+和 Na+共 1.5mol/L,Mg2+为 0.5mol/L,则 SO42-的物质的量浓度为()A.1 mol/L B.0.5 mol/L C.0.25 mol/L D.0.15 mol/L10.质量相同的 SO2和 SO3,它们所含的()A.氧元素的质量比为 5∶6 B.氧原子的个数比为 2∶3 C.硫原子的个数比为 1∶1 D.硫原子的个数比为 4∶511.如果 m g NH3由 x个原子构成,则 2m g H2S中含有的分子数为()A.0.25x B.0.5x C.2x D.4x12.等体积的 NaCl、MgCl2、AlCl3三种溶液分别与等体积等物质和量浓度的 AgNO3溶液恰好完全反应,则 NaCl、MgCl2、AlCl3三种溶液的物质的量浓度之比是()A.1∶2∶3 B.3∶2∶1 C.6∶3∶2 D.1∶1∶113.有一真空储气瓶,净重 500g。
在相同条件下,装满氧气后重 508g,装满另一种气体 X时重511g,则 X的相对分子质量为()A.44 B.48 C.64 D.71二、填空题14.将 20g烧碱配制成 500mL溶液,其物质的量浓度为 mol/L;从中取出 1mL,其物质的量浓度为 mol/L;含溶质 g。
若将这 1mL溶液用水稀释到 100mL,所得液中溶质的物质的量浓度为 mol/L。
15.现有 A.B两种气体,它们的式量分别为 MA .MB。
(a)当两种气体质量相同时,标准状况下A和B的体积比为,密度比为,所含分子个数比为。
(b)同温同压下当两种气体的体积相同时, A与 B的质量比为。
16.质量比为 11∶7∶6的 CO2、CO、NO,其物质的量之比为,它们所含分子数之比为,所含氧原子数之比为。
17.20mL A2气体与 10mL B2气体完全化合生成 20mLX(体积均在相同状况时测定),则 X的化学式为(用 A.B符号表示)。
18.一种不纯的铁,已知它含有铜、铝、钙或镁等一种或几种金属杂质,5.8g这样的铁跟足量的稀H 2SO4作用,生成H22.24L(标准状况),则此铁块中一定含有的金属杂质是。
三、计算题19.在标准状况下一个密闭容器中盛有a 克的CH4气体。
(1)计算该容器中氢原子的数目(2)计算该容器中碳元素的质量(3)计算密闭容器中气体的密度20.标准状况下1体积水溶解500体积氯化氢,所得溶液密度为1.2g/cm3,则所的溶液物质的量浓度为多少?质量分数为多少?。