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第二章 物质的量
第7讲 物质的量浓度
考点1
1
物质的量浓度
考点2
1
一定物质的量浓度溶液的配制
0.1 mol
5.85 g
药匙
5.9 g
玻璃棒
量筒
100 mL容量瓶
玻璃棒
2~3
100 mL容量瓶
1~2 cm
胶头滴管
凹液面与刻度线相切
考点1
1
物质的组成与分类
考点3
1
溶解度和溶解度曲线
课下巩固精练卷(七) 物质的量浓度
【备考目标】 1.了解物质的量浓度的概念。2.掌握有关物质的量浓度的计算。3.掌握一定物质的量浓度溶液配制的操作并能正确地进行误差分析。
cB= eq \f(nB,V)
mol·L-1
1.物质的量浓度
(1)概念
表示 里所含溶质B的物质的量,也称为B的物质的量浓度,符号为cB。
(2)表达式: 。
(3)常用单位: 或mol/L。
单位体积的溶液
H2CO3 H2SO3 H2SO4
(4)特点:对于某浓度的溶液,取出任意体积的溶液,其浓度、密度、质量分数均不变,但所含溶质的 、 因体积不同而改变。
(5)计算物质的量浓度的3个关键点
①正确判断溶质并计算其物质的量
ⅰ.与水发生反应的物质,溶质发生变化,水量减少,如:
Na、Na2O、Na2O2
NH3NH3·H2O(但仍按NH3进行计算)
质量
物质的量
NaOH
ⅱ.结晶水合物
如:CuSO4·5H2OCuSO4,
FeSO4·7H2OFeSO4。
②注意溶质的化学式构成
求算哪种物质(或离子)的物质的量浓度就用该物质(或离子)的物质的量进行计算,如1 mol Na2SO4配制成a L 溶液,c(Na+)= eq \f(2,a) mol·L-1。
③切勿混淆溶液体积和溶剂体积
不能用水的体积代替溶液的体积,尤其是固体、气体溶于水,应由V= eq \f(m总,ρ) 进行求算。溶液混合后,体积会发生变化,密度不同的溶液体积一般不能直接加和。
2.溶质的质量分数
(1)概念:以溶液里 质量与 质量的比值表示溶液组成的物理量,一般用百分数表示。
(2)表达式:(B)= eq \f(m(B),m(aq)) ×100%。
溶质
溶液
不同
不同
不同
3.物质的量浓度与质量分数的比较
现有两种溶液:①1 mol·L-1 KCl溶液、②1 mol·L-1 BaCl2溶液,请用“相同”或“不同”填写下表:
项目
取不同体积的KCl溶液
取相同体积的两种溶液
c(溶质)
n(溶质)
m(溶质)
w(溶质)
相同
相同
相同
相同
不同
4.物质的量浓度与质量分数的关系
如图所示,体积为 V L,密度为ρ g·cm-3的溶液,含有摩尔质量为M g·mol-1的溶质m g,溶质的质量分数为ω,则物质的量浓度c与质量分数的关系:c= eq \f(n,V) = eq \f(m,MV) =,。
√
√
【基点判断】(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)将58.5 g NaCl溶于1 L水中,所得溶液的物质的量浓度为1 mol·L-1( )
(2)1 L 0.5 mol·L-1 CaCl2溶液中,Ca2+与Cl-的物质的量浓度都是0.5 mol·L-1( )
(3)将62 g Na2O溶于水,配成1 L溶液,所得溶液的物质的量浓度为1 mol·L-1( )
(4)标准状况下,2.24 L HCl溶于水配成1 L溶液,所得溶液的物质的量浓度为0.1 mol·L-1( )
(5)从100 mL 0.1 mol·L-1 HNO3溶液中取出25 mL,剩余溶液中NO的物质的量浓度为0.075 mol·L-1( )
(6)将25 g CuSO4·5H2O晶体溶于75 g水中,所得溶液中溶质的质量分数为25%( )
(7)将40 g SO3溶于60 g水中,所得溶液中溶质的质量分数为49%( )
×
×
×
×
×
一、物质的量浓度、质量分数的计算
1.标准状况下,V L氨气溶解在1 L水中(水的密度为1 g·mL-1),所得溶液的密度为ρ g·mL-1,质量分数为,物质的量浓度为c mol·L-1,则下列关系中正确的是( )
A.ρ= eq \f(17V/22.4+1 000,V+1) B.= eq \f(17c,1 000ρ) %
C.= eq \f(17V,17V+22 400) D.c= eq \f(V/22.4,V+1)
解析:选C。溶质的物质的量n= eq \f(V,22.4) mol,溶质的质量m= eq \f(17V,22.4) g,溶液的质量m(溶液)= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(V,22.4)×17+1 000)) g,溶液的体积V(溶液)= eq \f(17V/22.4+1 000,ρ) ×10-3 L,由= eq \f(m质,m总) ,代入有关公式判断,正确的是C。
2.已知某饱和NaCl溶液的体积为V mL,密度为ρ g·cm-3,质量分数为,物质的量浓度为c mol·L-1,溶液中含NaCl的质量为m g。
(1)用m、V表示溶液的物质的量浓度:____________________。
(2)用、ρ表示溶液的物质的量浓度:____________________。
(3)用c、ρ表示溶质的质量分数:______________________________。
(4)用表示该温度下NaCl的溶解度:____________________。
解析:(1)c= eq \f(\f(m,58.5),\f(V,1 000)) mol·L-1= eq \f(1 000m,58.5V) mol·L-1。
答案:(1) eq \f(1 000m,58.5V) mol·L-1(2)mol·L-1 (3) eq \f(58.5c,1 000ρ) ×100% (4) g
二、溶液的稀释与混合
(1)溶液稀释
①溶质的质量在稀释前后保持不变,即;
②溶质的物质的量在稀释前后保持不变,即c1V1=c2V2;
③溶液质量守恒,m(稀)=m(浓)+m(水)(体积一般不守恒)。
(2)同种溶质的溶液混合:混合前后溶质的物质的量保持不变,即c1V1+c2V2=c混V混。
(3)溶质相同、质量分数分别为a%、b%的两溶液的混合规律
等体积混合
①当溶液密度大于1 g·cm-3 时,必然是溶液浓度越大,密度越大,等体积混合后,质量分数,如H2SO4、NaOH等;
②当溶液密度小于1 g·cm-3时,必然是溶液浓度越大,密度越小,等体积混合后,质量分数,如酒精溶液、氨水等
等质量混合
两溶液等质量混合时(无论ρ>1 g·cm-3还是ρ<1 g·cm-3),混合后溶液中溶质的质量分数= eq \f(1,2) (a%+b%)
3.V mL Al2(SO4)3溶液中含有Al3+mg,取 eq \f(V,4) mL该溶液用水稀释至4V mL,则SO物质的量浓度为______________________。
解析: eq \f(V,4) mL溶液中Al3+的物质的量为 eq \f(m g×\f(1,4),27 g·mol-1) = eq \f(m,108) mol,稀释后溶液中Al3+的物质的量浓度为c(Al3+)= eq \f(\f(m,108) mol,4V×10-3 L) = eq \f(250m,108V) mol·L-1,c()= eq \f(3,2) c(Al3+)= eq \f(3,2) × eq \f(250m,108V) mol·L-1= eq \f(125m,36V) mol·L-1。
答案: eq \f(125m,36V) mol·L-1
4.(1)在100 g浓度为c mol·L-1,密度为ρ g·cm-3的硫酸中加入一定量的水稀释成 eq \f(c,2) mol·L-1的硫酸,则加入水的体积______100 mL(填“=”“>”或“<”,下同)。
(2)若把(1)中的H2SO4改成氨水,应加入水的体积________100 mL。
(3)若把(1)(2)中的物质的量浓度均改为溶质的质量分数,则加入水的体积________100 mL。
(4)将溶质质量分数为48%的H2SO4溶液与水等体积混合,所得溶液的质量分数____24%。
解析:(1) eq \f(100,ρ) ·c= eq \f(100+V水,ρ′) · eq \f(c,2) ,V水= eq \f(200ρ′,ρ) -100,由于ρ′<ρ,所以V水<100 mL。
(2)由于ρ′>ρ,所以V水>100 mL。
(3)根据溶质质量分数= eq \f(溶质质量,溶液质量) ×100%知,溶质不变,质量分数减半,则溶液质量加倍,所以均应加入100 mL水。
(4)等体积H2SO4溶液的质量大于等体积水的质量,故混合液的质量分数大于24%。
答案:(1)< (2)> (3)= (4)>
容积
100 mL
250 mL
1.容量瓶的构造与使用
(1)容量瓶的构造、规格及用途
温度
(2)查漏操作
【提醒】 (1)选择容量瓶时应遵循“大而近”的原则,即所配溶液的体积等于或略小于容量瓶的容积,同时所需溶质的量按所选用的容量瓶的规格进行计算。(2)使用容量瓶时的“五不”:不能溶解固体;不能稀释浓溶液;不能加热;不能作反应容器;不能长期贮存溶液。
2.100 mL 1.00 mol·L-1氯化钠溶液的配制
【提醒】 配制一定物质的量浓度的溶液时,若是固体溶质,则计算所需质量,用天平进行称量;若是液体溶质,则要换算成体积,用量筒量取。
【基点判断】(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)用图A装置配制0.1 mol·L-1的NaOH溶液( )
(2)用图B装置配制一定物质的量浓度的NaCl溶液( )
(3)用图C装置配制0.5 mol·L-1的Na2CO3溶液( )
(4)配制0.100 0 mol·L-1NaCl溶液时,将溶液转移到容量瓶中需用玻璃棒引流( )
(5)用固体NaCl配制0.5 mol·L-1的溶液,所用的仪器只有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶( )
×
×
×
×
√
一、一定物质的量浓度溶液的配制
1.实验室配制0.1 mol·L-1的氯化钡溶液。
第一阶段:用托盘天平称取5.2 g无水BaCl2晶体。
第二阶段:溶解,配制0.1 mol·L-1的BaCl2溶液。
第一阶段操作有如下几步:
A.将游码拨至0.2处;
B.将游码拨至“0”处;
C.在天平两边的托盘上各放一张干净的等质量的称量纸,调节天平两边的螺母使天平平衡;
D.取走药品,将砝码放回砝码盒内;
E.向左盘内逐步添加晶体至天平平衡;
F.在右盘上放置5 g砝码。
(1)第一阶段正确的操作顺序是
B→________→__________→A→__________→__________→________。
E操作的具体方法是_______________________________________________。
(3)第二阶段操作中,应先将5.2 g BaCl2加适量蒸馏水溶解,溶解过程中使用的主要仪器有________、________。冷却后将溶液转入______________中,再经________、振荡、________、__________后即可得到0.1 mol·L-1 的BaCl2溶液。
解析: (1)使用托盘天平称量一定质量的物品的步骤为调零→放砝码→调游码→加物品→取物品→取砝码→游码回零。
答案:(1)C F E D B
(2)左手拿药匙,用右手轻轻拍打左手手腕,小心振动药匙添加样品,直到天平平衡
(3)烧杯 玻璃棒 250 mL容量瓶 洗涤 定容 摇匀
二、一定物质的量浓度溶液配制的误差分析
2.用“偏大”“偏小”或“无影响”表示下列操作对所配溶液浓度的影响。
(1)配制480 mL 0.1 mol·L-1的FeSO4溶液,用托盘天平称取FeSO4固体7.3 g:________。
(2)配制500 mL 0.1 mol·L-1的硫酸铜溶液,用托盘天平称取胆矾8.0 g:________。
(3)配制一定物质的量浓度的NaOH溶液,需称量溶质4.4 g,称量时物码放置颠倒:________。
(4)浓硫酸稀释过程中,用量筒量取浓硫酸时,仰视读数:________。
(5)配制NaOH溶液时,将称量好的NaOH固体放入小烧杯中溶解,未经冷却立即转移到容量瓶中并定容:________。
(6)定容时,加水超过刻度线,用胶头滴管吸取多余的液体至刻度线:________。
(7)定容摇匀后,发现液面下降,继续加水至刻度线:________。
(8)定容时仰视刻度线:________。
(9)定容摇匀后少量溶液外流:________。
(10)容量瓶中原有少量蒸馏水:________。
(11)配制NaOH溶液时,NaOH固体中含有Na2O杂质:________。
(12)配制NaOH溶液时,NaOH固体放在烧杯中称量时间过长:________。
答案:(1)偏小 (2)偏小 (3)偏小 (4)偏大 (5)偏大 (6)偏小 (7)偏小 (8)偏小 (9)无影响 (10)无影响 (11)偏大 (12)偏小
【方法指导】 误差的分析方法
(1)根据cB= eq \f(nB,V) = eq \f(mB,MBV) 可知,MB为定值(溶质的摩尔质量),实验过程中不规范的操作会导致mB或V的值发生变化,从而使所配制溶液的物质的量浓度产生误差。若实验操作导致mB偏大,则cB偏大;若实验操作导致V偏大,则cB偏小。
(2)容量瓶定容时仰视、俯视对结果的影响
①仰视刻度线(如图a):加水量高于基准线(刻度线),溶液体积偏大,c偏低。
②俯视刻度线(如图b):加水量低于基准线(刻度线),溶液体积偏小,c偏高。
三、配制一定质量分数或体积比浓度的溶液
3.实验室需100 g 5%的氯化铜溶液,用氯化铜固体配制,具体配制过程为
___________________________________________________________________。
4.用浓硫酸配制1∶4的硫酸50 mL,具体配制过程为
___________________________________________________________________。
答案:称取5.0 g氯化铜固体溶解在95.0 g稀盐酸中搅拌混匀即可
答案:用50 mL的量筒量取40.0 mL的水注入到100 mL的烧杯中,再用10 mL的量筒量取10.0 mL浓硫酸,然后沿烧杯内壁缓缓注入烧杯中,并用玻璃棒不停搅拌
饱和状态
g
1.固体的溶解度
(1)概念:在一定温度下,某固体物质在 (通常是水)里达到 时所溶解的质量,叫作这种物质在该溶剂里的溶解度。溶解度的单位为“ ”。
(2)表达式:S= eq \f(m溶质,m溶剂) ×100 g。
(3)影响溶解度大小的因素
①内因:物质本身的性质(由结构决定)。
100 g溶剂
②外因
a.溶剂的影响,如NaCl易溶于水而不易溶于汽油。
b.温度的影响:升温,大多数固体物质的溶解度 ,少数物质却相反,如Ca(OH)2;温度对NaCl的溶解度影响不大。
2.气体的溶解度
通常指该气体在压强为101 kPa和一定温度下,在1体积水里达到饱和状态时所溶解的气体的体积,常记为1∶x。如NH3、HCl、SO2、CO2等气体在常温时的溶解度分别为1∶700、1∶500、1∶40、1∶1。
气体溶解度的大小与温度和压强的关系:温度升高,溶解度 ;压强增大,溶解度 。
增大
增大
减小
3.溶解度曲线
一、认识溶解度曲线
1.MgSO4、NaCl的溶解度曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.MgSO4的溶解度随温度升高而升高
B.NaCl的溶解度比MgSO4的溶解度大
C.T2 ℃时,MgSO4饱和溶液中溶质的质量分数最大
D.将MgSO4饱和溶液的温度从T3 ℃降至T2 ℃时,有晶体析出
解析:选C。温度低于T2 ℃时,MgSO4的溶解度随温度升高而增大,高于T2 ℃时,MgSO4的溶解度随温度升高而降低,A错误;T1 ℃、T3 ℃时,NaCl、MgSO4的溶解度相等,B错误;= eq \f(S,100+S) ×100%,S越大,越大,C正确;将MgSO4饱和溶液的温度从T3 ℃降至T2 ℃时,MgSO4的溶解度增大,由饱和溶液变成不饱和溶液,不会有晶体析出,D错误。
二、利用溶解度曲线进行物质的分离与提纯
2.(2023·广东东莞模拟)已知4种盐的溶解度曲线如图所示,下列说法不正确的是( )
A.将NaCl溶液蒸干可得NaCl固体
B.将MgCl2溶液蒸干可得MgCl2固体
C.可用MgCl2和NaClO3制备Mg(ClO3)2
D.Mg(ClO3)2中混有少量NaCl杂质,可用重结晶法提纯
解析:选B。氯化钠受热不分解,将氯化钠溶液蒸干后,得到的固体是氯化钠,A正确;将MgCl2溶液蒸干,因为镁离子会发生水解生成氢氧化镁和挥发性酸盐酸,盐酸挥发,促进镁离子的水解正向移动,所以不会得到氯化镁固体,B错误;由图可知,氯化钠的溶解度较小,所以浓度较大的MgCl2溶液和NaClO3溶液可发生复分解反应生成Mg(ClO3)2和氯化钠沉淀,反应类似侯氏制碱法原理,C正确;氯化钠的溶解度随温度变化不大,而Mg(ClO3)2的溶解度随温度的变化较大,所以Mg(ClO3)2中混有少量氯化钠杂质,可用重结晶法提纯,D正确。
3.如图是X、Y两种固体物质的溶解度曲线。按要求回答下列问题:
(1)若X中混有少量Y,怎样提纯X?
_______________________________________________________。
(2)若Y中混有少量X,怎样提纯Y?
_______________________________________________________。
答案:(1)加水溶解,加热浓缩,冷却结晶,过滤
(2)加水溶解,蒸发结晶,趁热过滤
eq \a\vs4\al([真题演练·感悟高考])
1.下列说法正确的是( )
A.(2021·河北高考)图1所示操作能稀释浓硫酸
B.(2020·天津高考)配制50.00 mL 0.100 0 mol·L-1 Na2CO3溶液可选择图2所示实验仪器
C.(2019·江苏高考)将4.0 g NaOH固体置于100 mL容量瓶中,加水至刻度,配制1.000 mol·L-1NaOH溶液
D.(2019·天津高考)配制一定物质的量浓度的溶液,图3所示实验仪器和操作是正确的
解析:选D。容量瓶为定容仪器,不能用于稀释操作,A项错误;配制50.00 mL 0.100 0 mol·L-1 Na2CO3溶液需要用容量瓶,B项错误;不能在容量瓶中溶解固体或稀释溶液,C项错误;容量瓶上的刻度与溶液凹液面的最低处相切,胶头滴管垂直位于容量瓶的正上方,D项正确。
2.(2022·广东高考节选)食醋是烹饪美食的调味品,有效成分主要为醋酸(用HAc表示)。
(1)配制250 mL 0.1 mol·L-1的HAc溶液,需5 mol·L-1HAc溶液的体积为____mL。
(2)下列关于250 mL容量瓶的操作,正确的是________。
解析:(1)溶液稀释过程中,溶质的物质的量不变,因此250 mL×0.1 mol/L=V×5 mol/L,解得V=5.0 mL。
(2)容量瓶使用过程中,不能用手等触碰瓶口,以免污染试剂,故A错误;定容时,视线应与溶液凹液面和刻度线“三线相切”,不能仰视或俯视,且胶头滴管尖嘴不能伸入容量瓶内,故B错误;向容量瓶中转移液体,需用玻璃棒引流,玻璃棒下端位于刻度线以下,同时玻璃棒不能接触容量瓶口,故C正确;定容完成后,盖上瓶塞,将容量瓶来回颠倒,将溶液摇匀,颠倒过程中,左手食指抵住瓶塞,防止瓶塞脱落,右手扶住容量瓶底部,防止容量瓶从左手掉落,故D错误。
答案:(1)5.0 (2)C
3.(2022·全国乙卷节选)由CuSO4·5H2O配制一定浓度的CuSO4溶液,下列仪器中不需要的是__________________________(填仪器名称)。
解析:由CuSO4·5H2O固体配制硫酸铜溶液,需用天平称量一定质量的CuSO4·5H2O固体,将称量好的固体放入烧杯中,用量筒量取一定体积的水溶解CuSO4·5H2O,因此用不到的仪器有分液漏斗和球形冷凝管。
答案:分液漏斗和球形冷凝管
4.(2021·广东高考)测定浓硫酸试剂中H2SO4含量的主要操作包括:①量取一定量的浓硫酸,稀释;②转移定容得待测液;③移取20.00 mL待测液,用0.100 0 mol/L的NaOH溶液滴定。上述操作中,不需要用到的仪器为( )
解析:选B。实验过程中,①量取一定量的浓硫酸并稀释,所需仪器为量筒、烧杯、玻璃棒;②转移定容得待测液所需仪器为玻璃棒、容量瓶、胶头滴管、烧杯;③移取20.00 mL待测液,用0.100 0 mol/L的NaOH溶液滴定,所需仪器为酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶。选项中A为容量瓶,B为分液漏斗,C为锥形瓶,D为碱式滴定管,上述操作中,不需要用到的仪器为分液漏斗。
5.(2020·全国卷Ⅰ节选)由FeSO4·7H2O固体配制0.10 mol·L-1 FeSO4溶液,需要的仪器有药匙、玻璃棒、____________(从下列图中选择,写出名称)。
解析:根据用固体物质配制一定物质的量浓度溶液的方法可知,题图给出的仪器中还需要烧杯、量筒和托盘天平。
答案:烧杯、量筒、托盘天平
$$