内容正文:
专题2 研究物质的基本方法
第二单元 溶液组成的定量研究
课程标准 核心素养
1.理解物质的量浓度的概念。
2.物质的量浓度的计算。
3.溶液中溶质的质量分数和物质的量浓度的关系。
4.一定物质的量浓度溶液的配制。 1.宏观辨识与微观探析:能从宏观和微观的角度理解物质的量浓度的含义及其与微观粒子间的关系。
2.证据推理与模型认知:掌握物质的量浓度的有关计算,逐步提升证据推理思维能力。掌握配制一定物质的量浓度溶液的方法及操作,建立实验误差分析思维模型,并能应用模型解决实际问题。
专题2 研究物质的基本方法
高中化学 必修 第一册 S
栏目索引
基础落实 梳理必备知识
重难探究 提升关键能力
学以致用 发展科学素养
一、溶液组成的表示方法
1.溶质的质量分数
(1)概念:溶液中的溶质质量与溶液质量之比。
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2.溶质的物质的量浓度
(1)概念:表示单位____溶液中所含溶质B的________。
(2)符号:__,常用单位:__________。
(3)表达式:______。
体积
物质的量
cB
mol·L-1
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二、一定物质的量浓度溶液的配制
1.配制一定物质的量浓度溶液专用仪器——容量瓶
(1)容量瓶的结构与规格
容量瓶是一种细颈、梨形、平底的玻璃容器,由瓶体和瓶塞组成。瓶上标有温度、规格和_______;常见的规格有50 mL、100 mL、250 mL、________等。
刻度线
500 mL
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(2)容量瓶的使用注意事项
①使用前要__________________。检验程序:加水→塞瓶塞→倒立→查漏→正立,瓶塞旋转180°→倒立→查漏。
②使用后应将容量瓶洗净、晾干。
检查容量瓶是否漏水
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2.配制100 mL 0.100 mol·L-1碳酸钠溶液
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2.计算步骤
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3.有关物质的量的计算中的“三个规范”
(1)书写规范:各种符号的书写要规范,大写字母与小写字母的意义各不相同。如“M”表示摩尔质量,而“m”表示质量,“N”表示微粒数,而“n”表示物质的量。
(2)符号规范
①设未知数直接用各物理量的符号表示,且要注明物质(或微粒)的符号。如设参加反应HCl的体积为V[HCl(aq)]。
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②各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。如已知NaOH溶液的体积和物质的量浓度,求NaOH溶液的质量时就写成:m(NaOH)=c(NaOH)·V[NaOH(aq)]·M(NaOH)。
(3)单位规范:把已知量代入计算式中计算时都要带单位且单位要统一。
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判断正误:(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)1 mol NaCl溶于1 L H2O中形成溶液浓度为1 mol·L-1( )
(2)1 mol·L-1的NaOH溶液中含有1 mol NaOH( )
(3)标准状况下,22.4 L HCl溶于1 L H2O中,所得溶液体积为23.4 L( )
×
×
×
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(4)可用250 mL容量瓶配制210 mL溶液 ( )
(5)配制溶液时,容量瓶内有少量蒸馏水不影响实验结果( )
(6)可把固体NaOH放入 100 mL容量瓶中,加水至刻度线配制100 mL溶液( )
×
√
×
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探究一 物质的量浓度
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[问题设计]
(1)3 mol·L-1Na2SO4 溶液中Na+ 的物质的量浓度是多少?
提示:6 mol·L-1。
(2)浓硫酸和水等体积混合,混合后溶液的体积等于两溶液体积和吗?
提示:不等于,浓硫酸有强的吸水性,混合后溶液体积小于两溶液体积和。
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2.物质的量浓度表达式中,V表示溶液的体积,在进行简单计算时,一定要辨析所给体积是否为溶液的体积,溶液的体积不等于溶剂的体积,也不等于溶质、溶剂的体积和,应用溶液质量除以密度来求解溶液的体积。
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4.溶液是均匀的,浓度与所取溶液的体积没有关系,溶液中溶质的多少与溶液的体积有关。
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(2)计算的基本类型和方法
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7.溶液稀释和混合的计算
(1)溶液稀释的有关计算:稀释前后溶质的物质的量和质量都保持不变。
c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀),m(浓)·w(浓)=m(稀)·w(稀)。
(2)溶液混合的计算:混合前后溶质的物质的量或质量不变。
c1·V1+c2·V2=c(混)·V(混),m1·w1+m2·w2=m(混)·w(混)。
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[例1] 下列溶液的物质的量浓度是1 mol·L-1的是 ( )
A.将40 g NaOH溶解于1 L水中配成的NaOH溶液
B.将22.4 L HCl气体通入水中配成1 L的盐酸
C.将1 L 10 mol·L-1的盐酸与9 L水混合
D.1 L含2 mol K+的K2SO4溶液
D
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解析:
40 g NaOH固体为1 mol,1 L水是溶剂的体积,不是溶液的体积,因此所配溶液浓度不是1 mol·L-1,A错误;题中没有指明是否是标准状况,无法计算HCl的物质的量,即无法判断所配溶液浓度是否是1 mol·L-1,B错误;1 L盐酸与9 L水混合,溶液的体积不等于10 L,因此所配溶液浓度不等于1 mol·L-1,C错误;含2 mol K+的K2SO4溶液,K2SO4的物质的量为1 mol,溶液体积为1 L,则K2SO4的物质的量浓度为1 mol·L-1,D正确。
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1.相对分子质量为Mr的气态化合物V L(标准状况)溶于m g水中,得到溶液的质量分数为w%,物质的量浓度为c mol·L-1,密度为ρ g·cm-3,则下列说法正确的是 ( )
A
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解析:
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解析:
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探究二 物质的量浓度溶液的配制
两份某植物营养液,其配方分别如下:
KCl K2SO4 ZnSO4
① 0.3 mol·L-1 0.2 mol·L-1 0.1 mol·L-1
② 0.1 mol·L-1 0.3 mol·L-1 —
你认为如何在实验室中配制这两种营养液?
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[问题设计]
(1)配制20%的食盐水100 g,如何配制?
提示:计算溶液中溶质的质量和溶剂的质量,然后将溶质和溶剂混合溶解。
(2)可否配制任意体积的1.0 mol·L-1食盐水? 为什么?
提示:不能,容量瓶是有规格的。
(3)配制一定体积和一定物质的量浓度的溶液的关键有哪些?
提示:操作要准确、规范;溶质的物质的量和溶剂的体积要准确。
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1.容量瓶的使用
(1)容量瓶是配制一定物质的量浓度溶液的专用仪器,选择容量瓶应遵循“大而近”的原则:所配溶液的体积等于或略小于容量瓶的容积,不能配制任意体积溶液。
(2)使用容量瓶注意“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,不能长期储存溶液。
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(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。
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(3)配制100 mL 1.00 mol·L-1氯化钠溶液常出现的误差
能引起误差的操作 因变量 c
n V
①计算结果m=5.85 g,称量5.9 g 偏大 不变 偏大
②砝码生锈(没有脱落) 偏大 不变 偏大
③少量氯化钠粘在滤纸上 偏小 不变 偏小
④有少量液体溅出 偏小 不变 偏小
⑤容量瓶内有少量水 不变 不变 不变
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能引起误差的操作 因变量 c
n V
⑥未洗涤或洗涤液未注入容量瓶 偏小 不变 偏小
⑦仰视 不变 偏大 偏小
⑧超过刻度线,吸出一部分水 偏小 不变 偏小
⑨摇匀后液面下降,补充水 不变 偏大 偏小
⑩试剂瓶刚用蒸馏水洗过 不变 偏大 偏小
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3.物质的量在化学方程式计算中的应用
(1)物质的量与各物理量之间的关系
①图示关系
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(2)物质的量在化学方程式计算中的比例关系与解题步骤
①比例关系
化学方程式 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
化学计量数之比 2 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 1
扩大NA倍之后 2NA ∶ 2NA∶ 2NA ∶ NA
物质的量之比 2 mol∶ 2 mol∶2 mol ∶1 mol
结论 化学方程式中各物质的化学计量数之比=各物质的微粒数之比=各物质的物质的量之比
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②解题步骤
第一步:数据预处理,将题给其他物理量转化为对应物质的物质的量;
第二步:建立已知量与未知量之间的关系;
第三步:根据题目要求,再将待求物质的物质的量转化为所求的物理量。
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[例2] 某同学在实验室配制NaOH溶液的过程如下图所示,其中有错误的操作是________(填标号)。
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答案:①④⑥⑦
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[深度思考]④⑥为何错误?
答案:④错,玻璃棒未能靠在刻度线以下,不能使液体及时流下;⑥错,瓶塞应倒放在实验桌上。
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A
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解析:
设原溶液中H2SO4和CuSO4的物质的量分别为x、y。
Fe+ H2SO4===FeSO4+H2↑ Δm(减)
56 g 1 mol 56 g
x 56x
Fe+ CuSO4===FeSO4+Cu Δm(增)
56 g 1 mol 64 g 8 g
y 8y
因为固体在反应前后质量相等,所以Δm(减)=Δm(增)
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解析:
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2.实验室需要950 mL 0.5 mol·L-1的稀硫酸和480 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液进行实验,请你用98%的浓硫酸(ρ=1.84 g·mL-1)和NaOH固体进行配制。回答下列问题:
(1)配制稀硫酸时,需要使用的玻璃仪器有量筒、烧杯、胶头滴管、______________________________(写仪器名称)。
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(2)配制稀硫酸时,需要量取98%的浓硫酸________mL,应选用下列量器中的________(填标号)。
A.5 mL量筒 B.10 mL量筒
C.25 mL量筒 D.50 mL量筒
(3)稀释浓硫酸的操作是________________________________________。
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(4)对所配制的稀硫酸进行测定,发现其浓度为0.48 mol·L-1,下列各项操作可能引起该误差的是________(填标号)。
A.用量筒量取浓硫酸读数时仰视刻度线
B.转移稀释的硫酸后未洗涤烧杯内壁及玻璃棒
C.浓硫酸稀释后未经冷却即转移到容量瓶中
D.容量瓶未干燥就用来配制溶液
E.定容后摇匀溶液,发现液面低于刻度线,再加入少量水使溶液凹液面与刻度线正好相切
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答案:(1)1 000 mL容量瓶、玻璃棒
(2)27.2 D
(3)将浓硫酸沿烧杯内壁缓缓注入水中,并用玻璃棒不断搅拌
(4)BE
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3.今有11.2 g铁与500 mL的盐酸恰好完全反应。
求:(1)在标准状况下,生成氢气的体积是多少升?
____________________________________________________________
(2)反应前,盐酸的物质的量浓度是多少?
____________________________________________________________
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解析:
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1.下列溶液中,溶质物质的量浓度为1 mol·L-1的是 ( )
A.将40 g NaOH溶于1 L水所得的溶液
B.将80 g SO3溶于水并配成1 L的溶液
C.将0.5 mol·L-1 NaNO3溶液100 mL加热蒸发掉50 g水的溶液
D.含2 mol K+的K2SO4溶液
B
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解析:
要想知道溶质的物质的量浓度必须要确定溶质的物质的量与溶液的体积。A、C、D三项溶液的体积不能确定;B项中SO3溶于水生成H2SO4恰好为1 mol,溶液的体积为1 L,故c(H2SO4)=1 mol·L-1。
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A
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3.用98%的浓硫酸(密度:1.84 g·mL-1)配制1 mol·L-1的稀硫酸100 mL,配制过程中可能用到下列仪器:①100 mL 量筒 ②10 mL量筒
③50 mL烧杯 ④托盘天平 ⑤100 mL容量瓶 ⑥胶头滴管 ⑦玻璃棒。
按使用时出现的先后顺序排列正确的是( )
A.②⑥③⑦⑤⑥ B.④③⑤⑦⑥
C.①③⑦⑤⑥ D.②⑤⑦⑥
A
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解析:
浓溶液配制稀溶液的过程:计算所需浓溶液体积:5.4 mL;选用合适量筒量取浓溶液:10 mL量筒,并用胶头滴管滴加浓硫酸到刻度线;稀释浓硫酸:将少量水放入50 mL烧杯中,沿玻璃棒缓缓将浓硫酸注入水中;将冷却至室温的稀溶液转移至100 mL容量瓶中;定容。
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4.实验室用NaCl固体配制100 mL 0.10 mol·L-1 NaCl溶液。下列图示实验操作不需要进行的是 ( )
B
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解析:
固体需要溶解,溶解后的溶液要转移至容量瓶中,最后要加水定容至刻度线。配制溶液不需要蒸发,B错误。
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5.某学生计划用12 mol·L-1的浓盐酸配制0.10 mol·L-1的稀盐酸450 mL,回答下列问题:
(1)实验过程中,不必使用的是________(填标号)。
A.托盘天平 B.量筒
C.容量瓶 D.250 mL烧杯
E.胶头滴管 F.500 mL试剂瓶
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(2)除上述仪器可使用外,还缺少的仪器是______________。
(3)量取浓盐酸的体积为________mL,应选用的量筒规格为________________。
(4)配制时应选用的容量瓶规格为________。
答案:(1)A (2)玻璃棒 (3)4.2 10 mL
(4)500 mL
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解析:
用浓溶液配制稀溶液时,应选用量筒而不用托盘天平;配制稀盐酸450 mL,由于没有此种规格的容量瓶,所以用500 mL的容量瓶。设量取浓盐酸的体积为V,根据稀释前后HCl的物质的量守恒建立关系式:12 mol·L-1×V=0.10 mol·L-1×500 mL,V≈4.2 mL;根据量筒的规格选取10 mL量筒;结合配制步骤选取仪器。
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谢谢观看!
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