内容正文:
第7讲 物质的量浓度及溶液配制
课标引领
1.了解物质的量浓度的含义,运用物质的量浓度进行简单计算。
2.认识容量瓶,初步学会配制一定物质的量浓度溶液的方法和技能。
考点一 物质的量浓度及计算
[对应学生用书P26]
1.物质的量浓度
[微点拨]在进行有关物质的量浓度的计算或判断时,要注意:
(1)物质溶于水后,溶质是否发生变化,如:Na2O、Na2O2NaOH,SO3H2SO4,CuSO4·5H2OCuSO4等。
(2)判断物质溶于水时溶液体积的变化,若题目未指明则不能忽略体积变化。
2.溶质的质量分数
3.有关物质的量浓度计算的一般方法
(1)运用公式c=、质量分数=×100%进行推理。
(2)气体溶质溶于水中制得溶液,其物质的量浓度和质量分数的计算。
在标准状况下,1 L水中溶解某气体V L,所得溶液密度为ρ g/mL,气体的摩尔质量为M g/mol,溶质的质量分数为w,则:
c=== mol/L;
w=×100%=×100%=×100%。
(3)溶液中溶质的质量分数与物质的量浓度的换算。
溶液的体积为V L,密度为ρ g/cm3,含有摩尔质量为M g/mol的溶质m g,溶质的质量分数为w,则溶质的物质的量浓度c mol/L与溶质的质量分数w的关系是c===,w=。
(4)根据溶质守恒进行溶液稀释或混合的计算。
依据稀释前后溶质的物质的量不变可得公式:c稀·V稀=c浓·V浓;c1·V1+c2·V2=c混·V混。
依据稀释前后溶质的质量不变可得公式:m稀·w稀=m浓·w浓;m1·w1+m2·w2=m混·w混。
考向一 物质的量浓度与质量分数的换算
[例1] (2024·浙江杭州北斗联盟联考)某温度下,物质X2SO4的饱和溶液(不考虑离子的水解)的密度为ρ g/mL,c(X+)=c mol/L,溶质的质量分数为a%,溶质的摩尔质量为M g/mol,溶解度为S g。下列表达式正确的是 ( )
A.S= B.c=
C.a%= D.S=
A 解析:由c(X2SO4)== mol/L=c(X+)=c mol/L,则a%=,又由饱和溶液a%=,所以=,解得S=,A正确;c(X2SO4)= mol/L,c mol/L=c(X+)=2c(X2SO4)= mol/L,B错误;由c(X2SO4)= mol/L=c(X+)=c mol/L,则a%=,C错误;由饱和溶液中a%=,可得S=,D错误。
[练1] 现有V mL硫酸钠溶液,其密度为ρ g/mL,其中钠离子的质量分数为2a%,有关该溶液的说法不正确的是 ( )
A.硫酸钠的物质的量浓度为 mol/L
B.溶质的质量分数为%
C.溶质和溶剂的物质的量之比为
D.硫酸根离子的质量分数为%
答案:C
[易错警示] 应用物质的量浓度的注意事项
(1)cB=中的V是溶液的体积,不是溶剂的体积。
(2)对于一定物质的量浓度的溶液,取出任意体积的溶液,其浓度、密度、质量分数不变,但所含溶质的物质的量、质量则因体积不同而改变。
(3)溶质的浓度和电离产生离子的浓度不一定相同,要结合电离方程式具体分析计算。如Al2(SO4)3的电离方程式为Al2(SO4)3===2Al3++3SO,则1 mol/L Al2(SO4)3溶液中c(SO)=3 mol/L,c(Al3+)=2 mol/L(考虑Al3+水解时,则其浓度小于2 mol/L)。
考向二 溶液的混合或稀释
[例2] 下图是某学校实验室从市场买回来的试剂标签上的部分内容。据此,下列说法不正确的是 ( )
A.该硫酸和氨水中溶质的物质的量浓度分别约为18.4 mol/L和12.9 mol/L
B.各取5 mL与等质量水混合后,c(H2SO4)<9.2 mol/L,c(NH3)>6.45 mol/L(不考虑水的挥发)
C.各取5 mL与等体积的水混合后,w(H2SO4)>49%,w(NH3)<12.5%
D.各取10 mL于两烧杯中,再分别加入一定量的水即可得到较稀的硫酸溶液和氨水
D 解析:根据标签数据,由物质的量浓度和质量分数公式可得c=,该硫酸和氨水中溶质的物质的量浓度分别为 mol/L=18.4 mol/L和 mol/L≈12.9 mol/L,A正确;硫酸的密度大于水,氨水的密度小于水,则各取5 mL与等质量的水混合后,所得稀硫酸的体积大于10 mL,稀氨水的体积小于10 mL,故有c(H2SO4)<9.2 mol/L,c(NH3)>6.45 mol/L,B正确;5 mL浓硫酸和5 mL浓氨水的质量分别为1.84 g/cm3×5 mL=9.2 g、0.88 g/cm3×5 mL=4.4 g,而5 mL水的质量约为5 g,则各取5 mL与等体积的水混合后,w(H2SO4)>49%,w(NH3)<12.5%,C正确;质量分数为98%的硫酸为浓硫酸,稀释时,不能将水加入浓硫酸中,否则易引起暴沸,D错误。
(1)溶液体积与溶剂体积的关系
①不能用溶剂的体积代替溶液的体积,尤其是固体、气体溶于水,一般根据溶液的密度进行计算:
V=。
②两溶液混合液的体积不是两种溶液的体积和。
(2)同种溶质不同浓度溶液混合的计算
①混合后溶液体积保持不变:c1·V1+c2·V2=c混·(V1+V2)。
②混合后溶液体积发生变化:c1·V1+c2·V2=c混·V混,其中:V混=。
[练2] (2024·浙江钱塘联盟联考)某营养液中含有KCl、K2SO4、NaCl三种溶质,实验测得部分离子的浓度如图甲所示。取200 mL该营养液加水稀释,测得Na+的浓度(c)随溶液体积(V)的变化如图乙曲线所示。下列判断错误的是 ( )
A.图甲中X是SO
B.图乙中c1=8.0
C.营养液中NaCl与K2SO4的物质的量之比为2∶1
D.营养液中KCl的浓度为2.0 mol/L
答案:D
考点二 一定物质的量浓度溶液的配制及误差分析
[对应学生用书P28]
1.容量瓶的构造及使用
2.配制一定物质的量浓度的溶液(以配制100 mL 1.00 mol/L NaCl溶液为例)
3.一定物质的量浓度溶液配制的误差分析
误差分析中变量是m或V,一般情况下要固定其一,分析另一物理量的变化对溶液浓度的影响。
考向三 一定物质的量浓度溶液的配制及分析
[例3] 下图是某同学用500 mL容量瓶配制0.10 mol/L NaOH溶液的过程:
下列关于该实验的叙述正确的是 ( )
A.如图所示,用托盘直接称量2.0 g烧碱
B.配制的正确顺序为①④③②⑤⑥
C.②中定容时仰视刻度线会导致溶液浓度偏低
D.能用容量瓶贮存配制好的溶液
C 解析:氢氧化钠固体易潮解,且有腐蚀性,故应在烧杯中称量氢氧化钠,而不能直接用托盘称量,A错误;配制一定物质的量浓度的溶液的步骤为计算、称量、溶解、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶,故配制的正确顺序为①④③⑤②⑥,B错误;定容时仰视刻度线会导致溶液的体积偏大,所溶液浓度偏低,C正确;容量瓶只能用于配制溶液,不能用于贮存配制好的溶液,D错误。
定容操作中视线引起误差的分析
(1)定容时,仰视容量瓶的刻度线(如图1),导致溶液的体积偏大,则所配溶液的浓度偏低。
(2)定容时,俯视容量瓶的刻度线(如图2),导致溶液的体积偏小,则所配溶液的浓度偏高。
[练3] (2024·浙江浙北G2联盟联考)配制100 mL 1.00 mol/L NaOH溶液的操作如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.操作1前称取NaOH的质量为4.0 g
B.操作2前NaOH溶液需恢复至室温
C.操作4若俯视刻度线定容,结果偏大
D.操作5后液面下降,需补充少量水至刻度线
答案:D
[对应学生用书P30]
1.下列溶液中,溶质的物质的量浓度不是1 mol/L的是 ( )
A.10 g NaOH固体溶解在水中配成250 mL溶液
B.将80 g SO3溶于水并配成1 L的溶液
C.将0.5 mol/L的NaNO3溶液100 mL加热蒸发掉50 g水的溶液
D.标准状况下,将22.4 L氯化氢气体溶于水配成1 L溶液
C 解析:10 g NaOH固体的物质的量为=0.25 mol,溶解在水中配成250 mL溶液,NaOH的物质的量浓度为=1 mol/L,A不符合题意;80 g SO3的物质的量为=1 mol,溶于水和水反应:SO3+H2O===H2SO4,硫酸的物质的量也为1 mol,配成1 L溶液,溶液体积为1 L,所以H2SO4的物质的量浓度为=1 mol/L,B不符合题意;将100 mL NaNO3溶液加热蒸发掉50 g水,剩余溶液体积不是50 mL,所以蒸发后的溶液中溶质的物质的量浓度无法计算,C符合题意;标准状况下,22.4 L氯化氢气体的物质的量为=1 mol,溶于水配成1 L溶液,溶质的物质的量浓度为=1 mol/L,D不符合题意。
2.(2024·浙江温州新力量联盟联考)下列有关实验用品的使用或操作的叙述正确的是 ( )
A.容量瓶用来配制准确浓度的溶液,但不能作为反应容器使用
B.用托盘天平称量NaOH的质量16.00 g
C.配制稀硫酸时,先向烧杯中注入浓硫酸,再加水稀释
D.称量NaOH固体时,将NaOH放在称量纸上称量
答案:A
3.某溶液中仅含有Na+、Mg2+、SO、Cl-四种离子(不考虑水电离出的H+和OH-),其物质的量浓度之比为c(Na+)∶c(Mg2+)∶c(Cl-)=5∶7∶7,若c(Na+)为5 mol/L,则c(SO)为 ( )
A.5 mol/L B.6 mol/L
C.7 mol/L D.8 mol/L
答案:B
4.某结晶水合物的化学式为 R·nH2O,其相对分子质量为M。25 ℃时,a g 该晶体能够溶于 b g 水中形成 V mL饱和溶液。下列关系不正确的是 ( )
A.该溶液的密度为ρ= g/L
B.该溶液的物质的量浓度为c= mol/L
C.该溶液中溶剂与溶质的质量比为m(水)∶m(溶质)=∶
D.该溶液中溶质的质量分数为w=%
答案:D
5.(2023·全国甲卷)实验室将粗盐提纯并配制0.100 0 mol/L的NaCl溶液。下列仪器中,本实验必须用到的有 ( )
①天平 ②温度计 ③坩埚 ④分液漏斗 ⑤容量瓶 ⑥烧杯 ⑦滴定管 ⑧酒精灯
A.①②④⑥ B.①④⑤⑥
C.②③⑦⑧ D.①⑤⑥⑧
D 解析:粗盐提纯过程中涉及的实验操作包括溶解、过滤、蒸发和结晶,题给仪器中所用到的有⑥⑧;由固体NaCl配制0.100 0 mol/L的NaCl溶液,题给仪器中所用到的有①⑤⑥,D正确。
6.(2022·广东卷,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)。HAc的应用与其电离平衡密切相关。
(1)配制250 mL 0.1 mol/L的HAc溶液,需5 mol/L HAc溶液的体积为________mL。
(2)下列关于250 mL容量瓶的操作,正确的是________。
答案:(1)5.0 (2)C
解析:(1)溶液稀释过程中,溶质的物质的量不变,可得: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,A错误;定容时,视线应与溶液凹液面最低处保持水平,不能仰视或俯视,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,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,D错误。
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