内容正文:
第二章 海水中的重要元素——钠和氯
第三节 物质的量
第4课时 物质的量浓度的有关计算
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新知学习探究
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03
知能达标训练
02
随堂巩固演练
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知能达标训练
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[素养目标] 能基于物质的量认识物质组成及其化学变化,运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度之间的相互关系进行简单计算,提升证据推理与模型知识的学科素养。
知识点一 溶质物质的量浓度的基本计算
1.若20 g密度为ρ g·cm-3的Ca(NO3)2溶液中含有2 g Ca(NO3)2,则溶液中的NOeq \o\al(-,3)的物质的量浓度为____________________。
提示:Ca(NO3)2的物质的量浓度为eq \f(\f(2 g,164 g·mol-1),\f(20 g,1 000ρ g·L-1))=eq \f(25ρ,41) mol·L-1,NOeq \o\al(-,3)的物质的量浓度为eq \f(50ρ,41) mol·L-1。
2.1 L水吸收224 L HCl(标准状况),所得溶液密度为1.2 g·cm-3。
(1)HCl的物质的量为__________,质量为______________。
(2)所得溶液的体积是1 L吗?是225 L吗?若不是,则溶液的体积为____L。
提示:(1)10 mol 365 g
(2)不是1 L,也不是225 L。V=eq \f(1 000 g+365 g,1.2 g/cm3)×10-3 L/cm3=1.14 L。
1.计算的基本公式:c=eq \f(n,V)=eq \f(m,V·M)。
2.计算的基本类型和方法
(1)已知溶质的质量
(2)已知溶液中某种粒子的数目
(3)标准状况下,气体溶质的物质的量浓度的计算
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\co1(溶质的物质的量n=\f(V气体,22.4 L·mol-1),溶液的体积V=\f(m,ρ)=\f(m气体+m溶剂,ρ)×10-3 L))c=eq \f(n,V)
1.设NA为阿伏加德罗常数的值,200 mL Ba(NO3)2溶液中含Ba2+和NOeq \o\al(-,3)总数为0.45NA,则该溶液的物质的量浓度为( )
A.6.75 mol·L-1
B.2.25 mol·L-1
C.1.5 mol·L-1
D.0.75 mol·L-1
解析 根据化学式以及Ba2+与NOeq \o\al(-,3)的总数为0.45NA可得该溶液中含0.15 mol Ba2+和0.3 mol NOeq \o\al(-,3),则Baeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NO3))2的物质的量为0.15 mol,该溶液的物质的量浓度为c=eq \f(n,V)=eq \f(0.15 mol,0.2 L)=0.75 mol·L-1,故选D。
答案 D
2.(2025·广东段考)下列说法正确的是( )
A.若某NaOH溶液的浓度是0.5 mol·L-1,则该溶液中含有0.5 mol的Na+
B.若1 L某H2SO4溶液中溶有98 g H2SO4,则该溶液的物质的量浓度为
98 g·L-1
C.将0.5 mol NaCl溶于装有0.5 L蒸馏水的烧杯中,溶液的物质的量浓度约为1 mol·L-1
D.从1 L 1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中取出800 mL,剩余溶液中OH-的浓度为0.4 mol·L-1
解析 溶液的体积未知,无法计算钠离子的物质的量,A错误;若1 L某H2SO4溶液中溶有98 g H2SO4,H2SO4的物质的量为:eq \f(98 g,98 g·mol-1)=1 mol,则该溶液的物质的量浓度为eq \f(1 mol,1 L)=1 mol·L-1,B错误;将0.5 mol NaCl溶于装有0.5 L蒸馏水的烧杯中,溶液的体积约为0.5 L,其物质的量浓度约为eq \f(0.5 mol,0.5 L)=1 mol·L-1,C正确;剩余的Ba(OH)2溶液中氢氧根浓度与原溶液相同,为2 mol·L-1,D错误;故选C。
答案 C
知识点二 溶液的稀释或混合
1.将4 g NaOH固体完全溶解在水里,配成100 mL溶液,从中取出10 mL,加水稀释至50 mL,所得溶液的物质的量浓度=____________________。
提示:100 mL溶液的物质的量浓度为eq \f(4 g,40 g·mol-1)÷0.1 L=1 mol·L-1,根据稀释定律:1 mol·L-1×10 mL=c×50 mL,c=0.2 mol·L-1。
2.将0.10 mol·L-1氢氧化钠溶液和0.60 mol·L-1氢氧化钠溶液混合成0.20 mol·L-1的氢氧化钠溶液。求两种溶液的体积比(忽略混合时溶液体积变化)。
提示:设所需0.10 mol·L-1的氢氧化钠溶液及所需0.60 mol·L-1的氢氧化钠溶液的体积分别是V1和V2,根据混合前后溶质的物质的量不变列式得:0.10 mol·L-1×V1+0.60 mol·L-1×V2=0.20 mol·L-1×(V1+V2) 解得:eq \f(V1,V2)=eq \f(4,1)。
3.现有6 mol·L-1的硫酸溶液,质量分数为w1,与等体积的水混合(混合后体积变化忽略不计),则物质的量浓度________(填“>”“<”或“=”,下同) 3 mol·L-1,质量分数________0.5w1;与等质量的水混合,则物质的量浓度________3 mol·L-1,质量分数_______0.5w1。
提示:= > < =
1.浓溶液稀释
(1)溶质的物质的量不变:c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)。
(2)溶质的质量不变:m(浓)·w(浓)=m(稀)·w(稀) 。
(3)溶液的质量守恒:m(稀)=m(浓)+m(水)。
2.相同溶质两溶液混合
(1)溶质的物质的量不变:c1V1+c2V2=c(混)·V(混) 。
(2)溶质的质量不变:m1w1+m2w2=m(混)·w(混) 。
1.(2025·黑龙江佳木斯月考)将10 mL 1.00 mol·L-1 NaCl溶液加水稀释到100 mL,稀释后溶液中NaCl的物质的量浓度为( )
A.0.10 mol·L-1
B.0.20 mol·L-1
C.0.40 mol·L-1
D.0.50 mol·L-1
解析 稀释前后溶质的物质的量不变,则稀释后溶液中氯化钠的物质的量浓度为eq \f(1.00 mol·L-1×0.01 L,0.1 L)=0.10 mol·L-1,故选A。
答案 A
2.将50 mL 0.3 mol·L-1的NaCl和50 mL 0.2 mol·L-1的CaCl2混合后,若溶液体积变成二者体积之和(忽略体积变化),混合液中氯离子的物质的量浓度为( )
A.0.5 mol·L-1
B.0.35 mol·L-1
C.0.7 mol·L-1
D.0.25 mol·L-1
解析 溶液体积变为100 mL,溶液中的n(Cl-)=0.3 mol·L-1×0.05 L+0.2 mol·L-1×2×0.05 L=0.035 mol,则c(Cl-)=eq \f(nCl-总,V总)=eq \f(0.035 mol,0.1 L)=0.35 mol·L-1,故选B。
答案 B
3.酒精溶液的特点是浓度越大,密度越小,如果将3c%的酒精溶液和c%的酒精溶液等体积混合得到的酒精溶液质量分数为a%,等质量混合得到的酒精溶液质量分数为b%,两者的关系是( )
A.a=b
B.a<b
C.a>b
D.a≥b
解析 等体积混合时,设酒精溶液体积为V mL,3c%的酒精溶液密度为D g/mL,c%的酒精溶液密度为d g/mL,则D<d,则a%=eq \f(VD g×3c%+Vd g×c%,VD+Vdg)=c%+2c%×eq \f(D,D+d)<2c%;等质量混合时,设不同浓度的酒精溶液的质量均为m g,则b%=eq \f(m g×3c%+m g×c%,2m g)=2c%,故a<b,故选B。
答案 B
知识点三 物质的量浓度与溶质质量分数的换算
1.常温下,NaOH的溶解度为S g,则该温度下,NaOH的质量分数为_________________。
提示:eq \f(S,100+S)×100%
2.在密度为1.08 g·cm-3,质量分数为10%的CuCl2溶液中,溶液的物质的量浓度=___________________________________。
提示:0.8 mol·L-1。由cB=eq \f(1 000 ρw,M)知,c(CuCl2)=eq \f(1 000×1.08×10%,135) mol·L-1=0.8 mol·L-1。
1.换算公式
cB=eq \f(1 000ρw,M)mol·L-1
M:溶质B的摩尔质量(单位:g·mol-1);ρ溶液密度(单位:g·mL-1);w为溶质的质量分数。
2.推导方法
设溶液体积为1 L,则:
cB=eq \f(nB,V)=eq \f(\f(ρ g·mL-1×1 000 mL×w,M g·mol-1),1 L)=eq \f(1 000ρw,M) mol·L-1。
1.如图是实验室配制好的两瓶NaOH溶液的标签(14%的NaOH溶液的密度为1.14 g·cm-3)。下列说法错误的是( )
A.4 mol·L-1是溶液的物质的量浓度
B.14%是溶液中溶质的质量分数
C.10 mL 14%的NaOH溶液含有溶质的质量约1.6 g
D.14%的NaOH溶液的物质的量浓度为2 mol·L-1
解析 10 mL 14%的NaOH溶液含有溶质的质量约10 mL×1.14 g/cm3×0.14≈1.6 g;14%的NaOH溶液的物质的量浓度c=eq \f(1 000ρw,M)=eq \f(1 000×1.14×0.14,40) mol·L-1≈4.0 mol·L-1;故选D。
答案 D
2.下图是病人输液用的葡萄糖(分子式为C6H12O6)注射液的标签上的部分内容。根据标签所提供的信息,以下说法错误的是( )
eq \x(\a\al( 5%葡萄糖注射液 , 500 mL,【性状】本品为无色或几乎为,无色的透明液体,【规格】500 mL 25 g,【贮藏】密封保存))
A.该注射液中葡萄糖的质量分数是5%
B.葡萄糖的摩尔质量为180 g·mol-1
C.该注射液的密度约为1 g·cm-3
D.该注射液中葡萄糖的物质的量浓度约为0.014 mol·L-1
解析 由标签所提供的信息可知,该注射液中葡萄糖的质量分数为5%,A正确;葡萄糖的摩尔质量为180 g·mol-1,B正确;该注射液的质量为eq \f(25 g,5%)=500 g,密度为eq \f(500 g,500 mL)=1 g·cm-3,C正确;葡萄糖的质量为25 g,其物质的量为eq \f(25 g,180 g·mol-1)≈0.139 mol,则物质的量浓度为eq \f(0.139 mol,0.5 L)=0.278 mol·L-1,D错误。
答案 D
1.(2025·上海中学东校月考)从1 L物质的量浓度为1 mol·L-1的CaCl2溶液中取出100 mL溶液,下面关于这100 mL溶液的叙述正确的是( )
A.溶质物质的量浓度为0.1 mol·L-1
B.Cl-物质的量浓度为2 mol·L-1
C.含111 g氯化钙
D.含0.01 mol氯化钙
解析 溶液具有均一性,取出溶液的物质的量浓度与剩余溶液的浓度与原溶液浓度相等,CaCl2物质的量浓度为1 mol·L-1,Cl-物质的量浓度为1 mol·L-1×2=2 mol·L-1,A错误,B正确;100 mL CaCl2溶液中含氯化钙的质量为:1 mol·L-1
×0.1 L×111 g·mol-1=11.1 g,含氯化钙的物质的量为:1 mol·L-1×0.1 L=0.1 mol,C、D错误;故选B。
答案 B
2.(2025·福建漳州月考)将标准状况下的a L HCl(g)溶于1000 g水中,得到的盐酸密度为b g·cm-3,则该盐酸的物质的量浓度是( )
A.eq \f(1000ab,22 400+36.5a) mol·L-1
B.eq \f(ab,22 400) mol·L-1
C.eq \f(ab,22 400+36.5a) mol·L-1
D.eq \f(a,22.4) mol·L-1
解析 标准状况下的a L HCl(g)物质的量为n(HCl)=eq \f(VHCl,Vm)=eq \f(a,22.4) mol,根据
c(HCl)=eq \f(nHCl,Vaq)=eq \f(\f(a,22.4) mol,\f(maq,ρ))
=eq \f(\f(a,22.4) mol,\f(\f(a,22.4) mol×36.5 g·mol-1+1000 g,b g·cm-3)×10-3 L),
可得c(HCl)=eq \f(1000ab,22 400+36.5a) mol·L-1,故选A。
答案 A
3.浓度均为0.1 mol·L-1的NaCl、CaCl2溶液等体积混合,下列说法错误的是( )
A.Na+和Ca2+混合前后的数目均不变
B.混合前CaCl2溶液中c(Cl-)为0.1 mol·L-1
C.混合后溶液中c(Cl-)为0.15 mol·L-1
D.混合前NaCl、CaCl2溶液中c(Cl-)之比为1∶2
解析 浓度均为0.1 mol·L-1的NaCl、CaCl2溶液等体积混合,假设溶液的体积分别为1 L,则溶液中含有Na+、Ca2+和Cl-的物质的量分别为0.1 mol、0.1 mol、0.3 mol,据此分析判断。NaCl、CaCl2溶液等体积混合不发生化学反应,Na+和Ca2+混合前后的数目均不变,A正确;0.1 mol·L-1 CaCl2溶液中c(Cl-)为0.2 mol·L-1,B错误;混合后溶液中c(Cl-)=eq \f(0.3 mol,2 L)=0.15 mol·L-1,C正确;混合前NaCl、CaCl2溶液中c(Cl-)分别为0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1,c(Cl-)之比为1∶2,D正确。
答案 B
4.下图是某校化学实验室中硫酸试剂标签上的部分内容。
eq \x(\a\al(硫酸 化学纯CP500 mL,品名:硫酸 化学式:H2SO4,相对分子质量:98 密度:1.84 g·mL-1,质量分数:98%))
据此下列说法错误的是( )
A.该硫酸的物质的量浓度为9.2 mol·L-1
B.100 mL该硫酸的质量是184 g
C.硫酸的摩尔质量与磷酸(H3PO4)的摩尔质量相同
D.取该硫酸62.5 mL稀释至250 mL,得到稀硫酸的浓度为4.6 mol·L-1
解析 该硫酸的物质的量浓度为
eq \f(1000 mL·L-1×1.84 g·mL-1×98%,98 g·mol-1)=18.4 mol·L-1;100 mL该硫酸的质量为100 mL×1.84 g·mL-1=184 g;根据稀释前后硫酸的物质的量相等,可知0.25 L×4.6 mol·L-1=0.062 5 L×18.4 mol·L-1,稀硫酸的浓度为4.6 mol·L-1。
答案 A
5.取1.43 g Na2CO3·x H2O晶体溶于水,配成10.0 mL溶液。然后向其中逐滴滴入稀盐酸直至没有气体放出,共用去盐酸20.0 mL,并收集到112 mL CO2(标准状况下)。请回答下列问题:
(1)稀盐酸的物质的量浓度为____________________。
(2)Na2CO3·xH2O的摩尔质量为____________________。
(3)x的值为____________________。
解析 (1)生成二氧化碳的物质的量为0.112 L÷22.4 L·mol-1=0.005 mol,根据化学方程式Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑可知消耗HCl 0.01 mol,所以盐酸的浓度为0.01 mol÷0.02 L=0.5 mol·L-1。(2)根据碳原子守恒可知碳酸钠晶体的物质的量为0.005 mol,所以碳酸钠晶体的摩尔质量为1.43 g÷0.005 mol=286 g·mol-1。(3)根据(2)中的分析可知106+18x=286,解得x=10。
答案 (1)0.5 mol·L-1 (2)286 g·mol-1 (3)10
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