内容正文:
第 二 章
海水中的重要元素——
钠和氯
化学·必修第一册
1
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第三节 物质的量
课时4 配制一定物质的量浓度的溶液[含实验活动1]
3
「任务一」 配制一定物质的量浓度的溶液
4
×
√
×
√
√
√
「任务二」 配制一定物质的量浓度溶液的误差分析
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课后分层练(十五) 配制一定物质的量浓度的溶液[含实验活动1]
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eq \a\vs4\al([学习目标])
1.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,通过对实验细节的分析,发展定量研究的意识。
2.通过与同伴合作完成配制100 mL 1.00 mol/L NaCl溶液的实验操作,记录实验过程中出现的问题,分析其对实验结果产生的影响,并分享交流,发展问题意识和科学探究能力
如图所示是实验室配制一定物质的量浓度溶液的操作过程:
问题1.操作中,向容量瓶中转移溶液时玻璃棒的作用是什么?玻璃棒的下端为什么应靠在容量瓶刻度线以下的内壁上?
提示:向容量瓶中转移溶液时玻璃棒的作用是引流,防止溶液外洒而造成溶质的损失。如果玻璃棒下端靠在容量瓶刻度线以上的内壁上,刻度线以上的内壁上附着的液体不能及时流下,定容后造成溶液体积偏大,造成实验误差,所以玻璃棒的下端应靠在容量瓶刻度线以下的内壁上。
问题2.配制一定物质的量浓度溶液时,要洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,洗涤液也要注入容量瓶中,为什么?
提示:因为移液后的烧杯内壁和玻璃棒上沾有少量的溶质,必须用蒸馏水洗涤,使溶质全部转入容量瓶中,否则会造成实验误差。
问题3.配制溶液的过程中,溶液转移至容量瓶前为什么要恢复至室温?
提示:若溶液未冷却(或回温)直接转移,溶液冷却(或升温)后体积会发生变化而造成实验误差。
问题4.定容加蒸馏水时不慎超过了刻度线,是否可用胶头滴管将超过了刻度线的液体吸出?向容量瓶转移溶液时不慎有液滴洒在容量瓶外面,应如何处理?
提示:不可以。因超过了刻度线的液体不是多加入的蒸馏水,而是含有溶质的溶液,用胶头滴管将其吸出,溶质会减少,也无其他方法进行弥补处理,实验失败,只能重新配制。向容量瓶转移溶液时不慎有液滴洒在容量瓶外面,也是损失了溶质,无其他方法进行弥补处理,实验失败,只能重新配制。
250mL
温度
容积
100mL
(2)容量瓶的查漏方法
使用前要检查容量瓶是否漏水,检查方法:加水→塞瓶塞→倒立→观察是否漏水(不漏水进行下步操作,若漏水需查找原因进行处理)→正立→瓶塞旋转180°→倒立→观察是否漏水(容量瓶不漏水方可使用)。
(3)容量瓶使用时的注意事项
①选择容量瓶时遵循“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。
②注意“六不”: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,不能将过冷或过热的溶液转移至容量瓶。
5.9g
玻璃棒
量筒
100 mL容量瓶
玻璃棒
2.溶液配制
以配制100 mL 1.00 mol·L-1 NaCl溶液为例
0.1mol
5.85g
药匙
凹液面与刻度线相切
2~3
100mL容量瓶
1~2cm
胶头滴管
【提醒】 移液时,注意玻璃棒、烧杯的位置
1.容量瓶在使用前一定要先检验是否漏水( )
2.实验室需要225 mL 0.1 mol·L-1的NaCl溶液,用托盘天平称取1.3 g NaCl固体配制溶液( )
3.NaCl溶于水热效应不明显,可以将NaCl固体直接在容量瓶中溶解和稀释( )
4.要配制480 mL溶液,应选择500 mL容量瓶( )
5.将溶液注入容量瓶时要用玻璃棒引流,最后溶液定容时要改用胶头滴管滴加蒸馏水( )
6.在使用容量瓶配制NaOH溶液或稀H2SO4时,必须要等溶液恢复至室温再转移到容量瓶中( )
突破 配制一定物质的量浓度溶液的关键
从物质的量浓度的表达式cB= eq \f(nB,V)角度看,实验室配制一定物质的量浓度溶液的关键:一是所取溶质的物质的量要精准,二是溶液的体积要精准。实验中用天平称取固体溶质的质量,用玻璃棒引流,洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,洗涤液也要注入容量瓶中等操作,都是为了使所取溶质的物质的量精准;溶液转移至容量瓶前要恢复至室温、定容时用胶头滴管滴加蒸馏水等,都是为了使溶液的体积精准。
【例1】 实验是学习化学的重要途径。下列所示实验装置或实验操作正确且能达到相应实验目的的是( )
A.(2024·江苏卷)配制NaOH溶液
B.制取Cl2
C.(2024·甘肃卷)配制一定浓度的NaCl溶液
D.(2024·广西九省联考卷)称取1.462 5 g NaCl置于250 mL容量瓶中,加水至刻度线,配制250 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液
答案:C
1.(2025·福州高级中学第一学段考试)关于溶液的配制,下列说法正确的是( )
A.配制480 mL 0.1 mol·L-1 CuSO4溶液,需要称量CuSO4·5H2O晶体12.0 g
B.用浓硫酸配制稀硫酸时,将浓硫酸稀释后立即转入容量瓶中并进行定容
C.称量5.3 g碳酸钠固体时,若将称量物和砝码放反,将会使所配溶液的物质的量浓度偏低
D.定容时俯视刻度线,会使所配溶液物质的量浓度偏低
答案:C
2.配制一定物质的量浓度的NaCl溶液的过程示意如下,需用到胶头滴管的是( )
答案:D
【精准学习】 配制一定物质的量浓度的NaCl溶液的过程有如下步骤:
1.计算:所称取固体的质量或所量取液体的体积。
2.称量:称量固体时要注意天平的精确程度,同样,量取液体时也要注意量筒和滴定管的精确程度。如托盘天平(精确到0.1 g)不能称出5.85 g固体NaCl,量筒(精确到0.1 mL)不能量出5.25 mL液体的体积,建议使用电子天平和滴定管。
3.溶解:一般在烧杯中进行,在溶解过程中有的有热效应,故须冷却至室温再向容量瓶中转移,这是因为液体体积和容量瓶的容量、规格受温度影响,如果未冷却,会因为热胀效应而产生实验误差。
4.移液:转移液体时要用玻璃棒引流,且其下端一般应靠在容量瓶内壁的刻度线以下部位。
5.洗涤:用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,其目的是使溶质尽可能地转移到容量瓶中,以防产生实验误差。
6.定容:当向容量瓶中加水至距刻度线1 cm~2 cm处时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液的凹液面与刻度线相切。
7.摇匀:摇匀后若液面低于刻度线,不要再加蒸馏水。
8.装瓶:容量瓶不能长时间盛放液体,应盛装在指定的试剂瓶中,并贴好标签备用。
1.理论依据
根据c= eq \f(n,V)= eq \f(m,MV),若在配制一定浓度溶液时,因操作上的错误而导致n或m值比实际理论值小,或V值比实际理论值大时,都会使所配溶液浓度偏小;反之偏大。即:
①V不变,m或n偏大,c偏大;
②n或m不变,V偏大,c偏小;
③定容时仰视、俯视对结果的影响:仰视刻度线(图1),导致溶液体积偏大,所配浓度偏小;俯视刻度线(图2),导致溶液体积偏小,所配浓度偏大。
2.误差分析
以配制一定物质的量浓度的NaOH溶液为例
能引起误差的一些操作
m(nB)
V
c
托盘天平
天平的砝码沾有其他物质或已生锈
增大
不变
偏大
药品、砝码左右位置颠倒,且使用了游码
减小
不变
偏小
称量易潮解的物质时间过长
减小
不变
偏小
能引起误差的一些操作
m(nB)
V
c
量筒
用量筒量取浓溶液时,仰视读数
增大
不变
偏大
用量筒量取浓溶液时,俯视读数
减小
不变
偏小
烧杯和玻璃棒
搅拌时部分液体溅出
减小
不变
偏小
未洗烧杯和玻璃棒
减小
不变
偏小
能引起误差的一些操作
m(nB)
V
c
容量瓶
未冷却到室温就注入容量瓶定容
不变
减小
偏大
向容量瓶转移溶液时有少量液体流出
减小
不变
偏小
定容时,水加多了,用滴管吸出
减小
不变
偏小
定容时,俯视刻度线
不变
减小
偏大
定容时,仰视刻度线
不变
增大
偏小
[注意] (1)配制溶液时不需要计算水的用量,因此容量瓶不必是干燥的,有少量蒸馏水不影响实验结果。
(2)在配制一定物质的量浓度的溶液时,在溶液注入容量瓶之前要冷却到室温。溶质在稀释或溶解的过程中均伴随能量变化,常以放热或吸热的形式表现,只有当液体的温度与容量瓶上标出的温度相同时,量出的体积才是准确的。
(3)量筒属于“流出量式”玻璃仪器,如用量筒量取20.0 mL硫酸,倒出的液体(不包括量筒内壁的残留液体)就是(20.0±0.1) mL,不必用水冲洗量筒内壁残留液。如果冲洗并转移至容量瓶中,会造成配制的溶液溶质的物质的量浓度偏高。
1.实验室中需0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液950 mL,下图为配制该溶液的过程示意图。
如下情况中使所配溶液浓度偏高的有( )
A.步骤①称量的Na2CO3·10H2O失去部分结晶水
B.在步骤③中不慎有少量液体流到容量瓶外
C.没有进行步骤④和⑤
D.某同学在步骤⑥观察液面时仰视
答案:A
2.若实验遇下列情况,导致所配溶液的物质的量浓度偏低的是_____(填字母)。
A.容量瓶在使用前未干燥,里面有少量蒸馏水
B.转移溶液至容量瓶过程中,有少量溶液溅出
C.定容时仰视刻度线读数
D.定容摇匀后发现液面低于容量瓶的刻度线,再加水至刻度线
答案:BCD
解析:A.容量瓶不干燥,含有少量蒸馏水,对实验结果没有影响,浓度不发生变化;B.转移溶液时不慎有少量溶液洒到容量瓶外面,会使溶质的量减少,导致所配溶液浓度偏低;C.定容时仰视刻度线读数,加水多,导致所配溶液浓度偏低;D.定容后塞上瓶塞反复摇匀,静置后,液面低于刻度线,再加水至刻度线,溶剂增多,导致所配溶液浓度偏低;故BCD符合题意。
1.(2025·福建宁德高一上期末)用固体样品配制一定物质的量浓度的溶液,需经过称量、溶解、转移溶液、定容等操作。下列图示对应的操作规范的是( )
答案:B
2.实验室需用450 mL 0.1 mol·L-1 硫酸铜溶液,下列有关该溶液的配制说法正确的是( )
A.用托盘天平称取胆矾12.5 g
B.实验中用到的玻璃仪器为:烧杯、量筒、容量瓶、玻璃棒
C.定容时仰视容量瓶的刻度线,会造成所配溶液物质的量浓度偏高
D.定容摇匀后发现液面低于刻度线,应再滴加蒸馏水至刻度线
解析:选A。A.胆矾的分子式为CuSO4·5H2O,摩尔质量为250 g·mol-1,实验室没有450 mL的容量瓶,应配制500 mL 0.1 mol·L-1的CuSO4溶液,需要胆矾的质量为:250 g·mol-1×0.1 mol·L-1×0.5 L=12.5 g,故A正确;B.实验中用到的玻璃仪器除了有烧杯、量筒、500 mL容量瓶、玻璃棒,还有胶头滴管,故B错误;C.定容时仰视容量瓶的刻度线,会导致溶液体积偏大,造成所配溶液物质的量浓度偏低,故C错误;D.定容摇匀后发现液面低于刻度线,再滴加蒸馏水至刻度线,导致溶液体积偏大,所配溶液浓度偏低,故D错误。
3.配制250 mL 0.25 mol·L-1 的NaOH溶液时,下列实验操作会使配得的溶液浓度偏高的是( )
A.转移溶液后未洗涤烧杯和玻璃棒就直接定容
B.用托盘天平称量时,药品放在右盘称量
C.在容量瓶中定容时俯视刻度线
D.定容后把容量瓶倒转摇匀,发现液面低于刻度线,没有再加水至刻度线
解析:选C。先分析操作方法对溶质的物质的量(n)、溶液体积(V)的影响,然后结合c= eq \f(n,V)分析误差,若n偏大、V偏小,所得溶液浓度偏大,反之则相反。A.转移溶液后未洗涤烧杯和玻璃棒就直接定容,n偏小,所得溶液浓度偏小,故A错误;B.需要NaOH的质量0.250 L×0.25 mol·L-1 ×40 g·mol-1=2.5 g,用托盘天平称量时,药品放在右盘称量,称得的NaOH质量偏小,n偏小,所得溶液浓度偏小,故B错误;C.在容量瓶中定容时俯视刻度线,加入蒸馏水体积偏小,导致V偏小,所得溶液浓度偏大,故C正确;D.定容后把容量瓶倒转摇匀,发现液面低于刻度线,对所得溶液浓度无影响,故D错误。
4.(2025·山东烟台高一上期末)某实验小组需要3.0 mol·L-1稀硫酸80 mL。根据溶液的配制情况回答下列问题:
(1)现用质量分数为98%、密度为1.84 g·cm-3的浓硫酸来配制该稀硫酸。计算所需浓硫酸的体积为________mL(保留1位小数)。现有①10 mL ②25 mL ③30 mL ④100 mL四种规格的量筒,选用的量筒是_______(填字母)。
(2)配制上述溶液需要用到下图所示的仪器______(填字母),还需用到的玻璃仪器有量筒、胶头滴管和________(填仪器名称)。
(3)下图为“溶液配制”的部分过程,在配制过程中,玻璃棒所起的作用为__________。操作a应重复2~3次,目的是__________________________,定容后还需要的操作为________、装入指定试剂瓶并贴好标签。
(4)在配制过程中,下列操作能引起浓度偏低的有________(填字母)。
A.用量筒量取浓硫酸时,俯视刻度线
B.转移前,容量瓶底部含有少量蒸馏水
C.定容时,加蒸馏水超过刻度线,又用胶头滴管吸出
D.摇匀后,发现液面低于刻度线,又滴加蒸馏水至刻度线
答案:(1)16.3 ②
(2)BD 100 mL容量瓶
(3)搅拌、引流 确保溶质完全转移入容量瓶中 摇匀 (4)ACD
尝试用配制一定物质的量浓度溶液的定量意识和分析思路,解决生活中的实际问题。如消毒液的稀释,制作美食过程中各种调味料的配比等。
答案略。
【基础达标练】
1.(2021·山东卷改编)已知:仪器②是酸式滴定管,主要用于准确地放出一定体积的溶液。关于下列仪器使用说法错误的是( )
A.①④不可加热
B.②④不可用作反应容器
C.③⑤可用于物质分离
D.②④⑤使用前需检漏
答案:A
2.(2025·北京市朝阳区高一上期末)配制100 mL 1.00 mol·L-1NaCl溶液,下列说法不正确的是( )
A.将称量好的NaCl固体放入中,加入适量蒸馏水,使之全部溶解
B.将蒸馏水注入容量瓶,当液面离刻度线1~2 cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液的凹液面与刻度线相切
C.若俯视容量瓶的刻度线,则所配NaCl溶液的浓度大于1.00 mol·L-1
D.摇匀后发现液面低于刻度线,无须继续加水,直接将所配溶液倒入试剂瓶中,并贴好标签
答案:A
3.配制500 mL 0.1 mol·L-1的NaCl溶液,下列说法或操作正确的是( )
A.准确称量2.9 g NaCl固体溶于500 mL蒸馏水
B.用托盘天平准确称量干燥的NaCl固体2.925 g
C.在500 mL容量瓶中溶解氯化钠固体,然后加蒸馏水至刻度线
D.准确称量2.9 g混有KCl的NaCl固体,其他操作均正确,配好后的溶液中c(Cl-)偏低
答案:D
4.某学生欲配制0.1 mol·L-1NaOH溶液100 mL,下列操作会造成实际浓度偏高的是( )
A.空盘时托盘天平指针指向左边
B.把烧碱放在滤纸上称量
C.定容时俯视刻度线
D.使用部分变质的烧碱
解析:选C。A中的操作会导致所称量的NaOH质量偏少,使配制的溶液浓度偏低,故A不符合题意;B中的操作把烧碱放在滤纸上称量是错误操作,烧碱易潮解,为防止烧碱腐蚀托盘及粘附在滤纸上造成转移损失,应在玻璃器皿(如小烧杯)中称量,题述操作会导致所称量的NaOH质量偏少,使配制的溶液浓度偏低,故B不符合题意;C中的操作会导致溶液体积减小,使配制的溶液浓度偏高,故C符合题意;D中NaOH的质量偏小,使配制的溶液浓度偏低,故D不符合题意。
5.配制100 mL 1.00 mol·L-1NaCl溶液,某同学的实验记录如下。
Ⅰ.将称量好的NaCl固体放入烧杯中,用适量蒸馏水溶解。
Ⅱ.将烧杯中的溶液注入100 mL容量瓶,再用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2~3次,将洗涤液也都注入容量瓶。
Ⅲ.将蒸馏水注入容量瓶,当液面离容量瓶颈部的刻度线1~2 cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水,至溶液的凹液面与刻度线相切。
Ⅳ.盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀。
下列是该同学的实验分析,其中不正确的是( )
A.步骤Ⅰ中称量的NaCl固体为5.85 g
B.步骤Ⅰ和Ⅱ用到同一支玻璃棒,其作用分别是搅拌和引流
C.步骤Ⅱ中洗涤液不慎洒到容量瓶外,则配成的溶液中NaCl的实际浓度比所要求的小
D.步骤Ⅳ摇匀后,发现容量瓶中液面比刻度线低,应该再滴加少量蒸馏水
解析:选D。A.配制100 mL溶液需选用100 mL容量瓶且计算时按所选容量瓶规格计算,100 mL 1.00 mol·L-1 NaCl溶液需要NaCl的物质的量为1.00 mol·L-1×0.1 L=0.1 mol,质量为0.1 mol×58.5 g·mol-1=5.85 g,题目中未指明必须用托盘天平,用电子天平可以实现,故A正确;B.步骤Ⅰ中将称好的NaCl固体放入烧杯中,加入适量蒸馏水,此步骤玻璃棒的作用是搅拌,加速溶解,步骤Ⅱ移液需要用玻璃棒引流,故B正确;C.步骤Ⅱ中洗涤液不慎洒到容量瓶外,则溶质偏少,所配制溶液浓度偏低,故C正确;D.步骤Ⅳ摇匀后,发现容量瓶中液面比刻度线低,若再滴加少量蒸馏水,会导致所配制溶液浓度偏低,故D错误。
【拓展提能练】
6.(2025·北京丰台区期末)Ⅰ.盐酸是HCl气体的水溶液。回答下列问题:
(1)现有2 mol HCl气体,其质量是______,在标准状况下的体积是________,所含HCl分子的数目是________,若将这2 mol气体完全溶于水配成1 000 mL溶液,所得盐酸的物质的量浓度为________。
Ⅱ.用NaCl固体配制100 mL 2.0 mol·L-1 NaCl溶液,请回答下列问题。
(2)用到的仪器有:托盘天平、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管和____________。
(3)用托盘天平称取NaCl固体的质量是_______g。
(4)下列主要操作步骤的正确顺序是______(填序号)。
①称取一定质量的NaCl固体,放入烧杯中,用适量蒸馏水溶解;
②向容量瓶中加水至液面离容量瓶刻度线下1~2 cm,改用胶头滴管向容量瓶中加入蒸馏水至凹液面与刻度线相切;
③将溶液转移到100 mL容量瓶中;
④盖好瓶塞,反复翻转,摇匀;
⑤用少量的蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2~3次,洗涤液转移到容量瓶中。
(5)下列情况中,会使所配溶液浓度偏低的是______(填字母)。
A.使用前容量瓶中有残留水
B.没有洗涤烧杯和玻璃棒
C.定容时加蒸馏水超过了刻度线立即将多余的液体吸出
答案:(1)73 g 44.8 L 1.204×1024(或2NA) 2 mol·L-1
(2)100 mL容量瓶 (3)11.7 (4)①③⑤②④ (5)BC
7.物质的量在实验与科研中应用广泛。请回答下列问题:
(1)实验室欲用18.4 mol·L-1的浓硫酸配制0.5 mol·L-1的硫酸250 mL。
①下列操作正确的是________(填字母)。
操作
选项
a
b
c
d
②用量筒量取浓硫酸的体积为_____________mL(结果保留1位小数)。
③配制溶液的过程中,其他操作都正确,下列不当操作对所配溶液浓度的影响:
a.用量筒量取浓硫酸时俯视读数:_____________(填“偏大”“偏小”或“无影响”,下同)。
b.稀释浓硫酸时,未冷却到室温即转移到容量瓶中:_____________。
c.将量取浓硫酸后的量筒进行洗涤,并将洗涤液转移到容量瓶中:_____________。
(2)室温下测得CO2的密度为ρ g·L-1,则室温下CO2的气体摩尔体积为_________ L·mol-1(用含ρ的代数式表示)。
答案:(1)a 6.8 偏小 偏大 偏大 (2)44/ρ
解析:(2)室温下测得CO2的密度为ρ g·L-1,则室温下CO2的气体摩尔体积为 eq \f(44 g/mol,ρ g/L)= eq \f(44,ρ) L/mol。
8.(2025·安徽省芜湖市高一上期末)实验室配制460 mL 0.100 mol·L-1的CuSO4溶液,回答下列问题。
(1)用托盘天平称取胆矾晶体的质量为_______g。
(2)所需仪器除药匙、烧杯、托盘天平、量筒外,还需要_______(填仪器名称)。
(3)实验步骤如下,请补全操作(填操作的图示字母):计算→称量→溶解→________→________→________→摇匀、装瓶、贴标签。
(4)在配制过程中,如果其他操作都正确,而没有洗涤烧杯和玻璃棒,会使配制结果_______(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(5)定容时,若不慎加水超过了刻度线,处理方式是________________________________________________________________________。
答案:(1)12.5 (2)胶头滴管、玻璃棒、500 mL容量瓶 (3)B C A
(4)偏小 (5)重新配制
解析:(1)配制460 mL硫酸铜溶液,需要500 mL的容量瓶,则用托盘天平称取胆矾晶体的质量为500×10-3 L×0.1 mol·L-1×250 g·mol-1=12.5 g。
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