3-1 溶液组成的表示方法 同步作业 《化学（加工制造类）》同步教学 高教版

主题三 溶液与水溶液中的离子反应 第一节 溶液组成的表示方法 同步作业 一、基础题（共60分） （一）选择题（每题3分，共30分） 1. 下列关于溶液组成的说法，正确的是（ ） A. 溶液中只能有一种溶质 B. 溶质可以是固体、液体或气体 C. 溶剂一定是水 D. 溶液的体积等于溶质体积与溶剂体积之和 2. 下列关于溶质质量分数（ω）的说法，错误的是（ ） A. 溶质质量分数是溶质质量与溶液质量之比 B. 溶质质量分数的单位为“%”，无量纲 C. 某溶液的溶质质量分数为10%，表示100 g溶液中含10 g溶质 D. 溶质质量分数与溶液密度无关 3. 配制500 g 10%的氯化钠溶液，需要氯化钠的质量是（ ） A. 5 g B. 10 g C. 50 g D. 100 g 4. 下列关于物质的量浓度（c）的说法，正确的是（ ） A. 物质的量浓度是指单位质量溶液中所含溶质的物质的量 B. 物质的量浓度的单位为mol/L或mol/m³ C. 1 L 0.1 mol/L的NaCl溶液中，含NaCl的质量为5.85 g D. 物质的量浓度与溶液体积无关 5. 配制250 mL 0.2 mol/L的硫酸溶液，需要0.5 mol/L的硫酸溶液的体积是（ ） A. 50 mL B. 100 mL C. 150 mL D. 200 mL 6. 下列溶液中，溶质质量分数最大的是（ ） A. 20 g溶质溶于80 g水中 B. 80 g溶质溶于20 g水中 C. 10 g溶质溶于100 g水中 D. 50 g溶质溶于50 g水中 7. 下列关于溶液配制的说法，正确的是（ ） A. 配制一定溶质质量分数的溶液，只需用到托盘天平和量筒 B. 配制一定物质的量浓度的溶液，定容时视线应俯视刻度线 C. 容量瓶在使用前需检查是否漏水 D. 配制溶液时，若溶质为固体，可直接在容量瓶中溶解 8. 将100 mL 0.1 mol/L的NaCl溶液稀释至200 mL，稀释后溶液的物质的量浓度为（ ） A. 0.05 mol/L B. 0.1 mol/L C. 0.2 mol/L D. 0.4 mol/L 9. 下列操作中，会导致溶质质量分数偏小的是（ ） A. 称量时，砝码生锈 B. 量取溶剂时，俯视量筒读数 C. 配制溶液时，烧杯未洗涤 D. 溶液配制完成后，转移时部分溶液洒出 10. 工业上常用的电镀液浓度表示方法是（ ） A. 溶质质量分数 B. 物质的量浓度 C. 质量摩尔浓度 D. 体积分数 （二）填空题（每空2分，共20分） 1. 溶液由______和______组成，______是被溶解的物质，______是溶解其他物质的物质；溶液的特征是______、______和______。 2. 溶质质量分数的计算公式为ω = ______ × 100%；物质的量浓度的计算公式为c =______ ，其中n为______，V为______。 3. 配制一定溶质质量分数的溶液，步骤为______、______、______、______和装瓶贴标签；配制一定物质的量浓度的溶液，步骤为______、______、______、______、定容和摇匀。 4. 将浓溶液稀释为稀溶液时，稀释前后______的物质的量不变，遵循稀释定律：______。 5. 100 mL 0.5 mol/L的NaOH溶液中，NaOH的物质的量为______mol，质量为______g；若将其稀释至500 mL，稀释后溶液的物质的量浓度为______mol/L。 （三）判断题（每题1分，共10分） 1. 溶液中溶质的质量分数越大，其物质的量浓度一定越大。（ ） 2. 配制一定物质的量浓度的溶液时，容量瓶的规格必须与所配溶液的体积一致。（ ） 3. 溶质质量分数为36.5%的盐酸，其物质的量浓度一定为11.9 mol/L（密度1.19 g/cm³）。（ ） 4. 溶液稀释时，溶质的质量不变，溶剂的质量增加。（ ） 5. 称量固体溶质时，若天平“左码右物”且使用游码，会导致溶质质量分数偏小。（ ） 6. 配制溶液时，若定容时加水超过刻度线，应立即用胶头滴管吸出多余液体。（ ） 7. 物质的量浓度相同的两种溶液，其溶质质量分数一定相同。（ ） 8. 容量瓶不能用于储存溶液，配制好的溶液应转移至试剂瓶中保存。（ ） 9. 用浓硫酸配制稀硫酸时，应将水缓慢注入浓硫酸中，并不断搅拌。（ ） 10. 工业上配制酸洗用的盐酸溶液，常采用溶质质量分数表示浓度，方便操作。（ ） 二、提升题（共40分） （一）简答题（每题10分，共20分） 1. 请简述溶质质量分数与物质的量浓度的定义、计算公式及相互联系，结合具体实例（如配制500 mL 0.1 mol/L的氯化钠溶液）分析两种浓度表示方法的适用场景，说明溶液组成表示方法在加工制造类专业中的应用价值（至少一例），如电镀液配制、酸洗工艺浓度控制等。 2. 结合加工制造类专业，分析“一定物质的量浓度的电镀液配制”的实操要点，以配制500 mL 0.2 mol/L的硫酸铜电镀液为例，说明计算、称量、溶解、转移、定容等步骤的关键注意事项，分析可能导致浓度偏差的操作误差（至少三点），解释电镀液浓度偏差对镀层质量（如均匀度、附着力）的影响。 （二）综合分析题（每题10分，共20分） 1. 溶液组成表示在加工制造领域的应用广泛，结合专业需求回答下列问题： （1）某工厂需配制1000 kg 5%的盐酸溶液用于酸洗钢铁零件，现有36.5%（密度1.19 g/cm³）的浓盐酸，计算所需浓盐酸的质量和体积（写出计算过程），说明配制过程中用到的设备及操作要点； （2）工业上电镀铁制品时，常用0.5 mol/L的硫酸锌溶液作为电镀液，若配制200 L该电镀液，计算需要硫酸锌固体的质量，说明电镀液中Zn²⁺的物质的量浓度，分析若电镀液浓度过高或过低对镀层的影响； （3）某合金材料的腐蚀实验中，需用0.1 mol/L的氢氧化钠溶液1000 mL，现有2 mol/L的氢氧化钠溶液，计算所需浓溶液的体积，说明稀释过程的操作步骤及安全注意事项，解释氢氧化钠溶液在腐蚀实验中的作用； （4）印刷电路板蚀刻工艺中，使用30%的氯化铁溶液（密度1.3 g/cm³），计算该溶液的物质的量浓度（写出计算过程），若蚀刻一批电路板需消耗0.5 mol FeCl₃，计算需要该溶液的体积，说明溶液浓度对蚀刻速率的影响； （5）某工厂在配制合成树脂的反应液时，需将200 g质量分数为98%的浓硫酸（密度1.84 g/cm³）稀释为10%的稀硫酸，计算稀释后稀硫酸的质量和体积（保留一位小数），分析稀释过程中温度变化的原因，说明如何控制稀释操作以避免安全事故。 2. 结合溶液组成表示知识与加工制造实际，回答下列问题： （1）为什么工业上酸洗工艺常用溶质质量分数表示盐酸浓度，而电镀工艺常用物质的量浓度表示电镀液浓度？结合两种浓度表示方法的特点及工艺需求分析，说明浓度表示方法选择的原则； （2）某工厂在配制0.1 mol/L的碳酸钠溶液时，出现浓度偏低的现象，分析可能的操作原因（至少四点），提出对应的改进措施，说明碳酸钠溶液在玻璃制造中的作用； （3）金属表面氧化处理实验中，需用10%的硫酸溶液（密度1.07 g/cm³），计算该溶液的物质的量浓度，若实验中需用该溶液500 mL，计算需要98%的浓硫酸（密度1.84 g/cm³）的体积，说明浓硫酸稀释时的操作规范； （4）在机械加工的切削液配制中，需将50 g质量分数为80%的乳化剂溶于450 g水中，计算该切削液的溶质质量分数，分析乳化剂浓度对切削液润滑性能的影响，说明切削液浓度过高或过低对加工的不利影响； （5）设计实验验证“溶液稀释前后溶质的物质的量不变”，以0.1 mol/L的氯化钠溶液稀释为例，写出实验方案、预期现象与结论，说明该实验结论在工业溶液配制中的指导意义（至少一例）。 参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. B 2. D 3. C 4. C 5. B 6. B 7. C 8. A 9. C 10. B （二）填空题 1. 溶质；溶剂；溶质；溶剂；均一性；稳定性；混合物 2. （溶质质量/溶液质量）；n/V；溶质的物质的量；溶液体积（单位为L） 3. 计算；称量；量取；溶解；计算；称量（或量取）；溶解；转移 4. 溶质；c₁V₁ = c₂V₂（c₁、V₁为浓溶液浓度和体积，c₂、V₂为稀溶液浓度和体积） 5. 0.05；2.0；0.1 （三）判断题 1. × 2. √ 3. √ 4. √ 5. √ 6. × 7. × 8. √ 9. × 10. √ 二、提升题 （一）简答题 1. 溶质质量分数与物质的量浓度的关联及专业应用： ① 定义与计算公式： 溶质质量分数（ω）：溶质质量与溶液质量的比值，ω = （m溶质/m溶液）× 100%，适用于质量计量的场景，无需知道溶液密度； 物质的量浓度（c）：单位体积溶液中所含溶质的物质的量，c = n/V（n为溶质物质的量，V为溶液体积，单位L），适用于定量化学计算，能准确反映溶质粒子浓度。 ② 相互联系：c =（1000ρω）/M（ρ为溶液密度，单位g/cm³；M为溶质摩尔质量，单位g/mol），需通过密度实现二者换算。 ③ 适用场景实例（配制500 mL 0.1 mol/L NaCl溶液）： 计算：需NaCl的物质的量n = 0.5 L × 0.1 mol/L = 0.05 mol，质量m = 0.05 mol × 58.5 g/mol = 2.925 g； 溶质质量分数：若溶液密度约1.0 g/cm³，溶液质量500 g，ω = （2.925 g/500 g）× 100% = 0.585%； 适用场景：实验室精确配制需用物质的量浓度，明确粒子浓度；工业批量配制简单溶液（如清洗液）可用溶质质量分数，操作便捷。 ④ 加工制造类应用价值：电镀工艺中，电镀液（如硫酸铜溶液）的浓度直接影响镀层沉积速率和质量，需用物质的量浓度精准控制Cu²⁺浓度，确保镀层均匀致密；而钢铁零件酸洗时，盐酸浓度用溶质质量分数（5%~10%）表示，方便工人按质量比例配制，满足除锈需求即可，无需精确到粒子浓度。 2. 硫酸铜电镀液配制实操与误差分析： ① 配制500 mL 0.2 mol/L硫酸铜溶液的关键要点： 计算：n(CuSO₄·5H₂O) = 0.5 L × 0.2 mol/L = 0.1 mol，质量m = 0.1 mol × 250 g/mol = 25.0 g（若用无水CuSO₄，m = 16.0 g）； 称量：用电子天平准确称量，避免固体洒落； 溶解：将固体放入烧杯，加适量蒸馏水搅拌溶解，冷却至室温（避免温度影响容量瓶精度）； 转移：用玻璃棒引流至500 mL容量瓶，洗涤烧杯和玻璃棒2~3次，洗涤液一并转移； 定容：加水至刻度线1~2 cm处，改用胶头滴管滴加，视线与凹液面最低处相平。 ② 浓度偏差的操作误差： 误差1：称量时固体洒落，溶质质量偏小，浓度偏低； 误差2：溶解后未冷却直接转移，溶液体积热胀冷缩，定容后冷却体积偏小，浓度偏高； 误差3：转移时未洗涤烧杯和玻璃棒，溶质残留，浓度偏低； 误差4：定容时俯视刻度线，溶液体积偏小，浓度偏高。 ③ 浓度偏差对镀层质量的影响： 浓度过高：Cu²⁺沉积速率过快，镀层结晶颗粒粗大，均匀度差，附着力弱，易脱落； 浓度过低：沉积速率过慢，生产效率低，镀层薄且不均匀，无法达到防护和装饰效果； 适宜浓度：镀层结晶致密、均匀，附着力强，能有效提高零件的耐腐蚀性和表面光洁度。 （二）综合分析题 1. 溶液组成表示在加工制造中的应用分析： （1）盐酸溶液配制计算与操作：① 计算过程：稀释前后溶质质量不变，m(浓盐酸) × 36.5% = 1000 kg × 5%，解得m(浓盐酸) ≈ 136.99 kg；体积V = m/ρ = 136990 g / 1.19 g/cm³ ≈ 115117.6 mL ≈ 115.1 L；② 用到的设备：托盘天平（或电子秤）、量筒（或量杯）、搅拌器、耐腐蚀容器；③ 操作要点：将浓盐酸缓慢注入水中，边加边搅拌（防止放热飞溅），稀释后冷却至室温，搅拌均匀，装瓶贴标签。 （2）硫酸锌电镀液配制：① 硫酸锌质量m = cVM = 0.5 mol/L × 200 L × 161 g/mol = 16100 g = 16.1 kg；② Zn²⁺浓度：0.5 mol/L（1:1电离）；③ 浓度影响：过高→镀层粗糙、附着力差；过低→镀层薄、不均匀，防护性不足。 （3）氢氧化钠溶液稀释：① 所需体积V = （0.1 mol/L × 1000 mL）/ 2 mol/L = 50 mL；② 操作步骤：用量筒量取50 mL浓NaOH溶液，缓慢注入950 mL水中，边加边搅拌，冷却至室温；③ 安全注意事项：NaOH溶液腐蚀性强，佩戴防护手套和眼镜，避免溅到皮肤和眼睛；④ 作用：模拟碱性腐蚀环境，测试合金的耐腐蚀性。 （4）氯化铁溶液浓度计算：① 物质的量浓度c = （1000ρω）/M = （1000 × 1.3 × 30%）/ 162.5 ≈ 2.34 mol/L；② 所需体积V = n/c = 0.5 mol / 2.34 mol/L ≈ 0.214 L = 214 mL；③ 浓度影响：浓度越高，蚀刻速率越快，但过高易导致线路腐蚀过度；浓度过低，蚀刻速率慢，效率低。 （5）浓硫酸稀释计算：① 稀释后稀硫酸质量m = （200 g × 98%）/ 10% = 1960 g；体积V = m/ρ = 1960 g / 1.07 g/cm³ ≈ 1831.8 mL；② 温度变化原因：浓硫酸稀释时放出大量热，导致溶液温度升高；③ 安全操作：将浓硫酸沿烧杯内壁缓慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再转移，避免局部过热导致液体飞溅。 2. 溶液组成表示与加工制造实际应用分析： （1）浓度表示方法选择原因：① 酸洗工艺用溶质质量分数：盐酸为挥发性酸，工业配制按质量比例操作便捷，无需精确测量体积；除锈反应与H⁺质量相关，质量分数能直接反映有效成分含量；② 电镀工艺用物质的量浓度：电镀反应是离子间的电子转移，物质的量浓度能准确反映离子浓度，确保镀层沉积速率稳定；③ 选择原则：根据工艺需求（是否需精确控制粒子浓度）、操作便捷性、溶液稳定性选择，定量反应优先用物质的量浓度，定性或批量操作优先用溶质质量分数。 （2）碳酸钠溶液浓度偏低的原因与改进：① 原因：1. 称量时固体洒落；2. 溶解后未冷却转移，体积偏大；3. 转移时未洗涤烧杯和玻璃棒；4. 定容时加水超过刻度线；5. 容量瓶漏水；② 改进措施：1. 称量时小心操作，用称量纸承接；2. 溶解后冷却至室温再转移；3. 洗涤烧杯和玻璃棒2~3次，洗涤液转移；4. 定容时视线与刻度线相平，超过刻度线需重新配制；5. 容量瓶使用前检查漏水；③ 玻璃制造中的作用：作为助熔剂，降低玻璃熔点，改善玻璃成型性能。 （3）硫酸溶液浓度计算与稀释：① 10%硫酸的物质的量浓度c = （1000 × 1.07 × 10%）/ 98 ≈ 1.1 mol/L；② 所需浓硫酸体积V = （1.1 mol/L × 500 mL）/ （1000 × 1.84 × 98% / 98）≈ 30.1 mL；③ 稀释规范：将浓硫酸缓慢注入水中，边加边搅拌，冷却后再转移，避免溅出。 （4）切削液浓度计算与影响：① 溶质质量分数ω = （50 g × 80%）/（50 g + 450 g）× 100% = 8%；② 浓度影响：适宜浓度（8%~10%）时，乳化剂形成稳定油膜，润滑性能最佳；③ 不利影响：过高→切削液粘度大，流动性差，冷却效果下降；过低→油膜破裂，润滑不足，刀具磨损加快，加工表面粗糙度增大。 （5）溶液稀释实验设计与意义：① 实验方案：取100 mL 0.1 mol/L NaCl溶液，用容量瓶稀释至200 mL；分别取稀释前后溶液各20 mL，加入过量AgNO₃溶液，过滤、洗涤、干燥后称量AgCl沉淀质量；② 预期现象：稀释后沉淀质量为稀释前的1/2；③ 结论：稀释前后溶质的物质的量不变；④ 工业指导意义：工业上配制稀溶液（如酸洗液、电镀液）时，可根据稀释定律精准计算浓溶液用量，避免原料浪费或浓度偏差，确保工艺稳定；如电镀液稀释时，通过计算控制浓溶液体积，保证镀层质量一致性。 学科网（北京）股份有限公司 $