内容正文:
第7讲 物质的量浓度及溶液配制
课标
指引 1.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。
2.配制一定物质的量浓度的溶液(学生必做实验)。
三年
高考
命题
分析 1.命题特点
情境化:以工业与环保(工业流程、碳中和)、生活与科技(医药、新材料)为载体,考查溶液配制及滴定实验数据处理。
综合性:学科深度融合,氧化还原滴定(如K2Cr2O7溶液滴定Fe2+)与物质的量浓度综合计算关联。
2.命题趋势:命题更侧重真实问题建模能力(如工业反应器投料比优化)和证据推理,需跳出机械刷题,构建“原理—模型—情境”三位一体的思维体系。
考点一 物质的量浓度及其计算
必备知识•梳理
1.物质的量浓度(cB)(从微观角度认识溶液的组成)
单位体积
mol·L-1
物质的量浓度
物质的量
2.溶质的质量分数(w)(从宏观角度认识溶液的组成)
溶质
溶液
3.计算物质的量浓度的两要素
(1)正确判断溶质
NaOH
H2CO3
H2SO3
H2SO4
NH3·H2O
CuSO4
Na2CO3
(2)确定溶液的体积
溶液的体积不是溶剂的体积,也不是溶剂体积与溶质体积的简单加和,可以根据V=求算。
4.溶液的稀释与混合
(1)溶液的稀释
①溶质的质量在稀释前后保持不变,即_____________________,溶液的质量m稀=m浓+m水。
②溶质的物质的量在稀释前后保持不变,即________________,但溶液的体积V稀≠V浓+V水。
(2)溶液的混合(溶质相同)
物质的量浓度不同(分别为c1、c2)的两溶液:混合前后溶质的物质的量保持不变,即____________________=c混V混。
m浓w浓=m稀w稀
c稀V稀=c浓V浓
c1V1+c2V2
教材链接
实验室利用18 mol·L-1 H2SO4溶液配制240 mL 1.0 mol·L-1 H2SO4溶液,选取容量瓶的规格为__________mL,需要18 mol·L-1 H2SO4溶液的体积约为__________mL。
250
13.9
关键能力•提升
命题角度1 物质的量浓度及其计算
1.(必修第一册·P61,T9改编)现有0.270 kg质量分数为10%的CuCl2溶液,其体积为100 mL。下列说法不正确的是( )
A.CuCl2的物质的量为0.2 mol
B.溶液中c(Cu2+)=2.0 mol·L-1
C.溶液中c(Cl-)=2.0 mol·L-1
D.该溶液最多溶解铁粉的质量为11.2 g
C
解析:该溶液中,n(CuCl2)==0.2 mol,A正确;溶液的体积为100 mL,则c(CuCl2)==2.0 mol·L-1,故溶液中c(Cu2+)=2.0 mol·L-1,c(Cl-)=4.0 mol·L-1,B正确,C错误;向CuCl2溶液中加入铁粉,发生反应CuCl2+Fe══Cu+FeCl2,0.2 mol CuCl2最多能与0.2 mol铁粉反应,0.2 mol铁粉的质量为0.2 mol×56 g·mol-1=11.2 g,D正确。
2.(2024·上海卷节选)已知粗盐水中MgCl2含量为0.38 g·L-1,CaCl2含量为1.11 g·L-1,现用方案:向粗盐水中加入石灰乳除去Mg2+,再加入碳酸钠溶液除去Ca2+,提纯10 L该粗盐水,求需要加入石灰乳(视为CaO)和碳酸钠的物质的量分别为____________________。
0.04 mol;0.14 mol
解析:MgCl2含量为0.38 g·L-1,即c(MgCl2)==0.004 mol·L-1,由关系式:MgCl2~Ca(OH)2~CaO可得,提纯10 L该粗盐水,需要加入石灰乳(视为CaO)的物质的量为0.004 mol·L-1×10 L=0.04 mol;粗盐水中CaCl2含量为1.11 g·L-1,即c(CaCl2)==0.01 mol·L-1,n(Ca2+)=0.01 mol·L-1×10 L=0.1 mol,加入石灰乳(视为CaO)物质的量为0.04 mol,即此时溶液中Ca2+的总物质的量为0.1 mol+0.04 mol=0.14 mol。由关系式:Ca2+~C可得,需加入Na2CO3的物质的量为0.14 mol。
命题角度2 溶液的稀释和混合
3.(2025·湖南株洲模考)正确表示和计算溶液的组成和浓度,对生产生活有非常重要的意义,下列关于溶液浓度的说法正确的是( )
A.将1 L 0.5 mol·L-1的盐酸加热浓缩为0.5 L,此时盐酸浓度小于1 mol·L-1
B.将40 g NaOH固体溶于1 L水中,可配制1 mol·L-1的NaOH溶液
C.将a g NH3完全溶于水,得到V mL溶液,假设该溶液的密度为ρ g·mL-1,则溶质的物质的量浓度c= mol·L-1
D.Al2(SO4)3溶液中含Al3+的物质的量浓度为a mol·L-1,取0.5V mL溶液稀释到5V mL,则稀释后溶液中S的物质的量浓度是0.3a mol·L-1
A
解析:HCl易挥发,加热浓缩盐酸时,溶质HCl会挥发,导致其浓度小于1 mol·L-1,A正确;40 g NaOH为1 mol,溶于1 L水后溶液体积不是1 L,无法计算浓度,B错误;氨气溶于水得到氨水,视NH3为溶质,故a g NH3完全溶于水,得到V mL溶液,溶质的物质的量浓度c= mol·L-1,C错误;Al2(SO4)3溶液中c(Al3+)=a mol·L-1,此时溶液中c(S)=1.5a mol·L-1,取0.5V mL溶液稀释到5V mL,则稀释后溶液中c(S)=0.15a mol·L-1,D错误。
4.(2025·河北邢台五校联考)CaCl2溶液常用于治疗急性血钙过低症,已知质量分数为20%的CaCl2溶液的密度为1.11 g·cm-3,取此溶液10 mL加水稀释至2 L。下列说法不正确的是(已知:质量浓度=)( )
A.稀释前CaCl2溶液的物质的量浓度为2 mol·L-1
B.稀释前10 mL CaCl2溶液中Cl-的物质的量为0.04 mol
C.稀释后Ca2+的质量浓度为40 mg·L-1
D.1 L稀释后的溶液中CaCl2的质量为1.11 g
C
解析:质量分数为20%的CaCl2溶液的密度为1.11 g·mL-1,则其物质的量浓度c= mol·L-1=2 mol·L-1,A正确;稀释前10 mL CaCl2溶液中Cl-的物质的量为2 mol·L-1×0.01 L×2=0.04 mol,B正确;稀释前10 mL CaCl2溶液中Ca2+为0.02 mol,其质量为0.02 mol×40 g·mol-1=0.8 g,故稀释后Ca2+的质量浓度为400 mg·L-1,C错误;稀释前10 mL CaCl2溶液中CaCl2为0.02 mol,加水稀释至2 L,1 L稀释后的溶液中CaCl2为0.01 mol,其质量为0.01 mol×111 g·mol-1=1.11 g,D正确。
考点二 一定物质的量浓度溶液的配制及误差分析
必备知识•梳理
1.容量瓶的构造及使用
(1)构造及用途
250 mL
500 mL
(2)查漏操作
(3)使用容量瓶时要注意以下几点。
①容量瓶瓶塞须用结实的细绳系在瓶颈上,以防止损坏或丢失。
②在使用前,首先要检查容量瓶是否完好,瓶口处是否漏水。经检查不漏水的容量瓶才能使用。
③容量瓶使用完毕,应洗净、晾干。(对于玻璃磨口瓶塞,应在瓶塞与瓶口处垫一张纸条,以免瓶塞与瓶口粘连)
2.配制过程及规范操作(称量时选用托盘天平)
3.配制一定物质的量浓度溶液的误差分析
误差分析中变量是m和V,一般情况要固定其一,分析另一物理量的变化对溶液浓度的影响:
辨析明理
判断正误:对的打“√”,错的打“×”。
(1)(2025·江苏卷)配制草酸溶液。( )
(2)(2024·北京卷)配制一定物质的量浓度的KCl溶液。( )
×
×
(3)(2025·云南卷)配制100 mL 1.00 mol·L-1 KCl溶液。( )
(4)(2023·浙江6月选考卷)俯视刻度线定容会导致所配溶液浓度偏大。
( )
×
√
关键能力•提升
命题角度1 配制一定物质的量浓度的溶液
1.(2025·山东卷)称取1.6 g固体NaOH配制400 mL浓度约为0.1 mol·L-1的NaOH溶液,下列仪器中不需要的是( )
A.100 mL烧杯 B.500 mL容量瓶
C.500 mL量筒 D.500 mL细口瓶(带橡胶塞)
B
解析:本题应是粗略配制NaOH溶液,400 mL浓度约为0.1 mol·L-1的NaOH溶液中含有NaOH的质量约为0.4 L×0.1 mol·L-1×40 g·mol-1=1.6 g;用500 mL量筒量取400 mL蒸馏水,用少量蒸馏水溶解1.6 g固体NaOH,再转移到500 mL细口瓶中,用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,并将洗涤液转移到细口瓶中,最后将剩余蒸馏水加入500 mL细口瓶中,塞紧橡胶塞,摇匀即可。
2.(2025·甘肃卷节选)如图所示玻璃仪器中,配制一定物质的量浓度的苯甲酸钠溶液所需的仪器名称为_______________。
容量瓶、烧杯
3.(2024·全国甲卷节选)如图为“溶液配制”的部分过程,操作a应重复3次,目的是______________,定容后还需要的操作为_______________________。
使样品转移完全
盖上瓶塞,反复上下颠倒摇匀
命题角度2 配制一定物质的量浓度溶液的误差分析
4.配制500 mL 0.100 mol·L-1的NaCl溶液,部分实验操作示意图如图所示:
下列说法正确的是( )
A.实验中需用的仪器有天平、250 mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管等
B.上述实验操作步骤的正确顺序为①②④③
C.容量瓶需要用自来水、蒸馏水洗涤,干燥后才可用
D.定容时,仰视容量瓶的刻度线,使配制的NaCl溶液浓度偏低
D
解析:配制500 mL 0.100 mol·L-1的NaCl溶液用到的仪器有天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、500 mL容量瓶、胶头滴管,A错误;配制一定物质的量浓度的溶液的步骤有计算、称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀等,操作步骤的正确顺序为②①④③,B错误;容量瓶用蒸馏水洗净后,由于后面还需要加入蒸馏水定容,所以不必干燥,C错误;定容时仰视容量瓶的刻度线,则所加蒸馏水偏多,溶液的体积V偏大,溶液的浓度偏低,D正确。
5.(2025·湖南师大附中模考)下列说法正确的是( )
A.配制0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液480 mL,则用天平称量5.1 g Na2CO3
B.配制一定物质的量浓度的溶液,在摇匀后,液面位于刻度线以下,应加水至刻度线
C.用浓硫酸配制一定物质的量浓度的稀硫酸,用量筒量取浓硫酸时仰视读数,会使所配溶液浓度偏大
D.配制NaOH溶液时,将称量好的NaOH固体放入小烧杯中溶解,未经冷却立即转移到容量瓶中并定容,会使所配溶液浓度偏小
C
解析:配制0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液480 mL,由于实验室没有规格是480 mL的容量瓶,应该用500 mL的容量瓶配制500 mL 0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液,则用天平称量碳酸钠的质量m(Na2CO3)=0.1 mol·L-1×0.5 L×106 g·mol-1 =5.3 g,A错误;配制一定物质的量浓度的溶液,在摇匀后,液面位于刻度线以下,这是因为部分溶液残留在容量瓶的瓶颈上,由于溶液具有均一性,因此溶液浓度不变,此时不需要再加水至刻度线,B错误;用浓硫酸配制一定物质的量浓度的稀硫酸,用量筒量取浓硫酸时仰视读数,则溶质H2SO4的物质的量偏大,由于溶液的体积不变,最终会使所配溶液浓度偏大,C正确;NaOH固体溶解时会放出大量热,若未经冷却立即转移到容量瓶中并定容,当溶液恢复至室温后,液面低于刻度线,导致溶液的体积偏小,由于溶质的物质的量不变,最终会使所配溶液浓度偏大,D错误。
能力提升
题组1 教材习题改编
1.(必修第一册·P61,T3改编)将30 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液加水稀释到500 mL。对于稀释后的溶液,下列叙述不正确的是( )
A.溶液中c(NaOH)=0.03 mol·L-1
B.溶液中n(Na+)=0.015 mol
C.溶液中c(OH-)=0.05 mol·L-1
D.加入7.5 mL 1.0 mol·L-1 H2SO4溶液恰好完全中和
C
解析:将30 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液加水稀释到500 mL,根据“稀释定律”可得:0.03 L×0.5 mol·L-1=0.5 L×c(NaOH),则有c(NaOH)=0.03 mol·L-1,溶液中c(OH-)=0.03 mol·L-1,A正确,C错误;稀释前后n(NaOH)不变,故稀释后溶液中n(Na+)=0.03 L×0.5 mol·L-1=0.015 mol,B正确;加入7.5 mL 1.0 mol·L-1 H2SO4溶液,发生反应H2SO4+2NaOH══Na2SO4+2H2O,n(NaOH)=0.015 mol, n(H2SO4)=7.5×10-3 L×1.0 mol·L-1=7.5×10-3 mol,二者恰好完全反应,D正确。
2.(必修第一册·P64,T12改编)某种胃药的有效成分为碳酸钙,测定其中碳酸钙含量的操作如下(设该药片中的其他成分不与盐酸或氢氧化钠反应):
①配制0.10 mol·L-1稀盐酸和0.10 mol·L-1 NaOH溶液;
②向一粒研碎后的药片(0.10 g)中加入20.00 mL蒸馏水;
③用0.10 mol·L-1 NaOH溶液滴定过量的稀盐酸,记录所消耗NaOH溶液的体积;
④加入25.00 mL 0.10 mol·L-1稀盐酸。
下列有关说法不正确的是( )
A.上述实验中正确的操作顺序为①→②→④→③
B.该测定实验共进行了4次,则配制盐酸应选用的容量瓶的规格为100 mL
C.若四次滴定平均消耗13.00 mL NaOH溶液,则这种药片中碳酸钙的质量分数为60.0%
D.若配制NaOH溶液定容时仰视刻度线,会导致测得药片中碳酸钙的质量分数偏小
B
解析:该测定实验共进行了4次,每次取用25.00 mL稀盐酸,共需要100 mL,实验过程中要润洗滴定管、排气泡等,都要消耗盐酸,故盐酸的需用量大于100 mL,可选用250 mL容量瓶配制盐酸,B错误;若四次滴定平均消耗13.00 mL NaOH溶液,则CaCO3消耗的盐酸中HCl的物质的量为25.00×10-3 L× 0.10 mol·L-1-13.00×10-3 L×0.10 mol·L-1=1.2×10-3 mol,结合反应可知n(CaCO3)=×1.2×10-3 mol=6.0×10-4 mol,故这种药片中碳酸钙的质量分数为×100%=60.0%,C正确;若配制NaOH溶液定容时仰视刻度线,所配NaOH溶液的浓度偏低,滴定过量的稀盐酸时消耗NaOH溶液的体积偏大,导致测得药片中碳酸钙的质量分数偏小,D正确。
题组2 前沿模拟演练
3.(2026·湖南名校联盟联考)某实验需用90 mL 1 mol·L-1NaOH溶液,配制该NaOH溶液的几个关键实验步骤和操作示意图如下。下列说法正确的是
( )
A.用托盘天平和滤纸称取3.6 g氢氧化钠固体
B.NaOH在烧杯中完全溶解后,立即转移到容量瓶中
C.上述操作的先后顺序是③②④⑥①⑤
D.操作①时,若仰视容量瓶的刻度线,则所配的NaOH溶液浓度偏高
C
解析:需要90 mL 1 mol·L-1NaOH溶液,配制溶液时应选择100 mL容量瓶,需要氢氧化钠的质量为0.1 L×1 mol·L-1×40 g·mol-1=4.0 g,且称量氢氧化钠时不能使用滤纸,A错误;NaOH在烧杯中完全溶解后,要冷却至室温,再转移到容量瓶中,B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、摇匀等,正确的操作顺序为③②④⑥①⑤,C正确;操作①时,若仰视容量瓶的刻度线,则所加的水体积偏大,则所配的NaOH溶液浓度偏低,D错误。
4.(2026·湖北九校联盟联考)现有硫酸钠溶液V mL,其密度为ρ g·mL-1,其中钠离子的质量分数是a%,下列有关该溶液的说法错误的是( )
A.溶质的质量分数为%
B.溶质的物质的量浓度为 mol·L-1
C.溶质和溶剂的物质的量之比为9a∶(2 300-71a)
D.硫酸根离子的质量分数为
D
解析:硫酸钠溶液的体积是V mL,密度是ρ g·mL-1,溶液质量是ρV g,其中钠离子的质量分数是a%,则钠离子的质量是ρVa% g,物质的量是 mol,则硫酸钠的物质的量是 mol,质量是 mol×142 g·mol-1= g,则溶质的质量分数为×100%=%,A正确;溶液中溶质的物质的量浓度为 mol·L-1,B正确;溶质与溶剂的物质的量之比为 mol∶=9a∶(2 300-71a),C正确;硫酸根离子的质量分数为×100%=%,D错误。
①与水发生反应生成新物质:Na、Na2O、Na2O2__________;CO2、SO2、SO3__________、__________、__________。
②特殊物质:NH3_______________(溶质按NH3进行计算)。
③含结晶水的物质:CuSO4·5H2O、Na2CO3·10H2O________、________。
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