内容正文:
第7讲 物质的量浓度及溶液的配制
1.掌握物质的量浓度的含义和应用,能运用物质的量浓度进行简单计算。
2.建立n、M、Vm、c之间相互转化关系及进行简单计算的思维模型。
3.掌握一定物质的量浓度的溶液的配制方法。
4.学会一定物质的量浓度的溶液的配制过程中的误差分析。
考点一 物质的量浓度及相关计算
1.物质的量浓度
2.溶质的质量分数(w)(从宏观角度认识溶液的组成)
[提示] 质量百分比浓度溶液的配制
配制100 g 10%的NaCl溶液:用托盘天平称取10.0 g NaCl固体,放入200 mL烧杯中,再用100 mL量筒量取90.0 mL的蒸馏水注入烧杯中,然后用玻璃棒搅拌使之溶解。
3.有关物质的量浓度的计算
(1)由定义出发,运用守恒(溶质守恒、溶剂守恒等)及公式cB=、w=×100%,ρ=进行推理,注意密度的桥梁作用,不要死记公式。
(2)标准状况下,气体溶于水所得溶液的物质的量浓度的计算。
cB=
(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·cm-3,含有摩尔质量为M g·mol-1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-1与溶质的质量分数w的关系是c=== ,w= 。
4.同种溶质的溶液在稀释或混合前后的“守恒计算”
溶液的稀释规律(用c、V、ρ、w表示,稀释前后溶液用1、2表示)
(1)溶质的物质的量总量不变,即:
稀释前后 ,
混合前后 。
(2)溶质的质量不变,即:
稀释前后 ,
混合前后 。
【对点自测】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”。设NA代表阿伏伽德罗常数的值)
(1)1 L水中溶解4.0 g NaOH所得溶液的物质的量浓度为0.1 mol·L-1 ( )
(2)将25 g CuSO4·5H2O晶体溶于75 g水中,所得溶质的物质的量浓度为1.0 mol·L-1 ( )
(3)0.5 mol·L-1 BaCl2溶液中,c(Cl-)为1.0 mol·L-1,该溶液中含0.5NA个Ba2+ ( )
(4)将标准状况下44.8 L HCl溶于100 mL水中,所得溶液的密度为1.384 g·mL-1,则其物质的量浓度为15 mol·L-1 ( )
(5)25 ℃时pH=1的H2SO4溶液中,溶质的物质的量浓度为0.1 mol·L-1 ( )
题组一 物质的量浓度概念理解及简单计算
1.下列关于“100 mL 0.1 mol·L-1 CaCl2溶液”的说法不正确的是 ( )
A.该溶液与0.2 mol·L-1 NaCl溶液中的c(Cl-)相等
B.该溶液中含有的微粒主要有Ca2+、Cl-、H2O
C.若取该溶液10 mL,其中c(Cl-)=0.02 mol·L-1
D.若取该溶液10 mL,恰好能与10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液完全反应
2.下列有关计算的说法中正确的是 ( )
A.实验室中配制1 mol·L-1的NaOH溶液240 mL,配制时应称取的NaOH质量是9.6 g
B.0.5 L 1 mol·L-1 MgCl2溶液与0.2 L 1 mol·L-1 NaCl溶液中的Cl-物质的量浓度之比为2∶1
C.标准状况下,22.4 L HCl溶于1 L水中,形成的溶液的物质的量浓度为1 mol·L-1
D.0.1 mol·L-1的NaOH溶液中含有OH-的物质的量为0.1 mol
题组二 溶液稀释与混合的计算
3.取100 mL 0.3 mol·L-1和300 mL 0.25 mol·L-1的硫酸混合并稀释配成500 mL溶液,该混合溶液中H+的物质的量浓度是 ( )
A.0.21 mol·L-1 B.0.42 mol·L-1
C.0.56 mol·L-1 D.0.26 mol·L-1
4.V L Fe2(SO4)3溶液中含有a g S,取此溶液0.5V L,用水稀释至2V L,则稀释后溶液中Fe3+的物质的量浓度为 ( )
A. mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
易错警示
(1)溶液稀释或混合时,溶液的体积一般不可直接相加,而是应根据溶液的质量和密度求算,但溶液密度的单位一般是g·mL-1,而溶液体积的单位是L,要注意单位的换算。
(2)应用物质的量浓度进行计算时,要注意质量守恒和电荷守恒的应用。
考点二 一定物质的量浓度溶液的配制
1.容量瓶的构造及使用
(1)容量瓶的构造及选取
(2)容量瓶的检漏操作
[提醒] 使用容量瓶的“五不”
①不能将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释;
②容量瓶不能用作反应容器或用来长期贮存溶液;
③不能配制任意体积的溶液,只能配制容量瓶上规定容积的溶液;
④不能将过冷或过热的溶液转移到容量瓶中;
⑤向容量瓶中注入液体时,一定要用玻璃棒引流,防止溶液洒落。
2.一定物质的量浓度溶液的配制流程
(1)主要仪器
天平、滤纸、药匙、量筒、烧杯、 、玻璃棒、 等。
(2)配制过程(以配制100 mL 1.00 mol·L-1NaCl溶液为例)
[微点拨] 配制过程中四种仪器的使用注意事项
仪器
注意事项或作用
量筒
(1)不能作反应器;(2)不能将浓溶液直接在量筒中稀释;(3)量取的液体倒出后不必洗涤
托盘
天平
(1)使用前调零;(2)药品不能直接放在托盘上;(3)左物右码,先大后小;(4)读数至小数点后1位
玻璃棒
(1)在溶液配制中的作用是搅拌、引流;
(2)搅拌勿碰烧杯内壁,引流注意玻璃棒下端应在刻度线以下
烧杯
(1)用于溶解固体或稀释浓溶液;(2)将溶液转入容量瓶后,必须将烧杯内壁和玻璃棒洗涤2~3次,将洗涤液也都转入容量瓶
3.一定物质的量浓度溶液配制中的误差分析
(1)分析方法
(2)配制过程误差分析
仪器使用引起误差的不当操作
因变量
c/(mol·L-1)
m(溶质)
V(溶液)
托盘
天平
①天平的砝码生锈或粘有固体
增大
不变
②称量易潮解的物质时间过长或用称量纸称易潮解的物质(如NaOH固体)
减小
不变
量筒
①量取液体时,仰视刻度线读数
增大
不变
②量取液体时,俯视刻度线读数
减小
不变
烧杯及
玻璃棒
①搅拌时,部分液体溅出
减小
不变
②未洗涤烧杯内壁和玻璃棒,或洗涤液未注入容量瓶中
减小
不变
容量瓶
①未恢复到室温便注入容量瓶定容
不变
减小
②从烧杯向容量瓶转移溶液时,有少量液体洒落
减小
不变
③定容时,加蒸馏水超过了刻度线,再用胶头滴管吸出多余液体
减小
不变
④定容后,反复上下颠倒、摇匀、静置,液面下降再加蒸馏水
不变
增大
⑤定容时,俯视刻度线
不变
减小
⑥定容时,仰视刻度线
不变
增大
(3)视线引起误差的分析方法
①定容时,仰视容量瓶的刻度线(如图甲所示),导致溶液的体积偏大,所配溶液的浓度偏低。
②定容时,俯视容量瓶的刻度线(如图乙所示),导致溶液的体积偏小,所配溶液的浓度偏高。
【对点自测】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)配制240 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液,称取NaOH固体的质量为10.0 g ( )
(2)配制一定物质的量浓度的稀硫酸时,将量取的浓硫酸倒入容量瓶中加水稀释至刻度线 ( )
(3)将称取的NaOH固体加水溶解后,立即转移到容量瓶中定容 ( )
(4)用NaCl固体配制1.0 mol·L-1 NaCl溶液时,所用仪器只有烧杯、玻璃棒、容量瓶和胶头滴管 ( )
(5)配制450 mL 1.0 mol·L-1 NaOH溶液,要用托盘天平称取18.0 g NaOH固体,选用500 mL容量瓶 ( )
(6)定容时,加水超过了刻度线,马上用胶头滴管吸去多余的水,所配溶液的浓度偏低 ( )
题组一 一定物质的量浓度溶液的配制
1.配制500 mL 0.1 mol·L-1的NaCl溶液,部分实验操作如图所示。
下列说法不正确的是 ( )
A.实验中需要用托盘天平称量约2.9 g NaCl固体
B.①②中玻璃棒的作用分别是引流、搅拌加速溶解
C.③中加蒸馏水到液面离容量瓶颈部的刻度线1~2 cm时,应改用胶头滴管滴加
D.图中实验操作步骤的顺序为④②①③
2.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,无需继续加水,直接将所配溶液倒入试剂瓶中,并贴好标签
题组二 一定物质的量浓度溶液的配制中的误差分析
3.[2024·河北保定重点高中联考] 实验室中需要配制一定物质的量浓度的溶液,在配制时下列实验操作会造成所得溶液浓度偏高的是 ( )
A.用蒸馏水洗净容量瓶,未干燥,直接配制新溶液
B.溶解后将溶液未冷却直接进行后续操作
C.溶解后洗涤烧杯内壁和玻璃棒的洗涤液未全部转移至容量瓶中
D.转移烧杯中溶解液时,不小心将少量液体洒落到容量瓶外
4.[2025·福建龙岩一中阶段测试] 某学生配制了100 mL 1 mol·L-1的硫酸溶液,然后对溶液浓度进行精确测定,结果测得溶质的物质的量浓度小于1 mol·L-1,可能的原因是 ( )
①量筒用蒸馏水洗净后立即用来量取浓硫酸
②容量瓶用蒸馏水洗净后没有干燥
③浓硫酸稀释后溶液没有冷却即转入容量瓶中定容
④将浓硫酸在烧杯中稀释,转移到100 mL的容量瓶中后,没有洗涤烧杯内壁和玻璃棒
⑤在转移过程中用玻璃棒引流,因操作不慎有少量溶液流到了容量瓶外面
⑥最后定容时,加水超过了刻度线,马上用胶头滴管吸去多余的水,使溶液凹液面刚好与刻度线相切
A.①④⑤⑥ B.③④⑤⑥
C.①②③④⑤ D.①②③④⑥
经典真题·明考向
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)[2022·山东卷] 应选用配带塑料塞的容量瓶配制Na2CO3标准溶液 ( )
(2)[2022·山东卷] 应选用烧杯而非称量纸称量Na2CO3固体 ( )
(3)[2022·海南卷] 溶液的转移: ( )
(4)[全国卷Ⅱ] 配制0.400 0 mol·L-1的NaOH溶液:称取4.0 g 固体NaOH于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至250 mL 容量瓶中定容 ( )
2.[2024·湖北卷节选] 配制1.00 mol·L-1的CoSO4溶液,需要用到下列仪器中的 (填标号)。
a. b. c. d.
3.[2024·全国甲卷节选] 溶液配制:称取一定量过氧化脲[CO(NH2)2·H2O2]样品,用蒸馏水溶解后配制成100 mL溶液。下图为“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 。
4.[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)。
(1)配制250 mL 0.1 mol·L-1的HAc溶液,需5 mol·L-1 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 。
A B C D
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第7讲 物质的量浓度及溶液的配制
考点一
● 夯实必备知识
1.单位体积 cB= mol·L-1 物质的量浓度 物质的量
2.溶质 溶液
3.(3)
4.(1)c1·V1=c2·V2 c1V1+c2V2=c混V混
(2)ρ1·V1·w1=ρ2·V2·w2
ρ1·V1·w1+ρ2·V2·w2=(ρ1·V1+ρ2·V2)·w混
【对点自测】
(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
[解析] (1)1 L水中溶解4.0 g NaOH,所得溶液的体积不是1 L,则所得溶液的物质的量浓度不是0.1 mol·L-1,错误。
(2)将25 g CuSO4·5H2O晶体溶于75 g水中,所得溶液的体积未知,无法计算溶液中溶质的物质的量浓度,错误。
(3)溶液体积未知,不能计算溶液中所含Ba2+的个数,错误。
(4)所得溶液中,n(溶质)==2 mol,V(溶液)=(2 mol×36.5 g·mol-1+100 mL×1 g·mL-1)÷1.384 g·mL-1×10-3 L·mL-1=0.125 L,c=2 mol÷0.125 L=16 mol·L-1,错误。
(5)pH=1的H2SO4溶液中,c(H+)=0.1 mol·L-1,则c(H2SO4)=0.05 mol·L-1,错误。
● 提升关键能力
题组一
1.C [解析] 物质的量浓度与溶液体积无关,0.1 mol·L-1 CaCl2溶液中c(Cl-)=0.1 mol·L-1×2=0.2 mol·L-1,
0.2 mol·L-1NaCl溶液中c(Cl-)=0.2 mol·L-1,A正确; CaCl2是强电解质,在水溶液中完全电离出Ca2+、Cl-,水溶液中还含有H2O分子,B正确;物质的量浓度与溶液体积无关,若取该溶液10 mL,c(Cl-)=0.1 mol·L-1×2=
0.2 mol·L-1,C错误;该离子反应为Ca2++CCaCO3↓,Ca2+和C按物质的量为1∶1反应,若取该溶液
10 mL,n(Ca2+)=0.1 mol·L-1×0.01 L=0.001 mol,10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中n(C)=0.01 L×0.1 mol·L-1=0.001 mol,两者恰好完全反应,D正确。
2.B [解析] 在实验室中没有规格是240 mL的容量瓶,根据选择配制仪器的标准是大而近的原则,实验室中配制1 mol·L-1的NaOH溶液240 mL,要选择使用250 mL的容量瓶配制,因此配制时应称取NaOH的质量m=1 mol·L-1×0.25 L×40 g·mol-1=10.0 g,A错误;0.5 L 1 mol·L-1 MgCl2溶液中Cl-的物质的量浓度是2 mol·L-1,
0.2 L 1 mol·L-1 NaCl溶液中Cl-的物质的量浓度是1 mol·L-1,因此两种溶液中Cl-的物质的量浓度之比为2∶1,B正确;标准状况下,22.4 L HCl的物质的量是1 mol,将其溶于1 L水中,形成的溶液的体积不是1 L,因此其物质的量浓度不是1 mol·L-1,C错误;只有溶液浓度,缺少溶液体积,不能计算其中含有OH-的物质的量,
D错误。
题组二
3.B [解析] 该混合溶液中n(H+)=(0.1 L×0.3 mol·L-1+0.3 L×0.25 mol·L-1)×2=0.21 mol,所以c(H+)=
=0.42 mol·L-1,故选B。
4.A [解析] 依题意知,c(S)= mol·L-1,c(Fe3+)= mol·L-1×= mol·L-1,故有 mol·L-1×
0.5V L=2V L×cB,cB= mol·L-1,故选A。
考点二
● 夯实必备知识
1.(1)250 mL 500 mL (2)倒立 180°
2.(1)容量瓶 胶头滴管
(2)5.9 托盘天平 烧杯 冷却到室温 100 2~3 1~2 凹液面与刻度线相切
3.(2)偏大 偏小 偏大 偏小 偏小 偏小 偏大 偏小 偏小 偏小 偏大 偏小
【对点自测】
(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
[解析] (1)配制240 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液,要选取250 mL容量瓶,故称取NaOH固体的质量为0.25 L×
1 mol·L-1×40 g·mol-1=10.0 g,正确。
(2)浓硫酸要在烧杯中稀释,待冷却至室温后再转移到容量瓶中,错误。
(3)NaOH固体溶解会放热,应冷却至室温后再转移至容量瓶,错误。
(5)配制450 mL 1.0 mol·L-1 NaOH溶液,要选取500 mL容量瓶配制溶液,称取NaOH固体的质量为0.5 L×
1.0 mol·L-1×40 g·mol-1=20.0 g,错误。
● 提升关键能力
题组一
1.D [解析] 配制500 mL 0.1 mol·L-1的NaCl溶液,需要用托盘天平称量NaCl固体的质量为0.5 L×0.1 mol·L-1×58.5 g·mol-1≈2.9 g,A正确;转移过程中玻璃棒的作用是引流,溶解过程中玻璃棒的作用是搅拌加速溶解,B正确;定容过程中加蒸馏水到液面离容量瓶颈部的刻度线1~2 cm时,为避免加入水过量,应改用胶头滴管滴加,C正确;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,图中操作步骤正确的顺序为②①④③,D错误。
2.A [解析] 称量好的NaCl固体应放入烧杯中加入适量蒸馏水,使之全部溶解,不能在容量瓶中溶解固体,A错误;注入蒸馏水到容量瓶中至液面离刻度线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,B正确;若俯视容量瓶的刻度线,导致容量瓶中溶液的实际体积小于100 mL,由c=知所配NaCl溶液的浓度大于1.00 mol·L-1,C正确;摇匀后发现液面低于刻度线,无需继续加水,直接将所配溶液倒入试剂瓶中,并贴好标签,D正确。
题组二
3.B [解析] 用蒸馏水洗净容量瓶,未干燥,直接配制新溶液,对结果没有影响,A错误;由于热胀冷缩,溶解后将溶液未冷却直接进行后续操作,导致定容时所加水的体积偏小,故所配制溶液的浓度偏高,B正确;溶解后洗涤烧杯内壁和玻璃棒的洗涤液未全部转移至容量瓶中,导致溶质物质的量偏小,故所配制溶液的浓度偏低,C错误;不小心将少量溶解液洒落到容量瓶外,损失了溶质,故所得溶液的浓度偏低,D错误。
4.A [解析] ①量筒用蒸馏水洗净后未干燥立即量取浓硫酸,浓硫酸被稀释,所取溶质H2SO4偏少,导致溶液浓度偏低;②容量瓶用蒸馏水洗净后没有干燥,对实验无影响;③浓硫酸稀释后溶液没有冷却即转入容量瓶,定容后恢复至室温,溶液体积偏小,导致溶液浓度偏高;④未洗涤烧杯内壁和玻璃棒,使溶质H2SO4损失,导致溶液浓度偏低;⑤少量溶液流到容量瓶外面,使溶质H2SO4损失,导致溶液浓度偏低;⑥定容时加水超过了刻度线,马上用胶头滴管吸去多余的水,使溶质H2SO4损失,导致溶液浓度偏低;①④⑤⑥符合题意,A项正确。
经典真题·明考向
1.(1)√ (2)√ (3)× (4)×
2.bc [解析] 配制1.00 mol·L-1的CoSO4溶液,需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、容量瓶、胶头滴管,因此选bc。
3.使样品转移完全 盖上瓶塞,反复上下颠倒摇匀
[解析] 操作a为洗涤烧杯内壁和玻璃棒,并将洗涤液转移到容量瓶中,目的是使样品转移完全,避免溶质损失;定容后应盖上瓶塞,反复上下颠倒摇匀。
4.(1)5.0
(2)C
[解析] (1)溶液稀释过程中,溶质的物质的量不变,因此250 mL×0.1 mol·L-1=V×5 mol·L-1,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,故A错误;定容时,视线应与溶液凹液面和刻度线“三线相切”,不能仰视或俯视,且滴管下端不能伸入瓶中,故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,故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,故D错误。
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