内容正文:
第二讲 物质的量浓度及溶液的配制
|内|容|与|目|标|
1.了解物质的量浓度的概念。
2.掌握有关物质的量浓度的计算。
3.掌握一定物质的量浓度溶液配制的操作并能进行误差分析。
逐点清(一) 物质的量浓度
1.溶液组成的表示方法
(1)溶质的质量分数
①概念:以溶液里溶质质量与溶液质量的比值表示溶液组成的物理量,一般用百分数表示,也可用小数表示。
②表达式:ω(B)=×100%。
思考:15%的NaCl溶液的含义是什么?提示:每100 g NaCl溶液中含有NaCl的质量为15 g。
(2)物质的量浓度
(3)溶液中溶质的质量分数与物质的量浓度的换算
换算公式:c=,其中c为溶质的物质的量浓度,单位为mol·L-1,ρ为溶液的密度,单位为g·cm-3,ω为溶质的质量分数,M为溶质的摩尔质量,单位为g·mol-1。
[示例] 200 mL密度为1.20 g·mL-1、质量分数为31.5%的硝酸的物质的量浓度为 6 mol·L-1。
(1)溶质的确定
①与水发生反应生成新的物质:
如Na、Na2O、Na2O2NaOH。
②特殊物质:如NH3溶于水后溶质为NH3·H2O,但计算浓度时仍以NH3作为溶质。
③含结晶水的物质:CuSO4·5H2OCuSO4。
(2)溶液体积的确定
溶液混合后,由于密度不同,溶液体积会发生变化,不能直接加和,可以根据V=求算。
2.物质的量浓度计算的两种类型
(1)标准状况下气体溶质形成溶液的计算
c=
(2)溶液稀释、同种溶质溶液混合的计算
溶液稀释
溶质的质量在稀释前后保持不变,即m1ω1=m2ω2
溶质的物质的量在稀释前后保持不变,即c1V1=c2V2
溶液质量守恒,m(稀)=m(浓)+m(水)(体积一般不守恒)
同种溶质
的溶液混合
混合前后溶质的物质的量保持不变,即c1V1+c2V2=c混V混
|基|础|落|实|小|练|
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)1 mol·L-1NaCl溶液是指此溶液中含有1 mol NaCl (×)
(2)1 mol·L-1的NaCl溶液是指此溶液中含有1 mol Na+ (×)
(3)从100 mL 1 mol·L-1的蔗糖溶液中取出10 mL,所得溶液中溶质的物质的量浓度为0.1 mol·L-1 (×)
(4)31 g Na2O溶于水,配成1 L溶液,c(Na2O)=0.5 mol·L-1 (×)
(5)常温下,pH=13的Ba(OH)2溶液中Ba2+的物质的量浓度为0.1 mol·L-1 (×)
2.(1)将53 g Na2CO3投入水中,充分溶解配成1 L溶液,则溶质的物质的量浓度为 。
(2)标准状况下,4.48 L HCl溶于足量水中,所得溶液的体积为0.5 L,则溶液的浓度为 mol·L-1。
(3)配制250 mL 0.4 mol·L-1 CuSO4溶液,则需CuSO4的质量为 g。
答案:(1)0.5 mol·L-1 (2)0.4 (3)16
题点、考法讲评
1.(2026·宿迁致远中学期初)下列说法正确的是 ( )
A.将40 g NaOH溶于1 L水中,c(NaOH)=1 mol·L-1
B.从1 L 1 mol·L-1的碳酸钠溶液中取出500 mL后,剩余溶液的物质的量浓度为0.5 mol·L-1
C.0.1 L 2.0 mol·L-1的氨水中n(NH3)=0.2 mol
D.100 mL溶液中含有28.4 g Na2SO4,则溶液中c(Na+)=4.0 mol·L-1
解析:选D 将40 g NaOH溶于1 L水中,溶液的体积会大于1 L,因此c(NaOH)小于1 mol·L-1,A错误;溶液的浓度是均一的,取出部分溶液后剩余溶液的浓度仍为1 mol·L-1,B错误;NH3溶于水时NH3大部分转化为NH3·H2O,小部分NH3·H2O又电离成N ,NH3、NH3·H2O、N总和为0.2 mol,题目中n(NH3)指游离的NH3分子,则其物质的量远小于0.2 mol,C错误;28.4 g Na2SO4的物质的量为0.2 mol,溶液体积为0.1 L,c(Na2SO4)=2 mol·L-1,电离后c(Na+)=2 mol·L-1×2=4 mol·L-1,D正确。
2.(2026·南通海安实中月考)标准状况下,V L某气体(此气体不与水反应)溶解在1 L水中(水的密度近似为1 g·mL-1), 所得溶液的密度为ρ g·mL-1,溶质的摩尔质量为M g·mol-1,溶质的质量分数为ω,溶质的物质的量浓度为c mol·L-1,溶液的体积为V0 L,下列关系中不正确的是 ( )
A.ρ= B.ω=
C.V0= D.c=
解析:选C 溶液的密度为ρ g·mL-1,则ρ g·mL-1== g·mL-1,A正确;溶质的质量分数ω==,B正确;溶液的体积为V0 L,V0 L== L,C错误;c===,D正确。
3.(2026·苏州中学期中)下图是某学校实验室买回的试剂标签上的部分内容。
(1)硫酸的物质的量浓度为 ,氨水的物质的量浓度为 。
(2)各取5 mL与等质量的水混合后,c(H2SO4) 9.2 mol·L-1,c(NH3) 6.45 mol·L-1。(填“>”“<”或“=”,下同)
(3)各取5 mL与等体积的水混合后,ω(H2SO4) 49%,ω(NH3) 12.5%。
解析:(1)利用c=计算,c(H2SO4)= mol·L-1=18.4 mol·L-1,c(NH3)= mol·L-1≈12.9 mol·L-1。(2)硫酸的密度大于水,氨水的密度小于水,各取5 mL与等质量的水混合后,所得稀硫酸的体积大于10 mL,稀氨水的体积小于10 mL,故有c(H2SO4)<9.2 mol·L-1,c(NH3)>6.45 mol·L-1。(3)5 mL硫酸和5 mL氨水的质量分别为1.84 g· cm-3×5 mL=9.2 g、0.88 g· cm-3×5 mL=4.4 g,而5 mL水的质量约为5 g,故各取5 mL与等体积的水混合后,ω(H2SO4)>49%,ω(NH3)<12.5%。
答案:(1)18.4 mol·L-1 12.9 mol·L-1 (2)< > (3)> <
|思维建模|相同溶质、不同质量分数两溶液混合的规律
(设两溶液的质量分数分别为a%、b%)
(1)等体积混合
①当溶液密度大于1 g·cm-3时,必然是溶液浓度越大,密度越大,(如H2SO4、HNO3、HCl、NaOH等多数溶液)等体积混合后,质量分数ω>(a%+b%)。
②当溶液密度小于1 g·cm-3时,必然是溶液浓度越大,密度越小,(如酒精、氨水)等体积混合后,质量分数ω<(a%+b%)。
(2)等质量混合
两溶液等质量混合时(无论ρ>1 g·cm-3还是ρ<1 g·cm-3),混合后溶液中溶质的质量分数ω=(a%+b%)。
逐点清(二) 一定物质的量浓度溶液的配制
1.主要仪器:托盘天平、药匙、量筒、玻璃棒、烧杯、容量瓶、胶头滴管。
2.容量瓶的构造及使用
(1)构造及用途
(2)查漏操作
(3)注意事项
①不能将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释。
②不能作为反应容器或长期贮存溶液。
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,遵从“大而近”的原则。
④容量瓶有无色的和棕色的,棕色的适用于见光易分解的物质,如HNO3溶液。
⑤向容量瓶中注入液体时,要用玻璃棒引流,且玻璃棒下端要靠在容量瓶的刻度线以下的瓶颈壁上。
3.配制过程
(1)操作图示
(2)配制过程
配制100 mL 1.00 mol·L-1 NaCl溶液的过程
计算
需NaCl固体的质量为5.85 g
称量
根据计算结果,用托盘天平称量NaCl固体5.9 g
溶解
将称好的NaCl固体放入烧杯中,加适量蒸馏水溶解,并用玻璃棒搅拌
移液
待烧杯中的溶液冷却至室温后,用玻璃棒引流,将溶液注入100 mL容量瓶
洗涤
用适量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2~3次,洗涤液全部注入容量瓶,轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀
定容
将蒸馏水注入容量瓶,当液面距瓶颈刻度线1~2 cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至凹液面与刻度线相切
摇匀
盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀
装瓶、贴签
将配制好的溶液倒入试剂瓶中,并贴好标签
|基|础|落|实|小|练|
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)向容量瓶中转移液体时,引流用的玻璃棒可以接触容量瓶内壁 (√)
(2)用浓H2SO4配制稀H2SO4时,可以用量筒量取浓H2SO4的体积 (√)
(3)配制Na2SO4溶液时,移液前,容量瓶中有少量蒸馏水会使结果偏高 (×)
(4)用容量瓶配制溶液,定容时若加水超过刻度线,立即用滴管吸出多余液体 (×)
(5)
①用图A装置配制0.1 mol·L-1的NaOH溶液 (×)
②用图B装置配制一定物质的量浓度的NaCl溶液 (×)
③用图C装置配制0.5 mol·L-1的Na2CO3溶液 (×)
2.配制480 mL 0.10 mol·L-1的硫酸铜溶液,应选 mL容量瓶,可称取无水CuSO4的质量为 g,或者称取胆矾 g。
答案:500 8.0 12.5
题点、考法讲评
一、配制仪器的使用与配制过程分析
1.(2026·宿迁致远中学期初)实验室配制一定物质的量浓度NaOH溶液时,下列做法正确的是 ( )
A.容量瓶检漏时,倒置一次即可
B.NaOH固体放在称量纸上称量
C.NaOH溶液转移到容量瓶中需用玻璃棒引流
D.定容时若加水超过刻度线,立即用胶头滴管吸出多余液体
解析:选C 容量瓶检漏时,倒置一次后,将瓶塞旋转180°后再倒立一次,两次都不漏液,才表明容量瓶不漏液,A不正确;NaOH固体易潮解,具有腐蚀性,应放在烧杯内称量,B不正确;使用容量瓶配制NaOH溶液时,需使用玻璃棒引流,将溶液转移到容量瓶中,C正确;定容时若加水超过刻度线,不能用胶头滴管吸出多余液体,应重新配制,D不正确。
2.下列有关配制一定物质的量浓度溶液的实验对应操作中,合理的是 ( )
解析:选B 配制一定物质的量浓度的溶液时,溶质要放在烧杯中溶解,不能直接放在容量瓶中溶解,A不合理;浓硫酸的密度比水的密度大,浓硫酸溶于水放热,故稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿烧杯内壁缓慢倒入盛水的烧杯中,并用玻璃棒不断搅拌,B合理;向容量瓶中转移液体,应该用玻璃棒引流,C不合理;配制一定物质的量浓度的溶液时,玻璃棒引流低端应该在容量瓶刻度线以下;定容阶段,当液面在刻度线以下约1 cm时,应改用胶头滴管滴加蒸馏水,D不合理。
3.(2025·浙江6月选考)NaOH中常含Na2CO3。为配制不含Na2CO3的NaOH溶液,并用苯甲酸标定其浓度,实验方案如下:
步骤Ⅰ——除杂:称取NaOH配制成饱和溶液,静置,析出Na2CO3;
步骤Ⅱ——配制:量取一定体积的上层清液,稀释配制成NaOH溶液;
步骤Ⅲ——标定:准确称量苯甲酸固体,加水溶解,加指示剂,用步骤Ⅱ所配制的NaOH溶液滴定。
下列说法正确的是 ( )
A.步骤Ⅰ中Na2CO3析出的主要原因是:c(OH-)很大,抑制C水解
B.步骤Ⅱ中可用量筒量取上层清液
C.步骤Ⅲ中可用甲基橙作指示剂
D.步骤Ⅱ、Ⅲ中所需的蒸馏水都须煮沸后使用,目的是除去溶解的氧气
解析:选B Na2CO3在浓NaOH溶液中析出的主要原因是Na+的同离子效应,导致其溶解度显著降低,高浓度OH-抑制水解是次要原因,A错误;步骤Ⅱ中配制一定浓度的NaOH溶液,可以用量筒量取一定体积的上层清液,稀释配制成NaOH溶液,B正确;苯甲酸属于弱酸,用苯甲酸标定NaOH溶液的浓度,滴定终点溶液呈碱性,应该选择酚酞作指示剂,C错误;步骤Ⅱ、Ⅲ中所需的蒸馏水都须煮沸后使用是除去水中溶解的CO2,避免CO2和NaOH反应产生杂质,氧气对配制苯甲酸溶液和NaOH溶液没有影响,D错误。
二、溶液配制的误差分析
4.从溶质改变角度分析产生的误差(用“偏大”“偏小”或“无影响”填空)。
(1)配制450 mL 0.1 mol·L-1的NaOH溶液,用托盘天平称取NaOH固体1.8 g: 。
(2)配制500 mL 0.1 mol·L-1的硫酸铜溶液,用托盘天平称取胆矾8.0 g: 。
(3)配制一定物质的量浓度的NaOH溶液,需称量溶质4.4 g,称量时物码放置颠倒: 。
(4)用量筒量取浓硫酸时,仰视读数: 。
(5)定容时,加水超过刻度线,用胶头滴管吸取多余的液体至刻度线: 。
(6)未洗涤烧杯及玻璃棒: 。
解析:(2)胆矾的摩尔质量为250 g·mol-1,所需质量为0.5 L×0.1 mol·L-1×250 g·mol-1=12.5 g。(3)实际称量溶质的质量为4.0 g-0.4 g=3.6 g。
答案:(1)偏小 (2)偏小 (3)偏小 (4)偏大
(5)偏小 (6)偏小
5.从溶液改变角度分析产生的误差(用“偏大”“偏小”或“无影响”填空)。
(1)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: 。
(2)定容摇匀后,发现液面下降,继续加水至刻度线: 。
(3)定容时仰视刻度线: 。
(4)定容摇匀后少量溶液外流: 。
(5)容量瓶中原有少量蒸馏水: 。
解析:(1)NaOH溶于水放热,溶液的体积比室温时大,应恢复至室温后再移液、定容。(2)溶液的总体积偏大。
答案:(1)偏大 (2)偏小 (3)偏小 (4)无影响 (5)无影响
|思维建模|配制溶液中误差分析的方法
(1)误差分析的思维流程
(2)定容时视线引起误差的分析方法
①仰视刻度线[图(a)],导致溶液体积偏大,结果偏低。
②俯视刻度线[图(b)],导致溶液体积偏小,结果偏高。
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