2.3 物质的量 第3课时(导学案)化学人教版必修第一册

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第三节 物质的量 第3课时 物质的量浓度 1.能准确说出物质的量浓度的定义、符号、单位与表达式,理解cB=nB/V中V指的是溶液的体积,能完成由质量、微粒数、气体体积求物质的量浓度的基础计算。 2.能从"溶质的物质的量守恒"出发推导并熟练运用稀释规律c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)、同溶质两溶液混合规律c1V1+c2V2=c(混)·V(混)以及电荷守恒关系,能完成质量分数与物质的量浓度的换算。 3.能说出容量瓶的结构、标志、常用规格与使用规范,能独立写出"计算—称量—溶解—转移—洗涤—定容—摇匀—装瓶"的配制流程并指明玻璃棒、胶头滴管在每一步的作用。 4.能以c=n/V为依据,分析称量、溶解、转移、定容等环节的不当操作对结果的影响,正确判断所配溶液浓度偏高还是偏低,形成"定量实验必须控制变量"的科学态度。 重点:物质的量浓度的概念辨析与基础计算;一定物质的量浓度溶液的完整配制步骤与操作要点。 难点:规避物质的量浓度概念理解中的常见陷阱;配制过程中仰视与俯视、未冷却等不当操作的误差方向判断;混合溶液中离子浓度的定量计算。 1.物质的量浓度表示          里所含溶质B的      ,符号为       ,单位是          (或mol·L-1),表达式为         ,变形式有                            和             。 2.表达式中的V是指          ,不是        的体积。所以把1 mol NaCl溶于1 L水中,所得溶液的物质的量浓度        1 mol/L。 3.溶液具有     性:从一定浓度的溶液中取出任意体积的溶液,其物质的量浓度     ,但其中溶质的物质的量、质量和微粒数随体积同比例        。 4.溶液稀释前后,溶质的        保持不变,即          ;溶液混合后体积          ,只有题目指明"忽略体积变化"时才能把两个体积直接相加。 5.在溶液中,阳离子所带的正电荷总数     阴离子所带的负电荷总数,这叫      。写电荷守恒式时,某离子带几个单位的电荷,就在它的浓度前面乘        。 6.容量瓶上标有        、        和        三项,它只能配制与        相同的溶液,选用时遵循"        "原则,使用前必须            。 7.配制一定物质的量浓度溶液的步骤依次是:计算→        →        (冷却)→        →        →        →        →装瓶贴签。转移时玻璃棒的作用是        ,定容时液面接近刻度线            处改用        滴加,至凹液面最低点与刻度线        。 8.误差分析的依据是           :n偏大或V偏小,所配浓度       ;n偏小或V偏大,所配浓度        。定容时        刻度线浓度偏高,        刻度线浓度偏低。 (一)课堂导入 【想一想】医用酒精的标签上写着"75%",生理盐水写着"0.9%",消毒用的双氧水写着"3%"。这些表示溶液浓度的方法是什么?如果实验需要准确取用含1 mol HCl的盐酸,用这种方法方便吗? 【结论】这些浓度都是        ,其中医用酒精的75%实际是        ,ω表示               。 用质量分数取用溶液很不方便:要先查        ,由质量分数算出溶质的        ,再用摩尔质量换算成        ,最后除以密度换成        ,要经过三四步换算。而实验上习惯量取溶液的        ,化学反应中又习惯用        表示微粒数目。用一个量把这两种需要同时表示出来,就是            。 (二)物质的量浓度 【想一想】阅读教材,物质的量浓度的定义、符号、表达式、单位、意义分别是什么? 【结论】定义:            里所含                ,叫作溶质B的物质的量浓度;符号     ;表达式       ;单位      (或mol·L-1);1 mol/L NaCl溶液表示               。 【想一想】c=n/V中的V是溶液的体积还是溶剂的体积?把1 mol NaCl加入到1 L水中,所得溶液浓度是1 mol/L吗? 【结论】V是       ,不是溶剂的体积。1 mol NaCl溶于1 L水后溶液体积      1 L,浓度        1 mol/L。同理,取出的溶液与剩余溶液的浓度都与原溶液        ——从50 mL 1 mol/L NaOH溶液中取出20 mL,取出的和剩余的浓度都是        ,不是0.4 mol/L或0.6 mol/L。 【想一想】带有结晶水的物质、能与水反应的氧化物、氨气分别作溶质时,溶质应当怎么确定? 【结论】CuSO4·5H2O溶于水,溶质是              ,结晶水并入        ;Na2O溶于水先发生反应Na2O+H2O===2NaOH,溶质是        ,1 mol Na2O生成         mol NaOH;NH3溶于水后以NH3·H2O存在,但计算浓度时仍以          分子作为溶质。 【想一想】判断正误并说明理由:(1)0.5 L 1 mol/L CuSO4溶液中溶质的物质的量为0.5 mol;(2)把250 g CuSO4·5H2O溶于水配成1 L溶液,所得溶液浓度为1 mol/L。 【结论】(1)        ,由n=c·V=1 mol/L×0.5 L=         mol。(2)        ,250 g CuSO4·5H2O为1 mol,其中CuSO4的物质的量为         mol,结晶水并入溶剂,配成1 L溶液时c(CuSO4)=              。 【想一想】c=n/V中的n指什么?溶质可以是离子吗?举例说明。 【结论】n指          ,不是质量,也不是气体体积。溶质既可以是分子,也可以是某种离子。把1 mol NaCl溶于水配成1 L溶液,所得溶液中Na+的浓度为            ,Cl-的浓度也为           。 (三)物质的量浓度的相关计算 【想一想】由c=n/V出发,求物质的量浓度的关键是什么?稀释(或浓缩)溶液时什么量保持不变? 【结论】关键是先求出         和            ;质量、微粒数、气体体积等其他条件,都要先换算成    。稀释(或浓缩)时溶质的      不变,即      ;溶液的质量也守恒,但溶液体积          ,不能把两个体积直接相加当作稀释后的体积。 【想一想】同一溶液中不同微粒的浓度之比与哪个量之比相等? 【结论】等于            ,也就是化学式中各种微粒的个数之比。例如1 L 0.5 mol/L Al2(SO4)3溶液中,n[Al2(SO4)3]=       mol,c(Al3+)=     ,c(SO42-)=     ,三者浓度之比为        。 【想一想】两种溶质相同的溶液混合时,溶质的物质的量和质量是否守恒?体积呢?已知混合后溶液的密度时怎样求混合后的体积? 【结论】溶质的物质的量守恒,c1V1+c2V2=c(混)·V(混);溶液的质量也守恒,m1w1+m2w2=m(混)·w(混);但混合后溶液的体积          。题目指明忽略体积变化时,可认为V(混)=V1+V2;否则要用                            计算体积,再做除法。 【想一想】电荷守恒式怎样写?在KCl、CaCl2、Ca(NO3)2形成的混合溶液中,c(K+)=0.2 mol·L-1、c(Ca2+)=0.5 mol·L-1、c(Cl-)=0.4 mol·L-1,求c(NO3-)。 【结论】阳离子所带的正电荷总数        阴离子所带的负电荷总数;某离子带几个单位电荷,就在其浓度前乘        。电荷守恒式为                ,代入数据得c(NO3-)=                  。 【想一想】怎样由质量分数ω和密度ρ换算物质的量浓度c?98%、密度1.84 g·cm-3的硫酸,其物质的量浓度是多少? 【结论】取1 L(1000 mL)溶液:溶质的质量既等于       ,又等于         ,两者相等即得                 。代入得c(H2SO4)=         。 【想一想】气体溶于水后,溶液的体积等于水的体积吗?标准状况下V L HCl气体溶于1 L水(密度ρ g·cm-3),浓度怎么求? 【结论】气体溶于水后溶液的体积       水的体积。先求n(HCl)=         mol、m(HCl)=             g,溶液质量为              g,再由                          求出溶液体积,最后用          求浓度。解题的关键仍然是先求        、再求          。 (四)一定物质的量浓度溶液的配制 【想一想】配制100 g质量分数为5%的NaCl溶液要经过哪几步?若改为配制一定物质的量浓度的溶液,需要准确控制的是什么? 【结论】计算(NaCl        g、水      g)→      →       →装瓶贴签。配制一定物质的量浓度的溶液,需要准确控制的是          ;量筒只能量取体积、烧杯只能溶解,精确度都不够,所以必须用        。 【想一想】观察容量瓶,说出它的结构、标志、常用规格和用途。使用容量瓶有哪些"不"?选用容量瓶遵循什么原则? 【结论】结构:细颈、梨形、平底的玻璃容器,带          ,瓶塞专用配对,不能与其他瓶塞混用;标志:      、       和       ,使用温度通常为      ;常用规格:50 mL、100 mL、250 mL、500 mL、1000 mL等;用途:               。 "五不":不能用来               ,不能              ,不能        ,不能作        ,不能配制        的溶液。 选用遵循"        "原则,配制480 mL溶液应选            容量瓶。填空题中用到容量瓶必须指明规格,写成"×× mL的容量瓶"。 【想一想】容量瓶使用前必须检查是否漏水,具体怎么做? 【结论】加入适量水,塞紧瓶塞,一手托住        、一手食指按住        ,把容量瓶        过来,观察瓶塞周围是否有水渗出;若不漏水,正立后把瓶塞            ,再倒立观察一次。        次都不漏水才可使用。 【想一想】配制100 mL 1.00 mol/L NaCl溶液,每一步要做什么?用到哪些仪器?关键操作有哪些? 【结论】主要仪器:托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管、          。 ①计算:m(NaCl)=c·V·M=1 mol/L×0.1 L×58.5 g·mol-1=         g。托盘天平的精确度是         g,所以只能称         g。 ②称量:左        右        ,m(物)=m(砝码)+m(游码);NaOH等腐蚀性药品要放在            中称量。 ③溶解:在烧杯中加适量蒸馏水,用        搅拌使固体全部溶解。溶解NaOH或稀释浓硫酸会放出大量热,必须          才能转移,否则定容后冷却收缩,浓度        。 ④转移:将溶液沿        注入容量瓶,玻璃棒的作用是        ,防止溶液洒到瓶外。 ⑤洗涤:用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒        次,洗涤液        容量瓶,保证溶质完全转移;洗涤液不能倒掉。 ⑥定容:继续加水,当液面离刻度线            时改用        滴加,至溶液的            与刻度线        ;读数时视线要与刻度线、凹液面最低点        。 ⑦摇匀:盖好瓶塞,反复        摇匀。摇匀后液面低于刻度线属于        现象,再加水会使浓度        。 ⑧装瓶贴签:把配好的溶液倒入试剂瓶,贴好标签。容量瓶不能        溶液。 【想一想】实验室需要480 mL 1.00 mol/L NaOH溶液,应称取NaOH多少克?为什么? 【结论】没有480 mL规格的容量瓶,应选            容量瓶,计算时按            (0.5 L)计算:n(NaOH)=      mol,m=0.5 mol×40 g·mol-1=       g,称量     g。 (五)配制溶液的误差分析 【想一想】误差分析的依据是什么?判断某操作使所配浓度偏高还是偏低,应该按什么顺序想? 【结论】唯一依据是                            。规则一:V不变时,凡是使n(或m)        的操作,c        ;使n(或m)        的操作,c        。规则二:n不变时,凡是使V        的操作,c        ;使V        的操作,c        。 标准动作:先判断这个操作动的是        还是        ,再套用两条规则,最后写结论,不能凭印象说"偏高""偏低"。 【想一想】用量筒量取液体溶质时,俯视、仰视刻度线分别使所配溶液浓度偏高还是偏低?定容时俯视、仰视又如何?两者结论相同吗? 【结论】量取浓溶液时:       刻度线,液面未到刻度线就认为已达到,实际量取的体积偏       ,n偏小,c      ;      刻度线则量取的体积偏       ,c        。 定容时:       刻度线,液面未到刻度线即认为已到,V偏       ,c      ;        刻度线,液面超过刻度线才认为已到,V偏      ,c        。 两组结论        ("俯视偏高、仰视偏低"只在定容读数时成立),记不住时一律回到          现场推。 【想一想】下列操作对所配溶液浓度有何影响:①转移前容量瓶内残留少量蒸馏水;②未冷却至室温就转移并定容;③未洗涤烧杯和玻璃棒(或洗涤液未注入容量瓶);④定容摇匀后发现液面低于刻度线,又加水至刻度线。 【结论】①        ——最终定容体积仍为刻度线处的体积,n也不变;②        ——冷却后溶液体积收缩,V偏小;③        ——溶质没有完全转移,n偏小;④        ——液面偏低是部分溶液残留在刻度线以上的瓶壁所致,再加水使V偏大。 【想一想】配制过程中还有哪些常见操作会造成误差?称量环节、转移环节各举两例。 【结论】称量环节:用托盘天平称NaOH时     并用了游码,所称质量偏小,c      ;NaOH放在滤纸上称量或称量时间过长而        ,实际n偏小,c      ;用量筒量取液体溶质后      并把洗涤液倒入烧杯,n偏大,c      。 转移环节:转移时有液体      ,n偏小,c       ;未      烧杯和玻璃棒,n偏小,c      ;定容时加水超过刻度线后又      多余液体,n偏小,c      。 1.将4 g NaOH固体溶于水配成50 mL溶液,则NaOH溶液的物质的量浓度为(  ) A.2 mol/L   B.1 mol/L C.0.1 mol/L   D.0.05 mol/L 2.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.0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液中,n(Na+)=1 mol D.100 mL溶液中含有28.4 g Na2SO4,则溶液中c(Na+)=4.0 mol·L-1 3.下列说法正确的是(  ) A.1 L水中溶解1 mol Na2SO4所形成溶液的物质的量浓度为1 mol·L-1 B.标准状况下,22.4 L HCl气体溶于1 L水中形成的溶液的体积为1 L C.标准状况下,将33.6 L HCl气体溶于水形成1 L溶液,其物质的量浓度是1.5 mol·L-1 D.1 mol CaCl2溶于水形成1 L溶液,所得溶液中c(Cl-)等于1 mol·L-1 4.用100 mL 0.3 mol·L-1的氢氧化钠溶液和300 mL 0.25 mol·L-1的硫酸混合加水稀释到500 mL,混合液中H+的物质的量浓度为(  ) A.0.36 mol·L-1  B.0.24 mol·L-1 C.0.45 mol·L-1  D.0.09 mol·L-1 5.实验室需要200 mL 1 mol·L-1的CuSO4溶液,下列有关溶液配制的叙述正确的是(  ) A.称取32 g无水硫酸铜,在烧杯中加入200 mL水进行溶解,然后在250 mL的容量瓶中配成200 mL溶液 B.称取62.5 g CuSO4·5H2O,在烧杯中加适量水溶解,最终在250 mL的容量瓶中配成250 mL溶液 C.称取40 g无水硫酸铜,在烧杯中加入250 mL水进行溶解,然后在250 mL容量瓶中配成250 mL溶液 D.称取50 g CuSO4·5H2O,在烧杯中加适量水溶解,最终在250 mL的容量瓶中配成250 mL溶液 6.实验室用固体配制溶液,部分实验操作如图所示。下列叙述正确的是(  ) A.需称量固体 B.图甲和图乙的操作中玻璃棒的作用相同 C.定容时可按图乙操作 D.图丙操作导致所配溶液浓度偏小 7.将2.86 g Na2CO3·10H2O溶于水配成1 L溶液,则: (1)该溶液的溶质为        ,其物质的量浓度为         mol·L-1。 (2)从所配溶液中取出10 mL溶液,取出溶液的物质的量浓度为         mol·L-1,溶液中溶质的质量为         g。 一、物质的量浓度的概念 内容:单位体积溶液里所含溶质B的物质的量,叫作溶质B的物质的量浓度,符号cB,单位mol/L(mol·L-1),表达式cB=nB/V液。变形式为nB=cB·V液、V液=nB/cB,做题时按已知量选形式,不必背三个式子,由定义式变形即可。 意义:1 mol/L NaCl溶液表示1 L该溶液中含有1 mol NaCl。物质的量浓度描述的是溶液的"浓"与"稀",与溶液体积的大小无关,与所取溶液的多少也无关。 与质量分数的区别与联系:质量分数ω=m(溶质)/m(溶液)×100%,是溶质质量占溶液质量的百分比,单位是1;物质的量浓度c=n/V,单位是mol/L。二者换算关系为c=1000ρω/M(ρ的单位为g·cm-3,M的单位为g·mol-1)。 概念中的三个要点: 一是"单位体积溶液"——V指溶液的体积,不是溶剂的体积。把1 mol NaCl加入1 L水中,溶液体积大于1 L,浓度小于1 mol/L,此类判断是最常见的错误来源。 二是"溶质B"——溶质可以是固体、液体,也可以是气体;可以是分子,也可以是离子。带结晶水的物质如CuSO4·5H2O溶于水,溶质是CuSO4,结晶水并入溶剂;Na2O、Na2O2溶于水先与水反应,溶质是NaOH;NH3溶于水后以NH3·H2O存在,但计算浓度时以NH3作溶质。 三是"溶液的均一性"——从一定浓度的溶液中取出任意体积的溶液,浓度都不变,仍是原浓度。从50 mL 1 mol/L NaOH溶液中取出20 mL,取出的溶液一定是1 mol/L,不是0.4 mol/L;剩余溶液的浓度也仍是1 mol/L。 二、物质的量浓度与各物理量的换算 以物质的量n为中心,共有五个物理量与之相连: 质量m与n:m=n·M,n=m/M,桥梁是摩尔质量M。 微粒数N与n:N=n·NA,n=N/NA,桥梁是阿伏加德罗常数NA。 标准状况下气体体积V与n:V=n·Vm,n=V/Vm(Vm=22.4 L·mol-1),桥梁是气体摩尔体积。 溶液体积V(aq)与n:n=cB·V(aq),cB=n/V(aq),桥梁是物质的量浓度。 溶液质量与体积:m(溶液)=ρ·V(aq),V(aq)=m(溶液)/ρ。 应用:求物质的量浓度的关键只有一句话——先求出溶质的物质的量n,再求出溶液的体积V,最后相除。题目给出的质量、微粒数、气体体积都要先换算成n;给出的溶液质量要用密度换算成体积;只有水的体积时,不能直接当作溶液的体积。 同一溶液中不同微粒的浓度之比等于微粒个数之比,也就是化学式中各微粒的个数比。1 L 0.5 mol/L Al2(SO4)3溶液中,c(Al3+)=1 mol/L、c(SO42-)=1.5 mol/L,三者浓度之比为1∶2∶3。这一结论是从化学式出发的"份数"关系,不必逐题设未知数。 三、溶液的稀释与混合 稀释(或浓缩)规律:稀释前后溶质的物质的量不变,即c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)。溶液的质量也守恒,m(稀)=m(浓)+m(水)。但溶液的体积一般不守恒,所以稀释后的体积不能用原体积加水的体积来算,题目通常直接给出最终体积或要求"加水稀释至×× mL"。 典型实例:30 mL 0.5 mol/L NaCl溶液加水稀释到500 mL,n=0.03 L×0.5 mol/L=0.015 mol,c=0.015 mol÷0.5 L=0.03 mol/L。 混合规律:同一种溶质、不同浓度的两溶液混合,溶质的物质的量守恒,c1V1+c2V2=c(混)·V(混);溶液的质量守恒,m1w1+m2w2=m(混)·w(混);混合后溶液的体积一般不守恒。题目指出"忽略体积变化"时,可以认为V(混)=V1+V2;给出混合后密度时,要用V(混)=m(混)/ρ(混)求体积。 应用:求混合后某离子的浓度,先把每一种溶液中该离子的物质的量分别求出再相加,用混合后溶液的总体积作分母。例如100 mL 2 mol/L MgCl2与100 mL 1 mol/L NaCl混合(忽略体积变化),n(Cl-)=0.1 L×2 mol/L×2+0.1 L×1 mol/L=0.5 mol,V=0.2 L,c(Cl-)=2.5 mol/L。 易错点:不同溶质的溶液混合后若发生反应,要先算反应消耗掉的离子,剩下的才是溶液中实际存在的量;混合后体积不能直接相加,除非题目明确说明。 四、电荷守恒与质量分数换算 电荷守恒:任何溶液中,阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数,即溶液呈电中性。写法是"浓度×所带电荷数"加和相等,某离子带几个单位的电荷,就在其浓度前乘几。例如在KCl、CaCl2、Ca(NO3)2的混合溶液中,c(K+)+2c(Ca2+)=c(Cl-)+c(NO3-)。 应用:这种题只需一个等式,不必知道各溶质的物质的量。已知c(K+)=0.2 mol/L、c(Ca2+)=0.5 mol/L、c(Cl-)=0.4 mol/L,代入得0.2+1.0=0.4+c(NO3-),c(NO3-)=0.8 mol/L。 质量分数与物质的量浓度的换算:取1 L(1000 mL)溶液,溶质的质量既等于1000 mL×ρ g·mL-1×ω,又等于c×1 L×M g·mol-1,两式相等即得c=1000ρω/M。98%、密度1.84 g·cm-3的浓硫酸,c=1000×1.84×98%÷98=18.4 mol/L;用它配制稀硫酸时,由稀释规律V(浓)=c(稀)V(稀)/c(浓)求所需浓硫酸体积。 气体溶于水的计算:标准状况下V L HCl气体溶于1 L水,所得溶液密度为ρ g·cm-3。先求n=V/22.4 mol、m(HCl)=36.5V/22.4 g,溶液质量为1000+36.5V/22.4 g,溶液体积为(1000+36.5V/22.4)÷(1000ρ) L,最后相除得浓度。全题的关键是"溶液体积≠溶剂体积"。 易错点:c=1000ρω/M中ρ的单位必须是g·cm-3(或g·mL-1),ω用小数或百分数都行但不要写成"98";稀释浓硫酸时必须把浓硫酸沿器壁慢慢注入水中并不断搅拌,绝不能把水注入浓硫酸中。 五、一定物质的量浓度溶液的配制 容量瓶的认识:细颈、梨形、平底的玻璃容器,带磨口玻璃塞,瓶塞专用配对。瓶上标有温度、容积和刻度线三项,只有在标示温度(通常20 ℃)下定容,溶液体积才准确。常用规格有50 mL、100 mL、250 mL、500 mL、1000 mL等,专门用于准确配制一定物质的量浓度的溶液。 容量瓶的"五不":不能用来溶解固体或稀释浓溶液;不能长时间贮存溶液;不能加热;不能用作反应容器;不能配制任意体积的溶液。选用时遵循"大而近"原则,配制480 mL溶液应选500 mL容量瓶,并按500 mL计算所需溶质的量。填空题中用到容量瓶必须指明规格,写成"×× mL的容量瓶"。 检漏:加入适量水,塞紧瓶塞,一手托瓶底、一手食指按住瓶塞,倒立观察瓶塞周围是否漏水;正立后把瓶塞旋转180°再倒立观察一次,两次都不漏水才能使用。 以配制100 mL 1.00 mol/L NaCl溶液为例,流程为计算→称量→溶解(冷却)→转移→洗涤→定容→摇匀→装瓶贴签: 计算:m=c·V·M=1 mol/L×0.1 L×58.5 g·mol-1=5.85 g。托盘天平精确度0.1 g,只能称5.9 g;分析天平精确度可达0.0001 g。 称量:左物右码,m(物)=m(砝码)+m(游码);药品放在称量纸上,NaOH等腐蚀性药品放在表面皿或烧杯里。 溶解:在烧杯中加适量蒸馏水,玻璃棒搅拌。溶解NaOH或稀释浓硫酸放出大量热,必须冷却至室温再转移。 转移:沿玻璃棒注入容量瓶,玻璃棒起引流作用,防止溶液洒出。 洗涤:少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并轻摇,保证溶质完全转移。 定容:加水至液面离刻度线1~2 cm时改用胶头滴管,至凹液面最低点与刻度线相切;视线与刻度线、凹液面最低点保持水平。 摇匀:盖好瓶塞,反复上下颠倒。摇匀后液面低于刻度线属正常现象,不能再加水。 装瓶贴签:倒入试剂瓶,贴好标签。容量瓶不能长期贮存溶液。 仪器:托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管、100 mL容量瓶。若由浓溶液配制稀溶液,把托盘天平换成量筒,其余仪器不变。 六、配制过程中的误差分析 依据只有一个式子:cB=nB/V液。凡使n增大或V减小的操作,浓度偏高;凡使n减小或V增大的操作,浓度偏低。判断的标准动作是先看操作动的是n还是V,再套规则,不能凭印象。 称量过程:用天平称固体时左码右物且用游码,实际质量偏小,n偏小,c偏低;砝码生锈或沾了污物,实际质量偏大,c偏高;NaOH放在滤纸上称量或称量时间过长而吸水潮解,n偏小,c偏低;用量筒量取液体溶质时俯视刻度,量取的体积偏小,c偏低,仰视刻度则量取体积偏大,c偏高;量取后洗涤量筒并把洗涤液倒入烧杯,n偏大,c偏高(量筒不应洗涤)。 配制过程:转移前容量瓶内残留少量蒸馏水,n、V都不变,无影响;未冷却至室温就转移并定容,冷却后V偏小,c偏高;未洗涤烧杯和玻璃棒或洗涤液未注入容量瓶,n偏小,c偏低;转移或溶解时有液体洒落,n偏小,c偏低;只洗涤一次,n偏小,c偏低。 定容过程:定容时俯视刻度线,V偏小,c偏高;仰视刻度线,V偏大,c偏低;加水超过刻度线后用滴头吸出多余液体,吸出的水中含溶质,n偏小,c偏低;定容摇匀后液面低于刻度线又加水,V偏大,c偏低。 易错提醒:"俯视偏高、仰视偏低"只在定容读数时成立,而且必须紧扣c=n/V得出。在用量筒量取液体溶质时,结论正好相反——俯视量取所得溶质的物质的量偏小,浓度偏低。两条结论不能混淆,记不住时一律回到c=n/V现场推。 七、本节易错点提醒 1.V是溶液的体积,不是溶剂的体积。凡是"溶于1 L水""加水100 mL"的表述,都不能直接当作溶液体积。 2.溶液具有均一性。取出或倒出一部分后,浓度不变,只有物质的量、质量、微粒数按体积比例变化。 3.溶质的确定要看"溶于水后实际存在的物质":结晶水合物溶质是不含结晶水的盐;Na2O、Na2O2的溶质是NaOH;NH3的溶质按NH3计。 4.单位不能混:物质的量浓度的单位是mol/L,气体摩尔体积的单位是L/mol,两者形似而意义完全不同。 5.容量瓶只能配制其标示容积的溶液,配制480 mL、450 mL、240 mL一类体积时,必须"大而近"选500 mL、500 mL、250 mL,并按所选规格计算溶质。 6.托盘天平精确到0.1 g,不能称5.85 g;量筒选择也要"大而近",量取13.6 mL浓硫酸选25 mL量筒。 7.定容时加水超过刻度线,不能吸出多余的水补救,只能重新配制;摇匀后液面低于刻度线是正常现象,不能再加水。 8.误差方向判断要落到"n变了"还是"V变了",两类操作(量取与定容)的俯视仰视结论相反,切勿套错。 考点01 物质的量浓度的概念辨析 1.下列关于物质的量浓度的说法正确的是(  ) A.1 L水中溶解1 mol NaCl,所得溶液的物质的量浓度为1 mol·L-1 B.从1 L 2 mol·L-1的NaCl溶液中取出100 mL,取出溶液的浓度为0.2 mol·L-1 C.将1 mol Na2O溶于水配成1 L溶液,所得NaOH溶液的物质的量浓度为2 mol·L-1 D.将22.4 L HCl气体溶于水配成1 L溶液,所得溶液的物质的量浓度为1 mol·L-1 2.下列溶液中c(Cl-)最大的是(  ) A.100 mL 1 mol·L-1 NaCl溶液 B.200 mL 0.5 mol·L-1 MgCl2溶液 C.50 mL 0.8 mol·L-1 AlCl3溶液 D.100 mL 2 mol·L-1 KClO3溶液 3.将200 mL 0.3 mol·L-1 BaCl2溶液与100 mL 0.3 mol·L-1 NaCl溶液混合(忽略体积变化),混合溶液中c(Cl-)为(  ) A.0.3 mol·L-1  B.0.45 mol·L-1  C.0.5 mol·L-1  D.0.6 mol·L-1 考点02 物质的量浓度的相关计算 1.将30 mL 0.5 mol·L-1 NaCl溶液加水稀释到500 mL,稀释后溶液中NaCl的物质的量浓度为(  ) A.0.03 mol·L-1  B.0.05 mol·L-1  C.0.15 mol·L-1  D.0.3 mol·L-1 2.某浓硫酸的质量分数为98%,密度为1.84 g·cm-3,则该浓硫酸的物质的量浓度为(  ) A.9.2 mol·L-1  B.18.4 mol·L-1  C.36.8 mol·L-1  D.98 mol·L-1 3.在KCl、K2SO4、ZnSO4形成的混合溶液中,c(K+)=0.4 mol·L-1、c(SO42-)=0.25 mol·L-1、c(Zn2+)=0.1 mol·L-1,则c(Cl-)为(  ) A.0.1 mol·L-1  B.0.2 mol·L-1  C.0.3 mol·L-1  D.0.4 mol·L-1 考点03 一定物质的量浓度溶液的配制 1.实验室需要配制500 mL 0.2 mol·L-1的CuSO4溶液,需称取CuSO4·5H2O的质量为(  ) A.16.0 g  B.25.0 g  C.32.0 g  D.50.0 g 2.某实验需用100 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,配制该溶液的几个实验关键操作示意图如下。下列说法正确的是(  ) A.图1称量Na2CO3固体 B.图2操作中Na2CO3固体在烧杯中完全溶解后立即转移到容量瓶中 C.图3操作中玻璃棒的作用是引流 D.图4操作中若仰视刻度线,则所配制的Na2CO3溶液浓度偏高 考点04 配制过程的误差分析 1.配制一定物质的量浓度的溶液时,下列操作会使所配溶液浓度偏高的是(  ) A.配制盐酸时,用量筒量取浓盐酸时俯视刻度线 B.溶液转移到容量瓶后,烧杯及玻璃棒未用蒸馏水洗涤 C.氢氧化钠溶解后未经冷却即注入容量瓶并定容至刻度线 D.定容后摇匀,发现液面降低,又补加少量水重新达到刻度线 2.某同学配制100 mL 1 mol·L-1 NaCl溶液,其他操作均正确,下列操作会使所配溶液浓度偏高的是(  ) A.用托盘天平称量NaCl时,砝码与药品位置放反(未使用游码) B.定容时仰视刻度线 C.定容摇匀后,发现液面低于刻度线,又用胶头滴管加水至刻度线 D.定容时俯视刻度线 1 / 2 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 $ 第三节 物质的量 第3课时 物质的量浓度 1.能准确说出物质的量浓度的定义、符号、单位与表达式,理解cB=nB/V中V指的是溶液的体积,能完成由质量、微粒数、气体体积求物质的量浓度的基础计算。 2.能从"溶质的物质的量守恒"出发推导并熟练运用稀释规律c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)、同溶质两溶液混合规律c1V1+c2V2=c(混)·V(混)以及电荷守恒关系,能完成质量分数与物质的量浓度的换算。 3.能说出容量瓶的结构、标志、常用规格与使用规范,能独立写出"计算—称量—溶解—转移—洗涤—定容—摇匀—装瓶"的配制流程并指明玻璃棒、胶头滴管在每一步的作用。 4.能以c=n/V为依据,分析称量、溶解、转移、定容等环节的不当操作对结果的影响,正确判断所配溶液浓度偏高还是偏低,形成"定量实验必须控制变量"的科学态度。 重点:物质的量浓度的概念辨析与基础计算;一定物质的量浓度溶液的完整配制步骤与操作要点。 难点:规避物质的量浓度概念理解中的常见陷阱;配制过程中仰视与俯视、未冷却等不当操作的误差方向判断;混合溶液中离子浓度的定量计算。 1.物质的量浓度表示单位体积溶液里所含溶质B的物质的量,符号为cB,单位是mol/L(或mol·L-1),表达式为cB=nB/V液,变形式有nB=cB·V液和V液=nB/cB。 2.表达式中的V是指溶液的体积,不是溶剂的体积。所以把1 mol NaCl溶于1 L水中,所得溶液的物质的量浓度小于1 mol/L。 3.溶液具有均一性:从一定浓度的溶液中取出任意体积的溶液,其物质的量浓度不变,但其中溶质的物质的量、质量和微粒数随体积同比例变化。 4.溶液稀释前后,溶质的物质的量保持不变,即c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀);溶液混合后体积一般不守恒,只有题目指明"忽略体积变化"时才能把两个体积直接相加。 5.在溶液中,阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数,这叫电荷守恒。写电荷守恒式时,某离子带几个单位的电荷,就在它的浓度前面乘几。 6.容量瓶上标有温度、容积和刻度线三项,它只能配制与标示容积相同的溶液,选用时遵循"大而近"原则,使用前必须检查是否漏水。 7.配制一定物质的量浓度溶液的步骤依次是:计算→称量→溶解(冷却)→转移→洗涤→定容→摇匀→装瓶贴签。转移时玻璃棒的作用是引流,定容时液面接近刻度线1~2 cm处改用胶头滴管滴加,至凹液面最低点与刻度线相切。 8.误差分析的依据是cB=nB/V液:n偏大或V偏小,所配浓度偏高;n偏小或V偏大,所配浓度偏低。定容时俯视刻度线浓度偏高,仰视刻度线浓度偏低。 (一)课堂导入 【想一想】医用酒精的标签上写着"75%",生理盐水写着"0.9%",消毒用的双氧水写着"3%"。这些表示溶液浓度的方法是什么?如果实验需要准确取用含1 mol HCl的盐酸,用这种方法方便吗? 【结论】这些浓度都是质量分数,其中医用酒精的75%实际是体积分数,ω表示溶质的质量/溶液的质量×100%。 用质量分数取用溶液很不方便:要先查密度,由质量分数算出溶质的质量,再用摩尔质量换算成物质的量,最后除以密度换成体积,要经过三四步换算。而实验上习惯量取溶液的体积,化学反应中又习惯用物质的量表示微粒数目。用一个量把这两种需要同时表示出来,就是物质的量浓度。 (二)物质的量浓度 【想一想】阅读教材,物质的量浓度的定义、符号、表达式、单位、意义分别是什么? 【结论】定义:单位体积溶液里所含溶质B的物质的量,叫作溶质B的物质的量浓度;符号cB;表达式cB=nB/V液;单位mol/L(或mol·L-1);1 mol/L NaCl溶液表示1 L NaCl溶液中含有1 mol NaCl。 【想一想】c=n/V中的V是溶液的体积还是溶剂的体积?把1 mol NaCl加入到1 L水中,所得溶液浓度是1 mol/L吗? 【结论】V是溶液的体积,不是溶剂的体积。1 mol NaCl溶于1 L水后溶液体积大于1 L,浓度小于1 mol/L。同理,取出的溶液与剩余溶液的浓度都与原溶液相同——从50 mL 1 mol/L NaOH溶液中取出20 mL,取出的和剩余的浓度都是1 mol/L,不是0.4 mol/L或0.6 mol/L。 【想一想】带有结晶水的物质、能与水反应的氧化物、氨气分别作溶质时,溶质应当怎么确定? 【结论】CuSO4·5H2O溶于水,溶质是CuSO4,结晶水并入溶剂;Na2O溶于水先发生反应Na2O+H2O===2NaOH,溶质是NaOH,1 mol Na2O生成2 mol NaOH;NH3溶于水后以NH3·H2O存在,但计算浓度时仍以NH3分子作为溶质。 【想一想】判断正误并说明理由:(1)0.5 L 1 mol/L CuSO4溶液中溶质的物质的量为0.5 mol;(2)把250 g CuSO4·5H2O溶于水配成1 L溶液,所得溶液浓度为1 mol/L。 【结论】(1)√,由n=c·V=1 mol/L×0.5 L=0.5 mol。(2)√,250 g CuSO4·5H2O为1 mol,其中CuSO4的物质的量为1 mol,结晶水并入溶剂,配成1 L溶液时c(CuSO4)=1 mol/L。 【想一想】c=n/V中的n指什么?溶质可以是离子吗?举例说明。 【结论】n指溶质的物质的量,不是质量,也不是气体体积。溶质既可以是分子,也可以是某种离子。把1 mol NaCl溶于水配成1 L溶液,所得溶液中Na+的浓度为1 mol/L,Cl-的浓度也为1 mol/L。 (三)物质的量浓度的相关计算 【想一想】由c=n/V出发,求物质的量浓度的关键是什么?稀释(或浓缩)溶液时什么量保持不变? 【结论】关键是先求出溶质的物质的量n和溶液的体积V;质量、微粒数、气体体积等其他条件,都要先换算成物质的量。稀释(或浓缩)时溶质的物质的量不变,即c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀);溶液的质量也守恒,但溶液体积一般不守恒,不能把两个体积直接相加当作稀释后的体积。 【想一想】同一溶液中不同微粒的浓度之比与哪个量之比相等? 【结论】等于微粒个数之比,也就是化学式中各种微粒的个数之比。例如1 L 0.5 mol/L Al2(SO4)3溶液中,n[Al2(SO4)3]=0.5 mol,c(Al3+)=1 mol/L,c(SO42-)=1.5 mol/L,三者浓度之比为1∶2∶3。 【想一想】两种溶质相同的溶液混合时,溶质的物质的量和质量是否守恒?体积呢?已知混合后溶液的密度时怎样求混合后的体积? 【结论】溶质的物质的量守恒,c1V1+c2V2=c(混)·V(混);溶液的质量也守恒,m1w1+m2w2=m(混)·w(混);但混合后溶液的体积一般不守恒。题目指明忽略体积变化时,可认为V(混)=V1+V2;否则要用V(混)=m(混)/ρ(混)计算体积,再做除法。 【想一想】电荷守恒式怎样写?在KCl、CaCl2、Ca(NO3)2形成的混合溶液中,c(K+)=0.2 mol·L-1、c(Ca2+)=0.5 mol·L-1、c(Cl-)=0.4 mol·L-1,求c(NO3-)。 【结论】阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数;某离子带几个单位电荷,就在其浓度前乘几。电荷守恒式为c(K+)+2c(Ca2+)=c(Cl-)+c(NO3-),代入数据得c(NO3-)=0.8 mol/L。 【想一想】怎样由质量分数ω和密度ρ换算物质的量浓度c?98%、密度1.84 g·cm-3的硫酸,其物质的量浓度是多少? 【结论】取1 L(1000 mL)溶液:溶质的质量既等于1000 mL×ρ g·mL-1×ω,又等于c×1 L×M g·mol-1,两者相等即得c=1000ρω/M。代入得c(H2SO4)=18.4 mol/L。 【想一想】气体溶于水后,溶液的体积等于水的体积吗?标准状况下V L HCl气体溶于1 L水(密度ρ g·cm-3),浓度怎么求? 【结论】气体溶于水后溶液的体积不等于水的体积。先求n(HCl)=V/22.4 mol、m(HCl)=36.5V/22.4 g,溶液质量为1000+36.5V/22.4 g,再由V(aq)=m(溶液)/ρ求出溶液体积,最后用c=n/V(aq)求浓度。解题的关键仍然是先求n、再求溶液的体积。 (四)一定物质的量浓度溶液的配制 【想一想】配制100 g质量分数为5%的NaCl溶液要经过哪几步?若改为配制一定物质的量浓度的溶液,需要准确控制的是什么? 【结论】计算(NaCl 5.0 g、水95 g)→称量→溶解→装瓶贴签。配制一定物质的量浓度的溶液,需要准确控制的是溶液的体积;量筒只能量取体积、烧杯只能溶解,精确度都不够,所以必须用容量瓶。 【想一想】观察容量瓶,说出它的结构、标志、常用规格和用途。使用容量瓶有哪些"不"?选用容量瓶遵循什么原则? 【结论】结构:细颈、梨形、平底的玻璃容器,带磨口玻璃塞,瓶塞专用配对,不能与其他瓶塞混用;标志:温度、容积和刻度线,使用温度通常为20 ℃;常用规格:50 mL、100 mL、250 mL、500 mL、1000 mL等;用途:专门用于准确配制一定物质的量浓度的溶液。 "五不":不能用来溶解固体或稀释浓溶液,不能长时间贮存溶液,不能加热,不能作反应容器,不能配制任意体积的溶液。 选用遵循"大而近"原则,配制480 mL溶液应选500 mL容量瓶。填空题中用到容量瓶必须指明规格,写成"×× mL的容量瓶"。 【想一想】容量瓶使用前必须检查是否漏水,具体怎么做? 【结论】加入适量水,塞紧瓶塞,一手托住瓶底、一手食指按住瓶塞,把容量瓶倒立过来,观察瓶塞周围是否有水渗出;若不漏水,正立后把瓶塞旋转180°,再倒立观察一次。两次都不漏水才可使用。 【想一想】配制100 mL 1.00 mol/L NaCl溶液,每一步要做什么?用到哪些仪器?关键操作有哪些? 【结论】主要仪器:托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管、100 mL容量瓶。 ①计算:m(NaCl)=c·V·M=1 mol/L×0.1 L×58.5 g·mol-1=5.85 g。托盘天平的精确度是0.1 g,所以只能称5.9 g。 ②称量:左物右码,m(物)=m(砝码)+m(游码);NaOH等腐蚀性药品要放在表面皿或烧杯中称量。 ③溶解:在烧杯中加适量蒸馏水,用玻璃棒搅拌使固体全部溶解。溶解NaOH或稀释浓硫酸会放出大量热,必须冷却至室温才能转移,否则定容后冷却收缩,浓度偏高。 ④转移:将溶液沿玻璃棒注入容量瓶,玻璃棒的作用是引流,防止溶液洒到瓶外。 ⑤洗涤:用少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,保证溶质完全转移;洗涤液不能倒掉。 ⑥定容:继续加水,当液面离刻度线1~2 cm时改用胶头滴管滴加,至溶液的凹液面最低点与刻度线相切;读数时视线要与刻度线、凹液面最低点保持水平。 ⑦摇匀:盖好瓶塞,反复上下颠倒摇匀。摇匀后液面低于刻度线属于正常现象,再加水会使浓度偏小。 ⑧装瓶贴签:把配好的溶液倒入试剂瓶,贴好标签。容量瓶不能长期贮存溶液。 【想一想】实验室需要480 mL 1.00 mol/L NaOH溶液,应称取NaOH多少克?为什么? 【结论】没有480 mL规格的容量瓶,应选500 mL容量瓶,计算时按500 mL(0.5 L)计算:n(NaOH)=0.5 mol,m=0.5 mol×40 g·mol-1=20.0 g,称量20.0 g。 (五)配制溶液的误差分析 【想一想】误差分析的依据是什么?判断某操作使所配浓度偏高还是偏低,应该按什么顺序想? 【结论】唯一依据是cB=nB/V液。规则一:V不变时,凡是使n(或m)增大的操作,c偏高;使n(或m)减小的操作,c偏低。规则二:n不变时,凡是使V增大的操作,c偏低;使V减小的操作,c偏高。 标准动作:先判断这个操作动的是n还是V,再套用两条规则,最后写结论,不能凭印象说"偏高""偏低"。 【想一想】用量筒量取液体溶质时,俯视、仰视刻度线分别使所配溶液浓度偏高还是偏低?定容时俯视、仰视又如何?两者结论相同吗? 【结论】量取浓溶液时:俯视刻度线,液面未到刻度线就认为已达到,实际量取的体积偏小,n偏小,c偏低;仰视刻度线则量取的体积偏大,c偏高。 定容时:俯视刻度线,液面未到刻度线即认为已到,V偏小,c偏高;仰视刻度线,液面超过刻度线才认为已到,V偏大,c偏低。 两组结论相反("俯视偏高、仰视偏低"只在定容读数时成立),记不住时一律回到c=n/V现场推。 【想一想】下列操作对所配溶液浓度有何影响:①转移前容量瓶内残留少量蒸馏水;②未冷却至室温就转移并定容;③未洗涤烧杯和玻璃棒(或洗涤液未注入容量瓶);④定容摇匀后发现液面低于刻度线,又加水至刻度线。 【结论】①无影响——最终定容体积仍为刻度线处的体积,n也不变;②偏高——冷却后溶液体积收缩,V偏小;③偏低——溶质没有完全转移,n偏小;④偏低——液面偏低是部分溶液残留在刻度线以上的瓶壁所致,再加水使V偏大。 【想一想】配制过程中还有哪些常见操作会造成误差?称量环节、转移环节各举两例。 【结论】称量环节:用托盘天平称NaOH时左码右物并用了游码,所称质量偏小,c偏低;NaOH放在滤纸上称量或称量时间过长而吸水潮解,实际n偏小,c偏低;用量筒量取液体溶质后洗涤量筒并把洗涤液倒入烧杯,n偏大,c偏高。 转移环节:转移时有液体洒落,n偏小,c偏低;未洗涤烧杯和玻璃棒,n偏小,c偏低;定容时加水超过刻度线后又吸出多余液体,n偏小,c偏低。 1.将4 g NaOH固体溶于水配成50 mL溶液,则NaOH溶液的物质的量浓度为(  ) A.2 mol/L  B.1 mol/L C.0.1 mol/L  D.0.05 mol/L 【答案】A 【解析】n(NaOH)=4 g÷40 g·mol-1=0.1 mol,V=50 mL=0.05 L,c=0.1 mol÷0.05 L=2 mol/L。故选A。 2.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.0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液中,n(Na+)=1 mol D.100 mL溶液中含有28.4 g Na2SO4,则溶液中c(Na+)=4.0 mol·L-1 【答案】D 【解析】A项,40 g NaOH为1 mol,溶于1 L水后溶液体积大于1 L,浓度小于1 mol/L,错误;B项,取出一部分溶液后,剩余溶液的浓度不变,仍为1 mol/L,错误;C项,没有给出溶液体积,无法求溶质的物质的量,错误;D项,n(Na2SO4)=28.4 g÷142 g·mol-1=0.2 mol,c(Na2SO4)=0.2 mol÷0.1 L=2.0 mol/L,c(Na+)=4.0 mol·L-1,正确。故选D。 3.下列说法正确的是(  ) A.1 L水中溶解1 mol Na2SO4所形成溶液的物质的量浓度为1 mol·L-1 B.标准状况下,22.4 L HCl气体溶于1 L水中形成的溶液的体积为1 L C.标准状况下,将33.6 L HCl气体溶于水形成1 L溶液,其物质的量浓度是1.5 mol·L-1 D.1 mol CaCl2溶于水形成1 L溶液,所得溶液中c(Cl-)等于1 mol·L-1 【答案】C 【解析】A项,溶于1 L水后溶液体积不是1 L,浓度小于1 mol/L,错误;B项,气体溶于水后溶液体积不等于水的体积,错误;C项,n(HCl)=33.6 L÷22.4 L·mol-1=1.5 mol,溶液体积为1 L,c=1.5 mol/L,正确;D项,1 mol CaCl2配成1 L溶液,c(Cl-)=2 mol/L,错误。故选C。 4.用100 mL 0.3 mol·L-1的氢氧化钠溶液和300 mL 0.25 mol·L-1的硫酸混合加水稀释到500 mL,混合液中H+的物质的量浓度为(  ) A.0.36 mol·L-1  B.0.24 mol·L-1 C.0.45 mol·L-1  D.0.09 mol·L-1 【答案】B 【解析】n(OH-)=0.1 L×0.3 mol/L=0.03 mol,n(H+)=0.3 L×0.25 mol/L×2=0.15 mol。二者发生中和反应,H+过量,剩余n(H+)=0.15 mol-0.03 mol=0.12 mol,稀释后溶液体积为0.5 L,c(H+)=0.12 mol÷0.5 L=0.24 mol/L。故选B。 5.实验室需要200 mL 1 mol·L-1的CuSO4溶液,下列有关溶液配制的叙述正确的是(  ) A.称取32 g无水硫酸铜,在烧杯中加入200 mL水进行溶解,然后在250 mL的容量瓶中配成200 mL溶液 B.称取62.5 g CuSO4·5H2O,在烧杯中加适量水溶解,最终在250 mL的容量瓶中配成250 mL溶液 C.称取40 g无水硫酸铜,在烧杯中加入250 mL水进行溶解,然后在250 mL容量瓶中配成250 mL溶液 D.称取50 g CuSO4·5H2O,在烧杯中加适量水溶解,最终在250 mL的容量瓶中配成250 mL溶液 【答案】B 【解析】配制200 mL溶液没有对应规格的容量瓶,应选250 mL容量瓶,按配250 mL溶液计算,所需CuSO4为0.25 mol。A项,容量瓶不能配制任意体积的溶液,在250 mL容量瓶中只能配成250 mL溶液,且先加200 mL水溶解后再定容,操作不规范,错误;B项,62.5 g CuSO4·5H2O的物质的量为62.5 g÷250 g·mol-1=0.25 mol,定容至250 mL,c=1 mol/L,正确;C项,先加入250 mL水溶解,溶解后液体体积已超过250 mL,转入容量瓶后液面超过刻度线,无法定容,错误;D项,50 g CuSO4·5H2O只有0.2 mol,配成250 mL溶液浓度小于1 mol/L,错误。故选B。 6.实验室用固体配制溶液,部分实验操作如图所示。下列叙述正确的是(  ) A.需称量固体 B.图甲和图乙的操作中玻璃棒的作用相同 C.定容时可按图乙操作 D.图丙操作导致所配溶液浓度偏小 【答案】D 【解析】图甲为溶解操作,玻璃棒的作用是搅拌,加速固体溶解;图乙为转移或定容操作,玻璃棒的作用是引流;二者作用不同,B项错误。定容时视线应与刻度线、凹液面最低点相平,不能俯视或仰视,C项错误。图丙所示操作会使溶质损失(或使所取溶液的体积偏大),最终所配溶液的浓度偏小,D项正确。故选D。 7.将2.86 g Na2CO3·10H2O溶于水配成1 L溶液,则: (1)该溶液的溶质为        ,其物质的量浓度为         mol·L-1。 (2)从所配溶液中取出10 mL溶液,取出溶液的物质的量浓度为      mol·L-1,溶液中溶质的质量为   g。 【答案】(1)Na2CO3;0.01 (2)0.01;1.06×10-2 【解析】(1)结晶水合物溶于水后,结晶水并入溶剂,溶质为Na2CO3。n(Na2CO3)=2.86 g÷286 g·mol-1=0.01 mol,配成1 L溶液,c=0.01 mol/L。(2)取出部分溶液后浓度不变,仍为0.01 mol/L;取出10 mL溶液中n(Na2CO3)=0.01 mol/L×0.01 L=1×10-4 mol,m=1×10-4 mol×106 g·mol-1=1.06×10-2 g。 一、物质的量浓度的概念 内容:单位体积溶液里所含溶质B的物质的量,叫作溶质B的物质的量浓度,符号cB,单位mol/L(mol·L-1),表达式cB=nB/V液。变形式为nB=cB·V液、V液=nB/cB,做题时按已知量选形式,不必背三个式子,由定义式变形即可。 意义:1 mol/L NaCl溶液表示1 L该溶液中含有1 mol NaCl。物质的量浓度描述的是溶液的"浓"与"稀",与溶液体积的大小无关,与所取溶液的多少也无关。 与质量分数的区别与联系:质量分数ω=m(溶质)/m(溶液)×100%,是溶质质量占溶液质量的百分比,单位是1;物质的量浓度c=n/V,单位是mol/L。二者换算关系为c=1000ρω/M(ρ的单位为g·cm-3,M的单位为g·mol-1)。 概念中的三个要点: 一是"单位体积溶液"——V指溶液的体积,不是溶剂的体积。把1 mol NaCl加入1 L水中,溶液体积大于1 L,浓度小于1 mol/L,此类判断是最常见的错误来源。 二是"溶质B"——溶质可以是固体、液体,也可以是气体;可以是分子,也可以是离子。带结晶水的物质如CuSO4·5H2O溶于水,溶质是CuSO4,结晶水并入溶剂;Na2O、Na2O2溶于水先与水反应,溶质是NaOH;NH3溶于水后以NH3·H2O存在,但计算浓度时以NH3作溶质。 三是"溶液的均一性"——从一定浓度的溶液中取出任意体积的溶液,浓度都不变,仍是原浓度。从50 mL 1 mol/L NaOH溶液中取出20 mL,取出的溶液一定是1 mol/L,不是0.4 mol/L;剩余溶液的浓度也仍是1 mol/L。 二、物质的量浓度与各物理量的换算 以物质的量n为中心,共有五个物理量与之相连: 质量m与n:m=n·M,n=m/M,桥梁是摩尔质量M。 微粒数N与n:N=n·NA,n=N/NA,桥梁是阿伏加德罗常数NA。 标准状况下气体体积V与n:V=n·Vm,n=V/Vm(Vm=22.4 L·mol-1),桥梁是气体摩尔体积。 溶液体积V(aq)与n:n=cB·V(aq),cB=n/V(aq),桥梁是物质的量浓度。 溶液质量与体积:m(溶液)=ρ·V(aq),V(aq)=m(溶液)/ρ。 应用:求物质的量浓度的关键只有一句话——先求出溶质的物质的量n,再求出溶液的体积V,最后相除。题目给出的质量、微粒数、气体体积都要先换算成n;给出的溶液质量要用密度换算成体积;只有水的体积时,不能直接当作溶液的体积。 同一溶液中不同微粒的浓度之比等于微粒个数之比,也就是化学式中各微粒的个数比。1 L 0.5 mol/L Al2(SO4)3溶液中,c(Al3+)=1 mol/L、c(SO42-)=1.5 mol/L,三者浓度之比为1∶2∶3。这一结论是从化学式出发的"份数"关系,不必逐题设未知数。 三、溶液的稀释与混合 稀释(或浓缩)规律:稀释前后溶质的物质的量不变,即c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)。溶液的质量也守恒,m(稀)=m(浓)+m(水)。但溶液的体积一般不守恒,所以稀释后的体积不能用原体积加水的体积来算,题目通常直接给出最终体积或要求"加水稀释至×× mL"。 典型实例:30 mL 0.5 mol/L NaCl溶液加水稀释到500 mL,n=0.03 L×0.5 mol/L=0.015 mol,c=0.015 mol÷0.5 L=0.03 mol/L。 混合规律:同一种溶质、不同浓度的两溶液混合,溶质的物质的量守恒,c1V1+c2V2=c(混)·V(混);溶液的质量守恒,m1w1+m2w2=m(混)·w(混);混合后溶液的体积一般不守恒。题目指出"忽略体积变化"时,可以认为V(混)=V1+V2;给出混合后密度时,要用V(混)=m(混)/ρ(混)求体积。 应用:求混合后某离子的浓度,先把每一种溶液中该离子的物质的量分别求出再相加,用混合后溶液的总体积作分母。例如100 mL 2 mol/L MgCl2与100 mL 1 mol/L NaCl混合(忽略体积变化),n(Cl-)=0.1 L×2 mol/L×2+0.1 L×1 mol/L=0.5 mol,V=0.2 L,c(Cl-)=2.5 mol/L。 易错点:不同溶质的溶液混合后若发生反应,要先算反应消耗掉的离子,剩下的才是溶液中实际存在的量;混合后体积不能直接相加,除非题目明确说明。 四、电荷守恒与质量分数换算 电荷守恒:任何溶液中,阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数,即溶液呈电中性。写法是"浓度×所带电荷数"加和相等,某离子带几个单位的电荷,就在其浓度前乘几。例如在KCl、CaCl2、Ca(NO3)2的混合溶液中,c(K+)+2c(Ca2+)=c(Cl-)+c(NO3-)。 应用:这种题只需一个等式,不必知道各溶质的物质的量。已知c(K+)=0.2 mol/L、c(Ca2+)=0.5 mol/L、c(Cl-)=0.4 mol/L,代入得0.2+1.0=0.4+c(NO3-),c(NO3-)=0.8 mol/L。 质量分数与物质的量浓度的换算:取1 L(1000 mL)溶液,溶质的质量既等于1000 mL×ρ g·mL-1×ω,又等于c×1 L×M g·mol-1,两式相等即得c=1000ρω/M。98%、密度1.84 g·cm-3的浓硫酸,c=1000×1.84×98%÷98=18.4 mol/L;用它配制稀硫酸时,由稀释规律V(浓)=c(稀)V(稀)/c(浓)求所需浓硫酸体积。 气体溶于水的计算:标准状况下V L HCl气体溶于1 L水,所得溶液密度为ρ g·cm-3。先求n=V/22.4 mol、m(HCl)=36.5V/22.4 g,溶液质量为1000+36.5V/22.4 g,溶液体积为(1000+36.5V/22.4)÷(1000ρ) L,最后相除得浓度。全题的关键是"溶液体积≠溶剂体积"。 易错点:c=1000ρω/M中ρ的单位必须是g·cm-3(或g·mL-1),ω用小数或百分数都行但不要写成"98";稀释浓硫酸时必须把浓硫酸沿器壁慢慢注入水中并不断搅拌,绝不能把水注入浓硫酸中。 五、一定物质的量浓度溶液的配制 容量瓶的认识:细颈、梨形、平底的玻璃容器,带磨口玻璃塞,瓶塞专用配对。瓶上标有温度、容积和刻度线三项,只有在标示温度(通常20 ℃)下定容,溶液体积才准确。常用规格有50 mL、100 mL、250 mL、500 mL、1000 mL等,专门用于准确配制一定物质的量浓度的溶液。 容量瓶的"五不":不能用来溶解固体或稀释浓溶液;不能长时间贮存溶液;不能加热;不能用作反应容器;不能配制任意体积的溶液。选用时遵循"大而近"原则,配制480 mL溶液应选500 mL容量瓶,并按500 mL计算所需溶质的量。填空题中用到容量瓶必须指明规格,写成"×× mL的容量瓶"。 检漏:加入适量水,塞紧瓶塞,一手托瓶底、一手食指按住瓶塞,倒立观察瓶塞周围是否漏水;正立后把瓶塞旋转180°再倒立观察一次,两次都不漏水才能使用。 以配制100 mL 1.00 mol/L NaCl溶液为例,流程为计算→称量→溶解(冷却)→转移→洗涤→定容→摇匀→装瓶贴签: 计算:m=c·V·M=1 mol/L×0.1 L×58.5 g·mol-1=5.85 g。托盘天平精确度0.1 g,只能称5.9 g;分析天平精确度可达0.0001 g。 称量:左物右码,m(物)=m(砝码)+m(游码);药品放在称量纸上,NaOH等腐蚀性药品放在表面皿或烧杯里。 溶解:在烧杯中加适量蒸馏水,玻璃棒搅拌。溶解NaOH或稀释浓硫酸放出大量热,必须冷却至室温再转移。 转移:沿玻璃棒注入容量瓶,玻璃棒起引流作用,防止溶液洒出。 洗涤:少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并轻摇,保证溶质完全转移。 定容:加水至液面离刻度线1~2 cm时改用胶头滴管,至凹液面最低点与刻度线相切;视线与刻度线、凹液面最低点保持水平。 摇匀:盖好瓶塞,反复上下颠倒。摇匀后液面低于刻度线属正常现象,不能再加水。 装瓶贴签:倒入试剂瓶,贴好标签。容量瓶不能长期贮存溶液。 仪器:托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管、100 mL容量瓶。若由浓溶液配制稀溶液,把托盘天平换成量筒,其余仪器不变。 六、配制过程中的误差分析 依据只有一个式子:cB=nB/V液。凡使n增大或V减小的操作,浓度偏高;凡使n减小或V增大的操作,浓度偏低。判断的标准动作是先看操作动的是n还是V,再套规则,不能凭印象。 称量过程:用天平称固体时左码右物且用游码,实际质量偏小,n偏小,c偏低;砝码生锈或沾了污物,实际质量偏大,c偏高;NaOH放在滤纸上称量或称量时间过长而吸水潮解,n偏小,c偏低;用量筒量取液体溶质时俯视刻度,量取的体积偏小,c偏低,仰视刻度则量取体积偏大,c偏高;量取后洗涤量筒并把洗涤液倒入烧杯,n偏大,c偏高(量筒不应洗涤)。 配制过程:转移前容量瓶内残留少量蒸馏水,n、V都不变,无影响;未冷却至室温就转移并定容,冷却后V偏小,c偏高;未洗涤烧杯和玻璃棒或洗涤液未注入容量瓶,n偏小,c偏低;转移或溶解时有液体洒落,n偏小,c偏低;只洗涤一次,n偏小,c偏低。 定容过程:定容时俯视刻度线,V偏小,c偏高;仰视刻度线,V偏大,c偏低;加水超过刻度线后用滴头吸出多余液体,吸出的水中含溶质,n偏小,c偏低;定容摇匀后液面低于刻度线又加水,V偏大,c偏低。 易错提醒:"俯视偏高、仰视偏低"只在定容读数时成立,而且必须紧扣c=n/V得出。在用量筒量取液体溶质时,结论正好相反——俯视量取所得溶质的物质的量偏小,浓度偏低。两条结论不能混淆,记不住时一律回到c=n/V现场推。 七、本节易错点提醒 1.V是溶液的体积,不是溶剂的体积。凡是"溶于1 L水""加水100 mL"的表述,都不能直接当作溶液体积。 2.溶液具有均一性。取出或倒出一部分后,浓度不变,只有物质的量、质量、微粒数按体积比例变化。 3.溶质的确定要看"溶于水后实际存在的物质":结晶水合物溶质是不含结晶水的盐;Na2O、Na2O2的溶质是NaOH;NH3的溶质按NH3计。 4.单位不能混:物质的量浓度的单位是mol/L,气体摩尔体积的单位是L/mol,两者形似而意义完全不同。 5.容量瓶只能配制其标示容积的溶液,配制480 mL、450 mL、240 mL一类体积时,必须"大而近"选500 mL、500 mL、250 mL,并按所选规格计算溶质。 6.托盘天平精确到0.1 g,不能称5.85 g;量筒选择也要"大而近",量取13.6 mL浓硫酸选25 mL量筒。 7.定容时加水超过刻度线,不能吸出多余的水补救,只能重新配制;摇匀后液面低于刻度线是正常现象,不能再加水。 8.误差方向判断要落到"n变了"还是"V变了",两类操作(量取与定容)的俯视仰视结论相反,切勿套错。 考点01 物质的量浓度的概念辨析 1.下列关于物质的量浓度的说法正确的是(  ) A.1 L水中溶解1 mol NaCl,所得溶液的物质的量浓度为1 mol·L-1 B.从1 L 2 mol·L-1的NaCl溶液中取出100 mL,取出溶液的浓度为0.2 mol·L-1 C.将1 mol Na2O溶于水配成1 L溶液,所得NaOH溶液的物质的量浓度为2 mol·L-1 D.将22.4 L HCl气体溶于水配成1 L溶液,所得溶液的物质的量浓度为1 mol·L-1 【答案】C 【解析】A项,1 mol NaCl溶于1 L水后,溶液体积大于1 L,浓度小于1 mol/L,错误;B项,溶液具有均一性,取出任意体积后浓度不变,仍为2 mol/L,错误;C项,Na2O+H2O===2NaOH,1 mol Na2O生成2 mol NaOH,配成1 L溶液时c(NaOH)=2 mol/L,正确;D项,未指明是否处于标准状况,22.4 L HCl不一定为1 mol,错误。故选C。 2.下列溶液中c(Cl-)最大的是(  ) A.100 mL 1 mol·L-1 NaCl溶液 B.200 mL 0.5 mol·L-1 MgCl2溶液 C.50 mL 0.8 mol·L-1 AlCl3溶液 D.100 mL 2 mol·L-1 KClO3溶液 【答案】C 【解析】A项c(Cl-)=1 mol/L;B项c(Cl-)=0.5 mol/L×2=1 mol/L;C项c(Cl-)=0.8 mol/L×3=2.4 mol/L;D项KClO3电离出K+和ClO3-,溶液中不含Cl-,c(Cl-)=0。故选C。 3.将200 mL 0.3 mol·L-1 BaCl2溶液与100 mL 0.3 mol·L-1 NaCl溶液混合(忽略体积变化),混合溶液中c(Cl-)为(  ) A.0.3 mol·L-1  B.0.45 mol·L-1  C.0.5 mol·L-1  D.0.6 mol·L-1 【答案】C 【解析】n(Cl-)=0.2 L×0.3 mol/L×2+0.1 L×0.3 mol/L=0.12 mol+0.03 mol=0.15 mol,混合后溶液体积为0.3 L,c(Cl-)=0.15 mol÷0.3 L=0.5 mol/L。故选C。 考点02 物质的量浓度的相关计算 1.将30 mL 0.5 mol·L-1 NaCl溶液加水稀释到500 mL,稀释后溶液中NaCl的物质的量浓度为(  ) A.0.03 mol·L-1  B.0.05 mol·L-1  C.0.15 mol·L-1  D.0.3 mol·L-1 【答案】A 【解析】稀释前后溶质的物质的量不变,n(NaCl)=0.03 L×0.5 mol/L=0.015 mol,稀释后c=0.015 mol÷0.5 L=0.03 mol/L。故选A。 2.某浓硫酸的质量分数为98%,密度为1.84 g·cm-3,则该浓硫酸的物质的量浓度为(  ) A.9.2 mol·L-1  B.18.4 mol·L-1  C.36.8 mol·L-1  D.98 mol·L-1 【答案】B 【解析】由c=1000ρω/M得,c(H2SO4)=1000 mL·L-1×1.84 g·cm-3×98%÷98 g·mol-1=18.4 mol/L。故选B。 3.在KCl、K2SO4、ZnSO4形成的混合溶液中,c(K+)=0.4 mol·L-1、c(SO42-)=0.25 mol·L-1、c(Zn2+)=0.1 mol·L-1,则c(Cl-)为(  ) A.0.1 mol·L-1  B.0.2 mol·L-1  C.0.3 mol·L-1  D.0.4 mol·L-1 【答案】A 【解析】溶液呈电中性,由电荷守恒得c(K+)+2c(Zn2+)=c(Cl-)+2c(SO42-),代入数据:0.4 mol/L+2×0.1 mol/L=c(Cl-)+2×0.25 mol/L,解得c(Cl-)=0.1 mol/L。故选A。 考点03 一定物质的量浓度溶液的配制 1.实验室需要配制500 mL 0.2 mol·L-1的CuSO4溶液,需称取CuSO4·5H2O的质量为(  ) A.16.0 g  B.25.0 g  C.32.0 g  D.50.0 g 【答案】B 【解析】n(CuSO4)=0.5 L×0.2 mol/L=0.1 mol,结晶水合物溶于水后溶质为CuSO4,故n(CuSO4·5H2O)=0.1 mol,m=0.1 mol×250 g·mol-1=25.0 g。故选B。 2.某实验需用100 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,配制该溶液的几个实验关键操作示意图如下。下列说法正确的是(  ) A.图1称量Na2CO3固体 B.图2操作中Na2CO3固体在烧杯中完全溶解后立即转移到容量瓶中 C.图3操作中玻璃棒的作用是引流 D.图4操作中若仰视刻度线,则所配制的Na2CO3溶液浓度偏高 【答案】C 【解析】A项,托盘天平称量应遵循"左物右码",图1中若砝码与药品位置放反,会导致所称质量偏小,不能正确称取所需固体,错误;B项,Na2CO3固体溶解后需冷却至室温再转移,立即转移会导致溶液体积偏小、浓度偏高,错误;C项,图3为把溶液转移至容量瓶,玻璃棒的作用是引流,防止溶液洒出,正确;D项,定容时仰视刻度线,溶液体积偏大,所配溶液浓度偏低,错误。故选C。 考点04 配制过程的误差分析 1.配制一定物质的量浓度的溶液时,下列操作会使所配溶液浓度偏高的是(  ) A.配制盐酸时,用量筒量取浓盐酸时俯视刻度线 B.溶液转移到容量瓶后,烧杯及玻璃棒未用蒸馏水洗涤 C.氢氧化钠溶解后未经冷却即注入容量瓶并定容至刻度线 D.定容后摇匀,发现液面降低,又补加少量水重新达到刻度线 【答案】C 【解析】A项,用量筒量取浓盐酸时俯视刻度线,实际量取的浓盐酸体积偏小,溶质的物质的量偏小,浓度偏低,不符合题意;B项,未洗涤烧杯和玻璃棒,部分溶质残留,n偏小,浓度偏低,不符合题意;C项,未冷却即转移定容,冷却后溶液体积收缩,V偏小,浓度偏高,符合题意;D项,摇匀后液面降低是正常现象,补加水使V偏大,浓度偏低,不符合题意。故选C。 2.某同学配制100 mL 1 mol·L-1 NaCl溶液,其他操作均正确,下列操作会使所配溶液浓度偏高的是(  ) A.用托盘天平称量NaCl时,砝码与药品位置放反(未使用游码) B.定容时仰视刻度线 C.定容摇匀后,发现液面低于刻度线,又用胶头滴管加水至刻度线 D.定容时俯视刻度线 【答案】D 【解析】A项,未使用游码时,砝码与药品位置放反对称取的质量没有影响,浓度不变,不符合题意;B项,定容时仰视刻度线,液面超过刻度线才认为已到,V偏大,浓度偏低,不符合题意;C项,摇匀后液面低于刻度线是部分溶液残留在刻度线以上瓶壁所致,再加水使V偏大,浓度偏低,不符合题意;D项,定容时俯视刻度线,液面未到刻度线即认为已到,V偏小,浓度偏高,符合题意。故选D。 1 / 2 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 $

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