高中-化学：1物质的量在化学实验中的应用

高中-化学：1物质的量在化学实验中的应用

1.了解物质的量浓度的含义。 2.掌握配制一定物质的量浓度溶 液的方法。 3.掌握有关物质的量浓度的计算。 一、物质的量浓度 1．定义： 里所含溶质B 的 ，它是一个物理量。 2．符号及单位：符号为 ，常用的单位 为 。 3．公式： 。 4．意义：若某溶质的物质的量浓度为1 mol/L，则表示1 L 中含有 溶质。 基础知识梳理 单位体积溶液 物质的量 mol/L(或mol·L－1) cB 1 mol溶液 二、一定物质的量浓度溶液的配制 　 以配制100 mL 1.00 mol·L－1 NaCl溶液为例。 1．主要仪器 、 、 、 、 、 等。 2．配制步骤 (1)计算：根据nB＝cB·V可知n(NaCl)＝ ， 则m(NaCl)＝ 。 (2)称量：用 准确称取NaCl固 体 。 100 mL容量瓶 托盘天平 烧杯 玻璃棒 量筒 胶头滴管 0.1 mol 5.85 g 托盘天平 5.9 g 【注意】　用托盘天平称量时，托盘天 平的精确度为0.1 g，所以不能称出5.85 g固体。 (3)溶解：将称好的NaCl固体放入烧杯中，用适 量蒸馏水溶解，用 搅拌，并冷却至室温。 (4)移液：将烧杯中的溶液用玻璃棒引流转移到 中。 (5)洗涤：用蒸馏水洗涤烧杯内壁 次，并 将洗涤液都注入容量瓶中，轻轻摇动 ，使溶 液混合均匀。 (6)定容：将蒸馏水注入容量瓶，当液面离容量 瓶颈部 下 时，改用 滴加蒸馏 水至液面与刻度线 。 玻璃棒 容量瓶 2～3 容量瓶 刻度线 1～2 cm 胶头滴管 相切 (7)摇匀：盖好瓶塞，反复上下颠倒、摇匀。 实验流程如图所示： 【注意】　若配制过程中有溶液洒落或 定容时加水过多，只能重新配制。 如果不将洗涤液注入容量瓶，对NaCl的物 质的量浓度有何影响？ 【思考·提示】　洗涤液中含有少量溶质， 如果不转移到容量瓶中，则浓度偏低。 思考 三、浓溶液的稀释 1．在用浓溶液配制稀溶液时，常用的计算公式 是： 。 2．在稀释浓溶液时，发生变化的是 ， 不变的是溶液中 。 c(浓溶液)×V(浓溶液)＝c(稀溶液)×V(稀溶液) 溶质的物质的量溶液的体积 1．容量瓶的标注内容 (1)容量瓶上标有温度、容积、刻度线。 (2)表示在所指温度下，液面与刻度线相 切时，溶液体积恰好与瓶上标注的体积相等， 所以只有在指定温度下，容量瓶的容积才是标 准的。 (3)常用规格有100 mL、250 mL、500 mL 及1000 mL。 容量瓶使用的注意事项 2．容量瓶使用注意事项 (1)容量瓶瓶口配有磨口玻璃塞或塑料塞。 使用前，除洗涤外，还应检查容量瓶是否完 好，检验容量瓶是否漏液。检漏方法：往瓶 内加入一定量水，塞好瓶塞。用食指摁住瓶 塞，另一只手托住瓶底，把瓶倒立过来，观 察瓶塞周围是否有水漏出。如果不漏水，将 瓶正立并将瓶塞旋转180°后塞紧，仍把瓶倒 立过来，再检查是否漏水。 (2)只用于配制溶液，不能直接在容量瓶中 溶解或稀释，容量瓶也不能作为反应容器，且不 能长期贮存溶液。 (3)向容量瓶中注入液体时，应沿细玻璃棒 注入，且玻璃棒下端应靠在容量瓶刻度线以下的 内壁上，以防注入操作时液体流出，造成溶质损 失。 (4)溶液注入容量瓶前需恢复到常温，因为 溶质在烧杯内稀释或溶解时会吸热或放热，而容 量瓶必须在常温下使用。 (5)用容量瓶不能配制任意体积的一定物 质的量浓度的溶液，这是因为容量瓶的规格 是固定的，配制溶液时要根据所需溶液的体 积选择合适的容量瓶。 (6)读数时，要使视线与瓶内凹液面的最 低处相切。 (7)洗涤容量瓶后留在瓶内的少量水不必 烘干除去，因为最后定容时也要加水。 在容量瓶的使用方法中，下列操作不正确的是 ________(填写标号)。 A．使用容量瓶前检查它是否漏水 B．容量瓶用蒸馏水洗净后，再用待配溶液润 洗 C．配制溶液时，如果试样是固体，把称好的 试样用纸条小心倒入容量瓶中，缓慢加入蒸馏水到 接近标线1 cm～2 cm处，用滴管滴加蒸馏水到标线 D．配制溶液时，如果试样是液体，用量筒量 取试样后直接倒入容量瓶中，缓慢加入蒸馏水到接 近标线1 cm～2 cm处，用滴管滴加蒸馏水到标线 E．盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，用另 一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇 动多次 【解析】　用待配溶液润洗容量瓶，会使内壁附着溶质，导致所配溶 液浓度偏大，故B不正确；若在容量瓶中进行溶解或稀释，由于热效应使溶液 的体积和容量瓶容积发生改变，所配溶液浓度会产生误差，故C、D不正确。 【答案】　BCD 1．容量瓶是用来配制一定物质的量浓度 溶液的定量仪器，其上标有：①温度、②浓度、 ③容积、④压强、⑤刻度线、⑥酸式或碱式这 六项中的(　　) A．②④⑥　　　B．③⑤⑥ C．①②④ D．①③⑤ 答案：D 1．误差分析(以配制一定浓度的NaOH溶液 为例) 配制溶液时的误差分析 可能引起误差的一些操作 过程分析 对c的 影响m V 称量 误差 称量时间过长 减小 － 偏低 用滤纸称NaOH 减小 － 偏低 配制 过程 误差 分析 移液前容量瓶内有少量水 不变 不变 不变 向容量瓶转移液体时少量流 出 减小 － 偏低 未洗涤烧杯和玻璃棒 减小 － 偏低 未冷却至室温就注入定容 － 减小 偏高 定容时，水加多后用滴管吸 出 减小 － 偏低 定容摇匀时液面下降再加水 － 增大 偏低 定容时俯视读刻度 － 减小 偏高 定容时仰视读刻度 － 增大 偏低 2.仰视或俯视刻度线图解 (1)仰视刻度线(图1)。由于操作时是以刻 度线为基准加水，从下向上看，最先看见的 是刻度线，刻度线低于液面的实际刻度，故 加水量偏多，导致溶液体积偏大，结果偏低。 (2)俯视刻度线(图2)。恰好相反，刻度线 高于液面的实际读数，使得加水量偏小，结 果偏高。 特别提醒 如图为配制250 mL 0.2 mol·L－1Na2CO3溶 液的示意图。 回答下列问题： (1)①中称得Na2CO3________g。 (2)玻璃棒在②、③两步中的作用分别是________、 ________。 (3)若出现如下情况，对所配溶液浓度有何影响？ (填“偏高”、“偏低”或“无影响”) A．某同学在第⑧步观察液面时仰视________； B．没有进行操作步骤④和⑤________； C．在第⑤步不慎有少量液体流到容量瓶外 ________； D．在步骤①中，药品放在右盘，砝码放在左盘 (使用游码)________。 【思路点拨】　本题进行误差分析要注 意以下两点： (2)分析错误操作对n或V有什么影响。 【解析】　(1)n(Na2CO3)＝ c(Na2CO3)×V(Na2CO3)＝0.2 mol·L－1×0.25 L ＝0.05 mol，m(Na2CO3)＝ n(Na2CO3)×M(Na2CO3)＝0.05 mol×106 g·mol－1＝5.3 g。 (2)玻璃棒是中学化学实验中常用的仪器， 在第②步中，用玻璃棒搅拌，可加速Na2CO3 固体的溶解；在第③步中，用玻璃棒引流，可 防止Na2CO3溶液流到容量瓶外。 (3)所有的定量实验都存在一个“误差”的问题，在本实验的误差分析中， 一定要紧扣物质的量浓度的定义式，即c＝n/V。如果在第⑧步观察液面时仰视， V偏大，结果偏低；如果没有进行操作步骤④和⑤，n偏小，结果偏低；如果在 第⑤步不慎有少量液体流到容量瓶外，n偏小，结果偏低；称量时，右物左码， 使药品减少，结果偏低。 【答案】　(1)5.3　(2)搅拌　引流 (3)A.偏低　B．偏低　C．偏低　D．偏 低 (1)第③步操作前，容量瓶中存有少量蒸馏水， 对所配溶液浓度有何影响？ (2)第⑧步中，若加水超过刻度线应如何处理？ 【提示】　(1)无影响。 (2)倒掉溶液重新配制。 1．已知一定体积的溶液中溶质的量，求溶 质的物质的量浓度 (1)若已知溶质质量 有关物质的量浓度的简单计算 (2)若已知溶质中某粒子的个数 2．求算一定体积的气体(标准状况)溶于水后 形成溶液中溶质的物质的量浓度 (1)若已知溶液的体积 (2)若已知溶液的密度 如果气体的摩尔质量为M g·mol－1，V L(标 准状况)该气体溶于1 L水中所得溶液的密度为ρ g·cm－3。 ②再计算溶液的体积 ③最后计算物质的量浓度 3．已知溶液中某种粒子的物质的量浓度， 求其他粒子的物质的量浓度 解答此类题目时要依据两个规律： (1)定组成规律 电解质溶液中，阴离子与阳离子浓度之比等 于化学组成中离子个数之比，据此可求已知一种 离子浓度的溶液中的另一种离子浓度。 如Na2SO4溶液中c(Na＋)＝2c(SO42－)＝ 2c(Na2SO4) (2)电荷守恒定律 因为任何溶液都显电中性，故溶液中阳离子 所带的正电荷总数应等于溶液中阴离子所带的负 电荷总数，这个规律就称为电荷守恒定律。 如在K2SO4、MgSO4的混合溶液中 K2SO4===2K＋＋SO42－ MgSO4===Mg2＋＋SO42－ c(K＋)＋2×c(Mg2＋)＝2×c(SO42－) 1．运用电荷守恒定律时，要特别注意离子 所带电荷数参与计算，即离子浓度要乘以每个离 子所带电荷的数值。 2．混合溶液更适于运用电荷守恒解决问题。 特别提醒 将10.6 g Na2CO3溶于水配成1 L溶液。 (1)该溶液中Na2CO3的物质的量浓度为 __________，溶液中Na＋的物质的量浓度为 ________。 (2)向该溶液中加入一定量NaCl固体，使溶 液中Na＋的物质的量浓度为0.4 mol/L(假设溶液 体积不变)需加入NaCl的质量为________，Cl－ 的物质的量浓度为________。 c(Na＋)＝2c(Na2CO3)＝0.2 mol/L (2)根据电荷守恒 c(Na＋)＝c(Cl－)＋2c(CO32－) c(Cl－)＝c(Na＋)－2c(CO32－) ＝0.4 mol/L－2×0.1 mol/L＝0.2 mol/L n(NaCl)＝n(Cl－)＝0.2 mol/L×1 L＝0.2 mol m(NaCl)＝0.2 mol×58.5 g/mol＝11.7 g 【答案】　(1)0.1 mol·L－1　0.2 mol·L－1 (2)11.7 g　0.2 mol·L－1 若要使(2)溶液中H＋的物质的量浓度为0.1 mol/L，需通入标准状况下的HCl的体积为多少？ (假设溶液体积不变) 【提示】　根据离子守恒H＋为0.1 mol/L时溶 液中溶质为HCl和NaCl，c(Cl－)＝c(H＋)＋c(Na＋)＝ 0.1 mol/L＋0.4 mol/L＝0.5 mol/L，原有NaCl 0.2 mol，故通入HCl的物质的量为0.3 mol，V(HCl)＝ 0.3 mol×22.4 L/mol＝6.72 L。 3．(2009年启东高一检测)将117 g NaCl溶于水配制成 1 L溶液。 (1)该溶液中NaCl的物质的量浓度为________，溶液 中Cl－的物质的量浓度为________。 (2)配制1 mol·L－1的NaCl溶液500 mL，需该溶液的体 积为________。 (3)向该溶液中再通入一定量的HCl气体后，溶液中Cl－的物质的量浓度为3 mol·L－1(假设溶液体积不变)，则溶 液中H＋的物质的量浓度为________，通入HCl气体的体积 (标准状况下)为________。 c(Cl－)＝c(NaCl)＝2 mol·L－1。 (2)配制500 mL 1 mol·L－1的NaCl溶液所需NaCl的物质的量为1 mol·L－1×0.5 L＝0.5 mol， 设需要该溶液的体积为V，则有 0．5 mol＝2 mol·L－1×V，V＝0.25 L。 (3)根据溶液中电荷守恒定律 c(H＋)＋c(Na＋)＝c(Cl－) c(H＋)＝c(Cl－)－c(Na＋)＝c(Cl－)－c(NaCl) ＝3 mol·L－1－2 mol·L－1＝1 mol·L－1 溶液中n(H＋)＝1 mol·L－1×1 L＝1 mol n(HCl)＝n(H＋)＝1 mol V(HCl)＝22.4 L·mol－1×1 mol＝22.4 L 答案：(1)2 mol·L－1　2 mol·L－1 (2)0.25 L (3)1 mol·L－1　22.4 L 1．溶质的质量分数与溶质的物质的量浓度 的区别与联系 物质的量浓度与溶质质量分数、 溶解度之间的关系 2.溶解度和溶质质量分数的关系 一定温度下某溶质在水中的溶解度为S，设 溶液中溶剂为100 g时，溶质的质量为S g。 3．饱和溶液中溶质的物质的量浓度与该溶 质的溶解度的关系 设溶解度为S g，饱和溶液的总质量为(100 g ＋S g)，密度为ρ g·cm－3。 2．气体溶于一定体积水中求cB时，关 键要先求溶液的体积(不等于溶剂的体积，也 不等于溶剂加溶质的体积，而应根据密度和 溶液的质量求算)。 3．应用有关固体溶解度的换算公式时， 要先看清楚所给溶液是否为饱和溶液。若溶 液不是饱和溶液，则不能使用有关溶解度的 公式。　 特别提醒 20 ℃时，饱和KCl溶液的密度为1.174 g·cm －3，物质的量浓度为4.0 mol·L－1，则下列说法 中不正确的是(　　) A．25 ℃时，饱和KCl溶液的浓度大于4.0 mol·L－1 C．20 ℃时，密度小于1.174 g·cm－3的KCl 溶液是不饱和溶液 D．将此溶液蒸发部分水，再恢复到20 ℃ 时，溶液密度一定大于1.174 g·cm－3 【答案】　D 4．将溶质的质量分数为14%的KOH溶液 加热蒸发掉100 g 水后，得到溶质的质量分数 为28%的溶液80 mL，此时溶液的物质的量浓 度为(　　) A．5 mol·L－1 B．6.25 mol·L－1 C．7 mol·L－1 D．6.75 mol·L－1