【最新版】初中升高高中化学衔接课程讲义专题05 物质的量在化学实验中的应用

专题05 物质的量在化学实验中的应用

【知识回放】

一、已知溶质和溶剂的质量求溶质质量分数

（1）溶液的质量=溶质的质量+溶剂的质量；

（2）溶质质量分数=溶质的质量/溶液的质量×100%。

二、配制一定质量和溶质质量分数的溶液，所需溶质和溶剂的质量的计算

（1）溶质的质量=溶液的质量×溶质质量分数；

（2）溶剂的质量=溶液的质量－溶质的质量。

三、有关溶液稀释的计算

m（浓）×a%=m（稀）×b%，

其中m（浓）、a%分别表示浓溶液的质量及其溶质质量分数；m（稀）、b%分别表示稀溶液对应的量。　四、溶解度与溶质质量分数的相互换算

　  饱和溶液中，溶质质量分数=溶解度/（100g+溶解度）×100%。

五、配制溶质质量分数一定的溶液时，一般分为以下三个步骤：

（1）计算；（2）称量；（3）溶解。

【新知精讲】

[来源:学.科.网]

一、物质的量浓度

二、一定物质的量浓度溶液的配制

1.主要仪器

(1)天平:应使用分析天平或电子天平,也可以用托盘天平。

(2)容量瓶: 

(3)其他仪器:量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管等。

2.配制过程

以配制100 mL 1.00 mol·L-1NaCl溶液为例。

如图所示:[来源:学.科.网]

【科学探究】

探究一 物质的量浓度及有关计算

问题导引

1.若已知一定体积的溶液中溶质的质量,如何求溶质的物质的量浓度?

提示c=

2.同一溶质的不同浓度的两溶液混合,混合溶液中溶质的物质的量(或质量)与混合前两溶液中溶质的物质的量(或质量)有何关系?

提示 同一溶质的不同浓度的两溶液相混合,混合后,溶质的总物质的量(或总质量)等于混合前两溶液中溶质的物质的量(或质量)之和,即溶液混合存在的关系如下:

c1·V1+c2·V2=c(混)·V(混)

m1·w1+m2·w2=m(混)·w(混)

探究二 一定物质的量浓度溶液的配制

问题导引

如图是实验室配制一定物质的量浓度溶液的操作过程:

1.在上图操作中,向容量瓶中转移溶液时玻璃棒的作用是什么?玻璃棒的下端为什么应靠在容量瓶刻度线以下的内壁上?

提示 向容量瓶中转移溶液时玻璃棒的作用是引流,以防止溶液外洒而造成损失。如果玻璃棒下端靠在容量瓶刻度线以上的内壁上,刻度线以上的内壁上附着的液体不能及时流下,定容后造成溶液体积偏大,所以玻璃棒的下端应靠在容量瓶刻度线以下的内壁上。

2.(1)定容加蒸馏水时不慎超过了刻度线,是否可用胶头滴管将超过了刻度线的液体吸出?

(2)向容量瓶转移溶液时不慎有液滴洒在容量瓶外面,应如何处理?能否补加溶质?

提示 均不可以。(1)因超过了刻度线的液体不是多加入的蒸馏水,而是含有溶质的溶液,用胶头滴管将其吸出,溶质会减少,也无其他方法进行弥补处理,实验失败,只能重新配制;(2)因为洒落在容量瓶外的溶质的量无法确定,所以无法进行补加溶质,只能重新配制。

【重点突破】

 1.物质的量浓度概念的理解

(1)一个基本公式:

进行物质的量浓度的有关计算时,各种情况下最终落脚点是物质的量浓度的定义式cB=,要充分利用有关物质的量的各种计算公式,发挥物质的量的桥梁作用。

(2)两点注意事项:

①以上公式中体积指的是溶液的体积,而不是指溶剂的体积。

②计算时要进行单位的换算,c的单位是mol·L-1,n的单位是mol,V的单位是L。

2.物质的量浓度计算的“四种类型”[来源:学科网]

(1)物质的量浓度的简单计算:cB=。

(2)溶液稀释的有关计算:稀释前后溶质的物质的量和质量都保持不变。

c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)    m(浓)·w(浓)=m(稀)·w(稀)

(3)溶液混合的计算:混合前后溶质的物质的量或质量不变。

c1·V1+c2·V2=c(混)·V(混)    m1·w1+m2·w2=m(混)·w(混)

(4)物质的量浓度和溶质质量分数之间的关系:

c=(ρ:g·mL-1)或c=(ρ:g·L-1)

w=(此式中ρ的单位为g·mL-1)

3.一定体积的气体(标准状况)溶于水后溶质的物质的量浓度的计算方法

(1)若已知溶液的体积:

V(气体)nc

(2)若已知溶液的密度:[假定气体的摩尔质量为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]

计算过程:

①先计算溶质的物质的量:n=mol

②再计算溶液的体积:V==×1×10-3 L·cm-3= L

③最后计算溶质的物质的量浓度:c=mol·L-1

4.容量瓶的使用和注意事项

(1)容量瓶的查漏方法:使用容量瓶的第一步操作是检查是否漏水:

①关键词:注水→盖塞→倒立→观察→正立→旋180°→倒立→观察。

②准确描述:向容量瓶中注入一定量水,盖好瓶塞。用食指摁住瓶塞,另一只手托住瓶底,把瓶倒立,观察是否漏水。如不漏水,将瓶正立并将塞子旋转180°后塞紧,再检查是否漏水。如不漏水,该容量瓶才能使用。

(2)选择容量瓶的原则——“大而近”的原则:选择容量瓶遵循“大而近”原则:所配溶液的体积等于或略小于容量瓶的容积。因为容量瓶的规格是固定的,配制溶液时要根据溶液的体积选择匹配的容量瓶。

(3)容量瓶使用时的注意事项:①不能用容量瓶溶解固体;②不能用容量瓶稀释浓溶液;

③不能把容量瓶加热;④不能把容量瓶当作反应容器;⑤不能用容量瓶长期存放溶液。

5.误差分析

（1）原理依据——公式法

误差分析的关键是抓住原理:

cB=,c(NaOH)=

其中M不变,不规范的操作过程会导致m(NaOH)和V的值发生变化,从而使所配制溶液的物质的量浓度产生误差。

（2）仰视或俯视刻度线图解

a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。

b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。

【典题探究】

典例1将190 g MgCl2溶于水配制成1 L溶液。

(1)该溶液中MgCl2的物质的量浓为　　　　,溶液中Cl-的物质的量浓度为　　　　。 

(2)配制1 mol·L-1的MgCl2溶液500 mL,需该溶液的体积为　　　　。 

(3)向(2)中500 mL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　　　　。 [来源:Zxxk.Com]

【答案】:(1)2 mol·L-1　4 mol·L-1

(2)250 mL

(3)1 mol·L-1　11.2 L

n(HCl)=1mol·L-1×0.5L=0.5mol,V(HCl)=0.5mol×22.4L·mol-1=11.2L。

方法技巧

(1)若遇到组成稍复杂的物质时,要根据物质组成的比例关系或电荷守恒进行求解。如Al2(SO4)3溶液中,c(S)=1mol·L-1时,求c(Al3+),此时易误得c(Al3+)=mol·L-1,正确解法:,所以c(Al3+)=mol·L-1。

(2)应用稀释规律:c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)时,溶液的体积V不必换算为L,只要V(浓)和V(稀)单位相同即可。

(3)在列电荷守恒规律的关系式时,勿漏离子所带的电荷。学#科2网

变式训练1-1  0.5 L AlCl3溶液中含Cl-为9.03×1022个,则溶液中AlCl3的物质的量浓度为(　　)

A.0.1 mol·L-1            B.1 mol·L-1            C.3 mol·L-1             D.1.5 mol·L-1

【答案】:A

c==0.1mol·L-1。

变式训练1-2 1 mol·L-1 NaCl溶液表示(　　)

A.1 mol NaCl溶于1 L水中

B.58.5 g NaCl溶于941.5 g水中

C.溶液中含1 mol NaCl

D.1 L溶液里含NaCl 58.5 g

【答案】:D

【解析】:公式cB=中V指溶液的体积,非溶剂的体积,若水是1L,则溶液的体积不是1L,A错误;仅知道溶质的物质的量浓度,溶液的体积不确定,无法计算溶质的物质的量,C错误;n=c·V=1mol·L-1×1L=1mol,m=n·M=1mol×58.5g·mol-1=58.5g,D正确;B项,溶液的体积不确定,故无法计算溶质的物质的量浓度,错误。

变式训练1-3.0.1 L某溶液中含有0.1 mol KCl和0.1 mol CaCl2,此溶液中Cl-的物质的量浓度是(　　)

A.3 mol·L-1 B.0.2 mol·L-1

C.0.3 mol·L-1 D.0.1 mol·L-1

【答案】:A

【解析】:溶液中Cl-的总物质的量为0.1mol+0.1mol×2=0.3mol,故其物质的量浓度为=3mol·L-1。

典例2 实验室需配制250 mL 0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液,填空并回答下列问题:

（1）)配制250 mL 0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液

（2）配制时,其正确的操作顺序是　　　　(用字母表示,每个字母只能用一次)。 

A.用30 mL水洗涤烧杯2~3次,洗涤液均注入容量瓶,并轻轻摇匀

B.将准确称量的Na2CO3固体倒入烧杯中,再加适量水溶解

C.将已冷却的溶液沿玻璃棒注入容量瓶中

D.将容量瓶盖紧,振荡,摇匀

E.改用胶头滴管加水,使溶液凹液面恰好与刻度线相切

F.继续往容量瓶内小心加水,直到液面接近刻度线1~2 cm处

（3）操作A中,将洗涤液都移入容量瓶,其目的是                          　, 溶液注入容量瓶前需恢复到室温,这是因为________________________

（4）若出现如下情况,对所配溶液浓度将有何影响?(填“偏高”“偏低”或“无影响”)

若容量瓶中有少量蒸馏水　                 ; 

若定容时俯视刻度线　                     。 

【答案】:(1)2.7　250　

(2)B、C、A、F、E、D　

(3)保证溶质全部转入容量瓶　容量瓶盛放热溶液时,体积不准　[来源:Z_xx_k.Com]

(4)无影响　偏高

(3)洗涤烧杯和玻璃棒的目的是保证溶质全部转入容量瓶。容量瓶盛放热溶液时,体积不准,故溶液注入容量瓶前需恢复到室温。

(4)若容量瓶中有少量蒸馏水,因定容时也需要加水,故对所配溶液无影响;若定容时俯视刻度线,则会使凹液面的最低点下移,所加水偏少,浓度偏高。

方法技巧

配制溶液时大致分为6步,各步操作及所用仪器如下:

变式训练2-1甲、乙两人分别用不同的方法配制100 mL 3.6 mol·L-1的稀硫酸。

(1)甲:量取20 mL 18 mol·L-1浓硫酸,小心地倒入盛有少量水的烧杯中,搅拌均匀,待冷却至室温后转移到100 mL 容量瓶中,用少量的水将烧杯等仪器洗涤2~3次,每次洗涤液也转移到容量瓶中,然后小心地向容量瓶加入水至刻度线定容,塞好瓶塞,反复上下颠倒摇匀。

①实验所用的玻璃仪器除烧杯和容量瓶外,还有　　　　　　　; 

②将溶液转移到容量瓶中的正确操作是　　　; 

③定容的正确操作是　。 

(2)乙:用100 mL量筒量取20 mL浓硫酸,并向其中小心地加入少量水,搅拌均匀,待冷却至室温后,再加入水至100 mL刻度线,再搅拌均匀。你认为此法是否正确?若不正确,指出其中错误之处。

【答案】:(1)①量筒、玻璃棒、胶头滴管　②将玻璃棒插入容量瓶刻度线以下,使溶液沿玻璃棒慢慢地倒入容量瓶中　③加水至离刻度线1~2 cm时,改用胶头滴管滴加水至凹液面与刻度线相切

(2)不正确。不能用量筒配制溶液;不能将水加入到浓硫酸中。

变式训练2-2 精确配制250mL一定物质的量浓度的NaOH溶液,下列实验操作正确的是(　　)

A.选择仪器时,使用500mL容量瓶

B.将称量好的氢氧化钠固体放入容量瓶中,加入少量水溶解

C.在烧杯中溶解氢氧化钠后,立即将所得溶液注入容量瓶中

D.将烧杯中的氢氧化钠溶液冷却后注入未经干燥的洁净容量瓶中

【答案】:D

【解析】:A项,应选用250mL容量瓶;B项,容量瓶不能用作溶解的仪器,应在烧杯中溶解;C项,应将溶解NaOH后的溶液恢复到室温后再向容量瓶中转移;D项容量瓶未干燥对所配溶液浓度无影响,正确。学·科2网

变式训练2-3.实验中需0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液950 mL,用容量瓶配制时应称取Na2CO3粉末的质量为(　　)

A.10.6 g B.10.1 g 

C.10.07 g D.12.0 g

【答案】:A

变式训练2-4.某学生用12 mol·L-1的浓盐酸配制0.10 mol·L-1的稀盐酸500 mL。回答下列问题:

(1)量取浓盐酸的体积为　　　　 mL,应选用的量筒规格为　　　　。 

(2)配制时应选用的容量瓶规格为　　　　。 

(3)配制时(除容量瓶外)还需选用的仪器主要有量筒、　　　　、　　　　、　　　　和试剂瓶。 

【答案】:(1)4.2　10 mL　

(2)500 mL　

(3)烧杯　玻璃棒　胶头滴管

【解析】:设量取浓盐酸的体积为V,根据稀释前后HCl的物质的量守恒建立关系式:12mol·L-1×V=0.10mol·L-1×500mL,V≈4.2mL;所以应选取10mL量筒;结合配制步骤选取仪器。