2021版高考化学一轮复习课时分层提升练二物质的量在化学实验中的应用（含解析）新人教版

物质的量在化学实验中的应用

一、选择题

1.用固体样品配制一定物质的量浓度的溶液,需经过称量、溶解、转移溶液、定容等操作。下列图示对应的操作规范的是              (　　)

【解析】选B。托盘天平的左盘应放物体,右盘应放砝码,A错误;溶解时用玻璃棒搅拌,B正确;将溶液转移到容量瓶中时,应用玻璃棒引流,C错误;定容时,胶头滴管不能伸入容量瓶内部,D错误。

2.(2019·德阳模拟)现要配制0.01 mol·L-1的KMnO4溶液,下列操作导致所配溶液浓度偏高的是              (　　)

A.称量时,左盘高,右盘低

B.定容时俯视容量瓶刻度线

C.原容量瓶洗净后没有干燥

D.摇匀后见液面下降,再加水至刻度线

【解析】选B。A项称量时,左盘高,右盘低,溶质的质量偏小,溶液浓度偏低;B项定容时俯视容量瓶刻度线,溶液体积偏小,溶液浓度偏高;C项对所配溶液的浓度无影响;D项导致所配溶液浓度偏低。

3.下列关于物质的量浓度表述正确的是 (　　)

A.0.3 mol·L-1 Na2SO4溶液中含有Na+和S总物质的量为0.9 mol

B.10 ℃时0.35 mol·L-1的KCl饱和溶液100 mL,蒸发掉5 g水,再冷却到10 ℃时,它的物质的量浓度仍为0.35 mol·L-1

C.用1 L水吸收标准状况下22.4 L氨气所得氨水的浓度是1 mol·L-1

D.50 mL 1 mol·L-1的KCl溶液和100 mL 0.25 mol·L-1 MgCl2溶液中,Cl-物质的量浓度相等

【解析】选B。A项,没有注明溶液的体积,只有在1 L 0.3 mol·L-1 Na2SO4溶液中含有Na+和S总物质的量为0.9 mol,错误;B项,10 ℃时0.35 mol·L-1的KCl饱和溶液100 mL,蒸发掉5 g水,再冷却到10 ℃时,得到的溶液还是原温度下的KCl饱和溶液,故其浓度仍为0.35 mol·L-1,正确;C项,用1 L水吸收标准状况下22.4 L氨气所得氨水的体积并不是1 L,则所得氨水的浓度不是1 mol·L-1,错误;D项,50 mL 1 mol·L-1的KCl溶液中Cl-物质的量浓度为1 mol·L-1,而

100 mL 0.25 mol·L-1MgCl2溶液中,Cl-物质的量浓度为0.5 mol·L-1,错误。

4.将15 mL 2 mol·L-1Na2CO3溶液逐滴加入40 mL 0.5 mol·L-1 MCln盐溶液中,恰好将溶液中的Mn+完全沉淀为碳酸盐,则MCln中n值是              (　　)

A.4　　　　　B.3　　　　　C.2　　　　　D.1

【解析】选B。反应后溶液中的溶质是NaCl,根据电荷守恒可知,n(Na+)=n(Cl-),即有15 mL· 2 mol·L-1·2=40 mL·0.5 mol·L-1·n,解得n=3。

【加固训练】

某氯化镁溶液的密度为1.18 g·cm-3,其中Mg2+的质量分数为5.1%,300 mL该溶液中Cl-的物质的量约为              (　　)

A.0.37 mol　　　　　 B.0.63 mol

C.0.74 mol    D.1.5 mol

【解析】选D。c(Mg2+)==≈2.5(mol·L-1),n(Cl-)=

2n(Mg2+)=2×0.3 L×2.5 mol·L-1=1.5 mol。

二、非选择题

5.用经过准确称量的NaOH固体配制250 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液。

(1)在下列实验仪器中,不必使用的是________(填代号)。 

A.托盘天平　　　　　  B.500 mL试剂瓶

C.500 mL容量瓶    D.250 mL烧杯

E.胶头滴管

(2)除上述仪器中可使用的以外,还缺少的仪器是________; 

(3)使用容量瓶前必须进行的一步操作是________。 

(4)配制时经以下操作步骤,正确的顺序是________。 

A.用适量的蒸馏水加入盛NaOH的烧杯中完全溶解,冷却至室温

B.将烧杯中的溶液小心转移到容量瓶中

C.继续向容量瓶中加蒸馏水至液面距刻度线1～2 cm 处,改用胶头滴管小心滴加蒸馏水至凹液面底部与刻度线相切

D.用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2～3次,每次洗涤液都小心注入容量瓶,并轻轻振荡

E.将容量瓶塞塞紧,充分摇匀

(5)下列情况会使所配溶液浓度偏高的是________。 

a.定容时俯视标线

b.没有进行上述操作步骤D

c.加蒸馏水不慎超过刻度线

d.容量瓶使用前内壁沾有水珠

e.砝码上有杂质

【解析】(1)配制一定物质的量浓度的溶液,所用仪器根据实验步骤选择,因为NaOH固体是经过准确称量的,故不再需托盘天平进行称量,固体需溶解,故需用250 mL烧杯,又因是配制250 mL的溶液,故不需要500 mL容量瓶,而应使用

250 mL容量瓶,又因容量瓶不能用来长期保存试剂,故需500 mL试剂瓶来盛装溶液。

(2)除了上述仪器中可使用的以外,还需玻璃棒和容量瓶。

(3)使用容量瓶前必须检查容量瓶是否漏水。

(4)配制一定物质的量浓度溶液的步骤为计算、称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀。

(5)误差分析:根据c==中m、n、V的变化分析,a.俯视使V减小,c偏高b.未洗涤,使n减小,c偏低c.使V增大,c偏低d.无影响e.使m增大,c偏高。

答案:(1)A、C　(2)玻璃棒、250 mL容量瓶

(3)检查容量瓶是否漏水　(4)A、B、D、C、E　(5)a、e

6.实验室需要配制0.50 mol·L-1 NaCl溶液480 mL。

按下列操作步骤填上适当的文字,以使整个操作完整。

(1)选择仪器。完成本实验所必需的仪器有:托盘天平(带砝码、最小砝码为5 g)、药匙、烧杯、________、____________、 ________以及等质量的两片同种纸片。 

(2)计算。配制该溶液需取NaCl晶体________g。 

(3)称量。

①天平调平之后,应将天平的游码调至某个位置,请在下图中用一根竖线标出游码左边缘所处的位置:

②称量过程中NaCl晶体应放于天平的________(填“左盘”或“右盘”)。 

③称量完毕,将药品倒入烧杯中。

(4)溶解、冷却。该步实验中需要使用玻璃棒,目的是 ____________________

___________________________。 

(5)转移、洗涤。在转移时应使用玻璃棒引流,需要洗涤烧杯2～3次是为了____________________________________________________。 

(6)定容。向容量瓶中加水至液面接近刻度线________处,改用________加水,使溶液凹液面与刻度线相切。 

(7)摇匀、装瓶。

【解析】配制480 mL 0.50 mol·L-1的NaCl溶液,必须用500 mL的容量瓶。m(NaCl)=0.50 mol·L-1×0.5 L×58.5 g·mol-1≈14.6 g(托盘天平精确到0.1 g)。用托盘天平称量时,物品放在左盘。配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤为计算→称量(或量取)→溶解、冷却→转移、洗涤→定容、摇匀→装瓶贴标签。

答案:(1)500 mL容量瓶　胶头滴管　玻璃棒

(2)14.6

(3)①

②左盘

(4)搅拌,加速NaCl溶解

(5)保证溶质全部转入容量瓶中

(6)1～2 cm　胶头滴管

7.常温下,在27.5 g水中溶解12.5 g CuSO4·5H2O,恰好达到饱和,该溶液密度为1.21 g·cm-3,求:

(1)该溶液中阴阳离子的总物质的量是________; 

(2)该溶液中CuSO4的物质的量浓度是________; 

(3)取出20.0 mL该溶液,配成浓度为1.00 mol·L-1的稀溶液,则稀释后溶液的体积是________毫升。 

【解析】(1)12.5 g CuSO4·5H2O的物质的量为=0.05 mol。由于1 mol CuSO4·5H2O溶于水后会电离出1 mol Cu2+和1 mol S,所以0.05 mol的CuSO4·5H2O可以电离出0.05 mol Cu2+和0.05 mol S,因此该溶液中阴阳离子的总物质的量为0.05 mol+0.05 mol=0.10 mol。

(2)由公式ρ=知溶液的体积V==≈33.06 mL。所以该溶液中CuSO4的物质的量浓度c==≈1.51 mol·L-1。

(3)取出的这20.0 mL溶液其物质的量浓度仍然是1.51 mol·L-1,根据稀释过程中溶质的物质的量不变可以列关系式计算。设稀释后的体积为V,则有:V×

1.00 mol·L-1=0.020 L×1.51 mol·L-1,解得V=0.030 2 L,即30.2 mL。

答案:(1)0.10 mol　(2)1.51 mol·L-1　(3)30.2

一、选择题

1.在配制一定物质的量浓度溶液的过程中,需要下列实验操作中的 (　　)

【解析】选C。配制一定物质的量浓度的溶液的步骤为计算、称量(量取)、溶解(稀释)、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶。A项,此操作为过滤操作,配制一定物质的量浓度溶液不需要,A错误;B项,此操作为分馏操作,配制一定物质的量浓度溶液不需要,B错误;C项,此操作为移液操作,是配制一定物质的量浓度溶液的步骤之一,C正确;D项,此操作为分液操作,配制一定物质的量浓度溶液不需要,D错误

2.(2019·桂林模拟)25 ℃时,将10 mL质量分数为50%(密度为1.4 g·cm-3)的硫酸稀释成100 mL。下列说法正确的是              (　　)

A.俯视容量瓶刻度线定容,所配溶液的浓度偏小

B.稀释过程所需要的蒸馏水为90 mL

C.质量分数为50%的硫酸溶液的物质的量浓度约为7.14 mol·L-1

D.稀释后的100 mL稀硫酸中含溶质14 g,该稀硫酸不属于电解质

【解析】选C。俯视容量瓶刻度线定容,导致溶液的体积偏小,所配溶液的浓度偏大,故A错误;稀释后溶液的密度不知,所以无法计算所需要的蒸馏水的体积或质量,故B错误;根据c== mol·L-1≈7.14 mol·L-1,所以质量分数为50%的硫酸溶液的物质的量浓度约为7.14 mol·L-1,故C正确;稀释过程中溶质的质量不变,所以稀释后的100 mL稀硫酸中含溶质1.4 g·cm-3×

10 cm3×50%=7.0 g,故D错误。

3.(2019·贵阳模拟)把200 mL NH4HCO3和Na2CO3的混合溶液分成两等份,取一份加入含a mol NaOH的溶液恰好反应完全;取另一份加入含b mol HCl的盐酸恰好反应完全。该混合溶液中c(Na+)为              (　　)

A.(10b-5a) mol·L-1  B.(2b-a) mol·L-1

C. mol·L-1   D. mol·L-1

【解析】选A。NH4HCO3和a mol NaOH恰好完全反应,则NH4HCO3的物质的量为0.5a mol,取另一份加入含b mol HCl的盐酸恰好反应完全,由NH4HCO3反应掉的盐酸为0.5a mol,则由Na2CO3反应掉的盐酸为b mol-0.5a mol,Na2CO3的物质的量为

(b mol-0.5a mol)×0.5,则c(Na+)=(b mol-0.5a mol)×0.5×2÷0.1 L=(10b

-5a)mol·L-1。

【加固训练】

 (2019·怀仁模拟)把500 mL有BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份,取一份加入含a mol硫酸钠的溶液,恰好使钡离子完全沉淀;另取一份加入含b mol硝酸银的溶液,恰好使氯离子完全沉淀。则该混合溶液中钾离子浓度为              (　　)

A.10(b-2a)mol·L-1　　 B.10(2a-b)mol·L-1

C.10(b-a)mol·L-1   D.0.1(b-2a)mol·L-1

【解析】选A。把500 mL有BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份,每份100 mL;取一份加入含a mol硫酸钠的溶液,恰好使钡离子完全沉淀,说明每份溶液含Ba2+a mol;另取一份加入含b mol硝酸银的溶液,恰好使氯离子完全沉淀,说明每份溶液含Cl- b mol;根据电荷守恒,每份溶液含钾离子(b-2a)mol;所以钾离子浓度为(b-2a) mol÷0.1 L=10(b-2a)mol·L-1。

二、非选择题

4.(2019·莱芜模拟)在标准状况下,将224 L HCl气体溶于635 mL水中,所得盐酸的密度为1.18 g·cm-3。试计算:

(1)所得盐酸的质量分数和物质的量浓度分别是____________________、 

____________________。 

(2)取这种盐酸100 mL,稀释至1.18 L,所得稀盐酸的物质的量浓度是________。 

(3)在40.0 mL 0.065 mol·L-1Na2CO3溶液中,逐滴加入上述稀释后的稀盐酸,边加边振荡。若使反应不产生CO2气体,加入稀盐酸的体积的最多不超过_______mL。 

(4)将不纯的NaOH样品1 g(样品含少量Na2CO3和水),放入50 mL 2 mol·L-1的盐酸中,充分反应后,溶液呈酸性,中和多余的酸又用去40 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液。蒸发中和后的溶液,最终得到________g固体。 

【解析】(1)n(HCl)==10 mol,

m(HCl)=10 mol×36.5 g·mol-1=365 g,

盐酸的质量分数w=×100%=36.5%,

c(HCl)==

=11.8 mol·L-1。

(2)由c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)可知,

c(稀)=11.8 mol·L-1×=1 mol·L-1。

(3)n(Na2CO3)=0.040 L×0.065 mol·L-1=0.002 6 mol,设加入稀盐酸的体积最多不超过x mL,则n(HCl)=1 mol·L-1×0.001x L=0.001x mol,根据反应Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl得0.002 6=0.001x,x=2.6。

(4)经过反应,蒸发中和后的溶液,最后所得固体为NaCl,根据氯原子守恒:n(NaCl)=n(HCl)=0.050 L×2 mol·L-1=0.1 mol,m(NaCl)=0.1 mol×58.5 g·mol-1=5.85 g。

答案:(1)36.5%　11.8 mol·L-1　(2)1 mol·L-1

(3)2.6　(4)5.85

5.某同学在实验室欲配制物质的量浓度均为1.0 mol·L-1的NaOH溶液、稀硫酸各450 mL。提供的试剂是:NaOH固体、98%的浓硫酸(密度为1.84 g·cm-3)和蒸馏水。

(1)请你观察图示判断其中不正确的操作有________。(填序号) 

(2)应用托盘天平称量NaOH________g,应用量筒量取浓硫酸________mL。 

(3)浓硫酸溶于水的正确操作方法是 ________________________________。 

(4)在配制上述溶液实验中,下列操作引起结果偏低的有________。 

A.该学生在量取浓硫酸时,俯视刻度线

B.溶解硫酸后没有冷却至室温就立即完成后面的配制操作

C.在烧杯中溶解搅拌时,溅出少量溶液

D.没有用蒸馏水洗涤烧杯2～3次,并将洗涤液移入容量瓶中

E.将量筒洗涤2～3次,并全部转移至容量瓶中

F.容量瓶中原来存有少量蒸馏水

G.胶头滴管加水定容时俯视刻度线

(5)若用0.010 00 mol·L-1 K2Cr2O7溶液滴定20.00 mL未知浓度的含Fe2+的溶液,恰好完全反应时消耗10.00 mL K2Cr2O7溶液,则溶液中Fe2+的物质的量浓度是________。(已知:6Fe2++Cr2+14H+2Cr3++6Fe3++7H2O) 

【解析】(1)①氢氧化钠为腐蚀品,应放在小烧杯中称量;②不能在量筒内进行溶解操作;⑤定容时,应平视刻度线。

(2)欲配制物质的量浓度均为1.0 mol·L-1的NaOH溶液、稀硫酸各450 mL,需选择500 mL容量瓶,需要氢氧化钠的质量m=1.0 mol·L-1×0.5 L×40 g·mol-1=

20.0 g;98%的浓硫酸(密度为1.84 g·cm-3)的物质的量浓度c= mol·L-1=18.4 mol·L-1,依据稀释前后溶液中所含溶质的物质的量相等,设需要浓硫酸的体积为V,则V×18.4 mol·L-1=500 mL×1.0 mol·L-1,解得V=27.2 mL。

(3)浓硫酸密度大于水,稀释时放出大量的热,稀释浓硫酸的正确操作方法为先在烧杯中倒入适量水,然后将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢倒入水中,并用玻璃棒搅拌。

(4)A.该学生在量取浓硫酸时,俯视刻度线,导致量取的浓硫酸体积偏小,硫酸的物质的量偏小,溶液浓度偏低;B.溶解硫酸后没有冷却至室温就立即完成后面的配制操作,冷却后溶液体积偏小,溶液浓度偏高;C.在烧杯中溶解搅拌时,溅出少量溶液,导致部分溶质损耗,溶质的物质的量偏小,溶液浓度偏小;D.没有用蒸馏水洗涤烧杯2～3次,并将洗涤液移入容量瓶中,导致部分溶质损耗,溶质的物质的量偏小,溶液浓度偏小;E.将量筒洗涤2～3次,并全部转移至容量瓶中,导致量取的浓硫酸体积偏大,硫酸的物质的量偏大,溶液浓度偏高;F.容量瓶中原来存有少量蒸馏水,对溶质的物质的量和溶液体积都不会产生影响,溶液浓度不变;G.胶头滴管加水定容时俯视刻度线,导致溶液体积偏小,溶液浓度偏高。

(5)依据方程式6Fe2++Cr2+14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,Fe2+的物质的量浓度为c=6×0.010 00 mol·L-1×=0.030 00 mol·L-1。

答案:(1)①②⑤　(2)20.0　27.2

(3)将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢倒入装有水的烧杯中,并用玻璃棒搅拌

(4)ACD　(5)0.030 00 mol·L-1

6.(2019·德阳模拟)某0.2 L无土栽培用的营养液中含有KCl、K2SO4、NH4Cl三种溶质,测得该营养液中部分离子的浓度柱状图如图甲所示:

(1)该营养液中K2SO4的物质的量浓度为______mol·L-1,含KCl的质量为______。 

(2)该营养液中NH4Cl的物质的量为________。 

(3)将该营养液加水稀释,稀释过程中N的浓度(c)随溶液体积(V)变化的曲线如图乙所示,则V1=________,V2=________。 

【解析】根据柱状图可知,K+、S、Cl-的浓度分别是9.0 mol·L-1、4.0 mol·L-1、9.0 mol·L-1,其物质的量分别是1.8 mol、0.8 mol、1.8 mol。(1)由于营养液中只有K2SO4能提供S,所以S的浓度即为K2SO4的浓度。K2SO4中含有1.6 mol K+,则KCl中含有0.2 mol K+,即KCl为0.2 mol,m(KCl)=0.2 mol×74.5 g·mol-1

=14.9 g,即质量为14.9 g。(2)根据溶液呈电中性有c(N)+c(K+)=c(Cl-)+

2c(S),代入数据求得c(N)=8.0 mol·L-1,N的物质的量为1.6 mol。(3)V1==0.2 L,V2==1.0 L。

答案:(1)4.0　14.9 g　(2)1.6 mol　(3)0.2　1.0