化学必修1第二节 化学计量在实验中的应用教案

课时3　物质的量在化学实验中的应用

目标与素养：1.了解物质的量浓度的含义及相关计算。(宏观辨识与模型认知)2.掌握配制一定物质的量浓度溶液的方法、操作及误差分析。(实验探究与科学精神)

一、溶液组成的表示方法

1．溶质的质量分数

(1)概念：溶液中的溶质质量与溶液质量之比。

(2)表达式：w(溶质)＝×100%。

2．溶液的物质的量浓度

(1)概念：表示单位体积溶液里所含溶质B的物质的量。

(2)符号：cB，常用单位：mol·L－1(或mol/L)。

(3)表达式：cB＝。

微点拨：物质的量浓度表达式中，V表示溶液的体积，在进行简单计算时，一定要辨析所给体积是否为溶液体积，溶液的体积不等于溶剂的体积。

二、一定物质的量浓度溶液的配制

以配制100 mL 2.00 mol·L－1 NaCl溶液为例。

1．容量瓶简介

2．配制步骤

　定容时，凹液面超过刻度线，如何处理？

提示：配制失败，重新配制。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)将58.5 g NaCl投入1 000 mL水中形成的溶液浓度为1 mol/L。

  (　　)

(2)配制200 mL 0.5 mol/L的Na2CO3溶液，需用托盘天平称10.60 g Na2CO3。                            (　　)

(3)配制溶液时没有洗涤烧杯，配制的溶液中溶质的量偏小。

  (　　)

(4)需要240 mL 0.1 mol/L NaOH溶液，配制溶液需要240 mL容量瓶。   (　　)

[答案]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×

2．8 g CuSO4配成0.1 mol·L－1的水溶液，下列说法正确的是(　　)

A．溶于500 mL水中

B．溶于1 L水中

C．溶解后溶液的总体积为500 mL

D．溶解后溶液的总体积为1 L

[答案]　C

3．将190 g MgCl2溶于水配制成1 L溶液。

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

(2)从1 L该溶液中取出10 mL,10 mL溶液中物质的量浓度为        ，溶质的物质的量为        。

[答案]　(1)2 mol/L　4 mol/L  (2)2 mol/L　0.02 mol

1.有关物质的量浓度的计算

(1)计算的基本公式：c＝＝。

(2)计算的基本类型和方法

①已知溶质的质量

②已知溶液中某种粒子的数目

③标准状况下，气体溶质的物质的量浓度的计算

2．物质的量浓度与溶质的质量分数的换算

(1)换算公式：cB＝ mol·L－1。

M：溶质B的摩尔质量；ρ：溶液密度(g·mL－1)。

(2)推导方法：

设溶液体积为1 L，则

cB＝＝＝ mol·L－1。

3．溶液的稀释与混合

(1)稀释规律

c(浓)·V(浓)＝c(稀)·V(稀)；

w(浓)·m(浓)＝w(稀)·m(稀)。

(2)混合规律

c1V1＋c2V2＝c(混)·V(混)；

V(混)＝。

[注意]　无特别指明时，V(混)≠V1＋V2；V(混)＝，但溶液的质量守恒：m(混)＝m1＋m2。

4．溶液中电荷守恒定律——溶液呈电中性

阳离子带的正电荷数＝阴离子带的负电荷数。如：Na2SO4与NaOH的混合液中c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(SO)＋c(OH－)。

[易错提醒]　(1)计算物质的量浓度时，溶液的体积单位一般用L，要注意单位的换算和统一。

(2)溶质的物质的量浓度是溶液的固有属性之一，当从一定物质的量浓度的溶液中取出任意体积的溶液时，物质的量浓度不变，但随溶液的体积变化溶质的物质的量不同。

(3)“溶质”是指溶液中的溶质，可以指化合物，也可以指离子或其他特定的组合，分析溶质时要注意有关的变化，如NaNaOH，Na2ONaOH，Na2O2NaOH，溶液中的溶质都是NaOH。

1．已知V L硫酸铁溶液中含Fe3＋m g，则该溶液中Fe3＋的物质的量浓度为         mol·L－1，SO的物质的量浓度为        mol·L－1，溶质的物质的量浓度为      mol·L－1。

[解析]　n(Fe3＋)＝ mol，c(Fe3＋)＝ mol/L；

c(SO)＝c(Fe3＋)＝ mol/L；

c＝＝ mol/L。

[答案]　　　

2．用1 L水吸收560 L氨气(标准状况)，所得氨水的密度是0.90 g·mL－1，求：

(1)氨气的物质的量是        。

(2)所得氨水溶液的物质的量浓度是        。

[解析]　(1)n(NH3)＝＝25 mol。

(2)V＝≈1 583 mL＝1.583 L，c＝≈15.79 mol/L。

[答案]　(1)25 mol　(2)15.79 mol/L

3．如图是某校化学实验室中硫酸试剂标签上的部分内容。据此下列说法错误的是  (　　)

A．该硫酸的物质的量浓度为9.2 mol·L－1

B．100 mL该硫酸的质量是184 g

C．硫酸的摩尔质量与磷酸(H3PO4)的摩尔质量相同

D．取该硫酸62.5 mL稀释至250 mL，得到稀硫酸的浓度为4.6 mol·L－1

A　[该H2SO4的物质的量浓度c＝ mol·L－1＝18.4 mol·L－1，A项错误。该硫酸的密度为1.84 g·mL－1，所以100 mL该硫酸的质量为184 g，B项正确。磷酸(H3PO4)的摩尔质量为98 g·mol－1，与硫酸的相同，C项正确。根据稀释公式c1V1＝c2V2，可知0.25 L×4.6 mol·L－1＝0.062 5 L×18.4 mol·L－1，D项正确。]

4．将0.10 mol·L－1氢氧化钠溶液和0.60 mol·L－1氢氧化钠溶液混合成0.20 mol·L－1的氢氧化钠溶液。求两种溶液的体积比(忽略混合时溶液体积的变化)        。

[解析]　V1×0.1＋V2×0.60＝(V1＋V2)×0.20；

V1∶V2＝4∶1。

[答案]　4∶1

1.固体溶质和浓液稀释配制时所需的主要仪器

(1)固体：托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管等。

(2)浓液：量筒、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管等。

2．配制步骤

计算(溶质质量或浓液体积)―→称量或量取―→溶解或稀释―→冷却转移―→洗涤―→定容―→摇匀。

3．一定物质的量浓度溶液配制过程中的误差分析

(1)原理依据：根据cB＝＝判断。其他不变时：

①凡是使m或nB增大的因素，使cB偏大。

②凡是使m或nB减小的因素，使cB偏小。

③凡是使V增大的因素，使cB偏小。

④凡是使V减小的因素，使cB偏大。

(2)数据处理：托盘天平只能准确到0.1 g，电子天平可精确到0.01 g,10 mL量筒只能准确到0.1 mL，在描述容量瓶时一定注明规格。

(3)仰视或俯视刻度线图解

5．用NaCl固体配制0.1 mol·L－1的NaCl溶液，下列操作或说法正确的是 (　　)

A．称量时，将固体NaCl直接放在天平左盘上

B．若在移液过程中，溶液溅出容量瓶，则应重新配制溶液

C．固体直接转移到容量瓶中，并加水稀释到刻度线

D．将5.85 g NaCl固体溶于1 L水中可配成0.1 mol·L－1的NaCl溶液

B　[A项，NaCl固体需放在纸上称量，不能直接放托盘上。B项，溶液溅出，导致溶液浓度偏低，为了保证配制的溶液浓度准确，需重新配制。C项，固体物质在烧杯中溶解并冷却至室温后才能转移到容量瓶中。D项，溶液体积不等于1 L，c(NaCl)不等于 0.1 mol·L－1。]

6.某化学课外活动小组从实验室取出硫酸试剂，试剂瓶上标签的部分内容如图所示。该小组欲配制450 mL 0.2 mol·L－1的稀硫酸溶液：

(1)所需试剂瓶内硫酸溶液的体积为        mL。

(2)所用量筒和容量瓶的规格为        和          。

(3)浓硫酸稀释时的操作是                             。

(4)下列为该小组的操作，可能导致配制溶液浓度偏高的是        (选填序号)。

A．移液前未冷却至室温

B．定容时加水多了，用滴管吸出

C．定容时俯视刻度线

(5)右图是该小组转移溶液的示意图，图中的错误是     。

[答案]　(1)5.4　(2)10 mL量筒　500 mL容量瓶　(3)向烧杯中加入一定量的水，再将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢倒入，并用玻璃棒不断搅拌　(4)AC　(5)①未用玻璃棒引流；②未采用500 mL容量瓶

(1)对于一定物质的量浓度的溶液来说，从中取出任意体积的溶液，物质的量浓度不变，但其中所含溶质的物质的量与所取体积有关。

(2)整体与部分的关系：如0.1 mol·L－1 AlCl3溶液中，c(Al3＋)＝0.1 mol·L－1，c(Cl－)＝0.3 mol·L－1。

(3)称量过程中若使用托盘天平称量药品或使用量筒量取液体时，因精确度到0.1，所以记录数据时只能保留小数点后一位数字。

(4)回答补充仪器的问题时应该注明容量瓶的规格，如回答“500 mL容量瓶”时，不能只回答“容量瓶”。

(5)溶剂的体积不等于溶液的体积；气体的体积与溶剂的体积之和不等于溶液的体积；混合后溶液的体积不等于混合前各溶液的体积之和。

1．用物质的量浓度来表示溶液的组成对生产和科学研究都有重要的意义。下表是某人体检表上的部分信息，其中是用物质的量浓度来表示的是(　　)

A．谷丙转氨酶　　 B．球蛋白

C．乳酸脱氢酶   D．葡萄糖

[答案]　D

2．下列叙述正确的是 (　　)

A．1 L水中溶解了40 g NaOH后，所得溶液浓度为 1 mol·L－1

B．从1 L 2 mol·L－1的NaCl溶液中取出0.5 L，该溶液的浓度为1 mol·L－1

C．将2.24 L(标准状况)HCl气体溶于水制成100 mL溶液，其物质的量浓度为1 mol·L－1

D．配制1 L 0.2 mol·L－1的CuSO4溶液，需用32 g胆矾

C　[A项，溶液体积无法确定；B项，溶液是均匀的，取出溶液的浓度不变，仍为2 mol·L－1；D项，m(CuSO4·5H2O)＝1×0.2×250 g＝50.0 g。]

3．下列有关溶液配制的叙述正确的是(　　)

A．将58.5 g NaCl溶于1 L水中可得1 L 1.00 mol·L－1 NaCl溶液

B．溶液定容时仰视容量瓶的刻度线，所得溶液的浓度偏大

C．定容摇匀后发现液面低于刻度线，需再加水至刻度线

D．容量瓶中原有少量的蒸馏水，不影响配制溶液的浓度

D　[A项，无法确定溶液体积；B项，仰视，所配溶液体积偏大，c偏小；C项，摇匀后不能再加水，否则c偏小。]

4．配制一定物质的量浓度的氢氧化钠溶液，下列操作正确的是(　　)

A．将氢氧化钠固体直接放在托盘天平的托盘上称量

B．将氢氧化钠固体加水溶解，待所得溶液冷却到室温后，再转移至容量瓶中

C．定容时如果加水超过了刻度线，用胶头滴管直接吸出多余部分

D．定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线，再补加少量蒸馏水至刻度线

B　[A项，NaOH应放于小烧杯中称量；C项，加水超过刻度线，应重新配制；D项，摇匀后，不应补加水。]

5．将100 mL 0.1 mol·L－1的氯化钡溶液与50 mL 0.2 mol·L－1的氯化钠溶液混合，若不考虑溶液混合时体积的变化，则混合溶液中氯离子浓度是 (　　)

A．0.2 mol·L－1　　　　　 B．0.01 mol·L－1

C．0.1 mol·L－1   D．0.02 mol·L－1

A　[混合前后溶质的物质的量不变，混合溶液中氯离子浓度为(100 mL×2×0.1 mol·L－1＋50 mL×0.2 mol·L－1)÷(100 mL＋50 mL)＝0.2 mol·L－1。]