化学必修 第一册第三节 物质的量第三课时导学案

这是一份化学必修 第一册第三节 物质的量第三课时导学案，共21页。

[明确学习目标] 1.能够根据物质的量浓度的概念表达式进行简单的计算。2.学会容量瓶的使用方法、一定物质的量浓度溶液配制的实验操作和误差分析。


学生自主学习


物质的量浓度





在公式cB＝eq \f(nB,V)中V指eq \(□,\s\up1(05))溶液的体积而非溶剂的体积。


一定物质的量浓度溶液的配制


以配制100 mL 1.0 ml·L－1的NaCl溶液为例。


1．主要仪器


(1)托盘天平、药匙、烧杯、量筒、eq \(□,\s\up1(01))玻璃棒、eq \(□,\s\up1(02))胶头滴管、eq \(□,\s\up1(03))100_mL_容量瓶。


(2)容量瓶的构造及使用


2．配制步骤











1．98 g H2SO4溶于1 L水中配成的溶液即是1 ml/L的H2SO4溶液，这句话正确吗？为什么？


提示：不正确，将98 g H2SO4(即1 ml)溶于1 L水后所得溶液体积不是1 L，故H2SO4的物质的量浓度不是1 ml/L。


2．实验室需要450 mL 0.1 ml/L的NaOH溶液，要配制该溶液是否选择200 mL和250 mL的容量瓶？


提示：否，当所配溶液体积没有对应容积的容量瓶(常用的容量瓶容积有100 mL、250 mL、500 mL和1000 mL)时，应选择比所配制溶液体积大且最接近的容量瓶，故配制450 mL溶液应选择500 mL容量瓶。





课堂互动探究


知识点一 物质的量浓度





一、运用cB的注意事项


1．物质的量浓度的概念中的“单位体积”指的是溶液的体积，而不是溶剂的体积。


2．溶质B表示任意的溶质，B的组成可以是分子、离子等，也可以是由阴、阳离子构成的结构单元。


3．对于一定物质的量浓度的溶液，不论取用多少体积，各份溶液中溶质的物质的量浓度始终不变，只是在不同体积的溶液中，溶质的物质的量不同。例如，1 L 1 ml·L－1的NaCl溶液中，Cl－的物质的量浓度为1 ml·L－1，Cl－的物质的量为1 ml；从中取出0.5 L，该份溶液中Cl－的物质的量浓度仍为1 ml·L－1，而Cl－的物质的量变为0.5 ml。


4．用带有结晶水的物质配制溶液时，在确定溶质的物质的量时，用结晶水合物的质量除以结晶水合物的相对分子质量即可，但溶液中的溶质仍为不带结晶水的物质。


二、物质的量浓度的相关计算


1．溶液的稀释与混合


(1)稀释


溶质质量不变：m1w1＝m2w2；


溶质的物质的量不变：c(浓)·V(浓)＝c(稀)·V(稀)。


(2)混合


c(混)·V(混)＝c1V1＋c2V2。


2．物质的量浓度与溶质质量分数之间的换算


cB＝eq \f(n,V)＝eq \f(m溶质/M,V)＝eq \f(m溶液·w,M·V)＝eq \f(1000ρw,M)；


w＝eq \f(cBM,1000ρ)。


特别注意ρ的单位是g/mL，c的单位为ml/L。


3．一定体积的气体(标准状况)溶于水后形成的溶液中溶质的物质的量浓度的计算方法


(1)若已知溶液的体积





(2)若已知溶液的密度


[假定气体的摩尔质量为M g/ml，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/cm3]


计算过程：


①先计算溶质的物质的量：n＝eq \f(V气体,22.4) ml；


②再计算溶液的体积：


V(溶液)＝eq \f(m溶液,ρ溶液)


＝eq \f(\f(V气体,22.4) ml×M g/ml＋1000 g,ρ g/cm3)×1×10－3 L/cm3


＝eq \f(M V气体＋22400,22400ρ) L；


③最后计算溶质的物质的量浓度：


c＝eq \f(n,V溶液)＝eq \f(\f(V气体,22.4) ml,\f(MV气体＋22400,22400ρ) L)


＝eq \f(1000ρV气体,22400＋MV气体) ml/L。





1 下列说法中正确的是( )


A．将40 g NaOH溶于1 L水中，所得溶液的物质的量浓度为1 ml·L－1


B．从1 L 1 ml·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 ml·L－1


C．将22.4 L HCl气体溶于水后配成1 L溶液，所得盐酸的浓度为1 ml·L－1


D．100 mL溶液中含有28.4 g Na2SO4，则c(Na2SO4)为2.0 ml·L－1


[批注点拨]





[解析] A项中NaOH的物质的量为1 ml，溶于1 L水后所得溶液的体积不等于1 L，故所得溶液的物质的量浓度不是1 ml·L－1(小于1 ml·L－1)；B项中溶液的物质的量浓度与溶液的取用量无关，剩余溶液的物质的量浓度仍为1 ml·L－1；C项中未指明气体所处的温度和压强，因而22.4 L HCl气体的物质的量不一定是1 ml；D项，cB＝eq \f(nB,V)＝eq \f(28.4 g,142 g·ml－1×0.1 L)＝2.0 ml·L－1。


[答案] D


[练1] 用40 g NaOH固体配成2 L溶液，其物质的量浓度为( )


A．0.5 ml·L－1B．5 ml·L－1


C．10 ml·L－1D．20 ml·L－1


答案 A


解析 NaOH的物质的量为1 ml，c(NaOH)＝eq \f(1 ml,2 L)＝0.5 ml·L－1


[练2] (1)物质的量浓度为2 ml·L－1的H2SO4溶液250 mL，含H2SO4的物质的量为________。


(2)已知75 mL 2 ml·L－1的NaOH溶液的质量为80 g，则该溶液中溶质的质量分数为________。


答案 (1)0.5 ml (2)7.5%


解析 (1)n(H2SO4)＝c(H2SO4)·V(H2SO4)


＝2 ml·L－1×250×10－3 L＝0.5 ml。


(2)n(NaOH)＝2 ml·L－1×75×10－3 L＝0.15 ml，m(NaOH)＝0.15 ml×40 g·ml－1＝6.0 g，


w(NaOH)＝eq \f(6 g,80 g)×100%＝7.5%。


方法规律 (1)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c＝eq \f(n,V)，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)计算物质的量浓度时，若已知溶液的密度，根据V＝eq \f(m,ρ)，求出V，然后根据cB＝eq \f(nB,V) 求出cB。


(3)用公式c＝eq \f(1000ρw,M)进行换算时，要注意ρ的单位为g/mL，c的单位为ml/L。





2 标准状况下V L氨气溶解在1 L水中(水的密度近似为1 g·mL－1)，所得溶液的密度为ρ g·mL－1，质量分数为w，物质的量浓度为c ml·L－1，则下列关系中不正确的是( )


A．ρ＝eq \f(17V＋22400,22.4＋22.4V)B．w＝eq \f(17c,1000ρ)


C．w＝eq \f(17V,17V＋22400)D．c＝eq \f(1000Vρ,17V＋22400)


[批注点拨]





[解析] A选项的错误在于它将溶液的体积误作水的体积加气体的体积；B选项，取1 L溶液计算，1 L溶液中NH3的物质的量等于c ml·L－1×1 L＝c ml，故NH3的质量等于17c g，溶液的质量等于1000 mL×ρ g·mL－1，所以w＝eq \f(17c,1000ρ)；C选项，NH3的质量等于


eq \f(V L×17 g·ml－1,22.4 L·ml－1)＝eq \f(17V,22.4) g，故w＝eq \f(\f(17V,22.4),\f(17V,22.4)＋1000)


＝eq \f(17V,17V＋22400)；D选项，c＝eq \f(1000ρw,M)，将C项中的w代入，M＝17代入即可。


[答案] A


[练3] 标准状况下的a L氯化氢气体溶于1000 g水中，得到的盐酸的密度为b g/mL，则该盐酸的物质的量的浓度是( )


A.eq \f(a,22.4) ml/L B.eq \f(ab,22400) ml/L


C.eq \f(ab,22400＋36.5a) ml/L D.eq \f(1000ab,22400＋36.5a) ml/L


答案 D


解析 n(HCl)＝eq \f(a L,22.4 L/ml)＝eq \f(a,22.4) ml，V溶液＝eq \f(m溶液,ρ溶液)＝eq \f(\f(a,22.4) ml×36.5 g/ml＋1000 g,b g/mL)＝eq \f(\f(36.5a,22.4)＋1000,b) mL＝eq \f(\f(36.5a,22.4)＋1000,1000b) L，c(HCl)＝eq \f(n,V)＝eq \f(1000ab,22400＋36.5a) ml/L，选D项。


[练4] 标准状况下，将350体积HCl气体溶于1体积水中，所得溶液的密度为1.18 g/ml。


求此HCl溶液的质量分数和物质的量浓度。


答案 设HCl的体积为350 L，水的体积为1 L，


n(HCl)＝eq \f(350 L,22.4 L/ml)＝15.625 ml，


m(HCl)＝15.625 ml×36.5 g/ml≈570.3 g。


m(溶液)＝m(H2O)＋m(HCl)


＝1000 g＋570.3 g＝1570.3 g。


HCl的质量分数为：w(HCl)＝eq \f(mHCl,m溶液)×100%


＝eq \f(570.3 g,1570.3 g)×100%≈36.3%。


V(溶液)＝eq \f(m,ρ)＝eq \f(1570.3 g,1.18 g/mL)≈1331 mL＝1.331 L


c(HCl)＝eq \f(n,V)＝eq \f(15.625 ml,1.331 L)≈11.7 ml/L。





知识点二 一定物质的量浓度溶液的配制





1．容量瓶的使用——“一查五忌一原则”


(1)第一步操作——查漏


①关键词：


注水→盖塞→倒立→观察→正立→旋180°→倒立→观察。


②语言描述：向容量瓶注入一定量水，盖好瓶塞。用食指摁住瓶塞，另一只手托住瓶底，把容量瓶倒立，观察瓶塞周围是否漏水。如不漏，将容量瓶正立并将瓶塞旋转180°后塞紧，再检查是否漏水。如不漏水，该容量瓶才能使用。





(2)容量瓶的使用“五忌”


一忌用容量瓶溶解固体；


二忌用容量瓶稀释浓溶液；


三忌把容量瓶加热；


四忌把容量瓶当作反应容器；


五忌用容量瓶长期存放溶液。


(3)选择容量瓶的原则


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。


2．配制一定物质的量浓度溶液的误差分析


(1)原理依据：根据cB＝eq \f(nB,V)＝eq \f(m,M·V)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)误差分析








(3)定容时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，刻度线低于凹液面的实际读数，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)。与①恰好相反，刻度线高于凹液面的实际读数，使得加水量偏小，结果偏高。





3 今欲用NaHCO3固体配制480 mL 0.2 ml·L－1的NaHCO3溶液。根据题意填空：


(1)有以下仪器：①烧杯、②量筒、③1000 mL容量瓶、④500 mL容量瓶、⑤玻璃棒、⑥托盘天平(带砝码)。配制时，必须使用的仪器有________(填代号)，还缺少的仪器是________、________。


(2)用托盘天平称取________ g固体NaHCO3。


(3)将称好的NaHCO3固体放至500 mL的大烧杯中，倒入约250 mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌至完全溶解。待冷却至室温后，将烧杯中的溶液用玻璃棒引流转移至容量瓶。


(4)用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2～3次，并将每次洗涤的溶液都注入容量瓶，轻轻晃动容量瓶，使溶液混合均匀。


(5)向容量瓶中加入蒸馏水，直到液面离刻度线约1～2 cm时，改用胶头滴管加蒸馏水至液面与________，盖好瓶塞，摇匀。


(6)配制好的溶液________(填“能”或“不能”)长期存放在容量瓶中。


(7)以下因素会造成实验结果偏低的是________。


A．定容时观察液面仰视


B．定容后发现液面低于刻度线补加蒸馏水


C．有少量NaHCO3溶液残留在烧杯中


D．容量瓶中原来有少量蒸馏水


[批注点拨]











[解析] 解答(1)、(2)小题时要注意：题中明确要求配制480 mL溶液，由于没有480 mL的容量瓶，题中提供的仪器中有500 mL的容量瓶，故需配制500 mL溶液，要计算、称量500 mL溶液里NaHCO3的质量。定容时观察液面仰视，使溶液体积偏大。


[答案] (1)①②④⑤⑥ 药匙 胶头滴管 (2)8.4 (5)刻度线相切 (6)不能 (7)ABC


[练5] 在容量瓶的使用方法中，下列操作中正确的是( )


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刻度线1～2 cm处，再用胶头滴管滴加蒸馏水到刻度线


D．浓硫酸稀释后，应马上转移到容量瓶中，缓慢加入蒸馏水到接近刻度线1～2 cm处，用胶头滴管滴加蒸馏水到刻度线


答案 A


解析 容量瓶使用前一定要检查是否漏水，但不能润洗。配制溶液时，无论试样是固体还是液体，都不能直接倒入容量瓶中，要经过在烧杯中溶解或稀释后方可转移到容量瓶中。容量瓶上的刻度是在标定温度下的容积，温度改变，容积也会改变，在将液体转移到容量瓶之前，一定要让被转移的液体冷却到室温，以确保所配溶液浓度的准确性。


[练6] 实验室需要0.50 ml·L－1 NaCl溶液480 mL，现使用NaCl固体配制，按下列操作步骤填空，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(精确到0.1 g)、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、________、________以及相同大小的几片滤纸。


(2)计算。配制该溶液需取NaCl晶体的质量为________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(5 g以下用游码)：





②称量过程中NaCl固体应放于天平的________(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________引流，洗涤烧杯2～3次是为了________。


(6)定容，摇匀。


(7)将配好的溶液静置一段时间后，倒入指定的试剂瓶，并贴好标签，注明配制的时间、溶液名称及浓度。


答案 (1)500 mL容量瓶 胶头滴管 (2)14.6


(3)① ②左盘


(4)搅拌，加速溶解 (5)玻璃棒 保证溶质全部转移到容量瓶中


解析 配制480 mL 0.50 ml·L－1的NaCl溶液，必须用500 mL的容量瓶。m(NaCl)＝0.50 ml·L－1×0.5 L×58.5 g·ml－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、贴签。


方法规律 (1)用m＝cB·V·MB计算固体溶质的质量时，V要用所选容量瓶的容积。


(2)用浓溶液配制溶液时，要用量筒量取浓溶液于小烧杯中，加水稀释，但量取的浓硫酸要慢慢注入装有蒸馏水的小烧杯中。





本课归纳总结


1.表示单位体积溶液中所含溶质的物质的量叫物质的量浓度，符号cB，常用单位为“ml/L”。


2．计算物质的量浓度的公式为cB＝eq \f(nB,V)，V指的是溶液的体积，常用单位为“L”。物质的量浓度与质量分数的换算关系为c＝eq \f(1000ρw,M)。








3．配制一定物质的量浓度的溶液要用到的主要仪器有容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管。


4．配制一定物质的量浓度溶液的实验步骤为计算、称量(或量取)、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀。


学习效果检测


1．下列有关容量瓶的叙述正确的是 ( )


A．容量瓶不能用作长期存放试剂的容器，但是当溶液配制完后，可以用来存放配制的试剂


B．用500 mL的容量瓶可以直接配制480 mL溶液


C．容量瓶不可以用来溶解固体，但是可以用来稀释浓的溶液


D．容量瓶不可以用来加热，但是锥形瓶可以用来加热


答案 D


解析 容量瓶是配制一定物质的量浓度溶液的专用仪器，不能用来溶解固体、稀释浓溶液、不能长期贮存溶液、不能加热。


2．下列关于1.0 ml·L－1 Na2SO4溶液的叙述正确的是( )


①溶液中含有1 ml Na2SO4


②1 L溶液中含有142 g Na2SO4


③将1 ml Na2SO4溶于1 L水中所得的溶液


④将322 g Na2SO4·10H2O溶于水后再稀释成1000 mL所得的溶液


A．①③B．②④


C．③④D．②③


答案 B


解析 溶液中溶质的物质的量与溶液体积有关，溶液体积未给出，无法计算溶质的物质的量，故①错误；142 g Na2SO4的物质的量为1 ml，溶于水配成1 L溶液，可得1 ml·L－1的Na2SO4溶液，故②正确；1 ml Na2SO4溶于水，配成1 L溶液，可得1 ml·L－1的Na2SO4溶液，故③错误；硫酸钠晶体的物质的量为eq \f(322 g,322 g/ml)＝1 ml，所以硫酸钠的物质的量为1 ml，溶液体积为1 L，所以硫酸钠溶液浓度为1 ml·L－1，故④正确。


3．配制100 mL 2.0 ml·L－1 NaOH溶液时，不需要用到的仪器是( )





答案 D


解析 配制100 mL 2.0 ml·L－1 NaOH溶液的一般步骤为用药匙取药品，用托盘天平称量，在烧杯中溶解，并用玻璃棒搅拌，冷却后用玻璃棒引流，移入100 mL容量瓶内，洗涤并将洗涤液移入容量瓶中，加水至接近刻度线1～2 cm，改用胶头滴管加水至刻度线，盖好瓶塞摇匀，故不需要的仪器为集气瓶，故选D。


4．实验室中需要用11.7 g NaCl配制2 ml/L的NaCl溶液，配制的溶液的体积应为( )


A．950 mLB．500 mL


C．100 mLD．1000 mL


答案 C


解析 n(NaCl)＝eq \f(m,M)＝eq \f(11.7 g,58.5 g/ml)＝0.2 ml，


V＝eq \f(n,c)＝eq \f(0.2 ml,2 ml/L)＝0.1 L＝100 mL。


5．使用胆矾配制1 L 0.1 ml·L－1的CuSO4溶液，正确的做法是( )


A．将胆矾加热除去结晶水后，称取16 g溶于1 L水中


B．称取胆矾25 g溶于1 L水中


C．将25 g胆矾溶于少量水，然后将溶液稀释到1 L


D．将16 g胆矾溶于少量水，然后将此溶液稀释至1 L


答案 C


解析 物质的量浓度指的是单位体积的溶液中所含溶质的物质的量，在该题中用CuSO4·5H2O来配制CuSO4溶液要注意两点：


(1)找到CuSO4·5H2O和CuSO4之间的质量关系。


(2)溶液的体积最终为1 L。


1 L 0.1 ml·L－1的CuSO4溶液中溶质的物质的量：n(CuSO4)＝1 L×0.1 ml·L－1＝0.1 ml，其质量为16 g，若要称取CuSO4·5H2O，应称取25 g。


所以有2种方案：称取16 g CuSO4溶于水配成1 L溶液或称取25 g胆矾溶于水配成1 L溶液，故选C。


6．10% NaOH溶液，蒸发100 g水后得到80 mL 20%的溶液，则该20%的溶液的物质的量浓度为( )


A．6.25 ml/LB．12.5 ml/L


C．7 ml/LD．7.5 ml/L


答案 A


解析 设蒸发前溶液的质量为x，蒸发前后溶液中溶质的质量不变，则10%×x＝20%×(x－100)，解得x＝200 g，则溶质n(NaOH)＝200 g×10%÷40 g/ml＝0.5 ml，则溶液的物质的量浓度为0.5 ml÷0.08 L＝6.25 ml/L。


7．某同学按下列步骤配制500 mL 0.2 ml·L－1 Na2CO3溶液，请回答有关问题。











(6)你认为按上述步骤配制的Na2CO3溶液的浓度是否为0.2 ml·L－1？________(填“是”或“不是”)，并说明理由：________________________________________________


________________________________________________。


答案 (1)10.6'


(2)托盘天平(含砝码)、药匙'


(3)搅拌、加热'


(4)用玻璃棒引流'


(5)加蒸馏水至容量瓶中的液面接近刻度线1～2 cm处，改用胶头滴管滴加，使凹液面最低处与刻度线相切


(6)不是'该同学没有洗涤烧杯和玻璃棒


解析 (1)m(Na2CO3)＝0.2 ml·L－1×0.5 L×106 g·ml－1＝10.6 g。


(6)实验中没有洗涤烧杯和玻璃棒，导致所配制溶液浓度偏低。