2022届高考化学一轮复习讲义学案第1章 课题4　物质的量浓度及溶液的配制

这是一份2022届高考化学一轮复习讲义学案第1章 课题4　物质的量浓度及溶液的配制，共26页。学案主要包含了相关概念，有关物质的量浓度计算的四大类型，配制过程，误差分析等内容，欢迎下载使用。
学习任务1 物质的量浓度、溶解度曲线及相关计算
一、相关概念
1．物质的量浓度
(1)概念：表示单位体积溶液中所含溶质B的物质的量。
(2)表达式：cB＝eq \f(nB,V)。
(3)单位：ml·L－1(或ml/L)。
2．溶质的质量分数
(1)概念：以溶液里溶质质量与溶液质量的比值表示溶液组成的物理量，一般用百分数表示。
(2)表达式：w(B)＝eq \f(m（B）,m（aq）)×100%。
3．固体的溶解度
(1)概念：在一定温度下，某固体物质在100_g溶剂(通常是水)里达到饱和状态时所溶解的质量，叫作这种物质在该溶剂里的溶解度，其单位为“g”。
(2)表达式：固体物质溶解度(饱和溶液)S＝eq \f(m溶质,m溶剂)×100 g。
(3)影响溶解度大小的因素
①内因：物质本身的性质(由结构决定)。
②外因
a．溶剂的影响(如NaCl易溶于水而不易溶于汽油)。
b．温度的影响：升温，大多数固体物质的溶解度增大，少数物质却相反，如Ca(OH)2；温度对NaCl溶解度的影响不大。
4．溶解度曲线
5．利用溶解度受温度影响不同进行除杂的方法
(1)溶解度受温度影响较小的物质采取蒸发结晶的方法，如NaCl中含有KNO3，应采取加水溶解、蒸发结晶、趁热过滤的方法。
(2)溶解度受温度影响较大的物质(或带有结晶水的物质)采取加热浓缩、冷却结晶的方法，如KNO3中含有NaCl，应采取加水溶解、加热浓缩、冷却结晶、过滤的方法。
6．气体的溶解度
通常指该气体(其压强为101 kPa)在一定温度时溶解于1体积水里达到饱和状态时气体的体积，常记为1∶x。如NH3、HCl、SO2、CO2等气体在常温时的溶解度分别为1∶700、1∶500、1∶40、1∶1。
气体溶解度的大小与温度和压强的关系：温度升高，溶解度减小；压强增大，溶解度增大。
二、有关物质的量浓度计算的四大类型
eq \x(类型1) 标准状况下，气体溶于水所得溶液的溶质的物质的量浓度的计算
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(溶质的物质的量n＝\f(V气体,22.4 L·ml－1),溶液的体积V＝\f(m,ρ)＝\f(m气体＋m水,ρ))) c＝eq \f(n,V)
eq \x(类型2) 溶液中溶质的质量分数与溶质的物质的量浓度的换算
(1)计算公式：c＝eq \f(1 000ρw,M)(c为溶质的物质的量浓度，单位为ml·L－1；ρ为溶液的密度，单位为g·cm－3；w为溶质的质量分数；M为溶质的摩尔质量，单位为g·ml－1)。
当溶液为饱和溶液时，因为w＝eq \f(S,S＋100)，可得c＝eq \f(1 000ρS,M（100＋S）)。
(2)公式的推导(按溶液体积为V L推导)
c＝eq \f(n,V)＝eq \f(1 000ρ×V×w,M×V)＝eq \f(1 000ρw,M)或w＝eq \f(m（溶质）,m（溶液）)＝eq \f(V×c×M,V×1 000ρ)＝eq \f(cM,1 000ρ)。
eq \x(类型3) 溶液稀释和同种溶质的溶液混合的计算
(1)溶液稀释
①溶质的质量在稀释前后保持不变，即m1w1＝m2w2。
②溶质的物质的量在稀释前后保持不变，即c1V1＝c2V2。
③溶液质量守恒，即m(稀)＝m(浓)＋m(水)(体积一般不守恒)。
(2)同种溶质不同物质的量浓度的溶液混合
①混合前后溶质的质量保持不变，即m1w1＋m2w2＝m混w混。
②混合前后溶质的物质的量保持不变，即c1V1＋c2V2＝c混V混。
eq \x(类型4) 应用电荷守恒式求算未知离子的浓度
溶液中所有阳离子所带正电荷总数与所有阴离子所带负电荷总数相等。
例如：CH3COONa和CH3COOH的混合溶液中存在
c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(Na＋)＋c(H＋)。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)0.2 ml·L－1表示1 L溶液中含有溶质的物质的量是0.2 ml。( )
(2)含1 ml溶质的任何溶液，物质的量浓度一定相等。( )
(3)配制1 L 1 ml·L－1NaCl溶液，将58.5 g NaCl溶于1 L水中即可。( )
(4)相同温度和压强下，体积相同、物质的量浓度相同的同种溶液所含溶质的粒子数一定相同。( )
(5)1 L 0.5 ml·L－1CaCl2溶液中，Ca2＋与Cl－的物质的量浓度都是0.5 ml·L－1。( )
(6)从1 L 0.2 ml·L－1的NaOH溶液中取出10 mL，这10 mL溶液的物质的量浓度是2 ml·L－1。( )
(7)1 ml·L－1NaCl溶液指此溶液中含有1 ml NaCl。( )
(8)用100 mL水吸收0.1 ml HCl气体所得溶液的物质的量浓度恰好是1 ml·L－1。( )
(9)将25 g CuSO4·5H2O晶体溶于75 g水中所得溶液的溶质质量分数为25%。( )
(10)将40 g SO3溶于60 g水中所得溶液的溶质质量分数为49%。( )
(11)将62 g Na2O溶于水中，配成1 L溶液，所得溶液的物质的量浓度为1 ml·L－1。( )
(12)同浓度的三种溶液：Na2SO4、MgSO4、Al2(SO4)3，其体积比为3∶2∶1，则SOeq \\al(2－,4)浓度之比为3∶2∶3。( )
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)× (9)× (10)√ (11)× (12)×
2．填空题。
(1)将32.2 g Na2SO4·10H2O溶于水配成1 L溶液。
①该溶液中Na2SO4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，若使溶液中Na＋的物质的量浓度变为0.4 ml·L－1(假设溶液体积不变)，则需加入NaCl的质量为________，最终溶液中Cl－的物质的量浓度为________。
(2)如图是X、Y两种固体物质的溶解度曲线。按要求回答下列问题：
①若X中混有少量Y，怎样提纯X?
②若Y中混有少量X，怎样提纯Y?
解析：(1)①n(Na2SO4)＝n(Na2SO4·10H2O)＝eq \f(32.2 g,322 g·ml－1)＝0.1 ml，c(Na2SO4)＝0.1 ml·L－1，c(Na＋)＝0.2 ml·L－1。
②n(Na＋)＝0.4 ml·L－1×1 L＝0.4 ml，则加入n(NaCl)＝0.4 ml－0.2 ml＝0.2 ml，
m(NaCl)＝0.2 ml×58.5 g·ml－1＝11.7 g；
最终溶液中c(Cl－)＝c(NaCl)＝eq \f(0.2 ml,1 L)＝0.2 ml·L－1。
答案：(1)①0.1 ml·L－1 0.2 ml·L－1 ②11.7 g 0.2 ml·L－1
(2)①加水溶解，加热浓缩，冷却结晶，过滤。
②加水溶解，蒸发结晶，趁热过滤。
eq \a\vs4\al()
1．正确判断溶液的溶质并计算其物质的量
(1)与水发生反应生成新的物质，如Na、Na2O、Na2O2eq \(――→,\s\up7(水))NaOH；SO3eq \(――→,\s\up7(水))H2SO4；NO2eq \(――→,\s\up7(水))HNO3。
(2)特殊物质，如NH3溶于水后溶质为NH3·H2O，但计算浓度时仍以NH3作为溶质。
(3)含结晶水的物质：CuSO4·5H2O―→CuSO4；Na2CO3·10H2O―→Na2CO3。
2．准确计算溶液的体积
不能用水的体积代替溶液的体积，尤其是固体、气体溶于水，一般根据溶液的密度进行计算：
V＝eq \f(m（气体或固体）＋m（溶剂）,ρ)×10－3 L。
注意：溶液稀释或混合时，若题中注明“忽略混合后溶液体积变化”，则溶液的总体积一般按相加计算。
3．注意溶质的浓度与溶液中某离子浓度的关系
溶质的浓度和离子浓度可能不同，要注意根据化学式具体分析。如1 ml·L－1Al2(SO4)3溶液中c(SOeq \\al(2－,4))＝3 ml·L－1，c(Al3＋)＝2 ml·L－1(当考虑Al3＋水解时，则其浓度小于2 ml·L－1)。
物质的量浓度、溶质质量分数、溶解度的换算
证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析
1．一种双氧水的质量分数为27.5%(密度为1.10 g/cm3)，其浓度为________ml/L。
解析：根据物质的量浓度与质量分数的换算公式，得c＝eq \f(1 000ρw,M)＝eq \f(1 000×1.10×27.5%,34) ml/L≈8.9 ml/L。
答案：8.9
2．已知某饱和NaCl溶液的体积为V mL，密度为ρ g·cm－3，溶质质量分数为w，物质的量浓度为c ml·L－1，溶液中含NaCl的质量为m g。
(1)用m、V表示溶液的物质的量浓度：________________________________________________________________________。
(2)用w、ρ表示溶液的物质的量浓度：________________________________________________________________________。
(3)用c、ρ表示溶质的质量分数：________________________________________________________________________。
(4)用w表示该温度下NaCl的溶解度：________________________________________________________________________。
解析：(1)c＝eq \f(\f(m,58.5),V×10－3) ml·L－1＝eq \f(1 000m,58.5V) ml·L－1。
(2)c＝eq \f(1 000 mL×ρ g·mL－1×w,58.5 g·ml－1×1 L)＝eq \f(1 000ρw,58.5) ml·L－1。
(3)w＝eq \f(58.5 g·ml－1×c ml·L－1×V×10－3 L,V mL×ρ g·mL－1)×100%＝eq \f(58.5c,1 000ρ)×100%。
(4)w＝eq \f(S,100 g＋S)×100%，解得S＝eq \f(100w,1－w) g。
答案：(1)eq \f(1 000m,58.5V) ml·L－1 (2)eq \f(1 000ρw,58.5) ml·L－1
(3)eq \f(58.5c,1 000ρ)×100% (4)eq \f(100w,1－w) g
3．标准状况下，将V L A气体(摩尔质量为M g·ml－1)溶于0.1 L水中，所得溶液的密度为ρ g·cm－3，则此溶液的物质的量浓度(ml·L－1)为( )
A.eq \f(Vρ,MV＋2 240)
B.eq \f(1 000Vρ,MV＋2 240)
C.eq \f(MV,22.4（V＋0.1）ρ)
D.1 000VρM(MV＋2 240)
解析：选B。气体的物质的量为eq \f(V,22.4) ml，所得溶液的质量为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(V,22.4)×M＋100)) g，则此溶液的物质的量浓度为eq \f(V,22.4) ml÷eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(V,22.4)×M＋100)) g÷1 000ρ g·L－1))＝eq \f(1 000Vρ,MV＋2 240) ml·L－1。
溶液的稀释与混合
证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析
4．(1)在100 g物质的量浓度为c ml·L－1、密度为ρ g·cm－3的硫酸溶液中加入一定量的水稀释成eq \f(c,2) ml·L－1的硫酸溶液，则加入水的体积________(填“＝”“＞”或“＜”，下同)100 mL。
(2)若把(1)中的H2SO4溶液改成氨水，应加入水的体积________100 mL。
(3)若把(1)(2)中的物质的量浓度均改为溶质的质量分数，则加入水的体积________100 mL。
解析：(1)设加入水的体积为V水 mL，eq \f(100,ρ)·c＝eq \f(100＋V水,ρ′)·eq \f(c,2)，V水＝eq \f(200ρ′,ρ)－100，由于ρ′100。
(3)根据溶质的质量分数＝eq \f(溶质质量,溶液质量)×100%可知，溶质质量不变，溶质的质量分数减半，则溶液质量加倍，所以均应加入100 mL水。
答案：(1)＜ (2)＞ (3)＝
5．(1)将3p%的硫酸与等体积的p%的硫酸混合得到q%的稀硫酸，则p、q的关系正确的是________。
①q＝2p ②q>2p
③q2p
③qρ2时，如H2SO4溶液、HNO3溶液，w>2p%；当ρ1③>④>⑤B．②>①>③>④>⑤
C．⑤>④>③>②>①D．②>③>④>①>⑤
解析：选C。题中所述五种溶液中溶质的浓度都比较低，因此溶剂分子数目占据主导；而溶剂分子数目与溶液体积成正比，因此溶液体积越大，所含总粒子数目越多，故离子、分子总数由大到小依次为⑤>④>③>②>①。
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
10．在配制一定物质的量浓度的盐酸时，下列错误操作可使所配制溶液浓度偏高的是( )
A．用量筒量取浓盐酸时仰视读数
B．稀释搅拌时有液体飞溅
C．定容时仰视容量瓶刻度线
D．定容摇匀后液面下降，再加水至刻度线
解析：选A。用量筒量取浓盐酸时仰视读数，会导致溶质的物质的量偏大，所配制溶液浓度偏高，A项正确；稀释搅拌时有液体飞溅，会导致溶质的物质的量偏小，所配制溶液浓度偏低，B项错误；定容时仰视容量瓶刻度线，会导致溶液的体积偏大，所配制溶液浓度偏低，C项错误；定容摇匀后液面下降为正常现象，如果再加水至刻度线，会导致溶液体积偏大，浓度偏低，D项错误。
11．在t ℃时，将a g NH3完全溶于水，得到V mL溶液，假设该溶液的密度为ρ g/mL，溶质质量分数为w，其中含有NHeq \\al(＋,4)的物质的量是b ml，下列叙述正确的是( )
A．溶质的质量分数w＝eq \f(a,ρV－a)×100%
B．溶质的物质的量浓度c＝eq \f(1 000a,35V) ml/L
C．溶液中c(OH－)＝eq \f(1 000b,V) ml/L＋c(H＋)
D．向上述溶液中加入V mL水，所得溶液的溶质质量分数大于0.5w
解析：选C。溶质的质量分数w＝eq \f(a,ρV)×100%，A错误；在计算时，氨水中的溶质是NH3而不是NH3·H2O，c＝eq \f(n（NH3）,V)＝eq \f(\f(a,17),V×10－3) ml/L＝eq \f(1 000a,17V) ml/L，B错误；氨水中含有的阳离子为H＋和NHeq \\al(＋,4)，含有的阴离子只有OH－，根据电荷守恒可知 C正确；由于氨水的密度小于水的密度，与水等体积混合所得稀氨水的质量大于原氨水质量的2倍，故其溶质质量分数小于0.5w，D错误。
12．下列说法中正确的是( )
A．把100 mL 3 ml·L－1的H2SO4溶液与100 mL H2O混合后，硫酸的物质的量浓度变为1.5 ml·L－1
B．把200 mL 3 ml·L－1的BaCl2溶液与100 mL 3 ml·L－1HCl溶液混合后，溶液中的c(Cl－)仍为3 ml·L－1
C．把100 g 20%的NaCl溶液与100 g H2O混合后，NaCl溶液的溶质质量分数变为10%
D．把100 mL 20%的NaOH溶液与100 mL H2O混合后，NaOH溶液的溶质质量分数变为10%
解析：选C。A选项，最终溶液体积不是200 mL，错误；B选项，总体积无法确定，无法计算其浓度，错误；C选项，依据溶质质量守恒可知正确；D选项，100 mL 20%的NaOH溶液的质量大于100 mL水的质量，所以最终溶液的溶质质量分数大于10%，错误。
13．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．转移0.2NA个电子使Na完全转化为Na2O2，需要氧气的体积为2.24 L
B．生成6NA个N—H键同时生成3NA个H—H键，即标志着反应N2＋3H22NH3达到平衡状态
C．常温常压下，1.42 g Na2SO4中含有的Na＋数为0.02NA
D．1 ml苯理论上可以与3 ml H2发生加成反应，所以1 ml苯分子中含有3NA个碳碳双键
解析：选BC。A项，Na完全转化为Na2O2，氧元素化合价变化为0→－1，转移0.2NA个电子，需要标准状况下氧气的体积为2.24 L，但题中未指明气体所处的状况，无法确定O2的体积，错误；B项，生成6NA个N—H键(即2 ml NH3)的同时生成3NA个H—H键(即3 ml H2)，即3v正(NH3)＝2v逆(H2)，能说明反应达到平衡状态，正确；C项，Na2SO4为离子晶体，常温常压下为固体，1.42 g Na2SO4(即0.01 ml)中含有的Na＋数为0.02NA，正确；D项，苯分子中不存在碳碳双键，错误。
三、非选择题
14．(2020·莱芜一中检测)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)所得盐酸的溶质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 ml·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，加入稀盐酸的体积最多不超过________mL。
(4)将1 g不纯的NaOH样品(样品含少量Na2CO3和水)，放入50 mL 2 ml·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 ml·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)＝eq \f(224 L,22.4 L· ml－1)＝10 ml，
m(HCl)＝10 ml×36.5 g· ml－1＝365 g，
盐酸的溶质质量分数w＝eq \f(365 g,365 g＋635 g)×100%＝36.5%；
c(HCl)＝eq \f(1 000ρw,M)
＝eq \f(1 000 mL·L－1×1.18 g·cm－3×36.5%,36.5 g· ml－1)
＝11.8 ml·L－1。
(2)由c(浓)·V(浓)＝c(稀)·V(稀)可知，
c(稀)＝11.8 ml·L－1×eq \f(0.1 L,1.18 L)＝1 ml·L－1。
(3)n(Na2CO3)＝0.040 L×0.065 ml·L－1＝0.002 6 ml，设加入稀盐酸的体积最多不超过x mL，则n(HCl)＝1 ml·L－1×0.001x L＝0.001x ml，根据化学方程式Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋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 ml·L－1＝0.1 ml，m(NaCl)＝0.1 ml×58.5 g· ml－1＝5.85 g。
答案：(1)36.5% 11.8 ml·L－1 (2)1 ml·L－1 (3)2.6 (4)5.85
15．已知某“84”消毒液瓶体部分标签如图所示，该“84”消毒液通常稀释100倍(体积之比)后使用。请回答下列问题：
(1)该“84”消毒液的物质的量浓度约为____________ml·L－1(结果保留1位小数)。
(2)某同学取100 mL该“84”消毒液，稀释后用于消毒，稀释后的溶液中c(Na＋)＝________ml·L－1。
(3)该同学参阅该“84”消毒液的配方，欲用NaClO固体配制480 mL含NaClO质量分数为25%的消毒液。下列说法正确的是________。
A．如图所示的仪器中，有三种是不需要的，还需要一种玻璃仪器
B．容量瓶用蒸馏水洗净后，应烘干后才能用于溶液配制
C．配制过程中，未用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒会导致结果偏低
D．需要称量NaClO固体的质量为143.0 g
(4)“84”消毒液与稀硫酸混合使用可增强消毒能力，某消毒小组人员用98%(密度为1.84 g·cm－3)的浓硫酸配制2 L 2.3 ml·L－1的稀硫酸用于增强“84”消毒液的消毒能力。
①所配制的稀硫酸中，H＋的物质的量浓度为________ ml·L－1。
②需用浓硫酸的体积为________mL。
解析：(1)由c＝eq \f(1 000ρw,M)得，c(NaClO)＝
eq \f(1 000×1.19×25%,74.5) ml·L－1≈4.0 ml·L－1。
(2)稀释前后溶液中NaClO的物质的量不变，则有100 mL×10－3 L·mL－1×4.0 ml·L－1＝100 mL×10－3L·mL－1×c(NaClO)×100，解得稀释后c(NaClO)＝0.04 ml·L－1，c(Na＋)＝c(NaClO)＝0.04 ml·L－1。
(3)选项A，需用托盘天平称取NaClO固体，需用烧杯溶解NaClO，需用玻璃棒进行搅拌和引流，需用容量瓶和胶头滴管来定容，图示中的a、b不需要，但还需要玻璃棒和胶头滴管；选项B，配制过程中需要加水，所以洗涤干净后的容量瓶不必烘干；选项C，未洗涤烧杯和玻璃棒将导致配制的溶液中溶质的物质的量减小，结果偏低；选项D，应选取500 mL的容量瓶进行配制，然后取出480 mL即可，所以需要NaClO的质量为0.5 L×4.0 ml·L－1×74.5 g· ml－1＝149.0 g。
(4)①根据H2SO4的组成可知，溶液中c(H＋)＝2c(H2SO4)＝4.6 ml·L－1。②2 L 2.3 ml·L－1的稀硫酸中溶质的物质的量为2 L×2.3 ml·L－1＝4.6 ml，设需要98%(密度为1.84 g·cm－3)的浓硫酸的体积为V mL，则有eq \f(V mL×1.84 g·cm－3×98%,98 g· ml－1)＝4.6 ml，解得V＝250.0。
答案：(1)4.0 (2)0.04 (3)C (4)①4.6 ②250.0

实验操作
变量
c/(ml/L)
n(溶质)
V(溶液)
用滤纸称量NaOH固体
减小
—
偏低
砝码与物品颠倒(使用游码)
减小
—
偏低
移液前容量瓶内有水
不变
—
无影响
向容量瓶中移液时少量溅出
减小
—
偏低
未洗涤烧杯和玻璃棒
减小
—
偏低
定容时仰视刻度线
—
增大
偏低
定容时俯视刻度线
—
减小
偏高
定容摇匀后液面下降再加水
—
增大
偏低
未等溶液冷却就定容
—
减小
偏高
“84”消毒液
有效成分 NaClO
规格 1 000 mL
质量分数 25%
密度 1.19 g·cm－3