2021版高考化学（人教版）一轮复习学案：第4讲　物质的量浓度及溶液的配制

第4讲　物质的量浓度及溶液的配制

　考点一　物质的量浓度、溶解度曲线及相关计算

[知识梳理]
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＝。
（3）单位：mol·L－1（或mol/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）＝×100%。
3.固体的溶解度
（1）概念：在一定温度下，某固体物质在100g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＝×100g。
（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101kPa）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
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
c＝
　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＝（c为溶质的物质的量浓度，单位为mol·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·mol－1）。
当溶液为饱和溶液时，因为w＝，可得c＝。
（2）公式的推导（按溶液体积为VL推导）
c＝＝＝或w＝＝＝。
　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。
　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＋）。
[自主检测]
1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）0.2mol·L－1表示1L溶液中含有溶质的物质的量是0.2mol。（　　）
（2）含1mol溶质的任何溶液，物质的量浓度一定相等。（　　）
（3）配制1L1mol·L－1NaCl溶液，将58.5gNaCl溶于1L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）1L0.5mol·L－1CaCl2溶液中，Ca2＋与Cl－的物质的量浓度都是0.5mol·L－1。（　　）
（6）从1L0.2mol·L－1的NaOH溶液中取出10mL，这10mL溶液的物质的量浓度是2mol·L－1。（　　）
（7）1mol·L－1NaCl溶液指此溶液中含有1molNaCl。（　　）
（8）用100mL水吸收0.1molHCl气体所得溶液的物质的量浓度恰好是1mol·L－1。（　　）
（9）将25gCuSO4·5H2O晶体溶于75g水中所得溶液的溶质质量分数为25%。（　　）
（10）将40gSO3溶于60g水中所得溶液的溶质质量分数为49%。（　　）
（11）将62gNa2O溶于水中，配成1L溶液，所得溶液的物质的量浓度为1mol·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SO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32.2gNa2SO4·10H2O溶于水配成1L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0.4mol·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）＝＝0.1mol，c（Na2SO4）＝0.1mol·L－1，c（Na＋）＝0.2mol·L－1。
②n（Na＋）＝0.4mol·L－1×1L＝0.4mol，则加入n（NaCl）＝0.4mol－0.2mol＝0.2mol，
m（NaCl）＝0.2mol×58.5g·mol－1＝11.7g；
最终溶液中c（Cl－）＝c（NaCl）＝＝0.2mol·L－1。
答案：（1）①0.1mol·L－1　0.2mol·L－1　②11.7g　0.2mol·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。

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、Na2O2NaOH；SO3H2SO4；NO2HNO3。
（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＝×10－3L。
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1mol·L－1Al2（SO4）3溶液中c（SO）＝3mol·L－1，c（Al3＋）＝2mol·L－1（当考虑Al3＋水解时，则其浓度小于2mol·L－1）。

演练一　物质的量浓度、溶质质量分数、溶解度的换算
1.一种双氧水的质量分数为27.5%（密度为1.10g/cm3），其浓度为　　　　mol/L。
解析：根据物质的量浓度与质量分数的换算公式，得c＝＝mol/L≈8.9mol/L。
答案：8.9
2.已知某饱和NaCl溶液的体积为VmL，密度为ρg·cm－3，溶质质量分数为w，物质的量浓度为cmol·L－1，溶液中含NaCl的质量为mg。
（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＝mol·L－1＝mol·L－1。
（2）c＝＝mol·L－1。
（3）w＝×100%＝×100%。
（4）w＝×100%，解得S＝g。
答案：（1）mol·L－1　（2）mol·L－1
（3）×100%　（4）g
3.标准状况下，将VLA气体（摩尔质量为Mg·mol－1）溶于0.1L水中，所得溶液的密度为ρg·cm－3，则此溶液的物质的量浓度（mol·L－1）为（　　）
A.　　　　　　　
B.
C.
D.1000VρM（MV＋2240）
解析：选B。气体的物质的量为mol，所得溶液的质量为g，则此溶液的物质的量浓度为mol÷＝mol·L－1。
演练二　溶液的稀释与混合
4.（1）在100g物质的量浓度为cmol·L－1、密度为ρg·cm－3的硫酸溶液中加入一定量的水稀释成mol·L－1的硫酸溶液，则加入水的体积　　　　（填“＝”“＞”或“＜”，下同）100mL。
（2）若把（1）中的H2SO4溶液改成氨水，应加入水的体积　　　　100mL。
（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　　　　100mL。
解析：（1）设加入水的体积为V水mL，·c＝·，V水＝－100，由于ρ′100。
（3）根据溶质的质量分数＝×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100mL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＝2p②q>2p
③q2p
③qρ2时，如H2SO4溶液、HNO3溶液，w>2p%；当ρ1③>④>⑤ B.②>①>③>④>⑤
C.⑤>④>③>②>① D.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。
13.（2020·“5＋3”原创冲刺卷）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键同时消耗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.1mol苯理论上可以与3 mol H2发生加成反应，所以1 mol苯分子中含有3NA个碳碳双键
解析：选C。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 mol NH3）的同时消耗3NA个H—H键（即3 mol H2），体现的都是正反应速率，与是否达到平衡状态无关，错误；C项，Na2SO4为离子晶体，常温常压下为固体，1.42g（即0.01 mol）Na2SO4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。
二、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 mol·L－1 Na2CO3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1g不纯的NaOH样品（样品含少量Na2CO3和水），放入50 mL 2mol·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 1mol·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，
盐酸的溶质质量分数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＝0.0026 mol，设加入稀盐酸的体积最多不超过x mL，则n（HCl）＝1 mol·L－1×0.001 x L＝0.001 x mol，根据化学方程式Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl得0.0026＝0.001 x，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）＝0.050L×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
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：
“84”消毒液
有效成分　NaClO
规格　1000mL
质量分数　25%
密度　1.19 g·cm－3

（1）该“84”消毒液的物质的量浓度约为　　　　mol·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＋）＝　　　　mol·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2L2.3 mol·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　　　　mol·L－1。
②需用浓硫酸的体积为　　　　mL。
解析：（1）由c＝得，c（NaClO）＝
mol·L－1≈4.0 mol·L－1。
（2）稀释前后溶液中NaClO的物质的量不变，则有100mL×10－3L·mL－1×4.0 mol·L－1＝100 mL×10－3 L·mL－1×c（NaClO）×100，解得稀释后c（NaClO）＝0.04 mol·L－1，c（Na＋）＝c（NaClO）＝0.04 mol·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500mL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0.5L×4.0 mol·L－1×74.5 g·mol－1＝149.0 g。
（4）①根据H2SO4的组成可知，溶液中c（H＋）＝2c（H2SO4）＝4.6 mol·L－1。②2 L 2.3 mol·L－1的稀硫酸中溶质的物质的量为2L×2.3 mol·L－1＝4.6 mol，设需要98%（密度为1.84 g·cm－3）的浓硫酸的体积为VmL，则有＝4.6 mol，解得V＝250.0。
答案：（1）4.0　（2）0.04　（3）C　（4）①4.6　②250.0