高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第1章 认识化学科学第3节 化学中常用的物理量——物质的量精品第3课时学案

第3课时　物质的量浓度

自主学习

1.物质的量浓度：用单位体积溶液中所含溶质B的物质的量表示溶液组成的物理量，叫溶质B的物质的量浓度，单位为mol·L－1或mol·m－3；符号：cB。

2．溶质B的物质的量、物质的量浓度和溶液体积的关系：nB＝cB·V或cB＝或V＝。

3．配制一定物质的量浓度的溶液

(1)实验仪器：托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管。

(2)容量瓶

4．化学反应中的定量关系

对于化学反应2H2＋O22H2O，可以理解为2_mol_H2与1_mol_O2在点燃的条件下恰好完全反应生成2_mol_H2O。

课堂探究

一、物质的量浓度

1．小明的爷爷去医院检查身体，下表是血液检验单的部分数据，请你解读这些数据的含义。

提示：表中数据的含义是：小明的爷爷每升血液中甘油三酯的含量为1.52 mmol，介于0.5 mmol到1.71 mmol之间，小明的爷爷的血液中甘油三酯的含量符合正常值。同样总胆固醇含量也正常，但葡萄糖含量偏高，可能有尿糖病。

2．为了测定某废水中硫酸的总量，某化学兴趣小组取100 mL废水样品注入烧杯中，测定后得知H2SO4的物质的量浓度为1.5 mol·L－1，然后通过物质的量浓度和废水的总体积计算出废水中硫酸的总量。该兴趣小组的做法给了你怎样的启示？

提示：工业上测废水中某成分的总量时，先测出其物质的量浓度，再由总体积求出该成分的总含量。nH2SO4＝cH2SO4·V＝1.5V(mol)，再由nH2SO4计算出所加的除去该废水中该成分的除杂剂的总量以达排放标准。

1．cB＝关系式中，nB是指溶质B的物质的量，可用mB与MB进行计算。即nB＝；而V是溶液的体积，可以用V＝进行计算，它不等于V溶剂＋V溶质。

2．一定物质的量浓度的某溶液，其浓度不因所取体积不同而变化。

知识拓展

1．溶液稀释定律

溶质质量不变：m1·w1＝m2·w2

溶质的物质的量不变：c浓·V浓＝c稀·V稀

2．气体溶质溶于水中制得溶液，其物质的量浓度的计算。在标准状况下，1 L水中溶解某气体V L，所得溶液密度为ρ g·cm－3，气体摩尔质量为M g·mol－1。则：

c＝＝ mol·L－1；

w＝×100%＝×100%

＝×100%。

1．关于0.1 mol/L H2SO4溶液的叙述错误的是(　　)

A．1 L该溶液中含有H2SO4的质量为9.8 g

B．0.5 L该溶液中氢离子的物质的量浓度为0.2 mol/L

C．从1 L该溶液中取出100 mL，则取出溶液中H2SO4的物质的量浓度为0.01 mol/L

D．取该溶液10 mL，加水稀释至100 mL后H2SO4的物质的量浓度为0.01 mol/L

答案　C

解析　1 L 0.1 mol/L的H2SO4溶液中含溶质的质量m＝n·M＝1 L×0.1 mol/L×98 g/mol＝9.8 g，A正确；0.1 mol/L H2SO4溶液中H＋浓度为0.2 mol/L，B正确；溶液是均一、稳定的混合物，故取出的100 mL溶液的浓度仍然是0.1 mol/L，C错误；10 mL溶液加水稀释至100 mL，体积增大10倍，浓度变为原来的，即0.01 mol/L，D正确。

2．向1000 g蒸馏水中通入标准状况下的HCl气体a L，得到盐酸的密度为b g·cm－3，则该盐酸的物质的量浓度为(　　)

A. mol·L－1

B. mol·L－1

C. mol·L－1

D. mol·L－1

答案　D

解析　题中溶质的物质的量n(HCl)＝＝ mol，

溶液的体积V＝

＝ L，则c(HCl)＝

＝ mol·L－1。

方法技巧

有关物质的量浓度的常见计算

溶质的质量(mB)，溶液的体积(V)，溶液的质量[m(aq)]，溶质的质量分数(w)与溶质的物质的量浓度(cB)的关系。

cB＝×＝×ρ×＝＝(溶液的密度为ρ g/cm3)。

二、配制一定物质的量浓度的溶液

1．在配制一定物质的量浓度的溶液的过程中，容量瓶所起的作用是什么？

提示：准确地度量溶液的体积。

2．为了准确配制此溶液，在实验操作方面应注意哪些问题？

提示：称量要准确，可用电子天平；溶解后要冷却至室温后再转移，转移时要用玻璃棒引流(引流时玻璃棒的下端要靠在容量瓶中的刻度线以下)，不要洒在外面，且要洗涤小烧杯内壁和玻璃棒2～3次，把每次洗涤液都转移到容量瓶中；定容时要使溶液的凹液面与刻度线水平相切，不要仰视或俯视。

1．容量瓶的选择和使用时注意的问题

(1)选择容量瓶遵循“大而近”原则：所配溶液的体积应等于或略小于选用的容量瓶的容积。如配制80 mL某浓度的溶液可选用100 mL容量瓶配制，然后取80 mL使用。

(2)使用前要先检查瓶塞是否漏液，再洗净，使用时应注意“六不”：不能溶解固体；不能加热；不能稀释浓溶液；所配溶液温度不能高于或低于室温；不能用做反应容器；不能长期贮存所配溶液。

2．固体药品称量时一般用称量纸，但NaOH、KOH等固体药品称量时要用小烧杯(因其潮解性、腐蚀性强的原因)。

3．加水定容时一定不能超过刻度线，否则应重新配制。

4．误差分析

误差分析依据：c＝。以配制一定物质的量浓度的NaCl溶液为例(表格中的“－”表示对n或V无影响)：

知识拓展

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。

3．配制一定物质的量浓度的溶液的实验步骤：

以配制100 mL、0.4 mol/L的NaCl溶液为例

3．实验中需2.0 mol·L－1的Na2CO3溶液950 mL，配制时应选用的容量瓶的规格和称取Na2CO3的质量分别是(　　)

A．1000 mL,212.0 g  B．950 mL,201.4 g

C．1000 mL,572.4 g  D．500 mL,100.7 g

答案　A

解析　因为没有规格为950 mL的容量瓶，需选用1000 mL的容量瓶。按配制1000 mL 2.0 mol·L－1 Na2CO3溶液来计算所需Na2CO3的质量。故需称取Na2CO3的质量m(Na2CO3)＝1 L×2.0 mol·L－1×106 g·mol－1＝212.0 g。

4．现用溶质质量分数为98%的浓硫酸(密度为1.84 g·mL－1)配制1 mol·L－1的稀硫酸100 mL。

(1)经计算，需浓硫酸的体积为________ mL(结果保留一位小数)。

(2)实验中应选用的仪器是________(填序号)。

①100 mL量筒　②托盘天平(带砝码)　③玻璃棒

④50 mL容量瓶　⑤10 mL量筒　⑥50 mL烧杯

⑦100 mL容量瓶　⑧胶头滴管

(3)此实验中玻璃棒的作用是_____________________________________。

(4)分析下列操作对所配溶液浓度的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

①转移浓硫酸后，小烧杯未洗涤：________；

②量取浓硫酸的量筒用蒸馏水洗涤两次，并将洗涤液转入容量瓶中：________；

③定容时俯视容量瓶刻度线：________；

④移液前容量瓶内留有少量蒸馏水：________。

答案　(1)5.4　(2)③⑤⑥⑦⑧　(3)搅拌和引流　

(4)①偏低　②偏高　③偏高　④无影响

解析　(1)所需浓硫酸的体积为

≈5.4 mL。

(2)由(1)可知，应选用10 mL的量筒量取浓硫酸，故应选用仪器⑤。由浓溶液配制稀溶液的实验步骤可知，还需要的仪器有③⑥⑦⑧。

(3)在配制过程中，稀释浓硫酸和往容量瓶中转移溶液都用到玻璃棒，所以玻璃棒的作用是搅拌和引流。

(4)①由于小烧杯未洗涤，溶质未全部转入容量瓶中，导致所配溶液浓度偏低；②由于用蒸馏水洗涤了量筒，并将洗涤液转入容量瓶中，导致溶质增多，所配溶液浓度偏高；③定容时俯视容量瓶刻度线会使所加蒸馏水的体积减小，导致所配溶液体积偏小，浓度偏高；④配制溶液需要向容量瓶中加蒸馏水，所以移液前容量瓶中有少量的蒸馏水对所配溶液浓度无影响。

规律方法

定容时仰视或俯视刻度线产生的误差图解

(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，刻度线低于液面的实际刻度，故加水量偏多，导致溶液体积偏大，浓度偏小。

(2)俯视刻度线(图2)。与仰视刻度线恰好相反，刻度线高于液面的实际读数，使得加水量偏少，浓度偏大。

三、化学反应中的定量关系

在实验室里需要制取一定量的氢气。现将0.65 g金属锌放入一定体积的2 mol·L－1盐酸中，它们恰好完全反应。相关数据如下表：

1．分别用质量、物质的量计算所需盐酸的体积。比较使用哪种物理量进行计算更方便，更能反映出宏观物质之间进行反应时微观粒子之间的数量关系。

提示：①用物质的量计算盐酸的体积：

V盐酸＝＝＝0.01 L。

②用质量计算所需盐酸的体积：

由mHCl＝cHCl·V·MHCl

得V＝＝＝0.01 L

比较①、②的计算方式，用物质的量计算所需盐酸的体积更方便。

2．学习了物质的量这一物理量后，你对化学反应中的定量关系有了哪些新的认识？

提示：由n＝可知，化学方程式中分子式前面的系数间的定量关系实际上就是物质的量间的定量关系，如2Fe＋3Cl22FeCl3中的定量关系是2 mol Fe与3 mol Cl2恰好反应生成2 mol FeCl3。

1．参与反应的各物质的物理量之间的比例关系

　　　　  aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)

系数比：   a  ∶  b   ∶  c  ∶   d

质量比：   aMA ∶ bMB  ∶ cMC ∶  dMD

物质的量比：  a  ∶  b   ∶  c  ∶   d

气体体积比：  a  ∶  b   ∶  c  ∶   d

不同物质间相同物理量之间的换算可以按上述比例进行。

2．不同物理量间的换算方法

　aA(g)＋bB(g)===cC(g)　＋　dD(g)

a×MAg　b mol　　c×22.4 L　 d mol

 m(A)　 n(B)　　　V(C)　　　n(D)

则有比例关系：＝＝＝

单位关系：上下一致，左右对应。

5．将5.6 g铁放入1 L 0.2 mol·L－1的CuSO4溶液中，生成Cu的质量是________。

答案　6.4 g

解析　n(Fe)＝＝0.1 mol，

n(CuSO4)＝0.2 mol·L－1×1 L＝0.2 mol。

Fe　＋　CuSO4===FeSO4＋Cu

1 mol　　 1 mol

0．1 mol　0.1 mol

由于0.2 mol＞0.1 mol，故CuSO4过量，生成的Cu应根据Fe的物质的量计算，由化学方程式知：0.1 mol Fe与过量的CuSO4反应生成0.1 mol Cu。所以m(Cu)＝64 g·mol－1×0.1 mol＝6.4 g。

6．过氧化钠能与水发生反应，某同学欲用该反应制取标准状况下的氧气1.12 L。

(1)计算至少需要称取过氧化钠的质量；

(2)反应后生成NaOH的物质的量是多少？

(3)若反应后溶液体积为400 mL，求所得溶液溶质的物质的量浓度。

答案　(1)7.8 g　(2)0.2 mol　(3)0.5 mol·L－1

解析　2Na2O2＋2H2O===4NaOH　＋　O2↑

　2×78 g　　　　　　4 mol　　　22.4 L

　m(Na2O2)　　　　  n(NaOH)　　1.12 L

＝，m(Na2O2)＝7.8 g，

＝， n(NaOH)＝0.2 mol，

c(NaOH)＝＝＝0.5 mol·L－1。

方法技巧

1．过量计算

当题目给出两个或两个以上反应物的量，应先确定哪种反应物过量，然后以不足的反应物的量计算所求的其他物质的量。

2．反应物是否过量的判断法

假设其中一种反应物完全反应，求出另一反应物的量，然后把另一反应物的所求量与已知量相比较，若小于已知量，说明另一反应物过量；若大于已知量，说明另一反应物不足。

本课小结

1．cB＝＝

2．物质的量浓度溶液的配制

一(计)算、二称(量)、三溶(解)、四移(液)、五洗(涤)、六定(容)、七摇(匀)、八贴(标签移瓶)。

关键操作：①液面接近刻度线1～2 cm时，应改用胶头滴管加蒸馏水。

②配制NaOH溶液时，应把NaOH样品放在小烧杯中称量。

③稀释浓硫酸时，应“酸入水”，同时边加边搅拌。

④误差分析：关键是分析判断实验操作对mB或V的影响。

3．化学方程式中各物质前的系数比就是它们的物质的量之比。