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  • 2021-07-08 发布

高中-化学:1物质的量在化学实验中的应用

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1.了解物质的量浓度的含义。 2.掌握配制一定物质的量浓度溶 液的方法。 3.掌握有关物质的量浓度的计算。 一、物质的量浓度 1.定义: 里所含溶质B 的 ,它是一个物理量。 2.符号及单位:符号为 ,常用的单位 为 。 3.公式: 。 4.意义:若某溶质的物质的量浓度为1 mol/L,则表示1 L 中含有 溶质。 基础知识梳理 单位体积溶液 物质的量 mol/L(或mol·L-1) cB 1 mol溶液 二、一定物质的量浓度溶液的配制   以配制100 mL 1.00 mol·L-1 NaCl溶液为例。 1.主要仪器 、 、 、 、 、 等。 2.配制步骤 (1)计算:根据nB=cB·V可知n(NaCl)= , 则m(NaCl)= 。 (2)称量:用 准确称取NaCl固 体 。 100 mL容量瓶 托盘天平 烧杯 玻璃棒 量筒 胶头滴管 0.1 mol 5.85 g 托盘天平 5.9 g 【注意】 用托盘天平称量时,托盘天 平的精确度为0.1 g,所以不能称出5.85 g固体。 (3)溶解:将称好的NaCl固体放入烧杯中,用适 量蒸馏水溶解,用 搅拌,并冷却至室温。 (4)移液:将烧杯中的溶液用玻璃棒引流转移到 中。 (5)洗涤:用蒸馏水洗涤烧杯内壁 次,并 将洗涤液都注入容量瓶中,轻轻摇动 ,使溶 液混合均匀。 (6)定容:将蒸馏水注入容量瓶,当液面离容量 瓶颈部 下 时,改用 滴加蒸馏 水至液面与刻度线 。 玻璃棒 容量瓶 2~3 容量瓶 刻度线 1~2 cm 胶头滴管 相切 (7)摇匀:盖好瓶塞,反复上下颠倒、摇匀。 实验流程如图所示: 【注意】 若配制过程中有溶液洒落或 定容时加水过多,只能重新配制。 如果不将洗涤液注入容量瓶,对NaCl的物 质的量浓度有何影响? 【思考·提示】 洗涤液中含有少量溶质, 如果不转移到容量瓶中,则浓度偏低。 思考 三、浓溶液的稀释 1.在用浓溶液配制稀溶液时,常用的计算公式 是: 。 2.在稀释浓溶液时,发生变化的是 , 不变的是溶液中 。 c(浓溶液)×V(浓溶液)=c(稀溶液)×V(稀溶液) 溶质的物质的量溶液的体积 1.容量瓶的标注内容 (1)容量瓶上标有温度、容积、刻度线。 (2)表示在所指温度下,液面与刻度线相 切时,溶液体积恰好与瓶上标注的体积相等, 所以只有在指定温度下,容量瓶的容积才是标 准的。 (3)常用规格有100 mL、250 mL、500 mL 及1000 mL。 容量瓶使用的注意事项 2.容量瓶使用注意事项 (1)容量瓶瓶口配有磨口玻璃塞或塑料塞。 使用前,除洗涤外,还应检查容量瓶是否完 好,检验容量瓶是否漏液。检漏方法:往瓶 内加入一定量水,塞好瓶塞。用食指摁住瓶 塞,另一只手托住瓶底,把瓶倒立过来,观 察瓶塞周围是否有水漏出。如果不漏水,将 瓶正立并将瓶塞旋转180°后塞紧,仍把瓶倒 立过来,再检查是否漏水。 (2)只用于配制溶液,不能直接在容量瓶中 溶解或稀释,容量瓶也不能作为反应容器,且不 能长期贮存溶液。 (3)向容量瓶中注入液体时,应沿细玻璃棒 注入,且玻璃棒下端应靠在容量瓶刻度线以下的 内壁上,以防注入操作时液体流出,造成溶质损 失。 (4)溶液注入容量瓶前需恢复到常温,因为 溶质在烧杯内稀释或溶解时会吸热或放热,而容 量瓶必须在常温下使用。 (5)用容量瓶不能配制任意体积的一定物 质的量浓度的溶液,这是因为容量瓶的规格 是固定的,配制溶液时要根据所需溶液的体 积选择合适的容量瓶。 (6)读数时,要使视线与瓶内凹液面的最 低处相切。 (7)洗涤容量瓶后留在瓶内的少量水不必 烘干除去,因为最后定容时也要加水。 在容量瓶的使用方法中,下列操作不正确的是 ________(填写标号)。 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,再用待配溶液润 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 接近标线1 cm~2 cm处,用滴管滴加蒸馏水到标线 D.配制溶液时,如果试样是液体,用量筒量 取试样后直接倒入容量瓶中,缓慢加入蒸馏水到接 近标线1 cm~2 cm处,用滴管滴加蒸馏水到标线 E.盖好瓶塞,用食指顶住瓶塞,用另 一只手的手指托住瓶底,把容量瓶倒转和摇 动多次 【解析】 用待配溶液润洗容量瓶,会使内壁附着溶质,导致所配溶 液浓度偏大,故B不正确;若在容量瓶中进行溶解或稀释,由于热效应使溶液 的体积和容量瓶容积发生改变,所配溶液浓度会产生误差,故C、D不正确。 【答案】 BCD 1.容量瓶是用来配制一定物质的量浓度 溶液的定量仪器,其上标有:①温度、②浓度、 ③容积、④压强、⑤刻度线、⑥酸式或碱式这 六项中的(  ) A.②④⑥   B.③⑤⑥ C.①②④ D.①③⑤ 答案:D 1.误差分析(以配制一定浓度的NaOH溶液 为例) 配制溶液时的误差分析 可能引起误差的一些操作 过程分析 对c的 影响m V 称量 误差 称量时间过长 减小 - 偏低 用滤纸称NaOH 减小 - 偏低 配制 过程 误差 分析 移液前容量瓶内有少量水 不变 不变 不变 向容量瓶转移液体时少量流 出 减小 - 偏低 未洗涤烧杯和玻璃棒 减小 - 偏低 未冷却至室温就注入定容 - 减小 偏高 定容时,水加多后用滴管吸 出 减小 - 偏低 定容摇匀时液面下降再加水 - 增大 偏低 定容时俯视读刻度 - 减小 偏高 定容时仰视读刻度 - 增大 偏低 2.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,刻度线低于液面的实际刻度,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)。恰好相反,刻度线 高于液面的实际读数,使得加水量偏小,结 果偏高。 特别提醒 如图为配制250 mL 0.2 mol·L-1Na2CO3溶 液的示意图。 回答下列问题: (1)①中称得Na2CO3________g。 (2)玻璃棒在②、③两步中的作用分别是________、 ________。 (3)若出现如下情况,对所配溶液浓度有何影响? (填“偏高”、“偏低”或“无影响”) A.某同学在第⑧步观察液面时仰视________; B.没有进行操作步骤④和⑤________; C.在第⑤步不慎有少量液体流到容量瓶外 ________; D.在步骤①中,药品放在右盘,砝码放在左盘 (使用游码)________。 【思路点拨】 本题进行误差分析要注 意以下两点: (2)分析错误操作对n或V有什么影响。 【解析】 (1)n(Na2CO3)= c(Na2CO3)×V(Na2CO3)=0.2 mol·L-1×0.25 L =0.05 mol,m(Na2CO3)= n(Na2CO3)×M(Na2CO3)=0.05 mol×106 g·mol-1=5.3 g。 (2)玻璃棒是中学化学实验中常用的仪器, 在第②步中,用玻璃棒搅拌,可加速Na2CO3 固体的溶解;在第③步中,用玻璃棒引流,可 防止Na2CO3溶液流到容量瓶外。 (3)所有的定量实验都存在一个“误差”的问题,在本实验的误差分析中, 一定要紧扣物质的量浓度的定义式,即c=n/V。如果在第⑧步观察液面时仰视, V偏大,结果偏低;如果没有进行操作步骤④和⑤,n偏小,结果偏低;如果在 第⑤步不慎有少量液体流到容量瓶外,n偏小,结果偏低;称量时,右物左码, 使药品减少,结果偏低。 【答案】 (1)5.3 (2)搅拌 引流 (3)A.偏低 B.偏低 C.偏低 D.偏 低 (1)第③步操作前,容量瓶中存有少量蒸馏水, 对所配溶液浓度有何影响? (2)第⑧步中,若加水超过刻度线应如何处理? 【提示】 (1)无影响。 (2)倒掉溶液重新配制。 1.已知一定体积的溶液中溶质的量,求溶 质的物质的量浓度 (1)若已知溶质质量 有关物质的量浓度的简单计算 (2)若已知溶质中某粒子的个数 2.求算一定体积的气体(标准状况)溶于水后 形成溶液中溶质的物质的量浓度 (1)若已知溶液的体积 (2)若已知溶液的密度 如果气体的摩尔质量为M g·mol-1,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·cm-3。 ②再计算溶液的体积 ③最后计算物质的量浓度 3.已知溶液中某种粒子的物质的量浓度, 求其他粒子的物质的量浓度 解答此类题目时要依据两个规律: (1)定组成规律 电解质溶液中,阴离子与阳离子浓度之比等 于化学组成中离子个数之比,据此可求已知一种 离子浓度的溶液中的另一种离子浓度。 如Na2SO4溶液中c(Na+)=2c(SO42-)= 2c(Na2SO4) (2)电荷守恒定律 因为任何溶液都显电中性,故溶液中阳离子 所带的正电荷总数应等于溶液中阴离子所带的负 电荷总数,这个规律就称为电荷守恒定律。 如在K2SO4、MgSO4的混合溶液中 K2SO4===2K++SO42- MgSO4===Mg2++SO42- c(K+)+2×c(Mg2+)=2×c(SO42-) 1.运用电荷守恒定律时,要特别注意离子 所带电荷数参与计算,即离子浓度要乘以每个离 子所带电荷的数值。 2.混合溶液更适于运用电荷守恒解决问题。 特别提醒 将10.6 g Na2CO3溶于水配成1 L溶液。 (1)该溶液中Na2CO3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,使溶 液中Na+的物质的量浓度为0.4 mol/L(假设溶液 体积不变)需加入NaCl的质量为________,Cl- 的物质的量浓度为________。 c(Na+)=2c(Na2CO3)=0.2 mol/L (2)根据电荷守恒 c(Na+)=c(Cl-)+2c(CO32-) c(Cl-)=c(Na+)-2c(CO32-) =0.4 mol/L-2×0.1 mol/L=0.2 mol/L n(NaCl)=n(Cl-)=0.2 mol/L×1 L=0.2 mol m(NaCl)=0.2 mol×58.5 g/mol=11.7 g 【答案】 (1)0.1 mol·L-1 0.2 mol·L-1 (2)11.7 g 0.2 mol·L-1 若要使(2)溶液中H+的物质的量浓度为0.1 mol/L,需通入标准状况下的HCl的体积为多少? (假设溶液体积不变) 【提示】 根据离子守恒H+为0.1 mol/L时溶 液中溶质为HCl和NaCl,c(Cl-)=c(H+)+c(Na+)= 0.1 mol/L+0.4 mol/L=0.5 mol/L,原有NaCl 0.2 mol,故通入HCl的物质的量为0.3 mol,V(HCl)= 0.3 mol×22.4 L/mol=6.72 L。 3.(2009年启东高一检测)将117 g NaCl溶于水配制成 1 L溶液。 (1)该溶液中NaCl的物质的量浓度为________,溶液 中Cl-的物质的量浓度为________。 (2)配制1 mol·L-1的NaCl溶液500 mL,需该溶液的体 积为________。 (3)向该溶液中再通入一定量的HCl气体后,溶液中Cl-的物质的量浓度为3 mol·L-1(假设溶液体积不变),则溶 液中H+的物质的量浓度为________,通入HCl气体的体积 (标准状况下)为________。 c(Cl-)=c(NaCl)=2 mol·L-1。 (2)配制500 mL 1 mol·L-1的NaCl溶液所需NaCl的物质的量为1 mol·L-1×0.5 L=0.5 mol, 设需要该溶液的体积为V,则有 0.5 mol=2 mol·L-1×V,V=0.25 L。 (3)根据溶液中电荷守恒定律 c(H+)+c(Na+)=c(Cl-) c(H+)=c(Cl-)-c(Na+)=c(Cl-)-c(NaCl) =3 mol·L-1-2 mol·L-1=1 mol·L-1 溶液中n(H+)=1 mol·L-1×1 L=1 mol n(HCl)=n(H+)=1 mol V(HCl)=22.4 L·mol-1×1 mol=22.4 L 答案:(1)2 mol·L-1 2 mol·L-1 (2)0.25 L (3)1 mol·L-1 22.4 L 1.溶质的质量分数与溶质的物质的量浓度 的区别与联系 物质的量浓度与溶质质量分数、 溶解度之间的关系 2.溶解度和溶质质量分数的关系 一定温度下某溶质在水中的溶解度为S,设 溶液中溶剂为100 g时,溶质的质量为S g。 3.饱和溶液中溶质的物质的量浓度与该溶 质的溶解度的关系 设溶解度为S g,饱和溶液的总质量为(100 g +S g),密度为ρ g·cm-3。 2.气体溶于一定体积水中求cB时,关 键要先求溶液的体积(不等于溶剂的体积,也 不等于溶剂加溶质的体积,而应根据密度和 溶液的质量求算)。 3.应用有关固体溶解度的换算公式时, 要先看清楚所给溶液是否为饱和溶液。若溶 液不是饱和溶液,则不能使用有关溶解度的 公式。  特别提醒 20 ℃时,饱和KCl溶液的密度为1.174 g·cm -3,物质的量浓度为4.0 mol·L-1,则下列说法 中不正确的是(  ) A.25 ℃时,饱和KCl溶液的浓度大于4.0 mol·L-1 C.20 ℃时,密度小于1.174 g·cm-3的KCl 溶液是不饱和溶液 D.将此溶液蒸发部分水,再恢复到20 ℃ 时,溶液密度一定大于1.174 g·cm-3 【答案】 D 4.将溶质的质量分数为14%的KOH溶液 加热蒸发掉100 g 水后,得到溶质的质量分数 为28%的溶液80 mL,此时溶液的物质的量浓 度为(  ) A.5 mol·L-1 B.6.25 mol·L-1 C.7 mol·L-1 D.6.75 mol·L-1