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第二节 物质的量在化学实验中的应用
考纲定位
全国卷5年考情
1.了解物质的量浓度(c)的含义并能进行有关计算。
2.理解溶液中溶质的质量分数的概念并能进行有关计算。
3.掌握配制一定溶质质量分数和物质的量浓度溶液的方法,会进行有关误差分析。
4.了解溶液的含义。了解溶解度、饱和溶液的概念。
5.能根据化学(或离子)方程式进行有关计算。
2017年:Ⅰ卷T26(5);Ⅱ卷T26(4);Ⅲ卷T9(D)、T27(4)(5)
2016年:Ⅰ卷T28(4、5);Ⅱ卷T26(5);Ⅲ卷T28(2)
2015年:Ⅰ卷T8(B);Ⅱ卷T10(B)
2014年:Ⅰ卷T12(A、D)
2013年:Ⅱ卷T9(A)
考点1| 物质的量浓度及其计算
(对应学生用书第6页)
[考纲知识整合]
1.物质的量浓度
提醒:(1)物质的量浓度中的体积是指溶液的体积,而不是指溶剂的体积。
(2)溶液中溶质的判断
①与水发生反应的物质,溶质发生变化,水量减少,如:
②结晶水合物,溶质不变但水量增多,如
2.溶质的质量分数
(1)概念:用溶质的质量与溶液质量的比值来表示溶液组成的物理量,一般用百分数表示。
(2)表达式:。
3.溶液稀释、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,m(稀)=m(浓)+m(水)(体积一般不守恒)。
(2)溶液混合:混合前后溶质的物质的量保持不变,即:c1V1+c2V2=c混V混。(若混合后体积不变V混=V1+V2;若混合后体积变化V混=)
[应用体验]
1.下列说法正确的是________(填序号)。 【导学号:97500009】
①1 L水中溶解5.85 g NaCl所形成的溶液的物质的量浓度是0.1 mol·L-1
②将32.2 g Na2SO4·10 H2O晶体溶于67.8 g水中,所得溶液中溶质的质量分数为32.2%
③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
2 mol·L-1
④标准状况下,22.4 L NH3溶于1 L水中,所得溶液的物质的量浓度为
1 mol·L-1
⑤等物质的量的Na2O和Na2O2溶于同等体积的水中,待冷却至室温后所形成的NaOH溶液浓度相同
⑥将78 g Na2O2溶于水中,配成1 L溶液,所得溶液的溶质的物质的量浓度为2 mol·L-1
⑦将1 mol·L-1的NaCl溶液和0.5 mol·L-1 的BaCl2溶液等体积混合后(不考虑体积变化),所得溶液中c(Cl-)=0.75 mol·L-1
⑧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
⑨c(H+)等于0.5 mol·L-1的稀H2SO4溶液的物质的量浓度为1.0 mol·L-1
⑩0.5 mol·L-1的Ba(OH)2溶液的c(OH-)=1.0 mol·L-1
【提示】 ③⑤⑥⑩
2.相同浓度溶液中某些物理量之间的关系:
现有两种溶液:①1 mol·L-1 KCl溶液、②1 mol·L-1 BaCl2溶液,请用“相同”或“不同”填写下表:
取不同体积的KCl溶液
取相同体积的两种溶液
(1)c(溶质)
(2)ρ(溶液)
(3)n(溶质)
(4)m(溶质)
【提示】 (1)相同 相同 (2)相同 不同 (3)不同 相同 (4)不同 不同
[高考命题点突破]
命题点1 物质的量浓度的基本计算与换算
1.(2018·河北邯郸模拟)下列关于物质的量浓度表述正确的是( )
【导学号:97500010】
A.0.3 mol·L-1的Na2SO4溶液中含有的Na+和SO的总物质的量为0.9 mol
B.当1 L水吸收22.4 L氨气时所得氨水的浓度不是1 mol·L-1,只有当22.4 L
氨气溶于水制得1 L氨水时,其浓度才是1 mol·L-1
C.在K2SO4和NaCl的中性混合水溶液中,如果Na+和SO的物质的量相
等,则K+和Cl-的物质的量浓度一定相同
D.10 ℃时,0.35 mol·L-1的KCl饱和溶液100 mL蒸发掉5 g水,冷却到
10 ℃时,其体积小于100 mL,它的物质的量浓度仍为0.35 mol·L-1
D [不知道溶液体积,无法计算物质的量,故A错误;22.4 L 氨气的温度、压强不知,物质的量不一定为1 mol,故B错误;K2SO4和NaCl的中性混合水溶液中,c(H+)=c(OH-),则c(K+)+c(Na+)=c(Cl-)+2c(SO),若Na+和SO物质的量相等,则K+的浓度必定大于Cl-的浓度,故C错误;同一物质在同一温度下的溶解度一定,饱和溶液的物质的量浓度恒定,故D正确。]
2.36.5 g HCl溶解在1 L水中(水的密度近似为1 g/mL),所得溶液的密度为ρ g/mL,质量分数为w,物质的量浓度为c mol·L-1,NA表示阿伏加德罗常数,则下列叙述中不正确的是( )
A.所得溶液的体积为 mL
B.所得溶液中含有NA个Cl-
C.所得饱和溶液的溶解度S= g
D.所得溶液的质量分数w=
C [A项,根据V=可知A正确;B项,根据n=可知B正确;C项,该溶液不一定是该温度下的饱和溶液,故无法根据w求S,C错;D项,可假定溶液为1 L,则w==,D正确。]
3.25 ℃时,pH=a的Ba(OH)2的溶液(ρ=1 g/cm3)物质的量浓度为________,溶液的溶质质量分数为________。
【解析】 c(OH-)=10-14+a mol/L
c[Ba(OH)2]=×10-14+a mol/L,
w=×100%
=×100%。
【答案】 ×10-14+a mol/L ×100%
4.已知某饱和NaCl溶液的体积为V mL,密度为ρ g·mL-1,质量分数为w,物质的量浓度为c mol·L-1,溶液中含NaCl的质量为m g。
(1)用m、V表示溶质的物质的量浓度__________________________________。
(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)=,S= g。
【答案】 (1) mol·L-1 (2) mol·L-1
(3)×100% (4) g
(1)标准状况下,气体溶于水形成溶液的浓度计算
(2)关于饱和溶液中c、w、S的换算公式
[注] 三式中ρ的单位均为g/mL。
命题点2 溶液的稀释和混合的计算
5.将30 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液加水稀释到500 mL,关于稀释后的溶液叙述不正确的是( )
A.浓度为0.03 mol·L-1
B.从中取出10 mL溶液,其浓度为0.03 mol·L-1
C.含NaOH 0.6 g
D.从中取出10 mL溶液,含NaOH 0.015 mol
D [溶液稀释前后溶质的物质的量不变。从一定物质的量浓度的溶液中取出任意体积的溶液,其浓度不变,但所含溶质的物质的量或质量因体积的不同而不同。]
6.100 mL 0.3 mol·L-1 Na2SO4溶液和50 mL 0.2 mol·L-1 Al2(SO4)3溶液混合后(溶液体积保持不变),溶液中SO的物质的量浓度为( )
A.0.20 mol·L-1 B.0.25 mol·L-1
C.0.40 mol·L-1 D.0.50 mol·L-1
C [由c1·V1+c2·V2=c混·(V1+V2)可知,100 mL×0.3 mol·L-1+50 mL×0.2 mol·L-1×3=c混(SO)×(100 mL+50 mL),解得c混(SO)=0.40 mol·L-1。]
7.(1)在100 g浓度为c mol·L-1,密度为ρ g·cm-3的硫酸中加入一定量的水稀释成 mol·L-1的硫酸,则加入水的体积__________100 mL(填“=”“>”或“<”,下同)。
(2)若把(1)中的H2SO4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。
(4)将溶质质量分数为48%的H2SO4溶液与水等体积混合,所得溶液的质量分数________24%。
【解析】 (1)c·×10-3=·×10-3,
V水=(-100) mL,由于ρ′<ρ,所以V水<100 mL。
(2)由于ρ′>ρ,所以V水>100 mL。
(3)根据溶质质量分数=×100%知,溶质不变,质量分数减半,则溶液质量加倍,所以均应加入100 mL 水。
(4)等体积的H2SO4溶液的质量大于等体积水的质量,故混合液的质量分数大于24%。
【答案】 (1)< (2)> (3)= (4)>
[思维建模] 溶质相同、质量分数不同的两溶液混合定律
同一溶质、质量分数分别为a%、b%的两溶液混合。
①等质量混合,两溶液等质量混合时(无论ρ>1 g·cm-3还是ρ<1 g·cm-3),则混合后溶液中溶质的质量分数w= (a%+b%)。
②等体积混合
a.当溶液密度大于1 g·cm-3时,必然是溶液浓度越大,密度越大(如H2SO4、HNO3、HCl、NaOH等多数溶液),等体积混合后,质量分数w>(a%+b%)。
b.当溶液密度小于1 g·cm-3时,必然是溶液浓度越大,密度越小(如酒精、氨水
等),等体积混合后,质量分数w<(a%+b%)。
[注] 当a或b等于零时,也适用上述判断。
命题点3 溶液中离子浓度的计算——电荷守恒法
8.某硫酸铝和硫酸镁的混合液中,c(Mg2+)=2 mol·L-1,c(SO)=6.5 mol·L-1,若将200 mL的此混合液中的Mg2+和Al3+分离,至少应加入1.6 mol·L-1的氢氧化钠溶液的体积为( ) 【导学号:97500011】
A.0.5 L B.1.625 L
C.1.8 L D.2 L
D [根据电荷守恒得:2c(Mg2+)+3c(Al3+)=2c(SO),c(Al3+)==3 mol·L-1,加入氢氧化钠溶液使Mg2+、Al3+分离,此时NaOH转化为Na2SO4和NaAlO2,由电荷守恒得:
V(NaOH)=
=
=2 L。]
9.25 ℃时,将0.1 mol/L NH4Cl溶液与a mol/L的NaOH溶液等体积混合,所得溶液的pH=7,则溶液中c(Cl-)=________,c(NH)=________,c(Na+)=________,c(NH3·H2O)=________。
【解析】 等体积混合后c(Cl-)= mol/L=0.05 mol/L,c(Na+)= mol/L,根据电荷守恒知c(Na+)+c(H+)+c(NH)=c(Cl-)+c(OH-),又pH=7
c(H+)=c(OH-),故c(NH)=c(Cl-)-c(Na+)
=(0.05-) mol/L。根据物料守恒知
c(NH)+c(NH3·H2O)= mol/L,故c(NH3·H2O)=(0.05-0.05+)mol/L= mol/L。
【答案】 0.05 mol/L (0.05-)mol/L mol/L mol/L
(2018·上饶模拟)把V L含有MgSO4和K2SO4的混合溶液分成两等份,一份加入含a mol NaOH的溶液,恰好使镁离子完全沉淀为氢氧化镁;另一份加入含b mol BaCl2的溶液,恰好使硫酸根离子完全沉淀为硫酸钡。则原混合溶液中钾离子的浓度为( )
A. mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
D [注意混合液分成两等份,由Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓、Ba2++SO===BaSO4↓可知原溶液中n(Mg2+)=2× mol=a mol、n(SO)=2b mol,依据电荷守恒可知原溶液中n(K+)=2n(SO)-2n(Mg2+)=2(2b-a) mol。]
(1)
任何电解质溶液中均存在电荷守恒,即溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数。如Al2(SO4)3溶液中的电荷守恒式为
3c(Al3+)+c(H+)=2c(SO)+c(OH-),知其中三种离子的浓度,即可求剩余一种离子的浓度。
(2)一般情况下,列电荷守恒等式时不能忽略H+、OH-,但在计算时,酸性溶液中常可忽略OH-,碱性溶液中常可忽略H+。
考点2| 配制一定物质的量浓度的溶液
(对应学生用书第8页)
[考纲知识整合]
1.两种仪器的使用方法
(1)容量瓶
①构造
②使用方法及注意事项
a.容量瓶使用前一定要检查是否漏液。其操作顺序为装水盖塞→倒立→正立→玻璃塞旋转180°→倒立。
b.不能将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释;不能作为反应容器或长期贮存溶液的容器;不能加入过冷或过热的液体。(用“能”或“不能”填空)
(2)托盘天平的使用
若配制0.2 mol·L-1 NaCl溶液500 mL,应用托盘天平称取NaCl5.9 g,称量时,不慎将物品和砝码颠倒放置,实际称量的NaCl的质量为4.1 g。
2.一定物质的量浓度的溶液配制
以配制500 mL 1.50 mol·L-1NaOH溶液为例。
(1)计算:需NaOH固体的质量,计算式为0.5 L×1.50 mol/L×40 g/mol。
(2)称量:用托盘天平称量NaOH固体30.0 g。
(3)溶解:将称好的NaOH固体放入烧杯中,用适量蒸馏水溶解。
(4)冷却移液:待烧杯中的溶液冷却至室温后,用玻璃棒引流将溶液注入500_mL容量瓶中。
(5)洗涤:用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁2~3次,洗涤液注入容量瓶,轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀。
(6)定容:将蒸馏水注入容量瓶,当液面距瓶颈刻度线1~2_cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至凹液面与刻度线相切。
(7)摇匀:盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀。
提醒:溶液配制的误差分析依据
3.一定溶质质量分数的溶液配制
以配制200 g 20%的NaOH溶液为例。
(1)计算:需NaOH的质量为40.0_g,需蒸馏水的体积为160 mL。
(2)称量:用托盘天平称取NaOH 40.0 g,用量筒量取160 mL蒸馏水。
(3)溶解:将称量的NaOH放入烧杯中,用量筒量取160 mL水加入烧杯中并用玻璃棒搅拌,即得所需溶液。
[应用体验]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)(2017·全国Ⅲ卷)要配制浓度为0.010 mol·L-1的KMnO4溶液的操作为称取KMnO4固体0.158 g,放入100 mL容量瓶中,加水溶解并稀释至刻度。( )
(2)欲配制1.00 L 1.00 mol·L-1的NaCl溶液,可将58.5 g NaCl溶于1.00 L水中。( )
(3)称取2.0 g NaOH固体的操作是先在托盘上各放1张滤纸,然后在右盘上添加2 g砝码,左盘上添加NaOH固体。( )
(4)(2014·全国Ⅰ卷)洗净的锥形瓶和容量瓶可以放进烘箱中烘干。( )
(5)需要480 mL 0.1 mol/L的NaOH溶液时需称量NaOH 1.92 g进行配制。
( )
(6)所选择的仪器只有100 mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管,用pH=1的盐酸配制100 mL pH=2的盐酸。( )
(7)配制溶液定容时当液面高于刻度线以上,应洗净容量瓶,重新配制。( )
(8)用量筒量取20 mL 0.500 0 mol·L-1 H2SO4溶液于烧杯中,加水80 mL,配制成0.100 0 mol·L-1 H2SO4溶液。( )
(9)用托盘天平称取1.06 g Na2CO3用于配制100 mL 0.1 mol/L Na2CO3溶液。
( )
(10)配制NaOH溶液的过程中未冷却至室温即转移至容量瓶然后定容,所配溶液浓度偏大。( )
【提示】 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√ (8)× (9)× (10)√
2.请举例说明配制的溶液物质的量浓度偏小的原因可能有哪些?
【提示】 ①未洗涤烧杯和玻璃棒 ②转移时溶液溅出 ③称量时物质与砝码放反(称量时使用游码) ④定容时仰视刻度线等
[高考命题点突破]
命题点1 一定物质的量浓度溶液的配制及注意事项
1.配制100 mL 1.0 mol·L-1 Na2CO3溶液,下列操作正确的是( )
A.称取10.6 g无水碳酸钠,加入100 mL容量瓶中,加水溶解、定容
B.称取10.6 g无水碳酸钠置于烧杯中,加入100 mL蒸馏水,搅拌、溶解
C.转移Na2CO3溶液时,未用玻璃棒引流,直接倒入容量瓶中
D.定容后,塞好瓶塞,反复倒转、摇匀
D [固体不能直接在容量瓶中溶解,A项错误;配制100 mL 1.0 mol·L-1 Na2CO3溶液,所用水的体积并不是100 mL,而是加水至100 mL,B项错误;转移液体时,要用玻璃棒引流,C项错误。]
2.用36.5%的浓盐酸(密度为1.2 g·cm-3)配制1 mol·L-1的稀盐酸100 mL,配制过程中需要用到的下列仪器有( ) 【导学号:97500012】
①100 mL量筒 ②10 mL量筒 ③50 mL烧杯 ④托盘天平 ⑤100 mL容量瓶 ⑥胶头滴管 ⑦玻璃棒
A.①③⑤⑥⑦ B.②③⑦⑤⑥
C.③⑤⑦⑥④ D.④③⑦⑤⑥
B [先计算出需要量取的浓盐酸的体积,确定量筒的规格,所需36.5%的盐酸的体积为≈8.3 mL,故应选取10 mL量筒,还需要的仪器有烧杯、100 mL容量瓶、胶头滴管、玻璃棒。]
3.实验室需要配制0.50 mol/L NaCl溶液480 mL。按下列操作步骤填上适当的文字,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、玻璃棒、________、________以及等质量的几片滤纸。
(2)计算。配制该溶液需称取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:
②称量过程中NaCl晶体应放于天平的________(填“左盘”或“右盘”)。
③称量完毕,把药品倒入烧杯中。
(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。定容操作为_______________________________________
_______________________________________________________________。
【解析】 配制480 mL 0.50 mol/L的NaCl溶液,必须用500 mL容量瓶。m(NaCl)=0.50 mol/L×0.5 L×58.5 g/mol≈14.6 g。
【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 保证溶质全部转移至容量瓶中
(6)向容量瓶中加入蒸馏水至距刻度线1~2 cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至液体的凹液面最低处和刻度线相切
(1)托盘天平称固体质量时,若用到游码,物体与砝码放颠倒,所称质量偏小。
(2)托盘天平和一般量筒的精确度为0.1 g和0.1 mL或0.2
mL,记录读数时保留一位小数。
(3)溶液转移至容量瓶时,要用玻璃棒引流,玻璃棒下端应放到刻度线以下。
(4)定容、摇匀后液面下降,不能继续滴加蒸馏水,否则结果会偏低。
(5)物质溶解或稀释不能在量筒或容量瓶中进行,应在烧杯中进行。
(2018·泰安模拟)用质量分数为36.5%的浓盐酸(密度为1.16 g·cm-3)配制成1 mol·L-1的稀盐酸。现实验室需这种盐酸220 mL,试回答下列问题:
(1)配制稀盐酸时,应选用容积为________mL的容量瓶。
(2)经计算需要________mL浓盐酸,在量取时宜选用________量筒。
A.5 mL B.10 mL
C.25 mL D.50 mL
(3)在量取浓盐酸后,进行了下列操作:
①等稀释的盐酸的温度与室温一致后,沿玻璃棒注入250 mL 容量瓶中。
②往容量瓶中小心加蒸馏水至液面距容量瓶刻度线1~2 cm时,改用胶头滴管加蒸馏水,使溶液的液面与瓶颈的刻度标线相切。
③在盛盐酸的烧杯中注入蒸馏水,并用玻璃棒搅拌,使其混合均匀。
④用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2至3次,并将洗涤液全部注入容量瓶。
上述操作中,正确的顺序是________(填序号)。
【解析】 (2)c(HCl)==
=11.6 mol·L-1。
加水稀释前后HCl的物质的量不变,所以11.6 mol·L-1×V(HCl)=250 mL×
10-3 L·mL-1×1 mol·L-1,解得V(HCl)≈21.6 mL,应该选择25 mL的量筒量取。
【答案】 (1)250 (2)21.6 C (3)③①④②
命题点2 配制一定物质的量浓度溶液时的误差分析
4.填“偏大”“偏小”或“无影响”。
(1)用Na2CO3·10H2O晶体配制Na2CO3溶液,Na2CO3晶体已部分失去结晶水。用该晶体所配Na2CO3溶液的物质的量浓度________。
(2)配制NaOH溶液时,NaOH固体中含有Na2O杂质________。
(3)配制NaOH溶液时,NaOH固体放在烧杯中称量时间过长________。
(4)用量筒量取浓硫酸倒入小烧杯后,用蒸馏水洗涤量筒并将洗涤液转移至小烧杯中________。
(5)用量筒量取浓硫酸时,仰视读数__________________________________。
(6)定容摇匀后,发现液面下降,继续加水至刻度线 _____________________。
(7)定容时仰视刻度线______________。
(8)配制NaOH溶液时,将称量好的NaOH固体放入小烧杯中溶解,未经冷却立即转移到容量瓶中并定容________。
(9)配制前容量瓶中有少量水滴________。
(10)定容时,加水超过刻度线,用胶头滴管吸取出多余的液体至刻度线________。
【答案】 (1)偏大 (2)偏大 (3)偏小 (4)偏大
(5)偏大 (6)偏小 (7)偏小 (8)偏大 (9)无影响 (10)偏小
结果:仰视时,容器内液面高于刻度线;
俯视时,容器内液面低于刻度线。
考点3| 溶解度及溶解度曲线
(对应学生用书第10页)
[考纲知识整合]
1.固体溶解度
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/100”。
固体物质溶解度(饱和溶液)S=×100 g。
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:
①溶剂的影响(如NaCl易溶于水而不易溶于汽油)。
②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的溶解度影响不大。
2.气体的溶解度
(1)表示方法: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等气体常温时在水中的溶解度分别为1∶700、1∶500、1∶40、1∶1。
(2)影响因素:气体溶解度的大小与温度和压强有关,温度升高,溶解度减小;压强增大,溶解度增大。
3.溶解度曲线及意义
(1)曲线示意图
(2)意义
①表示同一种物质在不同温度时的溶解度或溶解度随温度变化的情况。
②表示不同物质在同一温度时的溶解度,可以比较同一温度时,不同物质的溶解度的大小。若两种物质的溶解度曲线相交,则在该温度下两种物质的溶解度相等。
③根据溶解度曲线可以确定从饱和溶液中析出晶体的
方法,可以冷却热饱和溶液(冷却结晶)或蒸发溶剂(蒸发结晶)。
④根据溶解度曲线能进行有关的计算。
[应用体验]
利用上述溶解度曲线,如何提纯下列物质?简要写出过程。
(1)提纯KNO3(含少量NaCl)。
(2)提纯NaCl(含少量KNO3)。
【提示】 (1)将一定量KNO3样品溶于热水中,配制饱和溶液,然后冷却结晶,过滤、洗涤、干燥。
(2)将一定量NaCl样品溶于水中,配制饱和溶液,然后蒸发结晶、趁热过滤、热水洗涤、干燥。
[高考命题点突破]
命题点 溶解度及溶解度曲线的含义与应用
[典例导航]
(2017·全国Ⅲ卷,T27节选)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到________(填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。(已知“滤液3”中含有一定量的Na2Cr2O7)
a.80 ℃ b.60 ℃ c.40 ℃ d.10 ℃
该步骤的反应类型是_____________________________________________。
[审题指导]
【解析】 由图像可知,在10 ℃左右时得到的K2Cr2O7固体最多。发生反应为2KCl+Na2Cr2O7===K2Cr2O7+2NaCl,该反应为复分解反应。
【答案】 d 复分解反应
(1)含少量NaCl的K2Cr2O7溶液通过什么操作获得K2Cr2O7晶体?_________
________________________________________________________________。
(2)已知K2Cr2O7在80 ℃时溶解度为80 g,则80 ℃时150 g水最多可溶解K2Cr2O7________ g,所得溶液的质量分数为________。
【答案】 (1)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
(2)120 44.4%
[对点训练]
1.蔗糖是生活中常用的调味剂,其溶解度曲线如图所示。下列说法正确的是( ) 【导学号:97500013】
A.蔗糖在热水中的溶解度比在冷水中的小
B.将蔗糖饱和溶液蒸发溶剂后恢复至原温度,有结晶现象
C.温度升高,溶液中蔗糖的质量分数一定增大
D.t1 ℃和t2 ℃时的两份蔗糖溶液,所含溶质的质量不可能相等
B [A.由于蔗糖的溶解度随温度的升高而增大,故A错误;B.给蔗糖的饱和溶液蒸发溶剂再恢复到原来的温度,则原来溶解在这部分溶剂中的溶质就会结晶析出,故B正确;C.如果只是单纯的温度升高,在不考虑溶剂蒸发的情况下,溶液中若没有未溶解的溶质存在,则溶液中溶质的质量分数
不发生变化,故C错误;D.由于温度越高溶解度越大,只能说这两个温度下的饱和溶液中溶质的质量分数不可能相等,但溶液所含溶质的质量可能相等,故D错误。]
2.下表是四种盐在不同温度下的溶解度(g/100 g水)。(假设盐类共存时不影响各自的溶解度,分离晶体时,溶剂的损耗忽略不计)
NaNO3
KNO3
NaCl
KCl
10 ℃
80.5
21.2
35.7
31.0
100 ℃
175
246
39.1
56.6
用物质的量之比为1∶1的硝酸钠和氯化钾为原料,制取硝酸钾晶体,其流程如图所示
以下说法错误的是( )
A.①和②的实验过程中,都需要控制温度
B.①实验操作依次为加水溶解、蒸发浓缩结晶、趁热过滤
C.②实验操作依次为加水溶解、蒸发浓缩结晶、趁热过滤
D.用95%的酒精洗涤所得的硝酸钾晶体比较好
C [A项,①为蒸发浓缩,②为冷却结晶,均需要控制温度,正确;B项,①实验分离出NaCl,操作依次为加水溶解、蒸发浓缩结晶、趁热过滤,正确;C项,②实验操作为冷却结晶,错误;D项,用95%的酒精洗涤所得的硝酸钾晶体比较好,可减少硝酸钾的溶解,正确。]
3.如图是MgSO4、NaCl的溶解度曲线。下列说法正确的是( )
A.MgSO4的溶解度随温度升高而升高
B.NaCl的溶解度比MgSO4的溶解度大
C.在t2 ℃时,MgSO4饱和溶液的溶质质量分数最大
D.把MgSO4饱和溶液的温度从t3 ℃降至t2 ℃时,有晶体析出
C [A项,t2 ℃之前,MgSO4的溶解度随温度的升高而增大,t2 ℃之后,随温度的升高而降低;B项,t1 ℃、t3 ℃时,NaCl、MgSO4的溶解度相等;C项,w=×100%,S越大,w越大;D项,把MgSO4饱和溶液的温度从t3 ℃降至t2 ℃时,由饱和溶液变成不饱和溶液,不会有晶体析出。]
4.(2015·江苏高考,T18(3))如图可以看出,从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体,需控制的结晶温度范围为______________。
【解析】 由图可知,60 ℃时,MgSO4·6H2O与MnSO4·H2O的溶解度相等,随着温度的不断升高,MgSO4·6H2O的溶解度逐渐增大,而MnSO4·H2O的溶解度逐渐减小,因此欲从混合溶液中结晶析出MnSO4·H2O,需控制温度在60 ℃以上。
【答案】 高于60 ℃
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