人教版 (2019)必修 第一册第三节 物质的量第3课时学案及答案

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第3课时　物质的量浓度(含实验活动1　配制一定物质的量浓度的溶液)课程解读 课标要点学科素养物质的量浓度在微观与宏观转换中提升对物质的量浓度概念的理解。通过分析、推理认识物质的量浓度的构成要素及其相互关系溶液的配制及误差分析运用化学实验、调查等方法进行实验探究，学会一定物质的量浓度溶液的配制方法   (见学生用书P43)知识点一　物质的量浓度1．定义：单位体积的溶液里__所含溶质B的物质的量__，也称为溶质B的物质的量浓度。2．符号为__cB__，常用单位为__mol/L(或mol·L－1)__。3．物质的量(nB)、物质的量浓度(cB)、溶液的体积(V)之间的关系：__cB＝__。公式变形：(1)溶质B的物质的量：nB＝__cB·V__。(2)溶液的体积：V＝____。(3)溶质的质量：mB＝nB·M＝__(cB·V)·M__。【提醒】溶液体积不等于溶剂体积，是溶质和溶剂混合溶解后的实际体积。“溶质”是指溶液里的溶质，可以指化合物，也可以指离子。知识点二　溶液的配制及误差分析1．容量瓶2．容量瓶使用的注意事项(1)根据所配溶液的体积选取合适规格的容量瓶。如配制950mL某浓度溶液应选用1000mL的容量瓶配制1000mL溶液。(2)容量瓶在使用前要检查是否漏水，并用蒸馏水洗涤。(3)容量瓶不需要干燥，有蒸馏水不影响所配溶液的浓度。(4)定容时，容量瓶应放在实验台上，视线应与刻度线在同一水平线上，即瓶内溶液凹液面的最低处与容量瓶瓶颈上的刻度线相切。3．溶液的配制(1)实验仪器：配制一定物质的量浓度的溶液时，必须用__容量瓶__、__烧杯__、__玻璃棒__、__胶头滴管__。若用固体配制溶液还需要__托盘天平__、__药匙__、__称量纸/小烧杯__；若用浓溶液配制稀溶液还需要__量筒__。(2)实验步骤(以配制100mL1.00mol·L－1的NaCl溶液为例)1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1) 将40gNaOH溶解在1L水中，所得溶液的物质的量浓度是1mol·L－1。(　×　)(2)将25gCuSO4·5H2O溶解在1L水中，所得溶液的物质的量浓度为0.1mol·L－1。(　×　)(3)把1molNH3通入水中得到1L溶液，其物质的量浓度为1mol·L－1。(　√　)(4)将固体在烧杯中溶解，立即将所得溶液注入容量瓶中。(　×　)(5)配制一定物质的量浓度的溶液时，若液面超过刻度线，应立即用胶头滴管吸出多的部分。(　×　)(6)为了便于操作，浓溶液稀释或固体溶解可直接在容量瓶中进行。(　×　)2．下列关于1mol·L－1的Ba(OH)2溶液的说法正确的是(　C　)A．该溶液中含有1molBa(OH)2B．将1molBa(OH)2溶于1L水中可得到该浓度的溶液C．该溶液中OH－的物质的量浓度为2mol·L－1D．1L该溶液中所含Ba2＋和OH－的物质的量都是1mol【解析】A项，未指明溶液的体积，无法计算溶质的物质的量，错误；B项，将1molBa(OH)2溶于水配成1L溶液才能得到该浓度的溶液，错误；D项，1L该溶液中含有1molBa2＋和2molOH－，错误。3．某同学用固体Na2CO3配制500mL0.10mol·L－1的Na2CO3溶液，其称量操作如图所示，若其他操作均正确，则最终配制的溶液浓度(　B　)A．偏高　　　　　　　　　B．偏低C．可能偏高也可能偏低D．准确 【解析】结合托盘天平的称量规则可知，实际称得样品的质量为4.7g，最终配制的溶液的浓度偏低。4．(1)用量筒量取5.8mL浓硫酸倒入100mL容量瓶中，然后加水定容，配制一定浓度的硫酸溶液，这样操作可以吗？(2)能否用250mL容量瓶配制200mL某溶液？(3)定容时俯视或仰视刻度线，对配制结果有何影响？答：(1)不可以。不能直接在容量瓶中稀释浓溶液，应在烧杯中进行。(2)不能。容量瓶上只有一个刻度线，因此只能配制容量瓶上规定容积的溶液，即不能配制任意体积的一定物质的量浓度的溶液。(3)俯视刻度线，溶液体积偏小，浓度偏高；仰视刻度线，溶液体积偏大，浓度偏低。 (见学生用书P44)角度1：物质的量浓度的概念【情境】在初中学过用溶质的质量分数表示溶液的浓度。溶质的质量分数＝×100%，质量相同、溶质质量分数也相同的任何溶液里，含有溶质的质量相等，但是溶质的物质的量一般是不同的，例如100g20%的NaCl溶液中含有20gNaCl，即含有0.342molNaCl，而同样溶质质量分数的KNO3溶液中含有20gKNO3，但溶质的物质的量却为0.198mol。在使用溶质的质量分数时有不便之处。例如：在科学实验和工农业生产中，人们在使用溶液时，一般都量取溶液的体积，而较少去称量其质量。此外物质在发生化学反应时，反应物的物质的量之间有一定的比例关系，比质量关系简单得多，所以有必要学习用物质的量浓度表示溶液浓度的方法。物质的量浓度是用溶液的体积和物质的量表示的。【讨论】1．在物质的量浓度的表达式中，“V”是溶液的体积还是溶剂的体积？“B”表示的含义是什么？答：①“V”指溶液体积而非溶剂体积。②“B”表示溶液中的任意溶质，可以是分子，也可以是离子及一些特定的组合；含结晶水的化合物溶于水时，其溶质不是指结晶水合物，如将CuSO4·5H2O溶解在水中，溶质为CuSO4。2．从100mL0.5mol·L－1的某溶液中取出10mL溶液，取出溶液的物质的量浓度是多少？答：0.5mol·L－1。溶液一旦配好，它的物质的量浓度就不再改变。从中取出部分溶液，其物质的量浓度不变。3．某NaOH溶液的物质的量浓度为0.2mol·L－1，表示的含义是什么？答：1L该NaOH溶液中所含NaOH的物质的量为0.2mol。4．将58.5gNaCl固体溶于1L水中，所形成的溶液的物质的量浓度是1mol·L－1吗？为什么？答：不是。58.5gNaCl的物质的量是1mol，溶于1L水中，所得溶液的体积不是1L。下列溶液的物质的量浓度为1mol·L－1的是(　D　)A．将40gNaOH溶解在1L水中B．将22.4LHCl气体溶于水配成1L溶液C．将1L10mol·L－1浓盐酸加入9L水中D．将10gNaOH溶解在少量水中，再加蒸馏水至溶液体积为250mL【解析】根据公式c＝，n为溶质的物质的量，V为溶液的体积。A项，溶液的体积不等于1L；B项，22.4LHCl的物质的量不一定是1mol；C项，盐酸与水混合后，溶液体积不是10L；D项，n(NaOH)＝0.25mol，V[NaOH(aq)]＝0.25L，c(NaOH)＝1mol·L－1。角度2：物质的量浓度的计算类型1．已知一定体积的溶液中溶质的量，计算溶质的物质的量浓度的方法(1)若已知溶质质量2．标准状况下，一定体积的气体溶于水形成的溶液中溶质的物质的量浓度的计算方法(1)若已知溶液的体积 (2)若已知溶液的密度标准状况下，VL气体溶于V水L水中，所得溶液密度为ρ(g·mL－1)，则：①气体的物质的量：n＝②溶液体积：V溶液＝×10－3L·mL－1m溶液g＝V水L×1000mL·L－1×1g·mL－1＋×Mg·mol－1③再根据c＝知，c＝＝＝＝3．溶液中溶质的质量分数与物质的量浓度之间的换算，溶液的密度是必不可少的条件。将c换算成w时，可运用公式：n＝算出溶液中所含溶质的物质的量。将w换算成c时，可从溶液出发，运用公式：c＝，求出w＝×100%。注意：此运算过程中ρ以g·mL－1为单位，c以mol·L－1为单位。4．溶液的稀释或混合计算(1)将浓溶液加水稀释，稀释前后溶质的物质的量和质量都保持不变。c(浓)·V(浓)＝c(稀)·V(稀)m(浓)·w(浓)＝m(稀)·w(稀)(2)同一溶质不同浓度的两溶液相混合，混合后，溶质的总物质的量(或总质量)等于混合前两溶液中溶质的物质的量之和(或质量之和)。c1·V1＋c2·V2＝c(混)·V(混)m1·w1＋m2·w2＝m(混)·w(混)(3)混合后溶液的体积：①若题目中指出不考虑溶液体积的改变，可认为是原两溶液的体积之和；②若题目中给出混合后溶液的密度，应根据V(混)＝＝来计算。5．溶液中离子浓度的有关计算(1)单一溶质溶液中溶质组成计算根据组成规律求算：在溶液中，阴离子与阳离子浓度之比等于化学组成中阴、阳离子个数之比。如K2SO4溶液中：c(K＋)＝2c(SO)＝2c(K2SO4)。(2)混合溶液中电荷守恒计算根据电荷守恒，溶质中所有阳离子带正电荷总数与阴离子带负电荷总数相等。如在Na2SO4、NaCl混合溶液中，c(Na＋)＝2c(SO)＋c(Cl－)，若c(Na＋)、c(Cl－)分别为7mol·L－1、3mol·L－1，则c(SO)＝mol·L－1＝2mol·L－1。标准状况下，将VLA气体(摩尔质量为Mg·mol－1)溶于0.1L水中，所得溶液密度为ρg·mL－1，则此溶液的物质的量浓度为(　B　)A．mol·L－1    B．mol·L－1C．mol·L－1   D．mol·L－1【解析】标准状况下，VLA气体的物质的量是mol，气体A的质量是mol×Mg·mol－1＝g，溶液的质量是g，溶液的体积是＝L，此溶液物质的量浓度为mol÷L＝mol·L－1，B项正确。1．300mLAl2(SO4)3溶液中，含Al3＋为1.62g，在该溶液中加入0.1mol·L－1Ba(OH)2溶液300mL，反应后溶液中SO的物质的量浓度约为(　D　)A．0.4mol·L－1　　　　　B．0.3mol·L－1C．0.2mol·L－1D．0.1mol·L－1【解析】n(Al3＋)＝＝0.06mol，n(SO)＝0.09mol。加入的Ba(OH)2溶液中含Ba2＋0.03mol，剩余SO0.06mol，此时溶液的体积约为600mL，c(SO)＝＝0.1mol·L－1。2．下列判断正确的是(　C　)A．1LH2SO4溶液中含有98gH2SO4，则该溶液的物质的量浓度为98g·L－1B．1LH2O中溶解了0.5molNaCl，则该溶液的物质的量浓度为0.5mol·L－1C．从1L1mol·L－1葡萄糖溶液中取出100mL，其物质的量浓度仍为1mol·L－1D．0.5mol·L－1的NaOH溶液中，含有0.5molNa＋【解析】A项，物质的量浓度是指单位体积的溶液中所含溶质的物质的量，单位为mol·L－1，错误；B项，“1 L”是溶剂的体积而不是溶液的体积，错误；D项，溶液的体积未知，无法计算溶质的物质的量，错误。3．将117gNaCl溶于水配制成1L溶液：(1)该溶液中NaCl的物质的量浓度为__2__mol·L－1__，溶液中Cl－的物质的量浓度为__2__mol·L－1__。(2)配制1mol·L－1的NaCl溶液500mL，需该溶液的体积为__250__mL。(3)向该溶液中通入一定量的HCl气体后，溶液中Cl－的物质的量浓度为3mol·L－1(假设溶液体积不变)，则溶液中H＋的物质的量浓度为__1__mol·L－1__，通入HCl气体的体积(标准状况下)为__22.4__L__。【解析】(1)n(NaCl)＝＝2mol，c(NaCl)＝＝＝2mol·L－1，c(Cl－)＝c(NaCl)＝2mol·L－1。(2)配制500mL1mol·L－1的NaCl溶液所需NaCl的物质的量为1mol·L－1×0.5L＝0.5mol，设需要该溶液的体积为V，则有0.5mol＝2mol·L－1×V，V＝0.25L，即250mL。(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)＝3mol·L－1－2mol·L－1＝1mol·L－1，溶液中n(H＋)＝1mol·L－1×1L＝1mol，n(HCl)＝n(H＋)＝1mol，V(HCl)＝22.4L·mol－1×1mol＝22.4L。【讨论】1．在整个实验过程中，玻璃棒有哪些作用？答：溶解时搅拌促进溶解；移液时引流。2．配制一定物质的量浓度的氢氧化钠溶液时，氢氧化钠在烧杯中刚好溶解，即把溶液转移到容量瓶，这样可以吗？若不可以，所配溶液的浓度如何变化？答：不可以。溶液未冷却，液体膨胀，故向容量瓶中所加的水偏少，导致所配溶液浓度偏高。3．配制溶液时，加水定容超过了刻度线，能否将超出部分吸走？若不可以，应如何处理？答：不能。因为吸走的溶液中会带出部分溶质，使溶质的量减少，所配溶液浓度偏低。应重新配制。【总结】以配制一定物质的量浓度的NaOH溶液为例。c(NaOH)＝＝其中M(NaOH)不变，不规范的操作过程会导致m(NaOH)和V的值发生变化，从而使所配溶液的物质的量浓度产生误差。具体情况如下： 配制步骤错误操作mVc称量    物质、砝码位置放反且使用了游码减小－减小 砝码生锈增大－增大 溶解有少量液体溅出减小－减小转移    移液前容量瓶内有少量蒸馏水不变不变不变 移液时有部分溶液洒在外面减小－减小 洗涤未洗涤或洗涤液未注入容量瓶减小－减小定容液面超出刻度线，吸出一部分溶液减小－减小摇匀摇匀后液面下降，补充蒸馏水－增大减小装瓶装瓶时部分溶液洒在瓶外不变不变不变【提醒】定容时俯视、仰视刻度线对所配溶液浓度的影响仰视刻度线(图1)，导致溶液体积偏大，所配溶液浓度偏小。俯视刻度线(图2)，导致溶液体积偏小，所配溶液浓度偏大。 实验室用氢氧化钠固体配制1mol·L－1的NaOH溶液480mL，以下配制步骤正确的是(　B　)A．直接在托盘天平上称取19.2g氢氧化钠固体放入烧杯中，加蒸馏水溶解B．待溶液冷却后，用玻璃棒引流，将烧杯中的溶液转移到容量瓶中，并洗涤烧杯和玻璃棒2～3次C．定容时，仰视凹液面最低处到刻度线D．按照上述步骤配制的溶液(其他步骤操作都正确)，所得溶液的物质的量浓度偏高【解析】由于实验室无480mL容量瓶，故应选择500mL的容量瓶配制500mL溶液，故所需氢氧化钠的质量m＝cVM＝1mol·L－1×0.5L×40g·mol－1＝20.0g，由于氢氧化钠有腐蚀性，且易潮解，在称取氢氧化钠固体时，要在托盘天平左右盘上放两个相同的玻璃器皿，A项错误；待溶液冷却后，用玻璃棒引流，将烧杯中的溶液转移到容量瓶中，并洗涤烧杯和玻璃棒2～3次，若没有洗涤烧杯和玻璃棒，会导致溶质损失，则浓度偏低，B项正确；定容时仰视刻度线，会导致溶液体积偏大，则浓度偏低，C、D项错误。1．假若你是卫生防疫人员，需要配制0.01mol·L－1的KMnO4消毒液，下列操作会导致所配溶液浓度偏高的是(　C　)A．取KMnO4样品时不慎在表面沾了点蒸馏水B．溶解搅拌时有液体飞溅C．定容时俯视容量瓶刻度线D．摇匀后液面下降，再加水至刻度线【解析】选项A中的操作使取得样品的质量偏小，溶液浓度偏低；选项B中液体溅出，溶质减少，溶液浓度偏低；选项C中加水量偏少，溶液浓度偏高；选项D中加水量偏多，溶液浓度偏低。2．实验室用密度为1.25g·mL－1，质量分数为36.5%的浓盐酸配制240mL0.1mol·L－1的盐酸，完成下列填空：(1)浓盐酸的物质的量浓度为__12.5__mol·L－1__。(2)配制240mL0.1mol·L－1的盐酸应量取浓盐酸体积__2.0__mL，应选用容量瓶的规格为__250__mL。(3)配制时，其正确的操作顺序是(用字母表示，每个字母只能用一次)__BCAFED__。A．用30mL水洗涤烧杯和玻璃棒2～3次，洗涤液均注入容量瓶，振荡；B．用量筒准确量取所需的浓盐酸的体积，沿玻璃棒倒入烧杯中，再加入少量水(约30mL)，用玻璃棒慢慢搅动，使其混合均匀；C．将已冷却的盐酸沿玻璃棒注入容量瓶中；D．将容量瓶盖紧，振荡、摇匀；E．改用胶头滴管加水，使溶液凹液面最低处恰好与刻度线相切；F．继续往容量瓶内小心加水，直到液面接近刻度线1～2cm处。(4)操作A中，将洗涤液都移入容量瓶，其目的是　　 __保证溶质完全进入容量瓶中__。(5)若实验过程中出现如下情况该如何处理？①加蒸馏水时不慎超过了刻度线：__洗净容量瓶，重新配制__。②向容量瓶中转移溶液时不慎有溶液溅出：__洗净容量瓶，重新配制__。【解析】(1)c＝mol·L－1＝12.5mol·L－1。(2)应选250mL容量瓶，根据稀释规律可知，0.25L×0.1mol·L－1＝12.5mol·L－1×V，V＝0.002L＝2mL。(4)洗涤液中含有溶质，洗涤液需移入容量瓶。1．下列溶液中Cl－的物质的量浓度与100mL1mol·L－1FeCl3溶液中Cl－的物质的量浓度相等的是(　A　)A．100mL3mol·L－1的NH4Cl溶液B．150mL2mol·L－1的AlCl3溶液C．150mL2mol·L－1的KCl溶液D．100mL2mol·L－1的CuCl2溶液【解析】1mol·L－1FeCl3溶液中Cl－的物质的量浓度为3mol·L－1。100mL3mol·L－1的NH4Cl溶液中c(Cl－)＝3mol·L－1，故A符合题意；150mL2mol·L－1的AlCl3溶液中c(Cl－)＝6mol·L－1，故B不符合题意；150mL2mol·L－1的KCl溶液中c(Cl－)＝2mol·L－1，故C不符合题意；100mL2mol·L－1的CuCl2溶液中c(Cl－)＝4mol·L－1，故D不符合题意。2．下列叙述中，正确的是(　D　)A．等物质的量浓度的盐酸和硫酸中，H＋的物质的量浓度也相等B．标准状况下，22.4LHCl气体溶于100mL水后形成的溶液的物质的量浓度为10mol·L－1C．同温同压下，等质量的SO2和CO2的体积比为16∶11D．常温常压下，2.24LN2含有的氮原子数小于0.2NA【解析】等物质的量浓度的盐酸和硫酸中，硫酸中H＋的物质的量浓度是盐酸的二倍，A错误；标准状况下22.4LHCl气体为1mol，溶于100mL水后形成的溶液的体积不等于100mL，故浓度不等于10mol·L－1，B错误；同温同压下，SO2和CO2的体积比为物质的量之比，等质量的SO2和CO2的物质的量之比等于摩尔质量的反比，为11∶16，C错误；常温常压下气体摩尔体积大于22.4L·mol－1，所以2.24LN2的物质的量小于0.1mol，含有的氮原子数小于0.2NA，D正确。3．病人输液用的葡萄糖注射液是葡萄糖(化学式为C6H12O6)的水溶液，其标签上的部分内容如图所示。根据标签所提供的信息判断下列说法不正确的是　　(　D　)5%葡萄糖注射液500mL【性状】本品为无色或几乎无色的透明液体，味甜【规格】500mL, 25g【贮藏】密闭保存A．该注射液的密度约为1g/mLB．该注射液中葡萄糖的质量分数为5%C．葡萄糖的摩尔质量为180g/molD．该注射液中葡萄糖的物质的量浓度约为0.14mol·L－1【解析】该注射液的密度ρ＝＝＝1g/mL，选项A正确；由标签所提供的信息，可知该注射液中葡萄糖的质量分数为5%，选项B正确；葡萄糖的摩尔质量为180g/mol，选项C正确；葡萄糖的质量为25g，其物质的量n＝＝，物质的量浓度c＝＝≈0.28mol·L－1，选项D不正确。4．标准状况下，VLHCl溶解在1L水中(水的密度近似为1g/mL)，所得溶液的密度为ρg/mL，质量分数为w，物质的量浓度为cmol/L，则下列关系中不正确的是(　A　)A．ρ＝     B．w＝C．w＝     D．c＝【解析】标准状况下，VLHCl的物质的量为mol，HCl的质量为g，1L水的质量为1000mL×1g/mL＝1000g，故溶液质量为g，溶液体积为L，所以溶液的密度为ρ＝＝g/L＝g/mL，A项错误；根据c＝可知，HCl的质量分数w＝，B项正确；溶质的质量分数w＝×100%＝×100%＝，C项正确；VLHCl的物质的量为mol，溶液质量为g，溶液的体积为，故溶液的物质的量浓度c＝mol/L，D项正确。5．一瓶“84消毒液”的包装上有如下信息：【有效成分】NaClO【规格】1000mL【质量分数】37.25%【密度】1.3g·cm－3(1)上述“84消毒液”的物质的量浓度为__6.5__mol/L。(2)取100mL该“84消毒液”，稀释100倍(体积之比)后用于消毒，稀释后的溶液中c(Na＋)＝__0.065__mol/L。(3)欲用NaClO固体配制450mL含NaClO质量分数为37.25%的NaClO消毒液，选用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、__500__mL容量瓶__，需要称量NaClO固体的质量为__242.1__g。(4)若配制时遇到下列情况，所配溶液的浓度偏大的是__B__。A．加水定容时超过刻度线，又吸出少量水至刻度线B．定容时俯视刻度线C．容量瓶洗涤后内壁有水珠而未干燥处理D．忘记将洗涤液转入容量瓶【解析】(1)该消毒液的物质的量浓度c＝＝mol/L＝6.5mol/L。(2)设稀释后次氯酸钠的物质的量浓度为c′，则依据溶液稀释过程中溶质的物质的量不变得：6.5mol/L×100mL＝10000mL×c′，解得c′＝0.065mol/L，次氯酸钠为易溶性盐，完全电离，钠离子的物质的量浓度等于次氯酸钠的物质的量浓度。(3)欲用NaClO固体配制450mL含NaClO质量分数为37.25%的消毒液，应选择500mL容量瓶，实际配制500mL溶液，需要溶质的质量为0.5L×6.5mol/L×74.5g/mol＝242.1g。(4)定容时加水超过容量瓶的刻度线，又吸出少量水至刻度线，导致溶质的量偏少，溶液浓度偏低，故A不正确；定容时俯视容量瓶刻度线，导致溶液体积偏小，溶液浓度偏高，故B正确；容量瓶在使用前未干燥，里面有少量蒸馏水，对溶质的物质的量和溶液体积都不产生影响，溶液浓度不变，故C不正确；洗涤液未转入容量瓶会导致溶质的物质的量偏小，溶液浓度偏低，故D不正确。