高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三节 物质的量学案设计

2022-2023学年高一化学同步学习高效学与练（自主学案）

第二章  海水中的重要元素——钠和氯

第三节  物质的量

第3课时  物质的量浓度

课程学习目标

1.了解物质的量浓度的含义和应用，体会定量研究对化学科学的重要作用。

2.能基于物质的量认识物质的组成及其化学变化，并运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度之间的相互关系进行简单计算。

3.能配制一定物质的量浓度的溶液。

学科核心素养

1.变化观念：认识物质的量浓度在化学定量研究中的重要作用。

2.宏观辨识与微观探析：建立物质的量浓度的概念，基于物质的量浓度定量认识物质的组成及物质的化学变化。

3.科学探究：选择常见实验仪器、装置和试剂，配制一定物质的量浓度的溶液。

【知识回顾】

一．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：    w＝×100%

二．饱和溶液和溶解度

1．饱和溶液和不饱和溶液：  在一定温度下，向一定量溶剂里加入某种溶质，当溶质不能继续溶解时，所得到的溶液叫做这种溶质的饱和溶液；还能继续溶解的溶液，叫做这种溶质的不饱和溶液。 

2．溶解度：  一定温度下，100g溶剂达到饱和时所溶解溶质的最大质量。 

  符号：  S       单位：  g  

3．饱和溶液中，溶质质量分数和溶解度之间的关系：

    w= ×100%

【新知学习】

三．物质的量浓度

1．概念：    用单位体积的溶液里所含溶质B的物质的量表示溶液组成的物理量。   

2．符号为    cB    ，单位：    mol/L或mol·L－1    。

3．表达式：  cB＝   。

意义：如1 L溶液中含有1 mol溶质，溶质的物质的量浓度就是1 mol/L。

【注意】（1）V是溶液的体积而非溶剂的体积。

（2）溶质可以是分子，也可以是阴阳离子、化合物或者特定的组合（如：CuSO4·5H2O)。

（3） 与水反应生成新物质的溶质，一般指新物质（如：Na2O溶于水所得溶液，溶质为NaOH)。

（4）结晶水合物溶于水，溶质指失去结晶水的物质。

（5）浓度一定的溶液中，取出任何体积的溶液其浓度不变。

【例题1】从200 mL 2 mol/L的NaOH溶液中取100 mL 溶液，此100 mL溶液的物质的量浓度为多少？含有NaOH的物质的量为多少？

取出100 mL溶液的物质的量浓度仍为 2 mol/L ，含有0.2 mol NaOH。

四．配制一定物质的量浓度的溶液

【实验1--5】用NaCl固体和蒸馏水为原料配制100mL1.00mol/LNaCl溶液

1．容量瓶

2．容量瓶使用注意事项

①不能将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释；也不能用作反应容器或用来长期贮存溶液。

②不能将过冷或过热的溶液转移到容量瓶中，因为容量瓶的容积是在瓶身所标温度下确定的。

③不能配制任意体积的溶液，只能配制容量瓶上规定容积的溶液。

④向容量瓶中注入液体时，一定要用玻璃棒引流。

3．一定物质的量浓度溶液的配制过程

以配制100 mL 1.00 mol·L－1 NaCl溶液为例

(1)主要仪器：托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管、100__mL容量瓶。

(2)实验步骤

【知识进阶】

一．物质的量浓度、质量分数的关系及计算

1．有关物质的量浓度的计算

(1)计算的基本公式：c＝＝。

(2)计算的基本类型和方法

①已知溶质的质量

②已知溶液中某种粒子的数目

③标准状况下，气体溶质的物质的量浓度的计算

 c＝

2．物质的量浓度与溶质的质量分数的换算

(1)换算公式：cB＝ mol·L－1

M：溶质B的摩尔质量(单位：g·mol－1)；ρ：溶液密度(单位：g·mL－1)；w：溶质的质量分数。

(2)推导方法

设溶液体积为1 L，则cB＝＝

＝ mol·L－1。

注意：溶液体积的单位一般用“L”，密度单位一般用“g·mL－1”，计算时要注意单位的换算和统一。

3．溶液的稀释与混合

(1)稀释规律

c(浓)·V(浓)＝c(稀)·V(稀)；     w(浓)·m(浓)＝w(稀)·m(稀)。

(2)混合规律

c1V1＋c2V2＝c(混)·V(混)；

V(混)＝。

4．溶液中电荷守恒定律——溶液呈电性

阳离子带的正电荷数＝阴离子带的负电荷数。如：

Na2SO4与NaOH的混合液中  c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(SO42－)＋c(OH－)。

【典例1】如图是某市售盐酸试剂瓶标签上的部分数据。

则该盐酸的物质的量浓度是(　　)

A．3 mol·L－1　 B．8.4 mol·L－1

C．11.8 mol·L－1 D．0.5 mol·L－1

【答案】C

【解析】

c(HCl)＝＝mol·L－1＝11.8 mol·L－1。

【典例2】将5 mol/L的Mg(NO3)2溶液a mL稀释至b mL，稀释后溶液中NO的物质的量浓度为(　　)

A. mol/L  B. mol/L

C. mol/L  D. mol/L

【答案】B

【解析】

原溶液中硝酸根离子的物质的量浓度为c(NO)＝5 mol/L×2＝10 mol/L，稀释过程中硝酸根离子的物质的量不变，设稀释后溶液中硝酸根离子浓度为c，则10 mol/L×a×10－3 L＝b×10－3 L×c，解得c＝ mol/L。

二．配制一定物质的量浓度溶液的误差分析

1．原理依据

根据cB＝＝ 判断。其他条件不变时：

(1)使m增大(或减小)的因素，导致cB偏大(或偏小)。

(2)使V增大(或减小)的因素，导致cB偏小(或偏大)。

2．误差分析

3.定容时仰视或俯视刻度线产生的误差图解

(1)仰视刻度线(图甲)。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高度，故加水量偏多，导致溶液体积偏大，浓度偏小。

(2)俯视刻度线(图乙)。与仰视刻度线恰好相反，刻度线高于液面的实际高度，故加水量偏少，导致溶液体积偏小，浓度偏大。

【注意】配制失败，重新配制。     

【典例3】下列配制的溶液浓度偏高的是(　　)

A．配制盐酸用量筒量取盐酸时俯视读数

B．配制盐酸定容时，仰视容量瓶刻度线

C．称量4.0 g NaOH配制 1 000 mL 0.1 mol·L－1 NaOH溶液时，砝码错放在左盘

D．NaOH溶解后未经冷却即注入容量瓶，再加水至刻度线

【答案】D

【解析】

A中俯视读数，将会使量得的盐酸体积小于计算值，导致浓度偏低；B中定容时仰视容量瓶刻度线，将会导致加水量增多，使溶液浓度偏低；C中由于所称NaOH固体的质量为整数，不需移动游码，故称得固体NaOH的质量是准确的，不会影响到配制溶液的浓度；D中因热胀冷缩，会使容量瓶中的溶液在冷却后液面低于刻度线，导致所配溶液浓度偏高。

【效果检测】

1．（2020·荆州市北门中学高一期中）下列关于0.1mol•L-1Ba(NO3)2溶液的正确说法是（   ）

A．该溶液可由1L水中溶解制得

B．1L该溶液中含有和离子总数为 个

C．该溶液中离子的物质的量浓度为 

D．该溶液中离子的物质的量浓度为 

【答案】B

【解析】

A．0.1molBa(NO3)2溶于1L水中，溶液体积不是1L，A错误；

B．N(离子数)=cVNA=3×c(Ba(NO3)2×V=3×0.1mol/L×1L×NA=0.3NA，B正确；

C．溶液离子浓度与体积无关，c(Ba2+)=0.1mol/L，C错误；

D．溶液离子浓度与体积无关，c(NO3-)=2×c(Ba(NO3)2=2×0.1mol/L=0.2mol/L， D错误。

答案为B。

2．（2020·安徽省六安中学高一期中）下列各组数据中，前者刚好是后者两倍的是（   ）

A．2mol水的摩尔质量和1mol水的摩尔质量

B．200mL1mol/L氯化钙溶液中c(Cl－)和100mL2mol/L氯化钾溶液中c(Cl－)

C．32g二氧化硫中氧原子数和标准状况下11.2L一氧化碳中氧原子数

D．20%NaOH溶液中NaOH的物质的量浓度和10%NaOH溶液中NaOH的物质的量浓度

【答案】C

【解析】

A．水的摩尔质量为18g/mol，与其物质的量多少无关，故A不符合题意；

B．200mL1mol/LCaCl2溶液中c(Cl－)=2mol/L，100mL2mol/LKCl溶液中c(Cl－)=2mol/L，故B不符合题意；

C．32g SO2的物质的量为0.5mol，含氧原子1mol；标况下11.2LCO的物质的量为0.5mol，含氧原子0.5mol，前者刚好是后者两倍，故C符合题意；

D．物质的量浓度c=，两溶液中NaOH的质量分数不同，则溶液的密度不同，且NaOH的质量分数越大，溶液的密度越大，则前者溶液的物质的量浓度大于后者的2倍，故D不符合题意；

综上所述答案为C。

3．（2020·宁夏回族自治区吴忠中学高一期末）下列溶液中，跟 100 mL 0.5 mol•L-1 NaCl 溶液中所含的 Cl－物质的量浓度相同的是（   ）

A．100 mL 0.5 mol•L-1 MgCl2溶液 B．200 mL 0.25 mol•L-1 AlCl3溶液

C．50 mL 1 mol•L-1 NaCl 溶液 D．25 mL 0.5 mol•L-1 HCl 溶液

【答案】D

【解析】

100 mL 0.5 mol/L NaCl溶液所含Cl-的物质的量浓度为0.5 mol/L，

A. Cl－物质的量浓度： 0.5 mol•L-1×2 = 1.0 mol•L-1，故A项错误；

B. Cl－物质的量浓度：0.25 mol•L-1×3 = 0.75 mol•L-1，故B项错误；

C. Cl－物质的量浓度： 1 mol•L-1×1 = 1.0 mol•L-1，故C项错误；

D. Cl－物质的量浓度：0.5 mol•L-1×1 = 0.5 mol•L-1，符合题意，故D项正确；

答案选D。

【点睛】

要特别注意本题问的是物质的量浓度，与溶液体积无关，解题时容易与物质的量相混淆。

4．（2020·沁阳市第一中学高一月考）下列所得溶液的物质的量浓度为0.1mol/L的是（   ）

A．将0.1mol氨充分溶解在1L水中

B．将10g质量分数为98%的硫酸与990g水混合

C．将25.0g胆矾溶于水配成1L溶液

D．将10mL1mol/L的盐酸与90mL水充分混合

【答案】C

【解析】

A. 将0.1mol氨充分溶解在1L水中，所得溶液的体积不是1L，故不能得到0.1mol/L的溶液，A错误；

B. 将10g质量分数为98%的硫酸与990g水混合，不知所配溶液的密度，无法求算其物质的量浓度，B错误；

C. 将25.0g胆矾的物质的量为0.1mol，将其溶于水配成1L溶液，所得溶液的物质的量浓度为0.1mol/L，C正确；

D. 将10mL1mol/L的盐酸与90mL水充分混合，不同液体混合后的体积，不等于两液体体积在数值上的简单加和，D错误；

故答案选C。

【点睛】

物质的量的单位mol/L中的L，指的是溶液体积，而不是溶剂的体积。

5．配制一定物质的量浓度的氢氧化钠溶液，下列操作正确的是（   ）

A．将氢氧化钠固体直接放在托盘天平的托盘上称量

B．将氢氧化钠固体加水溶解，待所得溶液冷却到室温后，再转移至容量瓶中

C．定容时如果加水超过了刻度线，用胶头滴管直接吸出多余部分

D．定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线，再补加少量蒸馏水至刻度线

【答案】B　

【解析】

A项，NaOH应放于小烧杯中称量；C项，加水超过刻度线，应重新配制；D项，摇匀后，不应补加水。

6．已知V L硫酸铁溶液中含Fe3＋m g，则该溶液中Fe3＋的物质的量浓度为________ mol·L－1，SO的物质的量浓度为________mol·L－1，溶质的物质的量浓度为______mol·L－1。

【答案】　　　

【解析】　n(Fe3＋)＝ mol，c(Fe3＋)＝ mol/L；c(SO)＝c(Fe3＋)＝ mol/L；c＝＝ mol/L。

7．某化学课外活动小组从实验室取出硫酸试剂，试剂瓶上标签的部分内容如图所示。该小组欲配制450 mL 0.2 mol·L－1的稀硫酸溶液：

(1)所需试剂瓶内硫酸溶液的体积为________mL。

(2)所用量筒和容量瓶的规格为________和__________。

(3)浓硫酸稀释时的操作是_____________________________。

(4)下列为该小组的操作，可能导致配制溶液浓度偏高的是________(选填序号)。

A．移液前未冷却至室温

B．定容时加水多了，用滴管吸出

C．定容时俯视刻度线

(5)下图是该小组转移溶液的示意图，图中的错误是________。

【答案】(1)5.4　(2)10 mL量筒　500 mL容量瓶　

(3)向烧杯中加入一定量的水，再将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢倒入，并用玻璃棒不断搅拌　

(4)AC　(5)①未用玻璃棒引流；②未采用500 mL容量瓶