2024届高考化学一轮复习专题1第3讲物质的量浓度及溶液的配制基础学案

这是一份2024届高考化学一轮复习专题1第3讲物质的量浓度及溶液的配制基础学案，共34页。
1．了解溶液浓度的表示方法。 2．理解溶液中溶质的质量分数和物质的量浓度的概念，并能进行有关计算。 3．掌握配制一定质量分数的溶液和物质的量浓度的溶液的方法。
物质的量浓度
1．物质的量浓度
(1)概念：表示单位体积的溶液里所含溶质B的物质的量，也称为B的物质的量浓度，符号为cB。
(2)表达式：cB＝eq \f(nB,V)，单位：ml·L－1(或ml/L)。
2．溶质的质量分数
(1)概念：用溶质的质量与溶液的质量的比值来表示溶液中溶质与溶液的质量关系的物理量，一般用百分数表示。
(2)表达式：ω(B)＝eq \f(m溶质,m溶液)×100%。
溶液中溶质的确定
①溶液中实际存在的物质才是溶质，即溶于水不与水反应的物质即为溶质，如果是溶于水并与水发生反应的物质，应当是与水反应后生成的物质是溶质。
例如：Na、Na2O、Na2O2eq \(――→,\s\up9(水))NaOH；SO3eq \(――→,\s\up9(水))H2SO4；NO2eq \(――→,\s\up9(水))HNO3。
②特殊物质：氨气溶于水时会部分与水反应生成一水合氨，但在计算氨水浓度时仍将NH3看作为溶质。
③含结晶水的物质：带有结晶水的盐溶于水后得到的溶液中溶质即为盐本身。如CuSO4·5H2O―→CuSO4；Na2CO3·10H2O―→Na2CO3。
3．物质的量浓度的有关计算
(1)标准状况下，气体溶于水所得溶液的物质的量浓度的计算
eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(溶质的物质的量n＝\f(V气体,22.4 L·ml－1),溶液的体积V＝\f(m,ρ)＝\f(m气体＋m水,ρ))) c＝eq \f(n,V)
(2)溶液中溶质的质量分数与物质的量浓度的换算
推导过程(以1 L溶液为标准)：1 L(1 000 mL)溶液中溶质质量m(溶质)＝1_000ρ×ω g⇒n(溶质)＝eq \f(1 000ρω,M)ml⇒溶质的物质的量浓度c＝eq \f(1 000ρω,M)
ml·L－1(c为溶质的物质的量浓度，单位：ml·L－1，ρ为溶液的密度，单位：g·cm－3，ω为溶质的质量分数，M为溶质的摩尔质量，单位：g·ml－1)。
4．溶液中的电荷守恒
任何溶液都呈电中性。因此任何电解质溶于水后的溶液中阴离子的电荷总数与阳离子的电荷总数一定相等，我们称其为电荷守恒。电荷守恒式书写时，需要列出溶液中所有的阴离子和阳离子，所有阴离子物质的量分别乘以它们所带电荷数后的加和一定等于所有阳离子物质的量分别乘以它们所带电荷数后的加和。其表达式为∑[n(阴离子)×阴离子所带电荷总数]＝∑[n(阳离子)×阳离子所带电荷数]。又因为所有阴、阳离子处于同一溶液中，体积是相同的，因此溶液中电荷式还可以写为∑[c(阴离子)×阴离子所带电荷数]＝∑[c(阳离子)×阳离子所带电荷数]。如Na2SO4溶液的电荷守恒式的书写，首先列出溶液中所有离子：Na＋、H＋、SOeq \\al(2－,4)、OH－，其中H＋和OH－来自水的电离，而水是等量电离出H＋和OH－，则其电荷守恒式为n(Na＋)＋n(H＋)＝2n(SOeq \\al(2－,4))＋n(OH－)或者简写为n(Na＋)＝2n(SOeq \\al(2－,4))；也可以用浓度表示而写为c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(SOeq \\al(2－,4))＋c(OH－)或者简写为c(Na＋)＝2c(SOeq \\al(2－,4))。
下列说法正确的是________(填序号)。
①将58.5 g NaCl溶于1 L水中得到1 ml·L－1的NaCl溶液
②将31 g Na2O和39 g Na2O2分别投入水中，配成1 L溶液所得溶液的物质的量浓度均为1 ml·L－1
③25 ℃，pH＝1的H2SO4溶液的物质的量浓度为0.1 ml·L－1
④1 ml·L－1的CaCl2溶液中Cl－的浓度为2 ml·L－1
⑤从100 mL 0.4 ml·L－1的MgCl2溶液中取出10 mL溶液，其浓度为0.04 ml·L－1
[答案] ②④
物质的量浓度的基本计算
1．科学家研发了环境友好、安全型的“绿色”引爆炸药，其中一种可表示为Na2R，它保存在水中可以失去活性，爆炸后不会产生危害性残留物。已知10 mL Na2R溶液含Na＋的数目为N，该Na2R溶液的物质的量浓度为( )
A．N×10－2 ml·L－1
B．eq \f(N,1.204×1022) ml·L－1
C．eq \f(N,6.02×1021) ml·L－1
D．eq \f(N,6.02×1025) ml·L－1
B [10 mL该Na2R溶液中含Na＋的数目为N，则Na2R的物质的量为eq \f(N,2×6.02×1023) ml，Na2R的物质的量浓度为eq \f(N,2×6.02×1023×0.01 L)＝eq \f(N,1.204×1022) ml·L－1。]
2．有硫酸镁溶液500 mL，它的密度是1.20 g·cm－3，其中镁离子的质量分数是4.8%，则有关该溶液的说法不正确的是( )
A．溶质的质量分数是24.0%
B．溶液的物质的量浓度是2.4 ml·L－1
C．溶质和溶剂的物质的量之比是1∶40
D．硫酸根离子的质量分数是19.2%
C [由Mg2＋的质量分数知MgSO4的质量分数为eq \f(120,24)×4.8%＝24.0%，其物质的量浓度为c＝eq \f(1 000 cm3·L－1×1.20 g·cm－3×24.0%,120 g·ml－1)＝2.4 ml·L－1，溶质与溶剂的物质的量之比为eq \f(24%,120)∶eq \f(76%,18)≈1∶21，SOeq \\al(2－,4)的质量分数为eq \f(96,24)×4.8%＝19.2%。]
3．标准状况下，V L氨气溶解在1 L水中(水的密度近似为1 g·mL－1)，所得溶液的密度为ρ g·mL－1。请回答：
(1)所得溶液的溶质的物质的量为________，质量为________。
(2)所得溶液的质量为________，溶液体积为________。
(3)所得溶液的物质的量浓度为________，溶质质量分数为________(以上用V和ρ表示)。
[解析] (1)n(NH3)＝eq \f(V,22.4) ml，m(NH3)＝eq \f(V,22.4)×17 g＝eq \f(17V,22.4) g。
(2)m(溶液)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(V,22.4)×17＋1 000))g
V(溶液)＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(V,22.4)×17＋1 000)),ρ×1 000) L＝eq \f(17V＋22 400,22 400ρ) L。
(3)c(NH3)＝eq \f(\f(V,22.4) ml,\f(17V＋22 400,22 400ρ) L)＝eq \f(1 000ρV,17V＋22 400) ml/L。
ω(NH3)＝eq \f(\f(V,22.4)×17 g,\f(V,22.4)×17＋1 000g)×100%＝eq \f(17V,17V＋22 400)×100%。
[答案] (1)eq \f(V,22.4) ml eq \f(17V,22.4) g
(2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(17V,22.4)＋1 000))g eq \f(17V＋22 400,22 400ρ) L
(3)eq \f(1 000ρV,17V＋22 400) ml/L eq \f(17V,17V＋22 400)×100%
溶液稀释与混合的计算
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m1ω1＝m2ω2。
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(若稀溶液混合后体积不变V混＝V1＋V2；若混合后体积变化V混＝eq \f(V1ρ1＋V2ρ2,ρ混))。
4．向a L Na2SO4和eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NH4))2SO4的混合溶液中加入b ml BaCl2溶液，溶液中的SOeq \\al(2－,4)恰好完全沉淀，再加入足量强碱并加热使氨气完全逸出，收集到c ml NH3，则原溶液中Na＋的物质的量浓度为(单位：ml·L－1)( )
A．eq \f(2b－c,a) B．eq \f(b－2c,a) C．eq \f(b－2c,2a) D．eq \f(2b－c,2a)
A [向a L Na2SO4和eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NH4))2SO4的混合溶液中加入b ml BaCl2溶液，溶液中的SOeq \\al(2－,4)恰好完全沉淀，则原溶液中有b ml SOeq \\al(2－,4)，再加入足量强碱并加热使氨气完全逸出，收集到c ml NH3，说明原溶液中有c ml NHeq \\al(＋,4)，根据电荷守恒，Na＋的物质的量为(2b－c)ml，则原溶液中Na＋的物质的量浓度为eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2b－c))ml,a L)＝eq \f(2b－c,a) ml·L－1。]
5．浓度均为1.0 ml/L CuSO4溶液和Fe2(SO4)3溶液等体积混合(混合前后忽略溶液体积的变化)，向其中加入足量的铁粉充分反应，则反应后溶液中Fe2＋的物质的量浓度为( )
A．1.5 ml/L B．2.0 ml/L
C．0.5 ml/L D．1 ml/L
B [设混合溶液的体积为2V L，加入足量铁粉发生的离子反应为Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，初始浓度均为1.0 ml/L CuSO4溶液和Fe2(SO4)3溶液等体积混合，设体积为V L，故第一个离子反应生成Fe2＋的物质的量为V ml，第二个离子方程式中生成Fe2＋的物质的量为3V ml，故溶液中
Fe2＋的物质的量浓度为eq \f(V＋3Vml,2V L)＝2 ml/L。]
6．如图是某学校实验室从化学试剂商店买回的硫酸试剂标签上的部分内容。据此下列说法正确的是( )
A．该硫酸的物质的量浓度为9.2 ml/L
B．1 ml Fe与足量的该硫酸反应产生2 g氢气
C．配制200 mL 4.6 ml/L的稀硫酸需取该硫酸50 mL
D．等质量的水与该硫酸混合所得溶液的物质的量浓度等于9.2 ml/L
C [硫酸的物质的量浓度为eq \f(103ρw,M) ml/L＝eq \f(103×1.84×98%,98) ml/L＝18.4 ml/L，A错误；铁和浓硫酸反应生成二氧化硫，铁和稀硫酸反应生成氢气，B错误；溶液稀释前后溶质的物质的量不变，该浓硫酸浓度为18.4 ml/L，则配制200 mL 4.6 ml/L的稀硫酸需取该硫酸体积为eq \f(4.6 ml/L×0.2 L,18.4 ml/L)＝0.05 L＝50 mL，C正确；浓硫酸密度大于水的密度，等质量的浓硫酸和水，水的体积大于浓硫酸的体积，所以两者混合后溶液体积大于浓硫酸的两倍，则其物质的量浓度小于原来的eq \f(1,2)，即小于9.2 ml/L，D错误。]
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ρeq \f(1,2)(a%＋b%)。
②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ω