2021高三化学人教版一轮教师用书：第1章第2节物质的量在化学实验中的应用

第二节　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(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。


物质的量浓度及其计算

1．物质的量浓度
(1)概念：表示单位体积溶液里所含溶质B的物质的量的物理量，符号为cB。
(2)表达式：cB＝，单位：mol·L－1或mol/L。
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：w(B)＝×100%。
3．有关物质的量浓度的计算
(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
c＝
(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×w g⇒n(溶质)＝ mol⇒溶质的物质的量浓度c＝ mol·L－1。(c为溶质的物质的量浓度，单位：mol·L－1，ρ为溶液的密度，单位：g·cm－3，w为溶质的质量分数，M为溶质的摩尔质量，单位：g·mol－1)
4．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。(若稀溶液混合后体积不变V混＝V1＋V2；若混合后体积变化V混＝)
5．溶液中的电荷守恒
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。
[补短板]
(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：
Na、Na2O、Na2O2NaOH
CO2、SO2、SO3H2CO3、H2SO3、H2SO4
NH3NH3·H2O(但仍按溶于水的NH3进行计算)
②结晶水合物，溶质不变但水量增多，如
CuSO4·5H2OCuSO4，FeSO4·7H2OFeSO4。
(3)在进行物质的量浓度与溶质质量分数换算时需要溶液密度(ρ g·cm－3)，同时注意单位的换算。
(4)溶液混合时，溶液质量可以加和；而溶液体积一般不能加和，当溶液很稀或浓度相近时可近似加和计算体积。

(1)10.6 g Na2CO3与28.6 g Na2CO3·10H2O分别投入1 L水中完全溶解所得溶液浓度均为0.1 mol·L－1。(　　)
(2)将62 g Na2O或78 g Na2O2分别溶于水中，各配成 1 L 溶液，所得溶液的物质的量浓度均为2 mol·L－1。(　　)
(3)500 mL 0.2 mol·L－1的稀盐酸加水稀释为1 000 mL，所得溶液浓度为0.1 mol·L－1。(　　)
(4)25 ℃，pH＝1的H2SO4溶液的物质的量浓度为0.1 mol·L－1。(　　)
(5)0.1 mol·L－1的NaCl溶液与0.1 mol·L－1的BaCl2溶液的导电性相同。(　　)
[答案]　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×

25 ℃时，将0.1 mol·L－1 NH4Cl溶液与a mol·L－1的NaOH溶液等体积混合(溶液体积保持不变)，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－1＝0.05 mol·L－1，c(Na＋)＝
mol·L－1，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－1。根据物料守恒知
c(NH)＋c(NH3·H2O)＝ mol·L－1，故c(NH3·H2O)＝(0.05－0.05＋)mol·L－1＝ mol·L－1。
[答案]　0.05 mol·L－1　(0.05－) mol·L－1
mol·L－1　 mol·L－1

命题点1　物质的量浓度的含义和基本计算
1．(2019·邯郸模拟)下列关于物质的量浓度表述正确的是(　　)
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　[A项，未指明溶液体积；B项，未指明标准状况；C项，根据电荷守恒n(Na＋)＋n(K＋)＝2n(SO)＋n(Cl－)，可知c(K＋)≠
c(Cl－)；D项，同温时，饱和溶液的浓度相同。]
2．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，质量分数为w，物质的量浓度为c mol·L－1，则下列关系中不正确的是 (　　)
A．ρ＝(17V＋22 400)/(22.4＋22.4V)
B．w＝17c/(1 000ρ)
C．w＝17V/(17V＋22 400)
D．c＝1 000ρV/(17V＋22 400)
A　[由于溶液的体积既不是水的体积也不是二者体积之和，溶液的体积不能直接确定，仅利用V无法确定ρ，A项错误；由c＝
＝，可得w＝，B项正确；氨水的质量分数＝＝，C项正确；氨水的物质的量浓度＝＝＝，D项正确。]
命题点2　有关物质的量浓度、溶质的质量分数、溶解度的换算
3．(2019·潍坊质检)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 mol·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×4.8%＝24.0%，其浓度为c＝＝2.4 mol·L－1，溶质与溶剂的物质的量之比为∶≈1∶21，SO的质量分数为×4.8%＝19.2%。]
4．某结晶水合物的化学式为R·nH2O，其相对分子质量为M。25 ℃时，a g该晶体能够溶于b g水中形成V mL饱和溶液。下列关系中不正确的是(　　)
A．该溶液中溶质的质量分数为%
B．该溶液的物质的量浓度为 mol·L－1
C．该溶液的溶解度为 g
D．该溶液的密度为 g·cm－3
A　[A项，某结晶水合物的化学式为R·nH2O，该晶体中含有R的质量为a g×，所以饱和溶液中溶质的质量分数为×100%，错误。]

熟记三个换算公式
(1)c＝
(2)S＝
(3)w＝×100%
命题点3　溶液的稀释与混合有关计算
5．V mL Al2(SO4)3溶液中含有Al3＋ m g，取 mL该溶液用水稀释至4V mL，则SO物质的量浓度为(　　)
A. mol·L－1　　　　　 B. mol·L－1
C. mol·L－1 D. mol·L－1
A　[ mL溶液中Al3＋的物质的量为＝ mol，稀释后溶液中Al3＋的物质的量浓度为c(Al3＋)＝＝ mol·L－1，c(SO)＝c(Al3＋)＝× mol·L－1＝ mol·L－1。]
6．(原创)将0.2 mol·L－1的NH4Cl溶液与a mol·L－1的氨水按体积比1∶3混合，若混合液呈中性，则混合液的c(Cl－)、c(NH)分别为________、________。(不考虑溶液体积变化)。
[解析]　根据电荷守恒知c(H＋)＋c(NH)＝c(OH－)＋c(Cl－)；又因溶液呈中性c(H＋)＝c(OH－)，可知c(NH)＝c(Cl－)＝
mol·L－1＝0.05 mol·L－1。
[答案]　0.05 mol·L－1　0.05 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“

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(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w