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2019版高考化学一轮精选教师用书苏教专用:专题13第三单元 溶液的配制与分析
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第三单元 溶液的配制与分析
1.了解溶液的含义。 2.了解溶解度、饱和溶液的概念。 3.了解物质的量浓度(c)的含义。 4.了解溶液浓度的表示方法。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。 5.掌握配制一定溶质质量分数溶液和物质的量浓度溶液的方法。
物质的量浓度及相关计算
[知识梳理]
一、物质的量浓度 溶质的质量分数
单位体积 cB= 浓度 物质的量 mol·L-1
二、有关物质的量浓度计算的三大类型
标准状况下,气体为溶质的溶液的物质的量浓度的计算
c=
物质的量浓度与溶液中溶质质量分数的换算关系
物质的量浓度(c)=
(式中密度的单位为g·mL-1,摩尔质量的单位为g·mol-1)
当溶液为饱和溶液时,w=,可得c=。
溶液稀释和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
①混合前后溶质的物质的量保持不变,即:
c1V1+c2V2=c混V混。
②混合前后溶质的质量保持不变,即:
m1w1+m2w2=m混w混。
[自我检测]
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)1 L水中溶解5.85 g NaCl所形成溶液的溶质的物质的量浓度是0.1 mol·L-1。( )
(2)将25 g CuSO4·5H2O晶体溶于75 g水中所得溶质的质量分数为25%。( )
(3)在100 mL的烧杯中,加入10 g食盐,然后注入90 mL的水,充分溶解后,所得溶质的质量分数为90%。( )
(4)将40 g SO3溶于60 g水中所得溶质的质量分数为40%。( )
(5)将62 g Na2O溶于水中,配成1 L溶液,所得溶质的物质的量浓度为1 mol·L-1。( )
(6)T ℃时100 g饱和食盐水中,含有NaCl的质量为m g,则该温度时,NaCl的溶解度是m g。( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2.观察两个试剂瓶上的标签,回答下列问题。
(1)“5% 硫酸铜溶液”中的5%是什么含义?
(2)0.4 mol·L-1 NaCl溶液中0.4 mol·L-1表示的含义是什么?
(3)从上述两种溶液中分别取出5 mL,它们的浓度分别是________、________。
答案:(1)表示100 g硫酸铜溶液中含有5 g硫酸铜溶质。
(2)1 L该NaCl溶液中所含NaCl的物质的量是0.4 mol。
(3)5% 0.4 mol·L-1
(1)有关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)溶质的浓度和离子的浓度不一定相同,要注意根据化学式具体分析计算,如1 mol·L-1 CaCl2溶液中Cl-的物质的量浓度是2 mol·L-1。
已知某饱和溶液的①溶液质量m1 g ②溶剂质量m2 g ③溶液体积V L ④溶质的摩尔质量M g·mol-1
⑤溶液的密度ρ g·cm-3。利用以上部分已知条件就可计算出该溶液的物质的量浓度。下表各项(A、B、C、D、E)列出所用已知条件,请你将能求出结果的在表里打“√”,并写出相应的计算物质的量浓度c的计算式;不能求出结果的打“×”,不填c的计算公式。
A
B
C
D
E
选用
条件
①②
③④
④⑤
①②
④⑤
①③
④⑤
①②
③⑤
打“√”
或“×”
c的计
算公式
[解析] 根据物质的量浓度的概念可知c=,而n=,m(溶质)=(m1-m2)g,所以c== mol·L-1。又V=×10-3 L·mL-1= L,所以c= mol·L-1= mol·L-1。
[答案]
A
B
C
D
E
选用
条件
①②
③④
④⑤
①②
④⑤
①③
④⑤
①②
③⑤
打“√”
或“×”
√
×
√
×
×
c的计
算公式
mol·L-1
mol·L-1
将10.6 g Na2CO3溶于水配成1 L溶液:
(1)该溶液中Na2CO3的物质的量浓度为________,溶液中Na+的物质的量浓度为________。
(2)向该溶液中加入一定量NaCl固体,使溶液中Na+的物质的量浓度为0.4 mol·L-1(假设溶液体积不变,不考虑CO的水解),需加入NaCl的质量为__________,Cl-的物质的量浓度为____________。
解析:(1)n(Na2CO3)===0.1 mol,
c(Na2CO3)===0.1 mol·L-1,
c(Na+)=2c(Na2CO3)=0.2 mol·L-1。
(2)根据电荷守恒(不考虑CO的水解)
c(Na+)=c(Cl-)+2c(CO),
c(Cl-)=c(Na+)-2c(CO)=0.4 mol·L-1-2×0.1 mol·L-1=0.2 mol·L-1,
n(NaCl)=n(Cl-)=0.2 mol·L-1×1 L=0.2 mol,
m(NaCl)=0.2 mol×58.5 g·mol-1=11.7 g。
答案:(1)0.1 mol·L-1 0.2 mol·L-1
(2)11.7 g 0.2 mol·L-1
突破物质的量浓度计算要注意的两个关键点
(1)牢记定义式,灵活利用守恒推导。由定义式出发,运用守恒(溶质守恒、溶剂守恒等)及公式:c=、溶质的质量分数=×100%进行推理,注意密度的桥梁作用,不要死记公式。
(2)灵活运用假设,注意单位换算。例如:已知溶质的质量分数w,溶液的密度为ρ g·cm-3,溶质的摩尔质量为M g·mol-1,求物质的量浓度c。首先要把ρ的单位换算为g·L-1。
题组一 有关公式cB=的计算
1.(2018·保定高三检测)某氯化镁溶液的密度为1.18 g/mL,其中镁离子的质量分数为5.1%。300 mL该溶液中氯离子的物质的量约等于( )
A.0.37 mol B.0.63 mol
C.0.74 mol D.1.5 mol
解析:选D。c(Mg2+)=c(MgCl2)==≈2.5 mol/L,c(Cl-)=2c(Mg2+)=5.0 mol/L,n(Cl-)=5.0 mol/L×0.3 L=1.5 mol。
2.将标准状况下的a L氯化氢气体溶于100 g水中,得到的盐酸的密度为b g/mL,则该盐酸的物质的量浓度(mol/L)是( )
A. B.
C. D.
解析:选C。根据c=进行计算,n= mol,V=,可知C正确。
(1)气体溶于水,溶质是该气体与水反应生成的物质,NH3溶于水后主要溶质是NH3·H2O,但以NH3计算。
(2)气体溶于水,溶液的体积不是溶剂的体积更不是气体体积与溶剂体积之和,应根据V=进行计算。
(3)溶液中离子的物质的量浓度的计算分析
①要考虑溶质的组成和电离程度
如BaCl2溶液中:c(BaCl2)=c(Ba2+)=c(Cl-)。
0.1 mol/L的醋酸溶液中:c(H+)<0.1 mol/L。
②根据溶液中离子的电荷守恒求未知离子浓度
如AlCl3和Na2SO4的混合溶液中满足:c(Al3+)×3+c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(SO)×2+c(OH-)。
题组二 溶液的稀释、混合与换算
3. V mL Al2(SO4)3溶液中含有Al3+m g,取 mL该溶液加水稀释至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
解析:选A。m g Al3+的物质的量为= mol,故 mL溶液中n(Al3+)= mol×= mol,根据电荷守恒可知2n(SO)=3n(Al3+),故 mL溶液中n(SO)=n(Al3+)=× mol= mol,稀释后溶液中c(SO)== mol·L-1。
4.(1)将3p%的硫酸与等体积的p%的硫酸混合得到q%的稀硫酸,则p、q的关系正确的是________。
①q=2p ②q>2p
③q<2p ④无法确定
(2)若上题中的溶质是乙醇而非硫酸,则p、q的关系是________。
①q=2p ②q>2p
③q<2p ④无法确定
解析:当等体积混合时,设浓溶液的密度为ρ1,稀溶液的密度为ρ2,体积各为1 L,则混合后q%==()×p%=
(1+)p%,则:当ρ1>ρ2时,如H2SO4溶液、HNO3溶液,q>2p;当ρ1<ρ2时,如氨水、酒精溶液,q<2p。
答案:(1)② (2)③
溶质相同、溶质质量分数不同的两溶液混合规律
同一溶质、溶质质量分数分别为a%、b%的两溶液混合:
(1)等体积混合
①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,溶质质量分数w>(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、氨水溶液),等体积混合后,溶质质量分数w<(a%+b%)。
(2)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),混合后溶液中溶质的质量分数w=(a%+b%)。
以上规律概括为“计算推理有技巧,有大必有小,均值均在中间找,谁多向谁靠”。
题组三 电荷守恒法在物质的量浓度计算中的应用
5.把500 mL含有BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份,取一份加入含a mol硫酸钠的溶液,恰好使钡离子完全沉淀;另取一份加入含b mol硝酸银的溶液,恰好使氯离子完全沉淀。则该混合溶液中钾离子浓度为( )
A.0.1(b-2a) mol·L-1
B.10(2a-b) mol·L-1
C.10(b-a) mol·L-1
D.10(b-2a) mol·L-1
解析:选D。根据题意,500 mL溶液分成5等份,每份为100 mL。每份中n(Ba2+)=a mol,n(Cl-)=b mol,根据电荷守恒关系得n(K+)=(b-2a)mol,则c(K+)==10(b-2a) mol·L-1。
6.(2018·沧州高三模拟)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
解析:选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+)= 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,故c(K+)= mol·L-1。
一定物质的量浓度溶液的配制
[知识梳理]
一、有关仪器的使用
1.容量瓶的使用
(1)特点
(2)使用方法及注意事项
①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。
②用“能”或“不能”填空:
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;不能配制任意体积的溶液。
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NaCl 5.9 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。
3.量筒的使用
量筒没有0刻度;量取7.2 mL溶液,应选用10__mL规格的量筒,量筒上标有使用温度、容量、刻度;不能加热,不能将固体或浓溶液直接在量筒中溶解或稀释。
二、配制过程示意图
三、以配制480 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液为例
所需容量瓶的规格:500__mL。
1.计算(填写计算过程与结果)
m(NaOH)=1__mol·L-1×0.5__L×40__g·mol-1=20.0__g。
2.称量:根据计算结果,称量固体质量。
3.溶解:将称量好的固体放入烧杯中,加适量蒸馏水溶解,并用玻璃棒搅拌;溶解过程中玻璃棒的作用为搅拌、加速溶解。
4.转移(移液):移液前需要将溶液冷却至室温。移液中玻璃棒的作用为引流。
5.洗涤:用适量蒸馏水将烧杯及玻璃棒洗涤 2~3次,洗涤液注入容量瓶中,并振荡容量瓶,使溶液混合均匀。
6.定容
(1)将蒸馏水注入容量瓶,在液面离容量瓶刻度线下 1~2__cm处,改用胶头滴管滴加蒸馏水。
(2)定容时要平视刻度线,至凹液面最低处与刻度线相切。
7.摇匀:盖好瓶塞,上下反复颠倒摇匀。
8.装瓶、贴签。
[自我检测]
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)把1 mol NaCl固体溶于1 L水中,所得溶液的浓度为1 mol·L-1。( )
(2)配制0.1 mol·L-1的H2SO4溶液时,将量取的浓硫酸倒入容量瓶中加水稀释定容。( )
(3)配制240 mL 1 mol·L-1氢氧化钠溶液需称量氢氧化钠固体的质量为10.0 g。( )
(4)配制溶液时,若加水超过容量瓶刻度线,应用胶头滴管将多余溶液吸出。( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)×
2.实验中需要2 mol·L-1的Na2CO3溶液950 mL,配制时,你认为应该选用的容量瓶的规格和称取的碳酸钠质量分别是________、________。
解析:实验室中没有950 mL容量瓶,只能选用1 000 mL容量瓶。所需Na2CO3的质量为2 mol·L-1×1 L×106 g·mol-1=212.0 g。
答案:1 000 mL 212.0 g
(1)在进行如980 mL溶液配制时要选取1 000 mL容量瓶,且计算时也以1 000 mL计算,容量瓶要注明规格。
(2)俯视与仰视对读数的影响,如图所示。
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。
实验室需要配制0.50 mol·L-1 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。完成本实验所必须用到的仪器有托盘天平(带砝码、最小砝码为5 g)、药匙、烧杯、________、________、________以及等质量的两片称量纸。
(2)计算。配制该溶液需取NaCl晶体________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晶体应放于托盘天平的________(填“左盘”或“右盘”)。
③称量完毕,将药品倒入烧杯中。
(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。在转移时应使用玻璃棒引流,需要洗涤烧杯和玻璃棒2~3次是为了________________________________________________________________________。
(6)定容。向容量瓶中加水至液面接近刻度线________处,改用________加水,使溶液凹液面与刻度线相切。
(7)摇匀、装瓶。
[解析] 配制480 mL 0.50 mol·L-1的NaCl溶液,必须用500 mL的容量瓶。m(NaCl)=0.50 mol·L-1×0.5 L×58.5 g·mol-1≈14.6 g(托盘天平精确到0.1 g)。用托盘天平称量时,物品放在左盘。配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤为计算→称量(或量取)→溶解(或稀释)、冷却→转移、洗涤→定容、摇匀→装瓶、贴签。
[答案] (1)500 mL容量瓶 胶头滴管 玻璃棒
(2)14.6
(3)①
②左盘 (4)搅拌,加速NaCl溶解 (5)保证溶质全部转入容量瓶中 (6)1~2 cm 胶头滴管
(1)根据上题中计算结果进行称量时,若将NaCl晶体和砝码放反,将导致配制溶液的浓度偏高还是偏低?
(2)定容时,某学生观察液面情况如图所示,对所配溶液的浓度有什么影响?
(3)若改用5 mol·L-1的NaCl溶液配制该溶液,需要这种NaCl溶液的体积是多少?
答案:(1)放反砝码和药品,实际称得药品质量为砝码减去游码的质量,上题应称14.6 g药品,放反砝码和药品,实际称得药品质量为5.4 g,故配制溶液的浓度偏低。
(2)定容时俯视液面会造成溶液体积偏小,结果浓度偏高。
(3)由V×5 mol·L-1=500 mL×0.5 mol·L-1,得V=50 mL。
溶液配制过程中的“四个数据”
数据
要求或解释
药品的
质量
实验室中一般用托盘天平称量药品,而托盘天平只能精确到0.1 g,所以记录数据时只能保留小数点后一位数字。如所需NaCl的质量为14.6 g,不能写为14.60 g
容量瓶的
规格
(1)选择容量瓶的规格时应该与所配溶液体积相等或稍大,如需用480 mL某溶液,则应该选择500 mL容量瓶;
(2)回答补充仪器的问题时应该注明容量瓶的规格,如回答“500 mL容量瓶”时,不能只回答“容量瓶”
洗涤烧杯
和玻璃棒
2~3次
移液时洗涤烧杯和玻璃棒2~3次是为了确保溶质全部转移入容量瓶中,否则会导致溶液浓度偏低
液面离容量
瓶刻度线
1~2 cm处
定容时,当液面离容量瓶刻度线下1~2 cm处,应该改用胶头滴管滴加,否则容易导致液体体积超过刻度线,导致溶液浓度偏低
题组一 一定物质的量浓度溶液的配制
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
解析:选D。溶质不能在容量瓶中溶解,A错误;配制一定物质的量浓度的溶液应在容量瓶中进行,所配溶液的体积是100 mL,而不是溶剂为100 mL,B错误;转移溶液时应用玻璃棒引流,直接倒入容量瓶易漏出液体,产生误差,C错误。
2.用固体样品配制一定物质的量浓度的溶液,需经过称量、溶解、转移溶液、定容等操作。下列图示对应的操作规范的是( )
解析:选B。称量固体样品时,应将固体样品放入托盘天平的左盘,砝码放入右盘,A错。转移溶液时,为防止液体洒落,应用玻璃棒引流,C错。定容时,胶头滴管不能插入容量瓶中,D错。
题组二 一定物质的量浓度溶液配制过程中的误差分析
3.用“偏大”“偏小”或“无影响”填空。
(1)配制500 mL 1 mol/L的硫酸铜溶液,用托盘天平称取胆矾80.0 g:________。
(2)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:________。
(3)配制NaOH溶液时,天平的两个托盘上放两张质量相等的称量纸,其他操作均正确:________。
(4)配制NaOH溶液时,NaOH固体放在烧杯中称量时间过长:________。
(5)配制一定物质的量浓度NaOH溶液,需称量溶质4.4 g,称量时砝码和药品放置颠倒(1 g以下用游码):________。
(6)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:________。
(7)用量筒量取浓硫酸时,仰视读数:________。
(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)转移后,未洗涤小烧杯和玻璃棒,或者未将洗涤液一并转移至容量瓶中:________。
解析:(1)应称取胆矾质量为125.0 g。(2)相当于所取溶质Na2CO3质量偏大。(3)NaOH腐蚀纸片,会沾在纸
片上。(4)称量时间过长NaOH会潮解。(5)相当于所称NaOH质量为3.6 g。(6)量筒不能用蒸馏水洗涤,否则相当于所量取硫酸的量变大。 (7)仰视时所量取浓硫酸体积偏大。(8)相当于所配溶液体积减小。 (9)溶质未全部转移到容量瓶中。
答案:(1)偏小 (2)偏大 (3)偏小 (4)偏小 (5)偏小
(6)偏大 (7)偏大 (8)偏大 (9)偏小
误差分析的理论依据
根据cB=可得,一定物质的量浓度溶液配制的误差都是由溶质的物质的量nB和溶液的体积V引起的。误差分析时,关键要看溶液配制过程中引起了nB和V怎样的变化。在配制一定物质的量浓度溶液时,若nB比理论值小,或V比理论值大时,都会使所配溶液浓度偏小;若nB比理论值大,或V比理论值小时,都会使所配溶液浓度偏大。
[课后达标检测]
一、选择题
1.下列关于容量瓶的说法不正确的是( )
A.容量瓶上一般标有规格、温度和刻度线
B.容量瓶在使用前要检查是否漏水
C.可将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释
D.容量瓶不能长时间盛放所配制的溶液,应及时分装在试剂瓶中
解析:选C。容量瓶是配制一定物质的量浓度溶液的精确仪器,固体或浓溶液溶解或稀释时会产生热效应,使溶液发生热胀冷缩,导致结果不准确,故不可将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释,C不正确。
2.对1 mol·L-1的BaCl2溶液的有关叙述中,正确的是( )
A.该溶液中Cl-的物质的量浓度为2 mol·L-1
B.该溶液中Ba2+的物质的量是1 mol
C.可使用250 mL容量瓶分两次完成490 mL该浓度的BaCl2溶液的配制
D.将208 g BaCl2固体溶解在1 L水中,形成的溶液的浓度为1 mol·L-1
解析:选A。结合BaCl2===Ba2++2Cl-,Cl-浓度是BaCl2浓度的两倍,A项正确;未指明溶液体积,不能计算溶质的物质的量,B项错误;490 mL溶液需使用500 mL容量瓶一次性配制,C项错误;1 mol·L-1的溶液应是将1 mol溶质溶解在水中形成1 L的溶液,D项错误。
3.下列操作或装置能达到实验目的的是( )
A.配制一定浓度的NaCl溶液(如图1)
B.配制一定物质的量浓度的NaNO3溶液(如图2)
C.配制0.10 mol·L-1 NaOH溶液(如图3)
D.配制0.100 0 mol·L-1氯化钠溶液时,将液体转移到容量瓶中需用玻璃棒引流
解析:选D。配制一定浓度的NaCl溶液,定容时俯视会造成结果偏高,A不正确;配制溶液时,不能直接在容量瓶中溶解固体,B、C不正确。
4.传统的引爆炸药由于其中含Pb,使用时将产生污染,同时其引爆后的剩余炸药还严重危害接触者的人身安全,美国UNC化学教授Thomas J·Meyer等研发了环境友好、安全型的“绿色”引爆炸药,其中一种可表示为Na2R,爆炸后不会产生危害性残留物。已知10 mL Na2R溶液中含Na+的微粒数为N个,该Na2R溶液的物质的量浓度为( )
A.N×10-2 mol·L-1
B. mol·L-1
C. mol·L-1
D. mol·L-1
解析:选B。n(Na2R)== mol= mol,c(Na2R)= mol·L-1。
5.取100 mL 0.3 mol·L-1的硫酸和300 mL 0.25 mol·L-1的硫酸注入500 mL容量瓶中,加水稀释至刻度线,该混合溶液中H+的物质的量浓度是( )
A.0.21 mol·L-1 B.0.42 mol·L-1
C.0.56 mol·L-1 D.0.26 mol·L-1
解析:选B。容量瓶中H2SO4溶液的H+物质的量为n(H+)=(0.1 L×0.3 mol·L-1+0.3 L×0.25 mol·L-1)×2=0.21 mol,所以c(H+)==0.42 mol·L-1。
6.下列说法正确的是( )
A.将22.4 L HCl溶于水配制1 L溶液,其溶质的物质的量浓度为1.0 mol/L
B.1 mol/L的Na2CO3溶液中含有2 mol Na+
C.500 mL 0.5 mol/L的(NH4)2SO4溶液中含有NH个数为0.5NA(NA为阿伏加德罗常数)
D.Na+浓度为0.2 mol/L的Na2SO4溶液中SO浓度为0.1 mol/L
解析:选D。A项中没有指明状况,无法确定HCl的物质的量,错误;B项没有指明溶液的体积,无法计算Na+的物质的量,错误;C项没有考虑NH的水解,NH的个数应少于0.5NA,错误;D项中c(Na+)∶c(SO)=2∶1,故c(SO)=c(Na+)=0.1 mol/L,正确。
7.(2018·靖安一模)溶质质量分数为a的某物质的溶液m g与溶质质量分数为b的该物质的溶液n g混合后,蒸发掉p g水,得到的溶液密度为q g·cm-3(此过程中无溶质析出),物质的量浓度为d mol·L-1。则溶质的相对分子质量为( )
A. B.
C. D.
解析:选C。蒸发掉p g水后溶质的质量分数为,根据c=可知,溶质的摩尔质量M== g·mol-1=
g·mol-1,所以溶质的相对分子质量为,故选C。
8.(2018·山东师大附中检测)下列有关实验操作或判断正确的是( )
A.配制一定物质的量浓度的溶液,定容时俯视刻度线会导致所配溶液浓度偏小
B.需要95 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液,可选用100 mL容量瓶来配制
C.用100 mL的量筒量取5.2 mL的盐酸
D.用托盘天平称取25.20 g NaCl
解析:选B。A项,定容时俯视刻度线会导致所配溶液浓度偏大;B项,因实验室无95 mL容量瓶,应选择100 mL容量瓶;C项,量取5.2 mL的盐酸应选用10 mL的量筒;D项,托盘天平的精确度为0.1 g,不能称取25.20 g NaCl。
9.下列说法中正确的是( )
A.把100 mL 3 mol·L-1的H2SO4与100 mL H2O混合,硫酸的物质的量浓度变为1.5 mol·L-1
B.把200 mL 3 mol·L-1的BaCl2溶液与100 mL 3 mol·L-1HCl溶液混合后,溶液中的c(Cl-)仍为3 mol·L-1
C.把100 g 20%的NaCl溶液与100 g H2O混合后,NaCl溶液的质量分数为10%
D.把100 mL 20%的NaOH溶液与100 mL H2O混合后,NaOH溶液的质量分数为10%
解析:选C。A选项,最终溶液不一定为200 mL,错误;B选项,3 mol·L-1 BaCl2溶液中c(Cl-)=6 mol·L-1,假设混合后溶液总体积为0.3 L,则混合溶液中的c(Cl-)为5 mol·L-1;现在总体积无法确定,无法计算其浓度,错误;C选项,依据溶质守恒可知正确;D选项,100 mL 20%的NaOH溶液的质量大于100 mL水的质量,所以最终溶液的质量分数大于10%,错误。
10.向60 mL Na2SO4溶液中加入BaCl2溶液,有关实验数据见下表:
实验编号
1
2
3
4
5
BaCl2溶液体积/mL
0
30
60
100
120
沉淀质量/g
0
0.699
x
2.097
2.097
下列有关说法不正确的是( )
A.混合前,BaCl2溶液的物质的量浓度为0.10 mol/L
B.混合前,Na2SO4溶液的物质的量浓度为0.15 mol/L
C.实验3中沉淀的质量x g为1.398 g
D.理论上,完全沉淀60 mL Na2SO4溶液消耗BaCl2溶液的体积为80 mL
解析:选D。分析可知实验2中Na2SO4过量,BaCl2溶液的物质的量浓度为=0.10 mol/L,A正确。实验4、5中Na2SO4已反应完全,Na2SO4溶液的物质的量浓度为=0.15 mol/L,B正确。易知实验3中Na2SO4过量,沉淀的质量为0.10 mol/L×0.06 L×233 g/mol=1.398 g,C正确。恰好完全反应时,设消耗的BaCl2溶液的体积为V,则0.10 mol/L×V=0.15 mol/L×0.06 L,解得V=0.09 L即90 mL,D错误。
二、非选择题
11.根据下列各题所给出的数据,可分别求出其“溶质的质量分数”或“溶质的物质的量浓度”,试判断并求解。
(1)设NA表示阿伏加德罗常数的数值,若某氢氧化钠溶液V L中含有N个OH-,则可求出此溶液中________________________为 ________。
(2)已知某氢氧化钠溶液中Na+与H2O的个数之比为1∶a,则可求出此溶液中________________为________。
(3)已知标准状况下1体积水能溶解500体积的氯化氢,则可求出标准状况下氯化氢饱和溶液中______________为______。
(4)已知将100 mL氯化铝的水溶液加热蒸干灼烧,可得到白色固体b g,则可求出原氯化铝溶液中______________为________________。
解析:(1)n=,c=,c=。
(2)1∶a=n(NaOH)∶n(H2O),
w=×100%。
(3)设水为1 L,则质量为1 000 g,则V(HCl)=500 L,
m(HCl)=×36.5 g·mol-1,
w=×100%。
(4)b g Al2O3→n(AlCl3)→c。
答案:(1)溶质的物质的量浓度 mol/L
(2)溶质的质量分数 ×100%
(3)溶质的质量分数 44.9%
(4)溶质的物质的量浓度 mol/L
12. “84消毒液”能有效杀灭细菌和病毒,某同学购买了一瓶某品牌“84消毒液”,并查阅相关资料和消毒液包装说明得到如下信息:
“84消毒液”:含25% NaClO 1 000 mL、密度1.19 g·cm-3,稀释100倍(体积比)后使用。
请根据以上信息和相关知识回答下列问题:
(1)该“84消毒液”的物质的量浓度为________mol·L-1。
(2)该同学取100 mL该品牌“84消毒液”稀释后用于消毒,稀释后的溶液中c(Na+)=________mol·L-1。
(3)该同学参阅该品牌“84消毒液”的配方,欲用NaClO固体配制480 mL含25% NaClO的消毒液。下列说法正确的是________。
A.选用480 mL的容量瓶
B.容量瓶用蒸馏水洗净后,应烘干才能用于溶液配制
C.利用购买的商品NaClO来配制可能导致结果偏低
D.需要称量的NaClO固体质量为143 g
解析:(1)c= mol/L= mol/L=4.0 mol/L。
(2) 4.0 mol/L×0.1 L=c×(0.1×100) L,
c=0.04 mol/L。
(3)A.应选用500 mL容量瓶;B.容量瓶不用烘干;
D.m(NaClO)=0.5 L×4.0 mol/L×74.5 g·mol-1=149 g。
答案:(1)4.0 (2)0.04 (3)C
13.用18 mol/L浓硫酸配制100 mL 3.0 mol/L稀硫酸的实验步骤如下:①计算所用浓硫酸的体积 ②量取一定体积的浓硫酸 ③溶解、冷却 ④转移、洗涤 ⑤定容、摇匀。
请回答下列问题:
(1)所需浓硫酸的体积是________mL,量取浓硫酸所用的量筒的规格是________(填字母序号)。
A.10 mL B.25 mL
C.50 mL D.100 mL
(2)第③步实验的操作是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)第⑤步实验的操作是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)下列情况对所配制的稀硫酸浓度有何影响?(用“偏大”“偏小”或“无影响”填写)
A.所用的浓硫酸长时间放置在密封不好的容器中_________________________________。
B.容量瓶用蒸馏水洗涤后残留有少量的水_____________________________________。
C.所用过的烧杯、玻璃棒未洗涤________。
D.定容时仰视溶液的凹液面________。
解析:(1)用浓硫酸配制100 mL 3.0 mol/L的稀硫酸,需要硫酸的物质的量为0.1 L×3.0 mol/L=0.3 mol,所需浓硫酸的体积为0.3 mol÷18 mol/L=16.7 mL,故选用25 mL的量筒;(4)浓硫酸长时间放置在密封不好的容器中会吸水,其浓度变小,因量取的浓硫酸体积不变,故所含溶质减少,导致所配制稀硫酸的浓度偏小;容量瓶残留有少量的水,不会影响浓度;未洗涤烧杯、玻璃棒,溶质会损失,浓度偏小;定容时仰视溶液的凹液面,体积偏大,浓度偏小。
答案:(1)16.7 B
(2)先向烧杯中加入30 mL蒸馏水,然后将浓硫酸沿烧杯内壁缓慢倒入烧杯中,并用玻璃棒搅拌,静置至恢复到室温
(3)继续向容量瓶注入蒸馏水至离刻度线1~2 cm处,改用胶头滴管向容量瓶滴加蒸馏水至液面与刻度线相切为止。塞紧瓶塞,倒转摇匀
(4)A.偏小 B.无影响 C.偏小 D.偏小
14.已知硫酸、氨水的密度与所加水量的关系如图所示,现有硫酸与氨水各一份,请根据表中信息,回答下列问题:
溶质的物质
的量浓度/mol·L-1
溶液的密
度/g·cm-3
硫酸
c1
ρ1
氨水
c2
ρ2
(1)表中硫酸的质量分数为________(不写单位,用含c1、ρ1的代数式表示)。
(2)物质的量浓度为c1 mol·L-1的硫酸与水等体积混合(混合后溶液体积变化忽略不计),所得溶液的物质的量浓度为________mol·L-1。
(3)物质的量浓度分别为c2 mol·L-1的氨水与c2 mol·L-1的氨水等质量混合,所得溶液的密度________(填“大于”“小于”或“等于”,下同)ρ2 g·cm-3,所得溶液的物质的量浓度________c2 mol·L-1。(混合后溶液的体积变化忽略不计)
解析:(1)根据c=可知,硫酸的质量分数w=。(2)令硫酸与水的体积都为V L,则混合后溶液的总体积为2V L,根据稀释定律,稀释前后溶质硫酸的物质的量不变,稀释后硫酸溶液的浓度为=0.5c1 mol·L-1。(3)两种氨水等质量混合,混合后溶液的浓度小于c2 mol·L-1,由图可知,氨水的浓度越大密度越小,故混合后溶液的密度大于ρ2 g·cm-3,物质的量浓度大于c2 mol·L-1。
答案:(1) (2)0.5c1 (3)大于 大于
15.(2017·高考江苏卷)碱式氯化铜有多种组成,可表示为Cua(OH)bClc·xH2O。为测定某碱式氯化铜的组成, 进行下列实验:①称取样品1.116 0 g,用少量稀HNO3溶解后配成100.00 mL溶液A;②取25. 00 mL溶液A,加入足量AgNO3溶液,得AgCl 0.172 2 g;③另取25.00 mL溶液A,调节pH 4~5,用浓度为0.080 00 mol·L-1的EDTA(Na2H2Y·2H2O)标准溶液滴定Cu2+ (离子方程式为Cu2++H2Y2-===CuY2-+2H+),滴定至终点,消耗标准溶液30.00 mL。通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程)。
解析:由②中生成AgCl的质量,可计算出1.116 0 g样品中Cl-的物质的量n(Cl-);由③可计算出1.116 0 g样品中Cu2+的物质的量n(Cu2+),根据电荷守恒:n(OH-)+n(Cl-)=2n(Cu2+),得出n(OH-),最后由质量守恒得出n(H2O);由四种粒子的物质的量,可确定样品的化学式。
答案:n(Cl-)=n(AgCl)×=×=4.800×10-3 mol,n(Cu2+)=n(EDTA)
×=0.080 00 mol·L-1×30.00 mL×10-3L·mL-1×=9.600×10-3 mol,
n(OH-)=2n(Cu2+)-n(Cl-)=2×9.600×10-3 mol-4.800×10-3 mol=1.440×10-2 mol。
m(Cl-)=4.800×10-3 mol×35.5 g·mol-1=0.170 4 g,
m(Cu2+)=9.600×10-3 mol×64 g·mol-1=0.614 4 g,
m(OH-)=1.440×10-2 mol×17 g·mol-1=0.244 8 g,
n(H2O)==4.800×10-3 mol。
a∶b∶c∶x=n(Cu2+)∶n(OH-)∶n(Cl-)∶n(H2O)=2∶3∶1∶1,
化学式为Cu2(OH)3Cl·H2O。
1.了解溶液的含义。 2.了解溶解度、饱和溶液的概念。 3.了解物质的量浓度(c)的含义。 4.了解溶液浓度的表示方法。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。 5.掌握配制一定溶质质量分数溶液和物质的量浓度溶液的方法。
物质的量浓度及相关计算
[知识梳理]
一、物质的量浓度 溶质的质量分数
单位体积 cB= 浓度 物质的量 mol·L-1
二、有关物质的量浓度计算的三大类型
标准状况下,气体为溶质的溶液的物质的量浓度的计算
c=
物质的量浓度与溶液中溶质质量分数的换算关系
物质的量浓度(c)=
(式中密度的单位为g·mL-1,摩尔质量的单位为g·mol-1)
当溶液为饱和溶液时,w=,可得c=。
溶液稀释和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
①混合前后溶质的物质的量保持不变,即:
c1V1+c2V2=c混V混。
②混合前后溶质的质量保持不变,即:
m1w1+m2w2=m混w混。
[自我检测]
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)1 L水中溶解5.85 g NaCl所形成溶液的溶质的物质的量浓度是0.1 mol·L-1。( )
(2)将25 g CuSO4·5H2O晶体溶于75 g水中所得溶质的质量分数为25%。( )
(3)在100 mL的烧杯中,加入10 g食盐,然后注入90 mL的水,充分溶解后,所得溶质的质量分数为90%。( )
(4)将40 g SO3溶于60 g水中所得溶质的质量分数为40%。( )
(5)将62 g Na2O溶于水中,配成1 L溶液,所得溶质的物质的量浓度为1 mol·L-1。( )
(6)T ℃时100 g饱和食盐水中,含有NaCl的质量为m g,则该温度时,NaCl的溶解度是m g。( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2.观察两个试剂瓶上的标签,回答下列问题。
(1)“5% 硫酸铜溶液”中的5%是什么含义?
(2)0.4 mol·L-1 NaCl溶液中0.4 mol·L-1表示的含义是什么?
(3)从上述两种溶液中分别取出5 mL,它们的浓度分别是________、________。
答案:(1)表示100 g硫酸铜溶液中含有5 g硫酸铜溶质。
(2)1 L该NaCl溶液中所含NaCl的物质的量是0.4 mol。
(3)5% 0.4 mol·L-1
(1)有关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)溶质的浓度和离子的浓度不一定相同,要注意根据化学式具体分析计算,如1 mol·L-1 CaCl2溶液中Cl-的物质的量浓度是2 mol·L-1。
已知某饱和溶液的①溶液质量m1 g ②溶剂质量m2 g ③溶液体积V L ④溶质的摩尔质量M g·mol-1
⑤溶液的密度ρ g·cm-3。利用以上部分已知条件就可计算出该溶液的物质的量浓度。下表各项(A、B、C、D、E)列出所用已知条件,请你将能求出结果的在表里打“√”,并写出相应的计算物质的量浓度c的计算式;不能求出结果的打“×”,不填c的计算公式。
A
B
C
D
E
选用
条件
①②
③④
④⑤
①②
④⑤
①③
④⑤
①②
③⑤
打“√”
或“×”
c的计
算公式
[解析] 根据物质的量浓度的概念可知c=,而n=,m(溶质)=(m1-m2)g,所以c== mol·L-1。又V=×10-3 L·mL-1= L,所以c= mol·L-1= mol·L-1。
[答案]
A
B
C
D
E
选用
条件
①②
③④
④⑤
①②
④⑤
①③
④⑤
①②
③⑤
打“√”
或“×”
√
×
√
×
×
c的计
算公式
mol·L-1
mol·L-1
将10.6 g Na2CO3溶于水配成1 L溶液:
(1)该溶液中Na2CO3的物质的量浓度为________,溶液中Na+的物质的量浓度为________。
(2)向该溶液中加入一定量NaCl固体,使溶液中Na+的物质的量浓度为0.4 mol·L-1(假设溶液体积不变,不考虑CO的水解),需加入NaCl的质量为__________,Cl-的物质的量浓度为____________。
解析:(1)n(Na2CO3)===0.1 mol,
c(Na2CO3)===0.1 mol·L-1,
c(Na+)=2c(Na2CO3)=0.2 mol·L-1。
(2)根据电荷守恒(不考虑CO的水解)
c(Na+)=c(Cl-)+2c(CO),
c(Cl-)=c(Na+)-2c(CO)=0.4 mol·L-1-2×0.1 mol·L-1=0.2 mol·L-1,
n(NaCl)=n(Cl-)=0.2 mol·L-1×1 L=0.2 mol,
m(NaCl)=0.2 mol×58.5 g·mol-1=11.7 g。
答案:(1)0.1 mol·L-1 0.2 mol·L-1
(2)11.7 g 0.2 mol·L-1
突破物质的量浓度计算要注意的两个关键点
(1)牢记定义式,灵活利用守恒推导。由定义式出发,运用守恒(溶质守恒、溶剂守恒等)及公式:c=、溶质的质量分数=×100%进行推理,注意密度的桥梁作用,不要死记公式。
(2)灵活运用假设,注意单位换算。例如:已知溶质的质量分数w,溶液的密度为ρ g·cm-3,溶质的摩尔质量为M g·mol-1,求物质的量浓度c。首先要把ρ的单位换算为g·L-1。
题组一 有关公式cB=的计算
1.(2018·保定高三检测)某氯化镁溶液的密度为1.18 g/mL,其中镁离子的质量分数为5.1%。300 mL该溶液中氯离子的物质的量约等于( )
A.0.37 mol B.0.63 mol
C.0.74 mol D.1.5 mol
解析:选D。c(Mg2+)=c(MgCl2)==≈2.5 mol/L,c(Cl-)=2c(Mg2+)=5.0 mol/L,n(Cl-)=5.0 mol/L×0.3 L=1.5 mol。
2.将标准状况下的a L氯化氢气体溶于100 g水中,得到的盐酸的密度为b g/mL,则该盐酸的物质的量浓度(mol/L)是( )
A. B.
C. D.
解析:选C。根据c=进行计算,n= mol,V=,可知C正确。
(1)气体溶于水,溶质是该气体与水反应生成的物质,NH3溶于水后主要溶质是NH3·H2O,但以NH3计算。
(2)气体溶于水,溶液的体积不是溶剂的体积更不是气体体积与溶剂体积之和,应根据V=进行计算。
(3)溶液中离子的物质的量浓度的计算分析
①要考虑溶质的组成和电离程度
如BaCl2溶液中:c(BaCl2)=c(Ba2+)=c(Cl-)。
0.1 mol/L的醋酸溶液中:c(H+)<0.1 mol/L。
②根据溶液中离子的电荷守恒求未知离子浓度
如AlCl3和Na2SO4的混合溶液中满足:c(Al3+)×3+c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(SO)×2+c(OH-)。
题组二 溶液的稀释、混合与换算
3. V mL Al2(SO4)3溶液中含有Al3+m g,取 mL该溶液加水稀释至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
解析:选A。m g Al3+的物质的量为= mol,故 mL溶液中n(Al3+)= mol×= mol,根据电荷守恒可知2n(SO)=3n(Al3+),故 mL溶液中n(SO)=n(Al3+)=× mol= mol,稀释后溶液中c(SO)== mol·L-1。
4.(1)将3p%的硫酸与等体积的p%的硫酸混合得到q%的稀硫酸,则p、q的关系正确的是________。
①q=2p ②q>2p
③q<2p ④无法确定
(2)若上题中的溶质是乙醇而非硫酸,则p、q的关系是________。
①q=2p ②q>2p
③q<2p ④无法确定
解析:当等体积混合时,设浓溶液的密度为ρ1,稀溶液的密度为ρ2,体积各为1 L,则混合后q%==()×p%=
(1+)p%,则:当ρ1>ρ2时,如H2SO4溶液、HNO3溶液,q>2p;当ρ1<ρ2时,如氨水、酒精溶液,q<2p。
答案:(1)② (2)③
溶质相同、溶质质量分数不同的两溶液混合规律
同一溶质、溶质质量分数分别为a%、b%的两溶液混合:
(1)等体积混合
①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,溶质质量分数w>(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、氨水溶液),等体积混合后,溶质质量分数w<(a%+b%)。
(2)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),混合后溶液中溶质的质量分数w=(a%+b%)。
以上规律概括为“计算推理有技巧,有大必有小,均值均在中间找,谁多向谁靠”。
题组三 电荷守恒法在物质的量浓度计算中的应用
5.把500 mL含有BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份,取一份加入含a mol硫酸钠的溶液,恰好使钡离子完全沉淀;另取一份加入含b mol硝酸银的溶液,恰好使氯离子完全沉淀。则该混合溶液中钾离子浓度为( )
A.0.1(b-2a) mol·L-1
B.10(2a-b) mol·L-1
C.10(b-a) mol·L-1
D.10(b-2a) mol·L-1
解析:选D。根据题意,500 mL溶液分成5等份,每份为100 mL。每份中n(Ba2+)=a mol,n(Cl-)=b mol,根据电荷守恒关系得n(K+)=(b-2a)mol,则c(K+)==10(b-2a) mol·L-1。
6.(2018·沧州高三模拟)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
解析:选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+)= 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,故c(K+)= mol·L-1。
一定物质的量浓度溶液的配制
[知识梳理]
一、有关仪器的使用
1.容量瓶的使用
(1)特点
(2)使用方法及注意事项
①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。
②用“能”或“不能”填空:
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;不能配制任意体积的溶液。
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NaCl 5.9 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。
3.量筒的使用
量筒没有0刻度;量取7.2 mL溶液,应选用10__mL规格的量筒,量筒上标有使用温度、容量、刻度;不能加热,不能将固体或浓溶液直接在量筒中溶解或稀释。
二、配制过程示意图
三、以配制480 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液为例
所需容量瓶的规格:500__mL。
1.计算(填写计算过程与结果)
m(NaOH)=1__mol·L-1×0.5__L×40__g·mol-1=20.0__g。
2.称量:根据计算结果,称量固体质量。
3.溶解:将称量好的固体放入烧杯中,加适量蒸馏水溶解,并用玻璃棒搅拌;溶解过程中玻璃棒的作用为搅拌、加速溶解。
4.转移(移液):移液前需要将溶液冷却至室温。移液中玻璃棒的作用为引流。
5.洗涤:用适量蒸馏水将烧杯及玻璃棒洗涤 2~3次,洗涤液注入容量瓶中,并振荡容量瓶,使溶液混合均匀。
6.定容
(1)将蒸馏水注入容量瓶,在液面离容量瓶刻度线下 1~2__cm处,改用胶头滴管滴加蒸馏水。
(2)定容时要平视刻度线,至凹液面最低处与刻度线相切。
7.摇匀:盖好瓶塞,上下反复颠倒摇匀。
8.装瓶、贴签。
[自我检测]
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)把1 mol NaCl固体溶于1 L水中,所得溶液的浓度为1 mol·L-1。( )
(2)配制0.1 mol·L-1的H2SO4溶液时,将量取的浓硫酸倒入容量瓶中加水稀释定容。( )
(3)配制240 mL 1 mol·L-1氢氧化钠溶液需称量氢氧化钠固体的质量为10.0 g。( )
(4)配制溶液时,若加水超过容量瓶刻度线,应用胶头滴管将多余溶液吸出。( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)×
2.实验中需要2 mol·L-1的Na2CO3溶液950 mL,配制时,你认为应该选用的容量瓶的规格和称取的碳酸钠质量分别是________、________。
解析:实验室中没有950 mL容量瓶,只能选用1 000 mL容量瓶。所需Na2CO3的质量为2 mol·L-1×1 L×106 g·mol-1=212.0 g。
答案:1 000 mL 212.0 g
(1)在进行如980 mL溶液配制时要选取1 000 mL容量瓶,且计算时也以1 000 mL计算,容量瓶要注明规格。
(2)俯视与仰视对读数的影响,如图所示。
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。
实验室需要配制0.50 mol·L-1 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。完成本实验所必须用到的仪器有托盘天平(带砝码、最小砝码为5 g)、药匙、烧杯、________、________、________以及等质量的两片称量纸。
(2)计算。配制该溶液需取NaCl晶体________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晶体应放于托盘天平的________(填“左盘”或“右盘”)。
③称量完毕,将药品倒入烧杯中。
(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。在转移时应使用玻璃棒引流,需要洗涤烧杯和玻璃棒2~3次是为了________________________________________________________________________。
(6)定容。向容量瓶中加水至液面接近刻度线________处,改用________加水,使溶液凹液面与刻度线相切。
(7)摇匀、装瓶。
[解析] 配制480 mL 0.50 mol·L-1的NaCl溶液,必须用500 mL的容量瓶。m(NaCl)=0.50 mol·L-1×0.5 L×58.5 g·mol-1≈14.6 g(托盘天平精确到0.1 g)。用托盘天平称量时,物品放在左盘。配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤为计算→称量(或量取)→溶解(或稀释)、冷却→转移、洗涤→定容、摇匀→装瓶、贴签。
[答案] (1)500 mL容量瓶 胶头滴管 玻璃棒
(2)14.6
(3)①
②左盘 (4)搅拌,加速NaCl溶解 (5)保证溶质全部转入容量瓶中 (6)1~2 cm 胶头滴管
(1)根据上题中计算结果进行称量时,若将NaCl晶体和砝码放反,将导致配制溶液的浓度偏高还是偏低?
(2)定容时,某学生观察液面情况如图所示,对所配溶液的浓度有什么影响?
(3)若改用5 mol·L-1的NaCl溶液配制该溶液,需要这种NaCl溶液的体积是多少?
答案:(1)放反砝码和药品,实际称得药品质量为砝码减去游码的质量,上题应称14.6 g药品,放反砝码和药品,实际称得药品质量为5.4 g,故配制溶液的浓度偏低。
(2)定容时俯视液面会造成溶液体积偏小,结果浓度偏高。
(3)由V×5 mol·L-1=500 mL×0.5 mol·L-1,得V=50 mL。
溶液配制过程中的“四个数据”
数据
要求或解释
药品的
质量
实验室中一般用托盘天平称量药品,而托盘天平只能精确到0.1 g,所以记录数据时只能保留小数点后一位数字。如所需NaCl的质量为14.6 g,不能写为14.60 g
容量瓶的
规格
(1)选择容量瓶的规格时应该与所配溶液体积相等或稍大,如需用480 mL某溶液,则应该选择500 mL容量瓶;
(2)回答补充仪器的问题时应该注明容量瓶的规格,如回答“500 mL容量瓶”时,不能只回答“容量瓶”
洗涤烧杯
和玻璃棒
2~3次
移液时洗涤烧杯和玻璃棒2~3次是为了确保溶质全部转移入容量瓶中,否则会导致溶液浓度偏低
液面离容量
瓶刻度线
1~2 cm处
定容时,当液面离容量瓶刻度线下1~2 cm处,应该改用胶头滴管滴加,否则容易导致液体体积超过刻度线,导致溶液浓度偏低
题组一 一定物质的量浓度溶液的配制
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
解析:选D。溶质不能在容量瓶中溶解,A错误;配制一定物质的量浓度的溶液应在容量瓶中进行,所配溶液的体积是100 mL,而不是溶剂为100 mL,B错误;转移溶液时应用玻璃棒引流,直接倒入容量瓶易漏出液体,产生误差,C错误。
2.用固体样品配制一定物质的量浓度的溶液,需经过称量、溶解、转移溶液、定容等操作。下列图示对应的操作规范的是( )
解析:选B。称量固体样品时,应将固体样品放入托盘天平的左盘,砝码放入右盘,A错。转移溶液时,为防止液体洒落,应用玻璃棒引流,C错。定容时,胶头滴管不能插入容量瓶中,D错。
题组二 一定物质的量浓度溶液配制过程中的误差分析
3.用“偏大”“偏小”或“无影响”填空。
(1)配制500 mL 1 mol/L的硫酸铜溶液,用托盘天平称取胆矾80.0 g:________。
(2)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:________。
(3)配制NaOH溶液时,天平的两个托盘上放两张质量相等的称量纸,其他操作均正确:________。
(4)配制NaOH溶液时,NaOH固体放在烧杯中称量时间过长:________。
(5)配制一定物质的量浓度NaOH溶液,需称量溶质4.4 g,称量时砝码和药品放置颠倒(1 g以下用游码):________。
(6)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:________。
(7)用量筒量取浓硫酸时,仰视读数:________。
(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)转移后,未洗涤小烧杯和玻璃棒,或者未将洗涤液一并转移至容量瓶中:________。
解析:(1)应称取胆矾质量为125.0 g。(2)相当于所取溶质Na2CO3质量偏大。(3)NaOH腐蚀纸片,会沾在纸
片上。(4)称量时间过长NaOH会潮解。(5)相当于所称NaOH质量为3.6 g。(6)量筒不能用蒸馏水洗涤,否则相当于所量取硫酸的量变大。 (7)仰视时所量取浓硫酸体积偏大。(8)相当于所配溶液体积减小。 (9)溶质未全部转移到容量瓶中。
答案:(1)偏小 (2)偏大 (3)偏小 (4)偏小 (5)偏小
(6)偏大 (7)偏大 (8)偏大 (9)偏小
误差分析的理论依据
根据cB=可得,一定物质的量浓度溶液配制的误差都是由溶质的物质的量nB和溶液的体积V引起的。误差分析时,关键要看溶液配制过程中引起了nB和V怎样的变化。在配制一定物质的量浓度溶液时,若nB比理论值小,或V比理论值大时,都会使所配溶液浓度偏小;若nB比理论值大,或V比理论值小时,都会使所配溶液浓度偏大。
[课后达标检测]
一、选择题
1.下列关于容量瓶的说法不正确的是( )
A.容量瓶上一般标有规格、温度和刻度线
B.容量瓶在使用前要检查是否漏水
C.可将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释
D.容量瓶不能长时间盛放所配制的溶液,应及时分装在试剂瓶中
解析:选C。容量瓶是配制一定物质的量浓度溶液的精确仪器,固体或浓溶液溶解或稀释时会产生热效应,使溶液发生热胀冷缩,导致结果不准确,故不可将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释,C不正确。
2.对1 mol·L-1的BaCl2溶液的有关叙述中,正确的是( )
A.该溶液中Cl-的物质的量浓度为2 mol·L-1
B.该溶液中Ba2+的物质的量是1 mol
C.可使用250 mL容量瓶分两次完成490 mL该浓度的BaCl2溶液的配制
D.将208 g BaCl2固体溶解在1 L水中,形成的溶液的浓度为1 mol·L-1
解析:选A。结合BaCl2===Ba2++2Cl-,Cl-浓度是BaCl2浓度的两倍,A项正确;未指明溶液体积,不能计算溶质的物质的量,B项错误;490 mL溶液需使用500 mL容量瓶一次性配制,C项错误;1 mol·L-1的溶液应是将1 mol溶质溶解在水中形成1 L的溶液,D项错误。
3.下列操作或装置能达到实验目的的是( )
A.配制一定浓度的NaCl溶液(如图1)
B.配制一定物质的量浓度的NaNO3溶液(如图2)
C.配制0.10 mol·L-1 NaOH溶液(如图3)
D.配制0.100 0 mol·L-1氯化钠溶液时,将液体转移到容量瓶中需用玻璃棒引流
解析:选D。配制一定浓度的NaCl溶液,定容时俯视会造成结果偏高,A不正确;配制溶液时,不能直接在容量瓶中溶解固体,B、C不正确。
4.传统的引爆炸药由于其中含Pb,使用时将产生污染,同时其引爆后的剩余炸药还严重危害接触者的人身安全,美国UNC化学教授Thomas J·Meyer等研发了环境友好、安全型的“绿色”引爆炸药,其中一种可表示为Na2R,爆炸后不会产生危害性残留物。已知10 mL Na2R溶液中含Na+的微粒数为N个,该Na2R溶液的物质的量浓度为( )
A.N×10-2 mol·L-1
B. mol·L-1
C. mol·L-1
D. mol·L-1
解析:选B。n(Na2R)== mol= mol,c(Na2R)= mol·L-1。
5.取100 mL 0.3 mol·L-1的硫酸和300 mL 0.25 mol·L-1的硫酸注入500 mL容量瓶中,加水稀释至刻度线,该混合溶液中H+的物质的量浓度是( )
A.0.21 mol·L-1 B.0.42 mol·L-1
C.0.56 mol·L-1 D.0.26 mol·L-1
解析:选B。容量瓶中H2SO4溶液的H+物质的量为n(H+)=(0.1 L×0.3 mol·L-1+0.3 L×0.25 mol·L-1)×2=0.21 mol,所以c(H+)==0.42 mol·L-1。
6.下列说法正确的是( )
A.将22.4 L HCl溶于水配制1 L溶液,其溶质的物质的量浓度为1.0 mol/L
B.1 mol/L的Na2CO3溶液中含有2 mol Na+
C.500 mL 0.5 mol/L的(NH4)2SO4溶液中含有NH个数为0.5NA(NA为阿伏加德罗常数)
D.Na+浓度为0.2 mol/L的Na2SO4溶液中SO浓度为0.1 mol/L
解析:选D。A项中没有指明状况,无法确定HCl的物质的量,错误;B项没有指明溶液的体积,无法计算Na+的物质的量,错误;C项没有考虑NH的水解,NH的个数应少于0.5NA,错误;D项中c(Na+)∶c(SO)=2∶1,故c(SO)=c(Na+)=0.1 mol/L,正确。
7.(2018·靖安一模)溶质质量分数为a的某物质的溶液m g与溶质质量分数为b的该物质的溶液n g混合后,蒸发掉p g水,得到的溶液密度为q g·cm-3(此过程中无溶质析出),物质的量浓度为d mol·L-1。则溶质的相对分子质量为( )
A. B.
C. D.
解析:选C。蒸发掉p g水后溶质的质量分数为,根据c=可知,溶质的摩尔质量M== g·mol-1=
g·mol-1,所以溶质的相对分子质量为,故选C。
8.(2018·山东师大附中检测)下列有关实验操作或判断正确的是( )
A.配制一定物质的量浓度的溶液,定容时俯视刻度线会导致所配溶液浓度偏小
B.需要95 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液,可选用100 mL容量瓶来配制
C.用100 mL的量筒量取5.2 mL的盐酸
D.用托盘天平称取25.20 g NaCl
解析:选B。A项,定容时俯视刻度线会导致所配溶液浓度偏大;B项,因实验室无95 mL容量瓶,应选择100 mL容量瓶;C项,量取5.2 mL的盐酸应选用10 mL的量筒;D项,托盘天平的精确度为0.1 g,不能称取25.20 g NaCl。
9.下列说法中正确的是( )
A.把100 mL 3 mol·L-1的H2SO4与100 mL H2O混合,硫酸的物质的量浓度变为1.5 mol·L-1
B.把200 mL 3 mol·L-1的BaCl2溶液与100 mL 3 mol·L-1HCl溶液混合后,溶液中的c(Cl-)仍为3 mol·L-1
C.把100 g 20%的NaCl溶液与100 g H2O混合后,NaCl溶液的质量分数为10%
D.把100 mL 20%的NaOH溶液与100 mL H2O混合后,NaOH溶液的质量分数为10%
解析:选C。A选项,最终溶液不一定为200 mL,错误;B选项,3 mol·L-1 BaCl2溶液中c(Cl-)=6 mol·L-1,假设混合后溶液总体积为0.3 L,则混合溶液中的c(Cl-)为5 mol·L-1;现在总体积无法确定,无法计算其浓度,错误;C选项,依据溶质守恒可知正确;D选项,100 mL 20%的NaOH溶液的质量大于100 mL水的质量,所以最终溶液的质量分数大于10%,错误。
10.向60 mL Na2SO4溶液中加入BaCl2溶液,有关实验数据见下表:
实验编号
1
2
3
4
5
BaCl2溶液体积/mL
0
30
60
100
120
沉淀质量/g
0
0.699
x
2.097
2.097
下列有关说法不正确的是( )
A.混合前,BaCl2溶液的物质的量浓度为0.10 mol/L
B.混合前,Na2SO4溶液的物质的量浓度为0.15 mol/L
C.实验3中沉淀的质量x g为1.398 g
D.理论上,完全沉淀60 mL Na2SO4溶液消耗BaCl2溶液的体积为80 mL
解析:选D。分析可知实验2中Na2SO4过量,BaCl2溶液的物质的量浓度为=0.10 mol/L,A正确。实验4、5中Na2SO4已反应完全,Na2SO4溶液的物质的量浓度为=0.15 mol/L,B正确。易知实验3中Na2SO4过量,沉淀的质量为0.10 mol/L×0.06 L×233 g/mol=1.398 g,C正确。恰好完全反应时,设消耗的BaCl2溶液的体积为V,则0.10 mol/L×V=0.15 mol/L×0.06 L,解得V=0.09 L即90 mL,D错误。
二、非选择题
11.根据下列各题所给出的数据,可分别求出其“溶质的质量分数”或“溶质的物质的量浓度”,试判断并求解。
(1)设NA表示阿伏加德罗常数的数值,若某氢氧化钠溶液V L中含有N个OH-,则可求出此溶液中________________________为 ________。
(2)已知某氢氧化钠溶液中Na+与H2O的个数之比为1∶a,则可求出此溶液中________________为________。
(3)已知标准状况下1体积水能溶解500体积的氯化氢,则可求出标准状况下氯化氢饱和溶液中______________为______。
(4)已知将100 mL氯化铝的水溶液加热蒸干灼烧,可得到白色固体b g,则可求出原氯化铝溶液中______________为________________。
解析:(1)n=,c=,c=。
(2)1∶a=n(NaOH)∶n(H2O),
w=×100%。
(3)设水为1 L,则质量为1 000 g,则V(HCl)=500 L,
m(HCl)=×36.5 g·mol-1,
w=×100%。
(4)b g Al2O3→n(AlCl3)→c。
答案:(1)溶质的物质的量浓度 mol/L
(2)溶质的质量分数 ×100%
(3)溶质的质量分数 44.9%
(4)溶质的物质的量浓度 mol/L
12. “84消毒液”能有效杀灭细菌和病毒,某同学购买了一瓶某品牌“84消毒液”,并查阅相关资料和消毒液包装说明得到如下信息:
“84消毒液”:含25% NaClO 1 000 mL、密度1.19 g·cm-3,稀释100倍(体积比)后使用。
请根据以上信息和相关知识回答下列问题:
(1)该“84消毒液”的物质的量浓度为________mol·L-1。
(2)该同学取100 mL该品牌“84消毒液”稀释后用于消毒,稀释后的溶液中c(Na+)=________mol·L-1。
(3)该同学参阅该品牌“84消毒液”的配方,欲用NaClO固体配制480 mL含25% NaClO的消毒液。下列说法正确的是________。
A.选用480 mL的容量瓶
B.容量瓶用蒸馏水洗净后,应烘干才能用于溶液配制
C.利用购买的商品NaClO来配制可能导致结果偏低
D.需要称量的NaClO固体质量为143 g
解析:(1)c= mol/L= mol/L=4.0 mol/L。
(2) 4.0 mol/L×0.1 L=c×(0.1×100) L,
c=0.04 mol/L。
(3)A.应选用500 mL容量瓶;B.容量瓶不用烘干;
D.m(NaClO)=0.5 L×4.0 mol/L×74.5 g·mol-1=149 g。
答案:(1)4.0 (2)0.04 (3)C
13.用18 mol/L浓硫酸配制100 mL 3.0 mol/L稀硫酸的实验步骤如下:①计算所用浓硫酸的体积 ②量取一定体积的浓硫酸 ③溶解、冷却 ④转移、洗涤 ⑤定容、摇匀。
请回答下列问题:
(1)所需浓硫酸的体积是________mL,量取浓硫酸所用的量筒的规格是________(填字母序号)。
A.10 mL B.25 mL
C.50 mL D.100 mL
(2)第③步实验的操作是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)第⑤步实验的操作是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)下列情况对所配制的稀硫酸浓度有何影响?(用“偏大”“偏小”或“无影响”填写)
A.所用的浓硫酸长时间放置在密封不好的容器中_________________________________。
B.容量瓶用蒸馏水洗涤后残留有少量的水_____________________________________。
C.所用过的烧杯、玻璃棒未洗涤________。
D.定容时仰视溶液的凹液面________。
解析:(1)用浓硫酸配制100 mL 3.0 mol/L的稀硫酸,需要硫酸的物质的量为0.1 L×3.0 mol/L=0.3 mol,所需浓硫酸的体积为0.3 mol÷18 mol/L=16.7 mL,故选用25 mL的量筒;(4)浓硫酸长时间放置在密封不好的容器中会吸水,其浓度变小,因量取的浓硫酸体积不变,故所含溶质减少,导致所配制稀硫酸的浓度偏小;容量瓶残留有少量的水,不会影响浓度;未洗涤烧杯、玻璃棒,溶质会损失,浓度偏小;定容时仰视溶液的凹液面,体积偏大,浓度偏小。
答案:(1)16.7 B
(2)先向烧杯中加入30 mL蒸馏水,然后将浓硫酸沿烧杯内壁缓慢倒入烧杯中,并用玻璃棒搅拌,静置至恢复到室温
(3)继续向容量瓶注入蒸馏水至离刻度线1~2 cm处,改用胶头滴管向容量瓶滴加蒸馏水至液面与刻度线相切为止。塞紧瓶塞,倒转摇匀
(4)A.偏小 B.无影响 C.偏小 D.偏小
14.已知硫酸、氨水的密度与所加水量的关系如图所示,现有硫酸与氨水各一份,请根据表中信息,回答下列问题:
溶质的物质
的量浓度/mol·L-1
溶液的密
度/g·cm-3
硫酸
c1
ρ1
氨水
c2
ρ2
(1)表中硫酸的质量分数为________(不写单位,用含c1、ρ1的代数式表示)。
(2)物质的量浓度为c1 mol·L-1的硫酸与水等体积混合(混合后溶液体积变化忽略不计),所得溶液的物质的量浓度为________mol·L-1。
(3)物质的量浓度分别为c2 mol·L-1的氨水与c2 mol·L-1的氨水等质量混合,所得溶液的密度________(填“大于”“小于”或“等于”,下同)ρ2 g·cm-3,所得溶液的物质的量浓度________c2 mol·L-1。(混合后溶液的体积变化忽略不计)
解析:(1)根据c=可知,硫酸的质量分数w=。(2)令硫酸与水的体积都为V L,则混合后溶液的总体积为2V L,根据稀释定律,稀释前后溶质硫酸的物质的量不变,稀释后硫酸溶液的浓度为=0.5c1 mol·L-1。(3)两种氨水等质量混合,混合后溶液的浓度小于c2 mol·L-1,由图可知,氨水的浓度越大密度越小,故混合后溶液的密度大于ρ2 g·cm-3,物质的量浓度大于c2 mol·L-1。
答案:(1) (2)0.5c1 (3)大于 大于
15.(2017·高考江苏卷)碱式氯化铜有多种组成,可表示为Cua(OH)bClc·xH2O。为测定某碱式氯化铜的组成, 进行下列实验:①称取样品1.116 0 g,用少量稀HNO3溶解后配成100.00 mL溶液A;②取25. 00 mL溶液A,加入足量AgNO3溶液,得AgCl 0.172 2 g;③另取25.00 mL溶液A,调节pH 4~5,用浓度为0.080 00 mol·L-1的EDTA(Na2H2Y·2H2O)标准溶液滴定Cu2+ (离子方程式为Cu2++H2Y2-===CuY2-+2H+),滴定至终点,消耗标准溶液30.00 mL。通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程)。
解析:由②中生成AgCl的质量,可计算出1.116 0 g样品中Cl-的物质的量n(Cl-);由③可计算出1.116 0 g样品中Cu2+的物质的量n(Cu2+),根据电荷守恒:n(OH-)+n(Cl-)=2n(Cu2+),得出n(OH-),最后由质量守恒得出n(H2O);由四种粒子的物质的量,可确定样品的化学式。
答案:n(Cl-)=n(AgCl)×=×=4.800×10-3 mol,n(Cu2+)=n(EDTA)
×=0.080 00 mol·L-1×30.00 mL×10-3L·mL-1×=9.600×10-3 mol,
n(OH-)=2n(Cu2+)-n(Cl-)=2×9.600×10-3 mol-4.800×10-3 mol=1.440×10-2 mol。
m(Cl-)=4.800×10-3 mol×35.5 g·mol-1=0.170 4 g,
m(Cu2+)=9.600×10-3 mol×64 g·mol-1=0.614 4 g,
m(OH-)=1.440×10-2 mol×17 g·mol-1=0.244 8 g,
n(H2O)==4.800×10-3 mol。
a∶b∶c∶x=n(Cu2+)∶n(OH-)∶n(Cl-)∶n(H2O)=2∶3∶1∶1,
化学式为Cu2(OH)3Cl·H2O。
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